<Desc/Clms Page number 1>
APPAREIL POUR LE DOSAGE ET LE MELANGE DE LIQUIDES.
La présente invention concerne un appareil pour le dosage et le mélange de liquides.
Le mode de réalisation ci-après décrit de l'invention, s'appli- que au dosage d9eau et de sirop parfumé pour la préparation d'une boisson carbonatéeo On comprendra toutefois que l'invention s'applique également au dosage d'autres liquides dans d'autres butso
On a déjà proposé divers procédés pour mélanger du sirop et de leau en proportions convenables avant mise en bouteilles dans des machines de remplissage commandées par moteuro Selon un de ces procédés un disposi- tif alimente séparément en eau et sirop un récipient dit'saturateur d'où la boisson carbonatée s'écoule dans la machine à remplir les bouteilleso Tou- tefois;
, ce dispositif ne donne pas entièrement satisfaction' car en fin d'o- pération le conduit d'alimentation en sirop doit être vidé de son contenu pour éviter une perte excessive de sirop. En outre un dispositif à deux con- duits demande deux refroidisseurs, un pour le conduit d'alimentation en si- rop et lautre pour le conduit d9alimentation en eau.
L'invention a pour objet un appareil permettant de doser exac- tement les ingrédients entrant dans une boisson douce et de mélanger ces ingrédients avant admission du mélange dans le récipient, de sorte que le dosage du mélange fourni reste constant pendant chaque opération de l'ap- . pareil
Selon l'invention, l'appareil de dosage de liquides qui compor- te plusieurs pompes alimentées chacune par une source distincte de liquide et ayant leurs sorties raccordées' à des conduits amenant les liquides sépa- rément pompés dans un dispositif mélangeur est caractérisé par des rac- cords de dérivation, entre les sorties de pompes et les sources pour retourner
<Desc/Clms Page number 2>
chaque liquide pompéà la source correspondante, des vannes contrôlant cha- que conduit d'alimentation et le raccord correspondant de dérivation,
pour fournir alternativement le liquide pompe correspondant au dispositif mélan- geur ou retourner ledit liquide à la source,ces vannes étant'reliées entre elles pour fournir ou retourner en bloc tous les liquides pompés.
L'invention comporte en outre des moyens permettant d'arrêter la fourniture du mélange et de faire varier facilement à la main le dosage du mélange sans arrêter le fonctionnement des pompes.. -
Selon l'invention,il est prévu un seul conduit pour fournir un mélange convenablement dosé au récipient, ce qui permet de refroidir le mélange avec un seul refroidisseur avant admission dans le saturateur et aussi de chasser le contenu du dispositif ¯ après une opération sans perte excessive de sirop.
En outre, un appareil d'analyse et/ou de réglage est prévu pour prélever en permanence des échantillons à la sortie du dispositif immédia- tement après mélange des liquides. Le bref intervalle de temps ainsi réser- vé entre le dosage et l'analyse sert à réduire le délai pour indiquer et/ou corriger des proportions incorrectes du mélange.
11 est également prévu selon l'invention des commandes empêchant qu'un mélange mal dosé soit fourni par le dispositif ; telles commandes comportent des moyens pour arrêter l'écoulement du mélange dans le cas d'un défaut dans la fourniture d'un des ingrédients.
Une forme préférée d'exécution de l'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un appareil suivant l'inventiono Un tableau frontal de commande avec plusieurs comman- des montées sur ce panneau est représenté en traits mixtes pour montrer le reste de l'appareil situé derrière le tableau; la figure 2 est une vue en plan de l'appareil de la figure 1, la partie avant de l'appareil étant disposée au bas de la vue; la figure 3 est une élévation latérale de l'appareil, vue de la droite des figures 1 et 2; les figures 4 et 5 sont respectivement des vues arrière à plus grande échelle des réservoirs à sirop et à eau, avec leurs divers conduits d'alimentation faisant partie de l'appareil.
Les parois des réservoirs sont partiellement arrachées pour montrer les détails plus clairement; la figure 6 est une vue en coupe horizontale à plus grande échel- le d'un dispositif mélangeur suivant l'invention; la figure 7 est une vue de ce dispositif en coupe transversale suivant la ligne 7-7 de la figure 6 ;
La figure 8 est une vue partielle en coupe horizontale d'une forme modifiée du dispositif mélangeur suivant l'invention; la figure 9 est une vue de ce dispositif en coupe transversale suivant la ligne 9-9 de la figure 8; la figure 10 est un schéma montrant les circuits électriques de commande suivant l'invention; la figure 11 est une vue schématique des conduits d'écoulement de liquide suivant l'invention.
Les vannes des conduits sont montrées dans leur position d'arrêt du mélange; la figure 12 est une vue analogue à la figure 11, les vannes étant montrées dans la position où le mélange est fourni par l'appareil; la figure 13 est un schéma de l'appareil analysant le mélange fourni par l'appareil doseur et mélangeur;
<Desc/Clms Page number 3>
la figure 14 est un schéma d'un appareil automatique de comman- de pour maintenir dans le mélange fourni les proportions des liquides entre des limites prédéterminéeso
Dispositif de distribution du liquide.
Deux réservoirs analogues, 20 et 22 sont montés verticaux sur . une base plate 24 généralement rectangulaire, à l'arrière et aux extrémités opposées de la baseo Ces réservoirs sont surélevés par des pieds 26. Lors- que lappareil est destiné à doser et mélanger de l'eau et un sirop par- fumé en vue de la fabrication d'une boisson douce, les réservoirs 20 et 22 sont de préférence construits en acier inoxydable ou autre matériau'sani- taire facilement nettoyable. De façon analogue, les conduits et autres"élé- ments de l'appareil en contact avec le liquide sont en matière similaire et leurs joints s'ils sont soudés sont soudés avec une soudure d'argent.
Les deux réservoirs sont respectivement pourvus de couvercles amovibles
28 et 30 permettant un accès facile à leur intérieur pour le nettoyage et la vidangeo Chaque réservoir 20 et 22 comporte respectivement un regard' en verre 32 et 34 monté à l'extérieur de la partie inférieure de la paroi latérale du réservoir.
De l'eau est fournie par une source appropriée au réservoir 20 situé à gauche de l'appareil, comme il est montré aux figures 1 et 2, ce réservoir étant ci-après appelé réservoir à eau, par un conduit 36 d'ali- mentation en eau, tandis que du sirop est fourni à l'autre réservoir 22 appelé réservoir à sirop par un conduit 38 dalimentation de sirop. Les deux conduits 36 et 38 sont respectivement pourvus de vannes de fermeture
40 et 42 actionnées à la main. Un volume constant de liquide est maintenu dans chaque réservoir par tous moyens appropriés tels que les robinets 44 et 46. Ceux-ci sont respectivement disposés sur les conduits 36 et 38 et sont commandés par des flotteurs 48 et 50 placés dans les réservoirs.
Ces flotteurs sont reliés aux robinets 44 et 46 par leviers ou embiellages appropriés (figures 4 et 5)Des conduits centraux de sortie 52 et 54 sont respectivement raccordés aux fonds des réservoirs 20 et 22 et comportent des purgeurs 56 et 58 à leurs extrémités inférieures en vue du drainage et nettoyage.
Une pompe à eau 60 et une pompe à sirop 62 sont respectivement reliées aux réservoirs 20 et 22 pour recevoir les liquides de ces réservoirs par des conduits 64 et 66 raccordés aux conduits 52 et 54 de sortie des réservoirs. Ces pompes sont du type rotatif et bien que leur construction interne ne soit pas montrée en détail, elles comportent de préférence un rotor à vis hélicoïdal tournant dans un stator qui a un double filet héli- coidal interne. Ce type de pompe doit de préférence être adopté pour des appareils de dosage d'ingrédients pour boissons douces en raison de son débit non pulsatoire, de son petit glissement et de sa faculté de pomper des liquides ayant des solides en suspension.
Les pompes 60 et 62 sont montées sur la base 24 respectivement à l'avant des réservoirs 20 et 22 à un niveau plus bas que le fond de ces réservoirs et sont espacées en ali- gnement sensiblement axial.
