DE3430950A1 - Anordnung zum karbonisieren von wasser - Google Patents

Anordnung zum karbonisieren von wasser

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Description

BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH 8000 München 80, 03.07.1984
7000 Stuttgart Hochstraße 17
TZP 84/105
Anordnung zum Kabonisieren von Wasser
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Karbonisieren von Wasser in einem - bevorzugt gekühlten - Drucktank, in welchen bedarfsweise Wasser bis zu einem vorgegebenen Pegel und CO2 -Gas über eine Druckminder-Ventilanordnung und eine Zuführungsleitung zugeführt werden und aus welchem das karbonisierte Wasser über ein Schließ- und Druckminderventil entnehmbar ist.
Derartige Anordnungen zum Kabonisieren von Wasser finden insbesondere Anwendung in Getränkeautomaten, mittels derer kabonisiertes Wasser mit Getränkekonzentraten zu einem gebrauchsfähigen Getränk vermischbar ist. Dazu findet ein Vorratstank Anwendung, in welchem Wasser mit CO2 -Gas angereichert und gekühlt wird. Um eine ausreichende Karbonisierung des Wassers zu gewährleisten, ist es erforderlich bzw. zumindest sehr zweckmäßig, die Karbonisierungsmaßnahme im Vorratsbehälter unter erhöhtem Druck vorzunehmen. Zu diesem Zweck werden dem Vorratstank über eine füllstandsabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung bedarfsweise Wasser und über eine druckabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung CO2 -Gas zugeführt. Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das Wasser kann sein, entweder eine Pumpenanordnung, eine Steuerventil, wenn das zugeführte Wasser gesichert unter genügend hohem Druck zur Verfügung steht, oder eine Kombination
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beider Maßnahmen. Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO2 -Gas wird - da dieses CO2 -Gas üblicherweise in Vorratsflaschen mit hohem Gasdruck zur Verfügung steht - üblicherweise ein selbstregelndes Druckminder-Ventil sein. Druckminderventile bekannter Bauart sind in der Lage, einen relativ konstanten vorgegebenen Gasdruck zur Verfügung zu stellen, soweit eingangsseitig ein darüber liegender Gasdruck anliegt.
Besondere Probleme treten bei derartigen Systemen dann auf, wenn der Vorratstank neu mit Wasser und/oder mit CO2 -Gas in einem Umfang zu füllen ist, welcher über der üblichen intermittierenden Betriebsweise liegt. Insbesondere wenn der Vorrat in der CO2 -Vorratsflasche erschöpft ist und eine Auswechslung dieser Vorratsflasche erforderlich wird, ist ein Durckabfall auch im Vorratsbehälter gegeben bzw. zu befürchten. Dieser Druckabfall führt dazu, daß das Wasser ungenügend karbonisiert wird. Es kann aber auch zweckmäßig sein, dafür zu sorgen, daß für eine Wartung bzw. Mängelbehebung ein Druckabfall im Vorratstank auf normalen atmosphärischen Druck zwangsweise durchführbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche in einfacher Weise sowohl das Unterschreiten eines vorgegebenen Betriebsdrucks signalisiert und zum anderen auch in gleicher einfacher Weise die Möglichkeit bietet, einen Druckausgleich des Vorratstanks hin zur Umgebungsatmosphäre durchzuführen.
Eine Anordnung zum Karbonisieren von Wasser in einem gegenüber der Umgebungsatmosphäre unter erhöhtem Innendruck stehenden Vorratstank, welche diesen Forderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im durch die druckabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO2 -Gas versorgten CO2 -Gasbereich eine durch den erhöhten Gasdruck gegen eine Rückstellkraft eine Austrittsöffnung verschließbare Ventilanordnung angeordnet ist.
