DD267973A1 - Anordnung zum karbonisieren von wasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Druckkarbonisierung von Wasser, wie sie insbesondere in Kaltgetraenketischzapfgeraeten angewendet werden kann. Die Aufgabe, den Zerstaeubungsdruck bei auch nach haeufiger Entnahme gleichmaessig hohem Karbonisierungsgrad zu reduzieren, wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass mehrere Druckbehaelter angeordnet sind, die durch entsprechende Verschaltung nacheinander von dem zu karbonisierenden Wasser durchlaufen werden. Das Wasser wird in jedem Behaelter erneut zerstaeubt, so dass eine Mehrstufenkarbonisierung erfolgt, wobei eine Kuehlung des teilkarbonisierten Wassers erst nach dem ersten Behaelter vorgenommen wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Druckkarbonisierung von Wasser, wie sie insbesondere in Kaltgetränketischzapfgeräten angewendet werden kann.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Anordnungen zur Karbonisierung von Wasser sind in verschiedener Art bereits bekannt. Im einfachsten Fall wird Kohlendioxid aus einer Druckflasche in einen teilweise mit Wasser gefüllten Behälter über ein unterhalb des Wasserspiegels angeordnetes Verteilerdüsensystem geleitet; durch den Kohlendioxiddruck im Behälter wird die Entnahme realisiert. Bei dieser Art Karbonisierung ist der Wirkungsgrad wegen der geringen Kontaktfläche zwischen Wasser und Kohlendioxid klein. Als Verbesserung ist es bertus bekannt, dss Wasser beim Einleiten in den Behälter zu zerstäuben, um dadurch die Kontaktfläche zum Kohlendioxid zu vergrößern. Zur besseren Stabilisierung des auf diese Weise karbonisierten Wassers wurde die Kühlung des Druckbehälters vorgesehen.

Aus der US-PS 3162323 ist es weiterhin bekannt, das zu karbonisierende Wasser Ober einen außerhalb des Behälters liegenden Strömungskreis in Umlauf zu halten und dabei mehrfach zu zerstauben. Auf diese Weise ist eine erhöhte Kohlendioxidanreicherung erzielbar. Nachteilig dc'oei ist, daß bei häufiger Entnahme karboniserten Wassers die durch den Kreislauf ermöglichte Kohlendioxidanreicherung unwirksam und der Karbonisierungsgrad somit verringert ist. Gemäß DE-AS 2559651 wurde daher versucht, durch feinste Zerstäubung des Frischwassers im Druckbehälter und durch Einleitung des Kohlendioxides in den Wassmvorrat In feinstverteiltei Form einen hohen Karbonisierungsgrüd zu erzielen, so daß auch bei häufiger bzw. ständiger Entnahme sich der Karbonisierungsgrad nicht verringert. Nachteilig dabei ist, daß eine derartig feine Zerstäubung des Wassers nur bei hohem ZerstBubungsdruck möglich Ist, der von einer Pumpe erzeugt werden muß und mit dem das Wasserzuführungsrohr belastet wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Druckkarbonisierung den sicherheitstechnischon und pumpe^mlßigon Aufwand ohne Qualitätsverlust des karbonisierten Wassers zu reduzieren.

