DE102020116962A1

DE102020116962A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren

Info

Publication number: DE102020116962A1
Application number: DE102020116962.0A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wolfgang Heitz
Original assignee: Watergasconsult Stephan Heitz GbR Vertretungsberechtigter Ges Stephan Heitz 66780 Rehlingen Siersbur; Watergasconsult Stephan Heitz GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Stephan Heitz 66780 Rehlingen Siersburg
Current assignee: Watergasconsult Stephan Heitz GbR Vertretungsberechtigter Ges Stephan Heitz 66780 Rehlingen Siersbur; Watergasconsult Stephan Heitz GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Stephan Heitz 66780 Rehlingen Siersburg
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren und eine Vorrichtung (10) zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) ist sehr kompakt aufgebaut und benötigt daher besonders wenig Bauraum. Sie kann daher besonders gut im häuslichen Umfeld beispielsweise neben üblichen Küchenarmaturen integriert werden. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) besonders leicht bedienbar und sie lässt sich besonders formschön bilden, so dass sie auch in hochwertige Wohnumfelder integriert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Es sind schon seit einiger Zeit Vorrichtungen zur Karbonisierung von Trinkwasser bekannt. Dies kann entweder in statischen Anlagen erfolgen, wobei Trinkwasser in ein Behältnis gegeben und dann Kohlendioxid aus einer Patrone zugemischt wird. Anschließen wird das Behältnis entweder aus der Vorrichtung entnommen oder der Sprudel kann direkt in Gläser ausgeschenkt werden. Solche Vorrichtungen sind als Sprudelmacher oder Siphons bekannt. Nachteilig daran ist allerdings, dass immer nur eine bestimmte Menge Sprudel erzeugt werden kann, die mit dem Fassungsvermögen des Behältnisses korrespondiert, wobei außerdem das Fassungsvermögen der Gaspatrone limitierend wirkt.
Zur Verbesserung wurden schon Vorrichtungen vorgeschlagen, die im Durchlaufverfahren arbeiten. Dabei wird Wasser durch einen Durchlaufmischer gegeben, der zumeist mit einem Venturi-Injektor ausgerüstet ist, und Kohlendioxid dem Durchlaufmischer zugegeben, wodurch der Sprudel direkt erzeugt werden kann. Venturi-Injektoren weisen eine Verbreiterung des Strömungsquerschnitts in Bezug auf den Strömungsquerschnitt sowohl vor als auch hinter einer Verengung auf, wobei das Gas an der Stelle der Verengung zugeführt wird. Durch den an der Verengung herrschenden Unterdruck wird das Gas in die Flüssigkeit aufgenommen. Sobald eine Entnahme des erzeugten Sprudels erfolgt, wird in dem Durchlaufmischer weiterer Sprudel erzeugt. Wenn die Gaszufuhr über einen eigenen Gasanschluss erfolgt oder entsprechend große Gasflaschen bereitgestellt werden, kann so Sprudel in unbegrenzter Menge erzeugt werden. Beispielsweise beschreibt die EP 2 178 624 B1 eine entsprechende Lösung.
Nachteilig an diesen Durchlaufvorrichtungen ist es, dass diese sehr großen Bauraum benötigen und daher für Heimanwendungen zumeist nicht einsetzbar, sondern gewerbli-chen Anwendungen, beispielsweise in Gaststätten, vorbehalten sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beaufschlagung von Flüssigkeiten mit Gas im Durchlaufverfahren vorzuschlagen, die auch im Heimbereich vorgenommen werden kann. Insbesondere soll eine entsprechende Vorrichtung weniger Bauraum benötigen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den Figuren angegeben.
