NL2006361C2 - Drankbereidingsinrichting met een vervormbaar uitstroomkanaal. - Google Patents

Description

Drankbereidingsinrichting met een vervormbaar uitstroomkanaal Gebied van de uitvinding 5 De uitvinding heeft betrekking op een drankbereidingsinrichting voorzien van een vloeistoffeservoir, een met het reservoir verbonden afgifteleiding en een pomp voor het verplaatsen van vloeistof vanuit het vloeistoffeservoir naar de afgifteleiding. De pomp is verbonden met een regeleenheid en is ingericht om vloeistof met een eerste debiet en met een tweede debiet dat groter is dan het eerste debiet, aan de 10 afgifteleiding toe te voeren.

Stand van de techniek

Een dergelijke drankbereidingsinrichting, in het bijzonder voor het bereiden van 15 instant dranken zoals koffie, is bekend uit NL 1 023 023 ten name van aanvraagster.

In de bekende drankbereidingsinrichting wordt koud water door een pomp vanuit het koud waterreservoir toegevoerd naar een verwarmingseenheid, waar het water wordt verwarmd tot een temperatuur net onder 100°C of gelijk aan 100°C. Vervolgens wordt het water in een mengkamer gemengd met poedervormige dranksubstantie zoals 20 oploskoffie voor het bereiden van drank, en wordt de drank vanuit de mengkamer aan een beker of andere houder afgegeven via een verticaal gericht uitstroommondstuk. Het is tevens mogelijk het hete water direct af te geven zonder toevoeging van een poedervormige component, bijvoorbeeld voor bereiding van thee.

25 De bekende inrichting heeft als nadeel dat bij lage uitstroomdebieten, zoals bijvoorbeeld 10 ml/s, de vloeistof langs de wand van het verticale uitstroomkanaal stroomt en aan de wand hecht. Op de positie waar het verticale uitstroomkanaal eindigt, resulteert de adhesie tussen de vloeistof en de wand in een ongecontroleerde en onvoorspelbare uitstroomrichting vanuit de uitloop. Op het punt waar de vloeistof 30 los komt van de wand van het uitstroomkanaal vormt zich een straal vloeistof, die zich in een ongecontroleerde stromingsrichting onder invloed van de zwaartekracht naar de houder beweegt die onder het uitstroomkanaal is geplaatst. Deze ongecontroleerde afgifte kan leiden tot spetteren en/of resulteert er in dat de vloeistof gedeeltelijk naast de houder wordt afgegeven. Wanneer het debiet van de vloeistof 2 wordt verhoogd, kan dit turbulentie van de vloeistof tot gevolg hebben. Hierdoor is de vloeistofafgifte onregelmatig. In geval een ontluchtingsleiding in de afgifteleiding is opgenomen, kan stijging van het vloeistofniveau in het uitstroomkanaal ten gevolge van deze turbulentie er toe leiden dat de vloeistof op ongewenste wijze op een andere 5 positie het systeem verlaat.

De uitvinding beoogt te voorzien in een drankbereidingsinrichting waarmee een gelijkmatige en gecontroleerde vloeistofafgifte mogelijk is. De uitvinding heeft tevens als doel te voorzien in een drankbereidingsinrichting waarbij bij verschillende 10 debieten de uitstroom van vloeistof op gecontroleerde wijze kan plaatsvinden. De uitvinding heeft evenees tot doel te voorzien in een drankbereidingsinrichting waarbij de gecontroleerde vloeistofuitstroom nagenoeg bij omgevingsdruk kan worden verkregen.

15 Samenvatting van de uitvinding

Hiertoe is een drankbereidingsinrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de afgifteleiding een uitstroomkanaal omvat met een omtrekswand voorzien van ten minste een vervormbaar wanddeel, welke omtrekswand bij het eerste debiet een 20 relatief kleine afgifteopening omgeeft en bij een tweede debiet een grotere afgifteopening omgeeft.

De omtrekswand is bij voorkeur gevormd uit flexibele of stijve wanddelen die via een of meer verticale schamiergebieden onderling zijn verbonden. Bij een laag debiet zal 25 het vervormbare wanddeel zich in de samengetrokken of ontspannen toestand bevinden zodat de flexibele of stijve omtrekswanddelen zich in onderlinge nabijheid bevinden en de dwarsdoorsnede van het uitstroomkanaal relatief klein is. Wanneer het debiet wordt verhoogd, zal het vervormbare wanddeel onder invloed van de toenemende druk in het uitstroomkanaal vervormen zodat de flexibele of stijve 30 omtrekswanddelen kunnen wijken en op een grotere onderlinge afstand worden geplaatst en de dwarsdoorsnede van het uitstroomkanaal wordt vergroot.

