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Dokumentenidentifikation DE69910806T2 26.02.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001119516
Titel GETRÄNKESPENDER
Anmelder IMI Vision Ltd., Alcester, Warwickshire, GB
Erfinder DAVIS, Terrence Robert, Redditch, Worcestershire B97 5XS, GB;
HOLLAND, Joseph Eugene, Erdington, Birmingham B24 0EH, GB
Vertreter Brose und Kollegen, 82319 Starnberg
DE-Aktenzeichen 69910806
Vertragsstaaten AT, BE, CY, DE, DK, ES, FR, GR, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.06.1999
EP-Aktenzeichen 999266240
WO-Anmeldetag 15.06.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/GB99/01909
WO-Veröffentlichungsnummer 0099065817
WO-Veröffentlichungsdatum 23.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 01.08.2001
EP date of grant 27.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.02.2004
IPC-Hauptklasse B67D 1/00
IPC-Nebenklasse B67D 1/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Zapfeinrichtungen, insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, für Getränke, welche durch Mischen der Getränkebestandteile hergestellt werden. Sie findet insbesondere auf dem Gebiet der alkoholfreien Getränke, wie beispielsweise Cola oder Limonaden, Verwendung, es ist jedoch offensichtlich, dass sie hierauf nicht beschränkt ist.

Getränke können beispielsweise gezapft werden, indem eine Zapfsäule verwendet wird, welche sich über das Niveau einer Theke erhebt, um Getränkeauslässe über Zapfventile bereitzustellen, welche in oder etwa in Schulterhöhe angeordnet sind. Die Zapfsäule enthält die Leitung, um die Bestandteile des Getränks zu führen und ihre äussere Oberfläche trägt in häufigen Fällen Werbematerial für das oder die Getränke, welche gezapft werden sollen.

Die Zapfsäule kann an ihrem Oberende mehrere Auslässe aufweisen, wobei die Auslässe eine horizontale Linie von Zapfventi- len bilden. Dies ermöglicht, dass mehr als ein Getränk gleichzeitig gezapft werden kann, und es ist möglich, eine Anzahl verschiedener Getränke aus einer einzigen Zapfsäule abgeben zu können.

Im Falle von Getränken, wie beispielsweise Colas, kann die Zapfsäule Leitungen für gekühltes Sodawasser (kohlensäurehaltiges Wasser) und für ein Cola oder andere Geschmackssirupsorten enthalten. Das getrennt zugeführte Soda und Sirup werden in den korrekten Anteilen am Auslass in einem speziell konstruierten Zapfventil gemischt, welches als Post-Mix-Zapfventil bekannt ist. Eine Wasserzuführung für stilles Wasser kann ebenfalls erforderlich sein, so dass Getränke mit kohlensäurefreiem Wasser gemischt und gezapft werden können.

Die vorliegende Erfindung ist bei einer derartigen Anordnung verwendbar, ist jedoch wiederum nicht darauf beschränkt. Somit kann die Vorrichtung nach der Erfindung bei einer Reihe von getrennten Zapf köpfen oder bei einem alles umfassenden Zapfkopf verwendet werden.

Die GB-A-2298935 beschreibt ein System zum Zapfen von Mischgetränken. Das System weist ein proportionales Strömungssteuerungsventil für jeden Bestandteil des gezapften Getränkes auf sowie einen Prozessor, um die Ventile in Abhängigkeit von den gemessenen Strömungsmengen der Bestandteile zu steuern, so dass ein Mischgetränk, welches die korrekten Proportionen jedes Bestandteils enthält, gezapft wird. Jedes Proportionalventil weist eine in Abhängigkeit von der Betätigung einer magnetischen Armatur bewegliche Membran auf, um das Ventil zu öffnen und zu schliessen, sowie einen sich verjüngenden Ventilteil, welcher durch die Membran getragen ist, um die Fläche eines Strömungsweges durch das Ventil zu steuern, um dadurch die Strömungsmenge zu verstellen. Der Ventilteil ist axial in einem Auslasskanal des Ventils beweglich und weist eine Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Führungsflügeln auf, die an der sich verjüngenden Oberfläche angebracht sind, welche in Berührung mit dem Auslasskanal über ihre Gesamtlänge stehen. Die Führungsflügel zwingen den Ventilteil, sich im wesentlichen linear längs des Ausgangskanals zu bewegen und verhindern irgendein Verdrehen des Ventilkörpers in dem Kanal.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Misch- und Zapfeinrichtung zu schaffen, mittels derer die Menge jeder zu zapfenden Flüssigkeit genau steuerbar ist.

Folglich schlägt die Erfindung eine Getränkezapfvorrichtung gemäss Anspruch 1 vor.

In zweckdienlicher Weise kann ein Startsignal gegeben werden, indem ein entsprechend markierter Knopf an dem Ausgabekopf für das gewünschte Getränk aus einem Bereich von Getränkeoptionen, welche die Vorrichtung bietet, gedrückt wird.

Das Startsignal aktiviert die Steuereinrichtung, welche zweckdienlicherweise elektronisch sein kann.

Alternativ kann jede Getränkeoption einen Code aufweisen, welcher in die Vorrichtung eingeschlossen ist, um das entsprechende Startsignal zu geben.

