ES2255264T3 - Dispositivo para mezclar al menos dos medios fluidos. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo (1) que consta de una carcasa (2). Un primer canal de conducción (3) y un segundo canal de conducción (6) se extienden a través de la carcasa, dicho segundo canal descarga dentro del primer canal de conducción (3). Además el primer canal de conducción (3) al menos está provisto de un canal bypass. Además está provisto con un dispositivo de regulación correspondiente para regular la relación de mezcla de los fluidos del primer canal de conducción (3) y del segundo canal de conducción (6). La cantidad de medio fluido a través del canal bypass (15) se regula preferiblemente para que el efecto de torbellino en el segundo canal de conducción (6) se controle. El dispositivo es en particular útil para mezcla agua y zumo de fruta concentrado, a la vez que cumplen unas estrictas normas de higiene.

Description

Dispositivo para mezclar al menos dos medios fluidos.

La invención se refiere a un dispositivo para mezclar dos medios fluidos, especialmente para mezclar agua y concentrado de bebidas o similares, con un primer canal de paso que atraviesa una carcasa desde una entrada a una salida, y al menos un segundo canal de paso que desemboca en el primer canal de paso, fluyendo en el primer canal de paso un primer medio, especialmente fluido, y en el segundo canal de paso, un segundo medio, especialmente fluido.

Los dispositivos de mezcla del tipo mencionado anteriormente se emplean especialmente para mezclar bebidas, añadiendo al fluido base agua, poco antes de servir la bebida, un concentrado, por ejemplo, un concentrado de zumo de frutas en una proporción de mezcla determinada. El agua puede tratarse anteriormente, enriquecerse, por ejemplo, con minerales o ácido carbónico, y enfriarse o extraerse directamente de la tubería de agua, alimentándose el dispositivo para la mezcla con una presión de agua normal de aproximadamente 1,5 a 2 bar.

A modo de ejemplo, el documento US 3.357.598 describe un dispositivo para mezclar dos medios fluidos según el preámbulo de la reivindicación 1, en el que, para la producción de bebidas mezcladas a partir de fluido concentrado y agua, se hace fluir agua a través de un dispositivo de mezcla a modo de un tubo Venturi con agua y se aspira un concentrado desde un orificio que desemboca en la corriente principal en ángulo recto. Mediante la aspiración del concentrado y mediante la mezcla conseguida por ello de los dos medios fluidos se obtiene una mezcla de concentrado-agua en la salida del dispositivo.

En el caso de los dispositivos de mezcla convencionales las proporciones de mezcla se regulan la mayoría de las veces mediante superficies con diferente sección transversal de los canales, es decir, el dispositivo de mezcla debe intercambiarse para la preparación de otra proporción de mezcla. Esto es muy laborioso dado que para la emisión de bebidas se plantean importantes requisitos de higiene.

Además, en los dispositivos de mezcla conocidos aparece el problema de que el tamaño mínimo de sección transversal del canal para el concentrado es limitado cuando debe mezclarse zumo de fruta concentrado con pulpa de fruta. Dado que los pequeños trozos de pulpa de fruta deben pasar a través de la sección transversal, para no taponarla, la sección transversal debe tener un tamaño mínimo determinado. Sin embargo, esto lleva a que en los dispositivos de mezcla convencionales no pueda facilitarse un zumo de fruta de este tipo con una concentración reducida.

Otro problema en los dispositivos de mezcla conocidos consiste en que los concentrados pueden tener una viscosidad o una consistencia diferente, que se ve influenciada especialmente también por la temperatura ambiental diferente, de manera que en diferentes condiciones se obtienen diferentes relaciones de mezcla. En los dispositivos de mezcla conocidos no hay ninguna posibilidad de regular de manera sencilla y económica la proporción de mezcla.

Por tanto, la invención se basa en el objetivo de mejorar un dispositivo del tipo mencionado al principio de tal manera que la proporción de mezcla entre dos medios fluidos, especialmente entre agua y un concentrado de bebidas, pueda ajustarse de manera sencilla, debiendo ser posible independientemente de la composición del concentrado, es decir, con pequeños o grandes porcentajes de cuerpos sólidos, con alta o baja viscosidad y similar. Además, el dispositivo de mezcla debe diseñarse de manera que favorezca el flujo y poder fabricarse de manera económica y garantizar un funcionamiento seguro también en el funcionamiento intermitente.

