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Karbnnisator Die Erfindung betrifft eine Vorri chtung zum Farbonisiern
von Wasser, insbesondere für Getrönkeaatomaten Das Einbringen vcrn Kohlensäure in
Wasser und die hierzu verwendete Vorrichtung sind im folgenden als "Karbonisieren"
bzw. "Karbonisator" bezeichmet.
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Es ißt bekannt, durch Einbringen von Kohlendioxyd in Wasser, ggf.
unter Zusatz von Fruchtsirup oder der gleichen, kohlensäurehaltige Getränke herzustellen.
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Derartige kohlensäurehaltige Getränke können auch von entsprechenden
Getränkeautcmaten zubereitet und abgegeben werden. Ein derertiger Getränkeautomat
ist in der USA-Patentschrift 2,747,782 beschrieben und besteht aus einen; Kohlendioxyd-Druckbehälter,
einem oder mehreren Sirupbehältern, einer Wasserzuführung, einem Karbonisiergefäss
zum Vermischen von Wasser und Kohlendioxyd und einem Misch- und Abgabeventil, in
welchem Sirup und karbonisiertes Wasser in entsprochen. den Mengen vermischt und
in einen Papierbecher abgefüllt
Um das Frischwasser vor dem Ktrbonisieren
wirksam zu kühlen, nach dem Karbonisieren kühl zu halten und den Sirup vor dem Vermischen
mit dem karbonisierten Wasser zu kühlen, wird das Karbcnisiergefäss vorzugeweise
in einen Kühlschlangen enthaltenden Aluminlumblook eingegossen, welcher noch Kühlschlangen
für Wasser und Sirup enthält. Es ist erforderlich, im.Karbonisiergefäss die Strömungsgeschwindigkeit
des durch das Wasser perlenden Kohlendioxyda und den Wasserstand durch geeignete
Vorrichtungen zu regeln. Das Karbonisiergefäss muss druokfest sein und geeignete
Ventile zur Befüllung mit Wasser und Kohlendioxyd aufweisen. In dem Masse, in dem
karbonisiertes Wasser abgezogen wird, muss automatisch Frisch. wasser und Kohlendioxyd
in das Karbonisiergefäss eingettihrt werden. Die Vorrichtung zur Steuerung der Wassereinlassöffnung
muss diese auch gegen einen hohen Wasserdruck in der Wasserzuführungsleitung sicher
verschliessen.
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Das Karbonisiergefäss muss zum Einbringen der Innenteile eine hinreichend
grosse, jedoch gegen den relativ hohen Kohlendioxydinnendruck sicher abdichtbare
Öffnung aufweisen.
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Bei der Herstellung von kohlensäurchaltigen Getränken ist es wichtig,
das Wasser hinreichend stark zu karbonisieren, da die Getränke sonst fade und abgestanden
schmecken.
Der Wirkungsgrad des Karbonisators wird sowohl durch Versprühen von vorgekühltem
Wasser in eine Kohlendioxydatmosphäre im Oberteil des Karbonisiergefässes als ruoh
durch Einblasen von Kohlendioxyd durch die im unteren Teil des Gefässes stehende
Wassersäule erhöht.
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Dt. Gezchwindigkeit und das Ausmass der Kohlendioxydabsorption im
Wasser konnen beim Einblasen von Sohlendioxyd in Wasser durch Steigerung des Kontaktes
zwischen Ges und Wasser erhöht werden.
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Die Hauptmenge des in das Karbonisiergefäss eingeführten Kohlendioxyds
wird mit der Zeit im Wasser absorbiert unil zur Herstellung von Getränken abgezogen.
Zm verwendeten Kohlendioxyd enthaltene und in Wasser nicht entsprechend 18sliche
unerwünschte Gase, welche leihter als Kohlendioxyd sind, kennen sich jedoch mit
der Zeit im Oberteil des Karbonisiergefässes ansammeln und die Wirksamkeit des Karbonisierens
beim Versprühen des Wanssrs durch das Gas und den Geschmack des karbonivierten Wassers
beeinträchtigen. Es ist daher anzustreben, die unerwünschten Gase aus dem Oberteil
des Karbonisiergefässes automatisch und wirksam zu entfernen.
