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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Belüften (Aerisieren) von Flüssigkeiten
und insbesondere auf tragbare Maschinen zum Zubereiten von belüfteten (aerisierten)
Getränken
und insbesondere auf eine Sicherheitsvorrichtung für derartige Maschinen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
Gerät zum
Zubereiten von belüfteten
Getränken
wird weit verbreitet zu Hause verwendet. Aufgrund der weit verbreiteten
zu Hause erfolgenden Anwendung sind die Sicherheitsvorrichtungen
für ein derartiges
Gerät besonders
streng.
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Bei
der Belüftungsmaschine,
auf die sich diese Erfindung bezieht, wird eine eine zu belüftende Flüssigkeit
enthaltende Flasche in die Maschine beladen, und das Gas wird in
die Maschine eingeleitet und tritt durch die in der Flasche enthaltene
Flüssigkeit.
Die Flasche wird anschließend
entfernt, wenn das Belüften
vollendet ist.
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Das
zum Belüften
verwendete Gas wird von einem Gaszylinder oder -ballon geliefert,
der an der Maschine an einem Teil von dieser, das ”Zylinderhalter” genannt
wird, gesetzt werden kann und ersetzt werden kann, wenn das Gas
aufgebraucht worden ist. Ein Ventil, das nachstehend das ”Zylinderventil” genannt
wird, ist vorgesehen, um die Strömung
des Gases von dem Zylinder zu steuern. Üblicherweise ist der Zylinder
wiederaufladbar und das Ventil sitzt an seinem Auslass, kann jedoch
ein Teil der Maschine in dem Fall von Einwegzylindern sein. Die
Flasche, die die zu belüftende
Flüssigkeit
enthält,
sitzt an einem anderen Teil der Maschine, der ”Belüftungskopf (Aerisierkopf)” genannt
wird. Gasleitungseinrichtungen sind in der Maschine vorgesehen,
um eine Gasströmung
von dem Zylinderhalter zu dem Belüftungskopf zu ermöglichen.
Wenn das Zylinderventil geöffnet
wird, tritt das Gas in den Zylinderhalter und von diesem zu dem
Belüftungskopf
und durch die Flüssigkeit,
wobei ein Innendruck innerhalb der Maschine und im Inneren der Flasche
erzeugt wird, wobei dieser Druck auf einer vorgegebenen maximalen
Höhe durch
ein Ventil begrenzt ist, das ”das
Auslassventil” genannt
wird. Der Druck ist nachstehend mit ”Systemdruck” bezeichnet.
Wenn die Belüftung der
Flüssigkeit
vollendet ist, was durch ein Geräusch angezeigt
werden kann, das durch das Auslassventil erzeugt wird, wenn dieses öffnet, um
zu verhindern, dass der Druck weiter ansteigt, wird die Flasche
aus der Maschine entfernt. Um die Flasche zu entfernen, wird sie
geneigt, und dadurch wird bewirkt, dass ein Hebel, der nachstehend
der ”Neigungshebel” genannt
wird, ebenfalls geneigt wird. Das Neigen des Neigungshebels bewirkt,
dass das Ventil geöffnet wird
und dass der Druck innerhalb der Maschine zu der Umgebung abgegeben
wird.
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Eine übliche Weise
zum Betätigen
des Zylinderventils besteht darin, dass beispielsweise mittels eines
Hebels, der nachstehend der ”Betätigungshebel” genannt
wird, ein Kolben betätigt
wird, der in Kontakt oder in Anlagebeziehung mit einem Zapfen des
Ventils ist und sich bei Betätigung
den Ventilzapfen entgegen der Reaktionskraft der Ventilfeder verschiebt,
so dass er sich von seinem Sitz löst und ermöglicht, dass Gas zwischen dem
Zapfen und dem Sitz strömt.
Wenn der Betätigungshebel
freigegeben wird, läßt die Reaktionskraft
der Ventilfeder den Ventilzapfen zu seiner Schließposition
an seinem Sitz zurückkehren,
und der Kolben kehrt zu seiner nicht-betätigten Position zurück. Die
Strömung
des Gases von dem Gaszylinder zu der Maschine und dann zu der Flasche
endet. Eine andere Feder, die ”Betätigungshebelfeder” läßt den Betätigungshebel
zu seiner nicht aktiven Position zurückkehren.
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Ein
Belüftungsgerät (Aerisiergerät) von dieser
Art ist in dem
europäischen Patent
Nr. 472 995 beschrieben, wobei der gesamte Inhalt von diesem Patent
als Bezug hierbei integriert worden ist. Diese Erfindung ist nicht
auf ihre Anwendung bei dem Gerät der
Druckschrift
EP 472 995 begrenzt,
da sie nützlich bei
einem anderen Flüssigkeitsbelüftungsgerät angewendet
werden kann. Jedoch ist sie anhand dieses Beispiels und anhand der
bevorzugten Anwendung unter Bezugnahme auf dieses europäische Patent beschrieben.
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1 zeigt
den Abschnitt des Gerätes
dieses europäischen
Patentes, an dem der Gaszylinder montiert ist, wobei lediglich der
obere Abschnitt des Gaszylinders gezeigt ist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist
ein Zylinderhalter bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 11 ist
ein Gaszylinder bezeichnet, an dessen Hals der Körper 12 eines Zylinderventils
beispielsweise durch Verschrauben montiert ist. Der Gaszylinder
sitzt an dem Zylinderhalter 10 beispielsweise durch Verschrauben
des Ventilkörpers
an dem Zylinderhalter. Der Ventilkörper 12 hat eine Ventilkammer, in
der eine Feder 14 untergebracht ist. Ein Ventilzapfen 15 mit
einer Dichtung 16 ist durch eine Feder 14 an einen
Sitz gedrängt,
der an dem Ventilkörper
ausgebildet ist und der mit einer Bohrung versehen ist, durch die
ein Vorsprung des Zapfens tritt. Der Zylinderhalter 10 ist
mit einem Betätigungshebel 13 versehen,
der an diesem unter Bezugszeichen 18 angelenkt verbunden
ist, und der manuell niedergedrückt werden
kann und zu seiner normalen betriebsfreien Position durch eine Betätigungshebelfeder 70' gedrängt wird.
