DE19957404A1 - Vorrichtung zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung in einen Verschluß integriert, der auf ein Gefäß aufsetzbar und mit diesem fest und dicht verbindbar ist. Durch diese Maßnahme wird die Vorrichtung äußerst kompakt und kann somit leicht und nahezu überallhin mitgenommen werden und ist zudem sehr leicht handhabbar. Der Verschluß weist vorzugsweise einen druckfesten Hohlraum zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Gases oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit sowie Überführungselemente für die Überführung des Gases von dem Hohlraum in den Innenraum des Gefäßes auf. Dabei ist der Hohlraum bzw. der Verschluß derart gestaltet, daß er vorzugsweise sowohl mit flüssigem CO¶2¶ als auch mit gasförmigen CO¶2¶ gefüllt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid.

Derartige Vorrichtungen sind z. B. für die Herstellung von kohlesäurehaltigem Trinkwasser bekannt. Um Wasser zu einem sprudelnden, kohlensäurehaltigen Getränk zu machen, kann man ein mit Wasser gefülltes Gefäß in einer Kohlendioxidatmosphäre unter Druck setzen. Die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser ist relativ hoch und nimmt mit steigendem Druck bei Zimmertemperatur und niedrigen Drücken bis etwa 10 bar linear mit dem Druck zu. So lösen sich z. B. bei Zimmertemperatur und etwa 4 bar Druck ca. 4 Normalliter CO₂-Gas in einem Liter Wasser (Normalliter steht dabei für ein Gasvolumen von 1000 cm³ bei sogenannten Normalbedingungen, d. h. bei Zimmertemperatur und Umgebungsdruck). Dabei entsteht teilweise auch Kohlensäure in dem Wasser, die bei Druckentlastung zu Wasser und CO₂ zerfällt, wobei das CO₂ aus dem Wasser ausgast und das allgemein von Kohlensäure im Getränk bekannte Perlen von Gasblasen hervorruft.

Die entsprechenden Vorrichtungen weisen im allgemeinen einen Druckbehälter auf, in dem CO₂-Gas enthalten ist, welches bei Zimmertemperatur und genügend hohem Druck (über 50 bar) teilweise als Flüssigkeit vorliegt.

Die bekannten Vorrichtungen haben allesamt den Nachteil, daß sie relativ groß sind, da sie eine CO₂-Gasflasche aufnehmen müssen. Diese Vorrichtungen können daher nur schwer transportiert und somit, insbesondere auf Reisen oder beim Sport, nicht benutzt werden.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die äußerst kompakt ist und somit leicht nahezu überall hin mitgenommen werden kann sowie sehr leicht handhabbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid in einen Verschluß, der auf ein Gefäß aufsetzbar und mit diesem fest und dichtbar verbindbar ist, integriert ist. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtung auf eine Gefäß- bzw. Trinkflasche aufzusetzen und sie leicht zu transportieren. Der Platzbedarf ist folglich äußerst gering, da Trinkflaschen ja ohnehin einen Deckel benötigen.

Unter einer in den Verschluß integrierten Vorrichtung wird nicht nur eine einstückige Ausführungsfarm verstanden, sondern selbstverständlich auch eine mehrstückige, wobei Vorrichtung und Verschluß bei Bedarf verbunden werden. Als Verschluß kommen prinzipiell alle Verschlußarten in Frage wie z. B. ein Schraub- oder ein Bajonettverschluß.

Erfindungsgemäß weist der Verschluß vorzugsweise einen druckfesten Hohlraum zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Gases oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit sowie Überführungselemente für die Überführung des Gases von dem Hohlraum in den Innenraum des Gefäßes auf. Der Hohlraum ist vorzugsweise für die Aufnahme von sowohl flüssigem CO₂ als auch gasförmigen CO₂ ausgelegt. Soll nun die Flüssigkeit in dem Gefäß bzw. der Flasche mit Kohlendioxid angereichert werden, so dienen die Überführungselemente dazu, das Gas bzw. die Flüssigkeit von dem Hohlraum in den Innenraum des Gefäßes bzw. der Trinkflasche zu überführen.

Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Hohlraum des Verschlusses befüllbar bzw. wieder befüllbar ist. Eine Ausführungsform sieht daher ausschließlich eine werksseitige Befüllung des Verschlußhohlraums vor. D. h. der Verschluß wird vor Auslieferung an den Endverbraucher befüllt. Der Endverbraucher ist mit dem Verschluß in der Lage eine gewisse Anzahl (z. B. etwa 3 bis 10) von gefüllten Trinkflaschen mit CO₂ zu versetzen.

