DE102005045547A1

DE102005045547A1 - Anordnung zur Vermischung von Kohlendioxid mit Wasser

Info

Publication number: DE102005045547A1
Application number: DE102005045547A
Authority: DE
Inventors: Reiner Rogowski
Original assignee: FRIEDHELM SELBACH GmbH
Current assignee: FRIEDHELM SELBACH GmbH
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2007-01-11
Also published as: EP1741667B1; ES2411679T3; EP1741667A3; EP1741667A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Vermischung von Kohlendioxid mit Wasser, wobei das Kohlendioxid in eine mit Zapfhähnen (10) verbundene Kreisleitung (6) eingegeben wird, in welcher Kreisleitung (6) eine Förderpumpe (7) angeordnet ist. Um eine gattungsgemäße Anordnung im Hinblick auf eine verbesserte Kühlung weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass das mit Kohlendioxid vermischte Wasser ständig mittels einer Kälteanlage (13) gekühlt ist.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Anordnung zur Vermischung von Kohlendioxid mit Wasser, wobei das Kohlendioxid in eine mit Zapfhähnen verbundene Kreisleitung eingegeben wird, in welche Kreisleitung eine Förderpumpe angeordnet ist.

Anordnungen der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind Bestandteil eines Getränkeausschankverfahrens, welche dem Fachmann auch als Postmix-Verfahren bekannt ist. Mittels diesem Verfahren ist herkömmliches Leitungswasser mit Kohlendioxid carbonisierbar und im Weiteren mit Fruchtsaftkonzentraten oder dergleichen mischbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung im Hinblick auf eine verbesserte Kühlung weiterzubilden.

Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen bei einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass das mit Kohlendioxid vermischte Wasser ständig mittels einer Kälteanlage gekühlt ist. Zufolge solcher Ausgestaltung ist eine vorteilhafte Weiterbildung der zur Vermischung von Kohlendioxid mit Wasser dienenden Anordnung geschaffen. Über die in der Kreisleitung der Anordnung eingebundene Kälteanlage ist eine homogene Ausbreitung des Kohlendioxides in dem Wasser erreichbar. Dies deshalb, da gekühltes Wasser das Kohlendioxid besser aufzunehmen vermag. Hinsichtlich dessen ist vorgesehen, dass die Kälteanlage nicht nur die Wasserleitung sondern auch eine in der Kreisleitung eingebundene Kühlschlange und den notwendigen Carbonator umgibt. Das gekühlte und carbonisierte Wasser wird von dem Carbonator ausgehend über eine Leitung der Kreisleitung zugeführt. Mittels der in der Kälteanlage eingebetteten Kühlschlange der Kreislei tung ist eine ständige Kühlung des die Kreisleitung durchströmenden carbonisierten Wassers erreicht.

Der Gegenstand des weiteren Anspruches ist in Bezug zu dem Gegenstand des Anspruches 1 erläutert, er kann aber auch in seiner unabhängigen Formulierung von Bedeutung sein. So erweist es sich als vorteilhaft, dass die Kühlung in einem Eiswasserbad mit einer Temperatur von 0°C vorgenommen wird. Das wannenähnlich ausgebildete Eiswasserbad kann in konstruktiv einfacher Weise in den Kreislauf der Anordnung eingebunden werden bzw. die notwendigen Abschnitte der Anordnung umgeben. Im Hinblick auf den Temperaturwert des Eiswasserbades kann vorgesehen sein, dass der Wert zwischen 0,1 und 1,5°C angesiedelt ist, bevorzugt 0°C.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Um bei einer solchen Anordnung im Hinblick auf den Ausschank einen kontinuierlichen Volumenstrom des Schankmediums zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass stromaufwärts zu der Förderpumpe, jedoch stromabwärts bezüglich der Zapfhähne ein Rückschlagventil angeordnet ist, dass bei Entnahme über einen Zapfhahn einen Rückfluss der stromabwärtigen Leitung verhindert. Zufolge solcher Ausgestaltung ist eine derartige Anordnung in einfacher Weise nutzerfreundlicher ausgestaltet. Die Zwischenschaltung eines Rückschlagventils im Bereich der stromabwärtigen Leitung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Ausbringleistung der angeschlossenen Zapfhähne. Gegebenenfalls bei der Entnahme des Schankmediums auftretende und nicht wünschenswerte Druckschwankungen sind somit in einfachster Weise entgegengewirkt, so dass zur Entnahme des Schankmediums gleichwohl mehrere Zapfhähne bedient werden können. Hierbei kann das Schankmedium aus dem carbonisierten Wasser und Fruchtsaftkonzentraten oder dergleichen bestehen. Die diesbezügliche Vermischung dieser beiden Komponenten kann in üblicher Weise zwischen einer Abzweigung und den Zapfhähnen erfolgen. Die den Zapfhähnen vorgelagerte Abzweigung ist Bestandteil der Kreisleitung und zwischen dem Rückschlagventil und den Zapfhähnen angeordnet.