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Es ist daher Zweck der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Karbonisator, insbesondere für Getränkeautomaten, vorzuschlagen, welcher ein Karbonisiergefäss
mit einer relativ gressen Öffnung zun Einbringen der Innenbauteile sowie einem neuartigen,
diese Öffnung auch gegen hohen Dwuck abdichtenden Verschluss, Vorrichtungen zur
Verbesserung des Kontaktes zwischen Kohlendioxyd und Wasser, verbesserte Vorrichtungen
zur automatischen Steuerung der Frischwasserzufuhr, Vorrichtungen zur automatischen
Entfernung unerwünschter Gase aus dem Karbonisiergefäss unter Aufrechterhaltung
eines im wesentlichen gleichen Gasdruckes im Karbonisiergefäss und im Sirupbebälter
und wirksame Kühlvorrichtungen zur Kühlung des Karbonisiergefässes und zur Vorkühlung
des Frischwassers und des Sirups ausweist.
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Dementsprechend wird erfindungsgemäss eins Vorrichtung zum Karbonisieren
von Wasser, insbesondere fur Getränkeautomaten, vorgeschlagen, welche gekennzeichnet
ist durch ein Karbonisiergefäss (12) mit einer an der Oberseite angeordneten Öffnung
(20) mit einer grösseren und einem kleineren Durchmesser, einem der Örtnungstorm
angepassten, den Öffnungsrand ringsum Uberlappenden und mit einer elastischen Dichtung
(28) an der die Öffnung (20) umgebenden Gefässinnenwand t18) anliegenden Verschluss
(22), Vorrichtungen (30, 32) zum Anziehen
des Verschlusses (22)
gegen die Innenwand (18), eine am Verschluss (22) angeordnete, schwrnmergesteuerte
Wassereinsprühvorrichtung (80), eine am Verschluss (22) angeordnete, schwimmergesteuerte
Gasablassvorrichtung (82), einen am Verschluss (22) schwenkbar befestigten, die
Wassereinsprühvorrichtung (80) und die Gasablassvarrichtung (82) bei niedrigem Wasserstand
öffnenden Schwimmer (70), eine am Gefässboden (14) angeordnete Gasverteilungsvorrichtung
(98) mit gasdurchlässiger Oberseite (112) und einer Kohlendioxydzuführung (90) und
eine bis in Bodennähe reichende Abzugsleitung (114) für karbonisiertes Wasser.
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Nach einer bevorzugten AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung
wird bei einem Getränkeautomaten das Oberteil des Karbonisiergefässes durch eine
Leitung mit dem Oberteil eines Sirupbehälters verbunden. erfindungsgemäss wird ferner
eine Vorrichtung zur Abgabe von Getränken mit Vorrichtungen zum Einführen von Wasser
in ein Druckgefäss vorgeschlagen, bei welcher eine Kohldndioxydquelle über eine
Kohlendioxydleitung mit einer am Gefäsaboden angeordneten Oasverteilungsvorrichtung
verbunden ist, welche das Gas Uber im wesentlichen den gesamten Gefässinhalt verteilt.
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich
fUr den Fachmann aus der folgenden detaillierten
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eine bevorzugte
Ausführungsform der erfindungsgemässen Karbonisier-Vorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können
einzelne der zahlreichen neuen Merkmale der erfindungsgemässen Vorrichtungen weggelassen
oder durch technisohe Aquivalente ersetzt werden.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 - eine teilgeschnittene und teilweise
schematisierte perspektivische Ansicht eines erindungsgemässen Karbonisators, Fig.
2 - einen vergrösserten Schnitt durch die Gasverteilungsvorrichtung des in Fig.
1 gezeigten Karbonisators und Fig. 3 - einen Längsschnitt durch den ovalen Verschluss
des in Fig. 1 gezeigten Karbonisators.
