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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Manipulation einer Getränkezapfanlage. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Getränkezapfanlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Getränkezapfanlage.
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Unter einer Getränkezapfanlage wird eine Vorrichtung verstanden, mit der Getränke aus Vorratsbehältern in Trinkgefäße abgefüllt werden. Eine Zapfanlage umfaßt üblicherweise einen Zapfhahn, Armaturen für den Anschluß der Vorratsbehälter sowie eine Pumpe oder aber eine Kohlendioxid- bzw. Stickstofflasche mit Druckminderer zum Aufbau des Förderdrucks.
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Beim Ausschank alkoholfreier Erfrischungsgetränke werden in der Zapftechnik zwei Verfahren unterschieden. Beim Premix-Verfahren werden die trinkfertigen Getränke von den Vorratsbehältern direkt in die Zapfanlage befördert. Beim Postmix-Verfahren wird ein spezieller Grundstoff, zumeist ein Getränkesirup, ein Konzentrat oder dergleichen, beim Auslaufen am Zapfhahn mit Wasser zum fertigen Getränk vermischt.
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Bei diesen Lösungen erfolgt die Abgabe entweder des fertigen Getränks oder die Zufuhr eines anschließend mit Wasser zu vermischenden Grundstoffes über einen nach einem Ventil oder einer Pumpe angeordneten Auslaufkanal. Aufgrund von Kohäsions- und Adhäsionseffekten, verbunden mit den vergleichsweise geringen Querschnitten der Auslaufkanäle, ist ein selbständiges vollständiges Leerlaufen eines Auslaufkanals unmöglich, so daß es bei herkömmlichen Getränkezapfanlagen unvermeidbar ist, daß eine Menge einer Flüssigkeit nach dem Schließen des Zulaufkanals am Ende eines Zapf- bzw. Mischvorgangs in diesem Auslaufkanal verbleibt. Dabei handelt es sich bei Premix-Verfahren um eine Restmenge des trinkfertigen Getränks, bei Postmix-Verfahren um eine Restmenge des Grundstoffes.
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Damit ist der Nachteil verbunden, daß sich solche Restmengen ungewollt mit weiteren Flüssigkeiten vermischen, insbesondere dann, wenn verschiedene Getränke über einen gemeinsamen Auslaufkanal ausgegeben werden. Eine solche ungewollte Vermischung ist vor allem auf das sogenannte Nachtropfen zurückzuführen, bei dem eine in dem Auslaufkanal verbleibende Menge des Getränks bzw. des Grundstoffs nach dem Zapfvorgang aus der Austrittsöffnung des Auslaufkanals heraustropft.
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Die Tatsache, daß die Getränke meist kalt gelagert, gezapft und ausgegeben werden, stellt ein weiteres Problem dar. So kommt es unmittelbar an der Austrittsöffnung im Inneren des Zapfhahns wegen der dort nicht mehr ausreichenden Kühlleistung häufig zu einer Erwärmung und damit zu einer Volumenausdehnung der Flüssigkeit im Auslaufkanal. Selbst wenn der Auslaufkanal sehr kurz ist, läßt sich ein aus der Austrittsöffnung ungewollt austretender „letzte Tropfen“ nicht vermeiden.
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Eine Rückförderung der Flüssigkeit von der Austrittsöffnung weg ist bei Anwendung der Ventiltechnik und Druckausgabe nicht, bei Anwendung der Pumpentechnik nur eingeschränkt und mit vergleichsweise großem Aufwand möglich.
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Alternative Lösungen, wie z.B. ein Reinigen des Auslaufkanals mit Wasser oder ein Leerdrücken mit Luft, sind vergleichsweise fehleranfällig und damit unzuverlässig. Außerdem kann es in beiden Fällen zu einer Kontaktierung von Reinigungsmedium und Getränk kommen, da die jeweiligen Arbeitsräume nicht voneinander getrennt sind. Bei einer Wasserspülung kommt es zu einem Kontakt zwischen Getränk und Spülwasser, wodurch Keime übertragen werden können. Darüber hinaus kann es bei der Anwendung der Wasserspülung zu einer ungewollten Veränderung des Mischungsverhältnisses von Grundstoff und Wasser kommen. Beim Leerdrücken mit Luft kann es durch Verstopfungen oder Fehler bei der Steuerung des Luftdrucks dazu kommen, daß ein Getränk in den Luftkanal gerät. Das kann zu hygienischen Problemen sowie zu Verstopfungen und somit zu Fehlern im Betrieb der Zapfanlage führen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf einfache Weise ein ungewolltes Vermischen von abzugebenden Flüssigkeiten bei einer Getränkezapfanlage zuverlässig zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch eine Getränkezapfanlage nach Anspruch 6 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts eines Abschnitts eines Auslaufkanals einer Getränkezapfanlage, insbesondere zu dem Zweck, in dem Auslaufkanal kurzzeitig einen Unterdruck zu erzeugen.