Der Strömungssensor kann von jedem zweckdienlichen Typ sein. So kann er beispielsweise ein Ultraschall-Sensor oder eine strömungserfassende Turbine der auf dem Gebiet der Technik gut bekannten Arten sein.

Die Ventilbetätigungseinrichtung kann beispielsweise ein Schrittmotor, z. B. vom gepulsten, magnetisch angetriebenen Typ, ein proportionaler Solenoidaktuator od. dgl., sein. Alternativ kann die Betätigungseinrichtung hydraulisch oder pneumatisch oder jede zweckdienliche Kombination, beispielsweise elektromechanisch, sein.

Somit können die Ventile gesteuert werden, um die Anteile der zugeführten und an dem Kopf vor dem Zapfen gemischten Flüssigkeiten zu bestimmen. Alternativ können sie gesteuert werden, um ein vorbestimmtes Volumen einer einzelnen Flüssigkeit, bereitzustellen.

Zusätzlich zum Mischen von Getränkebestandteilen, z. B. zum Bereitstellen von gering oder hoch kohlensäurehaltigen Colas, kann die Vorrichtung verwendet werden, um warme und kalte Flüssigkeiten zu mischen, indem ein Temperatursensor eingebaut wird, um ein Mischgetränk vorbestimmter Temperatur zu ergeben. Wie oben erwähnt, weisen die Ventile eine Nutkonstruktion auf, d. h. der Ventilschliessteil und die Wandung des Kanals, welcher den Ventilschliessteil enthält, definieren zwischen sich eine oder mehrere Nuten, beispielsweise ein Paar einander diametral gegenüberliegender Nuten, wobei sich die Nuten längs der axialen Länge des Kanals erstrecken, und in der Querschnittsfläche in gleiche Richtung zunehmen oder abnehmen, wobei das Öffnen und Schliessen des Ventils mehr oder weniger des Nutvolumens freigibt, um das Volumen des Kanals durch das Ventil zu vergrössern/zu verkleinern. Beispielsweise können die Nuten in ihrer Querschnittsfläche in Stromabwärtsrichtung zunehmen.

Die Nuten können einen "V"-förmigen Querschnitt oder andere Formen aufweisen, beispielsweise können kreisförmige oder rechteckige Querschnitte verwendet werden, falls gewünscht. Der Einfachheit halber werden jedoch im folgenden die Nuten als V-Nuten bezeichnet.

Die Nuten können beispielsweise in das Material der Kanalwandung oder des Ventilteils durch übliche Mittel in Abhängigkeit vom verwendeten Material eingeschnitten oder geformt werden.

Die Nuten sind vorzugsweise V-Nuten, welche sich in ihrer Länge in einem Winkel von 1° bis 20° erweitern.

Wenn mehr als eine Nut in dem Kanal vorgesehen ist, ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Nuten derart angeordnet sind, dass sie in der gleichen Entfernung längs des Kanals beginnen und enden.

Der Ventilschliessteil kann einen oder mehrere Dichtringe zum Eingriff mit der Wandung des Kanals in der ersten Position tragen, d. h. der Schliessteil kann die Wandung des Kanals mittels des oder der Dichtringe berühren, um den Auslass zu schliessen, oder alternativ können der Schliessteil und der Kanal eine Präzisionspassung in der ersten Position aufweisen, um den Auslass ohne Dichtung zu schliessen.

Wie oben erwähnt und in Abhängigkeit von der gewünschten speziellen Konstruktion kann die V-Nut oder Nuten in dem Kanal in der Querschnittsfläche sromabwärts oder stromaufwärts zunehmen. Im letzteren Falle weisen die Ventile den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie grössere selbstreinigende Eigenschaften aufweisen, d. h. grössere Partikel können leichter durch das Ventil in der geöffneten Stellung hindurchgelangen, ohne ein teilweises Blockieren zu erzeugen, als wenn ein konventionelles Ventil mit einem ringförmigen Querschnitt des gleichen Durchsatzes verwendet wird.

In zweckdienlicher Weise weisen der Kanal und der Schliessteil einen allgemein zylindrischen Querschnitt auf und ein Paar von Nuten kann diametral gegenüberliegend in dem Kanal vorgesehen sein. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf derartige Konstruktionen beschränkt ist.

Das fortschreitende Zunehmen oder Abnehmen der Fläche der durch die V-Nuten gebildeten Strömungskanäle kann eine exzellente Linearströmung durch die Ventile gewährleisten.

Wenn der Strömungssensor vom Ultraschalltyp ist, kann dieser von einer an sich bekannten Konstruktion sein. Im wesentlichen weist ein derartiger Sensor ein piezo-elektrisches Kristallteil auf, welches Ultraschallimpulse sendet, wenn ein elektrisches Signal an dieses angelegt wird. Der Teil kann ebenfalls Ultraschallimpulse empfangen und ein elektrisches Ausgangssignal aus diesem erzeugen. Ein Sensor ist an jedem Ende eines Strömungskanals für die Flüssigkeit angeordnet und ein Ultraschallimpuls wird durch die Flüssigkeit vom stromaufwärts zum stromabwärts liegenden Sensor geleitet, und dann wird ein Impuls durch die Flüssigkeit vom Stromabwärtssensor zum Stromaufwärtssensor gesandt. Somit werden die Signale in beiden Richtungen durch die strömende Flüssigkeit gemessen und die so überwachte Strömung wird zur elektronischen Steuereinheit gesandt. Es ist offensichtlich, dass die Signalübertragungszeit sich mit der Dichte der Viskosität und der Temperatur der Flüssigkeit ändern kann und die Steuereinheit wird entsprechend programmiert sein.

