DE10212295A1 - Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas, wobei die Flüssigkeit sich in einem aus der Vorrichtung entnehmbaren Behälter befindet, der mit einem Deckel verschlossen ist, in dem ein Ventil integriert ist, und die einen Gasbehälter aufweist. Um eine derartige Vorrichtung preiswerter und sicherer herzustellen, wird vorgeschlagen, die Gaszufuhr zu der Flüssigkeit durch das in den Deckel integrierte Ventil hindurch erfolgen zu lassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas, wobei die Flüssigkeit sich in einem aus der Vorrichtung entnehmbaren Behälter befindet, der mit einem Deckel verschlossen ist, in den ein Ventil integriert ist, und die einen Gasbehälter aufweist.

Vorrichtungen dieser Art sind als "Wassersprudler" unter verschiedenen Mar­ kennamen bekannt. Mit ihnen wird üblicherweise Wasser mit Kohlendioxid ver­ setzt, um ein sprudelndes Wasser zu erhalten.

Üblicherweise sind dabei die mit Wasser gefüllten Behälter als Kunststofffla­ schen ausgebildet. Sie können aber auch aus Glas sein. Bei den bisher be­ kannte Vorrichtungen ist häufig ein sich nach unten erstreckendes Gaseinführ­ rohr vorgesehen, über das eine mit Wasser gefüllte Flasche geführt wird. Die Flasche wird dann mit einem an ihrem Flaschenhals befindlichen Gewinde oder Bajonettverschluss an der Vorrichtung verriegelt und danach wird über das dann in das Wasser ragende Gaseinführrohr Kohlendioxid in das Wasser eingeleitet bzw eingeblasen.

Anschließend wird die Flasche wieder entriegelt und aus der Vorrichtung ent­ nommen, dabei wird sie drucklos. Zur Aufbewahrung wird sie dann mit einem Deckel versehen.

Es ist jetzt relativ aufwendig, die mit Wasser befüllte Flasche über das Gasein­ führrohr zu führen, sie dort zu verriegeln und anschließend wieder zu lösen. Au­ ßerdem hat die auf diese Art und Weise erfolgende Einführung des Gases von oben stets den Nachteil, dass aufgrund des üblichen Aufsteigens des Gases in einer Flüssigkeit keine intensive Vermischung des Gases mit dem im Bereich des Bodens der Flasche befindlichen Wassers vorliegt, da das Gaseinführrohr in einem erheblichen Abstand zu dem Boden der Flasche endet. Man kann zwar versuchen, das Gas mit einem erheblichen Druck und damit einer erheblichen Geschwindigkeit durch das Gaseinführrohr zu leiten, um es in den Bodenbereich der Flaschen zu bekommen. Aber auch damit ist letztlich nicht sichergestellt, dass es wirklich den Bodenbereich der Flasche erreicht. Außerdem wird die für eine innige Vermengung von Gas und Flüssigkeit erforderliche eher langsame Gasströmung auf diese Weise nicht ermöglicht.

Um dieses Problem zu umgehen, wird jetzt in der DE-U 296 22 248 vorgeschla­ gen, am Boden einer Flasche ein entsprechendes Ventil vorzusehen, durch das das Gas in die Flasche einzuleiten ist. Um einem Überdruck entgegenzuwirken, ist dabei in dem auf die Flasche aufgeschraubten Deckel ein Überdruckventil vorgesehen.

Diese Bauform hat aber den Nachteil, dass in den Flaschenboden ein Ventil zu integrieren ist. Dies führt zu einer Schwächung des Bodens. Die entsprechend ausgerüstete Flasche ist somit weniger stabil oder aber erheblich schwerer. Au­ ßerdem ist eine derartige Flasche in ihrer Herstellung auch relativ teuer, dafür jede Flasche mindestens zwei Ventile vorzusehen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung wie oben an­ gegeben dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie sowohl einfach zu bedienen als auch kostengünstig herzustellen ist und die dabei gleichzeitig eine hohe Si­ cherheit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gaszufuhr zu der Flüssigkeit durch das in den Deckel integrierte Ventil hindurch erfolgt.