In een alternatieve uitvoeringsvorm omvat de omtrekswand van het uitstroomkanaal een elastisch wanddeel dat bij toenemende druk elastisch vervormt op een zodanige 3 wijze dat een omtreksafineting van de omtrekswand toeneemt. Hierbij kan het elastische wanddeel bijvoorbeeld ring- of buisvormig zijn uitgevoerd. Door alzijdige uitrekking van het elastische wanddeel wordt bij relatief hoge vloeistofdrukken een effectieve aanpassing van de afgifteopening van het uitstroomkanaal aan het 5 ingestelde vloeistofdebiet verkregen.

De wand van het uitstroomkanaal kan op alternatieve wijze geheel zijn gevormd uit elastisch materiaal.

10 Door de keuze van het vervormbare materiaal, de wanddikte en de geometrie van het vervormbare materiaal kan de vervormingkarakteristiek bij toenemende druk worden ingesteld op een zodanige wijze dat bij ieder debiet een nagenoeg laminaire stroming op treedt en gecontroleerde afgifte wordt verkregen.

15 In een uitvoeringsvorm van een drankbereidingsinrichting volgens de uitvinding, vormt in een dwarsdoorsnede van het uitstroomkanaal de omtrekswand een gesloten contour, waarbij het ten minste ene vervormbare wanddeel zich in een langsrichting van het uitstroomkanaal uitstrekt.

20 Het vervormbare wanddeel kan een lijn- of strookvormige schanier omvatten bij vervorming waarvan, ten gevolge van toenemende druk, de daarmee verbonden omtrekswanddelen kunnen wijken.

Gebleken is dat een stervormige contour van het uitstroomkanaal met ten minste drie 25 punten, waarbij de vervormbare wanddelen ten minste ter plaatse van de punten evenals tussen naburige punten zijn gelegen, een geschikte vorm is om een regelmatige vlo eistofuitloop te bewerkstelligen. Met een dergelijke contour kan met name in het bereik rondom omgevingsdruk een constant debiet worden verkregen.

30 Het verdient de voorkeur om het vervormbare wanddeel uit te voeren uit een elastisch vervormbaar materiaal, zodat bij afnemende vloeistofdruk de doorsnede van de afgifteopening snel terugkeert naar de gewenste kleinere afmeting.

4

Bij voorkeur wordt het vervormbare wanddeel zodanig gedimensioneerd dat de uitstroomsnelheden van de vloeistof bij het eerste en het tweede debiet niet meer dan 20%, bij voorkeur niet meer dan 10% van elkaar verschillen.

5 Het uitstroomkanaal met het vervormbare wanddeel kan bij uitgifte van zowel warme als koude dranken (waaronder water) worden toegepast. Bij toepassing voor uitgifte van warme dranken is het vervormbare wanddeel bij voorkeur gevormd uit een hittebestendige kunststof zodat het kan worden toegepast in een drankbereidingsinrichting met een verwarmingselement voor het verwarmen van de 10 vloeistof tot een temperatuur tussen 60°C en 100°C, bij voorkeur tussen 70°C en 90°C.

Geschikte materialen voor het vormen van een elastisch vervormbaar wanddeel zijn bijvoorbeeld natuurrubber, thermoplastische elastomeer en Siliconenrubber.

Het vervormbare uitstroomkanaal kan een horizontale of verticale oriëntatie hebben 15 en kan bij een veelheid aan drukken werkzaam zijn. In een uitvoeringsvorm is het uitstroomkanaal in hoofdzaak verticaal gericht en is de vloeistofdruk in het uitstroomkanaal nagenoeg gelijk aan de omgevingsdruk.

Om in geval van beschadiging het vervormbare wanddeel gemakkelijk te kunnen 20 vervangen verdient het de voorkeur dit wanddeel op te nemen in een losneembaar met de uitstroomleiding verbonden mondstuk. Dit mondstuk kan door klempassing, schroefdraadverbinding of via een bajonetkoppeling met een daartoe geschikt gereedschap losneembaar met het uitstroomdeel zijn verbonden.

