DE3940879C1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten in einem fest vorgegebenen Mischungsverhältnis, wobei eine der Flüssigkeiten, insbesondere die Flüssigkeit für den kleineren Mischungsanteil, für ein gewünschtes Ausgabevolumen in auf­ einanderfolgenden Teilmengen durch eine volumendosierende Einrichtung und die weitere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengenge­ regelt einem Mischbereich zuführbar sind.

Eine derartige Vorrichtung ist bevorzugt geeignet, in Getränkeautomaten, mit denen karbonisiertes Wasser mit Getränkekonzentraten zu einem Erfrischungsgetränk ver­ mischt werden, die Getränkekonzentrate aus der eine der beiden Flüssigkeiten men­ genkontrolliert aus einem Vorratsbehälter und das karbonisierte Wasser als die wei­ tere Flüssigkeit für den Mischvorgang zur Verfügung zu stellen.

Das durch derartige Getränkeautomaten erzielbare Mischungsverhältnis von Getränke­ konzentrat zu karbonisiertem Wasser innerhalb des bereitzustellenden Erfrischungsge­ tränks soll möglichst so genau sein, daß das durch den Getränkeautomaten bereit­ stellbare Getränk möglichst den Standard erreicht, welchen die vergleichbaren, in Flaschen auf den Markt gebrachten Fertiggetränke aufweisen. Um die Genauigkeit des Mischungsverhältnisses herstellen zu können und damit die hohe Getränkequalität zu erreichen, ist es erforderlich, sowohl die Getränkekonzentrate als auch das kar­ bonisierte Wasser mit entsprechend hoher Genauigkeit bezüglich des Volumens auszu­ geben.

Für den Einsatz in Getränkeautomaten sind zur Ausgabe von Getränkekonzentraten Dosierkammer-Ausgabeeinrichtungen bekanntgeworden (DE-OS 25 44 671, DE-OS 36 22 745). Mit Hilfe derartiger Dosierkammer-Ausgabeeinrich­ tungen, über welche relativ hochgenaue Einzelvolumina ausgebbar sind, kann das Ge­ tränkekonzentrat mit einer ausreichenden Genauigkeit ausgegeben werden.

Für die Bereitstellung von karbonisiertem Wasser zum Mischen mit derart portionier­ ten Getränkekonzentraten ist eine Vorrichtung bekanntgeworden (DE-OS 34 30 953), bei welcher das in einem sogenannten Karbonisator unter erhöhtem Druck auf­ bereitete und bevorratete Wasser über einen Durchflußmengenregler durchflußmen­ genreguliert und zusätzlich durch ein zeitsteuerbares Ausgabeventil volumenkontrol­ liert ausgegeben wird.

Es ist auch möglich, die Getränkekonzentrate unter Verwendung von Kolbenpumpen­ systemen aus dem Vorratsbehälter dem Mischbereich zur Mischung und Bereitstellung von Getränken auszugeben. Kolbenpumpensysteme für diesen Zweck erfordern zwar gegenüber den bekannten Dosierkammer-Ausgabeeinrichtungen einen höheren antriebs­ technischen Aufwand, sie geben aber die Möglichkeit, die Getränkekonzentrate in wesentlich kleineren Einzelmengen und in höherer Ausgabefrequenz zu dosieren, so daß Getränke in individueller, bestimmbarer Menge - praktisch fast stufenlos - ge­ mischt werden können (vgl. DE-OS 32 43 319).

Die Maßnahmen zur Ausgabe der Getränkekonzentrate einerseits und des karbonisier­ ten Wassers andererseits zum Zwecke der Bereitstellung für die Mischung eines Ge­ tränks sind entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten entspre­ chend gewählt und optimiert. Da diese Maßnahmen aber somit zwangsläufig unter­ schiedlich sind und eigentümliche Charakteristiken aufweisen, muß dafür Sorge ge­ tragen werden, daß durch diese unterschiedlichen Charakteristiken keine Nachteile für das erzielte Mischungsverhältnis des Fertiggetränks die Folge ist, und zwar unab­ hängig davon, welche Menge von Fertiggetränk in welcher Anzahl von Einzelschritten gemischt und bereitgestellt wird.