La sortie de la pompe à eau 60 est raccordée par conduit 68 à la lumière d'entrée d'une vanne 70 à trois voies avec deux lumières de sortie servant alternativemento La sortie de la pompe à sirop 62 est rac- cordée par un conduit 72 à la lumière d'entrée d'une vanne analogue 74 à trois voies. Une des lumières de sortie de la vanne à eau 70 est raccor- dée par un conduit 76 à un dispositif mélangeur 78 tandis que l'autre lu- mière de sortie de la vanne à eau est raccordée par un conduit $0 de dé- rivation au conduit 36 d'alimentation du réservoir à eau en un point de ce conduit compris entre le robinet 44 et le réservoir 20.
Une des lumières de sortie de la vanne à sirop 74 est raccordée de façon analogue par un conduit 82 au dispositif mélangeur 78 tandis que 1 autre est raccordée par un conduit 84 de dérivation au conduit 38 d'alimentation du réservoir à sirop. Comme il ressort de cette construction et comme on le voit plus
<Desc/Clms Page number 4>
particulièrement aux figures 11 et 12, on comprendra que le débit de cha- que pompe peut être alternativement fourni au dispositif mélangeur 78 (fi- gure 12), ou bien retourné dans le réservoir correspondant (figure 11).
Les vannes 70, 74 sont reliées entre elles pour fonctionner de pair soit pour faire passer, soit pour dériver les liquides débités par les pompes. Bien que tolit type approprié de vannes ou appareils similai- res puisse être utilisé pour obtenir le résultat décrit ci-dessus, le mode de réalisation représenté comporte deux vannes rotatives à noix à trois voies 70, 74, montées en alignement axial sur un support 86 fixé au centré et à 19 avant de la base 24. Un arbre commun 88 (figure 2) relie les vannes en vue d'un fonctionnement simultané et un levier de commande 90 conformé en "L" est fixé à cet arbreo Une branche du levier 90 sert de poignée 92 et traverse à l'avant une lumière arquée ménagée dans un tableau de comman- de 94o Celui-ci est supporté vertical à l'avant de la base 24 par des fers à U 96.
Un support 98 évidé de façon analogue (figure 1) est monté sur les fers à U 96 à l'arrière du tableau 94 et forme un guide avec arrêts d'ex- trémité pour la poignée 92.
Derrière le tableau 94, se trouve également monté sur un des fers à U 96, un boîtier 100 qui contient une partie de l'équipement élec- trique de l'appareil., comme il sera expliqué plus loin en détail.
Les pompes 60 et 62 sont commandées par un seul moteur élec- trique 102 monté sur la base 24 entre les pompes. Une extrémité de l'ar- bre moteur 104 est directement accouplée à la pompe à eau 60 et commande directement celle-ci. L'autre extrémité de l'arbre moteur 104 commande un mécanisme 106 variateur de vitesse du type à changement continu et uni- forme de vitesse. Ce mécanisme variateur de vitesse est à xon' tour accou- plé à la pompe à sirop 62, et commande celle-ci avec une vitesse variable.
La vitesse de la pompe à sirop 62 est rendue variable par rap- port à celle de la pompe à eau 60 au moyen d'un volant à main 108 monté sur le tableau de commande 94o Le volant 108 est relié de manière appropriée, par exemple par un arbre vertical 110 et des engrenages appropriés 112 et 114 disposés derrière le tableau, à l'élément de commande 116 réglant le mécanisme 106 variateur de vitesse. Un cadran 118 est également monté sur le tableau de commande au-dessus du volant à main et a son aiguille 120 re- liée à un prolongement 122 de l'arbre 110 par un engrenage approprié 124.
La plaque 126 du cadran est de préférence graduée de façon à indiquer la proportion d'eau et de sirop qui est débitée par les pompes dans le dispo- sitif mélangeur 78 selon les rapports de vitesses et les débits des pompes à eau et sirop.
Lorsque 1?appareil est utilisé pour préparer des mélanges-pour boissons douces, les débits des pompes (pour une vitesse donnée) et la gamme de vitesses du mécanisme variateur de vitesse 106 sont de préférence tels que des proportions d'eau et-de sirop allant de 3,5 à 1 et de 7,0 à 1 peur- vent être assurées par réglage du volant à main 108. Le dispositif mélan- geur 78 est montré plus particulièrement aux figures 6 à 9 et consiste en un raccord à Té 128. Un logement tubulaire horizontal 130 est relié à une extrémité du raccord à Té. Un tube 132 s'étent dans le Té 128 et dans le logement tubulaire 130 de façon coaxiale. Le tube 132 a un diamètre réduit avec une extrémité avant fermée 134, un espace annulaire étant ainsi ménagé entre la paroi interne du logement 130 et la paroi externe du tube 132.
Le tube 132 a une partie arrière élargie 136 qui est raccordée de façon étanche à l'autre extrémité du Té 128. Une ailette en spirale 138 est montée dans l'espace annulaire ménagé entre le logement 130 et le tube 132 et touche la paroi intérieure du logement et la paroi extérieure du tube pour former un passage hélicoïdal 140. Dans le mode de réalisation représenté aux figu- res 6 et 7 une rangée longitudinale de lumières de décharge 142 relativement petites est ménagée à la partie supérieure du tube 132 en vue.de décharger le contenu du tube dans le passage hélicoïdal 140. Il est prévu un nombre limité de telles lumières 142, par-exemple douze lumières, comme il est montré à la figure 6, avec trois lumières pour chacune des quatre premières
<Desc/Clms Page number 5>
circonvolutions du passage hélicoïdal 140.
On notera quelle nombre des cir- convolutions du passage est de préférence double de ce nombre (4) de sorte que le passage 140 se prolonge notablement au delà des trois dernières lu- mières 142 de la rangéeoLe conduit de décharge 76 de la vanne à eau 70 est raccordé à la lumière latérale du Té 128 et le conduit de décharge 82 de la vanne à sirop 74 est raccordé à la partie arrière 136 du tube 1320
Lorsque l'appareil fonctionne et que les vannes 70 et 74 sont en position de déchargel'eau s9écoule dans le passage hélicoïdal 140 tandis que le sirop s'écoule dans le tube 132 puis par les lumières de dé- charge 142 se mélange à l'eau en un même écoulement dans la première par- tie du passage.
D'après les proportions des parties montrées à la figure 6, on voit qu'un courant mince mais large d'eau tourne en spirale autour du tube central à sirop 132 avec une vitesse élevée. Cet écoulement tur- bulent d'eau à direction constamment changeante sert à mélanger intimement le sirop sortant des lumières 142 avec l'eau. On notera également que les deux liquides continuent à tourner en spirale et à se mélanger après que le sirop a été admis dans l'eau, ce qui complète le mélange avant que ce- lui-ci ne sorte du mélangeur 78.Par sa simplicité de construction,le mé- langeur forme un ensemble facile à démonter et à nettoyer dans un temps ré- duit,
ce qui offre un avantage sanitaire appréciable dans un appareil à boissono
En disposant le mélangeur 78 dans une position horizontale avec aucune partie du conduit de sirop 82 plus élevée que le mélangeur et en mé- nageant la rangée longitudinale de lumières de décharge 142 à la partie supérieure du tube à sirop 132, on peut arrêter 1"écoulement des deux flui- des en arrêtant les pompes sans aucun écoulement indésirable par gravité du sirop résiduel du tube 132 et du conduit 82 dans l'eau restant dans le passage hélicoïdal 1400
Dans le cas où l'appareil sert à préparer des boissons pulpeu- ses telles que jus de fruits de types divers,on pourra utiliser avec avan- tage la variante de mélangeur 78 montrée aux figures 8 et 9.
Selon cette variante le nombre des lumières de décharge du sirop 144 est notablement réduit,deux lumières seulement étant représentées sur les dessins, avec une lumière pour chacune des deux premières circonvolutions du passage 140.