Este objetivo se soluciona porque están previstos al menos un canal de derivación hacia el primer canal de paso y un dispositivo para ajustar el caudal del primer y/o segundo fluido. De esta manera puede ajustarse de manera sencilla una proporción de mezcla deseada para los dos fluidos independientemente de la viscosidad o del problema de que el concentrado contenga trozos de frutas. Especialmente el segundo canal de paso, que desemboca en el primer canal de paso, puede presentar una sección transversal relativamente grande, de manera que los porcentajes de cuerpos sólidos del concentrado de bebida puedan fluir sin obstáculos a través de la sección transversal dado que la proporción de mezcla depende solamente de manera limitada de la sección transversal del segundo canal de paso. Para regular la proporción de mezcla, el dispositivo de mezcla no necesita reemplazarse, de manera que en caso de una modificación de la proporción de mezcla tampoco se producen problemas higiénicos por el empleo de un nuevo dispositivo. Si con el mismo dispositivo debe emplearse otro concentrado, entonces el dispositivo puede limpiarse también de manera sencilla debido a su estructura sencilla, aspecto que se tratará detalladamente más adelante.

Para ajustar el caudal puede ajustarse con el dispositivo o bien el caudal del primer fluido y/o del segundo fluido. Dado que en mezclas de bebidas el primer fluido se forma la mayoría de las veces de agua, y el porcentaje principal de la mezcla consiste en agua, la proporción de mezcla puede variar en un intervalo muy grande. En este caso, de manera preferida, el caudal del primer fluido puede ajustarse a través del canal de derivación o de los canales de derivación, de manera que puede prescindirse de un dispositivo de ajuste en la zona de la desembocadura del segundo canal de paso al primer canal de paso. Por tanto, la desembocadura podría estar configurada con una estructura sencilla, mientras que la proporción de mezcla prácticamente se regula indirectamente mediante los canales de derivación. Si el segundo canal desemboca fundamentalmente perpendicular al primer canal de paso, en la zona de la desembocadura están previstas proporciones de flujo definidas y calculables que son similares a las de los tubos Venturi. También en el segundo canal de paso está previsto un dispositivo de ajuste que posibilita un ajuste preciso de la adición del concentrado especialmente cuando se emplean concentrados con bajo o ningún porcentaje de cuerpos sólidos, tal como, por ejemplo, té o concentrado de limón y similares.

En la configuración del objeto de la invención está previsto que el primer canal de paso presente una zona de entrada, una sección central y una zona de salida, presentando la sección central una sección transversal de paso más pequeña que la zona de entrada y la zona de salida. De esta manera se consigue que en la sección central se presente una velocidad de flujo aumentada. La sección central está configurada en este caso muy corta en comparación con la zona de entrada y la zona de salida, presentando, por ejemplo, una extensión de solamente 1, 5 a 2 mm, mientras que la zona de entrada puede ser de aproximadamente 25 mm y la zona de salida de aproximadamente 40 a 50 mm. Además, en la zona de entrada está configurada una cámara de descompresión en la que predomina fundamentalmente la misma presión. Por esto pueden compensarse oscilaciones en la presión o en el caudal del primer fluido. En la zona de su extremo libre el primer canal de paso presenta de manera ventajo, con lo que la aceleración inicial del flujo se retarda y, con ello, se reduce una formación de remolinos.

El segundo canal de paso mediante el cual se alimenta el concentrado de bebida desemboca aguas abajo de la sección transversal de paso pequeña y, de manera ventajosa, fundamentalmente perpendicular en el primer canal de paso. La desembocadura se dispone relativamente cerca en la sección estrecha central del primer canal de paso, de manera que el concentrado de zumo de fruta se arrastra conjuntamente a través del flujo de agua acelerado y, por tanto, no se necesita ninguna alimentación del concentrado bajo presión.

