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Die
nachfolgende Erfindung bezieht sich auf einen Druckaufsatz für getränkehaltige
Gefäße, insbesondere
für Gefäße, die
kohlensäurehaltige
Getränke
enthalten, und auf ein Verfahren zum Betreiben des Druckaufsatzes.
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STAND DER TECHNIK
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zur Bereitstellung
von Druck in Getränkegefäßen bekannt,
die dazu dienen, in Gefäßen wie
beispielsweise Bierfässern
einen solchen Kohlensäurendruck
bereit zu stellen, dass das Bier auf die gewünschte Weise gezapft wird und
sich eine ansprechende Schaumkrone bildet.
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Eine
solche Zapfvorrichtung für
Getränkefässer wird
in dem Gebrauchsmuster
DE
79 06 737 U1 von Kötter,
H. genannt. Die dort offenbarte Zapfvorrichtung dient insbesondere
zur Verwendung mit kleinen Getränkefässern, die
mit Kohlendioxidpatrone und Manometer versehen sind. Sie sollen
vom Laien einfach gehandhabt und bedient werden können. Dabei
soll die Vorrichtung einen lediglich sehr geringen Raumbedarf haben. Es
wird daher eine Vorrichtung offenbart, die eine ungeschützt in den
Raum ragende Zapfvorrichtung, die mit einem Ventil über eine
Kohlendioxidpatrone gekoppelt ist und die ebenfalls ungeschützt in den
Raum ragt, besitzt.
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Die
DE 1944 673 A von
Baltzer, W. bezieht sich ebenfalls auf einen mehrwegigen Bierfassverschluss mit
Anzapfvorrichtung, wobei ein Druckgaspolster bereits bei der Befüllung der
Vorrichtung vorgesehen wird; es wird nach dem Aufbringen des Behälterverschlusses
oder bei Befüllung
durch den Behälterverschluss
automatisch bereitgestellt. Insbesondere wird auf eine Entnahmevorrichtung
aus Metall oder Kunststoff abgestellt, die mittels eines Schraub- oder Klemmverschlusses
mit dem Fassanschluss flüssigkeits-
und gasdicht verbunden werden kann. So kann durch das zuvor bereitgestellte
Druckgaspolster das kohlensäurehaltige
Getränk über die
Entnahmevorrichtung ausge lassen werden. Für kleine Fässchen kann für vollständigen Entleerung
Separat eine Kohlendioxidpatrone angebracht und auch wieder entfernt
werden, sodass das Fass ohne die daran montierte Kohlendioxidpatrone
bei unvollständiger
Entleerung bis zum vollständigen
Verbrauch im Kühlschrank
gelagert werden kann. Nachteilig hieran ist, dass beim weiteren
Aufbrauchen des Fassinhalts eine frische Gaspatrone beschafft und
mit apparativem Aufwand angebracht werden muss.
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Ferner
offenbart die
DE 697
18 763 T2 von Suntory Ltd. eine eisgekühlte Zapfanlage, aus welcher
Bier aus einem Bierfass direkt in einen Krug abgefüllt werden
kann, wozu Kohlendioxidgas aus einer Patrone zugefügt wird.
Das Augenmerk dieser Erfindung liegt darauf, eine Eiskühlung bereit
zu stellen, was mittels der nachteilig Raum einnehmenden, komplexen
offenbarten Erfindung erfolgt. Die
DE 27 34 698 C2 offenbart eine Vorrichtung
von Anstechen und Abdichten von Kohlensäurepatronen und dergleichen.
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Eine
weitere Vorrichtung zum Bereitstellen eines mit Kohlensäure versetzten
Getränks
wird in der
DE 2 323
345 A Morgan et. al beschrieben, die einen Vorratsbehälter für das Getränk bereit
stellt, der mit einem zum Zapfhahn führenden Rohr ausgestattet ist,
wobei ein Ultraschallgenerator an das Rohr gekoppelt ist, sodass
beim Zapfen eine feste Schaumstruktur erhalten wird. Ferner beschreibt
die
EP 0 186 709 A1 eine
Vorrichtung zur Ausgabe von Getränken
aus einem unter Druck stehenden Gefäss.