Im Hinblick auf diesen Sachverhalt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche möglichst wenig aufwendig sicherstellt, daß das je­ weilige Mischungsverhältnis von zwei zusammenzuführenden Flüssigkeiten, wobei die eine Flüssigkeit durch eine volumendosierte Einrichtung und die andere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt zugeführt wer­ den, unabhängig vom jeweils bereitgestellten Ausgabevolumen, möglichst gleichblei­ bend genau ist.

Eine Vorrichtung, die diesen Anforderungen genügt, ist erfindungsgemäß dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zeitlich gesteuerte Ausgabeventil, welches die Ausgabe der über einen Durchflußmengenregler durchflußmengengeregelten Flüssigkeit steuert, entsprechend der Abgabe der Teilmengen durch die vo­ lumendosierende Einrichtung getaktet ansteuerbar ist.

Die entsprechend der Betätigung der volumendosierenden Einrichtung nach den Merkmalen der Erfindung durchgeführte Taktung des Ausgabeventils für die Zufuhr der durchflußgeregelten Flüssigkeit führt dazu, daß die beiden zusammenzumischen­ den Flüssigkeiten je kleinster, durch die volumendosierende Einrichtung bedingter Volumenmenge aufeinander abstimmbar sind, und daß bei einer Aneinanderreihung von Ausgabequanten zur praktisch kontinuierlichen Ausgabe und Mischung dieser bei­ den Flüssigkeiten das Mischungsverhältnis kontinuierlich genau beibehalten wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei durchflußmengengeregelter Ausgabe von Flüssigkeiten während des Öffnens und des Schließens des zeitlich gesteuerten Aus­ gabeventils gegenüber der fortlaufenden durchflußmengengeregelten Ausgabe unter­ schiedliche Bedingungen auftreten. Diese können einen Beitrag für eine Ungenauig­ keit des gewünschten Mischungsverhältnisses ausmachen. Zwar erscheint es unvorteil­ haft, diese Einflüsse durch Taktung des Ausgabeflusses zu vervielfältigen. Da aber diese Einflüsse bei jedem Einschalt- und Ausschaltvorgang als praktisch gleichartig wirkend darstellen, sind diese Einflüsse auch dann beherrschbar, wenn sie in einer Vielzahl auftreten. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird jedoch erreicht, daß diese an sich unregelmäßigen, aber beherrschbaren Einflüsse in einem festen Ver­ hältnis zum ausgegebenen Gesamtvolumen stehen und sich somit gleichermaßen be­ herrschbar, unabhängig auf das jeweils ausgegebene Volumen auswirken.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die vo­ lumendosierende Einrichtung ein Kolbenpumpensystem, welches die eine Flüssigkeit, z. B. bei Getränkeautomaten, das Getränkekonzentrat, in beliebig aneinanderreihbaren Kleinst-Einzelmengen auszugeben in der Lage ist. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil vom Antriebs­ mechanismus für die volumendosierende Einrichtung betätigbar ist. Diese Betätigung kann auf rein mechanischem Wege erfolgen. Es ist aber auch möglich, in diesem Zusammenhang die Vorrichtung dahingehend auszugestalten, daß ein von dem An­ triebsmechanismus für die volumendosierende Einrichtung beeinflußbarer Steuerkon­ takt einen das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil betätigbaren Elektroma­ gneten ansteuert.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnungen im folgenden näher beschrieben. Es zeigt jeweils schematisiert

Fig. 1 eine Anordnung in einem Getränkeautomaten mit einem Karbonisator zur Bereitstellung von karbonisiertem Wasser und einem Behälter mit einem Getränkekonzentrat zum Zwecke der Mischung zu einem Getränk,

Fig. 2 ein in ein Gehäuse eingesetztes Kolbenpumpensystem mit Exzenterantrieb in einer Seitenansicht zur Ausgabe des Getränkekonzentrats und

Fig. 3 ein Exzenterantriebsystem für zwei nebeneinander angeordnete Kolben­ pumpensysteme und zur Ansteuerung eines Ausgabeventils für das im Karbonisator bevorratete karbonisierte Wasser.