Die piezo-elektrischen Sensoren können zweckdienlicherweise jeweils als Einheit konstruiert sein, um in ein zweckdienliches Gehäuse in der Wandung am jeden Ende des Strömungskanals zu passen, wodurch sie durch die Wandung Impulse übertragen können. Somit können die Sensoreinheiten entfernt werden, ohne den Kanal zu unterbrechen.

Ferner kann der Strömungskanal abgewinkelt sein, z. B. kann er L-förmig sein, wobei ein Reflektor an der Ecke des abgewinkelten Signals vorgesehen ist, um die Ultraschallsignale um die Biegung des Winkels zu reflektieren. Der Winkel kann beispielsweise etwa 90° betragen, jedoch können auch andere Winkel verwendet werden, wie dies zweckdienlich erscheint. Diese Abwinklung des Kanals ermöglicht es, dass die Sensoreinheit in ein kleineres Volumen gepackt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine skizzenhafte Darstellung einer Form der Vorrichtung nach der Erfindung;

2 eine Darstellung in der Seitenansicht und teilweise geschnitten eines Abgabekopfes zur Verwendung bei der Erfindung;

3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von 2;

4 eine skizzenhafte teilweise geschnittene Darstellung eines ersten Ventils zur Verwendung bei der Erfindung;

5 eine ähnliche Darstellung eines zweiten Ventils zur Verwendung bei der Erfindung;

6 eine ähnliche Ansicht eines dritten Ventils zur Verwendung bei der Erfindung;

7 eine ähnliche Ansicht eines vierten Ventils zur Verwendung bei der Erfindung;

8 eine ähnliche Ansicht eines fünften Ventils zur Verwendung bei der Erfindung;

9 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von 8;

10 eine perspektivische Ansicht einer Form eines Ultraschallsensors, wie er für die Verwendung in der Erfindung zweckdienlich ist, und

11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI des Sensors gemäss 10.

In 1 enthält ein Abgabekopf 10 zwei Steuerventile (nicht dargestellt), um eine Strömung durch den Auslass 11 zu gestatten, wenn ein Getränk in eine Schale 12 gezapft werden soll. Jedes Ventil wird durch einen Schrittmotor 13 bzw. 14 betätigt, und die Schrittmotoren sind an eine vorprogrammierte elektronische Steuereinheit 15 angeschlossen und von dieser gesteuert.

Zwei Strömungsleitungen 16, 17 für verschiedene Flüssigkeiten sind vorgesehen, wobei die Strömung zum Kopf 10 erfolgt. Jede Strömungsleitung 16, 17 läuft durch einen Ultraschall-Strömungssensor 18 bzw. 19. Jeder Sensor 18, 19 ist an die Steuereinheit 15 angeschlossen, wodurch die Strömung durch jede Leitung 16, 17 überwacht wird.

Beim Auslösen des Startsignals, beispielsweise durch einen Knopf (nicht dargestellt) am Kopf 10, bewirkt die Steuereinheit, dass die Motoren 13, 14 die Ventile öffnen und Flüssigkeiten, beispielsweise kohlensäurehaltiges Wasser und einen Sirup, durch die Leitungen 16 bzw. 17 zum Kopf 10 fliessen. Die Strömungsmenge in jeder Leitung wird durch die Sensoren 18, 19 überwacht und wenn eine vorbestimmte Menge jeder Flüssigkeit durch die Sensoren hindurchgelaufen ist, betätigt die Steuereinheit die Ventile 13 und 14, um die Strömung abzuschalten. Die Flüssigkeiten werden in dem Kopf 10 gemischt und in die Schale 12 gezapft.

Alternativ kann das Startsignal die Strömung lediglich in einer der Strömungsleitungen aktivieren, wodurch eine vorbestimmte Menge einer Einzelflüssigkeit, beispielsweise kohlensäurehaltiges oder stilles Wasser, abgegeben wird.

In den 2 und 3 ist eine spezielle Form eines Kopfes der Vorrichtung nach der Erfindung gezeigt.

Der Kopf 20 enthält wiederum zwei Steuerventile, von denen eines, nämlich das Ventil 21, gezeigt ist. Jedes Ventil weist einen Strömungskanal auf, der durch ein Paar von V-Nuten 22, 23 in der Wandung des Kanals gebildet ist, wobei die Nuten einander diametral bezüglich des Kanals gegenüberliegend angeordnet sind und sich in Richtung der Strömung, welche zum Auslass 24 führt, verjüngen.

Die Ventile werden durch ein Paar von Schrittmotoren 25, 26 betätigt, wobei der Motor 25 das Ventil 21 und der Motor 36 das nicht sichtbare Ventil betätigt.

Zwei Flüssigkeitskanäle 27, 28 sind vorgesehen, beispielsweise für kohlensäurehaltiges bzw. stilles Wasser und liegen in einem Montageblock 29, um an eine Quelle für diese Flüssigkeiten gekoppelt zu werden. Innerhalb des Kopfes 20 führen Kanäle 27 und 28 durch engere gebohrte Kanäle 30 bzw. 31. Jeder Kanal 30, 31 führt zu einem Ultraschallströmungssensor, von denen einer, nämlich der Sensor 32, in 2 sichtbar ist.