Toutefois, ces lumières 144 ont une section transversale beaucoup plus im- portante que celle montrée à la figure 6. Ces lumières ont en fait un dia- mètre de préférence supérieur à la moitié du diamètre du tube à sirop 132 et sont disposées suivant le côté inférieur du tubeo L'emplacement et les larges dimensions de ces lumières 144 empêchent toute tendance du mélangeur 78 à se boucher par le sirop pulpeux, pendant le fonctionnement de l'appa- reilo
La sortie du mélangeur 78 est raccordée à un conduit 146 de sor- tie du mélange 146 (figure 2) comportant une soupape de retenue 1480 La sou- pape 148 est agencée pour maintenir une contre-pression prédéterminée dans le mélange quittant le mélangeur,
de façon à faire travailler les pompes avec une pression constante et par suite à assurer un écoulement deau et sirop dans le mélangeur à débit constant.
Le conduit de décharge du mélange 146 est normalement relié à un refroidisseur ou un récipient dit saturateur 150 indiqué schématiquement à la figure 10.
Les commandes.
Lappareil comporte plusieurs commandes automatiques pour que le mélange fourni ait des proportions constanteso A cet effet les conduits 64 et 66 disposés entre les réservoirs et les pompes comportent respective- ment des rupteurs 152 et 154 actionnés par une membrane sensible à la pres- siono Ces rupteurs sont actionnés lorsque les pressions correspondent à des défaillances notables dans 1?alimentation en liquide des pompes.
Les rup- teurs 152 et 154 sont insérés dans le circuit électrique de 1?appareil pour
<Desc/Clms Page number 6>
arrêter le fonctionnement du moteur 102 lorsque l'un ou l'autre rupteur est actionnée
Les commandes comportent également deux rupteurs 156 et 158" (figure 10) montés aux extrémités opposées de la lumière ménagée dans le guide 98 de la poignée 92, de façon à être respectivement actionnés par' la poignée dans la position de celle-ci de dérivation et dans la position de celle-ci d'écoulement directo Les rupteurs 156 et 158'sont également'.
insérés dans le circuit électrique de l'appareil, de sorte que le moteur 102 ne fonctionne pas pour commander les pompes, à moins qu'un des rup= teurs ne soit actionné par basculement de la poignée 92 soit dans la posi- tion de dérivation soit dans la position d'écoulement direct.
Le récipient 150 comporte un moyen de réglage du niveau tel qu'un rupteur-flotteur 160 actionné quand le niveau du liquide dans le ré- cipient atteint une hauteur prédéterminée. Le rupteur 160 de réglage dù niveau du récipient est connecté en série avec le rupteur 158 correspon- dant à l'écoulement direct,de sorte que quand l'appareil est dans la po- sition d'écoulement direct, le fonctionnement du moteur 102 est réglé par le rupteur 160 de façon à maintenir un niveau constant dans le récipient.
Un dispositif de sécurité pour éviter des pressions excessives est prévu et consiste en un rupteur 162 actionné par une membrane sensible à la pression. Le rupteur 162 est monté sur un côté du boîtier 100 conte- nant en partie l'équipement électrique du dispositif électrique de comman- deo La membrane du rupteur 162 est reliée au conduit 146 de sortie-du- ' lange en un point de ce conduit compris entre le mélangeur 78 et la soù- pape de retenue 148,
par un tube de pression 1640 Le rupteur 162 est ac- tionné lorsqu'une pression excessive prédéterminée se produit dans le con- duit de décharge du mélange et est relié au dispositif électrique dé l'ap- pareil de façon à arrêter le moteur 102 au cas où une telle condition se présenterait. Une telle pression excessive pourrait résulter d'une obstruc- tion de la soupape de retenue 148 ou de toute partie du conduit 146 de dé- charge du mélange située au delà du point de piquage du tube de pression 164.
Comme sécurité complémentaire on utilise également un disposi- tif mécanique de sécurité. Ce dispositif consiste en un disque ou membrane d'argent 166 capable d'être déchiré et fermant une ouverture latérale ména- gée dans le conduit 146 de décharge du mélange. Ce disque est interposé entre le tube de pression 164 et le conduit 1460 Le disque 166 est construit de façon à se déchirer pour une pression supérieure dé 1,75 hpz environ à la pression pour laquelle le rupteur 162 est actionné, ce qui assure une sécurité complémentaire.
Les commandes dé l'appareil consistent en trois rupteurs à bou- ton-poussoir 168, 170 et 172 montés à la partie supérieure du tableau de commande 94 et reliés au dispositif électrique. L'enfoncement du bouton- poussoir rupteur 168 fait démarrer le moteur 102 lequel peut être arrêté par enfoncement du bouton-poussoir rupteur 1700 L'enfoncement du bouton- poussoir rupteur 172 rend les rupteurs 152 et 154 inopérants de sorte que sensiblement tout le sirop du réservoir 22 et du conduit 66 alimentant la pompe peut être utilisé en fin*d'opération comme il sera décrit plus loin.
Une ampoule verte 174 et une ampoule rouge 176 sont également montées sur le tableau de commande 94 à côté des rupteurs à bouton-poussoir 168, 170 et 1720 La lampe verte 174 est reliée au dispositif électrique de façon à s'allumer quand l'appareil fonctionne tandis que la lampe rouge 176 est reliée au dispositif électrique de façon à s'allumer lorsque le rupteur 162 est actionné.
Les circuits électriques.
On se référera maintenant à la figure 10 qui montre les circuits électriques de l'appareil. L'appareil est actionné à partir d'une source de
<Desc/Clms Page number 7>
courant électrique triphasé 220 volts,60 cycles et indiquée par les lignes 1800 Un rupteur principal 182 sert à relier les lignes 180 à l'appareil. Le moteur électrique représenté 102 est du type triphasé-et est relié'au rup- teur principal 182 par trois conducteurs 184.
Trois contacts 186 normalement ouverts dun relais MR dexcitation du moteur sont insérés dans les conduc- teurs 184 pour commander le moteuro Les autres circuits de commande électri- ques fonctionnent avec une source à 110 volts alimentés par l'enroulement secondaire 188 d'un transformateur 190 dont 1 9 enroulement primaire 192 est relié à deux des conducteurs 1840
Trois circuits sont utilisés pour commander le relais MR, chaque circuit prenant sa puissance sur l'enroulement secondaire 188 du transforma- teur 1900 Un circuit de commande comporte une bobine 194 du relais MR, un ensemble de contacts 196 normalement ouvert d'un relais de commande CR, lé rupteur 160 normalement fermé de réglage du niveau du récipient saturateur,
et le rupteur 158 normalement ouvert correspondant à la position limite d'é- coulement directe tous ces rupteurs étant reliés en série avec l'enroule- ment secondaire 188 du transformateur par des conducteurs 198, 200,202, 206, 208 et 210 respectivemento Ce circuit comporte également le rupteur' 156 normalement ouvert correspondant à la position limite de dérivation et raccordé en parallèle par conducteurs 206, 212 et 214 à une connexion en série des rupteurs 158 et 160.
On voit que l'excitation du relais CR de commande conditionne le circuit qui vient d'être décrite de sorte qu'en plagant la poignée 92 soit dans la position de dérivation, soit dans la position d'écoulement di- rect, on ferme le circuit et on excite le relais MRo Lexcitation de ce der- nier relais ferme le contact 186 et permet au moteur 102 de fonctionner.
Toutefois on verra que quand la poignée 92 est dans la position d'écoulement directe le moteur fonctionne sous la commande du rupteur 160 de réglage du niveau du récipiento
Un second circuit de commande comporte la bobine 216 du relais de commande CR, un ensemble de contacts normalement fermés 218 d'un relais PR à rupteurs à pression;, le relais 168 normalement ouvert de démarrage à bouton, le relais 170 normalement fermé d'arrêt à bouton, le relais 152 nor- malement ouvert à pression d'eau et le relais 154 normalement ouvert à pres- sion de sirop, tous reliés en série avec l'enroulement secondaire 188 du transformateur 190 par des conducteurs 198, 2009 2229 224, 226, 228, 230, 232, 234 et 210 respectivement.