Wenn er niedergedrückt
wird, drückt
er an einen Tauchkolben 19, der in dem Zylinderhalter gleitfähig ist,
und drückt
diesen nieder. Das unterste Ende des Tauchkolbens 19 steht
mit dem Ventilzapfen 15 in Kontakt. Daher bewirkt, wenn
der Hebel 13 niedergedrückt
wird, der Tauchkolben ein Niederdrücken des Zapfens, wobei die
Feder 14 zusammengedrückt
wird und einen Raum zwischen dem Zapfen und seinem Sitz beläßt, durch
den ein Gas von dem Zylinder zu einer Kammer 17 treten
kann, die durch Innenflächen des
Zylinderhalters und durch die obere Fläche des Zylinderventils definiert
ist, und von dort zu einer Gasleitung 20 treten kann, die
nur teilweise gezeigt ist, von der das Gas zu dem Belüftungskopf (Aerisierkopf)
(der in 1 nicht gezeigt ist) tritt,
an dem die Flasche montiert ist, die die zu belüftende Flüssigkeit enthält. Wenn
der Hebel 13 durch den Anwender freigegeben wird – da er
mehrere Male freigegeben werden kann und schließlich, wenn das Entweichen
des Gases durch das (nicht gezeigte) Auslassventil anzeigt, dass
der innerhalb der Maschine zulässige
maximale Druck erreicht worden ist – bewirkt die Feder 14,
dass der Ventilzapfen 15 sich erhebt und das Zylinderventil
schließt,
womit die Strömung
des Gases von dem Zylinder zu der Flasche durch die Leitung 20 beendet
wird.
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Sollte
jedoch Fremdmaterial zwischen dem Ventilzapfen 15 und seinem
Sitz eingefangen werden, wenn der Zapfen niedergedrückt wird,
verhindert dieses Fremdmaterial, dass der Zapfen sich setzt, wenn
der Hebel 13 freigegeben wird, so dass das Gas seine Strömung von
dem Gaszylinder zu der Kammer 17 und zu der die Flüssigkeit
enthaltenden Flasche fortsetzt und/oder durch das Auslassventil weiter
abgegeben wird. Während
die Maschine so gestaltet ist, dass dies keine schädlichen
Folgen hat, kann es sein, das der Anwender die konstante Gasströmung wahrnimmt
und Handlungen vornimmt, die eine ernsthafte Fehlfunktion der Maschine
hervorrufen können
und eine Unannehmlichkeit für
den Anwender bewirken können.
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Es
sollte verständlich
sein, dass die vorstehend erwähnten
möglichen
Nachteile nicht auf die Vorrichtung des
europäischen
Patentes Nr. 472 995 beschränkt sind, sondern jedem Flüssigkeitsbelüftungsgerät gemein
sind, bei dem die Gasströmung von
einem Druckgaszylinder zu dem Gerät und zu der die Flüssigkeit
enthaltenden Flasche durch ein Ventil gesteuert wird, das durch
manuelle Betätigung eines
mechanischen Elementes wie beispielsweise eines Hebels oder dergleichen
geöffnet
wird. Bei einem derartigen Gerät
ist die Möglichkeit
der vorstehend beschriebenen Fehlfunktion vorhanden und diese Erfindung
ist darauf anwendbar.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Nachteile
bei dem Flüssigkeitsbelüftungsgerät zu beseitigen.
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Genauer
gesagt ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, die Gasströmung von
dem Gaszylinder oder -ballon immer dann anzuhalten, wenn der Anwender
ein Anhalten derselben erwünscht
unabhängig
von möglichen
Fehlfunktionen des Ventils, das den Auslass des Zylinders steuert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Flüssigkeitsbelüftungsgerät, bei dem
ein manuell betätigter
Mechanismus zum Öffnen des
Zylinderventils verwendet wird, eine zusätzliche Ventileinrichtung,
d. h. eine Einrichtung zum automatischen Anhalten der Strömung des
Gases aus dem Gaszylinder zu dem Belüftungskopf und zu der die Flüssigkeit
enthaltenden Flasche vorgesehen ist, wenn das Zylinderventil eine
Fehlfunktion aufweist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sicherzustellen,
dass, sollte aufgrund von Verschleiß oder Beschädigung aus
irgendeinem Grund verhindert werden, dass ein Zylinderventilzapfen
schließt,
die Gasströmung
zu dem Karbonisiersystem weiter verhindert wird und der weiterer
Betrieb der Zapfenniederdrückeinrichtung
gehemmt wird oder zumindest erschwert wird.
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Andere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten
Beschreibung hervor.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Sicherheitseinrichtung für ein Flüssigkeitsbelüftungsgerät, wobei
das Gerät
einen Zylinderhalter zum Halten eines Druckgaszylinders und einen
Belüftungskopf
zum Halten einer Flasche, die eine zu belüftende Flüssigkeit enthält, aufweist.
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Wenn
der Gaszylinder an dem Zylinderhalter montiert ist, ist eine Zwischenkammer
in dem Zylinderhalter oder zwischen demselben und dem Gaszylinder
definiert, um das von dem Zylinder abgegebene Gas aufzunehmen. Ein
Zylinderventil ist vorgesehen, um normalerweise das Abgeben von
dem Zylinder zu der Kammer zu verhindern und dieses nur dann zu
ermöglichen,
wenn es erwünscht
ist. Das Zylinderventil kann ein Teil des Zylinderhalters sein oder es
kann an dem Zylinder in Abhängigkeit
von der Art des verwendeten Zylinders montiert sein. Im letztgenannten
Fall kann das Ventil beispielsweise auf den Hals des Zylinders geschraubt
werden, so dass der angewendete Gaszylinder zusammen mit seinem Ventil
von dem Zylinderhalter entfernt werden kann und durch einen vollständig geladenen
Zylinder ersetzt werden kann. Jedoch ist die Erfindung in gleicher
Weise auf eine Gerät
anwendbar, bei dem das Zylinderventil an dem Zylinderhalter fixiert
ist und der Zylinderhalter selbst beispielsweise ein Einwegzylinder
ist. Wenn in diesem Fall das Zylinderventil geöffnet wird, wird Gas aus dem
Zylinder in die Zwischenkammer abgegeben. Leitungseinrichtungen
sind vorgesehen, die die Zwischenkammer mit dem Belüftungskopf
verbinden und ermöglichen,
dass Gas durch diese hindurch und vom dem Belüftungskopf zu der daran montierten
Flasche strömt.
