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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortgesetzten Herstellen und Abgeben von Kohlendioxydgas gelöst enthaltendem und gekühltem Wasser, insbesondere zur Abgabe von Getränken, bei dem am in einer geschlossenen Aufbereitungszone ständig einen vorbestimmten Wasservorrat, insbesondere durch Einsprühen von Frischwaser, aufrechterhält, das Wasser in diesem Vorrat in eine Zwangsströmung versetzt, das Kohlendioxyd, vorzugsweise über einen porösen Körper unterhalb der Wasseroberfläche, unter Druck einführt, durch Eintauchen gekühlter Flächen in dem Wasservorrat selbst Eispanzer erzeugt und aufrechterhält und das gekühlte und mit Kohlendioxyd gesättigte Wasser aus dem Wasservorrat mittels Steigrohr und Ventil entnimmt.
Es ist eine Vorrichtung bekannt, welche aus einem druckdichten Aufbereitungsbehälter zur Aufnahme eines Wasservorrates, einer durch Höhenstandsfühler steuerbaren Frischwasser-Zufuhreinrichtung, einer Einrichtung zum Zuführen von Kohlendioxydgas aus einer Druckgasquelle, aus im Aufbereitungsbehälter angeordneten und in den Wasservorrat eintauchenden und an eine durch Temperaturfühler steuerbares Kühlaggregat anschliessbaren Kühlelementen, einem in dem Wasservorrat eintauchenden antreibbaren Rotor zur Erzeugung einer Strömung in dem Wasservorrat und einem in den Wasservorrat eintauchenden Steigrohr besteht, das ausserhalb des Aufbereitungsbehälters mit einem Entnahmeventil verbunden ist, durch das Kohlendioxyd gelöst enthaltendes und gekühltes Wasser in dosierten Mengen entnommen werden kann (vgl. DE-OS 2021237).
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird an der Innenwand des wärmeisolierten Behälters mit Hilfe einer Kühlschlange ein von der Behälterwand aus nach innen wachsender Eispanzer erzeugt. Dieser Eispanzer bildet praktisch die Innenfläche der Aufbereitungszone. In dieser Zone ist praktisch bezüglich des Durchmessers und der Höhe nach mittig ein Flügelrotor in dem Wasservorrat angeordnet, der das Wasser in dem Vorrat in einer aufgezwungenen Zirkulation hält. Mit Hilfe dieser Zirkulation soll erreicht werden, dass das Wasser sowohl mit dem Eispanzer als auch mit der Wasseroberfläche unter ständiger Strömung in Kontakt tritt, um auf diese Weise einerseits Wärme an den Eispanzer abzugeben und anderseits aus dem Kopfraum oberhalb des Wasservorrates Kohlendioxydgas aufzunehmen.
Die Aufnahme von Kohlendioxydgas aus dem Kopfraum wird weitgehend durch die Oberflächenberührung zwischen der Gasphase und der Flüssigkeitsphase in der Aufbereitungszone bestimmt.
Verglichen mit der Menge an Wasser ist die Grösse der Grenzfläche zwischen Gasphase und Flüssigkeit gering. Es muss daher durch die Art der Wasserströmung eine erhebliche Turbulenz im Bereich der Grenzfläche erzeugt werden, wenn überhaupt eine nennenswerte Menge an Gas aus der Gasphase durch das Wasser aufgenommen werden soll. Jedoch haben Gase, die in einer Flüssigkeit gelöst sind, das Bestreben, bei zunehmender Turbulenz und auf Grund ihres geringeren spezifischen Gewichtes aus der Flüssigkeit wieder auszutreten. Die resultierende Gasaufnahme ist also bei dieser bekannten Vorrichtung vergleichsweise gering. Hinzu kommt, dass bei starker Turbulenz in der Flüssigkeit feine Gasbläschen in der Flüssigkeit zu grossen Gasblasen zusammengeschlagen werden, welche grosse Blasen dann rasch wieder in den Kopfraum aufsteigen.