Para poder dosificar la proporción de mezcla, el o los canales de derivación discurren desde la zona de entrada del primer canal de paso hacia la zona de salida y presentan una sección transversal fundamentalmente constante. Se extienden en paralelo con respecto a la sección central del primer canal de paso, desembocando con su extremo dispuesto aguas arriba en el cámara de descompresión y, con su extremo dispuesto aguas abajo, con una separación con respecto a la desembocadura del segundo canal de paso, en la zona de salida del primer canal de paso. A este respecto, la desembocadura de cada uno de los canales de derivación se dispone en ángulo agudo con respecto al eje del primer canal de paso y se forma por una piquera que presenta una sección transversal que se estrecha a modo de tobera. Asimismo, la desembocadura del segundo canal de paso puede estar configurada también en el primer canal de paso. Para ajustar el caudal del fluido a través de los canales de derivación o del segundo canal de paso están previstos dispositivos de dosificación que pueden introducirse en las aberturas de desembocadura. Estos dispositivos de dosificación pueden estar formados de manera ventajosa por clavijas que están configuradas con una punta encajada a modo de asiento en la abertura de desembocadura y están conducidos de forma regulable en orificios transversales mediante una rosca fina. Mediante los dispositivos de dosificación con los que puede regularse la sección transversal de la abertura del canal de derivación, o de los canales de derivación, así como puede regularse la sección transversal de abertura del segundo canal de paso, puede ajustarse como se desee la proporción de mezcla de manera sencilla. Incluso cuando la sección transversal de paso del segundo canal de paso ha de abrirse fundamentalmente por completo para permitir un paso de una cantidad de pulpa de fruta mayor, es posible una dosificación sin problemas a través de los canales de derivación que pueden ajustarse, controlándose de manera exacta el caudal a través del canal de derivación corres-
pondiente.

Para fabricar el dispositivo de mezcla de manera especialmente económica, la carcasa del dispositivo de mezcla se fabrica preferiblemente de plástico y está configurada como un cuerpo de fundición inyectada de una pieza. La carcasa puede presentar un dispositivo de fijación y en la zona de los extremos libres del canal puede presentar racores de unión para conectar tubos flexibles de conexión, recipientes de concentrado y admisiones de fluido y/o similares. Las conexiones pueden estar configuradas en este caso de manera conocida como conexiones de acoplamiento rápido que se encastran en ranuras correspondientes de la carcasa y cuya unión puede obturarse, por ejemplo, mediante una junta de anillo en O. También puede concebirse que en las conexiones de tubo flexible estén previstos dispositivos de cierre que cierran la alimentación al extremo de conexión del tubo flexible antes de que se produzca una conexión de flujo correspondiente al dispositivo según la invención. Los dispositivos de cierre adicionales pueden estar configurados incluso en el lado de alimentación del dispositivo para evitar corrientes de retorno desde un canal a otro canal.

A partir de la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferido del dispositivo según la invención, mediante los dibujos, se obtienen detalles y ventajas adicionales de la invención. En éstos muestran

la figura 1, una vista lateral del dispositivo según la invención;

la figura 2, una vista seccionada en horizontal a lo largo de la línea A-A de la figura 1;

la figura 3, una vista seccionada en la dirección de la línea B-B de la figura 1;

la figura 4, una vista en la dirección de la flecha C en la figura 1; y

la figura 5, una vista en perspectiva simplificada del dispositivo según la invención.

El dispositivo 1 según la invención para mezclar al menos dos medios fluidos presenta una carcasa 2 que en el ejemplo de realización mostrado está hecha de plástico como carcasa de fundición inyectada de una sola pieza.

La carcasa posee un primer canal 3 de paso con una entrada 4 y una salida 5, así como un segundo canal 6 de paso con una entrada 7 y una salida 8.

Tal como puede deducirse especialmente a partir de la figura 2, el canal 3 de paso presenta una zona 9 de entrada con sección transversal ampliada, una sección 10 central con sección transversal considerablemente reducida y una zona 11 de salida. La sección 10 central está configurada relativamente corta en comparación con la zona 9 de entrada y la zona 11 de salida, y se ocupa de que el agua alimentada bajo presión en la dirección de la flecha 13 se acelere considerablemente en la sección 10 central para arrastrar conjuntamente el concentrado alimentado desde la salida 8 del segundo canal 6 de paso en la dirección de la flecha 12. En este caso, en la zona de la salida 8 se origina un remolino considerable y, como consecuencia de ello, una buena mezcla de agua y con-
centrado.

Además, en la figura 2 ha de observarse que en la zona 9 de entrada está prevista una cámara 14 de descompresión en la que predomina fundamentalmente una misma presión, de manera que pueden compensarse las oscilaciones de presión en la presión o en el caudal del agua 13.

Tal como se desprende también de la figura 2, el canal 3 de paso en su extremo libre en la zona de la salida presenta una ampliación cónica que contribuye a desacelerar el flujo de la mezcla.

