DE3607606A1 - Wasserstrahl-injektionsvorrichtung an dispensern zum herstellen und abgeben von mischgetraenken aus fruchtsirup oder konzentrat und wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung an Dispensern zum Herstellen und Abgeben von Mischgetränken aus Fruchtsirup oder Konzentraten und Wasser mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie ist auch zur Her­ stellung von z.B. Schokoladegetränken oder Suppen aus pasten­ förmigen Konzentraten geeignet, oder zur Zudosierung anderer fließfähiger Stoffe mit hohem Feststoffgehalt.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 32 34 957 bekannt.

Um den Vorratsbehälter für den Fruchtsirup, das Konzentrat oder dgl. der Höhe nach unabhängig von der Höhenlage der Misch­ kammer anordnen zu können und eine sichere Funktionsweise und Einstellmöglichkeit zu gewährleisten, ist der Zuführungsleitung zu der Mischkammer in aller Regel ein Rückschlagventil und/oder eine Reduziervorrichtung zugeordnet. Hierbei kann es sich um ein federbelastetes Rückschlagventil, um ein Kugelventil oder ein Reduzierventil handeln. Eine solche Anordnung ist relativ aufwendig und bereitet Schwierigkeiten wegen Ver­ stopfungsgefahr und für das bei solchen Systemen stets notwen­ dige Reinigen. Trotz des relativ hohen Herstellungsaufwandes kann ein solches bekanntes Rückschlagventil außerdem nur eine begrenzte Funktion übernehmen, nämlich allein die Zuleitung für Fruchtsirup oder Konzentrat in Abhängigkeit von den auf­ tretenden Druckverhältnissen verschließen bzw. freigeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine solche Wasserstrahl-Injektions­ vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes weiterzubilden, um die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, die Herstellung zu vereinfachen, den Funktionsbereich des Rückschlagventils zu erweitern und schließlich die Verhältnisse beim Spülen und Reinigen des Systems wesentlich zu vereinfachen und zu ver­ bessern.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Das vorzugsweise buchsenförmig ausgebildete Dichtungselement aus elastisch nachgiebigem Werkstoff läßt sich auf einfache Weise preiswert herstellen. Besondere konstruktive Maßnahmen im Bereich der Zulaufleitung für den Fruchtsirup oder das Kon­ zentrat sind nicht notwendig. Auch das Injektorgehäuse bedarf keiner besonderen Gestaltung, um das Dichtungselement einsetzen zu können. Das Dichtungselement kann in seiner Einbaulage im Injektorgehäuse verschiedene Funktionen zuverlässig erfüllen. So vermag das Dichtungselement z.B. die Verbindung zwischen Gehäuse und Ansaugleitung oder die Mischkammer gegenüber dem vom Düsenabschnitt des Injektorgehäuses abgewandten Bereich dieses Ge­ häuses zuverlässig abzudichten. Es sind keine besonderen zusätz­ lichen Dichtungsmaßnahmen erforderlich. Wenn die für die Her­ stellung bestimmter Getränke erwünschte Bohrung zum Ansaugen von Luft in die Mischkammer auf der von dem Düsenabschnitt ab­ gewandten Seite des Dichtungselementes im Injektorgehäuse vor­ gesehen ist, kann das Dichtungselement in dem Bereich, wo es das Wasserstrahlrohr abdichtend umgibt ebenfalls als eine nach Art eines Rückschlagventiles wirksame Lippendichtung ausgebildet sein, welche bei fehlendem Unterdruck in der Mischkammer die Ansaugbohrung zuverlässig gegenüber der Mischkammer abdichtet, die Verbindung jedoch bei ausreichender Injektorwirkung frei­ gibt. Dadurch lassen sich die Mischkammer und alle übrigen mit dem Mischgetränk in Kontakt tretenden Teile der Wasserstrahl- Injektionsvorrichtung zuverlässig mit Druckwasser spülen, während gleichzeitig sowohl die Zuleitung für den Fruchtsirup oder das Konzentrat und zusätzlich auch die Luftansaugbohrung gegen den Spülvorgang hermetisch abgedichtet sind. Der Spül­ vorgang wird damit wesentlich zuverlässiger und einfacher, so daß er bei Bedarf auch als abschließende Phase bei jedem ein­ zelnen Dosiervorgang ausgelöst werden kann. Das Ventilelement gibt auf der anderen Seite bei auftretender Injektorwirkung die Verbindung zwischen der Mischkammer und der Luftansaug­ bohrung ebenso wie zu der Zuleitung für den Fruchtsirup oder das Konzentrat im ausreichenden Maße frei.