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Die erfindungsgemäße Getränkezapfanlage umfaßt wenigstens einen Auslaufkanal und wenigstens einer Vorrichtung zum Verändern des Querschnitts eines Abschnitts dieses Auslaufkanals, wobei das Verändern des Querschnitts insbesondere zu dem Zweck erfolgt, in dem Auslaufkanal kurzzeitig einen Unterdruck zu erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Getränkezapfanlage zeichnet sich dadurch aus, daß bei diesem Verfahren ein Querschnitt eines Abschnitts eines Auslaufkanals der Getränkezapfanlage verändert wird, insbesondere zum Zweck der zeitweisen Erzeugung eines Unterdrucks in dem Auslaufkanal.
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Der Begriff „Querschnitt“ wird dabei als Querschnittsfläche verstanden. Sofern nachfolgend von einer Reduzierung eines Durchmessers die Rede ist, soll dies gleichbedeutend mit einer Reduzierung der Querschnittsfläche sein. Der Begriff „Kanal“ ist im Sinne einer Rohr- oder Schlauchleitung zu verstehen.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Mit der Erfindung wird auf einfache Weise ein ungewolltes Vermischen von abzugebenden Flüssigkeiten bei einer Getränkezapfanlage zuverlässig verhindert. Dies wird insbesondere erreicht, indem ein ungewolltes Nachtropfen aus einem Auslaufkanal der Getränkezapfanlage verhindert wird.
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Die Erfindung wendet sich von früheren Versuchen ab, ein Nachtropfen durch das Verschließen der Austrittsöffnung zu verhindern. Statt dessen ist es eine Grundidee der Erfindung, in dem Auslaufkanal kurzzeitig einen Unterdruck zu erzeugen. Aus dieser entstehenden Druckdifferenz resultiert eine Kraft, die auf diejenige Flüssigkeit wirkt, die sich zwischen dem Unterdruck-Raum, d.h. dem Abschnitt des Auslaufkanals, in dem der Unterdruck hergestellt wurde, einerseits und andererseits demjenigen Raum befindet, in dem gegenüber dem Unterdruck-Raum ein Überdruck, typischerweise Normaldruck, herrscht. Mit andern Worten wirkt diese Kraft auf die Flüssigkeit, die an der Austrittsöffnung des Auslaufkanals ansteht. Durch den Überdruck (Normaldruck) außerhalb des Auslaufkanals wird diese Flüssigkeit in den Auslaufkanal hineingedrückt. Eine Tropfenbildung an der Austrittsöffnung des Auslaufkanals ist nicht mehr möglich.
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Wenn nachfolgend im Zusammenhang mit dem Unterdruck davon die Rede ist, daß dadurch Flüssigkeit von der Austrittsöffnung des Auslaufkanals weg in den Auslaufkanal hinein zurückgezogen wird, ist darunter das Drücken der Flüssigkeit von dem höheren Druck in Richtung des niedrigeren Drucks zu verstehen.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann für alle Arten von Ausgaben von Fertiggetränken verwendet werden, ebenso wie für Sirup-Beimischungen und dergleichen in Mischhähnen.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist bei allen Arten von Getränkeausgabevorrichtungen mit Ventilen, Mischventilen und Zapfhähnen sehr einfach einsetzbar, so daß ein Nachrüsten vorhandener Anlagen problemlos möglich ist. Im einfachsten Fall ist lediglich eine zusätzliche Bohrung zur Schaffung des Lagersitzes für das Durchflußelement notwendig.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Durchflußelements,
- 2 eine Seitenansicht eines nicht druckbeaufschlagten Durchflußelements,
- 3 einen Längsschnitt des Durchflußelements aus 2,
- 4 einen Querschnitt des Durchflußelements aus 2,
- 5 eine Seitenansicht eines druckbeaufschlagten Durchflußelements,
- 6 einen Längsschnitt des Durchflußelements aus 5,
- 7 einen Querschnitt des Durchflußelements aus 5,
- 8 eine perspektivische Darstellung eines Ventilausgangs,
- 9 einen Längsschnitt eines Ventilausgangs mit eingesetztem Durchflußkörper,
- 10 eine schematische Darstellung eines Mischhahns mit Zulaufkanälen und Ventilen,
- 11 einen Längsschnitt eines Mischhahns.
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Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung nicht maßstabsgerecht, dabei lediglich schematisch und nur mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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Die Erfindung wird anhand einer Postmix-Getränkezapfanlage 100 bzw. anhand eines Postmix-Mischhahnes 101 erläutert.
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Die 1 bis 9 zeigen eine Vorrichtung 1 zum wiederholten Verändern des Querschnitts 2 eines Abschnitts 3 eines Auslaufkanals 4 einer Getränkezapfanlage 100 zum Zweck der zeitweisen Erzeugung eines Unterdrucks.
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Die Vorrichtung 1 umfaßt ein Durchflußelement 5, das zur Bereitstellung eines Abschnitts 6 definierter Länge des Auslaufkanals 4 der Getränkezapfanlage 100 ausgeführt ist, wobei der Querschnitt 2 dieses Abschnitts 6, zumindest entlang einer Teillänge 3, siehe 6, reversibel veränderbar ist.
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Insbesondere ist der Querschnitt 2 dieses Abschnitts 6 gegenüber dem Querschnitt des Auslaufkanals 4 verringerbar, insbesondere gegenüber dem Querschnitt desjenigen Teils des Auslaufkanals 4, der zwischen dem durch das Durchflußelement 5 gebildeten Auslaufkanalabschnitt 6 einerseits und der abgabeseitigen Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 andererseits liegt, siehe 11.