25 Korte beschrijving van de tekeningen

Enkele uitvoeringsvormen van een drankbereidingsinrichting volgens de uitvinding zullen bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening. In de tekening toont: 30

Fig. 1 een schematische weergave van een drankbereidingsinrichting voorzien van een uitstroomkanaal met een flexibel vervormbaar wanddeel, 5

Fig. 2 een perspectivische weergave van een vervormbaar mondstuk met een stervormige doorsnede, met name voor toepassing bij een vloeistofdruk die nagenoeg gelijk is aan omgevingsdruk,

Fig. 3a en 3b een dwarsdoorsnede van het vervormbare mondstuk in de vorm van een 5 gesloten contour bij respectievelijk een klein en een groot debiet,

Fig. 4 een uitvoeringsvorm van een mondstuk met een ringvormig elastisch wanddeel, voor toepassing in een inrichting waarbij de vloeistofdruk hoger is dan omgevingsdruk en

Fig. 5 een uitvoeringsvorm van een buisvormig elastisch mondstuk, voor toepassing 10 bij relatief hoge vloeistofdrukken..

Detailbeschrijving van de uitvinding

Figuur 1 toont een drankbereidingsinrichting 1, in het bijzonder een inrichting voor 15 het bereiden van een warme drank zoals koffie. De inrichting 1 omvat een koud waterreservoir 2, een verwarmingsinrichting 3, een afgifteleiding 4, een afgifteorgaan 5 en een uitstroomkanaal 6. Het uitstroomkanaal 6 omvat een vervormbaar wanddeel, bijvoorbeeld in de vorm van een elastisch vervormbaar mondstuk 7.

20 Het koud water reservoir 2 wordt gevuld via een toevoerleiding 10 die met het waterleidingnet is verbonden. Een niveausonde 11 in het koud waterreservoir 10 meet het watemiveau en voert een meetsignaal toe aan een regelaar 12 die is verbonden met een kraan 13 in de toevoerleiding 10. Zodra het watemiveau in het reservoir 2 onder een voorafbepaalde waarde daalt, opent de regelaar 12 de kraan 13 totdat het 25 watemiveau in het reservoir een ingestelde maximum waarde heeft bereikt. Via een pomp 14 wordt koud water door koud waterleiding 15 toegevoerd aan de verwarmingsinrichting 3. Een ontluchtingsleiding 16 is verbonden met de koud waterleiding 15 om luchtbellen in deze leiding te laten ontsnappen naar de omgeving. Via een debietmeter 17 wordt de aan de verwarmingsinrichting 3 toegevoerde 30 hoeveelheid water in een regeleenheid 18 bepaald, en wordt de pomp uitgeschakeld wanneer de gewenste hoeveelheid koud water aan de verwarmingsinrichting 3 is toegevoerd. De regeleenheid 18 is voorzien van een of meer bedieningsorganen 20, zoals een knop of toets, waarmee een gebmiker de gewenste hoeveelheid water of het gewenste debiet kan invoeren, bijvoorbeeld door keuze voor een bepaald soort drank 6 of voor een bepaalde hoeveelheid die afhankelijk kan zijn van het formaat van de houder 22 (bijvoorbeeld een kopje, mok of kan) waarin de drank wordt opgevangen.

Het warme water, met een temperatuur van bijvoorbeeld tussen 60°C en 100°C, wordt 5 via de afgifteleiding 4 vanuit de verwarmingsinrichting 3 toegevoerd aan het afgifteorgaan 5. Een ontluchtingsleiding 23 verbindt de afgifteleiding 4 met de omgeving om dampbellen in de afgifteleiding af te voeren en om opbouw van overdruk in deze leiding tegen te gaan. Het afgifteorgaan 5 kan een mengkamer omvatten waarin het warme water wordt gemengd met een poedervormige substantie 10 voor de bereiding van een drank zoals beschreven in W02008/013451, een koffiebed waadoor het warme water wordt geperst of een directe doorvoer van heet water voor het geval heet water aan de houder 22 wordt afgegeven. Via het uitstroomkanaal 6 stroomt heet water, bij een overdruk van enkele tientallen millibar, ofwel nagenoeg omgevingsdruk, onder invloed van de zwaartekracht door het uitstroomkanaal 6 en 15 het elastische mondstuk 7 naar de houder 22.

Om een bij zowel grote debieten (bijvoorbeeld 70 ml/s of meer) als kleine debieten (bijvoorbeeld 10 ml/s of minder) laminaire stroming door het uitstroomkanaal 6 te verkrijgen is het mondstuk 7 ten minste in strookvormige verticale gebieden 21, 21’en 20 29, 29’gevormd uit een gemakkelijk vervormbaar, bij voorkeur elastisch materiaal.