Erfinderseits wurde erkannt, dass diese Aufgabe in überraschender Art und Weise dadurch besonders einfach gelöst werden kann, wenn der Durchlaufmischer direkt mit der Ausgabeeinheit, beispielsweise einem Zapfhahn, verbunden wird. Dadurch wird der notwendige Bauraum deutlich verringert. Außerdem ist diese Anordnung besonders wartungsfreundlich, weil die wesentlichen Komponenten leicht zu erreichen sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren, wobei ein Durchlaufmischer mit einem Stromeingang, einem Stromausgang und einem Gaseingang besteht und eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe des mit Gas angereicherten Flüssigkeitsstroms, zeichnet sich dadurch aus, dass der Durchlaufm i-scher direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer fest mit der Ausgabeeinheit verbunden ist, wobei die feste Verbindung bevorzugt eine steif ausgebildete Verbindung ist. Dann ist die Vorrichtung besonders stabil ausbildbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer in die Ausgabeeinheit integriert ist. Dann ist die Vorrichtung besonders leicht aufbaubar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer und die Ausgabeeinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dann ist die Vorrichtung besonders einfach handhabbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer als integraler Bestandteil der Ausgabeeinheit ausgebildet ist. Dann ist die Vorrichtung besonders kostengünstig und zugleich kompakt ausbildbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Überkopfanordnung dahingehend besteht, dass der Durchlaufmischer in vertikaler Richtung unter der Ausgabeeinheit angeordnet ist. Dadurch kann der erzeugte Gasdruck auch gleich als Treibmittel für die Ausgabe der mit Gas angereicherten Flüssigkeit verwendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass vor dem Durchlaufmischer ein Flüssigkeitsdruckminderer angeordnet ist, der den Flüssigkeitsdruck bevorzugt im Bereich 2,5 bis 3,5, insbesondere 2,9 bis 3,1 bar einstellt. Dadurch kann mit Gas versetzte Flüssigkeit gleich bleibender Qualität erzeugt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass vor dem Durchlaufmischer ein Gasdruckminderer angeordnet ist, der den Gasdruck bevorzugt im Bereich 0,1 bis 0,5 bar, insbesondere um 0,25 bar gegenüber dem Flüssigkeitsdruck reduziert. Dadurch wird die Gasaufnahme in die Flüssigkeit optimiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer in Bezug auf den Strömungsquerschnitt für die Flüssigkeit mit einer Verengung versehen ist, in die ein Gasanschluss mündet, wobei der Gasanschluss bevorzugt zumindest zwei Durchgänge aufweist, die in die Verengung münden und die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit neben- oder nacheinander angeordnet sind. Es kann sich also um zwei Durchgänge handeln, die in Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, oder um zwei Durchgänge, die in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind oder um zumindest drei Durchgänge, wobei zwei nebeneinander und zwei nacheinander in Strömungsrichtung angeordnet sind. Durch diese besondere Ausgestaltung des Venturi-Injektors ist die Gasanreicherung besonders effektiv möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausgabeeinheit mit einer Kompensation für die Entgasung versehen ist. Durch die Kompensation wird das Gas besser an die Flüssigkeit gebunden bzw. eine Entmischung verhindert. Eine solche Kompensation wird am besten durch eine Kegelfläche erzielt, die insbesondere mit einer konusförmigen Gegenfläche einen Kegelspalt bildet, durch den die mit Gas versetzte Flüssigkeit strömt. Die Funktion der Kompensation wird dann durch Einstellung der Breite des Kegelspaltes geregelt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Kompensator zwischen Durchlaufmischer und Ausgang der Ausgabeeinheit geschaltet ist. Der Kompensator kann dabei innerhalb des gemeinsamen Gehäuses für Durchlaufmischer und Ausgabeeinheit oder auch innerhalb oder am Ende der Ausgabemittel der Ausgabeeinheit angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kompensation bzw. der Kompensator regelbar ausgebildet sind. Dadurch ist die Vorrichtung besonders flexibel eingerichtet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kompensationseinstellung und die Ausschankeinstellung der Ausgabeeinheit über ein gemeinsames Bedienelement regelbar ausgebildet sind, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Bedienelement durch Drehen die Kompensation und durch Ziehen bzw. Drücken die Durchflussmenge regelt. Es könnte allerdings auch vorgesehen sein, dass das Bedienelement durch Drehen die Durchflussmenge und durch Ziehen bzw. Drücken die Kompensation regelt. Dann ist die Ausgabeeinheit besonders einfach bedienbar und formschön gestaltbar.
Selbständiger Schutz wird beansprucht für die besondere Ausgestaltung der Ausgabeeinheit, bei der die Kompensationseinstellung und die Ausschankeinstellung der Ausgabeeinheit über ein gemeinsames Bedienelement regelbar ausgebildet sind. Dann ist die Ausgabeeinheit besonders einfach bedienbar und formschön gestaltbar. Diese besondere Ausgabeeinheit soll unabhängig davon unter Schutz gestellt sein, ob ein Durchlaufmischer besteht und wie dieser mit der Ausgabeeinheit verbunden ist. Insbesondere kann der Durchlaufmischer entsprechend der vorliegenden Erfindung direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden sein, muss dies aber nicht.