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Es ist von Vorteil, wenn der Querschnitt 2 des von dem Durchflußelement 5 bereitgestellten Abschnitts 6 des Auslaufkanals 4 genauso groß ist wie der Querschnitt des übrigen Teils des Auslaufkanals 4, der Auslaufkanal 4 also im identischen Durchmesser erhalten bleibt. Im unbeaufschlagten Zustand ergibt sich daher mit Hilfe des Durchflußelements 5 ein durchgängiger Auslaufkanal 4 ohne Querschnittsveränderung. Insbesondere werden keine T-Stücke, Abzweigungen oder sonstige zusätzlichen Verbindungen im Auslaufkanal 4 benötigt. Durch eine solche Anwendung einheitlicher Querschnitte werden Toträume vermieden. Eine totraumfreie Lösung ist insbesondere im Bereich der Lebensmitteltechnik vorteilhaft.
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Die Vorrichtung 1 zeichnet sich dadurch aus, daß das Durchflußelement 5 ein elastisches, schlauchförmiges Membranelement 8 umfaßt, das zur Bildung des Abschnitts 6 des Auslaufkanals 4 eine das gesamte Membranelement 8 in Durchflußelementlängsrichtung 9, d.h. in Fließrichtung des Grundstoffes, durchlaufende Durchflußöffnung 10 aufweist, deren im unbeaufschlagten Zustand konstanter Querschnitt 2 durch mechanische Verformung des Membranelements 8 veränderbar ist.
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Im illustrierten Beispiel erfährt das Membranelement 8 durch Beaufschlagung mit einem Quetschdruck eine von außen hervorgerufene mechanische Verformung, durch die sich der Querschnitt 2 der Durchflußöffnung 10, d.h. der Querschnitt des durch das Durchflußelement 5 gebildete Abschnitts 6 des Auslaufkanals 4, zumindest entlang einer Teillänge 3, reversibel verändert.
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Durch kurzzeitige Druckbeaufschlagung des elastischen Membranelements 8 kommt es zu einer Quetschung und anschließenden Entlastung des Membranelements 8. Die Quetschung bewirkt eine Reduzierung des Innendurchmessers der Durchflußöffnung 10. Im Anschluß an jede Quetschung entsteht ein die Flüssigkeit ansaugender Unterdruck.
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Das Membranelement 8 ist derart ausgeführt, daß es unmittelbar nach dem Wegfall der Beaufschlagung seine ursprüngliche Form, d.h. die Form vor der Beaufschlagung, selbsttätig wieder einnimmt.
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Die Druckbeaufschlagung des Membranelements 8 kann auf verschiedene Art und Weise bereitgestellt und appliziert werden. Vorzugsweise erfolgt die Beaufschlagung des Membranelements 8 mit dem Quetschdruck mit geringstmöglichem Aufwand, insbesondere ohne daß dafür zusätzliche mechanische Komponenten, wie Stempel, Kolben und dazugehörige Antriebskomponenten oder dergleichen benötigt werden.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Druckbeaufschlagung mit Hilfe eines unter Druck stehenden fluiden Mediums vorzunehmen, d.h. pneumatisch oder hydraulisch. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Druckluft, weil Postmix-Getränkezapfanlagen in der Regel bereits über einen Druckluftanschluß bzw. eine Quelle zur Bereitstellung von Druckluft verfügen. Die Verwirklichung der Erfindung bei derartigen Anlagen erfordert daher keine aufwendige Umrüstung oder dergleichen.
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Gegenüber einer Druckbeaufschlagung mit Hilfe von Nocken oder Rollen hat die Verwendung eines Überdruck-Arbeitsmediums den Vorteil, daß aufwendige mechanische Antriebs- und Kraftübertragungselemente entfallen.
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Besonders vorteilhaft für eine einfache Druckbeaufschlagung ist es, wenn das Durchflußelement 5 ein das elastische Membranelement 8 stützendes, d.h. in Form haltendes, starres Hülsenelement 12 umfaßt, welches das Membranelement 8 entlang der Teillänge 6 des Auslaufkanals 4 umgreift.
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Das Hülsenelement (Stützhülse) 12 ist kürzer als das Membranelement 8 und stützt sich mit seinen Rändern 13 an zwei umlaufenden Schultern 14 des Membranelements 8 ab, die endseitig auskragend an dem Membranelementgrundkörper 15 vorgesehen sind. Es gewährleistet dabei u.a. die Formstabilität des Membranelements 8 sowie das dauerhafte Bestehen einer Mindestlänge des Durchflußelements 5. Dadurch liegt das Durchflußelement 5 in seinem Lagersitz 16 so ein, siehe 8 und 9, daß das von dem Arbeitsmedium zur Beaufschlagung des Membranelements 8 verwendete Raumvolumen druckdicht gegenüber dem Auslaufkanal 4 abgedichtet ist.
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Das Hülsenelement 12 ist vorteilhafterweise mehrteilig, beispielsweise in Längsrichtung 9 geschlitzt, ausgeführt, um eine leichte Montage um das Membranelement 8 zu ermöglichen. So kann das Hülsenelement 12 beispielsweise aus zwei sich zu einem Hohlzylinder ergänzenden Halbschalen ausgeführt sein, siehe 1 mit abgebildetem Längsschlitz 11.
