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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getränkezubereitungssystem umfassend einen Getränkeautomaten wie beispielsweise einen Kaltgetränkeautomaten oder Heißgetränkeautomaten, wie er üblicherweise in Unternehmen, Schulen, Behörden, etc. verwendet wird.
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2. Technischer Hintergrund
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Es ist bekannt in Getränkeautomaten sogenannte Bag-in-Box-Verpackungen zum Bereitstellen von Getränkebestandteilen wie Säfte, Saftkonzentrate, Limonaden, Limonadenkonzentrate, Wasser, Milch, Kaffee, Kakao, Tee oder ähnlichem zu verwenden. Solche Bag-in-Box-Verpackungen umfassen üblicherweise einen Innenbeutel aus einem flexiblen Material wie z. B. einem Folienverbundmaterial, welcher sich in einer mechanisch stabilen Umverpackung z. B. aus Karton befindet. Die Verwendung von Bag-in-Box-Systemen hat den Vorteil, dass die Getränkebestandteile idealerweise von der Abfüllung bis zur endgültigen Verwendung unter Luftabschluss gehalten sind. Außerdem sind solche Systeme preiswert herstellbar und können nach Gebrauch einfach entsorgt und recycelt werden.
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Die Getränkebestandteile im Innenbeutel können abhängig von der gewünschten Verwendung mittels verschiedener Ventile ausgegeben werden. Beispielsweise werden für Anwendungen im Hausgebrauch von Hand bedienbare Zapfventile verwendet, die direkt am Bag-in-Box-System angebracht sind. Für Anwendungen, bei welchen häufiges Auswechseln der Beutel erforderlich ist, z. B. bei Zapfanlagen im Gastronomiebereich, ist es bekannt Membranverschlüsse zu verwenden, bei welchen die Membran beim Einsetzen des Beutels in die Zapfanlage von einem entsprechenden Dorn durchstochen wird oder der Verschlussdorn eines wieder verschließbares Bag-in-Box Systems, welcher in Form eines axial verschiebbaren und durch eine Druckfeder vorgespannten Verschlusszapfens ausgeführt ist, durch einen Gegenzapfen konstant aufgedrückt wird. Zur automatisierten Verwendung beispielsweise in Getränkeautomatensystem wie sie an öffentlichen Orten, wie Schulen oder größeren Unternehmen aufgestellt werden, können elektronisch betätigbare Ventile verwendet werden, die von geeigneten analogen oder digitalen Steuerungen gesteuert werden.
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Eine gastronomische Anwendung eines Bag-in-Box-System als Einwegbierfass ist in
DE 103 06 567 A1 beschrieben. Dieses Einwegbierfass besteht im Wesentlichen aus einer stabilen Hülle in Form eines Zylinderrohrs aus Pappkarton in welcher ein Aufnahmebeutel für das Bier vorgesehen ist. Dieser ist wie oben beschrieben mit einem Membranverschluss verschlossen, der zum Anzapfen mit einem entsprechenden Dorn durchstochen wird.
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Ein Bag-in-Box-System zur Verwendung in automatisierten Getränkeautomaten ist in
DE 36 22 777 A1 beschrieben. In dieser Druckschrift sind Bag-in-Box-Verpackungen in Form von formstabilen Quadern mit einem darin befindlichen Foliensack beschrieben, die zur Bereitstellung von Getränkebestandteilen wie Wasser, karbonisiertem Wasser und Getränkekonzentraten verwendet werden. Ähnlich dem oben beschriebenen Membranverschluss ist der Foliensack gemäß
DE 36 22 777 A1 vor der Verwendung im Getränkeautomaten mit einem Foliendeckel verschlossen, der zur Verwendung der Verpackung im Getränkeautomaten entfernt und durch eine Ausgabeeinrichtung ersetzt wird, die zur dosierten Entnahme der Getränkebestandteile verwendet wird. Diese Ausgabeeinrichtung ist eine komplexe Einrichtung umfassend eine Gehäusekappe und einen Hohlzylinder in welchem sich ein Steuerschieber mit einem ferromagnetischen Anker befindet. Dieser Steuerschieber ist ein rohrförmiges Bauteil, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position beweglich in der Ausgabeeinrichtung gelagert ist. Zwischen diesen Positionen kann der Steuerschieber mit dem ferromagnetischen Anker durch die Wirkung eines von einem Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes hin und her bewegt werden. In der geschlossenen Position dichtet der Steuerschieber eine Ausflussöffnung der Ausgabeeinrichtung, so dass keine Getränkebestandteile nach außen treten können. In dieser Stellung des Schiebers ist gleichzeitig eine Verbindung zwischen Foliensack und der Ausgabeeinrichtung offen, so dass Getränkebestandteile aus dem Foliensack durch Schwerkraft in eine entsprechende, komplexe Dosierkammer der Ausgabeeinrichtung fließen können bis diese vollständig mit Getränkebestandteil gefüllt ist. Beim Bewegen des Schiebers aus dieser Position in die offene Position wird eine Ausflussöffnung der Ausgabeeinrichtung geöffnet und gleichzeitig die Verbindung zwischen Foliensack und Ausgabeeinrichtung geschlossen. So wird die durch das Volumen der Dosierkammer abgemessene Menge an Getränkebestandteil durch die Ausflussöffnung dosiert ausgegeben, wobei während dieses Abgabevorgangs kein Getränkebestandteil aus dem Foliensack nachfließen kann.