Treten Druckänderungen während des Injektorbetriebes z.B. durch Verstopfen des Düsenabschnittes durch grobe Fruchtfleischteile oder dgl. auf, werden Luftzuführungsbohrung und Zuleitung schlag­ artig und zuverlässig durch die Rückschlagwirkung des Dichtungs­ elementes abgesperrt. Eine Verunreinigung der Luftansaugbohrung durch Sirup oder Konzentrat oder Mischgetränk wird so zuverläs­ sig ausgeschlossen. Das Dichtungselement verhindert zugleich durch seine Rückschlagwirkung ein Leertropfen des Injektorge­ häuses nach Beendigung des Injektorvorganges.

Das Dichtungselement kann eine hermetische Abdichtung unter allen Betriebszuständen zwischen Mischkammer und dem rückwärti­ gen Bereich des Injektorgehäuses gewährleisten, wenn die Belüf­ tungsbohrung statt in diesem rückwärtigen Bereich des Gehäuses in dem Düsenabschnitt des Injektorgehäuses in Form einer Radial­ bohrung von geringem Querschnitt vorgesehen ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel bildet das Dichtungsele­ ment zugleich die Dichtung für die Verbindung zwischen Injektor­ gehäuse und Ansaugleitung für den Fruchtsirup. Hierzu kann das Dichtelement einen ringscheibenförmigen Dichtungsabschnitt für diese Verbindungsstelle, einen in einen Anschluß des Injektor­ gehäuses einsetzbaren Mittelabschnitt und einen kegelstumpfför­ migen Lippenabschnitt aufweisen, der an einem kegelstumpfför­ migen Einsatzteil in der Eintrittsöffnung für den Fruchtsirup abdichtend anliegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Diese sind in den Figuren jeweils im senkrechten Längsschnitt dargestellt.

Gemäß Fig. 1 weist die Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung ein langgestrecktes Injektorgehäuse 1 mit unterschiedlichen Abschnit­ ten auf. Auf der Rückseite vom größeren Querschnitt ist das In­ jektorgehäuse durch einen kappenförmigen Deckel 2 verschlossen, der mit dem Gehäuse schraubbar verbunden ist. Der Deckel 2 ist über eine Anschlußleitung 8 mit einer Wasserdruckquelle verbun­ den. Mit dem Deckel 2 ist ein in dem Injektorgehäuse kolbenartig verschiebbarer Teil 7 verbunden, der über eine Schiebedichtung in Form eines O-Ringes abgedichtet ist und an seinem unteren Ende ein Wasserstrahlrohr 9 trägt, das zentrisch in dem Injektor­ gehäuse 1 angeordnet ist und in einer Mischkammer 3 des Injektor­ gehäuses endet. Die Lage der Mündung des Wasserstrahlrohres 9 in der Mischkammer kann durch Verschrauben des Deckels 2 auf dem Injektorgehäuse nach Wunsch verändert werden, womit die In­ jektorwirkung eingestellt werden kann. Nach unten in Fig. 1 schließt sich an die Mischkammer 3 ein Düsenabschnitt 5 mit venturiartigem Querschnitt an, dessen engste Stelle 6 am Aus­ tritt der Mischkammer 3 liegt. Im Abstand vor dem Düsenabschnitt 5 mündet seitlich in das Injektorgehäuse 1 der Anschlußstutzen 4 für eine Zuleitung für den Fruchtsirup oder das Konzentrat. Die Zuleitung ist mit einem Vorratsgefäß verbunden, das höher oder tiefer in Bezug auf die Mischkammer 3 angeordnet sein kann. Im Abstand oberhalb des Anschlußstutzens 4 ist eine Belüftungs­ bohrung 11 vorgesehen, durch die das Innere des Injektorgehäuses 1 mit der Außenatmosphäre in freier Verbindung steht.