Diese Vorrichtung hat zum einen den Vorteil, dass kein separates Ventil mehr an dem Flaschenboden vorzusehen ist. Die Flasche ist somit stabiler.

Des weiteren ist nur ein Ventil notwendig, nämlich am Deckel. Für die Flaschen kann somit ein einfaches Blasverfahren für die Herstellung verwandt werden, was ein weiterer Kostenvorteil ist.

Die Vorrichtung hat auch noch den Vorteil, dass oberhalb der in der Flasche befindlichen Flüssigkeit sich ein Gaspolster bilden kann, das einen etwas höhe­ ren Druck hat als die Umgebungsluft. Dies führt insbesondere auf Dauer gese­ hen zu einer erhöhten Gasaufnahme im Wasser im Vergleich zum Stand der Technik. Bei dem Stand der Technik herrscht nach Entfernen der Flasche von dem Gaseinführrohr lediglich Umgebungsdruck in der Flasche. Dementgegen herrscht in dem Behälter gemäß der Erfindung auch nach Entfernen aus der Vorrichtung weiterhin ein erhöhter Druck.

Dies ist insbesondere von Interesse, falls mit der Vorrichtung nicht Kohlendioxid sondern Sauerstoff dem Wasser zugesetzt werden soll. Zu diesem Anwen­ dungszweck ist die hier beschriebene Vorrichtung insbesondere vorgesehen.

Es hat sich herausgestellt, dass mit ihr sehr effektiv eine hohe Anreicherung des Wassers von über 40 mg O₂/l H₂O erreicht werden kann, wobei die Verluste an Sauerstoffgas bei dem Versetzen des Wassers sehr gering sind.

Um die Bedienung der Vorrichtung zu erleichtern wird vorgeschlagen, den bei der Vorrichtung vorgesehen Gasbehälter mit einem Betätigungselement zu ver­ binden, auf das der Deckel des Flüssigkeitsbehälters direkt drückbar ist, wobei das Betätigungselement dabei dann die Zufuhr von Gas aus dem Gasbehälter zu dem Flüssigkeitsbehälter freigibt.

Auf diese Weise kann eine einfache, betriebssichere Funktion der Vorrichtung erreicht werden. Insbesondere wird der Druck auf den Deckel ausgeübt, indem der Flüssigkeitsbehälter - also die Flasche - nach unten gedrückt wird. Da die Flasche dabei durch eine Bedienperson gehalten werden kann, muss keine se­ parate Mechanik vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Knopf, durch den der Behälter/die Flasche nach unten gedrückt wird. Dies hat einen Preisvorteil bei der Herstellung der Vorrichtung zur Folge sowie außerdem eine erhöhte Be­ triebssicherheit.

Um dabei die Sicherheit noch weiter zu erhöhen, ist dem Betätigungselement ein in die Vorrichtung integriertes Überdruckventil zugeordnet. Über dieses wird sichergestellt, dass innerhalb des mit Deckel versehenen Behälters nur ein be­ grenzter Druck aufgebaut wird. Grundsätzlich ist dem Gasbehälter ein Druck­ minderungsventil nachgeschaltet. Sollte trotzdem am Betätigungselement ein zu hoher Druck auftreten, kann dieser über das Überdruckventil abgebaut werden.

Vorzugsweise ist das Betätigungselement von oben zu betätigen, wobei dabei dann der Deckel mit dem in ihm integrierten Ventil im Wesentlichen unterhalb des Behälters und der in diesem befindlichen Flüssigkeit angeordnet ist. Da die Flüssigkeit oberhalb des Deckels ansteht, strömt bei Einleiten von Gas durch den Deckel bzw. das in ihm integrierte Ventil dieses Gas dann durch die Flüs­ sigkeit nach oben und kann sich aufgrund des langen Strömungsweges und der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit dabei gut mit der Flüssigkeit vermischen.