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Nachteilig an herkömmlichen Getränkeautomaten ist, dass insbesondere die dazu gehörigen relativ komplexen Ventilsysteme nur mit erheblichem Aufwand von Rückständen der Getränkebestandteile gereinigt werden können. Zusätzlich sind auch die üblicherweise verwendeten Schlauch- oder Rohrleitungen ebenfalls nur aufwendig oder gar nicht vollständig zu reinigen. Es ist dadurch oft nur mit hohem Aufwand möglich, ausreichende Hygienebedingungen zu gewährleisten, und demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Getränkezubereitungssystem bereitzustellen, bei welchem die oben beschriebenen Hygieneprobleme vermieden werden.
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3. Zusammenfassung der Erfindung
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Die eingangs genannten Probleme werden durch ein Getränkezubereitungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unter- bzw. Nebenansprüchen beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Getränkezubereitungssystem für Heiß- oder Kaltgetränke bereitgestellt. Typische Heißgetränke sind beispielsweise Kaffee-, Tee- oder Kakaozubereitungen. Typische Kaltgetränke sind beispielsweise Fruchtsaftmischgetränke aus verschiedenen Säften oder Saftkonzentraten oder Mischungen derselben mit karbonisiertem Wasser sowie Limonadenzubereitungen oder ähnliches. Dieses Getränkezubereitungssystem umfasst einen Getränkeautomaten, der mindestens einen Elektromagneten und eine Steuerung umfasst, die eingerichtet ist, den Elektromagneten zu steuern. Der Getränkeautomat kann ein Kleinautomat für die Verwendung im privaten Hausgebrauch sein, ist aber vorzugsweise ein Automat für ein kommerzielles Aufstellen in öffentlichen Gebäuden wie Schulen, Unternehmen, Behörden, etc.. Die Steuerung kann zum Beispiel eine analoge oder digitale Kontrollelektronik sein, die dazu geeignet ist, den Elektromagneten an- und auszuschalten, die Stärke des Stroms, der durch den Elektromagneten fließt, sowie die elektrische Spannung, die am Elektromagneten anliegt, zu steuern. In bevorzugten Ausführungsformen erzeugt der Elektromagnet im Bereich des Ankers ein Magnetfeld einer Stärke im Bereich von 0.2 bis 2 T, mehr bevorzugt von 0.3 bis 1.5 T, und am meisten bevorzugt von 0.4 bis 1.2 T erzeugen.
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Weiter umfasst das Getränkezubereitungssystem zumindest einen Einwegbehälter für Getränkebestandteile, der geeignet ist, austauschbar in den Getränkeautomaten eingesetzt zu werden. Typische Getränkebestandteile sind hierbei Säfte, Saftkonzentrate, Wasser, Kaffee, Kakao, Milch, alkoholische Getränke oder ähnliche Getränkebestandteile, wie sie typischerweise in Getränkeautomatensystemen zur Herstellung der gängigen Heiß- oder Kaltgetränke nötig sind. Der Einwegbehälter umfasst ein Reservoir und eine Ausgabeeinrichtung mit einem Anker. Dabei ist das Reservoir bevorzugt ein flexibler Beutel wie er in typischen Bag-in-Box-Systemen verwendet wird, vorzugsweise ein Beutel aus einem Folienmaterial oder einem Folienverbundmaterial, z. B. aus Aluminium/HDPE oder Polyethylen. Der Beutel kann in anderen Ausführungsformen auch aus anderen geeigneten flexiblen Materialen bestehen, wie sie dem Fachmann geläufig sind. Die Ausgabeeinrichtung kann als integraler Bestandteil des Einwegbehälters ausgebildet sein, oder alternativ als modular aufsteckbare Komponente für ein bereits bestehendes System. In dieser Alternative kann der Einwegbehälter ein typisches Bag-in-Box-System sein, bei welchem die Ausgabeeinrichtung formschlüssig mit dem schon bestehenden Ausgabemechanismus des Bag-in-Box-Systems verbunden ist.
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Der im Reservoir gespeicherte Getränkebestandteil kann über die Ausgabeeinrichtung dem Reservoir entnommen werden, wobei der Anker beweglich an der Ausgabeeinrichtung angeordnet ist um in der offenen Position die Ausgabeeinrichtung für einen kontinuierlichen Durchfluss von Getränkebestandteilen aus dem Reservoir durch und aus der Ausgabeeinrichtung heraus zu öffnen. Hierbei ist es wesentlich, dass der Anker in der offenen Position einen kontinuierlichen Durchfluss durch die Ausgabeeinrichtung ermöglicht, dass also nicht beispielsweise zunächst eine Dosierkammer der Ausgabeeinrichtung gefüllt wird, deren Inhalt dann aus dem Einwegbehälter ausgegeben wird. Dies bietet den Vorteil, dass ein späteres aufwendiges Reinigen einer komplexen Dosierkammer nicht nötig ist und eine verbesserte Hygiene erreicht wird. Kontinuierlich im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass der Anker in geöffneter Position das Reservoir der des Einwegbehälters für einen Durchfluss öffnet, der so lange anhält bis das Reservoir entweder leer ist, oder der Anker wieder in die geschlossene Position bewegt wird. Die Ausgabeeinrichtung hat also vorzugsweise keine Dosierkammer.