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OFFENBARUNG
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Druckbereitstellung
in getränkehaltigen
Gefäßen und
ein Verfahren zum Betreiben derselben zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe
wird durch einen Druckaufsatz mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
21 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
werden durch die Unteransprüche
beschrieben.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf einen Druckaufsatz, der auf getränkehaltige
Gefäße aufgesetzt
werden kann, um das Getränk
mit Gas zu beaufschlagen, das durch eine vorteilhaft Platz sparend in
den Druckaufsatz integrierte Gaspatrone bereit gestellt wird. Die
Gaspatrone steht über
eine Ventilanordnung und einen Degen mit dem Inhalt des Gefäßes in Kontakt.
Um das Gas aus der Patrone in das Gefäß strömen zu lassen, wird diese mittels
einer Hebelanordnung gegen einen Dorn geschoben, der eine Öffnung in
der Gaspatrone, respektive in einer im Patronenhals vorliegenden
Verschlussvorrichtung bereitstellt. Der Dorn selbst ist an einem
Schlitten angeordnet, der über
eine Bohrung zur Leitung des Gases verfügt. Das Gas kann über eine
nach Bedarf betätigbare
Ventilanordnung durch die Bohrung in ein Kanalsystem fließen, welches
sich bis in den Degen erstreckt, und kann somit in das Getränk strömen. Der
Gasfluss durch das Kanalsystem wird durch einen Kipphebel ermöglicht,
der in operativer Verbindung mit einem Kolben steht, sodass bei
entsprechender Stellung des Kipphebels das Gas über die Bohrung zunächst in
einen ersten Kanal, von dort in einen von einem Kolben umgebenen
Raum und weiter in einen zweiten Kanal strömen kann. Die Betätigung des
Kolbens durch den Kipphebel bewirkt, dass das Gas aus dem Kolbenraum
in den Kanal gedrückt wird,
der in den Degen mündet.
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Die
Raumtiefe des erfindungsgemäßen Druckaufsatzes
wird im Wesentlichen durch die Größe der Gaspatrone bestimmt,
die in dem Druckaufsatz angeordnet werden kann. Der Kipphebel ist
besonders vorteilhaft derart Raum sparend angeordnet, dass die Überführung des
Gases von einem ersten Niveau, auf welchem sich der Patronenhals
befindet, aus dem das Gas in die Bohrung austritt, auf ein zweites
Niveau ermöglicht
wird, von welchem aus das Gas druckkontrolliert in das Gefäß überführt wird.
Die geschickte Anordnung des Kipphebels zwischen den beiden Niveaus
erlaubt, dass sich vorteilhaft unter geringem konstruktivem Aufwand
Raum sparend eine Gaspatrone derart auf einem Gefäß aufsetzen
lässt,
dass dieses zum gewünschten Zeitpunkt
mit Gas beaufschlagt werden kann, dabei kann das Getränk, wenn
es nicht vollständig
aufgebraucht wird, mit Gefäß- und Druckaufsatz
weiter gelagert werden.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
bezieht sich vorteilhaft auf die Aus führung des Gefäßes als
Dose oder auch als Fass, insbesondere als Bierfass, wie es als Kleingebinde
bekannt ist. Geschickt lassen sich Dosen oder Fässer stapeln und auch in Haushaltskühlschränken mitsamt
dem Druckaufsatz lagern, auch angebrochene Fässer oder Dosen können weiter
gelagert werden, ohne an Qualität
zu verlieren.
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Ferner
beziehen sich Ausführungsbeispiele
auf die vorteilhafte Anordnung des Hebels, mit welchem die erfindungsgemäße Ventilanordnung
in dem Druckaufsatz betätigt
werden kann.