Der Strömungssensor 32 und der nicht sichtbare Sensor sind in ihrer Konstruktion L-förmig, um leichter in den Kopf 20 einbaubar zu sein. Es ist jedoch offensichtlich, dass sie, falls gewünscht, linear sein können und dass, falls zweckdienlich, diese ausserhalb des Kopfes in die dazugehörigen Strömungsleitungen eingebaut sein können.

Die Sensoren und die Schrittmotoren sind an eine vorprogrammierte elektronische Steuereinheit (nicht dargestellt) in der in 1 gezeigten Weise angeschlossen, wodurch die Betätigung der Ventile und die Strömung der Flüssigkeiten in einer vorbestimmten Weise gesteuert wird.

Wiederum wird bei Auslösen des Startsignals das eine oder andere Ventil geöffnet, um die gewählte Flüssigkeit auszugeben oder beide Ventile können geöffnet sein, um eine Mischung der Flüssgkeiten auszugeben, bis ein vorbestimmtes Volumen gezapft wurde, wenn das (oder die) Ventil(e) geschlossen wird (werden).

Alternative Ventilanordnungen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 beschrieben.

In 4 weist ein Ventil 110 einen Schliessteil in Form eines Kolbens 111 in einem Kanal 112 auf, welcher von einem Einlass 113 zu einem Auslass 114 führt, wobei sich der Auslass im rechten Winkel zum Kanal 112 erstreckt. Die Flüssigkeitsströmung erfolgt in Richtung der Pfeile A und B (diese Richtung wird bei sämtlichen unten stehenden Ausführungsformen ebenso bezeichnet).

Die Wandung 115 des Kanals 102 nahe dem Einlass 113 weist einen zylindrischen Querschnitt auf, ist jedoch mit einem Paar von Nuten 116, 117 versehen, welche diametral gegenüberliegend im Kanal angeordnet sind. Die Nuten haben allgemein eine V-förmige Gestalt und nehmen in ihrer Querschnittsfläche zu, während sie sich in der stromabwärts liegenden Richtung erstrecken. Eine schmälere Verlängerung 118 des Kolbens 111 liegt in dichter Gleitpassung in dem Kanal 112A.

An seinem stromabwärts liegenden Ende trägt der Kolben 111 einen Dichtring 119 in einer ringförmigen Nut 120. Stromabwärts der Nut 120 verjüngt sich der Kolben 111 zu einer schmaleren Verlängerung 121, welche in einer engen Verlängerung 112B des Kanals 112 gleitet und in Eingriff mit einem Dichtring 122 in der Wandung des Kanals 112B steht.

Die Wandung des Kanals 112 weist einen sich verjüngenden Abschnitt 123 auf, welcher zu seiner engeren Verlängerung 112B führt und die Dichtung 119 des Kolbens 111 steht in Eingriff mit dem Abschnitt 123 um den Auslass 14, welcher hierzu stromabwärts liegt, zu schliessen.

Der Kolben 111 wird vorwärts und rückwärts in dem Kanal 112 zum Öffnen und Schliessen des Ventils mittels seiner Verlängerung 121 bewegt, die an einen Schrittmotor (nicht dargestellt) oder andere zweckdienliche Mittel angeschlossen ist. Diese Bewegung ist durch die Pfeile C-C angedeutet.

Die V-Nuten ermöglichen eine präzise Steuerung der Flüssigkeitsströmung, wobei die Bandbreite der Strömung zwischen den Pfeilen D-D angezeigt ist. Es liegt ein selbstreinigender Strömungsweg durch den zunehmenden Querschnitt der Nut vor, und das Schliessen erfolgt über Druck, obwohl, falls gewünscht, Federunterstützung vorgesehen sein kann.

Es ist ersichtlich, dass das stromaufwärts liegende Ende der Verlängerung 118 des Kolbens 111 in der Position der maximalen Strömung der V-Nuten in dem Moment befindlich ist, indem die Dichtung 119 in Eingriff mit dem Wandungsabschnitt 123 steht und den Auslass schliesst.

In 5 ist der Ventilschliessteil 130 eine zylindrische Kolbenstange, welche, wie durch die Pfeile C-C angezeigt, in einem Kanal 131 zwischen einem Einlass 132 und einem Auslass 133 vorwärts und rückwärts beweglich ist. Der Kolben 130 weist über seine Länge einen konstanten Durchmesser auf und trägt eine Ringnut 134, welche einen Dichtring 135 nahe seinem stromabwärts liegenden Ende aufnimmt.

Der Kanal 131 weist an seinem Einlassende 132 einen grösseren Durchmesser als der Kolben 130 auf und verjüngt sich über einen abgestuften Wandungsabschnitt 136 zu einem engeren Abschnitt 131A, in welchem der Kolben 130 in Gleitpassung befindlich ist und gegen dessen Wandung die Dichtung 135 in der geschlossenen Stellung abdichtet. Ein Paar diametral einander gegenüberliegender V-Nuten 137, 138 ist in der den engeren Kanalabschnitt 131A definierenden Wandung vorgesehen, wobei die Nuten an dem abgestuften Wandungsabschnitt 136 beginnen und sich in der stromabwärts liegenden Richtung verengen.