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Zur Bewegung kann der Anker beispielsweise innerhalb der Ausgabeeinrichtung durch geeignete Führungselemente gelagert sein und über radiale Dichtelemente wie beispielsweise O-Ringe verfügen, oder über axiale Dichtelemente, wie einen Dichtkegel oder stirnseitige Dichtflächen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Anker eine zumindest teilweise Kunststoffummantelung und ist selbst ein vorzugsweise massiver Metallstift. Die Kunststoffummantelung kann vorteilhaft eine geeignete Dichtfunktion ermöglichen.
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Der Einwegbehälter ist geeignet zum austauschbaren Einsetzen und kann somit für die zur Verwendung notwendige Dauer in eine geeignete Aufnahme innerhalb des Getränkeautomaten eingesetzt werden, oder alternativ auch außen am oder auf dem Getränkeautomaten für den Gebrauch angebracht werden. Nach Gebrauch wird der Einwegbehälter zusammen mit der Ausgabeeinrichtung und dem Anker vom oder aus dem Getränkeautomaten entfernt und entsorgt. Mit anderen Worten wird der komplette von Getränkebestandteilen kontaminierte Einwegbehälter und insbesondere die Ausgabeeinrichtung mit Anker entsorgt, so dass insbesondere keine komplexen Ventilkomponenten wie im Stand der Technik zurückbleiben, die aufwendig gereinigt werden müssen.
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Dies wird unter anderem dadurch möglich, dass der Anker so eingerichtet ist, dass er berührungslos von außen betätigt wird, nämlich durch die Wirkung eines Magnetfelds, das von dem zumindest einen Elektromagneten erzeugt wird. Vorzugsweise wird dies dadurch realisiert, dass zumindest ein Teil des Ankers aus seinem magnetisierbaren Material besteht und vorzugsweise metallisch ist. Mit anderen Worten wird es so möglich, dass der Anker durch die Wirkung z.B. von einem Magnetfeld bewegt wird, das vorzugsweise von einem zumindest teilweise um die Ausgabeeinrichtung herum angeordneten Elektromagneten erzeugt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung eingerichtet, durch Steuern des Elektromagneten den Anker für eine vorbestimmte Zeitspanne in die offene Position zu bewegen, wobei die Menge von Getränkebestandteil, der durch die Ausgabeeinrichtung aus dem Reservoir aus dem Einwegbehälter hinausfließt, über die Länge der Zeitspanne eingestellt werden kann. So wird es möglich, dass der Flüssigkeitsfluss durch die Ausgabeeinrichtung ausschließlich durch die Steuerung vorbestimmt werden kann, und es kann so beispielsweise auf eine aufwendig zu reinigende Dosierkammer verzichtet werden. Somit wird eine stufenlose universelle Steuerung des Durchflusses bereitgestellt, die nicht von vorgefertigten Abmessvolumina (wie Dosierkammern) abhängt, und zusätzlich entfällt eine sonst notwendige aufwendige Reinigung solcher Abmessvolumina.
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Vorteilhafterweise ist die Ausgabeeinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform als integraler Bestandteil eines Bag-in-Box-Beutels vorgesehen, und weist vorzugsweise außer dem Anker und optional vorgesehen Federelementen und einem Gegenanker keine weiteren metallischen Elemente auf. Hierbei bedeutet integral, dass die Ausgabeeinrichtung beispielsweise als Kunststoffteil an einen aus Kunststoff gefertigten Beutel angeschweißt, angeklebt oder ähnlich nichtlösbar befestigt ist. Mit anderen Worten ist die Ausgabeeinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform nichtlösbar mit dem Reservoir verbunden, kann also nicht von dem Reservoir entfernt werden ohne dass der Einwegbehälter dabei zerstört wird. Eine solche Konstruktion bietet die Vorteile, dass der Einwegbehälter kostengünstig als integrale Kunststoffkomponente hergestellt werden kann. Gleichzeitig wird dadurch, dass der Einwegbehälter zusammen mit seinen beweglichen Ventilkomponenten, also mit der Ausgabeeinrichtung und dem Anker, nach Gebrauch einfach entsorgt wird, verhindert, dass sich im Getränkezubereitungssystem, etwa an solchen Ventilkomponenten, verbleibende Kontaminierungen bilden. Es ist zum Beispiel möglich, als Einwegbehälter eine schon existierende Bag-in-Box-Konstruktion zu verwenden, und bei dieser den typischerweise verwendeten Kunststoffanker als Metallstift vorzusehen. Dadurch, dass die Betätigung des Ankers berührungslos erfolgt, ist es möglich, die Ausgabeeinrichtung kostengünstig und relativ einfach zu realisieren, und in einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausgabeeinrichtung außer dem Anker keine weiteren beweglichen Teile auf, die zum Öffnen und Schließen des Einwegbehälters verwendet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausgabeeinrichtung des Einwegbehälters ein Federelement auf, das eine Rückstellkraft auf den Anker ausübt, die entgegen einer durch das Magnetfeld bewirkten Bewegung des Ankers, vorzugsweise entgegen einer Bewegung des Ankers von der geschlossenen in die offene Position gerichtet ist. Beispielsweise kann das Magnetfeld des Elektromagneten dazu verwendet werden, den Anker von einer geschlossenen in eine offene Position zu bewegen, um so die Ausgabeeinrichtung zu öffnen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, das Federelement so anzuordnen, dass es bei abgeschaltetem Magnetfeld den Anker aus der offenen Position in die geschlossene Position zurücktreibt, und somit bei Abschalten des Magnetfeldes die Ausgabeeinrichtung automatisch wieder verschlossen wird. Alternativ kann das Federelement auch so angeordnet sein, dass es den Anker von der geschlossenen in die offene Position treibt und zum Schließen der Ausgabeeinrichtung das Magnetfeld eingeschaltet werden muss.
