DE3430950C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Karbonisieren von
Wasser mit einem Drucktank, mit einer Zuführungsleitung in den Drucktank für das
Wasser, mit einer Zuführungsleitung in den Drucktank für das CO2-Gas, in die ein
Druckminderventil eingebaut ist, und mit einer Auslaßleitung für das karbonisierte
Wasser aus dem Drucktank, in die ein Schließ- und Druckminderventil eingebaut ist.
Derartige Anordnungen zum Karbonisieren von Wasser finden insbesondere Anwendung
in Getränkeautomaten, mittels derer karbonisiertes 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 ei
ne ausreichende Karbonisierung des Wassers zu gewährleisten, ist es erforderlich
bzw. zumindest sehr zweckmäßig, die Karbonisierungsmaßnahme im Vorratsbehälter
unter erhöhtem Druck vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird dem Vorratstank über
eine füllstandsabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung CO2-Gas zuge
führt. Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das Wasser kann sein, entweder eine
Pumpenanordnung, ein Steuerventil, wenn das zugeführte Wasser gesichert unter ge
nügend hohem Druck zur Verfügung steht, oder eine Kombination beider Maßnahmen.
Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO2-Gas wird - da dieses CO2-Gas
üblicherweise in Vorratsflaschen mit hohem Gasdruck zur Verfügung steht - übli
cherweise ein selbstregelndes Druckminder-Ventil sein. Druckminder-Ventile bekann
ter 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 Druckabfall auch im Vorratsbehälter gegeben bzw. zu be
fürchten. 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 bei Unterschreiten eines vorgegebenen Be
triebsdruckes die Möglichkeit bietet, einen Druckausgleich des Vorratstanks hin zur
Umgebungsatmosphäre durchzuführen.
Eine Anordnung zum Karbonisieren von Wasser in einem gegenüber der Umgebungs
atmosphäre unter erhöhtem Innendruck stehenden Vorratstank, welche diesen Forde
rungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem der
Druckminder-Ventilanordnung folgenden CO2-Gasbereich eine Ventilanordnung ange
ordnet ist, die eine Austrittsöffnung zur Außenatmosphäre und ein Verschließorgan
zum Schließen und Öffnen der Austrittsöffnung aufweist, daß zum Schließen der
Austrittsöffnung das Verschließorgan durch den gegenüber der Außenatmosphäre er
höhten Gasdruck in dem CO2-Gasbereich in seiner Schließstellung gehalten ist und
daß zum Öffnen der Austrittsöffnung auf das Verschließorgan eine Rückstellkraft
wirkt, die im wesentlichen gleich ist der durch den vorgegebenen kleinsten zugelas
senen Betriebsdruck erzeugten Kraft auf das Verschließorgan.
Bei Anwendung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird die Ventilanordnung durch
den für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen gegenüber der Rückstellkraft
überwiegenden Gasdruck in der geschlossenen Stellung gehalten. Sinkt der Gasdruck
im System unter einen vorgegebenen Betrag, deren Wirkung die Wirkung der Rück
stellkraft unterschreitet, so öffnet die Ventilanordnung. Damit wird das Gesamtsy
stem auch vom Restüberdruck befreit, so daß Arbeiten daran, so beispielsweise das
Auswechseln der CO-2-Vorratsflasche unproblematisch ohne weitere Vorkehrungen
durchgeführt werden können. Das Nachfüllen des Vorratstanks mit Wasser ist eben
falls ohne Überwindung eines Gas-Gegendruckes möglich. Darüber hinaus ist eine
Signalwirkung ableitbar. Dies 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 fin
den, deren Rückstellkraft bevorzugterweise über eine Stellschraube auf einen ge
wünschten 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 zuge
lassenen Gasflusses kein die Ventilanordnung verschließender Druck aufgebaut wird,
während bei anschließender Zuführung von CO2-Gas mit wesentlich höherem För
dervolumen 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 entspre
chende Sensoren - zu füllen und anschließend mit CO2-Gas zu versorgen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anordnung da
durch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung als Stößel mit scheibenförmiger Ven
tilplatte ausgebildet ist, welche in einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt axial
verschieblich einem Ventilsitz des Ventilgehäuses gegenübersteht. Bevorzugt ist zwi
schen Ventilplatte und Ventilsitz ein Dichtring aus nachgiebig verformbarem Mate
rial angeordnet. Auf dem Stößel ist das Federelement, welches sich gegenüber dem
Ventilgehäuse und der Ventilplatte als Druckfeder abstützt, aufgesetzt. Ein derarti
ger Aufbau ist äußerst raumsparend und funktionssicher. Der Stößel ist dabei be
vorzugt 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 funktionssiche
ren Dichtung bei geschlossenem Ventil. Durch konische Ausgestaltung des Ventilsit
zes ist das Dichtverhalten im Bedarfsfall vorteilhaft beeinflußbar.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in einer Bohrung des Ventilgehäuses unter Bil
dung eines Randspaltes zwischen Ventilplatte und Führungsbohrung als Strömungs
drossel geführt ist. Die Schließkraft für das geöffnete Ventil erhält somit Kompo
nenten 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 zeigt
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 ver
schlossenen Ventilanordnung und
Fig. 4 die Einzelheit dieser Ventilanordnung.