Das stromaufwärts liegende Ende des Kolbens 130 ist an einem Schrittmotor (nicht dargestellt) oder anderen Mitteln angebracht, um den Kolben zum Öffnen und Schliessen des Ventils zu bewegen.

Das Ventil gewährleistet eine graduelle Zunahme/Abnahme des Drucks/der Strömung beim Öffnen und Schliessen. Diese Konstruktion gewährleistet einen Minimaldruck auf die Dichtung in der geschlossenen Stellung und ein niedrigeres Drehmoment an dem beispielsweise Schrittmotor. Es liegt keine Last auf dem Motor beim Endhalt beim Schliessen des Ventils vor.

In 6 ist der Ventilschliessteil eine Kolbenstange 140 zylindrischer Gestalt, welche, wie durch die Pfeile C-C angezeigt, in einem Kanal 141 zwischen einem Einlass 142 und einem Auslass 143 vorwärts und rückwärts beweglich ist. Der Kolben 140 verjüngt sich zu einer schmaleren Nase 140A an seinem stromabwärts liegenden Ende und die Nase 140A selbst verjüngt sich an ihrem stromabwärts liegenden Ende zu einer flachen Endfläche 144. Der sich verjüngende Abschnitt 145 der Nase, welcher zur Endfläche 144 führt, bildet die Dichteinrichtung zum Schliessen des Auslasses, wie dies unten stehend beschrieben wird.

Wie bei dem Ventil gemäss 5 weist der Kanal 141 an seinem Einlassende einen grösseren Durchmesser als der Kolben 140 auf und verjüngt sich über einen abgestuften Wandungsabschnitt 146 zu einem engeren Abschnitt 141A, in welchem der Kolben 140 in Gleitpassung befindlich ist. Ein Paar einander diametral gegenüberliegender V-Nuten 147, 148 sind in der den engeren Kanalabschnitt 141A definierenden Wandung vorgesehen, wobei die Nuten an dem abgestuften Wandungsabschnitt 146 beginnen und sich in der stromabwärts liegenden Richtung verengen.

Das stromaufwärts liegende Ende des Kolbens 140 ist an einem Schrittmotor (nicht dargestellt) oder anderen Mitteln zum Bewegen des Kolbens zum Öffnen und Schliessen des Ventils befestigt, wobei das Öffnen des Ventils eine Strömung durch die Nuten 147 und 148 erlaubt.

Der Kanalabschnitt 141A verjüngt sich an seinem stromabwärts liegenden Ende mittels eines sich verjüngenden Wandungsabschnitts 149 und führt hierdurch zu einem engeren Auslass 143. Der sich verjüngende Wandungsabschnitt 149 und der sich verjüngende Abschnitt 145 der Nase des Kolbens 140 passen in enger Toleranz in der geschlossenen Stellung des Ventils ineinander, wodurch der Auslass geschlossen wird, ohne dass ein gesonderter Dichtungsring erforderlich ist.

Somit weist diese Konstruktion keinen Dichtungsring, der verschleissen kann, auf, und gewährleistet eine graduelle Zunahme/Abnahme von Druck/Strömung beim Öffnen und Schliessen des Ventils.

7 veranschaulicht ein weiteres Ventil, welches keinen gesonderten Dichtring erfordert. Der Ventilschliessteil ist ein zylindrischer Kolben 150, welcher, wie durch die Pfeile C-C angezeigt, in einem Kanal 151 zwischen einem Einlass 152 und einem Auslass 153 vorwärts und rückwärts beweglich ist.

Wiederum weist der Kanal 151 an seinem Einlassende einen grösseren Durchmesser als der Kolben 150 auf und verjüngt sich über einen gestuften Wandungsabschnitt 156 zu einem engeren Abschnitt 151A, in welchem der Kolben 150 in Gleitpassung befindlich ist. Somit weist der Kolben 150 eine Präzisionspassung in einer Bohrung des Kanalabschnitts 151A auf.

Ein Paar diametral einander gegenüberliegender V-Nuten 157, 158 ist in der den engeren Kanalabschnitt 151A definierenden Wandung vorgesehen, wobei die Nuten wiederum am abgestuften Wandungsabschnitt 156 beginnen und sich in der stromabwärts liegenden Richtung verengen.

Wiederum ist das stromaufwärts liegende Ende des Kolbens 150 an einem Schrittmotor (nicht dargestellt) oder anderen Mitteln befestigt, um den Kolben zum Öffnen und Schliessen des Ventils zu bewegen, wobei das Öffnen des Ventils eine Strömung durch die Nuten 157 und 158 erlaubt.

Wie bei der Konstruktion gemäss 6 kann dieses Ventil "dichtungsfrei" sein. Es gewährleistet ferner eine graduelle Zunahme/Abnahme von Druck/Strömung beim Öffnen und Schliessen, erzeugt minimalen Druck auf die Dichtflächen im geschlossenen Zustand und ein niedriges Drehmoment am Motor und weist keine Last am Motor beim Endhalt auf.

In 8 ist der Schliessteil ein zylindrischer Kolben 160, welcher (in Richtung C-C) in einem Kanal 161 zwischen einem Einlass 162 und einem Auslass 163 rückwärts und vorwärts beweglich ist, wobei der Auslass 163 im rechten Winkel vom Kanal 161 an einem Teil längs der Länge des Kolbens wegführt.