Danach wird der "leere" Verschluß entweder der Abfallverwertung zugeführt oder vorzugsweise an den Hersteller zurückgeführt, der eine erneute Befüllung des Verschlußhohlraums vornehmen kann. Alternativ dazu sieht eine Ausführungsform hingegen vor, daß der Verbraucher selbst in der Lage ist mit Hilfe einer geeigneten Befüllvorrichtung den Verschluß wieder zu befüllen. In diesem Fall kann auch ein deutlich kleineres Volumen des Hohlraumes in dem Verschluß vorgesehen werden, so daß z. B. die Menge des CO₂ Gase nur zur Begasung einer einzigen Trinkflasche ausreicht. Der Verschluß kann dann sehr klein und damit äußerst platzsparend gefertigt werden. So ist ein wiederholter Gebrauch der Vorrichtung möglich, was für den Verbraucher zu äußerst geringen Kosten führt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht daher vor, daß der Hohlraum über ein Einlaßventil befüllbar ist.

Die Überführungselemente des Verschlusses weisen vorzugsweise mindestens eine geschlossene und eine geöffnete Position vor. Dadurch ist gewährleistet, daß das unter Druck stehende Gas bzw. die unter Druck stehende Flüssigkeit in dem Hohlraum verbleibt, wenn eine Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid nicht gedacht ist.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Überführungselemente in der geschlossenen Position vorgespannt sind. Die Überführungs­ elemente nehmen daher von sich aus eine geschlossene Position ein. Sollen die Überführungs­ einrichtungen in die geöffnete Position gebracht werden, so ist das Betätigen einer Betätigungs­ einrichtung notwendig, welche die Überführungseinrichtungen von der geschlossenen Position in die geöffnete Position bringen.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Betätigungseinrichtung manuell betätigbar ist. Selbstverständlich ist jedoch auch beispielsweise eine elektrische oder auch magnetische Betätigung denkbar.

Der Verschluß wird zur Anreicherung von Flüssigkeit mit Kohlendioxid auf ein Gefäß, das die Flüssigkeit, die angereichert werden soll, enthält, aufgesetzt und fest und dicht mit ihr verbunden. Durch die Vorspannung der Überführungseinrichtung ist die Verbindung zwischen Hohlraum und Behälterinnenraum nach wie vor geschlossen. Die Anreicherung mit Kohlendioxid erfolgt, nachdem die Betätigungseinrichtung die Überführungselemente von der geschlossenen in die geöffnete Position gebracht haben.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Betätigungs­ einrichtung so angeordnet ist, daß sie, während der Verschluß fest und dicht mit dem Gefäß verbunden ist, die Überführungselemente in der geöffneten Position hält. D. h. durch die feste Verbindung des Verschlusses mit dem Gefäß wird automatisch eine Verbindung zwischen Hohlraum und Flüssigkeitsraum hergestellt. Soll nun ein Gefäß mit Flüssigkeit mit Kohlendioxid angereichert werden, so wird der Verschluß einfach auf das Gefäß aufgeschraubt. Sobald der Verschluß dichtend mit dem Gefäß in Eingriff tritt, öffnen die Betätigungseinrichtungen die Überführungselemente und der Begasungsvorgang beginnt. Einer weiteren Maßnahme durch den Benutzer bedarf es dann nicht mehr.

Bei dieser Ausführungsform ist es notwendig, daß der Hohlraum des Verschlusses oder die Menge des unter Druck stehenden Gases bzw. der unter Druck stehenden Flüssigkeit derart dimensioniert ist, daß die Flüssigkeit mit genau der richtigen Menge von Kohlendioxid angereichert wird. Dadurch, daß die Überführungselemente so lange in der geöffneten Position sind, wie der Verschluß auf das Gefäß aufgesetzt ist, tritt so viel Gas aus dem Hohlraum in den Gefäßinnenraum über, bis ein Druckgleichgewicht entsteht. Der resultierende Enddruck darf allerdings nicht den maximalen Druck übersteigen, für den die Flasche (ohne zu bersten) ausgelegt ist.

Diese Ausführungsform erlaubt daher pro Füllung des Hohlraumes nur einen Begasungsvor­ gang. Diese Beschränkung kann durch die Anordnung eines Druckminderers zwischen Hohlraum und Flüssigkeitsraum aufgehoben werden. Dies macht jedoch den Vorteil der Kompaktheit zumindest zum Teil wieder zunichte und ist daher nur für spezielle Anwendungsfälle vorteilhaft.

Zur Erhöhung der Sicherheit kann es von Vorteil sein, daß der Verschluß ein Überdruckventil aufweist, das im aufgesetzten Zustand des Verschlusses den Gefäßinnenraum mit der Außenseite des Gefäßes verbindet. Steigt nun der Druck im Gefäßinnenraum über einen einstellbaren Druck an, so öffnet das Überdruckventil und der Druck im Gefäßinnenraum sinkt abrupt ab. Dadurch ist gewährleistet, daß selbst bei grober Fehlbedienung der Vorrichtung ein nicht zulässiger Überdruck im Gefäßinnenraum wirksam verhindert wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figur. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 erkennt man die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, die in einen Verschluß integriert ist. Der Verschluß ist über ein Gewinde 4 mit einer Trinkflasche oder einem anderen geeigneten Gefäß verbindbar.