In das Injektorgehäuse ist ein buchsenförmiges Dichtungselement 10 aus elastisch nachgiebigem Dichtwerkstoff eingesetzt. Das Dichtungselement weist einen rückwärtigen zylindrischen Abschnitt 12 von größerem Querschnitt auf, der unter Vorspannung und unter Anlage an eine Gehäuseschulter in das Injektorgehäuse 1 einge­ setzt ist und abdichtend mit der Innenfläche des Injektorgehäu­ ses und über einen Lippendichtungsabschnitt 13 abdichtend auch mit dem Wasserstrahlrohr 9 zusammenwirkt. Das Dichtungselement 10 trennt somit abdichtend die Mischkammer 3 vom rückwärtigen Bereich des Injektorgehäuses 1 und über die nach Art eines Rück­ schlagventils wirkende Lippendichtung 13 auch die Luftansaug­ bohrung 11 gegenüber der Mischkammer 3 ab. An dem zylindrischen Abschnitt 12 schließt sich ein verjüngter zylindrischer Ab­ schnitt 14 von verringertem Querschnitt an, der mit der Innen­ fläche des Injektorgehäuses 1 eine ringförmige Verteilerkammer 15 bildet, die in freier Strömungsverbindung mit dem Anschluß­ stutzen 4 für den Fruchtsirup oder das Konzentrat steht. An diesen Abschnitt 14 schließt sich ein lippenförmiger, sich nach außen kegelstumpfförmig erweiternder Dichtungsabschnitt 16 an, dessen weiter Rand abdichtend an der Innenfläche des In­ jektorgehäuses 1 anschließt und so die Mischkammer 3 abdichtend von der ringförmigen Verteilerkammer 15 und dem Zulauf 4 für Sirup oder Konzentrat trennt.

Die Anordnung ist so getroffen, daß dann, wenn die Injektor­ wirkung durch Absperren des Wasserzulaufes unterbrochen ist die Lippendichtungen 13 bzw. 16 ihre Dichtfunktion erfüllen. Das gleiche gilt, wenn in der Mischkammer 3 ein Überdruck auftritt. Dies kann der Fall sein, wenn durch ein hier nicht näher dargestelltes System in der Mischkammer 3 ein Spüldruck zum Reinigen der mit dem Mischgetränk in Kontakt tretenden Teile erzeugt wird oder wenn während des Injektorvorganges der Düsen­ abschnitt 5 durch Fruchtfleisch oder dgl. verstopft ist. Wird durch den in die Mischkammer 3 eintretenden Wasserstrahl jedoch die Injektorwirkung und damit in der Mischkammer 3 ein Unterdruck erzeugt wird durch die Lippendichtungen, die als Rückschlagven­ tile ausgebildet sind, die Mischkammer 3 sowohl mit der ring­ förmigen Verteilerkammer wie auch mit der Luftansaugbohrung in Verbindung gebracht. Wird bei Herstellung des Mischgetränkes eine Vermischung mit Luft nicht gewünscht braucht durch Schließ­ ventil lediglich die Luftansaugbohrung 11 verschlossen zu werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 weist das Injektorgehäuse 20 eine zwischen zwei Ringdichtungen 27 liegende Verbindungs­ bohrung 23 auf, die mit einer Zuleitung für Fruchtsirup oder Konzentrat in Verbindung gebracht werden kann. Die Bohrung 23 mündet in eine Verteilerringkammer 30 die gegenüber der Mischkammer 24 durch den lippenförmigen Rückschlagabschnitt des Dichtungselementes 29 abgedichtet sein kann. Das Wasser­ strahlrohr 26 ist mit einem Dichtabschnitt 31 des Dichtelemen­ tes 29 unter allen möglichen auftretenden Betriebszuständen in abdichtendem Kontakt, so daß der rückwärtige Teil des Injektor­ gehäuses 20 durch das Dichtelement 29 hermetisch abgedichtet ist. In den rückwärtigen Teil ist ein Stopfen 21 schraubbar, der das Wasserstrahlrohr 26 und einen Steckanschluß 22 mit Dichtung für den Wasseranschluß trägt. Der Düsenabschnitt 25 weist im Abstand von der Mischkammer 24 eine radiale Luftan­ saugbohrung 35 auf, die von einer äußeren Ringnut 37 ausgeht. In diese Ringnut kann ein O-Dichtring 36 eingelegt werden, um die Luftansaugbohrung abzusperren, wenn Lufteintritt während des Injektorvorganges nicht erwünscht ist. Der O-Ring 36 kann in einer Rastnut bei Nichtgebrauch sicher aufbewahrt werden.

Die Anordnung ist so getroffen, das das Injektorgehäuse abdich­ tend in eine entsprechende hülsenförmige Aufnahme unter Abdich­ tung durch die Ringdichtungen 27 eingeschoben und durch ein in die Ringnut 28 eingreifendes Sperrelement verriegelt werden kann.