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Zur Beaufschlagung des Membranelements 8 mit dem Druckmedium weist das Hülsenelement 12 vorteilhafterweise eine Anzahl Öffnungen 17 auf.
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Diese Öffnungen 17 sind vorzugsweise in Längsrichtung 9 des Durchflußelements 5 gesehen mittig in dem Hülsenelement 12 angeordnet, so daß das Druckmedium das Membranelement 8 in dessen Mitte angreift und so die Quetschung des Membranelements 8 bewirkt. In dem hier beschriebenen Beispiel sind sechs Öffnungen 17 vorgesehen, die gleichmäßig voneinander beabstandet, mittig umlaufend angeordnet sind.
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Damit sich die Druckluft rings um das Hülsenelement 12 verteilen und über den Umfang des Hülsenelements 12 verteilt durch die Öffnungen 17 hindurch das Membranelement 8 gleichmäßig von allen Seiten beaufschlagen kann, befinden sich die Öffnungen 17 in einem Mittelbereich 18 des Hülsenelements 12, in dem eine Verringerung der Materialstärke des Hülsenelements 12 außenseitig zu einer umlaufenden Vertiefung 19 führt, die als Verteilerraum für das Druckmedium dient.
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Wird Druckluft oder ein anderes Arbeitsmedium an der Außenseite des Hülsenelements 12 angelegt, tritt diese durch die Öffnungen 17 in das Innere des Hülsenelements 12 ein und beaufschlagt unmittelbar den sich im Inneren des Hülsenelements 12 angebrachten mittleren Bereich des Membranelementgrundkörpers 15, der sich zwischen den Schultern 14 befindet. Das elastische Membranelement 8 wird verformt. Da die beiden Enden des Membranelements 8 mit ihren Schultern 14 durch das Hülsenelement 12 gehalten werden, konzentriert sich die Verformung des Membranelements 8 auf den mittleren Bereich.
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Während der Beaufschlagung mit dem Quetschdruck, beispielsweise mit Hilfe von Druckluft, ist der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 10 des Membranelements 8 auf einer bestimmten Länge 3 zeitweise verringerbar, was eine Verringerung des Querschnitts 2 des Auslaufkanals 4 in diesem Bereich zur Folge hat, wie weiter unten noch genauer erläutert.
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Die oben beschrieben Vorrichtung 1 ist vorteilhaft in einer Getränkezapfanlage 100 verwendbar. Damit weist eine erfindungsgemäße Getränkezapfanlage 100 wenigstens einen Auslaufkanal 4 und wenigstens eine Vorrichtung 1 zum wiederholten Verändern des Querschnitts 2 eines Abschnitts 3 dieses Auslaufkanals 4 zum Zweck der zeitweisen Erzeugung eines Unterdrucks auf.
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Der Mischhahn 101 für eine solche Getränkezapfanlage 100, siehe 10 und 11, umfaßt einen Auslaufkörper 102, der in einem Auslaufrohr 103 zur Getränkeabgabe endet. In dem Auslaufkörper 102 ist ein Zulaufkörper 104 mit einem sich in Richtung Auslaufrohröffnung 105 verjüngenden Tropfkegel 106 angeordnet. In dem Zulaufkörper 104 sind mehrere, hier beispielhaft zwei Auslaufkanäle 4 für verschiedene Grundstoffe angeordnet. Die Auslaufkanäle 4 sind einerseits mit Ventilen 21 oder anderen geeigneten Schließvorrichtungen verbunden, wobei jeweils ein Abschnitt 6 jedes Auslaufkanals 4 durch ein Durchflußelement 5 gebildet wird. Andererseits enden die Auslaufkanäle 4 seitlich im Zulaufkörper 104 in Austrittsöffnungen 7. Der Auslaufkörper 102 weist eine Trichterform auf und die Form des Zulaufkörpers 104 ist an diese Trichterform angepaßt derart, daß sich zwischen Zulaufkörper 104 und Auslaufkörper 102 im Inneren des Auslaufkörpers 102 ein geometrisch exakt definierter, spaltförmiger Strömungs- bzw. Mischraum 107 ergibt.
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Der Mischhahn 101 umfaßt darüber hinaus einen Zulauf für Wasser. Dieser Zulauf umfaßt zwei gleichzeitig befüllbare Zulaufleitungen 108 und ist derart ausgeführt, daß sich das Wasser nach dem Austreten aus den Zulaufleitungen 108 vor einem Erreichen der Auslaufrohröffnung 105 des Auslaufrohres 103 mit dem Grundstoff vermischt, nachdem der Grundstoff den Zulaufkörper 104 durch die Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 verlassen hat. Das Wasser läuft dabei an dem Zulaufkörper 104 entlang und nimmt den aus dem Auslaufkanal 4 austretenden Grundstoff in Richtung Auslaufrohröffnung 105 mit, wobei das Vermischen vor dem Erreichen der Auslaufrohröffnung 105 in dem Strömungs- bzw. Mischraum 107 erfolgt.