Beispielsweise könnte das Bedienelement gleichzeitig durch Drehen die Kompensation und die Durchflussmenge regeln, wobei dann ein Konuskegel des Kompensators durch das Verdrehen aus einem Strömungsabschnitt des Kompensators herausgezogen bzw. in diesen hineingeführt werden würde. So könnte man bei höheren Durchflussmengen eine geringere Kompensation (Verdichtung) und bei geringeren Durchflussmengen eine höhere Kompensation (Verdichtung) erreichen. Dadurch kann man unterschiedlichen Karbonisierungsgraden Rechnung tragen und bei hoch karbonisierter Flüssigkeit kann auch eine hohe Ausgabemenge erreicht werden. Bei niedrig karbonisierter Flüssigkeit kann über eine hohe Kompensation bei gleichzeitig geringer Durchflussmenge eine Nachkarbonisierung erreicht werden.
Anstelle eines Verdrehens des Bedienelements könnte dieses für diese Regelung auch verkippt werden, wobei dann der Konuskegel des Kompensators durch das Verkippen aus einem Strömungsabschnitt des Kompensators herausgezogen bzw. in diesen hineingeführt werden würde.
Alternativ könnten auch Kompensation und Durchflussmenge unabhängig voneinander geregelt werden, wenn das Bedienelement beispielweise nicht nur verdrehbar, sondern auch verschwenkbar gehalten wäre. Dann könnte man über die Verdrehung des Bedienelements den Abstand eines Dichtelements gegenüber einem Sitz und damit die Durchflussmenge regeln, während man über die Verschwenkung des Bedienelements die Eindringtiefe des Konuskegels in den Leitungsabschnitt hinein dadurch regeln könnte, dass der Konuskegel in den Abschnitt des Dichtelements eingezogen wird. Zur Erleichterung der Ein- bzw. Auszugs des Konuskegels gegenüber dem Leitungsabschnitt könnte eine Feder im Inneren des Abschnitts angeordnet sein, die den Konuskegel in den Leitungsabschnitt presst.
Es ist aber auch möglich, dass die Kompensation durch Drehen des Bedienelements und die Durchflussmenge durch Verkippen des Bedienelements geregelt werden. Dann würde das Ein- und Ausfahren des Konuskegels gegenüber dem Abschnitt des Dichtelements durch ein Verdrehen des Bedienelements geregelt werden und der Abstand des Dichtelements gegenüber dem Sitz durch das Verschwenken des Bedienelements geregelt werden.
Der Konuskegel kann als linear sich verjüngende Kegelfläche ausgebildet sein oder aber auch mit einer abgerundeten, sich verjüngenden Spitze.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt eine an den Konuskegel angepasste Innenkontur aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Siebe, Filter, Prallplatten, Kugeln oder dgl. bestehen, durch das bzw. an denen vorbei der mit Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom geführt wird. Durch dieses Sieb bzw. diesen Filter erfolgt eine Verwirbelung, die die Gasbindung an die Flüssigkeit verbessert. Außerdem führt das Sieb bzw. der Filter zu einer Filterung des Flüssigkeitsgasgemischs, wobei bevorzugt ein Mikrofilter mit einer Porengröße im Bereich 0,05 µm bis 0,5 µm, insbesondere von 0,1 µm verwendet wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Durchlaufmischer aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polysulfon hergestellt wird. Dann ist der Durchlaufmischer besonders haltbar und kostengünstig herstellbar.
Unabhängiger Schutz wird beansprucht für das erfindungsgemäße Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren, wobei der Flüssigkeitsstrom durch einen Durchlaufmischer geleitet wird, wobei der Flüssigkeitsstrom in einen Stromeingang des Durchlaufmischers eingeleitet, im Durchlaufmischer mit dem Gas vermischt und der mit Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom aus dem Stromausgang des Durchlaufmischers ausgeleitet und einem Eingang einer Ausgabeeinheit zugeführt wird, das sich dadurch auszeichnet, dass der Durchlaufmischer direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Flüssigkeit Trinkwasser verwendet wird. Dann lässt sich Sprudel als Lebensmittel herstellen. Alternativ oder zusätzlich ist auch zumindest eine der Flüssigkeiten: Saft, Limonade, Tee, Kaffee, Cocktail, Wein, Spirituosen und dgl. nutzbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Gas Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Luft verwendet wird. Dann lässt sich beispielsweise mit Kohlensäure versetztes oder mit Sauerstoff aktiviertes Wasser herstellen oder mit Schaum versetzter oder beaufschlagter Kaffee und Cold Brew Kaffee herstellen.