Die Funktionsweise der Anordnung ist ähnlich wie der Ausführung nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß das Dichtelement 29 den rückwärtigen Bereich des Injektorgehäuses 20 ständig abdichtet und die Luftzufuhr in das Gemisch durch die im Düsenabschnitt liegende Luftansaugbohrung 35 erfolgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in den langgestreck­ ten Abschnitt 43 des Injektorgehäuses ein Strahlrohr 46 einge­ setzt, das mit der am Ende 44 des Gehäuses eingesetzten Wasser­ leitung 45 in Verbindung steht. Am anderen Ende des langgestreck­ ten Gehäuses ist ein Diffuserabschnitt 47 angesetzt, dereine vor­ bereitete Durchbruchstelle 49 aufweist, an der bei Bedarf eine Luftansaugöffnung gebohrt oder freigelegt werden kann. Der Diffuser mündet in einen Abgabeabschnitt 48 für das Getränk. Das Gehäuse weist einen relativ weiten seitlichen Ansatz 51 auf, der zum An­ schluß an die Ansaugleitung oder dgl. dient. Im vorliegenden Fall ist die Ansaugleitung für den Fruchtsirup direkt ersetzt durch den unteren Auslauf 41 eines Sirupbehälters. In den Ansatz 51 ist der Mittelabschnitt 53 b eines Dichtelementes 53 eingesetzt. Dieser weist einen ringscheibenförmigen Dichtungsabschnitt 53 a auf, der beim Zusammenbau von Behälter 41 und Injektorgehäuse die Abdichtung zwischen den beiden Teilen übernimmt. In den Mit­ telabschnitt 53 b des Dichtelementes 53 ist ein Einsatzkörper mit Hilfe eines Kragens 54 gehalten, der zwei oder mehr als zwei teilringförmige Durchtrittsöffnungen 55 für den Sirup aufweist. Zur Seite des Sirupbehälters hin weist der Einsatz einen Ver­ drängungskörper 52 auf, auf der anderen Seite des Kragens einen kegelstumpfförmigen Abschlußteil 56, an den sich ein flacher, geneigter, kegelstumpfförmiger Lippenabschnitt 57 des Dichtele­ mentes 53 normalerweise abdichtend anlegt. Mit 51 a ist der An­ schlußteil des Ansatzes 51 und mit 42 der Anschlußteil des Sirup­ behälters bezeichnet. 50 stellt ein von außen betätigbares Ele­ ment dar, das für Reinigungszwecke vorgesehen ist.

Die Vorrichtung arbeitet mit erhöhtem dynamischen Wasserdruck zwi­ schen etwa 3, 5 und 6 bar bei Eintritt in das Wasserstrahlrohr und so mit einer hohen, von Änderungen der Viskosität praktisch unabhängigen Genauigkeit. Eine Einstellung der Gemischstärke durch eine Reduziervorrichtung zwischen Vorratsbehälter und In­ jektorgehäuse ist entbehrlich. Die Lippe 57 (Fig. 3) weist nur eine relativ geringe Anlagekraft und so praktisch keine Reduzier­ wirkung auf. Zur Regulierung der Gemischstärke kann das Strahlrohr längsverstellbar sein, kann der Wasservordruck (vor Eintritt in das Wasserstrahlrohr) variiert werden, oder kann durch Lage der Lufteintrittsöffnung am Injektorgehäuse bzw. durch Einstel­ lung des Luftzuströmquerschnittes die Wirkung der Luftbeimischung verändert werden. Keine dieser Einstellmöglichkeit benötigt Tei­ le, die mit dem Konzentrat oder dgl. bzw. mit dem Gemisch in Berührung gelangen.

Claims (12)

1. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung an Dispensern zum Her­ stellen und Abgeben von Gemischen, insb. von Mischgetränken aus Fruchtsirup oder Konzentraten und Wasser, mit einem langgestreckten Injektorgehäuse, in dessen Innerem eine Misch­ kammer gebildet ist, in die von einem Ende des Injektorgehäuses ein an eine Wasserdruckquelle anschließbares Wasserstrahlrohr ragt und von der ein Düsenabschnitt sich zum Austritt des Gemisches am anderen Ende des Injektorgehäuses erstreckt, und die wenigstens eine seitliche Eintrittsöffnung zum An­ schluß einer Ansaugleitung für den Fruchtsirup, das Konzentrat oder dgl. aufweist, der eine Rückschlagventileinrichtung zuge­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im In­ jektorgehäuse (1, 20, 51) ein Dichtungselement (10, 29, 53) aus einem elastischen Werkstoff angeordnet ist, das einen elastisch nachgiebigen Randabschnitt (16, 57) aufweist, der bei fehlender Injektorwirkung nach Art eines Rückschlagventils die seit­ liche Eintrittsöffnung (4, 23, 55) von der Mischkammer (3, 24) aus abdichtend abdeckt und sich unter der Injektorwirkung von der Eintrittsöffnung (4, 23, 55) abhebt.

2. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (10, 29) in Form einer buchsenförmigen Manschette in das Injektor­ gehäuse (1, 20) eingesetzt ist und die Mischkammer (3, 24) in dem Gehäuse auf der von dem Düsenabschnitt (5, 25) abge­ wandten Seite abdichtet.

3. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dichtungsele­ ment (10, 29) über eine Schiebedichtung (13, 31) mit dem axial verstellbaren Wasserstrahlrohr (9, 26) zusammenwirkt.

4. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Injektorgehäuse (1) auf der Rückseite des Dichtungselementes (10) eine Luft­ ansaugbohrung (11) vorgesehen ist und daß das Dichtelement (10) einen weiteren, nach Art eines Rückschlagventils wirk­ samen, lippenförmigen Dichtabschnitt (13) zwischen der Mischkammer (3) und der Luftansaugbohrung (11) aufweist.

5. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (10, 29) einen rückwärtigen zylindri­ schen Abschnitt (12) aufweist, der unter Vorspannung in das Injektorgehäuse (1,20) eingesetzt ist und die Misch­ kammer (3, 24) nach rückwärts abschließt, und einen abge­ dichteten Durchtritt (13, 31) für das Wasserstrahlrohr (9, 26) aufweist, daß sich daran ein hohlzylindrischer Ab­ schnitt (14) von verringertem Durchmesser anschließt, der mit der Innenfläche des Injektorgehäuses (1, 20) eine Ver­ teiler-Ringkammer (15, 30) bildet, in die die Zuleitung für den Fruchtsirup oder das Konzentrat mündet, und der das Wasserstrahlrohr (9, 26) mit Abstand umgibt, und daß sich an diesen ein in Richtung auf den Düsenabschnitt (5, 25) kegelstumpfförmig erweiternder Kragen (16) in Form einer elastischen Dichtungslippe erstreckt, die sich mit ihrem weiten Abschnitt an die Innenfläche der Mischkammer anlegt.

6. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (29) das Injektorgehäuse (20) auf der von dem Düsenab­ schnitt (25) abgewandten Seite der Mischkammer (24) unter allen Betriebsbedingungen sowohl an der Innenwand des Injektorgehäuses (20) als auch an dem Wasserstrahlrohr (26) abdichtet, und daß eine Luftansaugbohrung (35) auf der anderen Seite der Mischkammer (24) als Radialbohrung im Düsenabschnitt (25) vorgesehen ist.

7. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrung (35) vom Boden einer äußeren Umfangsnut (37) des Injektorgehäu­ ses ausgeht und durch einen in die Nut einlegbaren O-Ring (36) verschließbar ist.

8. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von der Umfangs­ nut (37) eine Rastnut für den Nichtgebrauch des O-Ringes (36) vorgesehen ist und dieser Ring in jeder seiner beiden Stellungen zugleich als Drehrichtung für einen auf dem Düsenabschnitt (25) schwenkbaren Auslastteil für das Mischgetränk dient.

9. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (53) zugleich zum Abdichten der Verbindung zwischen Injektorge­ häuse (51) und der Ansaugleitung (41) ausgebildet ist.

10. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (53) einen ringscheibenförmigen Dichtungsabschnitt (53 a) zum Ab­ dichten der Verbindungsstelle, einen in einen Anschluß (51 a) des Injektorgehäuses (51) einsetzbaren Mittelabschnitt (53 b) und einen kegelstumpfförmigen Lippenabschnitt (57) aufweist, der abdichtend an einem kegelstumpfförmigen Einsatzteil (56) in der Eintrittsöffnung anliegt.

11. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzteil (56) mit einem Durchtrittsöffnungen (55) aufweisenden Kragen (54) in dem Mittelabschnitt (53 b) des Dichtelementes (53) gehalten ist.

12. Wasserstrahl-Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich­ tungselement (53) die einzige Einrichtung mit Reduzierwir­ kung in der Verbindung zwischen Injektorgehäuse und Vorrats­ behälter ist.