CH719423A2

CH719423A2 - Device and method for preventing steam formation when using hot media.

Info

Publication number: CH719423A2
Application number: CH000138/2022A
Authority: CH
Inventors: Jäger Urs
Original assignee: Soda Fresh Schweiz Ag
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2023-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung bzw. zur Reduktion der Dampfbildung von auslaufenden, heissen Medien beim Kontakt mit der entsprechenden Umgebungsatmosphäre. Mittels einer Dosiervorrichtung (3) in einer Leitung (2) wird dem heissen Medium in einer Hauptleitung (1) gezielt und vorzugsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich ein kaltes Medium beigemischt. Die Art und Weise der Beimischung des kalten Mediums erfolgt in Abhängig der Fliessgeschwindigkeit, des Druckes, der Temperatur sowie des Dampfdrucks des heissen Mediums in der Hauptleitung (1).The invention relates to a device and a method for avoiding or reducing the formation of steam from escaping hot media upon contact with the corresponding ambient atmosphere. By means of a metering device (3) in a line (2), a cold medium is specifically and preferably continuously or discontinuously added to the hot medium in a main line (1). The manner in which the cold medium is added depends on the flow speed, pressure, temperature and vapor pressure of the hot medium in the main line (1).

Description

[0001] Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung der Dampfbildung im Zusammenhang mit heissen Medien, wenn das Medium aus Leitungen austritt und mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt kommt, wie dies häufig im Haushalt- und Lebensmittelbereich der Fall ist. The invention describes a device and a method for preventing the formation of steam in connection with hot media when the medium emerges from pipes and comes into contact with the ambient atmosphere, as is often the case in the household and food sectors.

[0002] Aus demStand der Techniksind zahlreiche Erfindungen im Bereich von Kaffee- und Teemaschinen sowie anderen Maschinen bekannt, welche die Verwendung von Dampf für bestimmte Prozessschritte zur optimalen Herstellung von Getränken und Esswaren beschreiben. Aus dem Stand der Technik sind ebenfalls Ausgabeventilanordnungen für Brühwasser bekannt (vgl. etwa DE4036068). [0002] Numerous inventions in the field of coffee and tea machines and other machines are known from the prior art, which describe the use of steam for certain process steps for the optimal production of beverages and food. Dispensing valve arrangements for brewing water are also known from the prior art (see for example DE4036068).

[0003] Soweit ersichtlich sind jedoch keine Erfindungen beschrieben, welche sich mit der Dampfbildung beim Austritt von heissen Medien aus Leitungen wie beispielsweise Ausgabevorrichtungen bei Küchenarmaturen oder anderen Vorrichtungen an Haushaltsgeräten befassen. As far as can be seen, however, no inventions have been described which deal with the formation of steam when hot media emerge from lines such as dispensing devices in kitchen taps or other devices on household appliances.

[0004] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach handbare Vorrichtung und ein Verfahren zu beschreiben, wo die Dampfbildung von auslaufenden, heissen Medien beim Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre verhindert bzw. massiv reduziert werden kann. The object of the present invention is to describe an easy-to-use device and a method where the formation of steam from escaping hot media upon contact with the ambient atmosphere can be prevented or massively reduced.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die nachfolgende Erfindung gemäss den Merkmalen des unabhängigen Hauptanspruchs gelöst. This object is achieved by the following invention according to the features of the independent main claim.

[0006] Nachfolgend wird die erfindungsgemässe Vorrichtung und das Verfahren schematisch anhandFigur 1beschrieben. [0006] The device according to the invention and the method are described schematically below with reference to FIG.

[0007] Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst in einer vorteilhaften und einfachen Ausführungsform eine Hauptleitung für das heisse Medium (1). Diese Hauptleitung (1) ist mit einem Ventil (4) versehen. In an advantageous and simple embodiment, the device according to the invention comprises a main line for the hot medium (1). This main line (1) is provided with a valve (4).

[0008] An der Hauptleitung (1) ist eine Leitung für das kalte Medium (2) angeschlossen. Diese Leitung für das kalte Medium (2) enthält eine Dosiervorrichtung (3). A line for the cold medium (2) is connected to the main line (1). This line for the cold medium (2) contains a metering device (3).