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Schließlich beziehen
sich Ausführungsbeispiele
auf die Bereitstellung von Sicherheitsvorkehrungen durch Überdruck-
und Rückschlagventile.
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Darüber hinaus
sind Ausführungsbeispiele
auf das Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Druckaufsatzes
bezogen, das demonstriert, wie auf einfache und geschickte Weise
ein Getränk
in einem entsprechenden Gefäß mit Gas
beaufschlagt werden kann, um das Getränk qualitativ zu verbessern
und gegebenenfalls die Entnahme aus dem Gefäß zu erleichtern.
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Diese
und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung
unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Der
Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der
Beschreibung. Gegenstände
oder Teile von Gegenständen,
die im Wesentlichen gleich oder ähnlich
sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Es zeigt:
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1 zeigt
einen Aufriss des erfindungsgemäßen Druckaufsatzes
von oben.
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2 zeigt
einen Seitenaufriss des erfindungsgemäßen Druckaufsatzes mit eingelegter
Kohlendioxidpatrone.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Druckaufsatzes von unten.
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4 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Druckaufsatzes von oben.
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BESCHREIBUNG
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dient grundsätzlich dazu,
auf Gefäße aufgesetzt
zu werden, die zur Lagerung und zum Transport bis hin zur Bereitstellung
kohlensäurehaltiger
Getränke
geeignet sind. Besonders geeignet sind als solche Gefäße Fässer oder
Dosen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Solche Fässer oder
Dosen können
aufgestellt werden, und können
im stehenden Zustand an ihrer oberen Deckelfläcke eine Öffnung aufweisen, die nur temporär verschlossen
ist. Eine solche Öffnung
kann mit einer Membran, einem Stopfen, einem Dreh- oder sonstigen
Verschluss verschlossen sein, und zu dem Zeitpunkt geöffnet werden,
wenn der Degen, der abhängig
von seiner Länge
auch als Kurzdegen bezeichnet wird eingeführt werden soll.
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Generell
kann das zur Druckbeaufschlagung verwendete Gas jedes Lebensmittelgas
sein, insbesondere Kohlendioxid, mit dem kohlensäurehaltige Getränke wie
Bier unter Druck gesetzt werden, oder auch Sauerstoff, mit dem Getränke beaufschlagt
werden können,
die einen besonders hohen Sauerstoffgehalt aufweisen sollen. Solche
Getränke
sind insbesondere aus dem Fitnesssektor bekannt.
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Der
Fokus der vorliegenden Erfindung ist auf Kleingebindefässer mit
einem Fassungsvermögen
von etwa 5–10
l gerichtet, insbesondere auf solche, die Bier enthalten, da diese
Kleingebindefässer
zur Entleerung mit Kohlendioxid versorgt werden müssen, damit
das Getränk
entsprechend frisch und mit angenehmer Schaumkrone in ein Trinkgefäß gezapft
und präsentiert
werden kann.
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Fässer, die
geeignet sind, mit dem erfindungsgemäßen Druckaufsatz versehen zu
werden, sind unter anderem in der
WO 00/0792 A1 Grittmann beschrieben.
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Wird
der erfindungsgemäße Druckaufsatz
auf einem entsprechenden Kleingebindefass für Bier mit integrierter Zapfanlage
angeordnet, so kann durch Betätigen
des Mechanismus' Kohlendioxid
aus einer in dem Druckaufsatz integrierten Patrone in das Fass überführt werden,
wo sich mit dem Getränk
beziehungsweise in dem Getränk
Kohlensäure
bildet. Der auf diese Weise bereitgestellte Druck unterstützt die Überführung des Getränks aus
der am Fass angeordneten oder ggf. entsprechend am Fass anbringbaren
Zapfvorrichtung, so dass das mit frischem Kohlendioxid versorgte
Getränk
frisch sprudelnd zum Verzehr bereitgestellt werden kann. Der erfindungsgemäße Druckaufsatz
mit integrierter Kohlendioxidpatrone ist insofern besonders vorteilhaft
für die
Anwendung des Bierzapfens, da das Bier durch die in situ entstehende
Kohlensäure
eine Schaumkrone und frischen Geschmack erhält.
