MXPA04010133A - Aparato para tratamiento de agua, auto-esterilizante, con deposito para agua tratada que incluye un elemento calefactor. - Google Patents
Aparato para tratamiento de agua, auto-esterilizante, con deposito para agua tratada que incluye un elemento calefactor.Info
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Abstract
El aparato de tratamiento de agua tiene un deposito (12) para recibir y almacenar agua purificada hasta que sea necesaria, por ejemplo, en un dispensador de bebidas. El agua se purifica calentandose en la caja (10) y se enfria en el intercambiador de calor (11) antes de alimentar el deposito (12). El deposito (12) incluye un elemento calefactor (32) para calentar el agua purificada y pasar el vapor generado en la direccion contraria a traves del intercambiador de calor (11) a la caja (10) para esterilizar el aparato.
Description
APARATO PARA TRATAMIENTO DE AGUA, AUTO-ESTERILIZANTE, CON DEPÓSITO PARA AGUA TRATADA QUE INCLUYE UN ELEMENTO
CALEFACTOR
Esta invención se refiere a un aparato para tratamiento de agua y se refiere particularmente a un aparato para tratamiento de agua que puede ser esterilizado fácilmente por el paso de vapor a través de éste .
La invención también se refiere particularmente al aparato de tratamiento de agua en el que el agua se purifica y es destinada para uso en un dosificador de bebidas posterior al mezclado y, aunque no se pretende limitarlo a esto, la invención será descrita más específicamente en adelante con referencia a la purificación de agua para bebidas después del mezclado.
El aparato para tratamiento de agua para bebidas después del mezclado es bien conocido. Por ejemplo, se conoce de US 4 844 796 proporcionar un aparato para tratamiento de agua para dispensadores de bebidas después del mezclado en los que el agua que va a ser tratada se pasa a un cartucho desechable removible que tiene una primera sección reactor y una segunda sección filtro, en donde el agua se calienta en la sección reactor en primer lugar pasándola a través de un intercambiador de calor y en segundo lugar por medio de un calefactor. El calefactor se coloca en una abertura central definida por una parte anular del cartucho por medio de lo cual este no entra en contacto con el agua.
Un arreglo de calefactor similar se describe en US 5 858 248 donde el calefactor puede ubicarse en la cavidad central de un cartucho desechable de un dispositivo para tratamiento de agua. Otros arreglos calefactores descritos en esta solicitud son colocar el calefactor alrededor de la superficie externa cilindrica del cartucho o tener un calefactor cilindrico de gas por debajo de una "chimenea" central, es decir, la cavidad central definida por la parte anular del cartucho.
En nuestra solicitud de Patente Internacional No. PCT/GB 00/03329 hemos descrito y reclamado un aparato para tratamiento de agua que tiene una entrada para el agua que va a ser tratada, una salida para el agua tratada, un calefactor dentro de la caja que está en contacto directo con el agua y un filtro entre el calefactor y la salida, y medios para llenar la caja con agua hasta un nivel máximo que deja un espacio superior entre el agua y el techo de la caja, la entrada hacia la descarga está por debajo del nivel operante del agua.
En la mayor parte de los arreglos de aparatos para tratamiento de aguas antes sugeridos es normal que el agua purificada pase a un depósito, tal vez por un enfriador, y el agua purificada sea extraída del depósito según sea necesario, por ejemplo, para mezclarla con un concentrado para formar una bebida después de la mezcla. El depósito puede convenientemente ser un envase flexible, por ejemplo una bolsa plegable.
Se apreciará que el aparato para el tratamiento de agua, independientemente de su construcción específica, de vez en cuando debe ser esterilizado para garantizar que ninguna contaminación no deseada, en particular contaminación bacteriana, pueda afectar al agua tratada.
Algunos medios para lograr la esterilización deseada, de diferentes grados de complejidad y resultados, se han propuesto. Estos ejemplos se encuentran en WO A 01/92143. Un objetivo de la presente invención es proporcionar un medio mejorado para lograr la esterilización deseada.