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Zur Beaufschlagung des Durchflußelements 5 mit dem Quetschdruck umfaßt die Getränkezapfanlage 100 darüber hinaus eine geeignete Druckquelle (nicht abgebildet) zur Bereitstellung des hydraulischen oder pneumatischen Quetschdrucks, insbesondere eine Druckluftquelle. Diese Druckquelle kann, konstruktiv und/oder funktional, der Vorrichtung 1 zugeordnet werden.
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Die Getränkezapfanlage 100 umfaßt weiter Mittel zur Bereitstellung eines Lagersitzes 16 zur Anordnung des Durchflußelements 5. Bei diesen Mitteln handelt es sich beispielsweise um ein mit einer geeigneten Aufnahmeöffnung 22 (z.B. einer Bohrung) für das Durchflußelement 5 versehenes Aufnahmeelement 23, wie in 8 und 9 abgebildet. Dieser Lagerblock 23 ist vorteilhafterweise zum Anschluß an eine Schließeinrichtung, insbesondere über einen Ventilanschluß 20 zum Anschluß an einen Ausgang eines Ventils 21, und zum Anschluß an eine Druckluftzuführung 24 ausgebildet. Gleichzeitig kann der Lagerblock 23 den Auslaufkanal 4 oder einen Teil davon bereitstellen, einschließlich desjenigen Abschnitts 6 des Auslaufkanals 4, der durch das Durchflußelement 5 gebildet wird. Im einfachsten Fall wird eine bereits vorhandene Ventilanschlußvorrichtung geeignet modifiziert.
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Der Lagerblock 23 umfaßt eine Druckzuführung 25, die von der Außenseite des Lagerblocks 23 bis zu der Aufnahmeöffnung 22 für das Durchflußelement 5 führt, beispielsweise in Form einer Bohrung mit Anschlußadapter für eine Druckluftleitung 24. Die Luftzuführung, genauer die innenliegende Öffnung der Druckzuführung 25, endet in Längsrichtung 9 gesehen in der Mitte der Aufnahmeöffnung 22, und ist auf die Ebene ausgerichtet, in der die Öffnungen 17 angeordnet sind.
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Im eingebauten Zustand ist die Position des Durchflußelements 5 in dem Lagersitz 16 fest. Der Lagersitz 16 ist dabei vorzugsweise derart ausgeführt, daß das Durchflußelement 5 im montierten Zustand druckdicht in dem Lagersitz 16 angeordnet ist, so daß die Aufnahmeöffnung 22 des Lagersitzes 16 zugleich ein abgeschlossenes Raumvolumen für die Druckbeaufschlagung definiert.
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Es besteht keine Verbindung zwischen dem Flüssigkeitssystem für die abzugebende Flüssigkeit, insbesondere dem Auslaufkanal 4, einerseits und dem System des Arbeitsmediums zur Druckbeaufschlagung, insbesondere der Druckzuführung 25, andererseits. Die jeweiligen Arbeitsräume sind voneinander getrennt. Es ist daher ausgeschlossen, daß es zu einer Kontaktierung der Flüssigkeiten/Medien und damit zu einer ungewollten Verunreinigung der Flüssigkeiten kommt.
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Im montierten Zustand schließt das symmetrisch ausgeführte und daher richtungsunabhängig einsetzbare Durchflußelement 5 mit seiner einen Seite (Eingangsseite) dicht an einem Anschlußstück 26 an, das zur Verbindung des Lagerblocks 23 mit dem Ventil 21 dient, während des mit seiner anderen Seiten (Ausgangsseite) dicht an dem durch den Lagerblock 23 gebildeten Abschnitt des Auslaufkanals 4 anliegt. Der Druckbereich, d.h. das von Druckluft verwendete Arbeitsvolumen, hat durch die Abdichtung keinerlei Verbindung zu dem Auslaufkanal 4.
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Die Vorrichtung 1 kann, wie in 10 dargestellt, irgendwo im Auslaufkanal 4 angeordnet sein, beispielsweise unmittelbar anschließend an das Ventil 21 einer Schließeinrichtung, die zum Schließen des dem Auslaufkanals 4 zugeordneten Zulaufs vorgesehen ist, oder aber auch in Abgaberichtung gesehen mehr oder weniger unmittelbar vor der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4, also z.B. auch integriert im Zapfhahn bzw. Mischhahn 101. Grundsätzlich ist das Durchflußelement 5 zwischen der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 und der Schließeinrichtung angeordnet und ein Mindestmaß von der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 beabstandet. Dadurch wird sichergestellt, daß ein Abschnitt des Auslaufkanals 4 zur Verfügung steht, dessen Volumen ausreichend groß ist, um durch die Druckbeaufschlagung des Membranelements 8 ein Zurückziehen der Flüssigkeit von der Austrittsöffnung 7 in den Auslaufkanal 4 hinein zu bewirken.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Vorrichtung 1 bzw. der Betrieb einer Getränkezapfanlage 100 beschrieben, bei der ein Querschnitt 2 eines Abschnitts 3 eines Auslaufkanals 4 der Getränkezapfanlage 101 wiederholt, nämlich vorzugsweise bei jeder Getränkeausgabe, verändert wird, um einen zeitweisen Unterdruck zu erzeugen.