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1 zeigt
den erfindungsgemäßen Druckaufsatz,
der einen Degen 2, besser ersichtlich aus 2, aufweist.
Der Degen 2 steht die über
eine Ventilanordnung mit einer Kohlendioxidpatrone 3 in
Verbindung.
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Grundsätzlich wird
unter einem Degen vorliegend ein Rohr verstanden, das im Wesentlichen
senkrecht zu der Vorrichtungsebene, in der die Gasflasche liegt,
angeordnet ist. Der Degen kann fest an dem Druckaufsatz angeordnet
sein, in anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen kann der Degen
auch als lose Komponente aufgesteckt werden. Ferner ist der Degen
geeignet, durch eine entsprechend in einem Fass vorgesehene Öffnung in
das Fass eingeführt
zu werden. Der Degen kann entsprechend mehr oder weniger tief in das
Fass ragen, in welchem er entsprechend der Ausführungsform des Fasses von einem
mit einem Zapfhahn verbundenen Steigrohr umfasst werden kann. Selbstverständlich kann
in anderen Ausführungsformen
der Degen umgekehrt auch das Steigrohr dicht umgeben.
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Aus 1 wird
deutlich, dass die Gaspatrone 3, die eine Kohlendioxidpatrone
zur Bereitstellung von Kohlendioxid zur Reaktion mit H2O
für die Bildung
von Kohlensäure
sein kann, durch eine Hebelanordnung 4, die von der Außenseite
des Druckaufsatzes zugänglich
und betätigbar
ist, gegen einen auf der Innenseite des Druckaufsatzes angeordneten
Dorn 5 derart verschiebbar ist, dass der Dorn die Patrone 3 öffnet. Der
Dorn 5 ist an einem Schlitten 6 angeordnet, welcher
in einer Ausnehmung 7 liegt und in dieser gegen einen Stempel 8 verschiebbar
ist. Der verschiebbare Schlitten 6 wird insofern als Folge
der Betätigung
des Hebels 4 gegen einen Stempel 8 bewegt, der
gegen ein Dichtungselement, das vorliegend eine Gummischeibe 9 ist,
angelegt wird. Das Dichtelement ist an einem Ende des Stempels 8,
das dem Dorn 5 zugewandt ist, angeordnet. Es kann außer aus
Gummi auch aus einem anderen geeigneten Material wie Teflon oder
Kunststoff bestehen. Ferner kann seine Form außer der Scheibenform auch andere
geeignete geometrische Formen wie etwa eine Ringform oder Zylinderform
annehmen
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Der
Stempel 8 ist verschiebbar in einer Lagerschale 10 gelagert
und steht in operativer Verbindung mit einem ersten Ende eines Kipphebels 11.
Der Kipphebel ist so angeordnet, dass das Gas, das aus dem durchstochenen
Patronenhals strömt,
von seinem höher
gelegenen Niveau unter Druckkontrolle auf das niedriger gelegene
Niveau überführt wird,
auf dem sich der Degen befindet: Dazu strömt das Gas, nachdem der Stempel 8 durch
die Hebelbewegung der Hebelanordnung 4 vorgeschoben wurde,
durch die Bohrung 12, die im Schlitten entlang einer sich
durch den Schlitten erstreckenden Achse A-A angeordnet ist, bis
in einen den ersten Kanal 14, der in dem Brückenteil 13 liegt.
Das Brückenteil
ist so angeordnet, das der erste Kanal 14 und die Bohrung 12 näherungsweise
im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Der Gasdruck ist zu
diesem Zeitpunkt durch die entsprechende Änderung der durchströmten Volumina
erheblich gemindert.