On voit que renfoncement du bouton du re- lais de démarrage ferme le second circuit de commande en admettant que leau et le sirop alimentent les réservoirs 20 et 22 pour fermer les rup- teurs à pression 152 et 154, et commande le relais CR pour conditionner le premier circuit de commande en vue du fonctionnemento
Le relais de commande CR comporte un autre ensemble de contacts normalement ouverts 236 qui sont reliés en parallèle au rupteur de démarra- ge 158 par des conducteurs 226 et 238;, pour rendre le second circuit de com- mande autonome après relâchement du bouton de démarrageoLe rupteur 172 à bouton-poussoir dopération finale a des contacts normalement ouverts et est relié en parallèle;
, par des conducteurs 240 et 242, à la connexion en série des rupteurs 152 et 154 à pression d'eau et sirop pour dériver de ces derniers deux rupteurs en fin dopération de déchargée L'ampoule verte 174 est reliée en parallèle à la bobine 216 du relais de commande CR par des conducteurs 201 et 204 pour indiquer l'instant où lappareil est en condi- tion de fonctionnemento
Le troisième circuit de commande comporte la bobine 246 du re- lais PR à rupteur à pression et le rupteur normalement ouvert 162 à pres- sion raccordé en série à l'enroulement secondaire 188 du transformateur 190 par des conducteurs 198, 248, 250, 252,
2549 214 et 210 respectivemento Le relais PR de rupteur à pression a également un ensemble de contacts 256 nor- malement ouverts qui sont reliés en parallèle au rupteur à pression 162 par contacteurs 214, 2109 2429 258, 252 et 254 respectivement pour rendre le troisième circuit de commande autonome après actionnement du rupteur 162 par
<Desc/Clms Page number 8>
une condition de pression excessive, jusquà ce que le relais PR soit remis en place par un opérateur ou que le rupteur principal 182 soit ouvert:
L'am- poule rouge 176 est reliée en parallèle au bobinage 246 du relais PR pàr des conducteurs 250,252 et 248 pour indiquer 1 actionnement du rupteur 162 à pression excessiveo
Les trois relais MR, CR et PR, le transformateur 190 et les contacts de rupteurs 168, 170, 172 à boutons-poussoirs ainsi que des bornes appropriées (non représentées) sont logés dans le boîtier 100.
Comme un appareil de ce type est exposé à l'humidité, il convient de prévoir des moyens pour empêcher la corrosion de cet équipement électrique assez déli- cato Deux petits éléments électriques de chauffage 260 sont montés à cet effet dans le boîtier 100 au voisinage de la paroi inférieure de celui-ci et sont reliés en série à l'enroulement secondaire 188 du transformateur 190 par des conducteurs 242, 262, 264, 266 et 198 respectivement Chaque fois que le rupteur principal 182 est fermé une température élevée est par suite maintenue dans le boîtier 100 pour empêcher la corrosion de l'équipe- ment électrique logé dans le bottier.
FONCTIONNEMENT.
Les réservoirs 20 et 22 étant reliés aux sources appropriées d'eau et siropet le rupteur principal 182 étant fermé,on place la poi- gnée 92 dans la position de dérivation et on enfonce le bouton de démarrage 168 pour faire démarrer le moteur 102 et commander les pompes 60 et 62.
L'appareil fonctionne et l'eau et le sirop passent respectivement des réser- voirs dans les pompes,vannes et conduits dérivés pour retourner respecti- vement dans les réservoirs. On règle alors le volant à main 108 pour fixer le choix d'une proportion convenable d'eau et de sirop dans le mélange qui doit être fourni.
Cètte circulation sert à nettoyer les pompes 1 leurs conduits d9alimentation et les vannes de tout air qui pourrait y etre initia- lement emprisonnée Après que la proportion voulue a été fixée, on place la poignée de vannes dans la position d'écoulement direct et l'appareil four- nit au récipient 150 un mélange ayant une proportion constante d'eau et de siropo
Lorsque le niveau dans le récipient 150 atteint une valeur pré- déterminée, le rupteur 160 de réglage du niveau du saturateur s'ouvre et arrête la fourniture de mélange jusqu'à ce que le niveau tombe suffisamment pour fermer à nouveau le rupteur. La fourniture de mélange en¯proportion constante recommence alors.
Dans le cas où l'alimentation en eau ou sirop a une panne,1-'appareil s'arrête automatiquement et empêche la fourniture d'un mélange mal proportionné ou seulement d'un seul liquide au saturateur.
Dans le cas où le conduit 146 débitant le mélange du mélangeur 78 au ré- cipient se trouverait bouché pour une raison quelconque ou si la pression dans le récipient devenait excessive pour une raison quelconque, le rupteur à pression 162 est actionné et arrête les pompeso Comme il a été précédem- ment décrit, l'appareil ne peut redémarrer après un tel évènement jusqu'à ce que l'opérateur replace en position le relais PR de pression ou ouvre et ferme le relais principal 1820
On notera également que l'appareil ne peut fonctionner avec les vannes 70 et 74 avec une position intermédiaire entre la position de déri- vation et la position d'écoulement direct, ce qui évite toute nouvelle pos- sibilité d'un mélange mal proportionné.
En fin d'opération, l'opérateur enfonce le bouton 172 de fin d'opération jusque ce que le sirop s'écoule du regard 34 du réservoir à sirop (intervalle de temps d9environ deux minutes). La poignée 92 de la vanne est alors actionnée vers la position de dérivation et le bouton d'arrêt 170 est enfoncé. Tout le sirop est ainsi utilisé sauf la petite quantité restant dans la pompe à sirop 62 et la tuyauterie d'alimentation et de dérivation. Ce sirop est alors évacué hors de l'appareil en vue d'u- ne nouvelle utilisation, ou encore la petite quantité restant peut être chassée.
En fonctionnement des pompes à une vitesse donnée (pour un rapport
<Desc/Clms Page number 9>
donné eau-sirop) le glissement de pompe est maintenu constant, et il s'en- suit un débit constant du mélange fourni au récipient ce qui améliore le rendement de carbonationo
Un refroidisseur usuel (non représenté)-peut facilement' être inséré dans le conduit 146 débitant le mélange entre la soupape de rete- nue 148 et le récipient 1500
De façon analogue,
un instrument d'analyse et/ou de réglage peut être relié au conduit débitant le mélange en tout point approprié compris entre le mélangeur 78 et le récipient 150 de façon à prélever en permanence des échantillons du mélange fourni et/ou commander le mécanis- me 106 variateur de vitesse en vue de maintenir automatiquement les propor- tions du liquide pompé dans des limites étroiteso Un appareil approprié d'analyse et de réglage prévu à cet effet est représenté aux figures 13 et 14.
Comme 1?eau et le sirop ont des densités ou poids spécifiques différents, le poids spécifique du mélange peut être utilisé comme un moyen de mesure de la proportion d'eau et de sirop dans le mélangée Une indication permanente du poids spécifique du mélange peut être obtenue avec un appareil connu (figure 13)
comportant un boîtier vertical 27 con- tenant une chambre 272 d'échantillonnage. Une petite quantité du mélànge débité est dérivée de façon continue du conduit de décharge 146 et monte dans la chambre 272 par un petit tube d'entrée 274 s'étendant entré le fond du boîtier 270 et le conduit de décharge avec une extrémité d'entrée tournée vers l'amont comme il est représentéo Léchantillon du mélange est prélevé continuellement dans la chambre 272 par un petit tube de sortie 276 s'étendant entre le sommet du boîtier 270 et la gorge d'un venturi 278 dis- posé dans le conduit à l'aval du tube d9entrée 274.
Un corps immergé 280 est supporté avec une liberté relative pour se déplacer verticalement dans le mélange liquide prélevé qui traverse la chambre 2720 Plusieurs petites chaînes 282 s'étendent entre les parois la- térales du boîtier 270 et l'extrémité inférieure du corps 280. Le corps a un poids choisi tel que pour la moyenne de la gamme de poids spécifiques, le corps supporte la moitié du poids des chaînes 282 tandis que le boîtier 270 en supporte l'autre moitié,comme il est montré-à la figure 13.Quand le poids spécifique du liquide prélevé dépasse la moyenne la poussée sup- plémentaire qui agit sur le corps 280 oblige celui-ci à monter,ce qui transmet au corps une partie augmentée du poids des chaines.