Auslassventileinrichtungen sind vorgesehen, um den Druck in der
Zwischenkammer, in den Gasleitungseinrichtungen und in dem Belüftungskopf
auf einen vorbestimmten maximalen Wert zu begrenzen. Da der Belüftungskopf
und die Auslassventileinrichtungen keinen Teil der Erfindung bilden,
sind sie nachstehend nicht detailliert beschrieben.
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Schließlich sind
per Ventil betätigende
kinematische Einrichtungen vorgesehen, die eine nicht aktive und
eine aktive Position haben. In der nicht aktiven Position wirken
sie nicht auf das Zylinderventil ein, das geschlossen bleibt. In
der aktiven Position bewirken sie ein Öffnen des Zylinders und ein
Abgeben des Gases aus dem Zylinder zu der Zwischenkammer. Sie haben
vorzugsweise einen Hebel und eine kinematische Verbindung, wodurch,
wenn der Hebel manuell niedergedrückt wird, der Zylinderventilteller
ebenfalls niedergedrückt
wird, um das Ventil entgegen der elastischen Reaktionskraft der
elastischen Einrichtung wie beispielsweise eine Schraubenfeder und
der Innengasdruck zu öffnen.
Die vorstehend erwähnte
Kombination an Einrichtungen ist Teil des Standes der Technik und
eine besonders vorteilhafte Form von ihr ist in dem
europäischen
Patent Nr. 472 995 beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist eine
Sicherheitseinrichtung, die im wesentlichen Hilfsventileinrichtungen aufweist,
vorgesehen, um die Zwischenkammer, in die Gas von dem Gaszylinder
abgegeben wird, von den zu dem Belüftungskopf führenden
Leitungseinrichtungen abzudichten, wenn: a) das Zylinderventil zumindest
teilweise offen ist und ein Entweichen des Gases aus dem Gaszylinder
zu der Zwischenkammer ermöglicht,
und b) gleichzeitig die Ventilbetätigungseinrichtungen in der
nicht aktiven Position sind, bei der sie nicht in der Lage sind,
irgendwelche Teile des Zylinderventils zu verschieben. Daher ist
die Zwischenkammer lediglich dann abgedichtet, wenn das Zylinderventil
durch Fremdmaterial offen oder teilweise offengehalten wird, und
nicht, wenn es durch den Tauchkolben 19 über den
Zapfen 15 offengehalten wird (siehe 1).
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Die
Hilfsventileinrichtungen, die zwischen dem Gaszylinderventil und
der die zu belüftende Flüssigkeit
erhaltenden Flasche angeordnet sind, weisen eine Innenkammer, Öffnungen
zum Ermöglichen
eines Tretens des Gases durch die Kammer, so dass es von dem Gaszylinderventil
zu der Flasche strömt,
und Einrichtungen zum Abdichten der Öffnungen, um die Gasströmung zu
verhindern, wenn die Abdichteinrichtungen nicht durch die kinematischen Einrichtungen
inaktiv gemacht worden sind, auf. Vorzugsweise weisen die Abdichteinrichtungen
einen Kolben auf, der eine erste und eine zweite Oberfläche hat,
die dem Druck in der Innenkammer ausgesetzt ist, wobei die erste
Oberfläche
eine größere Fläche als
die zweite Oberfläche
hat, wodurch eine Druckkraft erzeugt wird, die den Kolben betätigt, um die Öffnungen
der Innenkammer des Hilfsventils abzudichten.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Hilfsventileinrichtung eine Steuerkammer,
die eine erste Öffnung
in Verbindung mit der Zwischenkammer und eine zweite Öffnung in
Verbindung mit der Leitungseinrichtung zum Führen des Gases aus der Steuerkammer
zu dem Belüftungskopf
hat, eine Tauchkolbeneinrichtung zum normalerweise gleichzeitigen
Abdichten der Öffnungen,
wenn das Zylinderventil geschlossen ist und die Ventilbetätigungseinrichtungen
in der nicht aktiven Position sind, und zum gleichzeitigen Freigeben
derselben, wenn die Ventilbetätigungseinrichtungen
in der aktiven Position sind, wobei die Tauchkolbeneinrichtung derartige
Oberflächen
hat, die dem Gasdruck in der Zwischenkammer ausgesetzt sind, dass
der Druck eine Kraft erzeugt, die die Tauchkolbeneinrichtung gleichzeitig
zum Abdichten der Öffnungen
der Steuerkammer verschiebt, wenn das Zylinderventil nicht vollständig geschlossen
ist und die Ventilbetätigungseinrichtungen
in der nicht aktiven Position sind.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat das Zylinderventil ein Ventilgehäuse, das
eine Ventilkammer definiert, die einen mit dem Gaszylinderauslass
in Verbindung stehenden Einlass und einen mit der Zwischenkammer in
Verbindung stehenden Auslass hat; einen Teller, der einen Zapfen,
der in dem Ventilkammerauslass gleitfähig ist, einen Kolben, der
in der Ventilkammer untergebracht ist und flächendeckend mit oder an dem
Zapfen angebracht ist, einen Sitzvorsprung in dem Ventilgehäuse um den
Auslass zu der Zwischenkammer herum, wobei der Vorsprung durch den
Tellerkolben in einer gasdichten Weise in Eingriff stehen kann,
um das Abgeben des Gases aus der Ventilkammer zu der Zwischenkammer
zu verhindern, und eine elastische Einrichtung, d. h. im allgemeinen
eine Schraubenfeder, zum Drängen