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Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemässen Karbonisators
besteht aus eine zylindrischen Karbonisiergefäss 12 mit senkrechter Längsachse,
einem Gefässboden 14 und einer oberen Gefässwand 16 alt einer inneren Fläche 18
(Fig. 3) und einer ovalen Öffnung 20 (Fig. 1), welche durch einen passenden Verschluss
22 alt einem Mittelteil 24 und eine a umlaufenden Dichtungsrand
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in einer Ringnut liegenden elastischen Dichtungsriag 28 verschlossen ist. Der Verschluss
22 wird mittels eines durch einen Bügel 32 in eine Gewindebohrung 34 eingeschraubten
3olzens 30 mit dem Dichtungsring 28 gegen die obere Gefässinnenwand 18 angepresst.
Der Bügel 32 liegt auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 20 auf der Oberseite
des Karbonisiergefässes 12 auf, so dass der Dichtungsring 28 mit hinreichender Kraft
gegen die obere Gefässinnenwand 18 gedrückt und eine ausreichende Anfangsdichtung
ersielt wird. Der im Karbonisiergefäss 12 entstehende Innendruck verstärkt die abdichtende
Kraft und verbessert die Dichtung. Der kleinste Durchmesser des Verschlusses 22
einschliesslich des Dichtungsrandes 26 ist geringer als der grösste Durchmesser
der Öffnung 20, so dus der Verschluss 22 durch die Öffnung in das Karbonisiergefäss
12 eingeführt werden kann.
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Das Karbonisiergefäss ist zusammen mit einer äusseren Kühlschlange
42 um Vorkühlen des in das Karbonisiergefäss 12 eingeführten Wassers, einer mittleren
Kühlschlange 44 zum Kühlen des Sirups vor dem Vermischen mit dem karbonisierten
Wasser und einer inneren Kühlschlange 46 für einKühlmittel, z .B. Freon, in einem
Block 40 aus Aluminium oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit
eingegessen. Das Wasser wird aus einer unter Druck stehenden Wasserquelle, z.B.
einer Wasserleitung, durch eine nicht gezeigte Leitung, die
Kuhlachlange
42, einen Ansatz 50 und die flexible Ieitung 52 dem Sprühreglerteil 54 für die weiter
unten beschriebene Wassereinsprühvorrichtung zugeführt. Der sirUp wird aus einem
Sirupbehälter 120 durch den Ansatz 56, die Sirupkühlschlange 44, den Ansatz 62 und
eine nicht gezeigte Leitung dem Misch- und Abgabeventil zugeführt. Andere Sirupsorten
können durch die Ansätze 58 und 60 zugeführt und durch die Ansätze 64 und 66 abgezogen
und durch nicht gezeigte Leitungen dem Misch- und Abgabeventil zugeführt werden.
Es wurde darauf verzichtet, die mit den einzelnen Ansätzen verbundenen Kühlschlangen
44 gesondert zu kennzeichnen. Das KUhlmittel wird der Kühlschlange 46 durch den
Ansatz 68 zugeführt und durch einen ähnlichen, nicht gezeigten Ansatz abgezogen.
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Der Verschluss 22 trägt einen zapfenartigen BUgel 75 (Fig. 3 zeigt
nur einen Arm) und einen Stift 74, an welchem über einen Schwimmerarm 72 ein Schwimmer
70 schwenkbar befestigt ist. Am Scbwimmerarm 72 ist ein Verschlussteil 76 mit einer
elastischen Dichtung 78 angebracht, welche die Sprühdüse 80 verschliesst. Die Sprühdüse
80 ist mit dem durch eine Gewindebohrung im Verschluss 22 geführten Sprühreglerteil
54 verbunden, welches zur Verhinderung eines Rückströmens aus dem Karbonisiergefäss
12 in die Leitung 52 ein nicht gezeigtes federgespanntes Doppelkugelrückschlagventil
enthält
in eine Gewindebohrung im Verschluss 22 ist ein Schnüffelventil
82 der in der USA-Patentschrift 2498,524 beschriebenen Art einges@@zt, welches eine
durch eine Öffnung im Verschluss 22 und einen länglichen Schlitz 86 (Fig. 1) im
Schwimmerarm 72 geführte Schaltstange 84 wird weist. Der am unteren Ende der Schaltstange
84 angebrachte Unterlegring 88 wird beim Absinken des Schwimmers 70 von dem abwärtsgehenden
Schwimmerarm erfasst und damit das SchnUffelventil 82 geöffnet. Beim Absinken des
Schwimmers wird somit sowohl die Sprühdüse 80 als auch das Schnüffelventil 82 geöffnet.