Für die besondere Ausgestaltung, dass die Kompensationsfunktion und die Ausschankfun k-tion der Ausgabeeinheit über ein gemeinsames Bedienelement geregelt wird, wird selbständiger Schutz beansprucht. Dann ist die Ausgabeeinheit besonders einfach bedienbar und formschön gestaltbar. Dieses besondere Verfahren soll unabhängig davon unter Schutz gestellt sein, ob ein Durchlaufmischer vorgesehen ist und wie dieser mit der Ausgabeeinheit verbunden ist. Insbesondere kann der Durchlaufmischer entsprechend der vorliegenden Erfindung direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden werden, muss dies aber nicht.
Die Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren deutlich werden. Dabei zeigen rein schematisch:

1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Blockbilddarstellung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung,
2 den Durchlaufmischer und die Ausgabeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 in einer perspektivischen Ansicht,
3 den Durchlaufmischer der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 in einer Schnittansicht,
4 die Ausgabeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 in einer Schnittansicht,
5 den Durchlaufmischer der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung,
6 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung,
7 den Kompensator der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 6 für eine Einstellmöglichkeit und
8 den Kompensator der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 6 für eine andere Einstellmöglichkeit.

In den 1 bis 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms 12 mit einem Gas 14 gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung rein schematisch in verschiedenen Ansichten dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass die Vorrichtung 10 einen Durchlaufmischer 16 aufweist, der einen Stromeingang 18 für die Einleitung des Flüssigkeitsstroms 12, einen Gasanschluss 20 für das Gas 14 und einen Stromausgang 22 für die Ausleitung des mit Gas angereicherten Flüssigkeitsstroms 24 aufweist. Der Stromausgang 22 ist mit dem Eingang 26 einer Ausgabeeinheit 28 verbunden.
Weiterhin ist zu erkennen, dass der Stromeingang 18 mit einem Rückschlagventil 30 und auch der Gasanschluss 20 mit einem Rückschlagventil 32 versehen sind, wodurch verhindert wird, dass Flüssigkeit in die Gaszuleitung 14 bzw. Gas in die Flüssigkeitszuleitung 12 gelangen kann.
Außerdem ist deutlich, dass der Durchlaufmischer 16 überkopf, d.h. mit dem Stromausgang 22 nach oben direkt an die Ausgabeeinheit 28 angeschlossen ist, ohne dass eine zusätzliche Leitung hierfür erforderlich wäre.
Der Durchlaufmischer 16 funktioniert nach dem Prinzip des Venturi-Injektors, weist somit einen ersten Strömungsabschnitt 34, eine Verengung 36 und einen zweiten Strömungsabschnitt 38 auf, wobei die Übergänge 40, 42 zwischen erstem Strömungsabschnitt 34 und Verengung 36 bzw. zwischen Verengung 36 und zweitem Strömungsabschnitt 38 jeweils konisch ausgebildet sind.
Der Stromeingang 18 weist ein Innengewinde 44 auf, in das das Außengewinde eines üblichen Schlauchs der Flüssigkeitszuleitung 12 eingeschraubt werden kann. Auch der Gasanschluss 20 weist ein Innengewinde 46 auf, in das das Außengewinde eines üblichen Schlauchs der Gaszuleitung 14 eingeschraubt werden kann.
Der Gasanschluss 20 mündet in zwei gegenüber der Strömungsrichtung S beanstandet, also nacheinander angeordnete Durchgänge 48, 50 mit ca. 2 mm Durchmesser, die beide in die Verengung 36 münden. Durch diesen dadurch gebildeten Doppelanschluss wird der durch die Verengung 36 transportierte Flüssigkeitsstrom 12 sehr effektiv mit Gas 14 angereichert, wobei im Gegensatz zu Lösungen mit zwei gegenüberliegend angeordneten Gasanschlüssen, wie es beispielsweise in der EP 2 178 624 B1 gezeigt ist, konstruktiv eine wesentliche Vereinfachung besteht, die auch den notwendigen Bauraum reduziert.
Der Durchlaufmischer 16 ist zweigeteilt aufgebaut mit den beiden Teilen 52, 54, die miteinander an der Trennstelle 56 verschraubt sind. Dadurch kann der Durchlaufmischer 16 sehr einfach gewartet und insbesondere der im Inneren des zweiten Strömungsabschnitts 38 angeordnete Mikrofilter 58 ausgewechselt bzw. entkalkt werden. Dieser Mikrofilter 58 sorgt einerseits für eine bessere Bindung des Gases 12 an die Flüssigkeit 12. Andererseits sorgt der Mikrofilter 58, der eine Porengröße im Bereich 0,05 µm bis 0,5 µm, insbesondere von 0,1 µm aufweist, für eine Filterung des Flüssigkeitsgasgemischs. Der Mikrofilter 58 besteht bevorzugt aus einer gewickelten Mikrofaser aus Polyethylen.
