CN102527285A - 用于饮料灌装设施的混合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于饮料灌装设施的混合器，其用于混合和输送不同流体，具有用于容纳第一起动流体的至少一个第一容器段和用于容纳第二起动流体的第二容器段，第一泵布置在由第一容器段引出的用于供应第一起动流体给混合区域的第一管路中，并且第二泵布置在由第二容器段引出的用于供应第二起动流体给混合区域的第二管路中，其中第一泵和第二泵各自由一个同步电动机驱动，每个同步电动机连接到变频器以用于流量控制，其中第一和第二容器段包含在一个共用容器中。本发明也涉及具有这种混合器的饮料灌装设施和操作这种饮料灌装设施的方法，其中控制第一泵、第二泵、混合物泵和/或产品泵的相应同步电动机的变频器以使得经由相应泵的调节实现流量控制。

Description

用于饮料灌装设施的混合器

技术领域

本发明涉及一种用于饮料灌装设施的混合器，所述混合器混合和输送不同流体，所述混合器具有用于容纳第一起动流体的至少一个第一容器段和用于容纳第二起动流体的第二容器段，其中，第一泵布置在由所述第一容器段引出的第一管路中，所述第一管路用于将所述第一起动流体供应给混合区域，并且第二泵布置在由所述第二容器段引出的第二管路中，所述第二管路用于将所述第二起动流体供应给混合区域。

背景技术

这种混合器在现有技术中是已知的并且被应用于饮料灌装设施。在这种混合器中，第一起动流体如水与第二起动液体如糖浆混合。另外，在混合区域中包含的位置处或布置于混合区域的下游的位置处，该混合器供应浸渍介质到由该两种液体制成的预混物。该预混物是水和糖浆的混合，然后该预混物与气体混合。与气体混合的该混合物然后暂时存储在独立容器如瓶子中，以待在灌装器处被灌装于包装中。

接近的现有技术是已知的，例如，来自DE 43 15 234 C2。该现有技术公开了用于由不同各成分生产液体混合物的方法和装置。该引用文献中公开的方法涉及将各成分或各成分的部分量供给至多级离心泵中的一个级或多个中间级。

另一个引用文献，即DE 35 01 127 C2，涉及一种用于由至少两种液体成分生产混合饮料的装置，其中一种液体成分是水。所述两种成分在电驱动泵的帮助下被供给到混合腔室，每种成分使用一个电驱动泵。该引用文献中的主题的特征在于：用于形成一种成分的水的泵是具有独立驱动的离心泵，并且设置有控制单元，实际值信号被提供所述控制单元，所述实际值信号对应供应到混合腔室的水的量；并且所述控制单元被提供有另一实际值信号，所述另一实际值信号对应用于输送第二成分的泵的电动机的速度，并且所述控制单元生成设定值信号，经由所述设定值信号能够控制电动机的电压和/或功率，所述电动机驱动输送第二成分的泵。

然而，迄今为止，一直使用异步电动机来驱动相应泵，其中，第一和/或第二起动流体的量的控制由布置在下游的节流阀实现。然而，这些节流阀的缺点在于，它们会产生影响液力效率的流动阻力。在现有的设施中，涉及的液体成分会进一步各自存储在独立的容器中，因此必须使用多个不同的容器，这会对混合器生产成本产生相当的负效应。

此外，迄今为止通用的是，使用控制阀和增压来控制各成分即例如第一和第二起动流体的剂量。维持液体成分的增压需要大量的电力，这被评估是负面的。另外，在所谓的节流阀操作中所采用的泵的操作模式抵消了所述泵的高液力效率。现有技术进一步示出了由于泵的“不清楚”的设计以及作为有时扩大的操作范围的结果，所述泵的驱动经常具有不利的能量效率。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的缺点，并且提供一种能够以相当低的成本制造并且同时具有优化的能量效率的混合器。可以取消布置在下游的昂贵的控制阀。

根据本发明，实现该目的在于，第一泵和第二泵各自由一个同步电动机驱动，并且每个同步电动机被连接到变频器以用于流量控制，第一容器段和第二容器段包含在一个共用的容器中。

通过这种方式，涉及的容器的数目被大量减少，因为对于不同起动流体来说现在仅需要一个共用的容器。另外，通过使用变频器，所述变频器能够对同步电动机起作用，使得第一泵和第二泵相应于变频器的激励而从共用容器抽出或多或少的液体，即意味着或多或少量的第一起动液体和或多或少量的第二起动液体。

因此可消除节流阀中的压降，从而第一和第二起动流体能够被存储在已经处于最小压力的共用容器中。这是因为没有发生布置在下游的节流阀中的压降。代替迄今为止通用的异步电动机，通过在驱动侧使用同步电动机，可以实现最大化的效率。由于通过调节相应离心泵的速度进行的流量控制，能够实现流量控制而不用容积式泵或控制阀。还能够以适应相应离心泵的速度的限定方式来相对于流率(flow rate)致动相应所需的操作点。这样结果是更加节能的混合器的实施例。