Der Gegenstand des weiteren Anspruches ist nachstehend zu dem Gegenstand des Anspruches 3 erläutert, kann aber auch in seiner unabhängigen Formulierung von Bedeutung sein. Um im Hinblick auf die Positionierung des Rückschlagventils innerhalb der Kreisleitung einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Rückschlagventil in Strömungsrichtung vor der Förderpumpe und/oder vor der Einmündung der Kohlendioxidleitung in die Kreisleitung angeordnet ist. Erfolgt über die Zapfhähne keine Entnahme des Schankmediums ist bedingt durch den von der Förderpumpe erzeugten Unterdruck das Rückschlagventil geöffnet, so dass ein unterbrechungsfreier Kreislauf gegeben ist. Bei Betätigung der Zapfhähne schließt das Rückschlagventil die stromabwärtige Leitung der Kreisleitung. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zubringleitung des carbonisierten Wassers zwischen der Förderpumpe und dem Rückschlagventil angeordnet ist. Demzufolge kann durch den erzeugten Unterdruck der Förderpumpe bei geschlossenem Rückschlagventil weiteres carbonisierte Wasser ständig der Kreisleitung zugeführt werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Um eine Anordnung der in Rede stehenden Art in einfacher Weise konstruktionsgünstiger weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass die Kreisleitung in Strömungsrichtung nach der Förderpumpe als Druckreduzierelement genutzt ist, nämlich vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an die Förderpumpe und dass die Kreisleitung mit einem solchen geringen Durchmesser und solcher Länge ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der durch die Förderpumpe gegebenen Druckerhöhung jedenfalls bis zu der Abzweigung der Zapfhähne im Wesentlichen abgebaut ist. Im Hinblick darauf ist durch die körperliche Modifizierung der Kreisleitung in einfacher Weise ein Druckabbau bis zu der Abzweigung der Zapfhähne erreichbar. Demzufolge kann auf ein Druckabbauorgan wie bspw. ein Reduzierventil oder dergleichen verzichtet werden. Hinsichtlich dessen ist eine wartungsfreundliche Anordnung geschaffen.

Der Gegenstand des weiteren Anspruches ist nachstehend zu dem Gegenstand des Anspruches 5 erläutert, kann aber auch in seiner unabhängiger Formulierung von Bedeutung sein. Konstruktiv vorteilhaft erweist sich die Maßnahme, dass im Wesentlichen der Druck unter Ausnutzung eines notwendigen Konstruktionselementes der Kreisleitung abbaubar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das innerhalb der Kreisleitung angeordnete Druckreduzierungselement von einer in dem Eiswasserbad positionierten Kühlschlage ausgebildet wird. Die in einer derartigen Anordnung benötigte Kühlschlange übernimmt so eine Doppelfunktion. Einerseits als Kühlungsorgan und andererseits als Druckabbauorgan für das Durchflussmedium. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Durchmesserverhältnis zwischen der Kreisleitung und der in dieser eingebundenen Kühlschlange annähernd 2:1 ist. Unter Betriebsbedingungen der Anordnung kann der Wert des Druckabbaues mindestens 3 Bar betragen. Im Hinblick auf die körperlichen Ausdehnungen der Kreisleitung und des Druckreduzierungselementes sind Druckabbauwerte im Bereich zwischen 4 und 8 Bar möglich. Maßgeblich zum Druckabbau ist das Durchmesserverhältnis und Längenverhältnis. Während wie bereits zuvor erwähnt der Wert des Durchmesserverhältnisses bevorzugt 2:1 betragen kann, ist vorgesehen, dass die Längserstreckung des Druckreduzierelemente je nach Anforderung einer solchen Anordnung einen Wert von 1 bis 10 m aufweisen kann, bevorzugt einen Wert von 2 bis 8 m, weiter bevorzugt einen Wert von 4 bis 6 m. Um beispielsweise bei Betriebsbedingungen einen Druckabbau von annähernd 6 Bar zu er reichen, müsste die Kreisleitung einen Innendurchmesser von 10 mm und die Kühlschlange einen Innendurchmesser von 5 mm sowie eine Länge von 4,6 m aufweisen.