Der zweite Strömungsabschnitt 38 des Durchlaufmischers 16 mündet in den Stromausgang 22. Der Stromausgang 22 ist wiederum mit einem Innengewinde 60 versehen, das auf ein entsprechendes Außengewinde der Ausgabeeinheit 28 aufgeschraubt werden kann. Damit ist der Durchlaufmischer 16 in die Ausgabeeinheit 28 integriert, wodurch besonders wenig Bauraum für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 benötigt wird.
Anstelle der Verschraubung der Anschlüsse mit entsprechenden Gewinden 44, 46, 60 können auch Schnellverschlüsse verwendet werden.
Das in dem Durchlaufmischer 16 gebildete Gas/Flüssigkeitsgemisch 24 tritt aus dem Stromausgang 22 aus und wird in die Ausgabeeinheit 28 geleitet, die ein Bedienelement 64 und Ausgabemittel 66 aufweist.
Das Bedienelement 64 ist drehbar, nämlich vorzugsweise im Bereich ± 90° um eine vertikal orientierte Mittelstellung des Hebels 68 ausgebildet.
Durch Verdrehung des Hebels 68 wird zum einen ein Kompensator 70 im Inneren der Ausgabeeinheit 28 betätigt, wodurch die Bindung des Gases 14 an die Flüssigkeit 12 im Gas/Flüssigkeitsgemisch 24 reguliert wird. Dieser Kompensator 70 weist eine Kegelgestalt 72 auf, die in Verbindung mit einer Konusgegenfläche 74 einen Kegelspalt 76 bildet, dessen Breite gezielt über die Stellung des Hebels 68 beeinflusst werden kann.
Zum anderen wird durch die Verdrehung des Hebels 68 der Abstand des Dichtelements 77a gegenüber dem Sitz 77b und damit die Durchflussmenge geregelt.
Durch diese Ausgestaltung der Ausgabeeinheit 28 kann diese nicht nur konstruktiv sehr einfach und kompakt gehalten, sondern auch sehr formschön gestaltet sein, wodurch vor allem einer Anwendung im häuslichen Bereich auch bei gehobenen Einrichtungsstandards nichts im Wege steht.
Alternativ ist es auch möglich, die Ausgabeeinheit 28 zusätzlich mit Warm- und Kaltwasseranschlüssen (nicht gezeigt) und einem oder mehreren diesbezüglichen Bedienelementen (nicht gezeigt) zu versehen, um unabhängig von dem Gas/Flüssigkeitsgemisch 24 eine Entnahme von normalem Kalt- bzw. Warmwasser zu ermöglichen.
5 zeigt eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Durchlaufmischers 100, der weitestgehend identisch zum Durchlaufmischer 16 nach 3 ausgebildet ist, so dass im Folgenden nur die Unterschiede erläutert werden.
Dieser Durchlaufmischer 100 weist wiederum zwei Teile 102, 104 auf, wobei in dem Strömungsabschnitt 106 des zweiten Teils 104 ein Wirbelsieb (Perlator) 108 angeordnet ist, durch das das Gas besser an die Flüssigkeit angebunden wird. Alternativ könnten auch ein oder mehrere Prallplatten und/oder Kugeln (z.B. Glaskugeln) bzw. Perlen in dem Strömungsabschnitt 106 angeordnet sein.
Zwischen dem Strömungsabschnitt 106 und dem Stromausgang 22 sind zwei Durchgänge 110a, 110b mit ca. 2 mm Durchmesser angeordnet, die für eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Flüssigkeitsgemischs 24 sorgen, wodurch das Gas lang an die Flüssigkeit angebunden bleibt und sich somit ein besonderer Frischeffekt einstellt.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Flüssigkeit 12 um kaltes Trinkwasser und bei dem Gas 14 um Kohlendioxid, das einer entsprechenden Gasflasche (nicht gezeigt) entnommen wird. Anstelle der Gasflasche kann vor allem im gewerblichen Umfeld auch eine Gasleitung vorgesehen sind, die sich extern speist. Außerdem kann anstelle von Kohlendioxid zur Karbonisierung von Wasser auch beispielsweise Sauerstoff, um beispielsweise Wasser zu aktivieren, oder Stickstoff und Luft verwendet werden. Zudem kann anstelle von Wasser auch ein anderes Getränk, wie Säfte, Kaffee und Alkoholika und dgl. benutzt werden, um damit beispielsweise Limonaden, mit Schaum beaufschlagter Kaffee und Cold Brew Kaffee sowie Cocktails herzustellen.