Par suite le- - corps tend à prendre son équilibre en un point où l'augmentation du poids des chaînes est égale à l'augmentation de la poussée. Naturellement, pour une réduction du poids spécifique l'inverse se produito Par suite la posi- tion verticale du corps 280 dans la chambre 272 indique le poids spécifique du mélange liquide traversant la chambre.
Bien que l'appareil pour doser les liquides fonctionne d'une fa- çon satisfaisante avec une commande manuelle,on peut utiliser, comme précau- tion supplémentaire,les mouvements du corps 280 pour commander le mécanisme variateur de vitesse 106 de façon à maintenir automatiquement les proportions du mélange dans des limites prédéterminées. Un dispositif visant une telle commande automatique est représenté à la figure 14.
Les indications électriques des mouvements du corps 280 sont ob- tenues par une disposition à détecteur magnétique consistant en un transfor- mateur différentiel 284 à trois enroulements situés à l'extérieur du boi- tier 2700 Le noyau magnétique 286 du transformateur est formé par un élément magnétique du corps immergéo Par suite l'inductance du transformateur 284 et par suite la tension différentielle de ses deux enroulements secondaires raccordés en série 288, varie suivant la position verticale du corps 280.
La tension de sortie est redressée, par des redresseurs 290 et est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance convenable étalon 292 à un appareil ap- proprié 294 sensible à la tensiono L'appareil 294 sensible à la tension peut comporter un indicateur (non représenté) indiquant directement soit le poids
<Desc/Clms Page number 10>
spécifique? soit la proportion des deux liquides du mélange. En outre l'ap- pareil sensible à la tension actionne un rupteur 296 ayant des contacts ré- glables 298 et 300 et sert à limiter la gamme d'actionnement du rupteur 298 dans des limites prédéterminées de tension et par suite-.de poids spécifiques.
Les contacts 298 et 300 sont utilisés pour régler le fonctionne- ment d'un moteur réversible 302 d'un type connu dont l'arbre 304 est relié par des engrenages appropriés 306 à Isolément de commande 116 du mécanisme 106 variateur de vitesseo Le moteur a deux enroulements 308 et 310 raccordés en série et ayant un condensateur 312 relié à leurs extrémités.
Lorsque le courant est directement appliqué à un enroulement, l'arbre moteur 304 tourne dans un senset quand le courant est appliqué directement à l'autre enrou- lement, l'arbre tourne en sens inversée L'extrémitéde capacité de l'enrou- lement 308 est reliée par un conducteur 314 au contact 298 -du rupteur tan- dis que lextrémité de capacité de 1?autre enroulement 310 est reliée par un conducteur 316 à l'autre contact 300 du rupteur.
Le bras 318 du rupteur et les extrémités directement reliées des enroulements 308 et 310 sont re- liés à une source appropriée de puissance par des conducteurs 320 et 3220 Deux des trois conducteurs 184, montrés à la figure 10, peuvent servir comme source appropriée de puissance et, si cela est nécessaire, un transformateur approprié (non représenté) peut être utilisé entre les conducteurs 320 et 322 et les conducteurs 1840 L'enroulement primaire 324 du transformateur différentiel 284 est alimenté avec une tension constante par l'enroulement secondaire 326 d'un transformateur 328 à tension constante ayant son enrou- lement primaire 330 convenablement relié, par des conducteurs 332 et 334, aux conducteurs 320 et 322 respectivement.
En fonctionnement,les variations du poids spécifique du mélange dans des limites prédéterminées,avec les déplacements correspondants du corps 280 ne produisent pas de variations suffisantes de tension pour que l'appareil 294 sensible à la tension ferme l'un ou l'autre des contacts 298 et 300. Toutefois si le poids spécifique varie au delà des limites prédéter- minées,un des contacts 298 et 300 du rupteur se ferme et actionne ainsi le moteur dans un sens qui change la vitesse de la pompe à sirop 62 pour rame- ner le poids spécifique du mélange dans les limites prédéterminées. De pré- férence les conducteurs 314 et 316 du moteur ont des rupteurs 336 et 338 normalement fermés. Ces rupteurs sont ouverts par l'arbre moteur 304 lorsque celui-ci atteint un certain point angulaire de sa rotation.
Le survoltage du moteur 302 est ainsi évitéo
Un rupteur approprié 340 à la main est inséré dans le conducteur 320 pour passer de la commande manuelle à la commande automatique, du mécanis- me 106 variateur de vitesse. En outre,le conducteur 322 comporte des contacts 342 normalement ouverts d'un relais AR. La bobine 344 du relais est interposée dans le contacteur 208 montré à la figure 12, de sorte que le dispositif de commande automatique peut être utilisé seulement quand les pompes,60 et 62 alimentent le mélangeur 78.
<Desc / Clms Page number 1>
APPARATUS FOR THE DOSING AND MIXING OF LIQUIDS.
The present invention relates to an apparatus for dosing and mixing liquids.
The embodiment described below of the invention is applicable to the dosage of water and of flavored syrup for the preparation of a carbonated drink. It will however be understood that the invention also applies to the dosage of other liquids. in other butso
Various methods have already been proposed for mixing syrup and water in suitable proportions before bottling in filling machines controlled by a motor. According to one of these methods, a device separately supplies water and syrup to a so-called saturator container. where the carbonated beverage flows into the bottle filling machine o However;
, this device is not entirely satisfactory 'because at the end of the operation the syrup supply conduit must be emptied of its contents to avoid excessive loss of syrup. Further, a two-pipe device requires two coolers, one for the syrup supply pipe and the other for the water supply pipe.
The object of the invention is an apparatus for accurately dosing the ingredients entering into a soft drink and mixing these ingredients before admitting the mixture into the container, so that the dosage of the mixture supplied remains constant during each operation of the drink. ap-. the same
According to the invention, the liquid metering apparatus which comprises several pumps each supplied by a separate source of liquid and having their outlets connected to conduits bringing the liquids separately pumped into a mixing device is characterized by bypass connections, between the pump outlets and the return sources
<Desc / Clms Page number 2>
each liquid pumped to the corresponding source, valves controlling each supply pipe and the corresponding bypass connection,
for alternately supplying the pump liquid corresponding to the mixing device or returning said liquid to the source, these valves being interconnected to supply or return all the pumped liquids as a whole.
The invention further comprises means making it possible to stop the supply of the mixture and to vary the dosage of the mixture easily by hand without stopping the operation of the pumps.
According to the invention, a single duct is provided to supply a suitably dosed mixture to the container, which makes it possible to cool the mixture with a single cooler before admission into the saturator and also to expel the contents of the device ¯ after an operation without loss. excessive syrup.
In addition, an analysis and / or adjustment apparatus is provided for continuously taking samples at the outlet of the device immediately after mixing the liquids. The short time interval thus reserved between assay and analysis serves to reduce the time to indicate and / or correct incorrect proportions of the mixture.
There are also provided according to the invention controls preventing a poorly dosed mixture from being supplied by the device; such controls include means for stopping the flow of the mixture in the event of a fault in the supply of one of the ingredients.
A preferred embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a front elevational view of an apparatus according to the invention; A front control panel with several controls mounted on this panel are shown in phantom to show the rest of the device located behind the panel; Figure 2 is a plan view of the apparatus of Figure 1, the front portion of the apparatus being disposed at the bottom of the view; Figure 3 is a side elevation of the apparatus, viewed from the right of Figures 1 and 2; Figures 4 and 5 are respectively rear views on a larger scale of the syrup and water tanks, with their various supply conduits forming part of the apparatus.
The walls of the tanks are partially broken away to show details more clearly; Figure 6 is a horizontal sectional view on a larger scale of a mixing device according to the invention; Figure 7 is a view of this device in cross section taken on line 7-7 of Figure 6;
FIG. 8 is a partial view in horizontal section of a modified form of the mixing device according to the invention; Figure 9 is a view of this device in cross section taken on line 9-9 of Figure 8; FIG. 10 is a diagram showing the electric control circuits according to the invention; Figure 11 is a schematic view of the liquid flow conduits according to the invention.