Por consiguiente, la invención proporciona un aparato para tratamiento de aguas que consiste en una caja de tratamiento a través de la cual pasa el agua, la caja se conecta a un depósito para el agua tratada desde la caja, el depósito contiene un calefactor para calentar el agua tratada para generar vapor, regula el inicio y fin del flujo de agua que va a ser tratada a través de la caja y para encender el calefactor del depósito e interrumpir el flujo de agua cuando se necesita esterilización, con lo cual el vapor puede pasar a través del aparato en la dirección contraria a la del agua, la caja tiene una válvula de seguridad para dejar escapar el vapor del depósito.
Evidentemente la construcción y el material a partir del cual se fabrica el depósito deben ser suficientemente fuertes para soportar la presión y temperatura del vapor cuando se utilice el calefactor del depósito. Por ejemplo, un depósito de metal o plástico rígido debe poder soportar una presión de al menos un bar y una temperatura desde hasta aproximadamente 120 °C.
La caja de tratamiento puede ser convenientemente en forma de un cartucho desechable, aunque esto no es primordial. El tratamiento para el vapor que pasa a través de la caja por lo regular comprenderá un calefactor que puede estar en contacto directo o indirecto con el agua, y un filtro entre el calefactor y la descarga de la caja. Además puede comprender uno o más tamices o mallas perforadas entre el calefactor y el filtro.
La descarga a partir de la caja del tratamiento, que conduce al depósito, puede estar convenientemente a través del extremo superior cerrado de la caja, por ejemplo, del cartucho u otra construcción de caja cilindrica .
La caja de preferencia tiene una o más sondas u otros medios para detectar el nivel de agua en esta con lo cual el agua puede ser llenada hasta un nivel máximo para dejar un espacio superior en la caja llena. La descarga desde la caja de preferencia se extiende por debajo del nivel del agua de modo que el agua caliente que sale de la caja no atraviese el espacio superior. El vapor y los volátiles se recolectan en el espacio superior durante el funcionamiento normal del aparato, y estos pueden dejarse escapar a través de una válvula de liberación de presión que puede ser la misma válvula de seguridad que se utiliza para ventilar el vapor durante el modo de esterilización.
El agua o tratada, que puede ser agua de la red de distribución, puede primero pasar a través de un intercambiador de calor para calentarla antes de que pase hacia la caja. El agua calentada, tratada, que sale de la caja puede pasar en la dirección contraria a través del intercambiador de calor para actuar como el medio de intercambio de calor para calentar el agua de la red de distribución entrante. El agua tratada, por este medio, se enfría convenientemente antes de pasar al depósito.
En otra modalidad preferida, el intercambiador de calor y la caja para el tratamiento de agua pueden estar contenidos en una sola unidad, de preferencia con el intercambiador de calor directamente por debajo de la caja para tratamiento de agua. Esta puede ser una estructura unitaria o dos unidades independientes, la caja para tratamiento de agua y el intercambiador de calor, los cuales pueden ser completa o parcialmente desechables . Por ejemplo, la caja para tratamiento de agua puede ser un cartucho desechable y el intercambiador de calor no desechable .
Este arreglo de una sola unidad tiene la ventaja de que es posible reducir considerablemente o bien eliminar la tubería entre el intercambiador de calor y la caja para tratamiento de agua. El agua calentada procedente del intercambiador de calor puede pasar directamente hacia la caja para tratamiento de agua y el agua tratada de la caja puede pasar directamente de regreso a los serpentines del intercambiador de calor para calentar el agua entrante. Este arreglo reduce las regiones donde pueden acumularse depósitos por precipitación y afectar el flujo de agua. Asimismo, con el intercambiador de calor directamente por debajo de la caja para tratamiento de agua, la entrada a la caja para tratamiento de agua puede entrar fácilmente a su enfriador, el extremo inferior .
La entrada para el agua que va a ser tratada puede colocarse convenientemente a través del piso de la caja para tratamiento pero no es primordial. Por ejemplo, en algunas modalidades, el agua que va a ser tratada puede entrar a la caja a través de un tubo que entra a la caja a través o cerca del techo, cuyo tubo se extiende hacia abajo dentro de la caja hacia su base. Al salir del tubo el agua, una vez que la caja se llena hasta el extremo inferior del tubo, entonces viajará hacia arriba.