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Diese
räumliche
Anordnung des ersten Kanals 14 zur Bohrung 12,
die eine fluidische Verbindung zwischen einem Kolben 16 und
der Bohrung 12 herstellt, ist nicht zwingend: Die fluidische
Verbindung kann auch in einer anderen geometrischen Anordnung realisiert
werden, unter Beibehalt der erwünschten
Druckminderung.
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Der
Kolben 16 liegt gegen ein zweites Ende des in dem Druckaufsatz 1 kippbar
abgestützten
Kipphebels 11 an, dessen erstes Ende in Kontakt mit dem
Stempel 8 steht, so dass nach Kippen des Kipphebels 11 durch
die Stempelbewegung das zweite Endes des Kipphebels 11 mit
dem Kolben 16, in Kontakt gebracht wird, so dass der von
dem Kolben 16 umgebener Raum 17 über den
zweiten Kanal 18 mit dem Degen 2 in fluidische
Verbindung tritt. Das in dem Raum 17 enthaltene Gas fließt über den
Degen 2 in das figurativ nicht gezeigte Gefäß.
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Der
besagte Hebel 11 liegt derart an der Innenseite des Randes 1'' der Haube 1' an, die die
einzelnen Komponenten des Druckaufsatzes 1 unter sich vereinigt,
dass der Hebel kippen kann; erweist hierzu eine Ausrundung 19 auf,
die, wie in 1 und 2 offenbar
wird, an einer Anlagefläche 19' des Haubenrandes 1'' eine Abstützung bereit stellt. Der Haubenrand 1'' ist daher an seiner Außenseite
durch Längsrippen 28 versteift.
Selbstverständlich
können
auch andere Muster oder Formen eine Aussteifung des Haubenrandes 1'' bereitstellen. Wenn die Ausrundung 19 des
Hebels 11 exzentrisch angeordnet ist, wird eine kleinere
Stempelbewegung bewirkt.
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Wie
in 1 und 2 deutlich wird, kann der erfindungsgemäße Stempel 8 eine
Auswölbung
aufweisen, die mit einer entsprechenden in dem Hebel 11 vorliegenden
Ausnehmung korrespondiert.
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Die
zweite Bohrung 14 steht mit der Bodenfläche 15 eines Kolbens 16 in
fluidischem Kontakt, dessen Bodenfläche 15 sinnvoll größer ist
als die durch die Gummischeibe 9 gebildete Bodenfläche des
Stempels 8, um eine entsprechende Druckminderung herbeizuführen. Durch
Betätigung
des Hebels 4 wird somit bewirkt, dass der Dorn 5 einen
Zugang in die im Druckaufsatz angeordnete Gaspatrone öffnet, dass
das durch die Bohrung 12 strömende Gas weiter durch den
ersten Kanal 14 strömt,
von wo es in einen zweiten Kanal 18 gelangt, ehe es durch
den Degen 2 in das Fass strömt.
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Aus 3 wird
ersichtlich, dass der Druckaufsatz 1, der eine Haube 1' mit einem Haubenrand 1'' sein kann so angeordnet ist, dass
die Ventilan ordnung in der Haube 1' befestigt ist, während die
Gaspatrone lösbar in
einer Ausnehmung 26 in der Haube festgelegt und vorteilhaft
leicht ausgetauscht werden kann. Sie kann an einem verschiebbaren
Fußlager 22 – siehe 2 – abgestützt sein,
das mit der Hebelanordnung 4 über ein Gelenk 23 verbunden
ist. Damit wird sie stabil und transportsicher gelagert.
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Die
beschriebene Hebelanordnung ist vorteilhaft an der Außenseite
der Haube 1' angeordnet,
wie in 4 gezeigt; der Hebel kann einfach durch eine in
die Haube 1' eingelassene
Lasche 24 realisiert werden, die herunterdrückbar ist.