Da ein Eispanzer mit zunehmender Dicke eine zunehmende Wärmeisolierung zwischen der Flüssigkeit und der gekühlten Fläche darstellt, wird zwar mit zunehmendem Eispanzer die Kältekapazität der Vorrichtung vergrössert, die Wärmeabgabe der Flüssigkeit an die gekühlte Fläche der Kühlelemente jedoch verringert. Selbst wenn die Oberflächentemperatur der Kühlelemente weit unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegt, kann das Wasser Wärme nur an die Oberfläche des Eispanzers also an eine lediglich auf den Gefrierpunkt gekühlte Fläche abgeben. Die Wärmeaufnahme des Eispanzers ist daher stark beschränkt.
Da das Aufnahmevermögen von Wasser an Kohlendioxydgas von der Wassertemperatur abhängig ist, ist die Gasaufnahmefähigkeit des Wassers wegen der schlechten Kühlwirkung entsprechend stark eingeschränkt. Da ausserdem die Gasaufnahme durch die Flüssigkeit aus den geschilderten Gründen wenig effektiv ist, lässt sich mit dieser bekannten Vorrichtung nur eine sehr begrenzte Menge an Kohlendioxydgas in den Wasservorrat einbringen.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist es üblich, die vorbestimmte Flüssigkeitsmenge aus der Aufbereitungszone über ein Ventil unter Druck zu entnehmen, so dass bei der Herstellung von Getränken ein Kohlendioxydgas enthaltender Wasserstrahl auf einen zumeist ebenfalls unter Druck stehenden Strahl einer Geschmacksstoffflüssigkeit wie Sirup trifft, so dass beide unter hoher Turbulenz gemischt in ein Entnahmegefäss wie Trinkglas einströmen können. Bei der Entnahme unter Druck und bei starker Strömung geht ein grosser Anteil der in dem Wasser gelöst enthaltenen Kohlendioxydgase verloren, so dass das
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Getränk im Trinkgefäss Kohlendioxydgas nur noch in einer Menge enthält, die noch wesentlich geringer ist als die entsprechende Menge in dem in der Aufbereitungszone befindlichen Wasservorrat.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kühlung und Karbonisierung des Wassers gegenüber dem bekannten Verfahren wesentlich zu intensivieren und zu verbessern und gleichzeitig sicherzustellen, dass auch bei der Entnahme des karbonisierten Wassers praktisch kein nennenswerter Verlust an Kohlendioxydgas auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man das Eispanzerwachstum auf den entgegengesetzten Oberseiten der gekühlten Flächen unterschiedlich beeinflusst, indem man das Wasser jeweils entlang der einen Oberseite mit starker und entlang der andern Oberseite mit demgegenüber schwacher Konvektionsströmung streichen lässt, das Kohlendioxydgas direkt in die starke Konvektionsströmung einleitet und das gekühlte und gesättigte Wasser unter Entspannung auf Atmosphärendruck in schwacher, ruhiger und zum Atmosphärendruck hin offener Strömung entnimmt. Die unterschiedliche Steuerung des Wachstums des Eispanzers auf den entgegengesetzten Seiten oder Oberflächen der Kühlelemente hat unmittelbar zur Folge, dass beide Oberflächen des sich bildenden Eispanzers für die Wärmeaufnahme aus dem Wasservorrat zur Verfügung stehen.
Es wird somit bei gleichen Abmessungen die zur Verfügung stehende Kontaktoberfläche des Eispanzers verdoppelt. Schon dadurch wird eine wesentlich intensivere Kühlung des Wasservorrates erreicht.