Die den Kanal 161 definierende Wandung weist ein Paar diametral einander gegenüberliegender V-Nuten 167, 168 zwischen dem Einlass und einer Ringkammer 164 auf, von welcher der Auslass 163 wegführt. Die Nuten erweitern sich in der stromabwärts liegenden Richtung derart, dass sie beim Erreichen der Kammer 164 am weitesten sind, wobei die Kammer einen Teil des Kanals 161 bildet und in der Mitte desselben liegt.

Die Wandungen des Kanals 161 definieren ein Paar ringförmiger Ausnehmungen 165, 166, wobei jede der Ausnehmungen einen Dichtring 169 bzw. 170 aufnimmt.

Die Ausnehmung 165 und ihr Dichtring 169 liegen am stromaufwärts liegenden Ende der Nuten 167, 168 mit V-förmigem Querschnitt und der Kolben 160 dichtet gegen den Ring 169 in der geschlossenen Stellung des Ventils ab. Die Dichtung 169 und die Nuten 167 und 168 sind derart angeordnet, dass das stromaufwärts liegende Ende jeder V-Nut unmittelbar stromabwärts der Dichtung beginnt, um zu verhindern, dass eine hydraulische Sperre beim Schliessen des Ventils auftritt. Wie aus 9 ersichtlich, aus welcher die Dichtung zum Zwecke der klareren Darstellung weggelassen wurde, erstrecken sich die stromaufwärts liegenden Enden 167A, 168A der Nuten 167 und 168 gerade bis zum Durchbruch der stromabwärts liegenden wandung 165A der Ausnehmung 165.

Die Ausnehmung 166 und ihr Dichtring 170 sind in dem Kanal 161 hinter der Kammer 164 und dem Auslass 163 angeordnet und der Kolben 160 ist in Gleitpassung in dem Ring 170 befindlich, wenn er sich zum Öffnen und Schliessen des Ventils bewegt.

Wiederum gewährleistet diese Konstruktion ein graduelles Öffnen und Schliessen des Ventils, die Dichtringe sind geringem verschleiss ausgesetzt und die V-Nuten sind in der dargestellten Strömungsrichtung selbstreinigend.

Alle oben beschriebenen Ventile der 4 bis 9 gewährleisten eine kombinierte Strömungssteuerung und Abschaltung in einer kleinen kompakten Einheit.

Die Strömungsrichtung kann, falls gewünscht, in jeder der oben beschriebenen fünf Ausführungsformen des Ventils umgekehrt werden, es ist jedoch offensichtlich, dass der verbesserte Selbstreinigungseffekt lediglich dann erreicht wird, wenn sich die V-Nuten in Strömungsrichtung erweitern.

In 10 ist in näheren Einzelheiten eine Ultraschall-Strömungssensoranordnung zur Verwendung bei der Erfindung veranschaulicht.

In den 10 und 11 besteht ein Sensor 200 aus einem 1anggestreckten gegossenen Plastikgehäuse 201, welches ein Einlassende 202 und ein Auslassende 203 mit einem V-förmigen Zwischenabschnitt 204 zwischen dem Einlass- und dem Auslassende aufweist. (Es ist offensichtlich, dass die Flüssigkeitsströmung in beiden Richtungen durch das Gehäuse erfolgen kann, so dass der Einlass 202 der Auslass und der Auslass 203 der Einlass werden kann.)

Ein durchgehender Kanal für Flüssigkeit erstreckt sich vom Einlassende 202 zum Auslassende 203 und weist einen in Längsrichtung verlaufenden Einlasskanalabschnitt 205, einen V-förmigen Zwischenkanalabschnitt 206 mit Armen 206A, 2068 und einen in Längsrichtung verlaufenden Auslasskanalabschnitt 207 auf. Wie gezeigt, sind die Einlass- und Auslasskanalabschnitte 205, 207 abgestuft, so dass sich jeder Kanal vom Äusseren des Gehäuses zum Zwischenkanalabschnitt 206 verengt. Die Spitze 208 des V-förmigen Kanalabschnitts 206 ist am Boden des Gehäuses 201 vorgesehen und wird durch ein Loch im Boden des Gehäuses definiert, wobei das Loch durch eine Reflektorplatte 209 geschlossen ist. Die Platte 209, welche aus rostfreiem Stahl bestehen kann, ist an den Boden des Gehäuses 201 mittels Schrauben (nicht dargestellt) angeschraubt und ist gegen den Boden des Gehäuses 201 das Loch im Boden umgebend durch eine zweckdienliche Dichtung 210 abgedichtet.

An den Oberenden jedes Arms 206A, 2068 liegt die Wandung 211A, 2118 des Gehäuses. An der gegenüberliegenden Seite jeder Wandung 211A, 2118 ist eine Ausnehmung 212A, 2128 in der Aussenfläche des Gehäuses vorgesehen. Jede Ausnehmung 212A, 2128 kann einen piezo-elektrischen Kristallsensor 213A bzw. 2138 aufnehmen. Jede Einheit 213A, 2138 wird durch eine Klemmplatte 214A bzw. 2148 an ihrem Ort in der Ausnehmung gehalten und jede Klemmplatte kann durch Schraublöcher 215A bzw. 2158 an das Gehäuse 201 angeschraubt sein. Eine Schraube 215C ist in dem Loch 2158 gezeigt. Eine zweckdienliche Dichtmasse (nicht dargestellt) kann in der Ausnehmung 212A, 2128 vor dem Einpassen der Einheiten 213A, 2138 angeordnet werden, um zu gewährleisten, dass die Einheiten an ihrem Ort ohne Hohlräume zwischen ihnen und den dazugehörigen Wandungen 211A, 2118 gehalten werden. Der elektrische Kontak zu den Sensoreinheiten erfolgt über elektrische Sockel 216A, die Klemmplatte 214A und gleichermaßen, jedoch nicht dargestellt, durch die Platte 2148.