Line valves are shown in their mixing stop position; Figure 12 is a view similar to Figure 11, the valves being shown in the position where the mixture is supplied by the apparatus; FIG. 13 is a diagram of the apparatus analyzing the mixture supplied by the metering and mixing apparatus;
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 14 is a diagram of an automatic control apparatus for maintaining in the mixture supplied the proportions of liquids within predetermined limits;
Liquid distribution device.
Two similar tanks, 20 and 22 are mounted vertically on. a generally rectangular flat base 24, at the rear and at opposite ends of the base. These reservoirs are raised by feet 26. When the apparatus is intended to dose and mix water and a perfumed syrup with a view to In the manufacture of a soft drink, the reservoirs 20 and 22 are preferably constructed of stainless steel or other readily cleanable sanitary material. Likewise, the conduits and other elements of the apparatus in contact with the liquid are of similar material and their joints if soldered are soldered with a silver solder.
The two tanks are respectively provided with removable lids
28 and 30 allowing easy access to their interior for cleaning and emptying Each tank 20 and 22 respectively has a viewing window 32 and 34 mounted on the outside of the lower part of the side wall of the tank.
Water is supplied from a suitable source to the reservoir 20 situated to the left of the apparatus, as shown in Figures 1 and 2, this reservoir being hereinafter referred to as the water reservoir, through a supply line 36 water, while syrup is supplied to the other tank 22 called syrup tank by a syrup supply line 38. The two conduits 36 and 38 are respectively provided with closing valves
40 and 42 operated by hand. A constant volume of liquid is maintained in each tank by all appropriate means such as the taps 44 and 46. These are respectively arranged on the conduits 36 and 38 and are controlled by floats 48 and 50 placed in the tanks.
These floats are connected to the valves 44 and 46 by appropriate levers or linkages (figures 4 and 5). Central outlet conduits 52 and 54 are respectively connected to the bottoms of the tanks 20 and 22 and have traps 56 and 58 at their lower ends in view of drainage and cleaning.
A water pump 60 and a syrup pump 62 are respectively connected to the reservoirs 20 and 22 to receive the liquids from these reservoirs by conduits 64 and 66 connected to the conduits 52 and 54 for the outlet of the reservoirs. These pumps are of the rotary type and although their internal construction is not shown in detail, they preferably have a helical screw rotor rotating in a stator which has an internal double helical thread. This type of pump should preferably be adopted for soft drink ingredient metering devices because of its non-pulsating flow, small slip and ability to pump liquids having suspended solids.
Pumps 60 and 62 are mounted on base 24 respectively in front of tanks 20 and 22 at a level lower than the bottom of these tanks and are spaced in substantially axial alignment.
The outlet of the water pump 60 is connected by conduit 68 to the inlet port of a three-way valve 70 with two outlet ports serving alternately o The outlet of the syrup pump 62 is connected by a conduit 72 to the inlet lumen of an analogous three-way valve 74. One of the outlet ports of the water valve 70 is connected by a conduit 76 to a mixing device 78 while the other outlet light of the water valve is connected by a conduit $ 0 bypass to the water valve. conduit 36 for supplying the water tank to a point of this conduit between the tap 44 and the tank 20.
One of the outlet ports of the syrup valve 74 is connected in a similar fashion by a conduit 82 to the mixing device 78 while the other is connected by a bypass conduit 84 to the conduit 38 for supplying the syrup reservoir. As it emerges from this construction and as we can see more
<Desc / Clms Page number 4>
particularly in FIGS. 11 and 12, it will be understood that the flow rate of each pump can be alternately supplied to the mixing device 78 (FIG. 12), or else returned to the corresponding reservoir (FIG. 11).
The valves 70, 74 are interconnected to work together either to pass or to divert the liquids delivered by the pumps. Although any suitable type of valve or similar apparatus can be used to achieve the result described above, the illustrated embodiment includes two three-way rotary nut valves 70, 74, mounted in axial alignment on a support 86. attached to the center and front 19 of the base 24. A common shaft 88 (Figure 2) connects the valves for simultaneous operation and an "L" shaped control lever 90 is attached to this shaft. 90 serves as a handle 92 and crosses at the front an arched slot formed in a control panel 94 ° This is supported vertically at the front of the base 24 by U-shaped irons 96.
A similarly recessed bracket 98 (Fig. 1) is mounted on the U-irons 96 at the rear of the board 94 and forms a guide with end stops for the handle 92.
Behind the board 94 is also mounted on one of the U-irons 96 a box 100 which contains part of the electrical equipment of the apparatus, as will be explained in detail later.
Pumps 60 and 62 are driven by a single electric motor 102 mounted on base 24 between the pumps. One end of the motor shaft 104 is directly coupled to the water pump 60 and directly controls the latter. The other end of the motor shaft 104 controls a variable speed drive mechanism 106 of the continuous change and uniform speed type. This variable speed mechanism is quarter-turn coupled to the syrup pump 62, and controls the latter with a variable speed.
The speed of the syrup pump 62 is made variable with respect to that of the water pump 60 by means of a handwheel 108 mounted on the control board 94o Handwheel 108 is suitably connected, for example by a vertical shaft 110 and appropriate gears 112 and 114 arranged behind the board, to the control element 116 regulating the variable speed drive mechanism 106. A dial 118 is also mounted on the control panel above the handwheel and has its needle 120 connected to an extension 122 of the shaft 110 by a suitable gear 124.
The dial plate 126 is preferably graduated so as to indicate the proportion of water and syrup which is delivered by the pumps to the mixing device 78 according to the speed ratios and the flow rates of the water and syrup pumps.
When the apparatus is used to prepare soft drink mixes, the pump flow rates (for a given speed) and the speed range of the speed variator mechanism 106 are preferably such as water and syrup proportions. ranging from 3.5 to 1 and from 7.0 to 1 can be ensured by adjusting the handwheel 108. The mixing device 78 is shown more particularly in Figures 6 to 9 and consists of a T-fitting 128 A horizontal tubular housing 130 is connected to one end of the tee fitting. Tube 132 extends into Tee 128 and tubular housing 130 coaxially. The tube 132 has a reduced diameter with a closed front end 134, an annular space thus being provided between the inner wall of the housing 130 and the outer wall of the tube 132.
Tube 132 has an enlarged rear portion 136 which is sealed to the other end of Tee 128. A spiral fin 138 is mounted in the annular space between housing 130 and tube 132 and touches the interior wall. of the housing and the outer wall of the tube to form a helical passage 140. In the embodiment shown in Figures 6 and 7 a longitudinal row of relatively small discharge ports 142 is provided at the top of the tube 132 in view. to discharge the contents of the tube into the helical passage 140. A limited number of such ports 142 is provided, eg twelve ports, as shown in Figure 6, with three ports for each of the first four
<Desc / Clms Page number 5>
convolutions of the helical passage 140.
It will be noted which number of the convolutions of the passage is preferably double this number (4) so that the passage 140 extends notably beyond the last three lights 142 of the row the discharge pipe 76 of the water valve. 70 is connected to the side lumen of Tee 128 and the discharge line 82 from syrup valve 74 is connected to the rear 136 of tube 1320
When the apparatus is in operation and the valves 70 and 74 are in the discharge position, the water flows through the helical passage 140 while the syrup flows into the tube 132 then through the discharge ports 142 mixes with the syrup. water in the same flow in the first part of the passage.
From the proportions of the parts shown in Fig. 6, it can be seen that a thin but wide stream of water spirals around the central syrup tube 132 with high velocity. This turbulent flow of water in constantly changing direction serves to intimately mix the syrup exiting the lumens 142 with the water. It will also be noted that the two liquids continue to spiral and mix after the syrup has been admitted into the water, which completes the mixing before it leaves the mixer 78. construction, the mixer forms a unit that is easy to disassemble and clean in a short time,
which offers a significant health advantage in a beverage appliance.