Während der Schwimmerarm 72 ein erhebliches Stück abwärts bewegt werden muss, um
das Schnüffelventil 82 zu öffnen, wird die Sprühdüse 80 bereit6 bei einer geringen
Bewegung des Schwimmerarms 72 hinreichend geöffnet, um einen dünnen Wasserstrahl
einzusprühen. Wenn der Gasdruck im Karbonisiergefäss den Druck in der Wasserzuführleitung
übersteigt, was gelegentlich vorkonint, öffnet sich das Schnüffelventil nach dem
Absinken des Wasserstandes und vermindert den Gasdruck, worauf wieder Wasser zuströmen
kann.
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Durch eine mittels einer Armatur 92 durch den Oberrand 16 bis in die
Nähe des Gefässbodens 14 geführte Leitung 90, welche Uber ein Schlauchstück 94 und
den Ansatz 36 mit ein Gasverteilungsvorrichtung 98 verbunden ist, wird Kohlandioxyd
in das Karbonislergefäss eingeführt. Ein ela@tisches
Rückschlagventil
100 im Ansatz 96 verhindert ein Rückströmen von Fltlssigkeit in die Leitung 90.
Die Gasverteilungsvorrichtung 98 besteht aus einem prannenartigen, gasundurchlässigen
Unterteil 102 mit einem Boden 104 und einer zylindrischen Seitenwand 106, welche
am oberen Ende einen Bereich 108 mit aufgeweite@em Durchmesser besitzt. Auf der
hierdurch gebildeten ringförmigen Schulter 110 liegt eine gaadurchlässige Steinscheibe
112 auf, welche die obere Wand der Gasverteilungsvorrichtung 98 bildet. Zwischen
dem Stein 112 und dem Unterteil 102 können erforderlichenfalls nicht gezeigte Dichtungsvorrichtungen
vorgesehen sein.
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Der Stein 112 sollte so gross wie möglich sein und gegebenenfalls
eine ovale Form besitzen, deren geringsturz Durchmesser geringer ist als der grösste
Durchmesser der Öffnung 20, und deren grösster Durchmesser geringer ist als der
Durchmesser des Karbonisiergefässes.
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Auf diese Weise wird das Kohlendioxyd Uber im wesentlichen den gesamten
Querschnitt des Karbonisiergefässes verteilt und hierdurch ein besserer Kontakt
zwischen Gas und Flüssigkeit und eine wirksamere Karbonisierung des Wassers erzielt.
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Das karbonisierte Wasser wird aus dem Karbonisiergafäss 12 dui@h eine
Leitung 114 abgezogen, welche durch eine A@mtur 110 bis In die Näho @es defässbodens
14 gu-
Das untere Ende der Leitung 114 ist zweckmässig in der in
Fig. 1 gezeigten Weise eingeschnitten, um sicherzustellen, dass das untere Ende
selbst beim Aufstossen der Leitung 114 auf den Gefässboden 14 stets offen ist. Die
Leitung 114 ist durch eine nicht gezeigte Leitung mit dem Misch- und Abgabe-Ventil
verbunden.
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Eine durch eine Armatur 118 im Verschluss 22 gführte Leitung verbindet
den Oberteil des Sarbonlsiergefässes und den Oberteil des Sirupbehälters 120. Dies
stellt die einzige Vorrichtung dar, um den Sirupbehälter 120 unter Druck zu setzen.