Zoals wordt getoond in figuur 2, is het mondstuk 7 bijvoorbeeld door spuitgieten verkregen en omvat dit mondstuk een uitloop 24 met een centraal stervormig kanaal 25 met ten minste een drietal flexibele, bij voorkeur elastische armen 26, 27 waarvan 25 de zijwanden onder invloed van de vloeistofdruk langs de strookvormige gebieden 21,21’en 29,29’ uit elkaar worden bewogen. De langwerpige uitloop 24 is gevormd aan een basis 28 die kan worden bevestigd aan het uitstroomkanaal 6. De bevestiging van de basis 28 aan het uitstroomkanaal kan losneembaar zijn uitgevoerd om een beschadigde uitloop 24 gemakkelijk te kunnen vervangen of om deze op eenvoudige 30 wijze te kunnen reinigen.

In figuur 3a is de dwarsdoorsnede getoond door de uitloop 24 langs de lijn 3a in figuur 2 en blijkt dat de stervormige gesloten contour 30 een relatief kleine doorstroomde oppervlakte omsluit. In figuur 3b is op schematische wijze getoond 7 dat de gesloten contour 30 van de uitloop bij toename van het debiet elastisch vervormt en een groter doorstroomd oppervlak omsluit, zodanig dat de stroomsnelheden in zowel figuur 3a als figuur 3b laminair zijn, en bij voorkeur bij benadering gelijk aan elkaar.

5

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van een mondstuk 35 waarin een wanddeel 36 dat een inwendige weerstand vormt in het uitstroomkanaal 37, is gevormd uit een elastisch materiaal, dat bij hogere druk vervormt om het uitstroomkanaal vrij te geven en zich bij het aftiemen van de druk in het uitstroomkanaal 37 uitstrekt om een 10 inwendige weerstand te vormen.

Figuur 5 toont tenslotte een uitvoeringsvorm waarin het uitstroomkanaal 40 is gevormd uit een cilindrisch elastisch materiaal, bijvoorbeeld in de vorm van een rubberen slang of een slang uit een andere geschikte elastische kunststof.

15

De uitvoeringsvormen volgens figuur 4 en figuur 5 werken bij hogere vloeistofdrukken en zijn minder geschikt om te worden toegepast bij drankbereidingsinrichtingen volgens figuur 1 die zijn voorzien van een ontluchtingsleiding, aangezien de hogere vloeistofdruk er toe kan leiden dat water 20 terug stroomt naar de ontluchtingsleiding.

Claims (9)

1. Drankbereidingsinrichting (1) voorzien van een vloeistofreservoir (2), een 5 met het reservoir verbonden afgifteleiding (4) en een pomp (14) voor het verplaatsen van vloeistof vanuit het vloeistofreservoir (2) naar de afgifteleiding (4), waarbij de pomp is verbonden met een regeleenheid (18) en is ingericht om vloeistof met een eerste debiet en een tweede debiet dat groter is dan het eerste debiet, aan de afgifteleiding toe te voeren, met het kenmerk, dat de afgifteleiding een 10 uitstroomkanaal (6) omvat met een omtrekswand voorzien van ten minste een vervormbaar wanddeel (7, 21,21’26, 29,29’), welke omtrekswand bij het eerste debiet een relatief kleine afgifteopening omgeeft en bij een tweede debiet een grotere afgifteopening omgeeft.

2. Drankbereidingsinrichting (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in een dwarsdoorsnede van het uitstroomkanaal (6) de omtrekswand een gesloten contour (30) vormt, waarbij het ten minste ene vervormbare wanddeel zich in een langsrichting van het uitstroomkanaal uitstrekt.

3. Drankbereidingsinrichting (1) volgens conclusie 2, waarbij de contour (30) stervormig is, waarbij de stervormige contour ten minste drie punten heeft en de vervormbare wanddelen (21,21 ’;29,29’) ten minste ter plaatse van de punten evenals tussen naburige punten zijn gelegen.

4. Drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de vervormbare wanddelen op elastische wijze vervormbaar zijn.

5. Drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de uitstroomsnelheden van de vloeistof bij het eerste en het tweede debiet niet meer 30 dan 20%, bij voorkeur niet meer dan 10% van elkaar verschillen.

6. Drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een verwarmingsinrichting (3) is opgenomen tussen het vloeistofreservoir (10) en de afgifteleiding (4) voor het verwarmen van de vloeistof tot een temperatuur tussen 60°C en 100°C, bij voorkeur tussen 70°C en 90°C.

7. Drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij 5 het uitstroomkanaal (6) in hoofdzaak verticaal is gericht en de vloeistofdruk in het uitstroomkanaal nagenoeg gelijk is aan de omgevingsdruk.

8. Drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het elastische wanddeel (7,36) is opgenomen in een losneembaar met de 10 uitstroomleiding verbonden mondstuk.

9. uitstroomkanaal (6) voor toepassing in een drankbereidingsinrichting (1) volgens een der voorgaande conclusies. 15 20 25 30