产品引导，是指对起动流体和带有或不带有浸渍介质的两种起动流体的混合物的引导，产品引导变得可能接近由于物理状态而达到的饱和蒸汽压，这转而结果是更加节能的混合器的设计，并且有助于避免在将浸渍介质引入到例如存储成品混合物的容器的顶部空间中之后的气体损失。

如果在敏感性产品的情况下需要产品引导甚至高于由于物理状态而达到的饱和蒸汽压，这也是可行的：使用任选的控制阀实现计量添加，基于测量的压差向所述控制阀分配所需要的开度。这被称为Kv值控制。在最后的收集桶中的浸渍气体的损失被最小化。

优选实施例在从属权利要求中陈述并且将在下面详细描述。

例如，第一泵和第二泵各自被设计为离心泵是有利的。这种离心泵能够很好地被控制并且以低成本而具有高效率。

在第二管路进入所述第一管路的开口区域(opening area)之后的混合区域中，设置有冷却器，其中，而且混合物泵被设置在所述第一泵和所述第二泵的下游，所述混合物泵将经冷却的所述第一和所述第一起动流体的混合物输送到喷射器。从第一起动流体和第二起动流体获取的液体混合物能够一方面相应地被冷却，并且相对进给速度以对于喷射器来说优化的速度被供应到喷射器。

进一步有利的是，喷射器出口区域例如经由管路与容器的第三容器段连接，从而暂时存储待在饮料灌装设施处灌装的流体。通过这样，可改进成品混合物的制备性能，并且在灌装器故障时实现缓冲能力。因为额外的介质经常需要被供应至第一起动流体和第二起动流体的混合物，所以有利的是，喷射器被设计为用于供应浸渍介质如气体。

然后进一步有利的是，所述第一起动流体是液体如水，所述第二起动流体是液体如糖浆，并且浸渍介质是二氧化碳；氧气；氮气；空气或一氧化二氮；以及这些浸渍物的混合物。通过这种方式，可以生产市场上具备接受性的各种饮料。

如果设置在喷射器的下游的旁路管路确保从开口区域经过冷却器、由同步电动机驱动的混合物泵、喷射器再到所述开口区域的回路，或者反之亦然，则所述混合物能够以相对喷射器的优化的速度被供应，其中同时所述起动流体的混合比例和它们的数量是可变的。另外，在喷射器处具有恒定的混合物速度的情况下，能够选择可变的工作速度。此外，第一和/或第二起动流体的不同的量能够被供应给冷却器和/或混合物泵。通过使用旁路管路来获得回路，还能够增加所获得的最终混合物的均匀性。

如果由同步电动机驱动的产品泵布置在第三容器段的下游，该处也可以分配有特定的节流阀和通过产品泵对同步电动机相应控制，所述产品泵优选设计为离心泵，能够从包括有三个腔室的容器抽出成品混合物的选定量。

当在混合器中没有安装独立的节流阀时，能够增加液力效率。

本发明也涉及一种饮料灌装设施，根据本发明，其特征在于，所述饮料灌装设施包括上面所说明的混合器。

如果直接驱动电动机或无齿轮电动机如转矩电动机被应用为用于泵之一的同步电动机，则能够避免使用机械密封件，例如靠近电动机的机械密封件。

另外，本发明涉及一种操作包括如上面说明的混合器的饮料灌装设施的方法。

这种方法的特征在于，控制第一泵、第二泵、混合物泵和/或产品泵的相应同步电动机的变频器，使得经由相应泵的调节实现流量控制。

如果在喷射器处混合流体的流量保持不变而各个成分的工作速度保持可变，可提高所述方法的效率。浸渍介质的供应相对喷射器的流率于是能够被优化。特别地，如果喷射器被设计为文丘里管，则气体可以以对于文丘里管来说优化的速度被供应，其中流过喷射器的液体混合物的量也相对于其供给速度适应文丘里管，上述液体混合物由第一起动流体和第二起动流体组成。

附图说明

结合附图将在下面对本发明进行更加详细的描述。附图示出：

图1是第一实施例中的用于饮料灌装设施的混合器。

附图仅是示意图并且仅用于本发明的理解。

具体实施方式

图1示出了混合器1。所述混合器包括容器2。容器2被分成不同的容器段3、4和5。第一容器段3至少部分地填装有第一起动流体，诸如液体，例如水。第一容器段3以液密的方式与第二容器段4分开。第二容器段4至少部分地包含第二起动流体，诸如液体，例如糖浆。在容器2的第三容器段5中，包含第一起动流体、第二起动流体和浸渍介质的成品混合物，浸渍介质是任选的。

三个容器段3、4和5以液密的方式相互分开。在这里，第一容器段3通过第一分隔件6与第二容器段4分开。第二容器段4通过第二分隔件7与第三容器段5分开。三个容器段3、4和5存在于同一个容器2中，因此它们具有共用的外壁8。