In der vereinfachten und größtenteils stilisierten Darstellung der Fig. 1 ist zu erse­ hen, daß in einem Gerätegehäuse 1 eines Getränkeautomaten ein Karbonisator 2 durch einen Isoliermantel 3 wärmeisoliert angeordnet ist. Über eine Zuführungslei­ tung 4 wird diesem Karbonisator 2 in bekannter Weise nach Bedarf Wasser von einer Wasserversorgung und über eine Zuleitung 5 CO₂ gasförmig zugeführt. Innerhalb die­ ses Karbonisators 2 wird das zugeführte Wasser mit dem zugeführten CO₂ zu karbo­ nisiertem Wasser vermischt. Über Kühlschlangen 6, die zusammen mit einem Kom­ pressor 7 einer Verflüssigerstrecke 8 und einer Drossel 9 eine Kompressor-Kältema­ schine bildet, wird der Karbonisator gekühlt. Im unteren Bereich des Karbonisators 2 ist eine Auslaßöffnung 10 für das Karbonisatorwasser angeordnet. Entsprechend der Ansteuerung eines einen Durchflußmengenregler 11 nachgeschalteen elektromagneti­ schen Auslaßventils 12 wird dieses karbonisierte Wasser über einem Mischbereich, dem auch ein Getränkekonzentrat 13 zugeführt wird, zur Erzeugung und Bereitstel­ lung eines Erfrischungsgetränks ausgegeben.

Das Getränkekonzentrat 13 wird in einem Behälter 14, welcher innerhalb eines Be­ vorratungsraums 15 des Gerätegehäuses 1 eingesetzt ist, bevorratet. Über ein An­ triebssystem wird das Getränkekonzentrat 13 durch ein Ausgabesystem 16, welches fester Bestandteil des Behälters 14 ist, ausgegeben und dem karbonisierten Wasser zugemischt, so daß ein Erfrischungsgetränk bereitgestellt wird.

An der unteren Behälterwandung des Karbonisators 2 - im Bereich der Ausgangslei­ tung 10 für das karbonisierte Wasser - ist ein Wärmeleitelement 17 flächig ange­ flanscht und als Wandungsteile 18 und 19 des Bevorratungsraums 15 in den Bereich des Behälters 14 für das Getränkekonzentrat 13 zu dessen Kühlung geführt.