Darlegung des Wesen· der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den Zerstäubungsdruck bei auch nach häufiger Entnahme gleichmäßig hohem Karbonisierungsgrad zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, bei der Wasser mittels Biner Pumpe unter Druck in einer Kohlendioxidatmosphäre versprüht wird, und die aufgebaut ist unter Verwendung an sich bekannter Druckbehälter, die jeweils mit einem Füllstandsfühler für hohen Wasserstand und einem Füllstandsfühler für niedrigen Wasserstand, einem Wasserzuführungsrohr mit oberhalb des höchsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Zerstäuberdüse, einem Wasserentnahmerohr mit unterhalb des niedrigsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Zerstäuberdüse, einem Wasserentnahmerohr mit unterhalb des niedrigsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Mündung und einem Kohlendioxidzuführungsrohr mit unterhalb des niodrigsten auftretenden Wasserstandes angeordnetem Verteilerdüsensystem ausgestattet sind, unter Verwendung an sich bekannter Druckminderer, die jeweils außen an eines der Kohlendioxidzuführungsrohre angeschlossen sind und unter Verwendung an sich bekannter elektrischer Schalteinheiten, die eingangsseitig jeweils an die beiden Füllstandsfühler eines der Druckbehälter angeschlossen sind und ausgangsseitig Schalter aufweisen, die bei Unterschreiten des durch den jeweiligen einen Füllstandsfühler vorgegebenen niedrigen Wasserstandes und bei Überschreiten des durch den jeweiligen anderen Füllstandsfühler vorgegebenen hohen Wasserstandes schalten. Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß im allgemeinen Fall eine Anzahl von η Druckbehältern (n2, ganze Zahl) jeweils mit Druckminderer und elektrischer Schalteinheit angeordnet ist, wovon der erste Druckbehälter mit seinem Wasserzuführungsrohr an die mit einem ersten Magnatventil in Reihe liegende Pumpe angeschlossen ist. Jeder weitere Druckbehälter ist mit einem Kühlmantel versehen und mit seinem Wasserzuführungsrohr an das Wasserentnahmerohr des jeweils vorhergelegenen Druckbehälters über jeweils ein Magnetventil und ein dazu in Reihe liegendes Kühlsystem angeschlossen. Das Wasserentnahmerohr des letzten Druckbehälters ist an ein Entnahmeventil mit Auslauf geführt. Die eingangsseitig an die Füllstandsfühler des letzten Druckbehälters angeschlossene, bei niedrigem Wasserstand einschaltende, elektrische Schalteinheit ist ausgangsseitig mit dem ersten Magnetventil und der Pumpe verbunden. Jede eingangsseitig an die Füllstandsfühler eines anderen Druckbehälters angeschlossene, bei niedrigem Wasserstand ausschaltende, e;z'«.\< !sehe Schalteinheit Ist ausgangsseitig jeweils mit dem an das Wasserentnahmerohr dieses Druckbehälters angeschlossenen Magnetventil verbunden.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung ist die Anzahl η der angeordneten Druckbehälter 2 bzw. 3. Das Entnahmeventil kann als Magnetventil mit handbetätigtom Schalter ausgeführt sein.

Die vor den Wasserzuführungsrohren mit Zerstäuberdüsen angeordneten Kühlsysteme können mit den Kühlmänteln für jeden Druckbehälter einzeln bzw. insgesamt eine Einheit bilden und von einem gemeinsamen Kühlaggregat betrieben sein. Die Füllstandsfühler können als isoliert angeordnete Elektroden mit als Punktkontakt ausgebildeter Elektrodenspitze oder als Druckschalter ausgebildet sein.

für einen einwandfreien Betrieb ist es zweckmäßig, wenn das durch die Füllstandsfühler festgelegte Differenzvolumen jedes Druckbehälters mindestens so groß ist wie das des vorhergelegenen. Der Kohlendioxidgasdruck muß vom ersten bis zum letzten Druckbehälter immer geringer werden. Die Kohlendioxidzuführungsrohre aller Druckbehälter sind ebenso wie die Wasserzuführungsrohre mit Rückschlagventilen versehen.

Während des Betriebes wird karbonisiertes Wasser über das Entnahmeventil aus dem letzten Druckbehälter entnommen; ermöglicht wird das durch den anliegenden Kohlendioxidgasdruck. Bei Unterschreiten des durch den einen Füllstandsfühler definierten niedrigen Wasserstandes schaltet die angeschlossene elektrische Schalteinheit ein; die Pumpe wird in Betrieb gesetzt und das dazu in Reihe liegende Magnetventil geöffnet. Im ersten Druckbehälter wird Wasser im mit Kohlendioxidgas gefüllten oberen Bereich zerstäubt. Der Druckbehälter wird bis zu der durch den Füllstandsfühler für hohen Wasserstand definierten Höhe gefüllt; gleichzeitig erhöht sich dabei der Gasdruck. Bei Überschreiten der durch den Füllstandsfühler definierten Höhe schaltet die zugehörige Schalteinheit ein, das dem Wasserentnahmerohr nachgeordnete Magnetventil öffnet, durch den Überdruck strömt Wasser über das Entnahmerohr durch das nachfolgende Kühlsystem und wird im nächsten Behälter erneut zerstäubt. Da die Pumpe weiter arbeitet, bleibt der erste Behälter nahezu gefüllt. Ist der zweite Behälter gefällt, setzt sich der beschriebene Vorgang des Zerstäubens im nächsten Behälter fort, bis schließlich im letzten Behälter der Wasserstand des nunmehr stark mit Kohlendioxid angereicherten Wassers den durch den Füllstandsfühler definierten hohen Wasserstand übersteigt, wobei durch zwischenzeitliche erneute Entnahme eine Verzögerung eintreten kann.