Durch die Steuerung des Eispanzers in der Weise, dass er auf den entgegengesetzten Flächen der Kühlelemente stark unterschiedliche Panzerdicken annimmt, wird einerseits erreicht, dass bei Aufrechterhaltung der gewünschten Kühlreserve oder Kühlkapazität der Eispanzer auf der dem grösseren Wasseranteil zugewandten Seite nur eine vergleichsweise geringe Dicke aufweist und das Wasser damit nahezu direkt in Kontakt mit den Oberflächen der Kühlelemente tritt, die auf eine Temperatur weit unter dem Gefrierpunkt des Wassers herabgekühlt sind. Die Wärmeisolierung zwischen dieser Oberfläche der Kühlelemente und dem Wasser durch den dazwischenliegenden Eispanzer von geringer Dicke ist entsprechend gering.
Die Wärmeabgabe des Wassers im Bereich der stärkeren Strömung an die Oberfläche der Kühlelemente ist damit ungleich intensiver als bei Zwischenschaltung eines wärmeisolierenden Eispanzers von grosser Dicke, wie er bei dem bekannten Verfahren zur Sicherstellung der notwenigen Kühlkapazität notwendig ist. Die Kühlung des Wassers erfolgt somit ungleich intensiver, effektiver und überdies noch unter erheblicher Einsparung an Energie.
Zu beachten ist dabei, dass man eine wesentlich intensivere und raschere Kühlung des Wassers erhält und damit die Möglichkeit bekommt, aus dem Wasservorrat in rascher Folge vorbestimmte Wassermengen zu entnehmen und entsprechend grosse Mengen an Frischwasser zuzuführen, ohne dass merkliche Schwankungen in der Temperatur des eingeschlossenen Wasservorrates auftreten. Es ist also auch bei starker Entnahmefrequenz möglich, das Wasser in dem Wasservorrat stets auf der gleichen Temperatur nahe dem Gefrierpunkt zu halten.
Die niedrige Temperatur des Wassers in dem Wasservorrat erhöht entsprechend das Aufnahmevermögen des Wassers bezüglich des eingebrachten Kohlendioxydgases. Dabei erfolgt bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Einbringung des Kohlendioxydgases direkt in die stärkere Wasserströmung unterhalb des Wasserspiegels, u. zw. über eine poröse Keramik im unteren bis mittleren Teil des Wasservorrates. Das Einbringen von Kohlendioxydgas in Wasser über eine poröse Keramik ist an sich bekannt. Die Verwendung dieser Einbringungsmethode bei dem erfindungsgemässe Verfahren trägt wesentlich dazu bei, dass in dem fertig ausgegebenen Getränk der Kohlendioxydanteil im Wasser ungleich grösser als bei jedem andern bekannten Verfahren dieser Art ist. Die Keramik reduziert den Gasaustritt über ihre Porigkeit auf feinste Bläschen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden diese Bläschen unmittelbar in das bis auf nahe dem Gefrierpunkt gekühlte Eiswasser eingeführt. Auf Grund der tiefen Temperatur des Wassers unterliegen diese Bläschen beim Eintritt im Wasser einer weiteren Schrumpfung. Dies führt dazu, dass die Bläschen praktisch "null Auftrieb" haben und eine Wolke von feinsten Bläschen an der Austrittsstelle bilden. Da die Austrittsstelle direkt in der stärkeren Wasserströmung liegt, kann diese Strömung die Kohlendioxyd-Bläschenwolke fortlaufend und sanft abtragen und verteilen, so dass die Bläschen keinerlei Chance haben, sich zu grösseren Blasen zusammenzuschliessen. Sie werden vielmehr wirkungsvoll und sofort über den ganzen Wasservorrat verteilt.
Zur Ausführung des neuen Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die aus einem druckdichten Aufbereitungsbehälter zur Aufnahme eines Wasservorrates, einer durch Höhenstandsfühler
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steuerbaren Frischwasser-Zufuhreinrichtung, einer Einrichtung zum Zuführen von Kohlendioxydgas aus einer Druckgasquelle, aus im Aufbereitungsbehälter angeordneten und in den Wasservorrat eintauchenden und an ein durch Temteraturfühler steuerbares Kühlaggregat anschliessbaren Kühlelementen, einem in dem Wasservorrat eintauchenden antreibbaren Rotor zur Erzeugung einer Strömung in dem Wasservorrat und einem in den Wasservorrat eintauchenden Steigrohr besteht, welches ausserhalb des Aufbereitungsbehälters mit einem Entnahmeventil verbunden ist.