Die Leitung 122 wird vorzugsweise mit demjenigen Sirupbehälter verbunden, aus welchen
am häufigsten Sirup entnommen wird, un das Karbonisiergefäss 12 von unerwünschten
Gasen zu reinigen, wie weiter unten beschrieben werden wird. Die Leitung 122 kann
Jedoch auch mit jedem der Sirupbehälter verwunden sein.
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Der erfindungsgemässe Karbonisator 10 wird in einem Getränkeautomaten
mit der Kühlmittelarmatur 68 und der Kühlschlange 46 in einen Kühlkreislauf eingeschaltet
und Uber eine nicht gezeigte Wasserzuführungaleitung mit einer unter Druck stehenden
Wasserquelle@ z.B. einer Wasserleitung, verbunden.
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Das Wasser wird beim Durchströmen der Kühlschlange 42 gekühlt und
gelangt dann durch Leitung 52 zum Sprühregler 54. Die Leitung 90 wird mit einer
Kohlendioxydquelle verbunden, welche Kohlendioxyd unter Druck liefert. Die Sirupzuführungsarmaturen
56, 58 und 60 werden mit den Entnahmeöffnungen entsprechender Sirupbehälter verbunden.
Die Auslassarmaturen 62, 64 und 66 und die Entnahmeleitung 114 fiir karbonisiertes
Wasser werden init dem Misch- und Abgabeventil zur Getränkeautomaten verbunden.
Die Armatur 118 wird durch die Leitung 122 mit der Gaseinlassöffnung des Sirupbehalters
120 verbunden.
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Die Gasverteilungsvorrichtung 98 kann ausserhalb den Karbonisiergefässes
12 susammengesetzt und durch die Öffnung 20 mit dem Unterteil 102 auf dem Bodeh
den Gefässes 12 aufliegend eingesetzt wenden, wobei der biegsame Schlauch 94 über
das untere Ende der festen Leitung 90 gezogen wird. Die Gasverteilungsvorrichtung
98 kann einen grössten Durchmesser entsprechend dem Innendurchmesser dea Karbonisiergefässes
12 besitzen, sofern ihr geringster Durchmesser eine Einführung durch die Öffnung
20 erlaubt. Zum Einführen der verschiedenen Bauteile in das Karbonisiergefäss 12
kann der IMigel abgenommen werdon. Der Schwimmer 70 und der Schwinmerarm
72
werden vor dem Einsetzen in das Karbonisiergefäss 12 am Verschluss 22 schwankbar
befestigt. Das gemäss Fig. 3 zusammengebaute Verschlussteil wird durch die längliche
Öffnung 20 eingeführt, in die richtige Stellung angehoben und der Gewindebolzen
30 angezogen, um den Dichtungsring 28 gegen die obere Gefässinnenwand 18 anzupressen
und eine ausreichende Anfangsdichtung zu erzielen. Durch den nachfolgenden Druckanstieg
im Karbonisiergefäss 12 wird der Dichtungsring 28 noch enger zwischen den umlaufenden
Dichtungsrand 26 und die obere Gefässinnenwand 18 gepresst und die Dichtung noch
verbessert Da das Karbonisiergefäss l2 zunächst leer und der Schwimmer 70 ganz unten
ist, sind die SprUhdUse 80 und das Schnüffelventil 82 ganz geöffnet. anschliessend
wird ein schneller Strom von Wasser und Kohlendioxyd eingeführt und die Luft im
Karbonisiergefäss durch das Schnüffelventil 82 verdrängt. Während des Füllens des
Karbonisiergefässes 12 wird Frischwasser in das Gefäss eingesprüht und Kohlendioxyd
mit relativ grosser Geschwindigkeit durch das Wasser geblasen. Der durch den zunehmenden
Wasserstand steigende Schwimmer 70 schliesst zunächst das Schnüffelventil 82 und
bei weiterem Ansteigen deu Wasserstandes die Sprühdüse 80. Das Kohle dioxyd perlt
weiter durch das Wasser, bis der Druel@ im Krbonisiergefäss 12 und im Sirupbehälter
120 den Arbeitsdruch, d.h. im wesontlichen den Druck der Kchlondioxydquelle
erreicht
hat. Das Wasser im Karbonisiergefäss 12 wird dabei stark karbonisiert. Wenn das
und Entnahmeventil des Getrnkeautomaten geöffnet wird, treibt der Gasdruck im Karbonisiergefäss
12 karbonisiertes Wasser durch Leitung 114 und Sirup aus demSirupbehälter 120 durch
die Kühlschlange 44 zum Misch- und Entnahmeventil. Bei der Entnahme von Sirup und
karbonisiertem Wasser wird der Flüssigkeitsspiegel im Karbenisiergefäss 12 und im
Siruptank 120 gesenkt, so dass durch den Stern 112 und im wessentlichen den gesamten
Querschnitt des Wassers im Karbonisiergefäss 12 Kohlendioxyd nachströmt. Wenn der
Wasserspiegel weiter absinkt, wird durch den Schwimmer 70 die Sprühdüse 80 geöffnet.