Es hat sich außerdem herausgestellt, dass durch ein Schütteln der mit Flüssig­ keit und darüberstehendem Gas gefüllten Flasche eine bessere Vermischung von Flüssigkeit, insbesondere Wasser und Gas, insbesondere Sauerstoff zu er­ reichen ist. Aufgrund der beschriebenen Position des Flüssigkeitsbehälters bei dem Versetzen mit Gas wird vor dem späteren Öffnen der Flasche zumindest ein Drehen bzw. Kippen der Flasche erforderlich, was dem höheren Gasanteil in der Flüssigkeit somit zugute kommt.

Wie bereits ausgeführt, kann mit einer derartigen Vorrichtung eine Anreicherung von Wasser beispielsweise mit Sauerstoff in der Größenordnung von über 40 mg O₂/l H₂O erreicht werden, wobei eine normale Konzentration nur etwa 20 bis 25 mg O₂/l H₂O ist.

Die hierbei im Wasser sich ergebende Sauerstoffkonzentration kann dadurch dosiert werden, dass in dem Behälter ein exakt definierter Druck durch das oben beschriebene Überdruckventil erreicht wird. Abhängig von dem sich dabei ein­ stellenden Druck in der Flasche herrscht dann zwischen der Sauerstoffkonzent­ ration im Wasser und der Sauerstoffkonzentration in dem darüberstehenden Gaspolster ein Druckgleichgewicht zumindest im Partialdruck.

Durch eine entsprechende Mengenverringerung des Wassers im Innenvolumen des Behälters kann im über dem Wasser stehenden Gas in Abhängigkeit der Dauer der Sauerstoffzufuhr bzw. der Besprudelung ein unterschiedlich hoher Sauerstoffanteil und somit auch ein unterschiedlich hoher Sauerstoff- Partialdruck erreicht werden. Dieser führt dann zu einem entsprechenden Sau­ erstoffpartialdruck auch im unter dem Gaspolster befindlichen Wasser.

Hierbei ist insbesondere relevant, dass bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung in der mit Gas beaufschlagten Flasche der Druck auf Dauer erhalten bleibt, da er erst beim ersten Öffnen der Flasche abgebaut wird. Bis zu diesem Zeitpunkt kann sich der Sauerstoffgehalt innerhalb des Wassers asymptotisch an seinen maximalen Wert annähern und wird dann auf Dauer gehalten.

Um die Befüllung mit Gas zu erleichtern wird vorgeschlagen, dass bei Aufsetzen des Deckels auf das Betätigungselement der Deckel in eine das Betätigungs­ element umgebende Führung einzuführen ist, die in ihrer Kontur an den Umfang des Deckels angepasst ist. Hierdurch wird eine exakte Führung erreicht, was insbesondere von Vorteil ist, wenn das Betätigungselement ein federbelasteter Hohlstift ist, der mit einer entsprechenden Aufnahme am Deckel korrespondiert.

Bei diesem federbelasteten Hohlstift wird vorgeschlagen, eine Querbohrung vor­ zusehen, die bei Betätigung des Betätigungselementes eine Gaszuführleitung von dem Gasbehälter mit dem Ventil am Deckel in Strömungsverbindung bringt, so dass dann das Gas aus dem Gasbehälter in die Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitsbehälters strömen kann.

Dies ist eine sehr betriebssichere Konstruktion.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung als Ausführungs­ beispiel;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in Vergrößerung.

In Fig. 1 erkennt man eine Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas in der perspektivischen Ansicht.

Das Gehäuse 1 der Vorrichtung hat eine im wesentlichen C-förmige Kontur. In dieses Gehäuse ist ein Behälter 2 einsetzbar und auch wieder entnehmbar, der in dem hier dargestellten Beispiel als eine Kunststoffflasche ausgeführt ist. Wie zu erkennen ist, wird der Behälter 2 bzw. die Flasche mit ihrem Boden 3 nach oben und mit ihrem Hals 4 in die Vorrichtung nach unten eingesetzt. Auf den Hals 4 ist dabei ein Deckel 5 aufgesetzt, der weiter unten detailliert beschrieben wird.