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Der Einwegbehälter kann in bevorzugten Ausführungsformen zusätzlich zum beweglichen Anker einen nicht beweglichen Gegenanker umfassen. Beispielsweise kann der Gegenanker innerhalb der Ausgabeeinrichtung fixiert sein und dazu dienen, das Federelement zu haltern. Gleichzeitig kann der Gegenanker als Anschlag für den beweglichen Anker dienen, zum Beispiel, um eine Bewegung des Ankers von einer geschlossenen in eine offene Position zu begrenzen. Wie weiter unten noch genauer erläutert, hat die Anwesenheit eines Gegenankers eine Bündelung der magnetischen Feldlinien zur Folge. Durch diese Bündelung erhöht sich die lineare bzw. axiale Kraftwirkung auf den Anker um mehr als das Dreifache, so dass eine sichere Öffnung der Ausgabeeinrichtung auch bei kompakten Magneten sichergestellt ist. Der Gegenanker ist daher wie der Anker selbst bevorzugt ein stiftförmiges Bauteil und so angeordnet, dass die Längsachsen von Anker und Gegenanker in derselben Achse liegen, die auch der axialen bzw. longitudinalen Bewegungsrichtung des Ankers entspricht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Getränkeautomat Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks, vorzugsweise eine technische Geometrie zur Erzeugung eines Unterdrucks, vorzugsweise eine Venturidüse, zum Ansaugen der Getränkebestandteile aus dem Einwegbehälter, vorzugsweise aus zumindest einem Einwegbehälter, falls das Getränkezubereitungssystem mehrere Einwegbehälter umfasst. Im Gegensatz zu Ausführungsformen in welchen die Getränkebestandteile ausschließlich durch Schwerkraft aus dem Einwegbehälter befördert werden, bietet die Verwendung eines Unterdrucks zum Ansaugen der Getränkebestandteile den Vorteil, dass durch die Druckeinwirkung der Einwegbehälter verlässlich und vollständig geleert werden kann. Insbesondere bietet die Erzeugung eines Unterdrucks die Möglichkeit, dass der Behälter mit einem konstanten Durchfluss der Getränkebestandteile durch die Ausgabeeinrichtung geleert wird. Zudem vereinfacht die Bereitstellung einer konstanten Durchflussgeschwindigkeit eine präzise Dosierung der Getränkebestandteile, die aus dem Einwegbehälter entnommen werden, durch Steuerung der Zeit, die die Ausgabeeinrichtung geöffnet ist.
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Um die Herstellung von Mischgetränken zu vereinfachen, umfasst das Getränkezubereitungssystem in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest einen weiteren Einwegbehälter, wobei die Einwegbehälter so in dem Getränkeautomat angeordnet werden können, dass Getränkebestandteile, die aus den jeweiligen Einwegbehältern hinausfließen, vermischt werden. Dazu weist der Getränkeautomat vorzugsweise eine Aufnahme für die zumindest zwei Einwegbehälter auf und Mittel zum Mischen von Getränkebestandteilen, die aus den jeweiligen Einwegbehältern hinausfließen. Vorzugsweise ist jedem der zumindest zwei Einwegbehälter jeweils zumindest ein Elektromagnet zugeordnet, und die Steuerung ist so eingerichtet, um durch Steuern der jeweiligen Elektromagneten die Menge an dem jeweiligem Getränkebestandteil zu dosieren, welches durch die jeweilige Ausgabeeinrichtung aus dem entsprechenden Einwegbehälter hinausfließt. Es wird so möglich, die Mengen an Getränkebestandteil, der vom jeweiligen Einwegbehälter abgegeben wird, individuell durch Steuern der entsprechenden Magneten zu regeln. Dabei sind vorzugsweise vorbestimmte Zeiten in der Steuerung gespeichert oder vorprogrammiert, so dass die Steuerung über Ansteuern der entsprechenden Elektromagneten den Durchfluss von Getränkebestandteil dosiert.
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4. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, von denen:
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1 ein schematischer Querschnitt einer Ausgabeeinrichtung eines Einwegbehälters ist, die in einen entsprechenden Abschnitt eines Getränkeautomaten eingesetzt ist;
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2 ein schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Ausgabeeinrichtung ist;
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3 eine schematische Ansicht eines ersten Bauteils einer Komponente eines Getränkeautomaten zeigt;
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4 eine dreidimensionale Ansicht von ersten und zweiten Bauteilen von Komponenten eines Getränkeautomaten zeigt;
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5 und 6 schematische Darstellungen von weiteren alternativen Ausführungsformen eines ersten Bauteils zeigen;
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7 und 8 schematische Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen einer Ausgabeeinrichtung eines Einwegbehälters sind;
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9 eine schematische Darstellung der Magnetfeldlinien in einem Ausführungsbeispiel ohne Gegenanker zeigt; und
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10 eine schematische Darstellung der Magnetfeldlinien in einem Ausführungsbeispiel mit Gegenanker zeigt.