des Tellerkolbens zu einem Eingriff mit den Sitzvorsprüngen, hat.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
haben die Hilfsventileinrichtungen ein Steuergehäuse, das in dem Zylinderhalter
untergebracht ist und das die obere Grenze der Zwischenkammer bildet
und das eine obere Wand, eine Bodenwand und eine Umfangswand hat
und eine Steuerkammer definiert, wobei die obere Wand und die Bodenwand
jeweils eine Öffnung
haben und die Umfangswand eine Außenfläche hat, die von den Innenflächen des
Zylinderhalters beabstandet ist, um einen Gaskanal zu definieren,
der mit der Leitung in Verbindung steht, die das Gas zu dem Belüftungskopf
führt,
wobei ein Sitzvorsprung an der unteren Fläche der oberen Wand um die Öffnung der
oberen Wand herum definiert ist. Ein Tauchkolben ist gleitfähig in dem
Zylinderhalter und dem Steuergehäuse
von einer obersten zu einer untersten Position und hat von oben
nach unten eine Stange, die durch die Öffnung der oberen Wand des
Steuergehäuses
tritt, einen Kolben, der in der Steuerkammer untergebracht ist,
einen Schaft mit einem Querschnitt, der wesentlich kleiner als derjenige
der Stange des Tauchkolbens ist und ebenfalls in der Steuerkammer
untergebracht ist, und einen Kopf, der gleitfähig ist, um mit der Hilfe der
abdichtenden Dichtungseinrichtungen die Öffnung der Bodenwand der Steuerkammer
abzudichten oder freizulegen. Wenn der Tauchkolben in seiner obersten
Position ist, steht der Kolben des Tauchkolbens fest mit dem Sitz
des Steuergehäuses
in Eingriff und der Tauchkolbenkopf dichtet die Öffnung der Bodenwand des Steuergehäuses so
ab, dass die Steuerkammer fest abgedichtet ist. Wenn der Tauchkolben
zu seiner untersten Position gebracht worden ist, indem ein Betätigungshebel
manuell niedergedrückt
worden ist, beendet der Kolben des Tauchkolbens den Eingriff mit
dem Sitzvorsprung des Steuergehäuses
und der Tauchkolbenkopf wird bis unterhalb der Öffnung der Bodenwand der Steuerkammer
verschoben und gelangt mit dem Tellerzapfen so in Eingriff, dass
der Tellerkolben von dem Sitzvorsprung des Ventilgehäuses entgegen
der Reaktionskraft der vorstehend erwähnten elastischen Einrichtung
außer
Eingriff gelangt, wodurch ein Gas frei von dem Gaszylinder zu der
Ventilkammer, von der letztgenannten zu der Zwischenkammer, von
dieser letztgenannten zu der Steuerkammer und von dieser letztgenannten
zu einem Gaskanal strömen
kann, der mit der Leitung in Verbindung steht, die das Gas zu dem
Belüftungskopf führt.
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Wenn
bei dieser Art an Gerät
der Hebel durch den Anwender freigegeben wird und durch den Gasdruck
in der Steuerkammer zurückgedrängt wird, drängt die
Feder des Zylinderventils den Tellerkolben zurück zu einem Eingriff mit dem
Sitzvorsprung, und der Tellerzapfen, der mit dem Steuertauchkolbenkopf in
Eingriff steht, läßt den Tauchkolben
zu seiner ursprünglichen
Position zurückkehren.
Der Betätigungshebel
wird zu seiner nicht aktiven Endposition durch eine Federeinrichtung
zurückgebracht,
die einen Spalt zwischen diesem und dem Tauchkolben 19 beläßt. Wenn
jedoch bei dem Zylinderventil Fehlfunktionen aus irgendeinem Grund
auftreten und der Tellerkolben nicht zu seinem Eingriff mit dem
Sitzvorsprung zurückkehrt
oder nicht vollständig
zu diesem zurückkehrt,
schließt
das Zylinderventil nicht vollständig
und Gas wird weiter zu der Zwischenkammer abgegeben. Ein Druck wird
in der Kammer und in der Steuerkammer erzeugt und erzeugt eine nach
oben gerichtete Axialkraft an der unteren Seite des Kolbens des
Tauchkolbens und eine nach unten gerichtete Axialkraft an seiner
oberen Seite. Jedoch ist die Fläche
der unteren Seite, die dem Druck ausgesetzt ist, größer als
die entsprechende freie Fläche
der oberen Seite. Daher verschiebt der Druck den Tauchkolben zu
seiner obersten Position, wobei er die Steuerkammer abdichtet, und
das Gas nicht von dieser zu der Leitung zu dem Belüftungskopf
treten kann.
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Wenn
bei dem erfindungsgemäßen Gerät das Zylinderventil
eine Fehlfunktion aufweist und die Dichtungseinrichtung, die beim
Abdichten der vorstehend erwähnten Öffnung der
Bodenwand der Steuerkammer hilft, beschädigt ist, und ein Gasaustreten auftritt,
dichtet das Hilfsventil die Zwischenkammer von der Leitungseinrichtung
zu dem Belüftungskopf ab,
und der Druck wird nicht aus der Zwischenkammer abgegeben, wenn
die Flasche von der Maschine entfernt worden ist, obwohl er von
dem Belüftungskopf
und der vorstehend erwähnten
Leitungseinrichtung abgegeben wird. Wenn eine neue Flasche auf den
Belüftungskopf
gesetzt wird, ist der Anwender dazu in der Lage, den Belüftungsvorgang
zu wiederholen, jedoch muss er die Kraft überwinden, die an dem Ventilteller
durch den Druck in der Zwischenkammer ausgeübt wird, und muss daher eine
größere Anstrengung
auf sich nehmen, um den Ventilbetätigungshebel zu betätigen.