Diese bekannte Vorrichtung wird gemäss der Erfindung dadurch weitergebildet, dass die Kühlelemente unter Unterteilung des Wasservorrates in ungleiche Wasserteilmengen im Abstand von der Wand des Aufbereitungsbehälters angeordnet sind, der Rotor nahe dem Boden des Aufbereitungsbehälters angeordnet und so ausgebildet ist, dass mit ihm eine relativ starke aufsteigende Strömung entlang der einen Seite und eine relativ schwächere aufsteigende Strömung entlang der andern Seite der Kühlelemente erzeugbar ist, dass ein an die Druckgasquelle anschliessbarer poröser Körper im Bereich der starken Konvektionsströmung nahe dem Rotor angeordnet ist, und dass dem Entnahmeventil eine das Wasser in schwacher, ruhiger Strömung abgebende, den Druck auf Atmosphärendruck mindernde Druckentspannungseinrichtung zugeordnet ist.
Dem in der Vorrichtung angeordneten Rotor nahe dem Boden des Behälters kommt eine dreifache Aufgabe zu. Einmal hat dieser Rotor die Aufgabe die Konvektionsströmung zu intensivieren, was die Effektivität der Wärmeabgabe an die Kühlelemente verbessert. Des weiteren hat der Rotor die Aufgabe, durch Erzeugung unterschiedlich starker Strömungen auf den beiden Seiten des an den Kühlelementen sich bildenden Eispanzers einen Eispanzer mit unterschiedlicher Dicke über den beiden Oberflächen der Kühlelemente zu bilden. Zum Dritten aber hat der Rotor die Aufgabe, die sich bildende C02-Wolke in dem Wasservorrat sanft abzutragen und damit wesentlich besser und gleichförmiger im Eiswasser zu verteilen und dadurch die Gefahr auszuschliessen, dass durch Bildung grösserer Bläschen ein Verlust an Kohlendioxydgas im Wasser eintritt.
Die geschilderten Vorgänge gewährleisten somit eine optimale Feinstimprägnierung des Wassers mit Kohlendioxydgas. Dies wieder ist Voraussetzung dafür, dass mit der Entnahme des Wassers aus der Vorrichtung das Wasser unmittelbar auf den Druck der Umgebungsatmosphäre entspannt werden kann.
Überraschenderweise zeigt sich, dass bei der Entspannung und Abgabe des Wassers in Form einer ruhigen, sanften Strömung ein Kohlendioxydgasverlust nur in dem Masse praktisch auftritt, in dem ein geringer Anteil des Kohlendioxydgases in grösseren Bläschen in dem Wasser vorhanden ist. Mit der Entnahme und der gleichzeitigen Entspannung einer vorbestimmten Wassermenge aus dem Wasservorrat kann diese Wassermenge somit direkt in eine offene Rinne, d. h. eine dem atmosphärischen Druck ausgesetzte Rinne zugeleitet werden, ohne dass der Anteil an gelöstem Kohlendioxydgas dadurch beeinträchtigt wird. Diese dem Atmosphärendruck offen ausgesetzte Wasserströmung kann in Form einer ruhigen, schwachen Strömung bis zu einer Getränkeentnahmestelle geführt werden, wo die Flüssigkeit in ein Trinkgefäss eingeleitet werden kann.