Paralelamente al canal 3 de paso discurre un canal 15 de derivación que presenta una sección transversal constante pero menor que el canal 3 de paso. El canal de derivación desemboca con su extremo dispuesto aguas arriba en la zona 9 de entrada y, con su extremo dispuesto aguas abajo, en una piquera 16 que a su vez desemboca en un ángulo agudo en la zona 11 de salida del canal 3 de paso. Esto tiene la ventaja de que para el flujo de agua a través de la derivación 15 se determina previamente una dirección que está orientada en la dirección de flujo del flujo de agua a través del canal 3 de paso de tal manera que se evitan casi los remolinos. Con ello puede impedirse de manera ventajosa una corriente de retorno de pequeños trozos de pulpa de fruta hacia la sección 10 central, de manera que no puedan aparecer obstrucciones.

Aunque en el dibujo solamente se muestre un canal 15 de derivación, puede concebirse sin embargo que estén previstos varios canales de derivación. A partir de la figura 2 puede de observarse además que las desembocaduras de los canales de derivación y del segundo canal 6 de paso estén configuradas en el primer canal 3 de paso en forma de tobera o en forma de cono truncado, de manera que pueden formar asientos para clavijas 17, 18 que pueden atornillarse mediante roscas finas en orificios 19, 20 de carcasa de tal manera que puedan cerrarse las desembocaduras. De esta manera las clavijas 17, 18 forman dispositivos de dosificación mediante los cuales el caudal de entrada de agua pueda regularse a través de la derivación 15 o de concentrado a través del canal 6. De este modo puede conseguirse una dosificación muy precisa de la proporción de mezcla.

Para el funcionamiento del dispositivo de mezcla según la invención, el segundo canal 6 de paso se une a una bolsa de concentrado en la zona de su entrada 7, de manera preferida a modo de un cartucho de inserción, o mediante una unión por encastre, de manera que no tiene que realizarse ninguna obturación especial de la unión. La entrada 4 se une de la misma manera con un conducto de alimentación de agua y, mediante los racores 21 de unión, se invierte un tubo o un tubo flexible para transportar el fluido mezclado al lugar deseado. La obturación del tubo o tubo flexible tiene lugar en este caso de manera sencilla mediante un ajuste fino que puede asegurarse adicionalmente con abrazaderas de tubo flexible o similares, que presionan el tubo flexible en las ranuras 22.

Cuando el usuario desea extraer una determinada cantidad del fluido mezclado, éste acciona un dispositivo de palanca o de presión correspondiente, lo que hace posible la alimentación de agua y concentrado al dispositivo de mezcla. A este respecto, pueden estar previstas de manera sencilla válvulas electromagnéticas para abrir y cerrar la alimentación. Tan pronto como fluya agua 13 a través de la entrada 4 en la zona 9 de entrada, debe pasar a través del orificio estrecho de la sección 10 central, y al mismo tiempo se acelera considerablemente. Según el ajuste de la clavija 17, el agua entra en el canal 3 de paso a través de la sección 10 central y el canal 15 de derivación. El agua que fluye a través de la sección 10 central llega tras un corto recorrido a la salida 8 del segundo canal 6 de paso, a través del cual se alimenta el concentrado. Gracias a la sección transversal pequeña de la sección 10 central y a la alta velocidad de flujo del agua, el concentrado se arrastra conjuntamente desde el segundo canal 6 de paso y se conduce a la salida 5. El agua procedente del canal 15 de derivación o de los canales de derivación llega también a la zona 11 de salida del primer canal 3 de paso, en la que se mezcla con la mezcla de agua y concentrado de zumo. El usuario extrae la mezcla obtenida de esta manera. También es posible, al finalizar el proceso de extracción, enjuagar posteriormente la sección 10 central durante un tiempo determinado para eliminar restos de concentrado del dispositivo de mezcla. El dispositivo de mezcla puede entonces emplearse para otro concentrado, pudiendo conseguirse de la misma manera una mezcla dosificada de manera precisa.

Para ajustar la proporción de mezcla se giran las clavijas 17, 18 contenidas en los orificios 19 y 20 transversales, de manera que se introducen o se extraen en cada caso en el canal de derivación o en el canal 6 de paso para el concentrado. De esta manera, puede ajustarse la proporción de mezcla con medios mecánicos sencillos en un intervalo grande. Así, pueden producirse, por ejemplo, proporciones de mezcla de 1:1 a 1:100, por ejemplo, para té helado de 1:20, para zumo de naranja de 1:5, empleándose una presión de agua de 1,5 a 2 bar. En este caso se produce, con referencia a las relaciones de diámetro mostradas del ejemplo de realización, una mezcla de 2,5 1/min. En el caso de cantidades deseadas mayores, los diámetros pueden ampliarse de manera correspondiente. La mezcla es estable independientemente de las diferentes presiones del agua dado que la aspiración es proporcional a la presión del agua.