Se apreciará que, donde se utiliza un intercambiador de calor como ya se describió el vapor generado en el depósito en el modo de esterilización pasará a través del intercambiador de calor antes de llegar a la caja y por este medio también esterilizará el intercambiador de calor.
El calefactor en la caja de tratamiento tendrá una capacidad de vatiaje determinada por el volumen de agua que va a ,ser tratada y el rendimiento de la caja para tratamiento. Por ejemplo, un calefactor con un vatiaje desde 1000 hasta 2000 watts puede emplearse para un rendimiento de 12 a 18 litros por hora, es decir, la entrada de agua en la caja para tratamiento.
El calefactor en el depósito, que puede ser por ejemplo un calefactor por inmersión, del mismo modo necesitará un vatiaje dependiente de la capacidad del depósito, por ejemplo para una capacidad desde 20 hasta 50 litros, sería conveniente un vatiaje desde 1500 hasta 2500.
El depósito con el calefactor puede ser un tanque secundario pequeño principalmente para propósitos de esterilización y un depósito más grande apartado corriente abajo del segundo aunque puede emplearse, si se desea.
Para regular el inicio e interrupción del flujo del agua no tratada hacia la caja para tratamiento puede ser una válvula de encendido/apagado sencilla, por ejemplo, sobre la tubería de alimentación de la red de distribución. El control para encender el calefactor en el depósito puede ser coordinado para que esté sincronizado para funcionar brevemente después de que se interrumpa el flujo del agua no tratada o, de otro modo, el flujo de agua puede ser interrumpido al mismo tiempo o poco después de que el calefactor del depósito se enciende. La descarga desde el depósito debe cerrarse cuando el calefactor del depósito esté en uso, excepto como se describe más adelante donde se desee esterilizar cualquier equipo corriente abajo del depósito. Los medios de control de preferencia garantizan que el vapor no pueda ser generado en el depósito hasta alcanzar una presión en la que sea obligado a viajar a través del aparato en la dirección contraria al recorrido del agua normal hasta que el flujo de agua haya sido apagado. El agua, el vapor condensado y el vapor pueden ser forzados a través de la válvula de seguridad de presión en la caja para tratamiento durante el proceso de esterilización.
La válvula de seguridad puede funcionar, por ejemplo, a alrededor de 0.7 bar. Esta puede ser, por ejemplo, una válvula cargada por resorte o una válvula de seguridad de peso muerto de los tipos bien conocidos en la técnica. La válvula de seguridad puede conducir a un tubo condensador, de modo que el vapor y los volátiles no deseados puedan enfriarse antes de drenarlos .
Las modalidades de la invención ahora serán descritas con referencia al dibujo acompañante (Figura 1) que es un arreglo esquemático de una forma de aparato de conformidad con la invención.
El aparato para tratamiento de agua de la Figura 1 tiene una caja de tratamiento 10, un intercambiador de calor 11 y un depósito 12 para el agua tratada. Un solenoide de admisión 13A regula la alimentación del agua no tratada, por lo regular de la red de suministro hacia el intercambiador de calor 11. (La dirección del flujo de agua a través del aparato durante el procedimiento del tratamiento normal se muestra por las flechas.) Cuando el solenoide de la entrada funciona para permitir la entrada del flujo de agua, el agua no tratada entonces pasa por la válvula de retención del agua de la red de distribución 13, la válvula 13A y un regulador de presión 13B hacia un tubo de entrada 14 que se extiende a través de la superficie superior del techo del intercambiador de calor 11 y se extiende hacia abajo dentro del intercambiador de calor hasta una posición un poco por encima de su base 15. El agua sale desde el extremo inferior 14A del tubo 14 y luego, cuando el intercambiador de calor se llena con el agua, sale desde el tubo 15 en su techo. El intercambiador de calor 11 también contiene un serpentín de retorno 28 para recibir el agua tratada desde la caja 10 y esto se describe con mayor detalle más adelante.
Dentro de la caja para tratamiento de agua 10 está un elemento calefactor eléctrico de alta densidad 16 de, por decir, 1500 watts de capacidad en la mitad inferior de la caja. El elemento 16 está conectado a la circuitería eléctrica habitual (no se muestra) con lo cual el calefactor puede ser encendido y apagado según sea necesario.