Bei Anwendung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird die Ventilanordnung durch den für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen gegenüber der Rückstellkraft
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überwiegenden Gasdruck in der geschlossenen Stellung gehalten. Sinkt der Gasdruck im System unter einen vorgegebenen Betrag, deren Wirkung die Wirkung der Rückstellkraft unterschreitet, so öffnet die Ventilanordnung. Damit entsteht eine Signalwirkung. Diese kann in einfachster Weise in der Verstellung eines Ventilstößels bestehen. Das unter dem niedrigen Druck ausströmende Gas kann aber auch für eine akustische Signalgebung benutzt werden. Über den herausgeführten Ventilstößel ist aber auch ein zwangsweises öffnen des Ventils gegen den normalen Arbeitsdruck möglich, um beispielsweise das System zu Entlüften.
Als einfachste Form für die Rückstellkraft kann ein Federelement Anwendung finden, deren Rückstellkraft bevorzugterweise über eine Stellschraube auf einen gewünschten Wert einstellbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der durch die Ventilanordnung verschließbaren Austrittsöffnung für das CO2 -Gas eine Strömungsdrossel angeordnet. Diese Strömungsdrossel ist derart dimensioniert, daß innerhalb des Vorratsbehälters durch die Menge von über deren Fördermengen-Steuervorrichtung zufließenden Wasser infolge des durch die Strömungsdrossel zugelassenen Gasflusses kein die Ventilanordnung verschließender Druck aufgebaut wird, während bei anschließender Zuführung von CO2 -Gas mit wesentlich höherem Fördervolumen je Zeiteinheit der über die Strömungsdrossel aufgebaute Innendruck in der Lage ist, die Austrittsöffnung über die Ventilanordnung zu schließen.
Ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen ist der Vorratsbehälter also in einem ersten Arbeitsgang mit Wasser bis zu einem vorgegebenen Zustand - erfaßt durch entsprechende Sensoren - zu füllen und anschließend mit CO2 -Gas zu versorgen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung als Stößel mit scheibenförmiger Ventilplatte ausgebildet ist, welche in einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt axial verschieblich einem Ventilsitz des Ventilgehäuses gegenübersteht. Bevorzugt ist zwi-
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sehen Ventilplatte und Ventilsitz ein Dichtring aus nachgiebig verformbarem Material angeordnet. Auf dem Stößel ist das Federelement, welches sich gegenüber dem Ventilgehäuse und der Ventilplatte als Druckfeder abstützt, aufgesetzt. Ein derartiger Aufbau ist äußerst raumsparend und funktionssicher. Der Stößel ist dabei bevorzugt mit Spiel im Ventilgehäuse geführt, so daß zwischen diesem Stößel und der Bohrung des Ventilgehäuses bei geöffnetem Ventil das Gas nach außen entweichen kann. Der Dichtring aus nachgiebig verformbarem Material dient der funktionssicheren Dichtung bei geschlossenem Ventil. Durch konische Ausgestaltung des Ventilsitzes ist das Dichtverhalten im Bedarfsfall vorteilhaft beeinflußbar.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in einer Bohrung des Ventil gehäuses unter Bildung eines Randspaltes zwischen Ventilplatte und Führungsbohrung als Strömungsdrossel geführt ist. Die Schließkraft für das geöffnete Ventil erhält somit Komponenten aus dem auf das Ventil wirkenden Druckunterschied zwischen Innendruck und Außendruck und aus der Gasströmungswirkung.
Herstellungs- und anwendungstechnisch ist es zweckmäßig, daß die erfindungsgemäße Ventilanordnung in die Baueinheit der Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO2-GaS integriert ist.
Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisiert dargestellte Wasserkarbonisierungseinrichtung für einen Getränkeautomat,
Fig. 2 und
Fig. 3 eine vereinfacht dargestellte druckabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO2 -Gas mit der durch Betriebsgasdruck verschlossenen Ventilanordnung und
Fig. 4 die Einzelheit dieser Ventilanordnung.