[0009] Die Fliessrichtung des heissen Mediums ist mit einem Pfeil symbolisiert. Der Austritt des gemischten Mediums (5) ist mit dem Duschsymbol angedeutet. [0009] The direction of flow of the hot medium is symbolized by an arrow. The exit of the mixed medium (5) is indicated by the shower symbol.

[0010] Mittels der Dosiervorrichtung (2) wird dem heissen Medium eine genau definierte Menge des kalten Mediums zugeführt. Diese Dosiervorrichtung (3) kann in einer einfachen Ausführungsform ein verstellbares Nadelventil sein. By means of the metering device (2), a precisely defined amount of cold medium is supplied to the hot medium. In a simple embodiment, this metering device (3) can be an adjustable needle valve.

[0011] Die Dosiervorrichtung (3) kann auch aus einem Magnetventil bestehen, welches in einer vorteilhaften Ausführungsform getaktet bzw. in einem bestimmten Intervall oder entsprechend einer Intervallkurve geöffnet und geschlossen wird. The metering device (3) can also consist of a solenoid valve, which in an advantageous embodiment is clocked or opened and closed at a certain interval or according to an interval curve.

[0012] Je nach Einsatzgebiet kann die Dosiervorrichtung (3) mit handelsüblichen und zusätzlichen Funktionen ausgerüstet werden und zwar dergestalt, dass die Menge, der Druck, das Intervall des beigegebenen kalten Mediums in der Leitung (2) individuell und entsprechend der konkreten Anordnung der Vorrichtung bzw. des Drucks, der Temperatur, des Volumenstromes, der Fliessgeschwindigkeit des heissen Mediums in der Hauptleitung (1) individuell variiert und beigegeben bzw. entsprechenden, mathematisch berechneten Sollwerten nachgefahren und beigemischt werden kann. Depending on the area of application, the dosing device (3) can be equipped with commercially available and additional functions in such a way that the quantity, the pressure and the interval of the cold medium added in the line (2) are individually and in accordance with the specific arrangement of the device or the pressure, the temperature, the volume flow, the flow rate of the hot medium in the main line (1) can be individually varied and added or corresponding, mathematically calculated setpoint values can be tracked and added.

[0013] In einer solchen etwas komplexeren Anordnung werden die entsprechenden Messwerte mit handelsüblichen Messgeräten erfasst und in einer entsprechenden Regelvorrichtung (hier nicht dargestellt) elektronisch verarbeitet und daraus die entsprechenden Steuerungs- und Regelungssignale generiert. Die Regelvorrichtung kann auch mittels einer Web-App oder einer mobilen App realisiert werden. In such a somewhat more complex arrangement, the corresponding measured values are recorded with commercially available measuring devices and processed electronically in a corresponding control device (not shown here) and the corresponding control and regulation signals are generated therefrom. The control device can also be implemented using a web app or a mobile app.

[0014] Aus diese Art und Weise kann grundsätzlich beinahe jede beliebige Menge des kalten Mediums in das heisse Medium gezielt beigemischt werden, womit sich die Eigenschaften des heissen Mediums, insbesondere auch die Temperatur in einem weiten Bereich variieren und einstellen lässt. In this way, almost any amount of the cold medium can be specifically mixed into the hot medium, which means that the properties of the hot medium, in particular the temperature, can be varied and adjusted within a wide range.

[0015] Das kalte Medium kann dabei entweder kontinuierlich oder impulsweise (getaktet) in das heisse Medium zugeführt werden, wobei gleichzeitig und wahlweise auch der Druck bzw. die Druckdifferenz zwischen dem heissen und dem kalten Medium variiert werden kann. The cold medium can be fed into the hot medium either continuously or in pulses (clocked), whereby the pressure or the pressure difference between the hot and the cold medium can also be varied at the same time and optionally.