Um eine gleichbleibende Qualität des Gas/Flüssigkeitsgemischs 24 zu erzielen ist vor dem Durchlaufmischer 16 ein Druckminderer 78 angeordnet, der den Flüssigkeitsdruck auf etwa 3 bar einstellt. Außerdem ist in der Gaszuleitung 14 ein entsprechender Druckminderer 80 vorgesehen, bei dem der Gasdruck etwas geringer als der Flüssigkeitsdruck, bevorzugt manuell einstellt wird. Beispielsweise beträgt der Flüssigkeitsdruck etwa 3 bar und der Gasdruck beträgt etwa 2,75 bar. Dadurch kann sich der Venturi-Effekt besonders gut ausbilden.
In den 6 bis 8 ist eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 150 gezeigt, wobei die 7 und 8 Detaildarstellungen zeigen.
Es ist zu erkennen, dass diese Vorrichtung 150 ein Gehäuse 152 aufweist, in dem der Durchlaufmischer 154 und die Ausgabeeinheit 156 gemeinsam angeordnet sind, wobei der Durchlaufmischer 154 integraler Bestandteil der Ausgabeeinheit 156 ist.
Auch hier ist wieder der Durchlaufmischer 154 in vertikaler Richtung unter der Ausgabeeinheit 156 angeordnet, wobei der Durchlaufmischer 154 allerdings waagerecht angeordnet ist.
Der Durchlaufmischer 154 weist wiederum einen ersten Strömungsabschnitt 158 und einen zweiten Strömungsabschnitt 160 auf mit einer Verengung 162 dazwischen. Der erste Strömungsabschnitt 158 ist mit einer Kaltwasserleitung 164 verbunden, in der sich ein Wasserdruckminderer 166 befindet.
In Strömungsrichtung nach dem ersten Strömungsabschnitt 156 befindet sich ein Gasanschluss 168 mit einem Gasdruckminderer 170, wobei der Gasanschluss 168 über zwei nacheinander angeordnete Durchgänge 172, 174 in die Verengung 162 mündet.
Nach dem zweiten Strömungsabschnitt 160 folgt ein Kompensator 176, der wiederum einen Konuskegel 178 aufweist. Der Kompensator 176 wird über den nur schematisch dargestellten Bedienhebel 180 bedient (die genaue Anbindung des Bedienhebels 180 erfolgt entsprechend der Darstellung in 4). Dabei wird hier die Einstellung der Kompensation und die Regelung der Durchflussmenge nur über eine Verdrehung des Bedienhebels 180 vorgenommen. Die festgelegte an karbonisierten Wasser wird vom Kompensator 176 über den Ringraum 181a und den Verbindungskanal 181b an die Ausgabeeinheit 156 übergeben und mit dem Ausgabemittel 182 in Form eines Ausgaberohres 182 mit der Ausgabeöffnung 184 gezapft. Auch hier sind somit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 150 zugleich die Funktionen des Ausschenkens als auch die Kompensation verwirklicht, die durch ein einziges Bedienmittel 180 zugleich eingestellt werden können.
In 7 ist eine Einstellmöglichkeit gezeigt, bei der der Konuskegel 178 sehr weit in den Leitungsabschnitt 190 hineinreicht.
In 8 wiederum eine andere Einstellmöglichkeit gezeigt, bei der der Konuskegel 178 sehr wenig in den Leitungsabschnitt 190 hineinreicht.
Je mehr man den Bedienhebel 180 betätigt (d.h. öffnet - Stellung entsprechend 8) desto höher ist die Durchflussmenge und desto geringer ist die Kompensation (Verdichtung). Je weniger man den Bedienhebel 180 betätigt (d.h. öffnet - Stellung entsprechend 7) desto geringer ist die Durchflussmenge und desto höher ist die Kompensation (Verdichtung). Somit kann man den unterschiedlichen Karbonisierungsgraden Rechnung tragen und bei hoch karbonisiertem Wasser kann auch eine hohe Ausgabemenge erreicht werden. Bei niedrig karbonisiertem Wasser kann über eine hohe Kompensation bei gleichzeitig geringer Durchflussmenge eine Nachkarbonisierung erreicht werden.
7 zeigt also eine Einstellung mit einer hohen Kompensation und einer geringe Durchflussmenge und 8 einer Einstellung mit einer geringen Kompensation und einer großen Durchflussmenge.