Durch Niederdrücken des Behälters 2 wird die in diesem befindliche Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, mit Gas beaufschlagt, das aus einem Gasbehälter 6 in Form einer Gasflasche stammt, die in dem parallel zum Behälter 2 verlaufenden Abschnitt des Gehäuses 1 untergebracht ist. Dies ist im Schnitt gemäß der Fig. 2 zu erkennen.

Dieser Gasbehälter sitzt auswechselbar auf einem hier nur schematisch darge­ stellten Druckminderer 7. An diesem Druckminderer ist ein Anschlussstück 8 angebracht, an das sich eine Gasleitung 9 anschließt.

Über diese Gasleitung wird das im Druckminderer 7 gegenüber dem Druck im Gasbehälter 6 druckgeminderte Gas zu einem Ventilelement 10 geführt wird, wie es in der Fig. 3 im Schnitt dargestellt wird.

An diesem Ventilelement 10 ist die Gasleitung 9 durch eine Anschlussbuchse 11 befestigt, durch die hindurch sie auch mit einer Zuführöffnung 12 in Strömungs­ verbindung ist mit einer Federkammer 13.

Innerhalb dieser Federkammer 13 ist eine Schraubenfeder 14 vorgesehen, die einen Hohlstift 15 in eine angehobene Position drückt. Der Hohlstift 15 ist dabei an seinem unteren, mit der Schraubenfeder 14 zusammenwirkenden Ende mit einem Verschlussstopfen 16 versehen. Dieser Verschlussstopfen 16 trägt eine umlaufende Dichtung 17, die bei durch die Feder 14 angehobener Stellung des Hohlstiftes 15 mit dem Verschlussstopfen 16 in einen Ringraum 18 eingeführt wird und diesen somit strömungstechnisch absperrt.

Bei Herunterdrücken des Hohlstiftes 15 entgegen der Federkraft der Schrau­ benfeder 14 wird der Verschlussstopfen 16 nach unten in die Schraubenkammer 13 abgesenkt, wodurch der Ringraum 18 in Strömungsverbindung mit der Zu­ führöffnung 12 bzw. der Gasleitung 9 gebracht wird. Gleichzeitig wird damit eine Querbohrung 19 in Strömungsverbindung mit dem Ringraum 18 gebracht. Diese Querbohrung steht dabei in Strömungsverbindung mit dem hohlen Kern 20 des Hohlstiftes 15. Durch eine auf der Außenseite des Hohlstiftes 15 sitzende O-Ring-Dichtung 21 wird dabei sichergestellt, dass kein Gas außen an dem Hohlstift 15 vorbeiströmt, sondern dieses lediglich durch den hohlen Kern 20 des Hohlstiftes 15 geleitet wird.

Der Hohlstift 15 wirkt an seinem oberen Ende mit einem Einsatz 22 zusammen, der als Ventil in den Deckel 5 des Flüssigkeitsbehälters 2 integriert ist. Bei die­ sem Einsatz 22 zweigen von einer Sackbohrung 23 im wesentlichen radial ver­ laufene Bohrungen 24 ab. Diese radialen Bohrungen münden in einen umlau­ fenden Spalt 25, der zum Inneren des Behälters 2 durch eine Lippendichtung 26 verschlossen ist. Die der Lippendichtung gegenüberliegende Seite des Spaltes 25 ist durch einen Dichtring 27 nach außen abgeschlossen.

Die Lippendichtung 26 ist so ausgelegt, dass bei Auftreten von Druck im Spalt 25 dieser an der Lippendichtung 26 vorbei in das Innere des Flüssigkeitsbehäl­ ters 2 abgebaut werden kann. Andererseits legt sich die Lippendichtung 26 nach Abbau des Druckes im Spalt 25 wieder dichtend an, so dass keine Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung am Einsatz 22 vorbei aus dem Deckel 5 heraus­ laufen kann.