[0016] Das Ventil (4) besteht in einer einfachen Ausführungsform aus einem Kugelhahn. Es sind diesbezüglich sämtliche anderen Absperrarmaturen vorstell- und verwendbar. An der Hauptleitung für das heisse Medium (1) können der Druck- und oder die Durchflussmenge, der Druck und die Temperatur des heissen Mediums gemessen werden. Zusammen mit dem in Regel fixen Rohrdurchmesser der Hauptleitung (1) und der Leitung (2) kann auch die Fliessgeschwindigkeit der Medien in der Hauptleitung (1) sowie der Leitung (2) bestimmt werden. Aus den Fliessgeschwindigkeiten lassen sich die verschiedenen, charakteristischen Strömungsverhältnisse in den Leitungen bestimmen. All diese Messwerte werden in das Regelsystem eingespiesen und dienen dazu, die optimale und gewünschte Menge als auch die Injektionsweise des kalten Mediums in der Leitung (2) zu bestimmen. In a simple embodiment, the valve (4) consists of a ball valve. In this regard, all other shut-off valves can be imagined and used. The pressure and/or flow rate, pressure and temperature of the hot medium can be measured on the main line for the hot medium (1). Together with the generally fixed pipe diameter of the main line (1) and line (2), the flow speed of the media in the main line (1) and line (2) can also be determined. The different, characteristic flow conditions in the pipes can be determined from the flow velocities. All of these measured values are fed into the control system and are used to determine the optimal and desired amount as well as the method of injection of the cold medium in the line (2).

[0017] Durch die unterschiedlichen thermodynamischen Eigenschaften von Kalt- und Warmwasser findet im Zuflussrohr (7) eine gewisse Schichtung des Wassers statt, wobei diese Schichtung massgeblich auch von den konkreten Strömungsverhältnissen in der Hauptleitung (1) und der Leitung (2) abhängt. Due to the different thermodynamic properties of cold and hot water, a certain stratification of the water takes place in the inflow pipe (7), whereby this stratification also depends significantly on the specific flow conditions in the main line (1) and the line (2).

[0018] In der konkreten Anwendung erfolgt im Rahmen der Inbetriebsetzung der Einrichtung die Parametrisierung und Optimierung sowie die Abstimmung der physikalischen Eigenschaften des heissen Mediums in der Hauptleitung (1) mit jenen des kalten Mediums in der Leitung (2). In the specific application, the parameterization and optimization as well as the coordination of the physical properties of the hot medium in the main line (1) with those of the cold medium in the line (2) take place as part of the commissioning of the device.

[0019] Primäre Aufgabe dieser Inbetriebsetzung ist in der Regel, dass die äusserste Schicht des heissen Mediums gezielt und definiert mit kaltem Medium versetzt wird. The primary task of this commissioning is generally to add cold medium to the outermost layer of the hot medium in a targeted and defined manner.

[0020] Die aus physikalischen und chemischen Gesetzmässigkeiten beruhende Schichtung von flüssigen Medien führt beim Austritt des heissen Mediums (5) dazu, dass dort vornehmlich die äusserste Medienschicht um eine vom Dampfdruck abhängige Temperaturdifferenz niedriger ist. Dadurch kann die Dampfbildung beim Austritt des heissen Mediums (5) gezielt geregelt und gesteuert werden. When the hot medium (5) emerges, the stratification of liquid media based on physical and chemical laws means that primarily the outermost media layer is lower by a temperature difference that depends on the vapor pressure. This allows the formation of steam when the hot medium (5) exits to be specifically regulated and controlled.

[0021] Im Rahmen der Inbetriebsetzung der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens findet die Optimierung und Abstimmung der verschiedenen Parameter statt, da bekanntlich - wenn der Austritt des heissen Mediums (5) zum Beispiel in die gewöhnliche Atmosphäre erfolgt - vom vorhandenen Luftdruck bzw. „Höhe über Meer“ abhängt und die Dampfbildung wiederum von der Differenz zwischen Dampfdruck und atmosphärischen Druck. In diesem Zusammenhang ist ebenfalls von Relevanz, ob am Austritt (5) noch eine Armatur in Form einer Brause vorhanden ist oder nicht. [0021] As part of the commissioning of the device and the method according to the invention, the various parameters are optimized and coordinated, since it is known - when the hot medium (5) escapes into the usual atmosphere, for example - depends on the existing air pressure or "altitude over sea” and the formation of steam depends on the difference between vapor pressure and atmospheric pressure. In this context, it is also relevant whether there is a fitting in the form of a shower at the outlet (5) or not.