Alternativ könnten auch Kompensation und Durchflussmenge unabhängig voneinander geregelt werden, wenn der Bedienhebel 180 beispielweise nicht nur verdrehbar, sondern auch verschwenkbar (bevorzugt in einem Bereich -45° bis +45° in Bezug auf die gezeigte Vertikalstellung (0°) des Hebels 180) gehalten wäre (nicht gezeigt). Dann könnte man über die Verdrehung des Bedienhebels 180 den Abstand des Dichtelements 192 gegenüber dem Sitz 194 des Ringraumes 181a und damit die Durchflussmenge regeln, während man über die Verschwenkung des Bedienhebels 180 die Eindringtiefe des Konuskegels 178 in den Leitungsabschnitt 190 hinein dadurch regeln könnte, dass der Konuskegel 178 in den Abschnitt 196 des Dichtelements 192 eingezogen wird. Zur Erleichterung der Ein- bzw. Auszugs des Konuskegels 178 gegenüber dem Leitungsabschnitt 190 könnte eine Feder im Inneren des Abschnitts 196 angeordnet sein, die den Konuskegel 178 in den Leitungsabschnitt presst.
Es ist aber auch möglich, dass die Kompensation durch Drehen des Bedienhebels 180 und die Durchflussmenge durch Verkippen des Bedienhebels 180 geregelt werden. Dann würde das Ein- und Ausfahren des Konuskegels 178 gegenüber dem Abschnitt 196 des Dichtelements 192 durch ein Verdrehen des Bedienhebels 180 geregelt werden und der Abstand des Dichtelements 192 gegenüber dem Sitz 194 durch das Verschwenken des Bedienhebels 180 geregelt werden.
Weiterhin alternativ könnte auch vorgesehen sein, dass der Konuskegel 178 nicht abgerundet, sondern als linear sich verjüngende Kegelfläche ausgebildet ist.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt 190 eine an den Konuskegel 178 angepasste Innenkontur aufweist.
Auf der zum Bedienhebel 180 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 152 ist ein Anschluss 186 vorgesehen, der dem Anschluss einer nicht weiter dargestellten Kalt-Warmwasser-Mischbatterie dient. Dann wären an dem unteren Montagestutzen 188 der Vorrichtung 150 zwei zusätzliche Leitungsanschlüsse (nicht gezeigt) für je einen Kaltwasseranschluss und einen Warmwasseranschluss vorgesehen, die die Mischbatterie speisen würden. Dadurch könnte für den Fall, dass kein karbonisirtes Wasser gezapft werden soll, durch die Ausgabeeinheit 156 wahlweise kaltes oder mehr oder weniger warmes Wasser ausgegeben werden.
Alternativ könnte der Kompensator 176 auch direkt in dem Ausgabemittel 182, insbesondere direkt vor der Ausgabeöffnung 184 angeordnet sein.
Es ist deutlich geworden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 10, 150 sehr kompakt aufgebaut ist und daher besonders wenig Bauraum benötigt. Sie kann daher besonders gut im häuslichen Umfeld beispielsweise neben üblichen Küchenarmaturen integriert werden. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 besonders leicht bedienbar und sie lässt sich besonders formschön bilden, so dass sie auch in hochwertige Wohnumfelder integriert werden kann.
Soweit nichts anderes angegeben ist, können sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung frei miteinander kombiniert werden. Auch die in der Figurenbeschreibung beschriebenen Merkmale können, soweit nichts anderes angegeben ist, als Merkmale der Erfindung frei mit den übrigen Merkmalen kombiniert werden. Dabei können gegenständliche Merkmale der Vorrichtung auch im Rahmen eines Verfahrens umformuliert zu Verfahrensmerkmalen Verwendung finden und Verfahrensmerkmale im Rahmen der Vorrichtung umformuliert zu Vorrichtungsmerkmalen.