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Demnach wird der Querschnitt 2 eines Abschnitts 3 des Auslaufkanals 4 nach Beendigung einer durch den Auslaufkanal 4 hindurch stattfindenden Getränkeausgabe zeitweise, d.h. für einen definierten Zeitraum, verändert, insbesondere verringert derart, daß zunächst ein Teil der sich in dem Auslaufkanal 4 befindenden Menge der Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 ausgegeben wird und anschließend aufgrund des erzeugten Unterdrucks eine sich an der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 befindende Restmenge der Flüssigkeit von der Austrittsöffnung 7 weg in den Auslaufkanal 4 zurückgezogen wird. Die Verringerung des Querschnitts 2 findet dabei nur für eine kurze Zeit statt, nämlich vorzugsweise so, daß der ursprüngliche Querschnitt unmittelbar anschließend wiederhergestellt ist. Mit anderen Worten wird der angelegte Quetschdruck vorzugsweise nicht so lange aufrechterhalten, daß der Innendurchmesser der Durchflußöffnung 10 über das Erreichen eines bestimmten Zielinnendurchmessers hinaus für einen bestimmten Zeitraum reduziert bleibt. Es ist für die Funktion ausreichend und von Vorteil, wenn der Quetschdruck lediglich so lange angelegt wird, bis der Innendurchmesser der Durchflußöffnung 10 auf das gewünschte bzw. erforderliche Zielmaß verringert ist. Unmittelbar anschließend kann der Quetschdruck wieder entfernt werden.
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Die 2, 3 und 4 zeigen das nicht mit dem Quetschdruck beaufschlagte Durchflußelement. In den 5, 6 und 7 ist das mit dem Quetschdruck beaufschlagte Durchflußelement dargestellt
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Das Zurückziehen der Flüssigkeit soll unmittelbar nach der Getränkeausgabe erfolgen, um ein unbeabsichtigtes Vermischen mit einer anderen Flüssigkeit außerhalb des Auslaufkanals 4 zu verhindern. Voraussetzung für das Zurückziehen der Flüssigkeit ist eine vorherige Teilentleerung des Auslaufkanals 4. Dies wird erfindungsgemäß durch das Quetschen des Membranelements 8 verwirklicht, das einen Abschnitt 6 des Auslaufkanals 4 bereitstellt. Hierdurch verringern sich der Querschnitt 2 der Durchflußöffnung 10 und damit auch das Volumen des Auslaufkanals 4, der zu einem Teil durch die Durchflußöffnung 10 des Membranelements 8 gebildet wird. Wegen dieser Verringerung des Raumvolumens des Auslaufkanals 4 wird dieser teilentleert, d.h. eine Menge an Flüssigkeit, die dem durch die Druckbeaufschlagung reduzierten Volumen (Differenz des Volumen der Durchflußöffnung 10 im nichtbeaufschlagten Ausgangszustand und des Volumens der Durchflußöffnung 10 im druckbeaufschlagten Zustand) entspricht, wird aus dem Auslaufkanal 4 verdrängt. Die Verdrängung dieser Flüssigkeitsmenge resultiert in einer Abgabe einer entsprechenden Menge Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4, da das gegenüberliegende Ende des Auslaufkanals 4 zu diesem Zeitpunkt (Getränkeabgabe ist beendet) bereits durch die Schließeinrichtung verschlossen ist und aus diesem Grund eine Verdrängung von Flüssigkeit aus dem in Abgaberichtung hinter dem Durchflußelement 5 liegenden Volumen nicht möglich ist.
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Mit anderen Worten wird, immer nachdem eine Ausgabe eines Getränkes beendet ist, das Membranelement 8 kurz mit Druck beaufschlagt und zusammengedrückt. Dadurch wird eine geringe Menge Flüssigkeit (Fertiggetränk bzw. Sirup) noch zusätzlich mit über die Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 ausgegeben, da ein Zurückfließen durch das (geschlossene) Ventil 21 und den anstehenden Förderdruck nicht möglich ist.
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Die Druckbeaufschlagung findet nur für einen kurzen Moment statt, vorzugsweise nur solange, bis die Quetschung des Membranelements 8 abgeschlossen ist, also der gewünschte verringerte Durchmesser der Durchgangsöffnung 10 erreicht ist. Anschließend entfällt die Druckbeaufschlagung sofort wieder; der Beaufschlagungsmechanismus wird abgeschaltet.
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Aufgrund seiner Elastizität erfolgt keine dauerhafte, plastische Deformation des Membranelements 8. Statt dessen kehrt das Membranelement 8 bei Wegfall der einwirkenden Kraft, hier der Druckbeaufschlagung, sofort in seine ursprüngliche Form zurück. Dadurch wird ein geringes Vakuum oder mit anderen Worten ein Unterdruck gegenüber dem Außendruck (Normaldruck) hervorgerufen, aufgrund dessen eine Restmenge der sich in dem Auslaufkanal 4 befindenden Flüssigkeit (Fertiggetränk bzw. Sirup bei Mischventilen) in den Auslaufkanal 4 zurückgezogen wird. Kohäsions- und Adhäsionskräfte sorgen dafür, daß das Getränk bzw. der Sirup zurückgezogen im Auslaufkanal 4 verbleibt und außen an der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 vorbeifließende Flüssigkeiten nicht ungewollt vermischt werden.