[0022] Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass der Ort der Einspeisung als auch die konkrete Ausführungsform des kalten Mediums in das heisse Medium einen massgeblichen Einfluss haben. Der Einspeisungspunkt kann in der erfindungsgemässen Vorrichtung an beliebigen Orten der Hauptleitung (1) erfolgen, also auch nach dem Ventil (4) bzw. unmittelbar vor dem Austritt des heissen Mediums (5). In den bisherigen Anordnungen konnten regelmässig gute Ergebnisse erzielt werden, wenn der Einspeisepunkt der Leitung (2) in die Hauptleitung sich ca. in einem Abstand von 50 cm vor dem Austritt (5) angeordnet wird. Experience to date has shown that the location of the feed as well as the specific embodiment of the cold medium into the hot medium have a significant influence. In the device according to the invention, the feed point can be at any location on the main line (1), including after the valve (4) or immediately before the hot medium (5) exits. In the previous arrangements, good results could regularly be achieved if the feed point of the line (2) into the main line was arranged at a distance of approximately 50 cm from the outlet (5).

[0023] Auf diese Weise können bei der Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung auch ergonomische und/oder ästhetische Vorgaben problemlos berücksichtigt werden. Dieser Aspekt ist bei einem der aktuell vorhersehbaren Verwendungen der erfindungsgemässen Vorrichtung bei Küchengeräten von Bedeutung. In this way, ergonomic and/or aesthetic requirements can also be easily taken into account when using the device according to the invention. This aspect is important in one of the currently foreseeable uses of the device according to the invention in kitchen appliances.

[0024] Indem die Menge des kalten Mediums in einem sehr weiten Bereich variieren lässt, kann das heisse Medium in einem sehr weiten Temperaturbereich variiert und individuell eingestellt werden. Dieser Aspekt ist von ausschlaggebender Bedeutung bei der Verwendung des heissen Mediums für Esswaren als auch andere temperaturempfindliche Lebensmittel wie Tee etc. By allowing the amount of cold medium to vary within a very wide range, the hot medium can be varied and individually adjusted within a very wide temperature range. This aspect is of crucial importance when using the hot medium for edibles as well as other temperature-sensitive foods such as tea etc.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

[0025] 1 Hauptleitung Medium heiss 2 Leitung Medium kalt 3 Dosiervorrichtung 4 Ventil 5 Austritt Medium heiß [0025] 1 Main line for hot medium 2 Line for cold medium 3 Dosing device 4 Valve 5 Outlet for hot medium

Claims

1. Device comprising a main line (1) for a hot medium and a line (2) connected to it for a cold medium, characterized in that a metering device (3) is attached to the line (2) and with this metering device (3) a precise one A certain amount of the cool medium is added, in particular depending on the temperature, pressure, flow rate and vapor pressure of the hot medium as well as the atmospheric pressure at the outlet (5).

2. Device according to claim 1, characterized in that the addition of the cold medium is added continuously or discontinuously (clocked).

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the feed point of the line (2) into the main line (1) can be positioned at any point on the main line (1).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the main line is equipped with a valve (4).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the physical properties such as pressure, temperature, flow rate and vapor pressure of the hot and cold medium are measured and, based on these measured variables, the amount and the sequence of the cold medium to be mixed are calculated and determined via a control device becomes.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot and cold medium can be different substances.

7. Method for reducing the formation of steam when hot media escape into the ambient atmosphere, characterized in that cool medium is added to the hot medium in the main line (1) by means of an intelligent and controlled metering device (3) and a line (2), the feed point of the cool medium can be arranged at any point on the main line (1).

8. Method according to the preceding claim, characterized in that the amount and manner of the cold medium to be mixed in depend on the temperature, pressure, flow rate and vapor pressure of the hot medium via a metering device (3) and control device.

9. Method according to the preceding claim, characterized in that the hot and cold medium can be different substances.