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausgabeeinrichtung 10 eines Einwegbehälters, die in einen entsprechenden Abschnitt 30 eines Getränkeautomaten eingesetzt ist. Die Ausgabeeinrichtung 10 ist ein im Wesentlichen stutzenförmiges Element bestehend aus einem Hohlzylinder 11, der einen Hohlraum 13 umschließt. Die Ausgabeeinrichtung 10 verjüngt sich, in der Figur nach rechts, in einen Hals 14, der in eine Aufnahme des Getränkeautomaten austauschbar eingesetzt ist. In alternativen Ausführungsformen kann die Ausgabeeinrichtung ganz in eine entsprechende Aufnahme des Getränkeautomaten austauschbar eingesetzt sein, oder der Hals kann eine andere geeignete Geometrie haben, wie der Fachmann sie zweckmäßig vorsieht.
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Die Ausgabeeinrichtung wird dadurch austauschbar in der Aufnahme des Getränkeautomaten fixiert, dass z.B. am Hals 14 geeignete Schnapp- oder Rastmittel vorgesehen sind, die mit entsprechenden Rast- oder Schnappmitteln der Aufnahme des Getränkeautomaten zusammenwirken. Weiter sind vorzugsweise Dichtmittel an der Ausgabeeinrichtung 10 vorgesehen, wie beispielsweise ein O-Ring 33, der wie in der Figur dargestellt, zwischen entsprechenden Wänden von Hals 14 und der Aufnahme des Getränkeautomaten angebracht ist. Zusätzlich oder als Alternative zu O-Ring 33 können axiale Dichtelemente wie z. B. ein Dichtkegel oder stirnseitig angebrachte Dichtmittel vorgesehen sein. Die Dichtmittel dienen dazu, die Konstruktion gegen Aus- oder Eintritt von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit zu schützen.
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An der dem Getränkeautomaten abgewandten Seite ist an der Ausgabeeinrichtung 10 eine Befestigungsrippe 12 angeordnet, die dazu dient, ein Reservoir (in der Figur nicht gezeigt) an der Ausgabeeinrichtung zu befestigen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Einwegbehälter im Wesentlichen aus der Ausgabeeinrichtung und dem Reservoir. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Einwegbehälter zusätzlich eine formstabile Verpackung auf, beispielsweise aus Pappkarton, in der zumindest das Reservoir gehalten ist. Vorzugsweise ist das Reservoir nichtlösbar mit der Ausgabeeinrichtung 10 verbunden, beispielsweise durch Ankleben oder Anschweißen eines entsprechenden Bereichs des Reservoirs an die Befestigungsrippe 12. Das Reservoir ist vorzugsweise ein flexibler Beutel, der in bevorzugten Ausführungsformen aus einem Folienmaterial oder einem Folienverbundmaterial ist. Es dient dazu, Getränkebestandteile wie Saft, Saftkonzentrat, Wasser, Milch, alkoholische Getränke, Kaffee- oder Kakaozubereitungen bereitzustellen.
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Innerhalb der Ausgabeeinrichtung ist ein stiftförmiger Anker 21 mittels einer geeigneten Ankerführung (nicht dargestellt) beweglich gelagert, und ist in 1 in einer geschlossenen Position dargestellt. Als Ankerführung dienen übliche, dem Fachmann bekannte Führungen, wie Gleitrippen, Steuerschieber oder ähnliches (nicht in der Figur dargestellt). In dargestellter geschlossener Position dichtet ein Dichtabschnitt 17 des Ankers eine Ausflussöffnung 19 der Ausgabeeinrichtung 10 und sperrt so die Ausgabeeinrichtung für einen Durchfluss von Getränkebestandteilen aus dem Reservoir durch und aus der Ausgabeeinrichtung heraus. Der Anker ist so in der Ausgabeeinrichtung gelagert, dass er aus der geschlossenen Position, in 1 nach links, in eine offene Position bewegt werden kann, in welcher er die Ausflussöffnung 19 für einen Durchfluss von Getränkebestandteilen öffnet. Wie man 1 entnehmen kann, öffnet der Anker in diesem Fall die Ausflussöffnung 19, und damit die Ausgabeeinrichtung 10, für einen kontinuierlichen Durchfluss von Getränkebestandteilen aus dem Reservoir durch und aus der Ausgabeeinrichtung 10 hinaus.
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Um in der geschlossenen Position die Ausgabeeinrichtung ausreichend gegen einen Durchfluss von Getränkebestandteilen zu dichten, sind vorzugsweise am Anker und am Hals der Ausgabeeinrichtung 10 entsprechende Verschlusselemente in Form einer Aussparung 16 des Ankers 21 und einer Nase 18 der Ausgabeeinrichtung 10 vorgesehen, die miteinander in Eingriff sind wenn der Anker 21 in der geschossenen Position ist.