By placing the mixer 78 in a horizontal position with no part of the syrup line 82 higher than the mixer and providing the longitudinal row of discharge ports 142 at the top of the syrup tube 132, 1 "can be stopped. flow of both fluids by stopping the pumps without any unwanted gravity flow of residual syrup from tube 132 and duct 82 into the water remaining in the helical passage 1400
In the case where the apparatus is used to prepare pulpy drinks such as fruit juices of various types, the variant of mixer 78 shown in FIGS. 8 and 9 can be used with advantage.
According to this variant, the number of syrup discharge ports 144 is significantly reduced, only two ports being shown in the drawings, with one port for each of the first two convolutions of passage 140.
However, these lumens 144 have a much larger cross section than that shown in Fig. 6. These lumens are in fact preferably greater than half the diameter of the syrup tube 132 and are arranged along the side. lower tube The location and the large dimensions of these ports 144 prevent any tendency of the mixer 78 to become blocked by the pulpy syrup, during the operation of the apparatus.
The outlet of mixer 78 is connected to a mixture outlet line 146 (Figure 2) having a check valve 1480 Valve 148 is arranged to maintain a predetermined back pressure in the mixture leaving the mixer,
so as to make the pumps work with constant pressure and consequently to ensure a flow of water and syrup in the mixer at constant flow.
The mixture discharge conduit 146 is normally connected to a cooler or so-called saturator vessel 150 shown schematically in Figure 10.
The orders.
The apparatus comprises several automatic controls so that the mixture supplied has constant proportions o For this purpose the conduits 64 and 66 arranged between the reservoirs and the pumps respectively comprise switches 152 and 154 actuated by a pressure sensitive membrane o These switches are activated when the pressures correspond to notable failures in the liquid supply to the pumps.
The switches 152 and 154 are inserted in the electrical circuit of the apparatus for
<Desc / Clms Page number 6>
stop engine operation 102 when either breaker is actuated
The controls also include two breakers 156 and 158 "(Figure 10) mounted at opposite ends of the lumen provided in the guide 98 of the handle 92, so as to be respectively actuated by the handle in the position of the latter. and in the direct flow position thereof. The breakers 156 and 158 are also '.
inserted in the electrical circuit of the device, so that the motor 102 does not operate to control the pumps, unless one of the switches is actuated by tilting the handle 92 is in the bypass position either in the direct flow position.
The container 150 includes a level control means such as a float switch 160 actuated when the level of the liquid in the container reaches a predetermined height. The vessel level control switch 160 is connected in series with the breaker 158 corresponding to the forward flow, so that when the apparatus is in the forward flow position, the operation of the motor 102 is. adjusted by switch 160 so as to maintain a constant level in the container.
A safety device to avoid excessive pressures is provided and consists of a switch 162 actuated by a pressure sensitive membrane. The breaker 162 is mounted on one side of the housing 100 partly containing the electrical equipment of the electrical control device. The membrane of the breaker 162 is connected to the outlet-duct 146 at a point of this duct between the mixer 78 and the retaining valve 148,
by a pressure tube 1640 The switch 162 is actuated when a predetermined excessive pressure occurs in the mixture discharge line and is connected to the electrical device of the apparatus so as to stop the motor 102 at the same time. case where such a condition arises. Such excessive pressure could result from obstruction of check valve 148 or any portion of mixture discharge conduit 146 beyond the point of pressure tube 164 tap-off.
As additional safety, a mechanical safety device is also used. This device consists of a silver disc or membrane 166 capable of being torn and closing a side opening in the mixture discharge conduit 146. This disc is interposed between the pressure tube 164 and the conduit 1460 The disc 166 is constructed so as to tear for a pressure greater than approximately 1.75 hpz than the pressure for which the breaker 162 is actuated, which ensures safety complementary.
The controls of the apparatus consist of three pushbutton switches 168, 170 and 172 mounted at the top of the control panel 94 and connected to the electrical device. Depression of the breaker pushbutton 168 starts the motor 102 which can be stopped by depressing the breaker pushbutton 1700. reservoir 22 and pipe 66 supplying the pump can be used at the end of the operation, as will be described below.
A green bulb 174 and a red bulb 176 are also mounted on the control panel 94 next to the push-button switches 168, 170 and 1720 The green light 174 is connected to the electrical device so as to light up when the appliance operates while the red lamp 176 is connected to the electrical device so as to light up when the breaker 162 is actuated.
Electrical circuits.
Reference will now be made to FIG. 10 which shows the electrical circuits of the apparatus. The device is operated from a source of
<Desc / Clms Page number 7>
three-phase 220 volts, 60 cycles electric current indicated by lines 1800 A main switch 182 is used to connect lines 180 to the device. The electric motor shown 102 is of the three-phase type and is connected to the main switch 182 by three conductors 184.
Three normally open contacts 186 of an MR motor excitation relay are inserted into conductors 184 to control the motor o The other electrical control circuits operate with a 110 volt source supplied by the secondary winding 188 of a transformer 190 of which 1 9 primary winding 192 is connected to two of the conductors 1840
Three circuits are used to control the MR relay, each circuit taking its power from the secondary winding 188 of the transformer 1900 A control circuit has a coil 194 of the MR relay, a set of contacts 196 of a normally open relay. CR control, the normally closed switch 160 for adjusting the saturator vessel level,
and the normally open breaker 158 corresponding to the direct flow limit position, all these breakers being connected in series with the secondary winding 188 of the transformer by conductors 198, 200, 202, 206, 208 and 210 respectively. also the breaker '156 normally open corresponding to the bypass limit position and connected in parallel by conductors 206, 212 and 214 to a series connection of the breakers 158 and 160.
It can be seen that the excitation of the control relay CR conditions the circuit which has just been described so that by placing the handle 92 either in the bypass position or in the direct flow position, the device is closed. circuit and the relay MRo is energized. The energization of this latter relay closes contact 186 and allows motor 102 to operate.
However, it will be seen that when the handle 92 is in the direct flow position the motor operates under the control of the breaker 160 for adjusting the level of the container.
A second control circuit includes coil 216 of the CR control relay, a set of normally closed contacts 218 of a PR pressure switch relay ;, the normally open button start relay 168, the normally closed relay 170 button stop, relay 152 normally open at water pressure and relay 154 normally open at syrup pressure, all connected in series with secondary winding 188 of transformer 190 by conductors 198, 2009 2229 224 , 226, 228, 230, 232, 234 and 210 respectively.
It can be seen that recessing the button of the start relay closes the second control circuit, admitting that the water and the syrup feed the reservoirs 20 and 22 to close the pressure switches 152 and 154, and controls the relay CR to condition. the first control circuit for operation
The CR control relay has another set of normally open contacts 236 which are connected in parallel with the starter switch 158 by conductors 226 and 238 ;, to make the second control circuit autonomous after releasing the starter button. final operation push button breaker 172 has normally open contacts and is connected in parallel;
, by conductors 240 and 242, to the series connection of the water and syrup pressure breakers 152 and 154 in order to derive from these two breakers at the end of the discharge operation The green bulb 174 is connected in parallel to the coil 216 of the control relay CR by conductors 201 and 204 to indicate the moment when the device is in operating condition.
The third control circuit comprises the coil 246 of the PR pressure switch relay and the normally open pressure switch 162 connected in series to the secondary winding 188 of the transformer 190 by conductors 198, 248, 250, 252. ,
2549 214 and 210 respectively o The PR pressure switch relay also has a set of normally open contacts 256 which are connected in parallel to the pressure switch 162 by contactors 214, 2109 2429 258, 252 and 254 respectively to make the third circuit autonomous control after actuation of switch 162 by
<Desc / Clms Page number 8>
an excessive pressure condition, until the PR relay is replaced by an operator or the main switch 182 is opened:
The red bulb 176 is connected in parallel to the coil 246 of the PR relay by conductors 250, 252 and 248 to indicate 1 actuation of the breaker 162 at excessive pressure.