Bezugszeichenliste

10: erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung
12: Flüssigkeitsstrom, Flüssigkeitszuleitung
14: Gas, Gaszuleitung
16: Durchlaufmischer nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung
18: Stromeingang
20: Gasanschluss
22: Stromausgang
24: mit Gas angereicherter Flüssigkeitsstrom, Gas/Flüssigkeitsgemisch
26: Eingang der Ausgabeeinheit 28
28: Ausgabeeinheit
30: Rückschlagventil vor dem Stromeingang 18
32: Rückschlagventil vor dem Gasanschluss 20
34: erster Strömungsabschnitt
36: Verengung
38: zweiter Strömungsabschnitt
40: Übergang zwischen erstem Strömungsabschnitt 34 und Verengung 36
42: Übergang zwischen Verengung 36 und zweitem Strömungsabschnitt 38
44: Innengewinde des Stromeingangs 18
46: Innengewinde des Gasanschlusses 20
48, 50: Durchgänge
52, 54: Teile des Durchlaufmischers
56: Trennstelle 56 der beiden Teile 52, 54
58: Mikrofilter
60: Innengewinde des Stromausgangs 22
64: Bedienelement
66: Ausgabemittel
68: Hebel
70: Kompensator
72: Kegelgestalt
74: Konusgegenfläche
76: Kegelspalt
77a: Dichtelement
77b: Sitz
78: Druckminderer in der Flüssigkeitszuleitung 12
80: Druckminderer in der Gaszuleitung 14
100: Durchlaufmischer nach einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung
102: erster Teil des Durchlaufmischers 100
104: zweiter Teil des Durchlaufmischers 100
106: Strömungsabschnitt
108: Wirbelsieb, Perlator
110a, 110b: Durchgänge
150: erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung
152: Gehäuse
154: Durchlaufmischer
156: Ausgabeeinheit
158: erster Strömungsabschnitt
160: zweiter Strömungsabschnitt
162: Verengung
164: Kaltwasserleitung
166: Wasserdruckminderer
168: Gasanschluss
170: Gasdruckminderer
172, 174: Durchgänge
176: Kompensator
178: Konuskegel
180: Bedienhebel
181a: Ringraum
181b: Verbindungskanal
182: Ausgabemittel, Ausgaberohr
184: Ausgabeöffnung
186: Anschluss für Mischbatterie
188: unterer Montagestutzen
190: Leitungsabschnitt
192: Dichtelements
194: Sitz
196: Abschnitt des Dichtelements 192
S: Strömungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2178624 B1 [0003, 0042]

Claims

Vorrichtung zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren, wobei ein Durchlaufmischer mit einem Stromeingang, einem Stromausgang und einem Gaseingang besteht und eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe des mit Gas angereicherten Flüssigkeitsstroms, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer fest mit der Ausgabeeinheit verbunden ist, wobei die feste Verbindung bevorzugt eine steif ausgebildete Verbindung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer in der Ausgabeeinheit integriert ist und/oder dass der Durchlaufmischer und die Ausgabeeinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und/oder dass der Durchlaufmischer als integraler Bestandteil der Ausgabeeinheit ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überkopfanordnung dahingehend besteht, dass der Durchlaufmischer in vertikaler Richtung unter der Ausgabeeinheit angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer in Bezug auf den Strömungsquerschnitt für die Flüssigkeit mit einer Verengung versehen ist, in die ein Gasanschluss mündet, wobei der Gasanschluss zumindest zwei Durchgänge aufweist, die in die Verengung münden und die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit neben- oder nacheinander angeordnet sind und/oder dass vor dem Durchlaufmischer ein Flüssigkeitsdruckminderer angeordnet ist, der den Flüssigkeitsdruck im Bereich 2,5 bar bis 3,5 bar, bevorzugt 2,9 bar bis 3,1 bar, insbesondere auf 3,0 bar einstellt, und/oder dass vor dem Durchlaufmischer ein Gasdruckminderer angeordnet ist, der den Gasdruck bevorzugt im Bereich 0,1 bis 0,5 bar, insbesondere um 0,25 bar gegenüber dem Flüssigkeitsdruck reduziert.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit mit einer Kompensation für die Entgasung versehen ist und/oder dass ein Kompensator zwischen Durchlaufmischer und Ausgang der Ausgabeeinheit geschaltet ist, wobei die Kompensation bzw. der Kompensator bevorzugt regelbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinstellung und die Ausschankeinstellung der Ausgabeeinheit über ein gemeinsames Bedienelement regelbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Siebe, Filter, Prallplatten, Kugeln oder dgl. bestehen, durch das bzw. an denen vorbei der mit Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom geführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer aus einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polysulfon hergestellt ist.
Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas im Durchlaufverfahren, wobei der Flüssigkeitsstrom durch einen Durchlaufmischer geleitet wird, wobei der Flüssigkeitsstrom in einen Stromeingang des Durchlaufmischers eingeleitet, im Durchlaufmischer mit dem Gas vermischt und der mit Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom aus dem Stromausgang des Durchlaufmischers ausgeleitet und einem Eingang einer Ausgabeeinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer direkt mit der Ausgabeeinheit verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit zumindest eine aus der Gruppe: Trinkwasser, Saft, Limonade, Tee, Kaffee, Cocktail, Wein und Spirituosen verwendet wird und/oder dass als Gas zumindest eines aus der Gruppe: Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff und/oder Luft verwendet wird.