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Vorrichtung zur kontinuierlichen Sättigung von Wasser mit Kohlendioxyd
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Sättigung von Wasser
mit Kohlendioxyd mittels einer Kammer, die einen Kohlendioxyd- und einen Wassereinlaß
sowie auch einen bis zum Boden reichenden Wasserauslaß aufweist. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann auch dann angewandt werden, wenn andere Flüssigkeiten als Wasser
mit Kohlendioxyd gesättigt werden sollen.
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Es ist bereits eine Vorrichtung zum Imprägnieren von Flüssigkeiten
mit Kohlensäure bekannt, bei welcher innerhalb eines geschlossenen, mit einem Einlaß
für die Kohlensäure versehenen Kessels ein zur Einführung der zu imprägnierenden
Flüssigkeit dienender Zylinder angeordnet ist, wobei ein in diesem Zy-]inder arbeitender
Kolben mit hohler, am oberen Ende verschlossener Kolbenstange vorgesehen ist, durch
welche die von dem Kolben in den Zylinder eingesaugte Flüssigkeit hindurchgepreßt
wird, um durch die oberen Kolbenstangendurchlochungen in den mit Kohlensäure gefüllten
Kessel in feinzerstäubtem Zustand zu gelangen. Bei dieser bekannten Vorrichtung
sind unterhalb der Durchlochungen der Kolbenstange zwei oder mehrere, ebenfalls
durchlochte ringförmige Tröge vorgesehen. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird
also mittels einer manuell betätigten Pumpe die Flüssigkeit durch die Kolbenstangenöffnungen
hindurchgedrückt und in den Kessel versprüht, wobei sich diese Flüssigkeit in den
Trögen sammelt und dann von Trog zu Trog nach unten in den Flüssigkeitsvorrat strömt.
Der Aufbau dieser Vorrichtung ist außerordentlich komplex, und es ist schwierig
und bedarf einer umfangreichen Arbeit, um diese bekannte Vorrichtung zusammenzubauen.
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Die bekannte Vorrichtung weist ferner den Nachteil auf, daß die Sättigung
praktisch von der Leistungsfähigkeit der Bedienungsperson abhängt, die die Pumpe
betätigt. Durch die Leistungsfähigkeit der Bedienungsperson wird nämlich der Druck
im Wasser geändert, und damit ändert sich die Sprühstrahlverteilung, und mit der
Änderung der Sprühstrahlverteilung ändert sich auch die Kohlendioxydsättigung.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Wasser durch die Kolbenöffnungen
versprüht, und dieses Wasser fällt nach Art eines Springbrunnenstrahles in eine
Schale.
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Wenn bei der bekannten Vorrichtung der Bodenabschnitt des Kessels
nahezu leer ist, so kann in nachteiliger Weise der Restteil des Wassers, der abgezogen
wird, hinsichtlich der Kohlendioxydsättigung ganz erheblich schwanken, da keinerlei
Vorkehrungen getroffen sind, die sicherstellen, daß die Sättigung von Hub zu Hub
konstant ist. Wenn beispielsweise der Handgriff der Pumpe mit großer Kraft sehr
schnell abgehoben wird, so treffen die Strahlen aus den Kolbenöffnungen auf die
Außenwandungen auf und fließen an der Innenseite des Kessels zum Boden nach unten.
Bei der bekannten Vorrichtung ist die Zeitdauer, die das Wasser zum Fallen nach
unten benötigt, die Gesamtzeitdauer, in der eine Kohlendioxydaufnahme stattfinden
kann. Diese Zeitdauer kann unterschiedliche Zeitabschnitte umfassen, da das Wasser
mehrere Fallbewegungen durchmachen kann. In dieser Fallzeit wird das meiste Kohlendioxyd
aufgenommen. Es kann also festgestellt werden, daß hier die Sättigung außerordentlich
ungleichmäßig ist.
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Weitere bekannte Vorrichtungen zum Sättigen von Wasser mit Kohlendioxyd
arbeiten nach dem Henry-Daltonschen Gesetz. Diese Vorrichtungen arbeiteten nicht
vollständig zufriedenstellend, da die Qualität des hergestellten Produktes größtenteils
eine Funktion der Lösungszeit ist. Eine Vorrichtung, die nach diesem Gesetz betrieben
wird, kann Wasser abgeben, welches nicht genügend mit Kohlendioxyd versetzt ist,
wenn dauernd Wasser entnommen wird, und gibt Wasser mit einem übermäßigen Kohlendioxydgehalt
ab, wenn eine gewisse Zeitdauer kein Wasser entnommen wurde.