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Vorzugsweise ist die Ausgabeeinrichtung aus einem Kunststoffmaterial beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt. Der Anker besteht zumindest teilweise aus einem magnetisierbaren Material vorzugsweise aus Metall und kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein oberflächenbeschichteter, z. B. kunststoffummantelter, Metallstift sein. Insbesondere ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Anker im Wesentlichen massiv, weist also abgesehen von evtl. notwendigen Bohrungen keine Hohlräume auf, die beispielsweise zur Dosierung von Getränkebestandteilen diesen. Eine solche Kunststoffummantelung kann beispielsweise in Zusammenwirkung mit einer inneren Wand des Halses 14 zum Dichten der Ausgabeeinrichtung 10 gegen einen Durchfluss von Getränkebestandteilen dienen, wenn der Anker 21 in der geschlossenen Position ist.
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In 1 ist weiter schematisch ein Elektromagnet 20 dargestellt, der zumindest teilweise um die Ausgabeeinrichtung und den Anker angeordnet ist. Dieser dient dazu, den Anker berührungslos zu betätigen, und ihn dadurch zwischen der geschlossenen Position und der offenen Position hin und her zu bewegen. Dazu ist am Getränkeautomaten eine nicht dargestellte Steuerung vorgesehen mit welcher der Elektromagnet im einfachsten Fall einfach ein- oder ausgeschaltet werden kann. Beim Einschalten erzeugt der Elektromagnet ein Magnetfeld, das so eingerichtet ist, dass es eine Kraft erzeugt, die den Anker bewegt.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Ausgabeeinrichtung 10‘ mit einem Hohlzylinder 11‘ und einem Hohlraum 13‘ dargestellt. In diesem Fall ist der Anker 21‘ mittels eines Federelements 23‘, beispielsweise als Teil der Ankerführung, in Form einer Metallspirale in einem Hals 14‘ der Ausgabeeinrichtung 10‘ gelagert. Das Federelement 23 dient dazu, eine Rückstellkraft auf den Anker auszuüben, wenn dieser von der geschlossenen Position in eine offene Position bewegt wird. Mit anderen Worten sollte vorzugsweise eine Kraft, die von einem Magnetfeld des Elektromagneten 20’ erzeugt wird, um den Anker 21‘ aus der geschlossenen in die offene Position zu bewegen, eine geeignete Stärke haben um eine vom Federelement 23‘ erzeugte Rückstellkraft zu überwinden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Anker 21‘ in der offenen Position von der Kraft des Magnetfelds gehalten und bewegt sich getrieben durch das Federelement 23‘ automatisch in die geschlossene Position zurück, wenn der Elektromagnet 20‘ ausgeschaltet wird. In anderen Ausführungsformen kann dieser Vorgang umgekehrt werden, so dass das Federelement den Anker in die offene Position treibt.
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Wie man den 1 und 2 entnehmen kann, sind bei dem erfindungsgemäßen Getränkezubereitungssystem die beweglichen Ventilkomponenten, Ausgabeeinrichtung und Anker, die zur Ausgabe und zum Dosieren von Getränkebestandteilen verwendet werden als Teile des Einwegbehälters vorgesehen. Dieser wird nach Gebrauch, wenn das Reservoir geleert ist, entsorgt und durch einen neuen Einwegbehälter ersetzt. Somit verbleiben keine durch Getränkebestandteile kontaminierte Ventilkomponenten am Getränkeautomaten, die aufwendig gereinigt werden müssen. Insbesondere wird es durch die berührungslose Betätigung des Ankers durch das Magnetfeld des Elektromagneten vermieden, dass eine Öffnung des Einwegbehälters beispielsweise durch einen oben beschriebenen Dorn erfolgt, der nach Gebrauch des Einwegbehälters durch Getränkebestandteilrückstände kontaminiert am Getränkeautomaten verbleibt. Die berührungslose Betätigung des Ankers und das Entsorgen der beweglichen Ventilkomponenten nach Gebrauch zusammen mit dem Einwegbehälter ermöglichen so deutlich verbesserte Hygienebedingungen. Aufgrund des einfachen Aufbaus ist der Einweggebrauch derartiger Behälter zudem wirtschaftlich möglich, da die erfindungsgemäße Ausgabeeinrichtung sehr kostengünstig herstellbar ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können besonders gute Hygienebedingungen erzielt werden, wenn Komponenten des Getränkeautomaten gemäß einer neuartigen Konstruktionsweise bereitgestellt werden, wie sie detailliert in der früheren Patentanmeldung desselben Anmelders mit dem internationalen Aktenzeichen
PCT/EP2011/052803 beschrieben ist. Diese Anmeldung ist durch Inbezugnahme hierin vollständig mitaufgenommen. In dieser Anmeldung ist als Komponente des Getränkeautomaten eine verbesserte, wiederverwendbare Mischvorrichtung, bzw. Aufschäumvorrichtung zur Verwendung in Getränkeautomaten beschrieben, wobei diese aus zumindest zwei Bauteilen zusammengesetzt ist und mindestens eines der beiden Bauteile an seiner Oberfläche Vertiefungen aufweist. In zusammengebautem Zustand der Bauteile formen diese mit einer weiteren Oberfläche des anderen Bauteils geschlossene Kanäle, die zum Transport von Getränkebestandteilen dienen. Ein Vorteil einer solchen Konstruktion ist, dass die beiden Bauteile einfach getrennt und aus dem Getränkeautomat entnommen werden können, so dass sie nach Gebrauch einfach z.B. in einer Spülmaschine gereinigt werden können.