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Die Menge der durch die Querschnittsverringerung verdrängten Flüssigkeit und damit die Stärke des Unterdrucks und die Größe der in den Auslaufkanal 4 zurückgezogenen Restmenge ist gezielt beeinflußbar, insbesondere durch die Abmessungen des Membranelements 8, genauer die Länge der Durchflußöffnung 10.
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Die Größe der zurückgezogenen Restmenge wird dabei vorteilhaft so eingestellt, daß sich zumindest so viel Flüssigkeit in den Auslaufkanal 4 zurückzieht, daß das Austreten von Flüssigkeit aus dem Auslaufkanal 4 und insbesondere die Bildung eines Flüssigkeitstropfens an der Austrittsöffnung 7 vermieden wird. Somit wird die Bildung eines außenliegenden Tropfens am Ausgangskanal 4 vermieden, der ungewollt nachtropfen und/oder sich mit anderen Getränkeausgaben vermischen könnte.
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Beträgt beispielsweise der Durchmesser des Auslaufkanals 4 D=3 mm, ist es vorteilhaft und ausreichend, wenn die Flüssigkeit um eine Länge L=1 bis 2 mm von der Austrittsöffnung 7 zurückgezogen wird.
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Da die Flüssigkeit nicht mehr den gesamten Auslaufkanal 4 füllt, insbesondere der vorderste, unmittelbar an die Austrittsöffnung 4 anschließende Abschnitt des Auslaufkanals 4 keine Flüssigkeit mehr enthält, erfolgt bei der nächsten Getränkeabgabe die Abgabe der Flüssigkeit aus dem Auslaufkanal 4 zeitlich verzögert. Ein solcher zeitlicher Versatz ist insbesondere bei Postmix-Anlagen von Vorteil, da hierdurch sichergestellt werden kann, daß zunächst das in Abgaberichtung oberhalb der Austrittsöffnung 7 bereitgestellte Wasser an der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 vorhanden ist, bevor der Grundstoff zugegeben wird. Hierdurch wird ein Verkleben der Austrittsöffnung 7 des Auslaufkanals 4 verhindert.
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Das Erzeugen des Unterdrucks und damit die Abgabe einer Flüssigkeitsportion aus der Austrittsöffnung 7 einerseits sowie das damit verbundene Zurückziehen einer (gleich großen) Flüssigkeitsportion in den Auslaufkanal 4 hinein bei Wegfall des Unterdrucks andererseits verursacht keine Veränderung des Mischungsverhältnisses, trotzdem noch nach Beendigung des Abgabevorgangs (Schließen des Ventils 21) eine Flüssigkeitsportion abgegeben wird. Insbesondere wird hierdurch keine vergrößerte Abgabemenge abgegeben. Da diejenige Menge, die nach Beendigung des Ausgabevorgangs, beispielsweise nach dem Schließen des Ventils 21, durch Quetschen des Membranelements 8 zusätzlich noch über die Austrittsöffnung 7 (in die gerade ausgegebene Getränkeportion hinein) ausgegeben wird, und diejenige Menge, die beim Beginn des nächstfolgenden Ausgabevorgangs, beispielsweise bei dem nächsten Öffnen des Ventils 21, im Auslaufkanal 4 fehlt (also nicht in die neu auszugegebene Getränkeportion hinein ausgegeben wird), identisch sind, wird keine Veränderung der Ausgabemenge je Portionierung verursacht. Das Mischungsverhältnis bleibt, wie als Qualitätsmerkmal bei der Postmix-Methode gefordert, unverändert. Wichtig hierfür ist nur, daß das Erzeugen des Unterdrucks unmittelbar im Anschluß an den Ausgabevorgang erfolgt, so daß die von Anfang an fehlende Flüssigkeitsportion ergänzt werden kann, bevor das Trinkgefäß 109 von dem Mischhahn 101 entfernt wird.
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Mit der Erfindung erfolgt anders ausgedrückt eine gewollte, bewußt hervorgerufene, nachträgliche (d. h. nachdem eigentlichen Ende des Abgabevorgangs stattfindende) Abgabe von Flüssigkeit („Nachtropfen“) in eine erste Getränkeportionierung hinein, damit sich nach Beendigung des Abgabevorgangs dieser ersten Getränkeportion kein Flüssigkeitstropfen an der Austrittsöffnung 7 bilden kann, weil die Flüssigkeit erfindungsgemäß aufgrund des erzeugten Unterdrucks in den Auslaufkanal 4 zurückgezogen wurde. Bei der Abgabe der nächstfolgenden, zweiten Getränkeportion, bei der zu Beginn des Ausgabevorgangs zu wenig Flüssigkeit über den Auslaufkanal 4 abgegeben wird, da dieser nicht vollständig befüllt ist, wird die fehlende Flüssigkeitsportion wiederum durch das gewollte „Nachtropfen“ nachgeliefert.
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Je nach Durchflußmenge und Bedarf kann die Dimensionierung und Größe der für die Erfindung benötigten Bauteile individuell angepaßt werden, um die gewünschte Rückholung von Flüssigkeit am Auslauf zu erreichen. Für Mischhähne 101 mit Sirupabgabe wurden ein Durchmesser von D=8,5 mm und eine Länge von L=13 mm als besonders vorteilhafte Größen für das Membranelement 8 ermittelt.