Mit Überschreiten des definierten hohen Wasserstandes schaltet die elektrische Schalteinheit des letzten Behälters aus; dio Pumpe wird außer Betrieb gesetzt und das zugehörige Magnetventil schließt.

Die zwischen den Behaltern angeordneten Magnetventile bleiben geöffnet; es finden Druckausgleichsvorgänge statt, die durch die Entnahme karbonisierten Wassers beeinflußt werden. Der letzte Behälter wird dadurch jeweils nachgefüllt. Infolge des höchsten Druckes wird zunächst Im ersten Druckbehälter der durch den zugehörigen FüllstandsfQhler definiei.'? niedrige Wasserstand unterschritten; die Schalteinheit schaltet aus und das an das Entnahmerohr dieses Behälters angeschossene Magnetventil schließt. Dieser Vorgang setzt sich schrittweise fort, bis das vordem letzten Behälter angeordnete Magnetventil geschlossen ist. Wird dann weiterhin karbonisiertes Wasser entnommen, wird der durch den Füllstandsfühler definierte niedrige Wasserstand unterschritten, was erneut zum vornbeschi iebenen Einschalten der Pumpe führt. Durch die Art der Anordnung der Dru .behälter erfolgt die Karbonisierung mehrttufig. Die erst nach der ersten Stufe einsetzende Kühlung führt bereits in dieser zu einer hohen Kohlendioxidanreicherung; durch den Kühlprozeß vor dem erneuten Zerstäuben erfolgt eine Stabiiisiarung. Je geringer die Druckdifferenz zwischen den Behältern ist, um so mehr wird aus dem Zorstäubungs- ein Rieselvorgang; zumindest während der Druckausgleichsvorgänge tritt diese Erscheinung auf. Durch He Verlangsamung des Ablaufs ist damit eine stärkere Kühlung vor dem Einleiten in den nachfolgenden Druckbehälter verbunden, was eine bessere Stabilisierung des bereits gelösten Kohlendioxides im Wasser zur Folge hat und die geringere Berührung teilweise ausgleicht. Durch die mehrstufige Anreicherung ist eine Karbonisierung bis zur Sättigungsgrenze möglich.

Ausführungsbeisplel Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Figur zeigt schematisch eine Ausfuhrungsform einer urfindungsgemäßen Anordnung mit zwei dargestellten Druckbehältern. Ein erster Druckbehälter 1 ist in an sich bekannter Weise mit Fülletandsfühlern in Form von isoliert angeordneten Elektroden mit Punktkontakt für hohen Wasserstand 2 und für niedrigen Wasserstand 3, mit einem Wasserzuführungsrohr 4 mit oberhalb des

höchsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Zerstäuberdüse, mit einem Wasserentnahmerohr 5 mit unterhalb desniedrigsten im Betrieb auftretenden Wasserstandes angeordneter Mündung und mit einem Kohiendioxidzuführungsrohr β mitunterhalb des niedrigsten im Betrieb auftretenden Wasserstandes angeordnetem Veteilerdüsonsystem ausgestattet. Außerdembesitzt der Druckbehälter ein nicht dargestelltes Sicherheitsventil. An das Wasserzuführungsrohr ist unter Zwischenschalteneines Rückschlagventils die mit einem ersten Magnetventil 7 in Reihe liegende Pumpe angeschlossen. An das

Kohiendioxidzuführungsrohr β ist unter Zwischenschalten eines Rückschlagventils ein Druckminderer 9 angeschlossen, der den Kohlendioxiddruck auf den erforderlichen Wert reduziert. An die beiden Füllstandsfühler 2; 3 ist eine elektrische Schalteinheit 11

angeschlossen, die bei Überschreiten des durch die obere Elektrode 2 festgelegten Wasserstandes einschaltet. Als Schalteinheitkann ein Relais mit Selbsthaltekontakt dienen. Ausgangsseitig ist die Schalteinheit 11 mit dem an das Wasserentnahmerohr 5angeschlossenen Magnetventil 10 verbunden, das auf diese Weise betätigt werden kann.