Zur zusätzlichen
Sicherung gegen ungewolltes Herunterdrücken kann ein Steg 25, der
quer über
der Lasche 24 liegt, vorgesehen sein. Dieser kann direkt
an das Haubenmaterial angeschnitten sein. Vorteilhaft ist er gerade
so beschaffen, dass er bei gewolltem Herunterdrücken der Lasche 24 abreißt.
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Um
sicher zu stellen, dass etwa bei erhöhten Umgebungstemperaturen
oder anderen Bedingungen sich indem Faß oder der Dose kein Überdruck
aufbaut, der unerwünscht
hoch wird, kann, wie in 1 gezeigt wird, das Brückenteil 13 ein Überdruckventil 27 aufweisen,
das an einem dem Dichtelement abgewandten Ende des Brückenteil 13 angeordnet
sein kann. Das Überdruckventil 27 öffnet sich
vorteilhaft bei einem Überdruck
ab 2 bar.
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Außerdem kann
der Druckaufsatz im Degen 2 ein Rückschlagventil 20 haben,
wie in 2 gezeigt.
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Um
den Druckaufsatz leicht auf dem Gefäß oder der Dose anzubringen,
ist der Haubenrand 1'' so beschaffen,
dass er mit dem oberen Rand des Fasses oder der Dose in Eingriff
gebracht werden kann, etwa durch eine einfache Rastvorrichtung.
Dazu kann der Haubenrand 1'' voneinander
abgewandte Ausnehmungen 21 aufweisen, die als Federn wirken.
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Die
Betätigung
des Druckaufsatzes zur Druckbeaufschlagung von Gefäßen, die
Getränke
enthalten, kann also erfolgen, indem die Hebelanordnung 4 betätigt wird,
wodurch die Gaspatrone gegen den Dorn 5, der an einem Schlitten 6 angeordnet
ist, verschoben wird. Dabei strömt
das Gas in eine in dem Schlitten vorliegende Bohrung 12 aus.
Der Schlitten 6, der in einer Ausnehmung 7 liegt,
wird gegen einen Stempel 8 verschoben, wodurch Gas in einen
in dem Brückenteil
vorliegenden ersten Kanal 14 und weiter in einen von dem
Kolben umgebenen Raum 17 strömt. Hierdurch erfolgt Schieben
des Stempels 8, der in der Lagerschale 10 gelagert ist,
und der Stempel 8 wird mit einem ersten Ende des Kipphebels 11 in
Verbindung gebracht, wodurch der Kipphebel 11 kippt.
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Das
zweite Ende des Kipphebels
11 wird in Kontakt gebracht
mit dem Kolben
16, so dass der von dem Kolben
16 umgebener
Raum
17 über
den zweiten Kanal
18 mit dem Degen
2 in fluidischer
Verbindung gebracht wird und das in dem Raum
17 enthaltene
Gas über
den Degen
2 unter Druckminderung in das Gefäß strömt. BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 | Druckaufsatz |
| 1' | Haube |
| 1'' | Haubenrand |
| 2 | Degen |
| 3 | Kohlendioxidpatrone |
| 4 | Hebelanordnung |
| 5 | Dorn |
| 6 | Schlitten |
| 7 | Ausnehmung |
| 8 | Stempel |
| 9 | Gummischeibe |
| 10 | Lagerschale |
| 11 | Kipphebel |
| 12 | Erste
Bohrung |
| 13 | Brückenteil |
| 14 | Erster
Kanal |
| 15 | Bodenfläche |
| 16 | Kolben |
| 17 | Raum |
| 18 | Zweiter
Kanal |
| 19 | Ausrundung |
| 19' | Anlagefläche |
| 20 | Rückschlagventil |
| 21 | Ausnehmungen |
| 22 | Fußlager |
| 23 | Gelenk |
| 24 | Lasche |
| 25 | Steg |
| 26 | Ausnehmung
für Gaspatrone |
| 27 | Überdruckventil |
| 28 | Rippen |