Auf diese Weise kann man beispielsweise ein Sodagetränk erhalten, das bis nahe an den Gefrierpunkt von Wasser gekühlt ist und nicht nur einen höchstmöglichen Gehalt an COg-Gas besitzt, sondern zugleich auch ein hohes Standvermögen unter Beibehaltung dieser Qualität. Dieses Standvermögen übersteigt das Standvermögen üblicher auf dem sogenannten Post-Mix-Herstellungswege gewonnenen Getränke bei weiten. Derartige auf bekannte Weise durch direkte Mischung von Geschmacksstoffen und karbonisiertem Wasser bei der Entnahme erhaltenen Getränke erweisen sich bekanntermassen bereits nach kurzer Standzeit als mehr oder weniger schal und häufig nicht mehr trinkbar.
Die durch die neuen Massnahmen sichergestellte Feinstimprägnierung bis zu dem maximalen Sättigungsgrad des nahe dem Gefrierpunkt von Wasser gekühlten Wassers ermöglicht die Herstellung nicht nur von Sodawasser, sondern auch von Mischgetränken von höchster Qualität. Ein weiterer Vorteil des auf diesem Wege gewonnenen karbonisierten Wassers besteht darin, dass das Einmischen selbst hochviskoser Geschmacksstoffe in das karbonisierte Wasser ohne Verwendung von Rührwerken und ohne Anwendung von Druck intensiv gemischt werden können, u. zw. lediglich unter explosionsartiger Freisetzung eines geringen Anteils an Kohlendioxydgas in dem Wasser durch Einbringen des bei Zimmertemperatur aufbewahrten Geschmackstoffes.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Gerät zum Herstellen von karbonisierten Getränken nach dem Post-Mix-Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ; Fig. 2 einen senkrechten
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Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Vorrichtung zum Ausführen des neuen Verfahrens vor der Inbetriebnahme und Fig. 3 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 die Aufbereitungsvorrichtung während des normalen Betriebes.
Das in Fig. 1 gezeigte Gerät dient zur wahlweisen Entnahme von Postmixgetränken unterschiedlicher Geschmacksrichtung.
Das Gerät weist in einem Gehäuse--A--eine Batterie von Vorratsbehältern --10a bis 10d-- für Geschmacksstoffe unterschiedlicher Geschmacksrichtung auf, wobei angenommen ist, dass die Geschmacksstoffe in Form eines Sirups vor Konzentration, d. h. einer Zahl merklich über 600 Brix vorliegen.
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unteren Ende eine Dosiereinrichtung --13-- angeschlossen ist, die zur dosierten Abgabe einer vorbestimmten Sirupmenge aus dem Sirupvorrat --9-- dient. Der Flüssigkeitsstand innerhalb des Vorratsbehälters --10a-- ist mit --14-- bezeichnet, während mit --15-- der über dem Flüssigkeitsspiegel liegende Kopfraum angegeben ist. Im dargestellten Beispiel kann die für die portionsweise Entnahme notwendige Luftzufuhr in den Behälter durch ein Röhrchen --11-- erfolgen.
In dem Gehäuse --A-- ist weiterhin die Aufbereitungsvorrichtung für das karbonisierte Wasser angeordnet. In Fig. 1 ist diese Vorrichtung nur stark schematisch wiedergegeben. In der Praxis ist die
Batterie von Vorratsbehältern im Gehäuse --A-- gegenüber der Aufbereitungsvorrichtung durch eine Wand isoliert. Die Aufbereitungsvorrichtung weist einen druckdichten Behälter --26-- auf, in dem ein Vorrat --27-- an gekühltem Wasser aufgenommen ist. Das Frischwasser wird über ein gesteuertes Ventil --30-- durch eine Sprüheinrichtung --31-- auf den Wasserspiegel des Wasservorrates aufgesprüht oder feingeregnet.
Das Kohlendioxydgas wird über ein gesteuertes Ventil --28-- über einen porösen Verteilerkopf --29-- nahe dem Boden des Druckgefässes dem Wasservorrat zugeführt. Das karbonisierte und gekühlte, also das aufbereitete Wasser wird über eine Leitung --32-- dem Wasservorrat entnommen und über ein gesteuertes Ventil --33-- und eine Druckentspannungseinrichtung --34-- einer Mischzone zugeleitet.