Wenn die piezoelektrischen Sensoreneinheiten aktiviert werden, wenn die Flüssigkeit durch das Gehäuse fließt, gelangen ihre Ultraschallimpulse durch die Wandung 211A oder 211B und dann durch die Flüssigkeit längs des Kanalabschnitts 206A oder 206B, treffen auf die Reflektorplatte 209 und werden längs des Kanalabschnitts 206A oder 206B weitergeleitet, um durch die andere Sensoreinheit empfangen zu werden. Somit werden, wenn der Sensor 200 in einer Vorrichtung der beschriebenen Art verwendet wird, beispielsweise unter Bezugnahme auf die obenstehende Beschreibung der 1 bis 3 die Impulse in zwei Richtungen gemessen, nämlich mit und gegen die Strömung und die so erfaßte Strömung wird einer Steuereinheit zugeleitet.

Der V-förmige Zentralabschnitt des durchgehenden Kanals ermöglicht es, dass das Sensorgehäuse in seiner Gesamtgrösse verringert wird, so dass es leichter in ein Getränkezapfsystem integriert werden kann.

Hinzu kommt, da die piezoelektrischen Kristalleinheiten von den Strömungskanälen durch die Wandungen 211A, 211B getrennt sind, dass die Sensoreinheiten nicht im direkten Kontakt mit der Flüssigkeit gelangen. Folglich können die Sensoreinheiten 213A, 213B zum Ersetzen oder Reparatur herausgenommen werden, ohne den Flüssigkeitskanal zu unterbrechen und folglich ist es für diesen Zweck nicht notwendig, das Flüssigkeitssystem abzuschalten oder vom Druck zu entlasten.