Ein zweiter Druckbehälter 12, der grundsätzlich einen gleichen Aufbau wie dor erste Behälter 1 besitzt, ist mit den Füllstandsfühlern, die ebenfalls als isoliert angeordnete Elektroden mit Punkt) ontakt ausgebildet sind, für hohen Wasserstand 13

und niedrigen Wasserstand 14, mit einem Wasserzuführungsrohr 15 mit obarhalb des höchsten cuftretenden Wasserstandesangeordneter Zerstäuberdüse, mit einem Wasserentnahmerohr 16 mit unterhalb des niedrigsten im Betrieb auftretenden

Wasserstandes angeordneter Mündung und mit einem Kohiendioxidzuführungsrohr 17 mit unterhalb des niedrigsten

auftretenden Wasserstandes angeordnetem Verteilerdüsensystem sowie einem nicht dargestellten Sicherheitsventilausgestattet. Das durch die Füllstandsfühler 13; 14 definierte Differenzvoiumen ist größer als das durch die Füllstandsfühler 2; 3im Druckbehälter 1 festgelegte. Der Druckbehälter 1 wird durch einen Kühlmantel 20 gekühlt. An das

Kohiendioxidzuführungsrohr 17 ist unter Zwischenschalten eines Rückschlagventils ein Druckminderer 18 angeschlossen, der

den durch den Druckminderer 9 eingestellten Druck weiter reduziert. Das Wasserzuführungsrohr 15 ist mit dem Magnetventil 10unter Zwischenschalten eines Kühlsystem« 21 und eines in Reihe dazu liegenden Rückschlagventils verbunden. Das

Kühlsystem 21 ist al» Rohrschlange mit durch den Kühlmantel 20 geführt und von dessen Kühlaggregat gekühlt. An das Entnahmerohr 16 ist ein Entnahmeventil 22 mit Auslauf angeschlossen. An die beiden Füllotandsfühler 13; 14 >st eine elektrische Schalteinheit 19 angeschlossen, die bei Unterschreiten des durch die

untere Elektrode 14 festgelegten Wasserstandes einschaltet. Aesgangsseitig ist die Schalteinheit 19 mit dem Magnetventil 7 undder Pumpe 8 verbunden.

Im Betrieb bewirkt ein Unterschreiten des durch die Elektrode 14 im Druckbehälter 12 festgelegten Wasserstandes ein Öffnen

des Magnetventils 7 und ein Inbetriebsetzen der Pumpe 8. Im Behälter 1 wird Frischwasser zerstäubt, das sich mit Kohlendioxidanreichert. Überschreitet der Wasserstand die durch die Elektrode 2 definierte Höhe, schaltet die Schalteinheit 11 und das

Magnetventil 10 öffnet. Das bereits karbonisierte Wasser wird infolge des Überdruckes über das Entnahmerohr 5 des Druckbehälters 1 durch das Kühlsystem 21 geleitet und in gekühltem Zustand im iweiten Druckbehälter 12 erneut zerstäubt. Die Pumpe 8 arbeitet weiter; der Behälter 1 bleibt demzufolge annähernd bis zur oberen Elektrode 2 mit Wasser gefüllt. Überschreitet der Wasserstand im Behälter 12 die durch die obere Elektrode 13 vorgegebene Höhe, schaltet die Schalteinheit 19

erneut und die Pumpe 8 wird außer Betrieb gesetzt; das Magnetventil 7 schließt gleichzeitig.

Über das weiterhin geöffnete Magnetventil 10 findet ein Druckausgleich zwischen den Behältern statt. Der Wasserstand im Druckbehälter 12 erreicht dabei einen wesentlich über dem durch die Elektrode 13 vorgegebenen Wert, was die Einschaltabstände der Pumpe vergrößert. Mit geringer werdendem Druckunterschied verringert sich die pro Zeiteinheit

überströmende Wassermenge, das Zerstäuben im Druckbehälter 12 geht in ein Rieseln über.