Das in dem Vorrat --27-- unter Druck stehende Wasser tritt aus der Entspannungseinrichtung --34-mit einem etwa dem Umgebungsdruck entsprechenden Druck in einen Strömungskanal in Form einer flachgeneigten Rinne --38-- aus. Die Rinne --38-- ist als offene Rinne dargestellt, um dadurch den freien Druckausgleich mit der Umgebungsatmosphäre anzudeuten. In der Praxis ist der Kanal selbstverständlich durch ein Gehäuse nach aussen abgeschirmt.
Der Boden der Rinne ist gegenüber der Horizontalen schwach geneigt, u. zw. in Richtung einer Abgabestelle --40-- für das fertige Getränk. Die Neigung ist so gewählt, dass das karbonisierte Wasser in einer für den gewünschten Ausgabezyklus ausreichend kurzen Zeit von der Entspannungseinrichtung --34-- zu der Abgabeöffnung-40-- gelangt. Während der Durchströmung der Rinne wird in die Wasserströmung aus dem ausgewählten Vorratsgefäss eine dosierte Menge an Geschmacksstoff eingeleitet und ohne Fremdeinwirkung lediglich durch die Erwärmung des Wassers von der Ausgangstemperatur auf die durch die Zimmertemperatur des Geschmacksstoffes bestimmte Mischtemperatur freiwerdende Kohlendioxydgasmenge mit dem Wasser gemischt, so dass in einem unter der Abgabeöffnung --40-befindlichen Trinkgefäss eine homogene Trinkmischung vorliegt.
Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, dass vor Eintritt des Geschmackstoffes in die Wasserströmung eine bestimmte Teilmenge der Gesamtmenge des Wassers die Rinne durchströmt und eine entsprechende Restteilmenge des Wassers nach dem Einführen des Geschmacksstoffes und Mischen durch die Rinne nachströmt, um diese von Resten des Geschmackstoffes völlig zu befreien.
Wesentliche Voraussetzung für die angegebene Funktion ist eine optimale Aufbereitung und Vorrathaltung des karbonisierten Wassers. Die bevorzugte Ausführungsform einer dafür geeigneten Vorrichtung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Die in diesen Zeichnungen dargestellte Vorrichtung weist einen druckdichten Behälter --50-- auf, in dem ein Wasservolumen --52-- als Vorrat aufgenommen ist. Die Höhe des Wasserspiegels --53-- in dem Behälter --50-- wird durch entsprechende Standhöhenfühler --72-- von einem zentralen Steuergerät, das nicht dargestellt ist, gewährleistet. Das Steuergerät steuert ein Solenoidventil --66--, über das Wasser unter Druck durch die Leitung --67-- in den Kopfraum --51-- des Behälters eingeführt wird.
Die Einführung erfolgt unter Druck in der Weise, dass das eingeführte Wasser keine Turbulenz erzeugt. Zu diesem Zweck endet das Zuführungsrohr --67-- in einem Zerstäubungskopf bzw. Fein-
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berieselungskopf --68--, der das zugeführte Wasser vernebelt, wobei der Nebel oder Sprühregen sich allmählich auf die Wasseroberfläche niederschlägt. Die niedrige Temperatur zwischen-20 und +2 C, vorzugsweise im Bereich von max. 0 C des Wasservorrates --52-- wird in dem Behälter --50-- mit Hilfe eines Kühlaggregates erzielt.
Dieses ist in Form einer schraubenförmigen gewickelten Verdampferschlange ausgebildet, das über seine beiden Anschlüsse --55 und 56-- mit einem ausserhalb liegenden Kälteerzeuger verbunden ist.