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Die Erfindung ist auf Einfach- und Mehrfach-Mischhähne anwendbar, wie beschrieben. Ein solcher Mehrfach-Mischhahn 101 ist vergleichsweise einfach aufgebaut und wenig wartungsintensiv und ermöglicht zugleich ein zuverlässiges und hygienisches Mischen mehrerer verschiedener Grundstoffe mit Wasser. Insbesondere wird mit der vorliegenden Erfindung ein Mehrfach-Mischhahn 101 bzw. eine entsprechende Getränkezapfanlage 100 bereitgestellt, bei denen das Problem einer unerwünschten Verunreinigung bei aufeinander folgenden Mischvorgängen sicher vermieden werden kann. Insbesondere kann ausgeschlossen werden, daß es zu einer unerwünschten farblichen und/oder geschmacklichen Beeinträchtigung eines Mischgetränks durch einen Grundstoff kommt, der bei einem vorherigen Mischvorgang verwendet wurde.
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Mit der Erfindung ist es möglich, innerhalb eines einzigen Mischhahns 101 mehrere Grundstoffe, beispielsweise vier, fünf oder sechs Grundstoffe, ohne die Gefahr einer ungewollten Verunreinigung getrennt voneinander zu verarbeiten. Dabei sind die Anzahl der Auslaufkanäle 4 und damit die Anzahl der Grundstoffe ausschließlich durch den zur Verfügung stehenden Bauraum bzw. die Größe des Mischhahns 101 begrenzt.
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Vorzugsweise ist jedem Grundstoff ein eigener Auslaufkanal 4 zugeordnet. In ausgewählten Fällen kann die Erfindung aber auch dann vorteilhaft anwendbar sein, wenn ein Auslaufkanal 4 für die Zufuhr mehrerer unterschiedlicher Grundstoffe genutzt wird. Auch ist es möglich, einem Zapfhahn gleichzeitig mehrere Grundstoffe über getrennte Auslaufkanäle 4 zuzuführen, so daß das entstehende Mischgetränk mehrere Grundstoffe beinhaltet.
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Die Erfindung ist nicht auf alkoholfreie Erfrischungsgetränke beschränkt, sondern ist bei der Ausgabe sämtlicher nach dem Postmix- oder dem Premix-Verfahren hergestellter Mischgetränke einsetzbar. Es muß sich bei den Mischungskomponenten auch nicht um einen oder mehrere Grundstoffe und Wasser handeln, sondern auch fertige Getränkekomponenten können gemischt werden, beispielsweise zur Herstellung von Mixgetränken, Cocktails oder Mineraldrinks. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht nur zur Vermeidung von ungewollten Mischungen bei Mischanlagen einsetzbar, sondern universell bei allen Getränkeabgabevorrichtungen, also auch bei nicht durch Mischung hergestellten Getränken, um ein Nachtropfen zu vermeiden.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. Zwar erfolgt vorzugsweise, wie im Zusammenhang mit dem illustrierten Beispiel beschrieben, eine definierte Veränderung des Querschnitts 2 eines Abschnitts 3 eines Auslaufkanals 4, wobei darunter verstanden wird, daß die Veränderung durch die Dauer der Druckbeaufschlagung, die Größe der beaufschlagten Teillänge 3 usw. definiert ist. Dies ergibt sich unter anderem aus der im Beispiel beschriebenen, konkreten technischen Lösung unter Verwendung eines Durchflußelements 5, durch das ein Abschnitt 6 des Auslaufkanals 4 festgelegt wird, in dem die Druckbeaufschlagung erfolgt. Das Grundprinzip der Erfindung kann jedoch auch auf andere Weise verwirklicht werden. Insbesondere muß die Erzeugung eines Unterdrucks weder auf einen bestimmten, lokalisierbaren Abschnitt des Auslaufkanals 4 beschränkt sein, noch muß ein solcher druckbeaufschlagter Abschnitt eine definierte Länge aufweisen.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Querschnitt
- 3
- Teillänge, Abschnitt
- 4
- Auslaufkanal
- 5
- Durchflußelement
- 6
- Abschnitt
- 7
- Austrittsöffnung
- 8
- Membranelement
- 9
- Längsrichtung
- 10
- Durchflußöffnung
- 11
- Längsschlitz
- 12
- Hülsenelement
- 13
- Rand
- 14
- Schulter
- 15
- Membrankörpergrundelement
- 16
- Lagersitz
- 17
- Öffnung
- 18
- Mittelbereich
- 19
- Vertiefung
- 20
- Ventilanschluß
- 21
- Ventil
- 22
- Aufnahmeöffnung
- 23
- Aufnahmeelement, Lagerblock
- 24
- Medienzufuhr, Druckluftleitung
- 25
- Druckzuführung
- 26
- Anschlußstück
- 100
- Zapfanlage
- 101
- Mischhahn
- 102
- Auslaufkörper
- 103
- Auslaufrohr
- 104
- Zulaufkörper
- 105
- Auslaufrohröffnung
- 106
- Tropfkegel
- 107
- Strömungs- bzw. Mischraum
- 108
- Zulaufleitung
- 109
- Trinkgefäß