Weiter betrifft die Erfindung eine Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, wobei in der Kohlendioxidleitung ein betätigbares Öffnungsventil vorgesehen ist.

Um bei einer derartigen Anordnung das Mischverhältnis zwischen dem Kohlendioxid und dem Wasser zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Öffnungsventil in der Kohlendioxidleitung durch den Wasserfluss gesteuert ist. Hierdurch ist in einfacher Weise einer Übercarbonisierung des Wassers entgegengewirkt. Um diesem Aspekt Rechnung zu tragen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wasserzufluss in der Wasserleitung mittels eines Schwimmkörpers erfassbar ist. Dieser Schwimmkörper erfasst in einfachster Weise auch kleinste Volumenstromänderungen des Wassers. Bei einer Entnahme des Schankmedium über ein oder mehrere Zapfhähne kann die Bewegung des Schwimmkörpers mittels eines berührungslos arbeitenden Erfassungselement gemessen werden. Berührungslos heißt hier, dass das Erfassungselement als Durchflusssensor fungiert und den bevorzugt magnetisierten Schwimmkörper abtastet. Dieser Durchflusssensor, oder auch Näherungsschalter genannt, ist dem Fachmann auch als Reed-Kontakt bekannt. Demzufolge ist die berührungslose Abtastung des Schwimmkörpers mittels einem Magnetfeld erreichbar. Das CO₂-Zuflussventil ist mit dem Reed-Kontakt verbunden, so dass die durch den Wasserzufluss ausgeübte Schwimmkörperbewegung über den Reed-Kontakt auf das CO₂-Zuflussventil übertragbar ist.

Der Gegenstand des weiteren Anspruches ist nachstehend zu dem Gegenstand des Anspruches 14 erläutert, kann aber auch in seiner unabhängigen Formulierung von Bedeutung sein. So erweist es sich als vorteilhaft, dass die Öffnung des CO₂-Zuflussventils in Abhängigkeit eines Überschreitens eines Wasserzufuhr-Schwellenwertes steht. Zufolge dessen können so gegebenenfalls auftretende Druckschwankungen in der Wasserzuflussleitung abgefangen werden, um eine stete Anpassung des CO₂-Gehaltes zu erreichen.

Die Gegenstände der Ansprüche 1, 3, 5, 7 sowie die dazugehörigen Unteransprüche sind für sich, als auch in Kombination untereinander, von Bedeutung.