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Exemplarisch sind Bauteile dieses neuartigen Getränkeautomaten in den folgenden 3 bis 6 dargestellt. 3 zeigt ein erstes Bauteil 41 eines Düsensystems zur Verwendung in diesem Getränkeautomaten. Wie erwähnt ist es ein besonderer Vorteil dieses neuartigen Systems, dass durch die Verwendung von Vertiefungen in einem Bauteil Kanäle erzeugt werden, die entweder von einer Oberfläche oder von komplementären Vertiefungen eines zweiten Bauteils verschlossen werden können, und die in verbundenem Zustand der Bauteile zum Transport von Getränkebestandteilen verwendet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schläuchen oder Rohrleitungen wie sie in üblichen Getränkeautomaten verwendet werden, können die einzelnen Bauteile des neuartigen Getränkeautomaten nach Gebrauch in einfacher Weise getrennt werden und in einer Spülmaschine vollständig gereinigt werden.
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Durch Bereitstellung von Kanälen in Form von Vertiefungen in einem Bauteil können auch kompliziertere Anordnungen von Rohrleitungen realisiert werden. Beispielsweise ist es möglich, Mittel zum Erzeugen von Unterdruck durch eine technische Geometrie zur Erzeugung eines Unterdrucks, wie eine Venturianordnung der Rohrleitungen bereitzustellen, wie sie in 3 illustriert ist. Gemäß dieser Venturianordnung sind eine erste Leitungsvertiefung 43 und eine zweite Leitungsvertiefung 44 so an eine Mischvertiefung 45 angeschlossen, dass wenn Flüssigkeit durch die erste Leitungsvertiefung 43 geführt wird, diese in der zweiten Leitungsvertiefung 44 einen Unterdruck erzeugt. Beispielsweise kann in der ersten Leitungsvertiefung 43 Kaffee geführt werden, der durch das Venturiprizip Milch durch die zweite Leitungsvertiefung 44 ansaugt. Das Kaffee-Milch-Gemisch wird dann in der Mischvertiefung 45 geeignet gemischt und tritt durch die Ausflussöffnung 46 aus dem Getränkeautomaten aus. Dieses Prinzip kann, gegebenenfalls durch geeignete Anpassung, beispielsweise durch Vorsehen weiterer Leitungsvertiefungen und/oder Verwendung anderer Querschnittsverhältnisse der Vertiefungen, auch für andere Getränkemischungen verwendet werden, wie beispielsweise für Fruchtsaftgemische.
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4 ist eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines ersten Bauteils 51 und eines zweiten Bauteils 52 wobei hier eine weitere Venturianordnung von Vertiefungen dreidimensional angeordnet dargestellt ist. Hierbei sind erste und zweite Leitungsvertiefungen 53, 54 in das erste Bauteil 51 eingearbeitet, wobei entsprechende komplementäre Vertiefungen am zweiten Bauteil 52 vorgesehen sind. Die Bauteile 51, 52 können durch Kupplungselemente 57 trennbar miteinander verbunden werden. Mit anderen Worten sind die Kupplungselemente vorzugsweise so eingerichtet, dass sie ein wiederholtes Verbinden und Trennen der ersten und zweiten Bauteile ermöglichen. In anderen bevorzugten Ausführungsformen, können die Komponenten in ähnlicher Weise wie oben beschrieben auch aus mehr als zwei Bauteilen zusammen gebaut werden.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines ersten Bauteils 71 mit erster Leitungsvertiefung 73 und zweiter Leitungsvertiefung 74 dargestellt. In dieser Figur ist weiter ein Anschlussrohr 90 dargestellt, das über einen Haltering 91 in einer entsprechenden Rastvertiefung des ersten Bauteils 71 fixiert ist. Auch das Rohr 90 kann, ähnlich wie die beschriebenen Komponenten des Getränkeautomaten, aus ersten und zweiten Bauteilen, zweiteilig ausgebildet sein und z.B. aus zwei oder mehr Teilrohren bestehen, die durch entsprechende Kupplungselemente zu dem gezeigten Rohr zusammengebaut sind. Durch die mehrteilige Konstruktion sind solche Rohrsysteme besonders effizient und vollständig reinigbar und es kann eine besonders gute Hygiene gewährleistet werden. Das unter Verwendung von Bauteil 71 gemischte Getränk, z.B. ein Kaffee-Milch-Gemisch oder ein Fruchtsaftgemisch, kann durch eine Ausgabe 76 zum Gebrauch ausgegeben werden.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform eines ersten Bauteils 81 mit zwei Ausgaben 86 dargestellt. In dieser Ansicht ist eine Vertiefung 89 zu erkennen, die beispielsweise zur Aufnahme des oben beschriebenen Rohrs 90 geeignet ist.