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Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Sättigung von
Wasser mit Kohlendioxyd zu schaffen, die derart ausgebildet ist, daß das fertige
Produkt unter den Druck- und Temperaturbedingungen der
Sättigung
mit Kohlendioxyd gehalten werden kann, so daß die Lösung während der Speicherung
stabil ist.
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Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Sättigung von Wasser mit Kohlendioxyd mittels einer Kammer, die einen Kohlendioxyd-
und einen Wassereinlaß sowie einen bis zum Boden reichenden Wasserauslaß aufweist,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß im oberen Abschnitt der Kammer ein Einsatz angeordnet
ist, der nach oben offen ist und durch Nocken und Schultern konzentrisch im Kohlendioxydsättiger
befestigt ist, während über diesem Einsatz die Strahldüse mit dem Wassereinlaß angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß ist im oberen Abschnitt der Kammer ein Einsatz angeordnet,
der nach oben offen ist und durch Nocken mit Schultern konzentrisch im Kohlendioxydsättiger
befestigt ist, während über diesem Einsatz die Strahldüse mit dem Wassereinlaß angeordnet
ist. Es wird hierbei ein Strahl von unter Druck stehendem Wasser durch eine Atmosphäre
von Kohlendioxydgas in den Einsatz eingeführt, der vorher zugeführtes Wasser enthält,
welches durch diesen Strahl in einem turbulenten Zustand gehalten wird.
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Der Einsatz kann in die Kammer überströmen, die den gleichen Druck-
und Temperaturbedingungen ausgesetzt ist, die während der Versetzung der Flüssigkeit
mit Kohlendioxyd vorhanden sind. In vorteilhafter Weise stößt die Düse das Wasser
unter großer Wirbelbildung in die Mitte des Einsatzes aus, so daß das Wasser im
Einsatz in einem ganz erheblichen Maß umgerührt und aufgewirbelt wird. Der Düsenstrahl
wird also nicht nur dazu verwendet, Wasser zuzuführen, sondern auch dazu, das vorher
zugeführte Wasser, welches sich im Einsatz befindet, umzurühren und durchzuwirbeln.
Das durch diese Betriebsweise aufschäumende und aufspritzende Wasser bewegt sich
m einer Kohlendioxydatmosphäre in der Kammer und wird dadurch mit Kohlendioxyd gesättigt.
Hierbei wird lediglich der Wasserdruck verwendet, um eine derartige Durchrührung
und Bewegung des Wassers zu erzeugen.
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In vorteilhafter Weise wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Frischwasser zugeführt und zuerst mit dem Wasser gemischt, welches im Einsatz mit
Kohlendioxyd gesättigt ist, so daß dieses Wasser vollständig gesättigt und gemischt
wird, ehe dieses Wasser über den Einsatz überströmt, um dann vom Auslaß abgegeben
zu werden.
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In vorteilhafter Weise wird ferner in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durch die Durchwirbelung des Wassers im Einsatz eine sehr große Zeitdauer erzielt,
in der die Wasserteilchen dem Kohlendioxydgas ausgesetzt sind, ehe das Wasser über
den Rand des Einsatzes hinwegströmt. Es wird deshalb durch diesen Aufbau der Vorrichtung
ein wesentlich höherer Sättigungsgrad erreicht, als es mit den bekannten Vorrichtungen
möglich ist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber der bekannten
Vorrichtung ist noch darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung praktisch
ein zweiteiliges Gehäuse und einen Einsatz aufweist.
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Jeder beliebige Teil kann ersetzt bzw. ausgebaut werden, ohne daß
es erforderlich ist, die ganze Vorrichtung auseinanderzunehmen.
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In vorteilhafter Weise können ferner auf den Wasserspiegel ansprechende
Elektroden gemeinsam mit der als Wasserauslaß dienenden Hohlelektrode in der
Kammer
untergebracht sein. Hierdurch wird eine einfache Steuervorrichtung geschaffen, mit
der die Menge des mit Kohlendioxyd versetzten Wassers, das in der Kammer gespeichert
ist, eingestellt werden kann.
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Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
nochmals erläutert werden.