第一管路9从第一容器段3通向第一泵10然后到混合区域11。第二管路12从第二容器段4通向第二泵13然后进一步到混合区域11。以下是可行的：刚好在混合区域11之前，在第一管路9和第二管路12中，各自安装一个控制阀14。在混合区域11与第一泵10或第二泵13之间，分别地，还安装有流量指示器15。在流量指示器15与控制阀14之间，存在止回阀16。

第一泵10和第二泵13各自与独立的同步电动机连接，所述同步电动机未示出。两个同步电动机中的每一个被连接到独立的变频器，所述变频器也未示出。

两种起动流体，指的是第一起动流体和第二起动流体，在混合区域11中被混合并且随后被引入共用管路17中的冷却器18。然后，经由共用管路17，经冷却的混合物被引入到另一个泵19，泵19是指混合物泵或碳化泵。该泵19也被连接到独立的同步电动机，而所述同步电动机由独立的变频器控制。

由泵19输送的混合物量然后经过喷射器20。喷射器20被设计为文丘里管。旁路管路21将喷射器20的出口与混合区域11连接。然而，喷射器20的出口也可经由管路22和/或管路23与容器2的第三容器段5连接。压力传感器也能够位于管路22中，压力传感器与在相同管路22中的截止阀或节流阀连接。

成品混合物经由从第三容器段5引出的管路27中的另一个泵26能够被供应给灌装器28。

共用管路17和旁路管路21以能够形成如箭头A表示的顺时针回路的方式被连接。然而，以下也是可行的：选择回路的进给使得获得与箭头方向A相反的方向，从而喷射器20最后被绕过。

各个泵10、13、19和26被设计为离心泵并且包括分配的由独立的变频器控制的同步电动机。因此，所述同步电动机相互独立地被控制。

作为变频器，Danfoss FC302类型的一种变频器被证明是适合的，因为它不仅能够控制异步电动机而且也能够控制同步电动机。

Claims (13)

1.一种用于饮料灌装设施的混合和输送不同流体的混合器(1)，所述混合器(1)具有用于容纳第一起动流体的至少一个第一容器段(3)和用于容纳第二起动流体的第二容器段(4)，其中第一泵(10)被布置在由所述第一容器段(3)引出的第一管路(9)中，所述第一管路(9)用于将所述第一起动流体供应给混合区域(11)，并且第二泵(13)被布置在由所述第二容器段(4)引出的第二管路(12)中，所述第二管路(12)用于将所述第二起动流体供应给所述混合区域(11)，其特征在于，所述第一泵(10)和所述第二泵(13)各自由一个同步电动机驱动并且每个所述同步电动机被连接到变频器以用于流量控制，其中所述第一容器段(3)和所述第二容器段(4)包含在一个共用的容器(2)中。

2.根据权利要求1所述的混合器(1)，其特征在于，所述第一泵(10)和所述第二泵(13)各自被设计为离心泵。

3.根据权利要求1或2所述的混合器(1)，其特征在于，在所述第二管路(12)进入所述第一管路(9)的开口区域的下游的所述混合区域(11)中，设置有冷却器(18)，其中，而且混合物泵(19)被设置在所述第一泵(10)和所述第二泵(13)的下游，所述混合物泵(19)用于将经冷却的所述第一起动流体和所述第二起动流体的混合物输送到喷射器(20)。

4.根据权利要求3所述的混合器(1)，其特征在于，所述喷射器(20)的喷射器出口区域被连接到所述容器(2)的第三容器段(5)从而暂时存储待在饮料灌装设施处灌装的流体。

5.根据权利要求3或4所述的混合器(1)，其特征在于，所述喷射器(20)被设计为用于供应浸渍介质、如气体。

6.根据权利要求5所述的混合器(1)，其特征在于，所述第一起动流体是液体、如水，所述第二起动流体是液体、如糖浆，并且浸渍介质是二氧化碳、氧气、氮和一氧化二氮。

7.根据权利要求3至6中的一项所述的混合器(1)，其特征在于，布置在所述喷射器(20)的下游的旁路管路(21)确保从所述开口区域经过所述冷却器(18)、由同步电动机驱动的所述混合物泵(19)、所述喷射器(20)再到所述开口区域的回路，或者反之亦然。

8.根据权利要求4至7中的一项所述的混合器(1)，其特征在于，由同步电动机驱动的产品泵(26)被布置在所述第三容器段(5)的下游。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的混合器(1)，其特征在于，在所述混合器(1)的混合物区域中未安装独立的节流阀。

10.根据前述权利要求中的一项所述的混合器(1)，其特征在于，直接驱动电动机或无齿轮电动机、如转矩电动机被应用为用于所述泵之一的同步电动机。

11.一种饮料灌装设施，其具有根据权利要求1至10所述的混合器(1)。

12.一种操作根据权利要求11所述的饮料灌装设施的方法，其中，控制所述第一泵(10)、所述第二泵(13)、所述混合物泵(19)和/或所述产品泵(26)的相应同步电动机的变频器，使得通过相应泵(10、13、19、26)的调节实现流量控制。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，混合液体的流率在喷射器(20)处保持不变，而各个成分的工作速度保持可变。

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