Lista de números de referencia

1

Dispositivo de mezcla

2

Carcasa

3

Primer canal de paso

4

Entrada

5

Salida

6

Segundo canal de paso

7

Entrada

8

Salida

9

Zona de entrada

10

Sección central

11

Zona de salida

12

Concentrado

13

Agua

14

Cámara de descompresión

15

Canal de derivación

16

Piquera

17

Clavija

18

Clavija

19

Orificio de la carcasa

20

Orificio de la carcasa

21

Racor de unión

22

Ranura

23

Dispositivo de fijación

Claims (16)

1. Dispositivo (1) para mezclar al menos dos medios fluidos, especialmente para mezclar agua y concentrado de bebida o similares, que comprende un primer canal (3) de paso que atraviesa una carcasa (2) desde una entrada (4) a una salida (5), que presenta una zona (9) de entrada, una sección (10) central y una zona (11) de salida, presentando la sección (10) central una sección transversal de paso más pequeña que la zona (9) de entrada y la zona (11) de salida, y al menos un segundo canal (6) de paso que desemboca en el primer canal (3) de paso, fluyendo en el primer canal (3) de paso un primer medio, especialmente fluido, y en el segundo (6) canal de paso un segundo medio, especialmente fluido, al menos un canal (15) de derivación hacia el primer canal (3) de paso, que discurre desde la zona (9) de entrada del primer canal (3) de paso hacia la zona (11) de salida y desemboca con una abertura (16) de desembocadura en la zona (11) de salida del primer canal (3) de paso, y un dispositivo (17) de dosificación para ajustar el caudal del primer fluido a través del al menos un canal de derivación, desembocando el segundo canal (6) de paso aguas abajo desde la sección transversal de paso más pequeña de la sección (10) central y aguas arriba con respecto a la desembocadura del canal (15) de derivación con una abertura (8) de desembocadura en el primer canal (3) de paso, caracterizado por un dispositivo (18) de dosificación adicional para ajustar selectivamente el caudal del segundo fluido en el segundo canal (6) de paso, estando formada la desembocadura (16) del al menos un canal (15) de derivación en la zona (11) de salida del primer canal (3) de paso por una piquera (19) que discurre en ángulo agudo con respecto a la dirección de paso a lo largo del eje del primer canal de paso.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección (10) central está configurada corta en comparación con la zona (9) de entrada y la zona (11) de salida.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona (9) de entrada está configurada una cámara (14) de descompresión.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona (11) de salida presenta al menos en la zona de su extremo libre una sección transversal que se ensancha de manera creciente.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo canal (6) de paso desemboca fundamentalmente en perpendicular en el primer canal (3) de paso.

6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación que discurre desde la zona (9) de entrada del primer canal (3) de paso hacia la zona (11) de salida presenta una sección transversal fundamentalmente cons-
tante.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación se extiende paralelo con respecto a la sección (10) central del primer canal (3) de paso.

8. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el al menos un canal (15) de derivación con su extremo dispuesto aguas arriba desemboca en la cámara (14) de descompresión, y con su extremo dispuesto aguas abajo, con una separación respecto a la desembocadura (8) del segundo canal (6) de paso, desemboca en la zona (11) de salida del primer canal (3) de paso.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la abertura (16) de desembocadura del al menos un canal (15) de derivación presenta una sección transversal que se estrecha a modo de tobera en la zona (11) de salida del primer canal (3) de paso.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dispositivos (17, 18) de dosificación pueden introducirse en las aberturas (16, 8) de desembocadura del al menos un canal (15) de derivación y del segundo canal (16) de paso en la zona (11) de salida del primer canal (3) de
paso.

11. Dispositivo según la reivindicación 1 y 11, caracterizado porque los dispositivos de dosificación están formados por clavijas (17, 18) que se conducen en piqueras (19, 20) mediante y pueden ajustarse mediante una rosca fina.

12. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 11, caracterizado porque el segundo canal (6) de paso desemboca a través de la piquera (20) del dispositivo (18) de dosificación fundamentalmente en perpendicular en el primer canal (3) de paso.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) está hecha de plástico.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) está configurada como cuerpo de fundición inyectada de una pieza.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) presenta un dispositivo (23) de fijación.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa (2) en la zona de los extremos libres del canal presenta racores (21) de unión para conectar tubos flexibles de unión, recipientes de concentrado, admisiones de fluidos y/o similares.