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Ein Getränkeautomat zum Mischen von unterschiedlichen Getränkekonzentraten mit gekühltem CO2 -Wasser zu einem Mischgetränk enthält als wesentliche Bestandteile eine Mischrinne 1, in welcher der Mischvorgang eingeleitet bzw. durchgeführt wird, Getränkekonzentrats-Behälter 2, aus denen über Dosiereinrichtungen 3 die Getränkekonzentrate portionsweise der Mischrinne 1 zugeführt werden, und einen Vorratsbehälter 4 für gekühltes CO2 -Wasser, welches über ein Ausgabeventil 5 in die Mischrinne bedarfsweise einfließen kann. Die Mischung verläßt die Mischrinne 1 über einen Auslauft richte r 6.
Der CO2 -Wasservorrat wird gekühlt durch Kältemittel, welche über eine um den Vorratsbehälter 4 gewickelte Rohrleitung geleitet sind. Ergänzt wird der CO2 -Wasservorrat innerhalb des Behälters 4 um die über das Ausgabeventil 5 entnommenen Mengen dadurch, daß über eine Rohrleitung 8, gesteuert über ein Ventilsystem 9 Frischwasser zugeführt wird und über eine Rohrleitung 10 aus einem Behälter 11 mit CO2 -Gas-Füllung, gesteuert durch ein Ventilsystem 12, CO2 -Gas zugeführt wird.
Durch dieses CO2 -Gas steht der Innenraum des Behälters 4 unter einem gegenüber der Atmosphäre erhöhtem Druck. Dies trägt zur angestrebt guten Karbonisierung des Wassers innerhalb des Vorratsbehälters 4 bei. Dieser Überdruck im Vorratsbehälter wird durch ein Reduzierventil gesteuert, welches den wesentlich höheren Gasdruck innerhalb des Vorratsbehälters 11 auf den Betriebsdruck im Karbonisierungsbehälter 4 herabsetzt.
Eine entsprechende Steuereinrichtung zum Beeinflussen eines Flaschen-Rückschlagventils ist durch die Fig. 2 und 3 dargestellt. Der im Karbonisator 4 benötigte Gasdruck wirkt innerhalb einer Kammer 13 dieser Ventilanordnung 12 über einen Kolben 14 gegen die Kraft einer Feder 15. Läßt der Gasdruck innerhalb des Karbonisators 4 und damit in der Ventilkammer 13 nach, so wird der Kolben 14 durch die Kraft der Feder 15 nach unten gedrückt und über den Stößel 16 wird ein nicht dargegstelltes Ventil geöffnet, welches den Gasfluß aus der Vorratsflasche 11 zuläßt bzw. verstärkt zuläßt. Steigt der Gasdruck im Karbonisator 4 und damit in der Ventilkammer 13 wieder an, so hebt dieser den Kolben 14 gegen die Kraft der Feder wieder an und das Gasflaschenventil kann dem Stößer 16 folgend, den CO2 -Gasstrom aus der Flasche drosseln bzw. ganz unterbrechen. Diese Anordnung arbeitet unter normalen Umständen solange problemlos und funktionsgerecht, wie genügend Gasdruck in der Vorratsflasche 11 vorhanden ist.
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Erreicht der Gasdruck innerhalb der Vorratsflasche 11 jedoch einen Grenzwert, welcher nicht mehr ausreichend ist, den Betriebsdruck innerhalb des Karbonisators 4 und die CO2 -Gasversorgung aufrecht zu erhalten, sollte der Bedienungsperson dieser Umstand signalisiert werden. Dazu dient eine zusätzliche, in Fig. 4 im einzelnen dargestellte Ventilanordnung 17 innerhalb des Steuerventils 12. Diese Ventilanordnung 17 liegt im zum Karbonisator 4 offenen Kanalsystem. Prinzipiell ähnelt sie einem Rückschlagventil mit der Besonderheit, daß das Ventil-Schließelement in Schließrichtung durch Gasdruck und entgegen der Schließrichtung durch Federkraft beaufschlagt ist. Das Ventil-Schließelement beinhaltet einen Ventilstößel 18 mit einem Ventilkolben 19, welcher über einen Ring 20 aus elastischem Material gegen einen Ventilsitz 21 des Ventilgehäuses 22 wirkt. Bei genügendem Gasdruck innerhalb der Kammer 23, welcher auch dem Gasdruck im Karbonisator 4 entspricht, wird der Kolben 19 gegen die Kraft einer dagegenwirkenden Feder 24 in der geschlossenen Stellung gehalten, Fällt jedoch der Betriebsdruck innerhalb des Karbonisators 4 und damit innerhalb der Kammer 23 unter einen vorgegebenen und durch die Kraft der Feder 24 repräsentierten Wert ab, so kann der Kolben 19 der Kraft dieser Feder 24 folgen und das Ventil wir geöffnet. Das Restgas kann entweichen und durch die Stellung des Stößels 18 wird angezeigt, daß der Gasdruck im System abgefallen ist. Das Gas entweicht über Spalte 25,26, welche zwischen dem Kolben 19 und dem Stößel 18 einerseits und dem Ventilgehäuse 22 andererseits gebildet sind. Zumindest eine dieser Spalte 25 bzw. 26 wirkt gleichzeitig als Drosselventil, so daß in die Kammer 23 geleiteter höherer Gasdruck das Ventil wieder verschließt.