Das kühle Frischwasser wird beim Aufprallen auf die elastiache Dichtung 78 und den
ventilverschlussteil 76 in den mit Kohlendioxyd gefüllten Oberteil des Karbonisiergefässes
12 versprüht, wodurch die Kerbonisierung, des Wassers verstärkt wird. Den Geschmack
o?er das Karbonisieren des Wassers beeinträchtigende Gase strömen bei Jeder Entnahme
eines Getränks durch die Armatur 118 und die Leitung 122 zum Siruptank 120, c dass
das Karbonisiergefäss 12 ständig von unerwünsuhten Gasen befreit wird Die vorstchend
baschriebene bevcrzugte Ausführungsform des effindungsgemässen Karbonisators weist
verschiedene b@dout@ude Vort@lle auf. Durch den neunrtigen Verschlus
wird
eine zuverlässigere und verbearte Dichtun gen den relativ hoben Innendruck erreicht.
Die Wassersprühdüse und das Schnöffelventil werden durch einen einzigen Schwimmer
betätigt, welcher infolge seiner grösseren Abmessungen einen grösseren Auftrieb
besitzt und das Ventil gegen einen höheren Wasserdruck abdichtet.
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Die neuartige Gasverteilungsvorrichtung ergaht ei wirksameren Kontakt
zwischen Kohlendioxyd und Wasser. da das Kohlendioxyd über im wesentlichen den gesamten
Querschnitt des Karbonisiergefässes 12 verteilt und des Kontaktvolumen erheblich
vergrössert wird. Da das Karbonisiergefäss 12 direkt mit einem Siruphehälter verbunden
ist, perlt das gesamte zur Sirupför@lerung serwendete Kohlendioxyd erst durch das
im Karbonisiergefäss befindliche Wasser. Hierdurch wird das tlìch Wasser strömende
Kohlendioxydvolumen und der Karbonisierungsgrad erhöht. Die direkte Verbindung zwischen
dem Karbonisiergefns und dem Sirupbehä@ter @orgt ferner für einen gleichen Druck
in beiden gefässen, so dans dem Misch-und Entnahmeventil karbonisiertes Wasser und
Sirup im gewünschten Mengenverhältnis zugeführt werden. Ferter werden dadurch die
im oberen Teil des Karbonisiergefässes 12 etwa angonammelten uneränschten Gase fortgespült,
welche sonst die karbonisierung les in das Karbonisiergefäss eingespülten Frischwässens
oder dessen Geschinack beeintri@@tagen können.
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Die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen
Karbonisators kann vom Fachmann in verschiedener Welse einschliesslich der Abänderung
der Anzahl, Form und Wirkungsweise einzelner Teile oder des Ersatzes einzelner Teile
durch technische @quivalente abgewandelt werden, ohne von der Lehre der vorliegenden
Erfindun abzuweichen.