Die Erfindung ermöglicht das Zapfen von sehr genau bemessenen Getränken in der korrekten Menge und korrekten Proportionen. Sie kann gleichermaßen verwendet werden, um eine Portionskontrolle oder ein Zapfen mit freier Strömung durchzuführen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Ausgabe von Getränken mit einem Ausgabekopf (10, 20), welcher ein oder mehrere Auslässe (11) für die auszugebenden Flüssigkeiten aufweist, einer Flüssigkeitszufuhrleitung (16, 17) zum Kopf (10, 20) für jede Flüssigkeit, wobei jeder Auslass (11) durch ein Ventil (21, 110) und eine Ventilbetätigungseinrichtung (13, 14, 25, 26) zum Öffnen und Schliessen jedes Ventils (21, 110) gesteuert ist, wobei ein Strömungssensor (18, 19, 32, 200) in jeder Flüssigkeitszufuhrleitung (16, 17) angeordnet und an eine Steuereinrichtung (15) angeschlossen ist, welche die Ventilbetätigungseinrichtungen (13, 14, 25, 26) steuert, wodurch sie das Öffnen des dazugehörigen Ventils (21, 110) beim Empfang eines Startsignals hervorruft, und das Schliessen des Ventils (21, 110) verursacht, wenn die vorbestimmte Menge der Flüssigkeitsströmung erzielt wurde, wobei ferner das Ventil (110) eines jeden Auslasses (11) ein Gehäuse umfasst, welches einen Durchlass (112, 131, 141, 151, 161) zwischen einem Einlass (113, 132, 142, 152, 162) und einem Auslass (114, 133, 143, 153, 163) des Ventils (21, 110) enthält, ein Schliessteil (111, 130, 140, 150, 160) in dem Durchlass (112, 131, 141, 151, 161), welcher aus einer ersten Position, in welcher das Ventil (21, 110) vollständig geschlossen ist, in eine zweite Position, in welcher das Ventil (21, 110) vollständig geöffnet ist, bewegbar ist, wobei der Schliessteil (111, 130, 140, 150, 160) in Eingriff mit der Wandung des Durchlasses (112, 131, 141, 151, 161) zum Abdichten des Durchlasses (112, 131, 141, 151, 161) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) in der Wandung des Durchlasses (112, 131, 141, 151, 161) und/oder in dem Schliessteil (111, 130, 140, 150, 160) geformt ist, dass die Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) einen Querschnitt aufweist, der in seiner Fläche in der stromabwärts liegenden oder stromaufwärts liegenden Richtung zunimmt, wodurch die Bewegung des Schliessteils (111, 130, 140, 150, 160) aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position einen Strömungskanal durch die Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) öffnet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgabekopf (10, 20) einen Startknopf für jede auszugebende Flüssigkeit aufweist, wobei das Drücken des Startknopfes das Startsignal erzeugt, um die Betätigung der Steuereinrichtung (15) zum Hervorrufen des Öffnens des dazugehörigen Ventils (21, 110) zu bewirken.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungssensor (18, 19, 32, 200) ein Ultraschallsensor oder eine strömungserfassende Turbine ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilbetätigungseinrichtung (13, 14, 25, 26) ein Schrittmotor oder ein proportionaler Solenoidaktuator ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor enthalten ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallströmungssensoren piezoelektrische Sensoren sind, welche paarweise (213A, 213B), einer stromaufwärts und einer stromabwärts eines Strömungskanals (206) für ihre dazugehörige Flüssigkeit, verwendet sind, wodurch ein Ultraschallpuls durch die Flüssigkeit in einer Richtung und dann in der anderen Richtung geschickt werden kann, und die Impulslaufzeiten in die Steuereinheit (15) eingespeist werden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Sensoren jeweils in Form einer Einheit (213A, 213B) vorgesehen sind, wobei jede Einheit (213A, 213B) in eine entsprechende Ausnehmung (212A, 212B) in einer Wandung (211A, 211B) am Ende des Strömungskanals (206) einsteckbar ist, wodurch sie ihre Impulse durch die Wandung (211A, 211B) leiten können.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (206) abgewinkelt und mit einem Reflektor (209) an der Ecke des abgewinkelten Durchgangs (205) ausgebildet ist, um die Ultraschallsignale um die Biegung der Abwinklung hindurchzuleiten.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessteil (111, 130) einen Dichtring (119, 135) zum Eingriff mit der Wandung (123) des Durchlasses (112, 131) trägt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (112, 131, 141, 151, 161) und der Schliessteil (111, 131, 141, 151, 161) einen allgemeinen zylindrischen Querschnitt aufweisen, und dass ein Paar von Nuten (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) diametral gegenüber dem Durchlass (112, 131, 141, 151, 161) entgegengesetzt zueinander vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (114) von dem Durchlass (112) sich im rechten Winkel zum Durchlass (112) erstreckt, dass ein Paar diametral einander gegenüberliegender Nuten (116, 117) V-förmigen Querschnitts in der Wandung des Durchlasses (112) nahe dem Einlass (113) angeordnet ist, und dass die Nuten (116, 117) in stromabwärts liegender Richtung im Querschnitt zunehmen, wobei sich der Durchlass (112) verengt, um stromaufwärts des Einlasses enger zu werden, und dass ein O-Ring (119) auf dem Schliessteil (111) zum Schliessen des Ventils (110) gegen die sich verengende Wandung (123) des Durchlasses (112) dichtend anliegt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (131, 151) einen Einlass (132, 152) und einen Auslass (133, 153) aufweist, welcher in einer Linie mit dem Durchlass (131, 151) liegen, wobei ein Paar diametral zueinander entgegengesetzter V-förmiger Nuten (137, 138; 157, 158) in der Wandung des Durchlasses (131, 151) nahe dem Einlass (132, 152) angeordnet ist, wobei sich die Nuten (137, 138; 157, 158) in stromabwärts liegender Richtung verjüngen, dass der Durchlass (131, 151) über einen abgestuften Wandungsabschnitt (136, 156) am Einlass (132, 152) enger wird, und dass die V-förmigen Nuten (137, 138; 157, 158) an dem abgestuften Wandungsabschnitt (136, 156) beginnen, und der Schliessteil (130, 150) über seine Länge einen konstanten Durchmesser aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessteil (150) eine Präzisionspassung aufweist, um den engen Abschnitt des Durchlasses (151A) zum Schliessen des Ventils abzudichten.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (141) einen Einlass (142) und einen Auslass (143) aufweist, die in einer Linie mit dem Durchlass (141) liegen, dass der Schliessteil (140) eine Nase (140A) an seinem Auslassende (144) aufweist, dass die Nase (145) sich derart verjüngt, dass sie in Richtung des Auslassendes (144) schmäler wird, dass der Durchlass (141) sich am Auslassende entsprechend verjüngt (149), und dass die Abdichtung durch das Zusammenpassen der sich verjüngenden Abschnitte (145, 149) ohne einen Dichtring erreicht wird.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (161) einen Auslass (163) aufweist, welcher sich im rechten Winkel zum Durchlass (161) erstreckt, dass ein Paar diametral entgegengesetzter V-förmiger Nuten (167, 168) in der Durchlasswandung sich in stromabwärts liegender Richtung erweitert, um sich an ihrem weitesten Ende in eine ringförmige Kammer (164) zu öffnen, von welcher der Auslass (163) ausgeht, dass der Schliessteil (160) durch die ringförmige Kammer (164) verläuft und in Eingriff mit einem Dichtring (169) in der Durchlasswandung zum Schliessen des Ventils steht, und dass der Dichtring (169) am stromaufwärts liegenden Ende der V-förmigen Nuten (167, 168) liegt.
  16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) V-förmige Nuten sind, und dass sich jede Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) über ihre Länge in einem Winkel von 1° bis 20° erweitert.
  17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) in dem Durchlass (112, 131, 141, 151, 161) angeordnet ist, und dass mindestens eine Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) an einer unterschiedlichen Position längs des Durchgangs (112, 131, 141, 151, 161) zu einer anderen Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) beginnt und/oder endet.
  18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Nut (116, 117; 137, 138; 147, 148; 157, 158; 167, 168) in das Material der Durchgangswandung (112, 131, 141, 151, 161) und/oder des Schliessteils (111, 130, 140, 150, 160) geschnitten oder geformt ist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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