Anhand der Fig. 2 wird der Aufbau und die Wirkungsweise des Ausgabesystems 16 und in Verbindung mit der Fig. 2 das Antriebssystem erläutert. Das Ausgabesystem 16 ist ein Kolbenpumpensystem und besteht aus einem Gehäuse 23, welches im Aus­ gabebereich eines Getränkeautomaten in dessen Gehäuse 1 frontseitig einsteckbar gehaltert ist. Dazu weist das Gehäuse 23 eine Nut 24 auf, in die ein Ansatz 25 des Gerätegehäuses 1 hufeisenförmig eingreift. Innerhalb dieses Gehäuses 23 ist ein För­ derkolben 26 axial zwischen Anschlagbegrenzungen verschieblich angeordnet. Durch diese Anschläge wird der Förderhub festgelegt, welcher das Fördervolumen für das auszugebende Getränkekonzentrat 23 je Arbeitszyklus bestimmt. Eine Zuflußöffnung 27 im Gehäuse 23, die sich hin zum lediglich angedeuteten Vorratsbehälter 14 er­ streckt, und eine zentrale Durchführung 28 im Förderkolben 23 fluchten konzentrisch zueinander, so daß darin ein Schaft eines Steuerkolbens 29 axial verschieblich ge­ führt werden kann. Die axiale Bewegung zwischen Steuerkolben 29 und Förderkolben 26 wird wiederum begrenzt durch Anschläge 36 bzw. 37. Angetrieben wird der Steuerkolben 29 über einen Hebel 30, der mit seinem einen Hebelende 31 gabelför­ mig in eine Nut 32 des Steuerkolbens 29 eingreift. Der Hebel 30 ist um eine orts­ fest im Gerätgehäuse angeordnete Achse 33 gelagert und wird durch einen Exzenter­ antrieb 34, welcher vom zweiten Hebelarm 15 des Hebels 10 gabelförmig umgriffen wird, durch Drehung in Pfeilrichtung angetrieben. Dreht sich aus der in Fig. 1 dar­ gestellten Lage der Exzenter 34 in Pfeilrichtung weiter, so wird über den Anschlag­ bereich 36 der Arbeitskolben 23 nach unten bewegt, so daß das Getränkekonzentrat 13 aus dem Vorratsbehälter 14 in das Kolbenpumpensystem 16 über dessen Zufluß­ öffnung 27 angesaugt wird. Bei weiterer Drehung des Exzenters 34 gelangt vorerst der obere Schaft des Steuerkolbens 29 in den Bereich der Zuflußöffnung 27 und ver­ schließt diese. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 29 wirken die An­ schlagbereiche 37 zwischen Steuerkolben 29 und Förderkolben 26 zusammen, so daß der Förderkolben 26 nunmehr mit dem Steuerkolben 29 nach oben bewegt wird. Da­ bei wird das ursprünglich angesaugte Getränkekonzentrat-Volumen über seitliche Ka­ näle 38 im Steuerkolben 29 zu einem zentralen Ausgabekanal 39 im Steuerkolben 29 gefördert. Aus diesem zentralen Ausgabekanal 39 gelangt das Getränkekonzentrat 23 nach außen in den Bereich, in dem es mit dem durch den Durchflußmengenregler 11 und das Ausgabeventil 12 mengenkontrolliert zugeführten karbonisierten Wasser zu einem Getränk vermischt wird. Es lassen sich beliebig viele Arbeitszyklen unmittel­ bar aneinanderreihen und zähltechnisch erfassen, so daß eine äußerst genaue Be­ stimmung und Zuordnung der Ausgabemenge der einzelnen Antriebszyklen als auch der Gesamtheit der Antriebszyklen durchführen läßt.

Das Antriebssystem zum Antrieb für zwei Kolbenpumpensysteme 16 bzw. 16′, d. h. also zur Ausgabe von zwei Getränkekonzentraten, welche in jeweils eigenen Behäl­ tern innerhalb des Bevorratungsraums 15 des Gerätegehäuses 1 eingesetzt sind, wird anhand der durch die Fig. 2 vereinfachten und schematisierten Darstellung erläutert. Ein Elektromotor 41, und zwar ein Reversiv-Elektromotor steht über ein Zahnradge­ triebe 42 mit der Antriebswelle 43 in Antriebsverbindung. Durch entsprechende elek­ trische Beschaltung kann der Elektromotor 41 in beiden Drehrichtungen drehen und somit auch in beiden Drehrichtungen die Antriebswelle 43 antreiben. Diese An­ triebswelle 43 ist drehbar durch zwei Hohlwellen 44 und 45 durchgeführt, die ihrer­ seits im Gerätegehäuse 1 drehbar gelagert sind und jeweils einen Exzenter 34 bzw. 34′ tragen. Die Welle 43 trägt auf einem Flanschbereich 46 ein Schlingfederband 47, welches auf die Hohlwellen 44 und 45 jeweils übergreift. Dieses Schlingfeder­ band 47 wirkt zwischen dem Flanschbereich 46 der Antriebswelle 43 und den beiden Hohlwellen 44 und 45 jeweils als eine Freilaufkupplung, wobei die Verbindung zwi­ schen dem Flanschbereich 46 und einer der beiden Hohlwellen 44 bzw. 45 sowie die Abkupplung der jeweils anderen Hohlwelle vom Flanschbereich 46 abhängig ist vom Wicklungssinn der Schlingbandkupplung 47. Je nach Drehsinn des Reversiv-Elekromo­ tors 41 wird somit entweder die Hohlwelle 44 mit dem Exzenter 34 und darüber der Antriebshebel 30 angetrieben, während die Hohlwelle 45 entkoppelt ist, oder es wird die Hohlwelle 45 mit ihrem Exzenter 34′ angetrieben, während die Hohlwelle 44 entkoppelt ist. Über die elektronisch oder elektrisch steuerbare Drehrichtung des Reversiv-Elektromotors 41 ist also die Auswahl des anzutreibenden Kolbenpumpensy­ stems zur wahlweisen Ausgabe eines der beiden bevorrateten Getränkekonzentrate durchführbar.