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,
Getränkekonzentrates-Behälter 2, aus denen über Dosiereinrichtungen 3 die Ge
tränkekonzentrate portionsweise der Mischrinne 1 zugeführt werden, und einen Vor
ratsbehälter 4 für gekühltes CO2-Wasser, welches über ein Ausgabeventil 5 in die
Mischrinne bedarfsweise einfließen kann. Die Mischung verläßt die Mischrinne 1 über
einen Auslauftrichter 6.
Der CO2-Wasservorrat wird gekühlt durch Kältemittel, welche über eine um den
Vorratsbehälter 4 gewickelte Rohrleitung geleitet sind. Ergänzt wird der CO2 -Was
servorrat 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 erhöhten Druck. Dies trägt zur angestrebt guten Karbonisierung des
Wassers innerhalb des Vorratsbehälters 4 bei. Dieser Überdruck im Vorratsbehälter 4
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-Reduzierventils
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 Karbo
nisators 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
dargestelltes Ventil geöffnet, welches den Gasfluß aus der Vorratsflasche 11 zuläßt
bzw. verstärkt zuläßt. Steigt der Gasdruck im Karbonisator 4 und damit in der Ven
tilkammer 13 wieder an, so hebt dieser den Kolben 14 gegen die Kraft der Feder 15
wieder an und das Gasflaschenventil kann dem Stößel 16 folgend, den CO2-Gasstrom
aus der Flasche drosseln bzw. ganz unterbrechen. Diese Anordnung arbeitet unter
normalen Umständen so lange problemlos und funktionsgerecht, wie genügend Gas
druck in der Vorratsflasche 11 vorhanden ist.
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 aufrechtzuerhalten, sollte der Bedienungsperson dieser
Umstand signalisiert werden. Dazu dient eine zusätzliche, in Fig. 4 im einzelnen
dargestellte Ventilanordnung 17 innerhalb des Steuerventils 12. Diese Ventilanord
nung 17 liegt im zum Karbonisator 4 offenen Kanalsystem. Prinzipiell ähnelt sie ei
nem 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 wird 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 Kar
bonisator-Behälter 4 neu mit Wasser aufzufüllen bzw. nach einer Unterbrechung bzw.
Störung wieder aufzufüllen oder nachzufüllen. Im Bedarfsfall kann durch eine ent
sprechende Stellschraube, über welche sich die Feder 24 gegenüber dem Gehäuse 22
der Ventilanordnung 17 abstützt, die Rückstellkraft der Feder verändert werden.
Claims (9)
1. Anordnung zum Karbonisieren von Wasser mit einem Drucktank, mit einer Zu
führungsleitung in den Drucktank für das Wasser, mit einer Zuführungsleitung
in den Drucktank für das CO2-Gas, in die ein Druckminderventil eingebaut
ist, und mit einer Auslaßleitung für das karbonisierte Wasser aus dem Druck
tank, in die ein Schließ- und Druckminderventil eingebaut ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem der Druckminder-Ventilanordnung (12)
folgenden CO2-Gasbereich eine Ventilanordnung (17) angeordnet ist, die eine
Austrittsöffnung (26) zur Außenatmosphäre und ein Verschließorgan (19) zum
Schließen und Öffnen der Austrittsöffnung aufweist, daß zum Schließen der
Austrittsöffnung das Verschließorgan durch den gegenüber der Außenatmosphä
re erhöhten Gasdruck in dem CO2-Gasbereich in seiner Schließstellung gehal
ten ist und daß zum Öffnen der Austrittsöffnung auf das Verschließorgan eine
Rückstellkraft (24) wirkt, die im wesentlichen gleich ist der durch den vorge
gebenen kleinsten zugelassenen Betriebsdruck erzeugten Kraft auf das Ver
schließorgan.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement
(24) zur Bereitstellung der Rückstellkraft für das Verschließorgan (19) ange
ordnet ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Gas-Austrittsöffnung eine Strömungsdrossel (25 und/oder 26) angeord
net ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
vom Verschließorgan (19) ein mit diesem mechanisch verbundenes Teil (18)
zur Anzeige der Stellung und/oder Betätigung des Verschließorgans nach außen
geführt ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verschließorgan als scheibenförmige Ventilplatte (19) ausgebildet ist,
welche axial verschieblich einem zu verschließenden Ventilsitz (21) des Ven
tilgehäuses (22) gegenübersteht und einen nach außen geführten Stößel (18)
trägt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilplat
te (19) und dem Ventilsitz (21) ein Dichtring (20) aus nachgiebig verformba
rem Material angeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilsitz (21) konisch ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
durch einen Randspalt (25) zwischen der Ventilplatte (19) und einer Füh
rungsbohrung im Gehäuse (22) die Strömungsdrossel gebildet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilanordnung (17) in das Druckminderventil (12) integriert ist.
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