Die Sackbohrung 23 ist so angeordnet, dass sie bei Einführen des Deckels 5 in eine Führung 28 mit dem hohlen Kern 20 des Hohlstiftes 15 korrespondiert, wo­ bei die Sackbohrung 23 an einem Anschlag 29 endet, bis zu dem der Hohlstift 15 in eine Aufnahme 30 eingeführt werden kann, die am Einsatz 22 am Deckel 5 ausgebildet ist.

Die Funktion der bisher beschriebenen Vorrichtung ist dabei so, dass bei Ein­ führen des Deckels 5 in die von der Kontur her im wesentlichen an seinen Um­ fang angepasste Führung 28 der Einsatz 22 mit seiner Aufnahme 30 über den Hohlstift 15 geführt wird, der von der Führung 28 umgeben ist.

Der Hohlstift 15 wird dabei solange in die Aufnahme 30 eingeführt, bis er gegen den Anschlag 29 stößt. Bei weiterem Einführen des Deckels 5 in die Führung 28 wird dann der Hohlstift 15 entgegen der Kraft der Feder 14 nach unten gedrückt, so dass dadurch dann Gas aus der Leitung 9 über die Zuführöffnung 12 in den Ringraum 18 strömt und von dort durch die Querbohrung 19 in den hohlen Kern 20 des Hohlstiftes 15. Von dort tritt das Gas dann durch die Sackbohrung 23 und die radialen Bohrungen 24 in den Spalt 25, von wo aus es dann an der Lip­ pendichtung 26 vorbei in das Innere des Behälters 2 strömt, in dem Flüssigkeit vorhanden ist, die dabei mit dem Gas versetzt wird.

Aus Sicherheitsgründen ist dabei ein Überdruckventil 31 vorgesehen, das mit dem Ringraum 18 bzw. der Schraubenkammer 13 korrespondiert und bei einem Auftreten von zu hohem Druck in einem dieser Räume öffnet. Damit ist zu ver­ hindern, dass ein zu hoher Druck im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 auftritt.

Wesentlich bei der ganzen Konstellation ist, dass die soeben beschriebene Be­ tätigung der Gaszufuhr zum einen durch das in den Deckel 5 integrierte Ventil erfolgt und dass zum anderen dieses Ventil bei der Betätigung bezogen auf den Flüssigkeitsbehälter unten liegt. Dadurch strömt das Gas von unten in den Be­ hälter 2 ein und hat einen langen Vermischungsweg. Der Deckel 5 ist dabei über ein Gewinde 32 sicher am Hals 4 des Behälters 2 befestigt.

Gleichzeitig ist bei dieser Art der Betätigung sowohl eine betriebssichere als auch eine preiswerte Vorrichtung möglich. Insbesondere fallen im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik eine Vielzahl von Hebeln etc. weg.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas, wobei die Flüssigkeit sich in einem aus der Vorrichtung entnehmbaren Behälter (2) befindet, der mit einem Deckel (5) verschlossen ist, in den ein Ventil (22) integriert ist; und die einen Gasbehälter (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr zu der Flüssigkeit durch das in den Deckel (5) integrierte Ventil (22) hindurch erfolgt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasbehälter (6) mit einem Betätigungselement (15) verbunden ist, auf das der Deckel (5) drückbar ist, und das dabei die Zufuhr von Gas aus dem Gasbehälter (6) zu dem Flüssigkeitsbehälter (2) freigibt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Betätigungselement (15) ein Überdruckventil (31) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (15) von oben zu betätigen ist, wobei der Deckel (5) unterhalb des Behälters (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) in eine das Betätigungselement (15) umgebende Führung (28) einzuführen ist, die in ihrer Kontur an den Umfang des Deckels (5) ange­ passt ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ein federbelasteter Hohlstift (15) ist, der mit einer Aufnahme (30) am Deckel (5) korrespondiert.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Hohlstift (15) eine Querbohrung (19) vorgesehen ist, die bei Betätigung des Betätigungselementes (15) eine Gaszuführleitung (9) mit dem Ventil (22) am Deckel (5) in Strömungsverbindung bringt.