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Die
Sicherheitseinrichtung und insbesondere das vorstehend definierte
Hilfsventil sind, während sie
in Verbindung mit einem in dem
europäischen Patent
472 995 beschriebenen Gerät beschrieben sind, im allgemeinen
auf jedes Flüssigkeitsbelüftungsgerät anwendbar,
das einen Gasdruckzylinder und eine Flasche aufweist, die die zu
belüftende
Flüssigkeit enthält. Die
Erfindung schafft daher im allgemeinen eine Sicherheitseinrichtung,
die ein Hilfsventil aufweist, das eine Innenkammer, Öffnungen
zum Ermöglichen
eines Hindurchtretens des Gases durch die Kammer, um so von dem
Gaszylinderventil zu der Flasche zu strömen, und eine Einrichtung zum
Abdichten der Öffnungen
zum Verhindern, dass das Gas strömt,
wenn die Abdichteinrichtung nicht durch eine kinematische Einrichtung
deaktiviert worden ist, aufweist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Abdichtungseinrichtung einen Tauchkolben auf, der eine
erste und eine zweite Oberfläche hat,
die dem Druck in der Innenkammer ausgesetzt sind, wobei die erste
Oberfläche
eine größere Fläche als
die zweite Oberfläche
hat, wodurch eine Druckkraft erzeugt wird, die den Tauchkolben betätigt, um die Öffnungen
der Innenkammer des Hilfsventils abzudichten. Der Unterschied zwischen
den Flächen der
ersten und der zweiten Oberfläche,
die dem Druck in der Innenkammer ausgesetzt sind, ist ausreichend,
um die Druckkraft zu erzeugen, die den Tauchkolben betätigt, um
die Öffnungen
der Innenkammer des Hilfsventils immer dann abzudichten, wenn das
Gaszylinderventil nicht vollständig
geschlossen ist. Das Hilfsventil befindet sich vorzugsweise oberhalb
des Gaszylinderventils und die erste und die zweite Tauchkolbenoberfläche sind
jeweils die untere bzw. die obere Oberfläche. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
weist das Hilfsventil eine Innenkammer, Öffnungen zum Ermöglichen
eines Hindurchtretens des Gases durch die Kammer, um so von dem
Gaszylinderventil zu der Flasche zu strömen, und eine Einrichtung zum
Abdichten der Öffnungen,
um zu verhindern, dass das Gas strömt, wenn nicht durch die kinematische
Einrichtung verhindert wird, dass die Abdichtungseinrichtungen die Öffnungen
abdichtet, auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen Zylinderhalter gemäß dem Stand
der Technik und genauer gesagt gemäß der zitierten Druckschrift
EP 472 995 , wobei der Gaszylinder
nur ausschnittartig gezeigt ist.
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Die 2 und 3 zeigen
Querschnitte des Ventils und des Hilfsventils gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei diese in zwei verschiedenen Betriebszuständen gezeigt
sind, wobei der Zylinderhalter und der Gaszylinder nur ausschnittartig
und schematisch gezeigt sind.
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4 zeigt
eine Querschnittsseitenansicht eines Flüssigkeitsbelüftungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die 5 und 6 zeigen
Querschnittsansichten des Ventils und des Hilfsventils gemäß einem alternativen
Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei diese in zwei verschiedenen Betriebszuständen analog
den 2 und 3 gezeigt sind.
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7 zeigt
eine Querschnittsseitenansicht eines Tauchkolbens, der ein Bestandteil
der Ausführungsbeispiele
der 5 und 6 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Der
Zylinderhalter des Standes der Technik von 1 ist vorstehend
beschrieben. Es sollte erneut betont werden, dass dies lediglich
eine Vorrichtung ist, bei der die Erfindung vorzugsweise angewendet
wird, dass aber jede Flüssigkeitsbelüftungsvorrichtung,
bei der von einem Gaszylinder abgegebenes Gas in eine Zwischenkammer
und dann durch eine Leitungseinrichtung zu der die Flüssigkeit
enthaltenden Flasche strömt
und die mit einer Einrichtung zum Öffnen des Gaszylinderventils
versehen ist, um das Gas zu der Zwischenkammer zuzuführen, in vorteilhafter
Weise mit der Sicherheitseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgestattet werden kann.
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2 zeigt
eine Sicherheitsvorrichtung und insbesondere ein Hilfsventil gemäß der Erfindung und
die Teile der Flüssigkeitsbelüftungsmaschine, die
direkt mit diesem zusammenwirken, in dem nicht aktiven Zustand,
d. h. wenn die Maschine nicht verwendet wird und die Flüssigkeit
nicht belüftet
wird. Mit dem Bezugszeichen
21 ist allgemein ein Zylinderhalter
bezeichnet, der lediglich ausschnittartig und schematisch gezeigt
ist. Mit dem Bezugszeichen
20 ist in schematischer Weise
der Anfangsabschnitt der Gasleitung bezeichnet, die den Zylinderhalter
mit dem Belüftungskopf
oder Aerisierkopf verbindet. Dieser letztgenannte und auch der restliche
Teil der Leitung ist nicht dargestellt, da sie von einer beliebigen erwünschten
Art sein kann und insbesondere von der Art, wie dies in der Druckschrift
EP 472 995 beschrieben ist,
wobei die einzige Bedingung ist, dass sie ein Auslassventil zum
Abgeben eines Drucks aus dem Belüftungskopf
und dem restlichen Teil des Gerätes aufweist,
wenn a) ein vorbestimmter maximaler Druck bei dem Belüftungsbetrieb
erreicht worden ist und/oder b) die Flasche von der Maschine entfernt wird.
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Wie
dies aus 2 ersichtlich ist, ist ein Führungszylinder 23 an
der Oberseite des Zylinderhalters 21 definiert. Ein Tauchkolben,
der allgemein mit dem Bezugszeichen 22 gezeigt ist, hat
eine Stange 24, einen Kolben 39 und einen Kopf 42.
Die Stange 24 des Taucholbens ist gleitfähig in dem
Führungszylinder 23 im
allgemeinen in einer im wesentlichen vertikalen Richtung. Eine Dichtung 40,
die ein O-Ring ist, dichtet den Zwischenraum zwischen der Tauchkolbenstange
und dem Führungszylinder
ab. Die Tauchkolbenstange 24 ist mit dem Kolben 39 des
Tauchkolbens einstückig
oder mit diesem verbunden, der mit einem Schaft 41 einstückig oder
verbunden ist, und dieser letztgenannte ist mit dem Tauchkolbenkopf 42 verbunden.