Diese Ventilanordnung eignet sich aber auch dazu, - nachdem die Gaszufuhr aus dem Vorratsbehälter 11 unterbrochen ist - den Karbonisator 4 zu "entlüften". Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn eine Störung im Wasserzulauf stattfindet oder stattgefunden hat. Die Spalte 25 und 26 des Ventils 17 sind derart bemessen, daß der der Einströmgeschwindigkeit des Wassers in den Karbonisator 4 entsprechende Gasstrom durch diese Spalte derart ungehindert ist, daß sich in der Kammer 23 kein Gasdruck aufbaut, welcher in der Lage ist, das Ventil entgegen der Kraft der Feder 24 zu schließen. Somit ist es auch unproblematisch, den Karbonisator-Behälter 4 neu mit Wasser aufzufüllen bzw. nach einer Unterbrechung bzw. Störung wieder aufzufüllen oder nachzufüllen. Im Bedarfsfall kann durch eine entsprechende Stellschraube, über welche sich die Feder 24 gegenüber dem Gehäuse 22 der Ventilanordnung 17 abstützt, die Rückstellkraft der Feder verändert werden.
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Claims (10)

TZP 84/105 Patentansprüche
1. Anordnung zum Kabonisieren von Wasser, bestehend aus einem - bevorzugt gekühlten - Drucktank, in welchen bedarfsweise Wasser bis zu einem vorgegebenen Pegel und CO2 -Gas über eine Druckminder-Ventilanordnung und eine Zuführungsleitung zugeführt werden und aus welchem das karbonisierte Wasser über ein Schließ- und Druckminderventil entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckminder-Ventil (12) folgenden COj -Gasbereich ein durch gegenüber der Außenatmosphäre erhöhten Gasdruck im Drucktank gegen eine Rückstellkraft eine Austrittsöffnung geschlossen gehaltenes Ventil-Verschließorgan angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (24) zur Bereitstellung der Rückstellkraft für das Ventil-Verschlußorgan angeordnet ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Ventil-Verschließorgan wirkende Rückstellkraft gleich ist dem vorgegebenen kleinsten zugelassenen Betriebsdruck im Drucktank (4).
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gas-Austrittsöffnung eine Strömungsdrossel (25 und/oder 26) angeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ventil-Verschließorgan ein mit diesem mechanisch verbundenes Teil (18) nach außen geführt ist.
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6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-Verschließorgan als Stößel (18) mit scheibenförmiger Ventilplatte (19) ausgebildet ist, welche axial verschieblich einem zu verschließenden Ventilsitz (21) des Ventilgehäuses (22) gegenübersteht.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilplatte 19 und dem Ventilsitz (21) ein Dichtring (20) aus nachgiebig verformbarem Material angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (21) konisch ausgebildet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Randspalt (25) zwischen der Ventilplatte (19) und einer Führungsbohrung im Gehäuse (22) die Strömungsdrossel gebildet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil-Verschließorgan (17) in eine Druckregeleinrichtung (12) in der Gaszuführung integriert ist.
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