Man erkennt aus den Zeichnungen, dass mit zylindrisch gewickelter Verdampferschlange --54--, die praktisch annähernd über die ganze Standhöhe des Wasservorrates --52-- reicht, das Innere des Behälters in zwei konzentrische Zonen unterteilt ist, u. zw. eine Zone --59-- innerhalb der Verdampferschlange und eine Ringzone --58-- ausserhalb der Verdampferschlange. Auf die Bedeutung dieser Ausbildung wird weiter unten noch näher eingegangen.
Das Innere des Behälters --50-- steht unter einem vorbestimmten Druck. Dieser Druck ist auf den Druck des Kohlendioxydgases abgestimmt, das von einer entsprechenden Quelle über ein Solenoid gesteuertes Ventil --69-- dem Wasservorrat --52-- zugeführt wird. Hiezu dient ein Zuführungsrohr - -70--, das bis nahe zum Boden --60-- des Behälters in den Wasservorrat reicht und an seinem unteren Ende mit einer Keramikkerze --71-- oder einem andern porösen Körper verbunden ist, durch den hindurch das Kohlendioxydgas in feinsten Bläschen in den Wasservorrat --52-- ausperlt. Hiemit ist eine wesentliche Voraussetzung für eine Feinstimprägnierung des Wassers mit Kohlensäure geschaffen.
Um zu verhindern, dass sich in dem Wasservorrat wolkenartige Bläschen von Kohlendioxyd ansammeln, die einerseits die Qualität des Sodawassers beeinträchtigen würden und anderseits Anlass zur Bildung von grösseren Bläschen und damit zum erheblichen Verlust von Kohlendioxyd im Wasser sein können, ist eine Einrichtung vorgesehen, um in dem Behälter eine praktisch laminare langsame Konvektionsströmung zwangsweise zu erzeugen. Zu diesem Zweck ist an der tiefsten Stelle im Boden --60-- des Behälters ein Rotor --61-- gelagert, der zweckmässigerweise zentral ansaugt und das Wasser in radialer Richtung über den ansteigenden Boden nach aussen drückt.
Im dargestellten Beispiel erfolgt der Antrieb von aussen berührungsfrei mit einem ausserhalb drehbar gelagerten Magnetrad --63--, das durch den Motor --62-angetrieben wird und den Rotor --61-- magnetisch mitnimmt.
Das aufbereitete Wasser kann durch die Leitung --64-- über das Solenoid gesteuerte Ventil --65-entnommen und der Mischzone zugeführt werden.
Wenn der Behälter gefüllt ist und die Kühleinrichtung in Betrieb genommen wird, so bildet sich im Bereich --57-- der Verdampferschlange --54-- eine zunehmende Eisschicht, welche zunächst den Zwischenraum zwischen benachbarten Rohrwindungen überbrückt, so dass die Verdampferschlange --54-zusammen mit dem sich bildenden Eis in den Behälter praktisch eine etwa zylindrische Trennwand aufbaut,
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den Boden --60-- des Behälters und dann an der Innenseite der sich bildenden Eiswand nach oben und im oberen Bereich wieder zur Mitte des Wasservorrates hin. Die Konvektionsströmung hat mehrere Zwecke.
Sie dient einmal dazu zu verhindern, dass das Kohlendioxyd in konzentrierten Wolken innerhalb des Wasser vorhanden ist. Es soll weiterhin eine gleichmässige Kühlung des Wasservorrates gewährleisten, also einen gewissen Mischeffekt. Die Konvektionsströmung dient aber gleichzeitig auch zur Steuerung der an der Kühlschlange --54-- wachsenden Eiswand, indem auf der nach innen weisenden Eisfläche --80c-- des sich bildenden Eispanzers --80-- das strömende Wasser ständig Wärme an den Eispanzer --80-- abgibt und damit das Wachstum radial nach innen des Eispanzers begrenzt.