Ein Steuergehäuse 29 hat
eine obere Wand 43, eine Bodenwand 44 und eine
Umfangswand 45. Die obere Wand 43 hat eine Öffnung 46, durch
die die Tauchkolbenstange 24 tritt, und ist an ihrer unteren
Fläche
um die Öffnung
herum mit einem nach unten gerichteten Vorsprung 47 versehen,
an den der Kolben 39 des Tauchkolbens drückt, wobei die Öffnung 46 abgedichtet
wird, wenn der Tauchkolben an seiner obersten Position ist. Das
Steuergehäuse 39 definiert
eine Innensteuerkammer 25. Ein Umfangszwischenraum 26 zwischen
den Außenflächen des
Steuergehäuses 29 und
den Innenflächen des
Zylinderhalters 21 platziert die Kammer 25 in Verbindung
mit der Leitung 20, die nur teilweise gezeigt ist, von
der das Gas zu der Flasche tritt, die die zu belüftende Flüssigkeit enthält. Der
Schaft 41 endet an einem Kopf 42, der gleitfähig in einer
im allgemeinen zylindrischen Öffnung 48 der
Bodenwand 44 des Kammergehäuses ist. In einer ringartigen
Vertiefung in der Öffnung 48 ist
eine Dichtung 49 untergebracht, die ein O-Ring ist und
die Öffnung 48 abdichtet,
wenn der Tauchkolbenkopf 42 sich innerhalb dieser d. h.
an der obersten Position des Tauchkolbens befindet.
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Der
Kopf des Zylinderventils ist allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet.
Er definiert eine Ventilkammer 31. In der Kammer ist ein
Ventilteller 32 untergebracht, der einen Tellerzapfen 33 und
einen Tellerkolben 35 aufweist, der mit einer oberen Lage 36 aus
einem Dichtungsmaterial versehen ist und der durch eine Feder 34 gegen
den Vorsprung 50 gedrängt
wird, der um einen Auslass 51 der Kammer 31 herum
angeordnet ist und einen Sitz für
den Ventilteller bildet. Wenn das Zylinderventil geschlossen ist, wird
die Dichtungslage 36 durch eine Feder 34 gegen den
Vorsprung 50 gedrückt
und dichtet den Auslass 51 ab, wodurch die Ventilkammer 31 von
einer Zwischenkammer 38 abgedichtet ist, die zwischen der oberen
Seite des Zylinderventils 30 und dem Boden des Steuergehäuses 29 definiert
ist. Somit ist auch der Gaszylinder, der ausschnittartig mit dem
Bezugszeichen 53 gezeigt ist und der mit der Ventilkammer 31 durch
einen Einlass 54 in Verbindung steht, von der Zwischenkammer 38 abgedichtet.
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In
den 2 und 3 ist nur ein Ausschnitt der
Zylinderventilbetätigungseinrichtungen
gezeigt. Es wird angenommen, dass die Ventilbetätigungseinrichtungen bei diesem
Ausführungsbeispiel
im wesentlichen die gleichen wie bei der Maschine nach dem Stand
der Technik von 1 sind, d. h. dass sie einen
Hebel aufweisen, der an dem Zylinderhalter angelenkt ist und einen
Abschnitt hat, der daran angepasst ist, dass er mit dem Ventilsteuertauchkolben 23 in
Eingriff steht und ihn niederdrückt.
Der Abschnitt der in 2 und 3 gezeigten
Steuereinrichtung ist ein ausschnittartig dargestellter Betätigungshebel 13 (siehe 1),
wobei dieser Abschnitt mit dem Bezugszeichen 17' bezeichnet
ist. Wenn der Hebel 13 betätigt wird, gelangt sein Abschnitt 17' mit der Tauchkolbenstange 24 in
Eingriff und drückt
den Tauchkolben 22 nieder. Der Tauchkolbenkopf 42 wird bis
unterhalb der Öffnung 48 der
Steuerkammer verschoben und gelangt mit dem Tellerzapfen 33 und dem
Teller 32 entgegen der Reaktionskraft der Feder 34 und
des Innengasdrucks in Kontakt und drückt diese nieder. Der Tellerkolben 35 bis 36 löst sich
von dem Vorsprung 50 und ermöglicht daher ein Entweichen
des Gases aus dem Gaszylinder und der Ventilkammer 31 in
die Zwischenkammer 38. Dieser Zustand ist in 3 gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass der Kolben 39 nicht länger mit
dem Vorsprung 47 in Eingriff steht und die Öffnung 46 der
Wand 43 frei gemacht hat. Somit wurde das Hilfsventil geöffnet und das
Gas kann aus der Zwischenkammer 38 in die Steuerkammer 25 und
von dieser durch den Umfangszwischenraum 26 in die Leitung 20 und
schließlich
zu der Flasche strömen,
die das zu karbonisierende d. h. mit Kohlensäure zu versetzende Wasser enthält.
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Wenn
der Anwender den Hebel freigibt, der ein Teil des kinematischen
Systems ist, das das Zylinderventil betätigt, wird der letztgenannte
normalerweise den Zylinderauslass schließen und Gas wird nicht länger aus
dem Zylinder entweichen. Der Gasdruck drängt den Ventilteller zu seiner
Schließposition.
Dann drückt
der in der Zwischenkammer 38 und in der Steuerkammer 25 gehaltene
Druck durch die Tauchkolbenstange 24 und die Dichtung 49 den Tauchkolben
zu seiner obersten abdichtenden Position.