El agua no tratada que se introduce en la caja 10 desde el tubo 15 pasa hacia abajo a un tubo de diámetro interno más grande 17 que se extiende hasta la mitad inferior de la caja. El agua entrante llena la caja 10 hasta un nivel máximo 18 controlado por una o más sondas (no se muestran) . Por tanto, el agua rodea el calefactor 16 y puede calentarse por este medio.
El tubo circundante 17 y el calefactor colocado por encima 16 es un filtro 19. El agua calentada es empujada hacia arriba a través del filtro por la presión del agua entrante hacia el nivel 18. El agua calentada sale de la caja 10 por un tubo 20 a través de su extremo superior. El tubo 20 se extiende por debajo del nivel del agua 18 y recibe el agua calentada desde una "zona quieta" definida por una bandeja 21 por debajo del nivel del agua 18. La presión de descarga del agua tratada hacia el tubo 29 es regulada por la ebullición que toma lugar en el espacio superior 22 por encima del nivel del agua 18 y es regulada por la válvula de seguridad 23 que permite al agua caliente y/o vapor con los volátiles no deseados del agua tratada escapar hacia el tubo de desahogo 24 y el serpentín refrigerante 25 cuando la presión interna en la caja supera un valor predeterminado, por ejemplo 0.7 bar. A partir del tubo 25 el condensado pasa a un drenaje.
El agua caliente tratada pasa a través del tubo 20 por un tubo refrigerante 26 y el ventilador 27 hacia el intercambiador de calor 11. El tubo 20 se comunica hacia el serpentín 28 cerca de la base 15 del intercambiador de calor, y el agua tratada pasa hacia el serpentín 28 para salir a través del tubo 29 a través del techo del intercambiador de calor. El agua tratada, por tanto, intercambia calor con el agua no tratada que entra más fría hacia el interior del intercambiádor de calor. El tubo 29 conduce por una válvula de solenoide de la descarga 30 hacia el depósito 12.
El agua se muestra habiendo llegado a un nivel 31 en del depósito 12, el cual contiene un calefactor 32 cerca de su base. Un tubo de descarga 33 se extiende por debajo del nivel del agua y es el medio dispensador del agua tratada desde el depósito.
El techo del depósito 12 contiene una válvula de seguridad 34 ajustada, por ejemplo, a aproximadamente 1 bar, para propósitos de seguridad y una ventilación de aire 35 que contiene un filtro 36. Este arreglo de ventilación permite el llenado suave del depósito evitando que se introduzca contaminación no deseada.
Cuando se desea esterilizar el aparato, el flujo de agua hacia el aparato es interrumpido cerrando el solenoide de entrada 13A. El calefactor del depósito 32 se enciende con la descarga 33 cerrada, generando con esto vapor en el espacio superior por encima del nivel del agua 31. El ventilador pre-enfriador 27 se apaga. El solenoide de la descarga 30 se mantiene abierto. El vapor generado en el depósito pasa en la dirección contraria a la dirección de flujo del agua normal a través del tubo 29, el serpentín 28 del intercambiador de calor 11, el tubo refrigerante 26 y el tubo 20 hacia la caja de tratamiento 10. Cuando se genera suficiente presión en el intercambiador de calor, el vapor y/o agua condensada se ventila a través de la válvula de seguridad 23, el tubo 24 y el condensador 25 para drenarlo.
El arreglo puede controlarse automáticamente mediante un termistor (no se muestra) en la caja 10 que puede apagar el calefactor del depósito cuando se alcanza una temperatura predeterminada.
Entonces, el tratamiento de agua normal puede reiniciarse .
Si se desea, el vapor y el agua caliente también pueden ser enviados corriente abajo abriendo la descarga 33 del depósito durante el proceso de esterilización para esterilizar el equipo corriente abajo, por ejemplo del aparato después del mezclado.
El aparato de la invención tiene ventajas importantes en cuanto a que:
No necesita sustancias químicas para la esterilización; Puede adaptarse fácilmente a los aparatos existentes; y Puede ser parcial o completamente automatizado, según se desee.