Bei Unterschreiten des durch die Elektrode 3 vorgegebenen niedrigen Wasserstandes schaltet die Schalteinheit 11 und das Magnetventil 10 schließt. Eine Entnahme des karbonisierten Wassers über das Ventil 22 ist in allen Phasen möglich. Bis zum Schließen des Magnetventils 10 wird der Füllstand im Druckbehälter 12 durch Druckausgleichsvorgänge in gewissem Maße wieder

ausgeglichen. Erst nachdem das Magnetventil 10 geschlossen ist, feilt bei weiterer Entnahme der Füllstand auf unter den durch die Elektrode 14 vorgegebenen niedrigen Wert, was ein Schalten der Schalteinheit 19 und einen erneuten Pumpzyklus bewirkt. Wenn der auf diese Weise erreichte Karbonisierungsgrad zu gering ist. kann der in der Figur zwischen den Linien A und B dargestellte Teil mehrfach angeordnet werden.

Die Anordnung wird zweckmflßigerweise mit einem Ausschankteil kombiniert, In dem dem Wasser verschiedene Getrfinkekonzentrate zugesetzt werden können.

Claims (5)

1. Anordnung zum Karbonisieren von Wasser, das mittels einer Pumpe unter Druck in einer Kohlendioxidatmosphäre zerstäubt wird, unter Verwendung an sich bekannter Druckbehälter, die jeweils mit einem Füllstandsfühler für hohen Wasserstand und einem Füllstandsfühler für niedrigen Wasserstand, einem Wasserzuführungsrohr mit oberhalb des höchsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Zerstäuberdüse, einem Wasserentnahmerohr mit unterhalb des niedrigsten auftretenden Wasserstandes angeordneter Mündung und einem Kohlendioxidzuführungsrohr mit unterhalb des niedrigsten auftretend an Wasserstandes angeordnetem Verteilerdüsensystem ausgestattet sind, unter Verwendung an sich bekannter Druckminderer, die jeweils außen an eines der Kohlendioxidzuführungsrohre angeschlossen sind, und unter Verwendung an sich bekannter elektrischer Schalteinheiten, die eingangsseitig jeweils an die beiden Füllstandsfühler eines der Druckbehälter angeschlossen sind und ausgangsseitig Schalter aufweisen, die bei Unterschreiten des durch den jeweiligen einen Füllstandsfühler vorgegebenen niedrigen Wasserstandes und bei Überschreiten dos durch den jeweiligen anderen Füllstandsfühler vorgegebenen hohen Wasserstandes schalten, dadurch gekennzeichnet, daß η Druckbehälter jeweils mit Druckminderer und elektrischer Schalteinheit angeordnet sind, von denen der erste Druckbehälter (1) mit seinem Wasserzuführungsrohr (4) an die mit einem ersten Magnetventil (7) in Reihe liegende Pumpe (8) angeschlossen ist, daß jeder weitere Druckbehälter (12) mit einem Kühlmantel (20) versehen und mit seinem Wasserzuführungsrohr (15) an das Wasserentnahmerohr des jeweils vorhergelegenen Druckbehälters über jeweils ein Magnetventil und ein dazu in Reihe liegendes Kühlsystem (21) angeschlossen ist, daß das Wasserentnahmerohr des letzten Druckbehälters an ein Entnahmeventil (22) mit Auslauf geführt ist, daß die eingangsseitig an den letzten Druckbehälter angeschlossene, bei niedrigem Wasserstand einschaltende elektrische Schalteinheit (19) ausgangsseitig mit dem ersten Magnetventil (7) und der Pumpe (8) verbunden ist und daß jede eingangsseitig an einen anderen Druckbehälter angeschlossene, bei niedrigem Wasserstand ausschaltende, elektrische Schalteinheit (11) ausgangsseitig jeweils mit dem an das Wasserentnahmerohr dieses Druckbehälters angeschlossenen Magnetventil (10) verbunden ist.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der angeordneten Druckbehälter η gleich 2 ist.

3. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der angeordneten Druckbehälter η gleich 3 ist.

4. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahmeventil (22) ein Magnetventil mit handbetätigtem Schalter ist.

5. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (20) und das Kühlsystem (21) für jeweils einen Druckbehälter oder insgesamt ejne Einheit bilden.