-
Wenn
jedoch das Zylinderventil eine Fehlfunktion aufweist, steigt der
Teller 32 nicht zu seiner Ursprungsposition nach oben,
und daher entweicht weiterhin Gas zu der Kammer 38. Daher
ist der Gasdruck in der Zwischenkammer 38, in der Steuerkammer 25,
in dem ringartigen Raum 26 und in der Leitung 20 und
in anderen Teilen der Maschine vorhanden. Da die Querschnittsfläche des
Bodens des Kolbens 39, an dem der Druck eine nach oben
gerichtete Axialkraft erzeugt, größer als die freie Fläche seiner oberen
Seite ist, an der der Druck eine entgegengesetzte Axialkraft erzeugt,
wird eine Axialkraftdifferenz durch das Gas in einer nach oben gerichteten
Richtung ausgeübt
und drängt
den gesamten Tauchkolben 22 zu seiner obersten Position,
wie dies in 2 gezeigt ist, bei der die Öffnungen 46 und 48 durch den Kolben 39 des
Tauchkolbens bzw. durch den Tauchkolbenkopf geschlossen werden,
die Steuerkammer 25 abgedichtet wird und Gas nicht länger aus
dem Gaszylinder zu der Flasche durch den Umfangszwischenraum 26 und
die Leitung 20 entweichen kann. Der gleiche Druck wie in
dem Gaszylinder, d. h. ungefähr
50 Bar wird in der Zwischenkammer 38 erzeugt. Die Steuerkammer 25 hat
den gleichen Druck wie der ringartige Raum 26, die Leitung 20 und
die anderen Teile der Maschine.
-
Wenn
der Ventilteller 32 offengehalten wird, wirkt der Zylinderdruck
(der beispielsweise 50 Bar betragen kann) über die untere Fläche des
Tauchkolbens 24 in einer nach oben weisenden Richtung, während der
Systemdruck (der beispielsweise 8 Bar betragen kann) über die
obere und untere Fläche
des Kolbens 39 wirken kann, bis der Systemdruck freigegeben
worden ist. Danach müßte der
Anwender zum Öffnen
des Zylinderventils eine Kraft überwinden,
die gleich dem Ergebnis des Systemdrucks durch die untere freie
Fläche
des Kolbens 39 plus dem Ergebnis des Zylinderdrucks durch
die Fläche
des Kopfes 42 ist.
-
Wenn
die Maschine in dem in 3 gezeigten Zustand ist, kann
der Belüftungsvorgang
oder Aerisiervorgang wiederholt werden, jedoch wird es der Anwender
als schwierig empfinden, da er die Axialkraft aufgrund des hohen
Drucks in der Zwischenkammer 38 überwinden muss. Wenn der Anwender ein
Entfernen des Gaszylinders wünscht,
wird der Zylinderventilkopf von der Ringdichtung 190 (entsprechend
Bezugszeichen 90 in 1) gelöst und Gas kann
aus der Kammer 38 (siehe 3) durch
den ringartigen Raum zwischen den Gewindegängen des Zylinderhalters 21 und
des Ventilkörpers 30 strömen. Der
Druck wird daher auf den Umgebungsdruck verringert, wobei der Gaszylinder
sicher entfernt werden kann und durch einen neuen ersetzt werden
kann, und danach wird die Maschine in normaler Weise betrieben.
-
4 zeigt
schematischer Weise ein Flüssigkeitsbelüftungsgerät (Flüssigkeitsaerisiergerät) mit der
Sicherheitseinrichtung der Erfindung. Mit dem Bezugszeichen
60 ist
der Gerätehauptkörper bezeichnet,
an dem bei
62' ein
Belüftungskopf
(Aerisierkopf)
61' angelenkt
ist. Eine Flasche
63' ist
an dem Kopf
61' montiert
und beispielsweise geschraubt. Eine Röhre
64' ist mit der vorstehend beschriebenen Gasleitung
20 verbunden,
durch die das Gas zu der Flasche geführt wird. Ein Auslassventil
einer beliebigen geeigneten Art und beispielsweise jenes, welches
in dem
europäischen Patent 472 995 beschrieben
ist, ist bei
65' vorgesehen,
um den Druck aus der Flasche, der Gasleitungseinrichtung und der
Zwischenkammer abzugeben. Einrichtungen sind vorgesehen, um das
Auslassventil zu betätigen,
um den Druck freizugeben oder zu entspanne, wenn die Flasche um
die Anlenkstelle
62' bis über einen
bestimmten Winkel hinausgeschwenkt wird, wie dies in dem Fall auftritt,
bei dem die Flasche aus dem Belüftungskopf
entfernt wird. Diese Einrichtung und auch eine andere Sicherheitsventileinrichtung,
die vorgesehen sein kann, sind nicht beschrieben, da sie von der
im Stand der Technik bekannten Art sein können und beispielsweise von
der Art, die in dem
europäischen Patent
472 995 beschrieben ist. Der Zylinderhalter und die mitwirkenden
Teile sind in den
2 und
3 gezeigt
und vorstehend beschrieben.
-
Um
die Erfindung weiter zu veranschaulichen, ist nachstehend eine Zusammenfassung
der Abfolge der Vorgänge
dargelegt, die ausgeführt
werden, wenn eine Maschine gemäß dem vorstehend
erwähnten
europäischen Patent 472 995 betrieben wird
oder wenn eine erfindungsgemäße Maschine betrieben
wird. Die Maschine gemäß dem vorstehend
erwähnten
europäischen Patent 472 995 weist drei
Ventile auf: Ein Auslassventil, ein Belüftungsventil und ein Sicherheitsventil.
Die folgenden Betriebsstufen treten auf, wenn die Flüssigkeit,
die in einer Flasche enthalten ist, die in die Maschine gesetzt worden
ist, karbonisiert wird, d. h. mit einem Gas vermischt wird, welches
im allgemeinen Kohlendioxid ist.
-
Wenn
der Betätigungshebel
durch den Anwender niedergedrückt
wird, ergeben sich die folgenden Betriebsstufen:
- a.
Das Zylinderventil wird geöffnet,
um das Gas in die Flasche zu leiten.
- b. Das System erreicht den Druck – das Auslassventil schnarrt.
- c. Neigen der Flasche, wobei ein Neigungshebel betätigt wird.
- d. Das Belüftungsventil
gibt den Druck frei, nachdem der Neigungshebel bei einer Bewegung
um einige Grad gedreht worden ist, und verbleibt offen, bis der
Neigungshebel zu der Karbonisierposition zurückkehrt.
- e. Ein Ventil ist nun offen.
- f. Der Neigungshebel wird weiterbewegt.
- g. Der Belüftungszapfen öffnet das
Auslassventil, indem der Auslassventilteller von seinem Sitz weggedrückt wird,
und jeglicher verbleibender Druck wird freigegeben.