La invención también incluye un método para esterilizar el aparato de tratamiento de aguas del tipo que tiene una caja de tratamiento para que el agua sea tratada y un depósito para el agua tratada, el método incluye los pasos de: interrumpir el flujo de agua a través del aparato, calentar el agua tratada en el depósito para generar vapor y pasar el vapor a través del aparato en la dirección contraria al flujo de agua.
De preferencia, el método además incluye el paso de pasar el vapor en la dirección del flujo de agua desde el depósito para esterilizar el aparato corriente abajo del depósito.
Claims (15)
1. Un aparato para tratamiento de agua que consiste en una caja de tratamiento (10) para tratar el agua, la caja se conecta a un depósito (12) para recibir el agua tratada desde la caja, el depósito contiene un calefactor (32) para calentar el agua tratada para generar vapor, controla el inicio e interrupción del flujo de agua que va a ser tratada a través de la caja y enciende el calefactor del depósito e interrumpe el flujo de agua cuando se necesita esterilización, con ello el vapor puede pasar a través del aparato en la dirección contraria a la del agua, la caja tiene una válvula de seguridad (23) para hacer escapar el vapor del depósito.
2. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con la reivindicación 1, en el cual el depósito (12) es de metal o plástico y puede soportar una presión de al menos un bar y una temperatura de hasta 120 °C.
3. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, en el cual la caja (10) es un cartucho desechable.
4. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la caja (10) contiene un calefactor (16) para calentar el agua que va a ser tratada y un filtro (19) entre el calefactor y una descarga (20) desde la caja para el agua tratada.
5. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con la reivindicación 4, el cual contiene uno o más tamices o mallas perforadas entre el calefactor (16) y el filtro (19) .
6. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la caja (10) tiene una sonda para detectar el nivel del agua y los controles del aparato se arreglan para interrumpir el agua entrante cuando se alcanza un nivel de agua máximo predeterminado (18) , el nivel máximo deja un espacio superior (22) en la caja por encima del agua.
7. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con la reivindicación 6, en el que la válvula de seguridad (23) para el vapor desde el depósito (12) se coloca por encima del nivel máximo del agua (18) para permitir el escape desde el espacio superior (22) del vapor y los volátiles procedentes del agua tratada.
8. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el cual incluye un intercambiador de calor (11) conectado a una entrada (17) para la caja de tratamiento (10) con lo cual el agua no tratada puede pasar a través del intercambiador de calor en su recorrido hacia la caja de tratamiento, el intercambiador de calor también se conecta a una descarga (20) desde la caja de tratamiento con lo cual el agua tratada, calentada, puede pasar a través del intercambiador de calor en una relación de intercambio de calor con el agua no tratada entrante .
9. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el calefactor del depósito (32) tiene un vatiaje desde 1500 a 2500 y el depósito (12) tiene una capacidad desde 20 hasta 50 litros.
10. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el depósito (12) con el calefactor (32) es un tanque secundario y el aparato incluye un depósito más grande independiente corriente abajo del tanque.
11. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los controles se arreglan para encender el calefactor del depósito (32) al mismo tiempo o poco después de que se interrumpe el flujo del agua no tratada hacia la caja (10) .
12. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la válvula de seguridad (23) es del tipo cargada por resorte o de contrapeso.
13. El aparato para tratamiento de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la válvula de seguridad (23) conduce a un tubo condensador (25) y luego a un drenaje.
1 . Un método para esterilizar un aparato de tratamiento de agua del tipo que tiene una caja de tratamiento (10) para tratar el agua y un depósito (12) para recibir el agua tratada desde la caja de tratamiento, el método incluye los pasos de interrumpir el flujo de agua a través del aparato, calentar el agua tratada en el depósito para generar vapor y hacer pasar el vapor a través del aparato en una dirección contraria a la dirección normal del flujo de agua de tratamiento, con lo cual se crea suficiente presión mediante la generación de vapor para pasar el vapor a través del aparato en la dirección contraria a la dirección normal del flujo del agua de tratamiento.
15. El método de conformidad con la reivindicación 14, en el que el vapor también pasa en la dirección del flujo normal del agua de tratamiento desde el depósito (12) para esterilizar el aparato corriente abajo del depósito .
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