Die Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei hier lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Eine für ein Postmix-Verfahren vorgesehene Carbonator-Anordnung trägt die Ziffer 1. Über das an sich bekannte Carbonatorprinzip ist bspw. Leitungswasser mit Kohlendioxid (CO₂) mischbar. Das kohlendioxiddurchsetzte Wasser kann dann anschließend mit einem Fruchtsaftkonzentrat oder dergleichen zur Fertigung eines Schankmediums gemischt werden.
Die Anordnung 1 ist in üblicher Weise kreislaufartig aufgebaut. Basis dieser Anordnung 1 ist eine Wasserleitung 2 und eine Kohlendioxidleitung 3, die ihrerseits in einem Carbonator 4 münden. Der Carbonator 4 dient in bekannter Weise zum Carbonisieren des Wassers mit dem Kohlendioxid. Über eine an dem Carbonator 4 angeschlossene Leitung 5 wird das carbonisierte Wasser einer Kreisleitung 6 zugeführt. Zur Förderung dieses Gemisches dient eine Förderpumpe 7, die ihrerseits den notwendigen Druckaufbau innerhalb der Kreisleitung 6 bereitstellt. Über den von der Förderpumpe 7 erzeugten Unterdruck wird das carbonisierte Wasser durch die Förderpumpe 7 hindurch mit Überdruck einer Kühlschlange 8, welche ihrerseits integraler Bestandteil der Kreisleitung 6 ist, zugeführt und in Richtung einer Abzweigung 9 gedrückt. Zwi schen der Abzweigung 9 und Zapfhähne 10 angeordnet kann das carbonisierte Wasser sodann über nicht dargestellte Konstruktionsmittel einem Fruchtsaftkonzentrat oder dergleichen beigemischt werden. Im Anschluss daran kann das so hergestellte Schankmedium über die Zapfhähne 10 ausgegeben werden.
Damit bei der Entnahme über die Zapfhähne das Schankmedium nicht mit Überdruck aus diesem strömt ist notwendigerweise innerhalb der Anordnung ein Druckabbau erforderlich. Hierzu ist vorgesehen, dass der erforderliche Druckabbau in einfacher Weise über die Kühlschlange 8 vorgenommen werden kann. Gegenüber der an dieser angeschlossen Kreisleitung 6 ist die Kühlschlange 8 durchmesserreduziert. Der Innendurchmesser der Kreisleitung 6 steht zu dem Innendurchmesser der Kühlschlange 8 im Verhältnis 2:1. In Abhängigkeit zu diesem Durchmesserverhältnis steht die Längserstreckung der Kühlschlange 6. Um unter Betriebsbedingungen der Anordnung annähernd einen Druckabbau von 6 Bar zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass diesbezüglich die Kreisleitung einen Innendurchmesser von 10 mm aufweist, wobei die Kühlschlange einen Innendurchmesser von 5 mm und eine Längserstreckung von 4,6 m aufweist. Durch diese einfache konstruktive Änderung der Kühlschlange kann gegenüber den bekannten Anordnungen auf ein Druckabbauorgan wie bspw. ein Reduzierventil verzichtet werden.
Um die Ausbringleistung der Zapfhähne 10 zu erhöhen, ist vorgesehen, dass stromaufwärts zu der Förderpumpe 7 jedoch stromabwärts bezüglich der Zapfhähne 10 ein Rückschlagventil 11 in die Kreisleitung 6 eingebunden ist. Bei geschlossenen Zapfhähnen 10 ist die Kreisleitung 6 über das Rückschlagventil 11 in Strömungsrichtung offen. Bei Betätigung der Zapfhähne 10 sperrt das Rückschlagventil 11 die stromabwärtige Leitung in Richtung der Förderpumpe 7, so dass kein Rückfluss des Mediums in Richtung auf die Zapfhähne 10 gegeben ist. Im Zuge dessen führt die Förderpumpe 7 über die zwischen der Förderpumpe 7 und dem Rückschlagventil 11 angeordnete Leitung weiterhin der Kreisleitung 6 das notwendige carbonisierte Wasser zu. So sind während des Zapfvorganges keine Druckschwankungen gegeben. Hierdurch ist ein gleichbleibender Abnahmestrom des Schankmediums in einfacher Weise realisiert.
Damit das Kohlendioxid sich im Leitungswasser homogener, sprich gleichmäßiger verteilen kann, wird vorgeschlagen, dass innerhalb der Anordnung 1 ein Eiswasserbad 12 positioniert ist. Zur Kühlung des Eiswasserbades 12 ist vorgesehen, dass diesbezüglich eine Kälteanlage 13 das Eiswasserbad 12 annähernd auf eine Temperatur von etwa 0°C kühlt.
Weiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Kohlendioxid-Einspeisewert in Abhängigkeit zu dem Volumenstrom des Wassers steht. Das heißt, um eine Übercarbonisierung des Wassers zu verhindern, erfolgt eine kontinuierliche Anpassung des Kohlendioxidwertes. Hierzu ist vorgesehen, dass in der Wasserleitung 2 ein Schwimmkörper 14 angeordnet ist. Die durch den Wasserfluss ausgeführte Bewegung des Schwimmkörpers 14 wird mittels eines Reed-Kontaktes 15 ermittelt und auf ein an der Kohlendioxidleitung 3 angeordnetes Zuflussventil 16 übertragen. Der als Durchfluss-Sensor fungierende Reed-Kontakt arbeitet in bekannter Weise mittels eines Magnetfeldes, wobei der Reed-Kontakt die Bewegung des magnetisierten Schwimmkörpers 14 erfasst. Die Bewegungsparameter des Schwimmkörpers 14 veranlassen, das mit dem Reed-Kontakt 15 in Verbindung stehende Zuflussventil 16 Einfluss auf den optimalen Kohlendioxideinspeisewert zu nehmen. Demzufolge kann auf eventuell auftretende Druckschwankungen in der Wasserzuflussleitung in einfacher Weise reagiert werden. Das Zuflussventil 16 regelt dann in Abhängigkeit der Bewegung des Schwimmkörpers 14 die Kohlendioxidzufuhr, sodass bspw. ein CO₂-Gehalt von 6,9 g/l im fertigen Schankmedium gegeben ist.
Um den Kohlendioxid-Einspeisewert konstant an dem Wasserdruck anzupassen, kann vorgesehen sein, dass dem Zuflussventil 16 vorgelagert ein Diffe renzdruckminderer 17 an der Kohlendioxidleitung 3 angeordnet ist. Der über einen Bypass mit der Wasserleitung 2 verbundene Differenzdruckminderer 17 passt in üblicher Weise konstant den Druck zwischen dem Wasser und dem Kohlendioxid an.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