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Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Sättigung
von Wasser mit Kohlendioxyd gemäß der Erfindung, Fig.2 eine vergrößerte Schnittansicht,
genommen längs der LinieII-II der Fig. 1, wobei Teile weggebrochen sind.
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Der Kohlendioxydsättiger 10 weist einen Behälter 11 auf. Dieser Behälter
11 umfaßt eine Kammer 12, die in Fig. 2 gezeigt ist und in der ein Einsatz 13 befestigt
ist. Der Einsatzl3 ist unter einer Strahldüsel4 angebracht. Wie am besten aus Fig.2
zu erkennen ist, weist der Behälter 11 einen Mantel 15 auf, welcher die Kammer 12
umschließt. Der KohlendioxydsättigerlO weist ferner einen Bodenl6 auf.
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Der Boden 16 ist in irgendeiner üblichen Weise mit dem Mantel 15 verbunden,
beispielsweise mittels eines Lösungsmittelklebers. Beide Teile können aus Kunststoff
bestehen.
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Der Einsatz 13 kann ebenfalls aus Kunststoff bestehen. Sein Rand
17 läßt einen Zwischenraum zwischen dem Behälter 11 und dem Einsatz 13 frei.
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Wenn der Einsatz 13 überfließt, strömt die Wasserlösung über den Rand
17 an der Außenseite des Einsatzes 13 nach unten in das untere Ende der Kammer 12.
Der Einsatz 13 ist mit Nocken 18 an seiner Außenseite (F i g. 1) versehen, die in
Schultern 19 greifen, welche an der Behälterinnenseite sitzen.
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Im oberen Ende des Behälters 11 befindet sich der Wassereinlaß 21,
der Wasserauslaß 22, der Kohlendioxydgaseinlaß 23 und das Sicherheitsventil 24.
Die Strahldüse 14 bildet einen Teil des Wassereinlasses 21.
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Der Wasserauslaß 22 ist als Hohlelektrode 25, die bis zum Boden 16
reicht, ausgebildet. Diese Hohlelektrode 25 besteht beispielsweise aus rostfreiem
Stahl.
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Das Rückschlagventil, welches einen Teil des Wassereinlasses 21 bildet,
schließt sich gemäß einem Gasdruck, der den Wassereinlaßdruck übersteigt, um zu
verhindern, daß Kohlendioxydgas vom Kohlendioxydgaseinlaß 23 durch den Wassereinlaß
21 hindurch ausströmt. In gleicher Weise schließt sich das Rückschlagventil des
Kohlendioxydgaseinlasses 23, wenn ein höherer Druck innerhalb der Kammer 12 vorhanden
ist, um zu verhindern, daß Wasser aus dem Wassereinlaß 21 durch den Kohlendioxydgaseinlaß
23 ausströmt. Das Innere der Kammer 12 wird unter einem Druck gehalten, der durch
den Druck der Kohlendioxydgasquelle bestimmt wird. Wasser mit höherem Druck kann
jederzeit in die unter Druck stehende Kammer 12 eingegeben werden. Da an der Strahldüse
14 ein erheblicher Druckabfall vorhanden ist, hat der höhere Wasserdruck nicht die
Neigung, den Kohlendioxydsättiger 10 im wesentlichen Maß unter Druck zu setzen.
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Falls beide Rückschlagventile geschlossen sind und falls der Druck
in der Kammer 12 ansteigt, so begrenzt das Sicherheitsventil 24 den Innendruck auf
einen vorbestimmten Wert.
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Der Kohlendioxydsättiger 10 ist mit einer Steuervorrichtung 26 versehen,
die den Wasserspiegel reguliert.
Diese Steuervorrichtung 26 weist
eine Elektrode 27 aus Kohle auf, die mit einem inneren Leiter 28 verbunden ist,
der mit einem Isolator 29 beschichtet ist. Dieser Isolator 29 seinerseits wird von
einer Elektrode 30 aus rostfreiem Stahl umgeben. Ein unterer Wasserspiegel wird
durch die Unterbrechung eines Stromkreises festgelegt, der von der Elektrode 27
aus durch das mit Kohlendioxyd versetzte Wasser hindurch zur Hohlelektrode 25 verläuft.
Ein oberer Wasserspiegel wird durch das Schließen eines Stromkreises festgelegt,
der von der Elektrode 30 aus durch das mit Kohlendioxyd versetzte Wasser hindurch
zur Elektrode 25 verläuft.