Der Verschluß 1 weist einen Hohlraum 9 auf, der zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kohlendioxidgas oder unter Druck stehender Kohlendioxidflüssigkeit dient. Der Hohlraum kann über das Zuführungsventil 6 befüllt werden. Der Hohlraum 9 hat im aufgesetzten Zustand des Verschlusses eine Verbindung zu dem Gefäßinnenraum, die durch die Dichtungen 10 verschlossen ist.

Soll nun eine Flüssigkeitsmenge mit Kohlendioxid angereichert werden, so sind die folgenden Schritte zu durchlaufen.

Die anzureichernde Flüssigkeit wird in ein geeignetes Gefäß oder eine geeignete Trinkflasche eingefüllt. Danach wird der Verschluß 1 auf die Flasche aufgesetzt, so daß die Flasche über das Gewinde 4 fest und dicht verschlossen ist.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Überführungselemente durch die Feder 8 vorgespannt, so daß keine Verbindung zwischen dem Hohlraum 9 und dem Flascheninnenraum bzw. Flüssigkeitsraum besteht. Die Anreicherung beginnt, sobald der Knopf 7 gedrückt wird. Durch den Druck auf den Knopf 7 wird die Federkraft der Feder 8 überwunden und die Dichtelemente 10 derart verschoben, daß die Überführungselemente in die geöffnete Position gebracht werden. Kohlendioxidgas kann nun aus dem Hohlraum 9 über die Überführungselemente 10 in das Zuführungsrohr 3 und in die Dosiereinrichtung 2 treten. Das Gas wird über die Dosiereinrichtung 2 in die Flüssigkeit abgegeben. Die Flüssigkeit wird somit mit Kohlendioxid angereichert. Der Anreichungsvorgang endet entweder, wenn die Taste 7 losgelassen wird, oder wenn der Druck im Hohlraum 9 soweit abgefallen ist, daß er mit dem Druck im Flascheninnenraum übereinstimmt. Für den Fall, daß der Druck im Flascheninnenraum zu stark ansteigt, ist ein Überdruckventil 5 vorgesehen, das dazu dient, daß der Überdruck nach außen entweichen kann, bevor die Flasche explodiert.

Die Größe des Verschlusses bzw. des Hohlraumes 9 wird vorzugsweise derart gewählt, daß die im Hohlraum 9 aufnehmbare Menge von Kohlendioxidgas ausreicht, etwa 1 bis 5 Trinkflaschen mit Kohlendioxid anzureichern.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Hohlraum 9 deutlich größer zu fertigen, so daß eine größere Menge an Gas aufgenommen werden kann. Dadurch wird der Verschluß aber zwangsweise wieder etwas unhandlich, so daß der erfindungsgemäße Vorteil zum Teil wieder aufgehoben wird. Für spezielle Anwendungsfälle kann eine solche Ausgestaltung des Hohlraums aber durchaus sinnvoll und zweckmäßig sein.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß beispielsweise vor einer Urlaubsreise, eine Reihe von erfindungsgemäßen Verschlüssen mit Kohlendioxidgas befüllt werden. Während des Urlaubs dienen diese Verschlüsse dazu, Flüssigkeit mit Kohlendioxid anzureichern, um jederzeit ein erfrischendes und mundendes Getränk vorrätig zu haben. Die entleerten Verschlüsse können nach Beendigung der Urlaubsreise leicht wieder aufgefüllt werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einen Verschluß, der auf ein Gefäß aufsetzbar und fest und dicht mit diesem verbindbar ist, integriert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß einen druckfesten Hohlraum zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Gases oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit sowie Überführungselemente für die Überführung des Gases von dem Hohlraum in den Innenraum des Gefäßes aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum befüllbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum über ein Einlaßventil 6 befüllbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungselemente mindestens eine geschlossene und eine geöffnete Position aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungselemente in Richtung der geschlossenen Position vorgespannt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungselemente eine Betätigungseinrichtung aufweisen, welche die Überführungselemente von der geschlossenen in die geöffnete bzw. von der geöffneten in die geschlossene Position bringen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung manuell betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung so ausgestaltet ist, daß sie während der Verschluß fest und dicht mit dem Gefäß verbunden ist, die Überführungselemente in der geöffneten Position hält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente an der inneren Stirnfläche des Verschlusses, die beim Aufsetzen oder Aufschrauben des Verschlusses mit dem oberen Rand des Flaschenhalses nach dem dichtenden Verbinden in Eingriff treten, von Verschluß und Flaschenhalsrand betätigbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überdruckventil 5, das in aufgesetztem Zustand des Verschlusses den Gefäßinnenraum mit der Außenseite des Gefäßes verbindet, vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (9) eine Kohlendioxidmenge faßt, die für die Anreicherung von etwa 1 bis 5 Liter Flüssigkeit mit Kohlendioxid ausreicht.