Da in der äusseren Ringzone --58-- das Wasser nahezu in Ruhe ist, also nur einer geringen Konvektionsströmung unterworfen ist, kann hier das Eis in den Ringraum, also radial nach aussen unbehindert wachsen, so dass sich auf der aussen liegenden Umfangsfläche der Rohrschlange --54-- ein dickerer Eispanzer --80b-- bildet, während auf der Innenseite der Rohrschlange nur ein sehr dünner Eispanzer --80a-- vorliegt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der dicke Eispanzer --80b-- als Speicher für Kältekalorien dient, während auf der Innenseite die Rohrschlange --54-- nur durch eine dünne Eisschicht bedeckt ist, die eine rasche Wärmeabgabe vom Wasser in die Rohrschlange wegen des Fehlens einer Isolierung durch das Eis nicht nennenswert behindern kann.
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Selbstverständlich muss zur Sparung von Energie und zum Schutz des Behälters das Wachstum des Eispanzers zusätzlich überwacht werden. Hiezu dienen entsprechende Fühler --73, 74--, die in dem zentralen Steuerkreis eingeschaltet sind. Dabei kann auch die Verdampferschlange --54-- selbst als eine Elektrode angezogen werden, die mit den beiden andern Elektroden-73 und 74-- jeweils Fühlkreise bilden. Der äussere Fühlkreis mit der Elektrode --73-- soll verhindern, dass der Eispanzer bis gegen die Behälterwand wächst und einen unzulässigen Druck auf den Behälter ausüben kann. Der innere Fühlkreis mit der Elektrode --74-- steuert zusammen mit der Konvektionsströmung das Wachstum der Eisschicht --80a-- auf der Innenseite der Kühlschlange.
Auf diese Weise erhält man eine direkte und sehr wirkungsvolle Kühlung des Wassers, wobei das Wasser eine sehr gleichmässige niedrige Temperatur annimmt. Trotz direkten Wärmeübergangs vom Wasser auf die Kühlschlange braucht bei dieser neuen Anordnung auf die Vorteile des Eispanzers als Kältespeicher nicht verzichtet zu werden. Die Anordnung arbeitet ausserordentlich ökonomisch und lässt sich sehr raumsparend aufbauen. Die Anlage arbeitet praktisch wartungsfrei. Das erzeugte Sodawasser ist von stets gleichbleibender höchster Qualität und kann auch ohne Zumischung von Geschmacksstoffen direkt zum Trinken mit einem bisher nicht gekannten hohen COz-Gehalt entnommen werden.
Die Wirkung der Kühlung wird dadurch unterstützt, dass durch die ausgeübte Strömung vor allem im Inneren des sich bildenden Eiszylinders der Gefrierpunkt des Wassers in den Minusbereich verlagert wird, wodurch weiterhin die Imprägnierung über die niedrige Wassertemperatur eine Unterstützung erfährt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum fortgesetzten Herstellen und Abgeben von Kohlendioxydgas gelöst enthaltendem und gekühltem Wasser, insbesondere zur Abgabe von Getränken, bei dem man in einer geschlossenen Aufbereitungszone ständig einen vorbestimmten Wasservorrat, insbesondere durch Einsprühen von Frischwasser, aufrechterhält, das Wasser in diesem Vorrat in eine Zwangsströmung versetzt, das Kohlendioxyd, vorzugsweise über einen porösen Körper unterhalb der Wasseroberfläche, unter Druck einführt, durch Eintauchen gekühlter Flächen in dem Wasservorrat selbst Eispanzer erzeugt und aufrechterhält und das gekühlte und mit Kohlendioxydgas gesättigte Wasser aus dem Wasservorrat mittels Steigrohr und Ventil
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entgegengesetzten Oberseiten der gekühlten Flächen unterschiedlich beeinflusst,
indem man das Wasser jeweils entlang der einen Oberseite mit starker und entlang der andern Oberseite mit demgegenüber schwacher Konvektionsströmung streichen lässt, das Kohlendioxydgas direkt in die starke Konvektionsströmung einleitet und das gekühlte und gesättigte Wasser unter Entspannung auf Atmosphärendruck in schwacher, ruhiger und zum Atmosphärendruck hin offener Strömung entnimmt.