Auf der Hohlwelle 44 sind ebenso wie auf der Hohlwelle 45 zwei Steuernocken 48, 49 bzw. 50, 51 fest angeordnet. Diese Steuernocken wirken auf Schaltkontakt-Ein­ richtungen 52, 53 bzw. 54, 55. Die Steuernocken 48 und 50 wirken über ihre Schaltkontakteinrichtungen 52 bzw. 54 auf den Steuerstromkreis für den Reversiv- Elektromotor 41, so daß dieser jeweils nach einer Betriebsphase soweit weiterdreht, bis die jeweils angetriebene Hohlwelle 44 bzw. 45 mit ihrem Exzenter 34 bzw. 34′ in eine definierte Ruhestellung zurückgeführt ist. Es ist somit sichergestellt, daß auf das jeweilige Kolbenpumpensystem 16 ganze Arbeitszyklen wirken.

Die Steuernocken 49 bzw. 51 wirken ansteuertechnisch über die ihnen zugeordneten Schaltkontakt-Einrichtungen 53 bzw. 55 auf das Elektromagnetsystem, das das Aus­ gabeventil 12 für das den Getränkekonzentraten zuzumischende karbonisierte Wasser betätigt. Im Karbonisator 2 ist das karbonisierte Wasser unter erhöhtem Druck und gekühlt bevorratet und wird beim Öffnen des Ausgabeventile - durchflußmengengere­ gelt durch den Durchflußmengenregler 11 - durch den Überdruck im Karbonisator 2 ausgegeben und dem Mischbereich zugeführt, und zwar gesteuert, ausgehend von den Steuernocken 49 bzw. 51, entsprechend den Arbeitszyklen der Kolbenpumpensysteme 16, getaktet.

Alternativ ist es auch möglich, die Steuernocken 49 bzw. 51 rein mechanisch auf das Ausgabeventil für das karbonisierte Wasser wirken zu lassen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Mischen von jeweils zwei Flüssigkeiten in einem fest vorgege­ benen Mischungsverhältnis, wobei eine der Flüssigkeiten, insbesondere die Flüs­ sigkeit für den kleineren Mischungsanteil, für ein gewünschtes Ausgabevolumen in aufeinander folgenden Teilmengen durch eine volumendosierende Einrichtung und die weitere Flüssigkeit über ein zeitlich gesteuertes Ausgabeventil durchflußmengengeregelt einem Mischbe­ reich zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitlich gesteuerte Ausgabeventil (12), welches die Ausgabe der über einen Durchfluß­ mengenregler (11) durchflußmengengeregelten Flüssigkeit steuert, entsprechend der Abgabe der Teilmengen durch die volumendosierende Einrichtung (16) getaktet ansteuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volumendosieren­ de Einrichtung (16) ein Kolbenpumpensystem ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil (12) vom Antriebsmechanismus (44 bzw. 45) für die volumendosierende Einrichtung (16) betätigbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil mechanisch vom Antriebsmechanismus für die volu­ mendosierende Einrichtung betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Antriebsme­ chanismus (44 bzw. 45) für die volumendosierende Einrichtung (16) über einen Steuernocken (29 bzw. 31) beeinflußbarer Steuerkontakt (33 bzw. 35) einen das getaktet zeitlich ansteuerbare Ausgabeventil (12) betätigenden Elektromagneten ansteuert.