Anordnung (1) zur Vermischung von Kohlendioxid mit Wasser, wobei das Kohlendioxid in eine mit Zapfhähnen (10) verbundene Kreisleitung (6) eingegeben wird, in welcher Kreisleitung (6) eine Förderpumpe (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Kohlendioxid vermischte Wasser ständig mittels einer Kälteanlage (13) gekühlt ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung in einem Eiswasserbad (12) mit einer Temperatur von 0°C vorgenommen ist.
Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts zu der Förderpumpe (7) jedoch stromabwärts bezüglich der Zapfhähne (10) ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist, das bei Entnahme über einen Zapfhahn (10) einen Rückfluss der stromabwärtigen Leitung (6) verhindert.
Anordnung nach Anspruch 3 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (11) in Strömungsrichtung vor der Förderpumpe (7) und/oder vor der Einmündung der Kohlendioxidleitung (3) in die Kreisleitung (6) angeordnet ist.
Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisleitung (6) in Strömungsrichtung nach der Förderpumpe (7) als Druckreduzierelement (5) genutzt ist, nämlich vorzugsweise unmittelbar im Anschluss an die Förderpumpe (7) und dass die Kreisleitung (6) mit einem solchen geringen Durchmesser und solcher Länge ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil der durch die Förderpumpe (7) gegebene Druckerhöhung jedenfalls bis zu der Abzweigung (9) der Zapfhähne (10) im Wesentlichen abgebaut ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen der Druck im Eiswasserbad (12) abgebaut ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbau des Druckreduzierelementes (5) mindestens 3 Bar beträgt.
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbau des Druckreduzierelementes (5) 4 bis 8 Bar beträgt.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierelement (5) eine Länge von bis zu 10 m aufweist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Druckreduzierelementes (5) 2 bis 8 m beträgt.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Druckreduzierelementes (5) 4 bis 6 m beträgt.
Anordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Kohlendioxidleitung (3) ein betätigbares CO₂-Zuflussventil (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂-Zuflussventil (16) in der Kohlendioxidleitung (3) durch den Wasserfluss gesteuert ist.
Anordnung nach Anspruch 12 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserzufluss in der Wasserleitung (2) mittels eines Schwimmkörpers (14) erfasst ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Schwimmkörpers (14) mittels eines berührungslos arbeitenden Erfassungselementes (15) erfasst ist und in Abhängigkeit hiervon das CO₂-Zuflassventil (16) geöffnet ist.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des CO₂-Zuflussventiles (16) in Abhängigkeit eines Überschreitens eines Wasserzufuhr-Schwellenwertes vorgenommen ist.