The three relays MR, CR and PR, transformer 190 and switch contacts 168, 170, 172 with push buttons as well as appropriate terminals (not shown) are housed in housing 100.
As an apparatus of this type is exposed to humidity, it is necessary to provide means to prevent the corrosion of this rather delicate electrical equipment. Two small electrical heating elements 260 are mounted for this purpose in the housing 100 in the vicinity of the lower wall thereof and are connected in series to the secondary winding 188 of the transformer 190 by conductors 242, 262, 264, 266 and 198 respectively.When the main breaker 182 is closed a high temperature is consequently maintained in the housing 100 to prevent corrosion of the electrical equipment housed in the housing.
OPERATION.
With reservoirs 20 and 22 connected to the appropriate sources of water and syrup, and with the main switch 182 closed, handle 92 is placed in the bypass position and starter button 168 is depressed to start engine 102 and control. pumps 60 and 62.
The apparatus operates and the water and the syrup pass respectively from the reservoirs to the pumps, valves and bypass pipes to return respectively to the reservoirs. Handwheel 108 is then adjusted to set the choice of a suitable proportion of water and syrup in the mixture to be supplied.
This circulation is used to clean the pumps, their supply lines and the valves of any air which may be initially trapped there. After the desired ratio has been set, the valve handle is placed in the forward flow position and the valve apparatus supplies the container 150 with a mixture having a constant proportion of water and syrup
When the level in vessel 150 reaches a predetermined value, saturator level adjustment switch 160 opens and stops the supply of mixture until the level drops sufficiently to close the switch again. The constant-proportion mixture supply then begins again.
In the event that the water or syrup supply fails, the apparatus will automatically shut down and prevent the supply of an ill-proportioned mixture or only a single liquid to the saturator.
In the event that the conduit 146 delivering the mixture from the mixer 78 to the container becomes blocked for any reason or if the pressure in the container becomes excessive for any reason, the pressure switch 162 is actuated and stops the pumps. it was previously described, the device cannot restart after such an event until the operator puts the pressure relay PR back in position or opens and closes the main relay 1820
It will also be noted that the apparatus cannot operate with the valves 70 and 74 with an intermediate position between the bypass position and the direct flow position, which avoids any new possibility of a poorly proportioned mixture.
At the end of the operation, the operator presses the end of operation button 172 until the syrup flows from the sight glass 34 of the syrup reservoir (time interval of about two minutes). The handle 92 of the valve is then actuated to the bypass position and the stop button 170 is depressed. All the syrup is thus used except for the small amount remaining in the syrup pump 62 and the supply and bypass piping. This syrup is then discharged out of the apparatus with a view to a new use, or else the small amount remaining can be expelled.
In operation of the pumps at a given speed (for a ratio
<Desc / Clms Page number 9>
given water-syrup) the pump slip is kept constant, and it follows a constant flow of the mixture supplied to the container which improves the carbonation efficiency.
A conventional cooler (not shown) can easily be inserted into the conduit 146 delivering the mixture between the check valve 148 and the vessel 1500.
Similarly,
an analysis and / or adjustment instrument can be connected to the pipe delivering the mixture at any suitable point between the mixer 78 and the container 150 so as to continuously take samples of the mixture supplied and / or control the mechanism 106 speed variator with a view to automatically keeping the proportions of the pumped liquid within narrow limits o A suitable analysis and adjustment device provided for this purpose is shown in Figures 13 and 14.
Since water and syrup have different specific gravities or weights, the specific gravity of the mixture can be used as a means of measuring the proportion of water and syrup in the mixture. A permanent indication of the specific gravity of the mixture can be used. obtained with a known apparatus (figure 13)
comprising a vertical housing 27 containing a sampling chamber 272. A small amount of the discharge mixture is continuously bypassed from the discharge conduit 146 and ascends into chamber 272 through a small inlet tube 274 extending between the bottom of the housing 270 and the discharge conduit with an inlet end. facing upstream as shown o The sample of the mixture is taken continuously from chamber 272 by a small outlet tube 276 extending between the top of housing 270 and the throat of a venturi 278 disposed in the duct at downstream of the inlet tube 274.
A submerged body 280 is supported with relative freedom to move vertically in the withdrawn liquid mixture which passes through chamber 2720 Several small chains 282 extend between the side walls of housing 270 and the lower end of body 280. The body has a chosen weight such that for the average of the test weight range, the body supports half the weight of the chains 282 while the housing 270 supports the other half, as shown in figure 13. the specific weight of the liquid withdrawn exceeds the average. the additional thrust which acts on the body 280 forces the latter to rise, which transmits to the body an increased part of the weight of the chains.
As a result the body tends to come to equilibrium at a point where the increase in the weight of the chains equals the increase in thrust. Of course, for a reduction in specific gravity the reverse occurs. Hence the vertical position of body 280 in chamber 272 indicates the specific weight of the liquid mixture passing through the chamber.
Although the liquid metering apparatus works satisfactorily with manual control, the movements of the body 280 can be used as a further precaution to control the variable speed mechanism 106 so as to automatically maintain the proportions of the mixture within predetermined limits. A device for such automatic control is shown in Figure 14.
The electrical indications of the movements of the body 280 are obtained by a magnetic sensor arrangement consisting of a differential transformer 284 with three windings located outside the housing 2700 The magnetic core 286 of the transformer is formed by an element magnetic of the submerged body Consequently, the inductance of the transformer 284 and consequently the differential voltage of its two secondary windings connected in series 288, varies according to the vertical position of the body 280.
The output voltage is rectified by rectifiers 290 and is applied through a suitable standard resistor 292 to a suitable voltage-sensitive device 294 The voltage-sensitive device 294 may have an indicator (no shown) indicating directly either the weight
<Desc / Clms Page number 10>
specific? or the proportion of the two liquids in the mixture. Further, the voltage-sensitive device operates a breaker 296 having adjustable contacts 298 and 300 and serves to limit the range of actuation of the breaker 298 within predetermined limits of voltage and hence specific weights. .
The contacts 298 and 300 are used to regulate the operation of a reversible motor 302 of a known type whose shaft 304 is connected by suitable gears 306 to Control element 116 of the variable speed drive mechanism 106 o The motor has two windings 308 and 310 connected in series and having a capacitor 312 connected at their ends.
When current is applied directly to one winding, the motor shaft 304 rotates in one direction, and when current is applied directly to the other winding, the shaft rotates in the reverse direction The capacitance end of the winding 308 is connected by a conductor 314 to the contact 298 of the breaker while the capacitance end of the other winding 310 is connected by a conductor 316 to the other contact 300 of the breaker.
Breaker arm 318 and the directly connected ends of windings 308 and 310 are connected to a suitable source of power by conductors 320 and 3220. Two of the three conductors 184, shown in Figure 10, may serve as a suitable source of power. and, if necessary, a suitable transformer (not shown) can be used between conductors 320 and 322 and conductors 1840 The primary winding 324 of the differential transformer 284 is supplied with a constant voltage by the secondary winding 326 of a constant voltage transformer 328 having its primary winding 330 suitably connected, through conductors 332 and 334, to conductors 320 and 322 respectively.
In operation, variations in the specific gravity of the mixture within predetermined limits, with the corresponding displacements of the body 280 do not produce sufficient variations in voltage for the voltage-sensitive apparatus 294 to close either of the contacts. 298 and 300. However, if the specific weight varies beyond the predetermined limits, one of the contacts 298 and 300 of the breaker closes and thus actuates the motor in a direction which changes the speed of the syrup pump 62 to reset. the specific weight of the mixture within predetermined limits. Preferably the motor conductors 314 and 316 have normally closed breakers 336 and 338. These breakers are opened by the motor shaft 304 when the latter reaches a certain angular point of its rotation.
Boosting of the 302 engine is thus avoided.
A suitable hand breaker 340 is inserted into conductor 320 to switch from manual control to automatic control of the variable speed drive 106. Additionally, conductor 322 has normally open contacts 342 of an AR relay. The relay coil 344 is interposed in the contactor 208 shown in figure 12, so that the automatic control device can be used only when the pumps, 60 and 62 are supplying the mixer 78.