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7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Ausgabeeinrichtung 10‘ eines Einwegbehälters. Die Ausgabeeinrichtung 10‘ besteht wie die oben beschriebene Ausgabeeinrichtung 10 aus einem Hohlzylinder 11‘, der einen Hohlraum 13‘ umschließt. Die Ausgabeeinrichtung 10‘ verjüngt sich, in der Figur nach unten, in einen Hals 14‘, der innerhalb eines Elektromagneten 20‘ angeordnet ist bzw. von diesem umgeben ist. Der Hals 14‘ kann wie gezeigt direkt in den Elektromagneten eingesteckt sein. Alternativ können auch Teile einer Aufnahme eines Getränkeautomaten zwischen Hals 14‘ und Elektromagneten 20‘ angeordnet sein.
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Innerhalb der Ausgabeeinrichtung 10‘ ist ein stiftförmiger Anker 21‘ mittels einer geeigneten Ankerführung beweglich gelagert. Der Anker 21‘ ist in 7 in einer geschlossenen Position dargestellt, in welcher ein Dichtabschnitt 17‘ des Ankers eine Ausflussöffnung 19‘ der Ausgabeeinrichtung 10‘ dichtet, und diese so für einen Durchfluss von Getränkebestandteilen aus dem Reservoir durch und aus der Ausgabeeinrichtung heraus sperrt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Dichtabschnitt 17‘ als Dichtkegel dargestellt. Alternativ oder zusätzlich können O-Ringe zum Dichten vorgesehen sein.
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Wie oben bezüglich der ersten Ausführungsform der Ausgabeeinrichtung 10 beschrieben, ist der Anker 21‘ so in der Ausgabeeinrichtung 10‘ gelagert, dass er aus der geschlossenen Position, in 7 nach oben, in eine offene Position bewegt werden kann, in welcher er die Ausflussöffnung 19‘ für einen Durchfluss von Getränkebestandteilen öffnet. Ein stiftförmiger Gegenanker 22’ ist so angeordnet, dass die Längsachsen von Anker 21‘ und Gegenanker 22‘ in derselben Achse liegen, die auch der axialen bzw. longitudinalen Bewegungsrichtung des Ankers entspricht. Der feste Gegenanker dient in dieser offenen Position u.a. als Anschlag, um die Bewegung des Ankers 21‘ von der geschlossenen in die offene Position zu begrenzen. Der Gegenanker 22‘ dient außerdem als Halterung für ein Federelement 23‘, das wie oben beschrieben, eine Rückstellkraft auf den Anker ausübt, wenn dieser von der geschlossenen Position in eine offene Position bewegt wird. Aufgrund dieser Rückstellkraft wird der Anker 21‘ aus der offenen Position in die geschlossene Position betrieben, wenn der Elektromagnet 20‘ abgeschaltet wird. Die Hauptfunktion des Gegenankers 22‘ ist es jedoch, die magnetischen Feldlinien zu bündeln und diese zielgerichtet über die Stirnseite des Gegenanker in Längsrichtung des beweglichen Ankers fließen zu lassen. Durch diese Ausrichtung und Bündelung kommt es zu einer erheblichen Erhöhung der linearen bzw. axialen Kraftwirkung auf den Anker, hervorgerufen durch die Umlenkung und damit Reduktion der radialen Feldlinien in axiale Richtung. Versuche haben gezeigt, dass durch die Verwendung eines Gegenankers die axiale induzierte Kraft zur Überwindung der Federkraft um das Dreifache bis Vierfache erhöht werden kann, bei gleichzeitiger Reduktion der Lagerkräfte des beweglichen Ankers. Zu diesem Zweck sollte auch der Gegenanker wie gezeigt zumindest teilweise innerhalb des Magneten 20‘ angeordnet sein, um einen Einfluss auf das Magnetfeld auszuüben.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ausgabeeinrichtung 10‘‘. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausgabeeinrichtung 10‘ und somit kennzeichnen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Ausführungsform ist bei der Ausgabeeinheit 10‘‘ gemäß 8 der Anker 21‘‘ nicht zentrisch angeordnet, wie der aus 7, sondern außermittig. Jedoch ist auch hier der feste Gegenanker 22‘‘ wie der bewegliche Anker 21‘‘ selbst bevorzugt ein stiftförmiges Bauteil und so angeordnet, dass die Längsachsen von Anker und Gegenanker in derselben Achse liegen.
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In den 9 und 10 ist schematisch der Verlauf der Magnetfeldlinien für ein Ausführungsbeispiel mit und ohne Gegenanker gezeigt. Wie der 9, ohne Gegenanker, zu entnehmen ist, wirken die Magnetkräfte zu einem erheblichen Teil in Richtungen radial bzw. quer zur Längsrichtung und damit der gewünschten Bewegungsrichtung des Ankers 21. Diese Magnetkräfte stehen daher für die gewünschte Bewegung des Ankers 21 nicht zur Verfügung.
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Bei der Verwendung eines Gegenankers 22, der in derselben axialen Richtung wie der Anker 21 angeordnet ist, kommt es zu einer besseren Bündelung und Ausrichtung der Feldlinien in axialer Richtung. Insbesondere existieren starke Magnetkräfte zwischen Anker 21 und Gegenanker 21, die in der gewünschten Bewegungsrichtung wirken und den beweglichen Anker 21 in axialer Richtung auf den Gegenanker 22 zu bewegen. Hierdurch können die auf den Anker 21 wirkenden Kräfte erheblich erhöht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10306567 A1 [0004]
- DE 3622777 A1 [0005, 0005]
- EP 2011/052803 [0038]