- h. Zwei Ventile sind nunmehr geöffnet.
- i. Der Neigungshebel wird weiterbewegt.
- j. Der Sicherheitszapfen öffnet
das Sicherheitsventil, indem der Ventilteller von seinem Sitz weggedrückt wird,
und jeglicher verbleibender Druck wird entspannt.
- k. Alle drei Ventile sind geöffnet.
-
Wenn
der Betätigungshebel
durch den Anwender freigegeben wird, ergeben sich die folgenden Betriebsstufen:
- a. Der Gasdruck kombiniert mit dem Druck, der durch
die Zylinderventilfeder (Bezugszeichen 14 in 1)
ausgeübt
wird, drängt
den Ventiltellerzapfen (Bezugszeichen 15 in 1)
zu einem Schließen.
- b. Diese Bewegung drückt
den Tauchkolben (Bezugszeichen 19 in 1)
nach oben, der den Betätigungshebel
(Bezugszeichen 13 in 1) nach oben
drückt.
- c. Der Ventiltellerzapfen schließt; eine weiter nach oben gerichtete
Bewegung ist für
diesen Teil nicht möglich.
- d. Der Tauchkolben wird aufgrund des Gasdrucks nach oben gedrängt, der über die
Fläche
wirkt, die gegenüber
der Umgebung abgedichtet ist, die den Betätigungshebel nach oben drückt.
- e. Der Tauchkolben gelangt nach oben an einen mechanischen Anschlag;
eine weiter nach oben gerichtete Bewegung ist für diesen Teil nicht möglich.
- f. Der Betätigungshebel
setzt seine nach oben gerichtete Bewegung zu seiner nicht aktiven
Position unter der Wirkung der Hebelfeder (Bezugszeichen 70' in 1)
fort.
-
Die
Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das hierbei gezeigt ist, arbeitet durch die folgenden
Betriebsstufen, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
sind, sofern dies nicht anderweitig angegeben ist.
-
NORMALER BETRIEB
-
- a. Der Hebel wird nach unten gedrückt, das
Gas wird aus dem Zylinder (in dem der Druck beispielsweise 50 Bar
beträgt)
in die Zwischenkammer 38 zu der Steuerkammer 25 der Öffnung 46, zu
der Leitung 20 und von dieser zu dem Belüftungskopf
(bei einem unteren Druck von beispielsweise 8 Bar) freigegeben.
- b. Der Betätigungshebel 13 wird
freigegeben.
- c. Das Zylinderventil schließt und die Kammern 38 und 25,
die Öffnung 46 und
die Leitung 20 sind von dem Zylinderdruck isoliert und
das gesamte System läuft
bei einem niedrigen Druck, beispielsweise 8 Bar, welches der Systemdruck
ist.
- d. Der Betätigungshebel 13 wird
freigegeben.
- e. Der Tauchkolben 42 dichtet den Auslass 48 der Zwischenkammer 38 ab
und isoliert diese gegenüber
der Kammer 25, der Öffnung 46 und
der Leitung 20. Die Kammer 38 hält den Systemdruck.
- f. Der Betätigungshebel 13 wird
freigegeben.
- g. Der Kolben 39 vollführt einen Abdichtkontakt mit
dem Vorsprung 47 und die nach oben gerichtete Bewegung
des Tauchkolbens 22 wird angehalten; der Kolben isoliert
außerdem
(obwohl nicht ganz perfekt) die Steuerkammer 25 gegenüber dem
Umfangszwischenraum 26 und der Leitung 20. Die
Kammer 25 hält
den Systemdruck (beispielsweise 8 Bar).
- h. Der Betätigungshebel 13 wird
freigegeben; die Feder 70' (siehe 1;
in 3 nicht gezeigt) läßt den Hebel 13 zu
seiner nicht aktiven Position zurückkehren.
- i. Der Tauchkolben 22 ist nunmehr einer nach oben gerichteten
Kraft aufgrund des Systemdrucks (beispielsweise 8 Bar) unterworfen,
die über
die Fläche
wirkt, die durch den O-Ring 40 definiert
ist.
- j. Der Druck in dem System wird freigegeben, indem die Flasche
geneigt wird, wobei der Neigungshebel betätigt wird.
-
Das
Freigeben des Betätigungshebels
wird bei vier der vorstehend erwähnten
Schritte erwähnt. Bei
der tatsächlichen
Verwendung ist jedoch das Freigeben eine kontinuierliche Bewegung.
- k. Der Druck im Zwischenraum 26 und
in der Leitung 20 wird zum Umgebungsdruck.
- l. Die Steuerkammer 25 hält den Systemdruck (auf beispielsweise
8 Bar) oder kann zu dem Systemdruck abfallen, wenn ihre Dichtung
nicht in Ordnung ist (siehe Stufe g).
- m. Die Zwischenkammer 38 hält den Systemdruck (beispielsweise
8 Bar).
- n. Die nach oben gerichtete Kraft an dem Tauchkolben 22 aufgrund
des Drucks ist noch der vorherige Systemdruck (beispielsweise 8
Bar), der an der Fläche
wirkt, die durch den O-Ring 40 in der Bohrung des Führungszylinders 23 wirkt
(siehe 2), da der Tauchkolbenkopf 42 einen kleineren
Durchmesser als der O-Ring 40 hat. Dies ist der Fall, wenn
die Steuerkammer 25 den vorherigen Systemdruck hält.
-
Wenn
der vorherige Systemdruck (beispielsweise 8 Bar) den Umgebungsdruck
in der Kammer 25 verringert, da deren Dichtung nicht in
Ordnung ist (siehe Stufe g), dann ist die nach oben gerichtete Kraft
an dem Kolben 22 aufgrund des Drucks der vorherige Systemdruck
(beispielsweise 8 Bar), der an der Fläche wirkt, die durch den Tauchkolbenkopf 42 definiert
ist (siehe 2).
- o.
Bereiten einer neuen Flasche an Mineralwasser.
- p. Der Hebel wird nach unten gedrückt entgegen dem vorherigen
Systemdruck (beispielsweise 8 Bar), der über die Fläche des O-Rings 40 oder
die Fläche
wirkt, die durch den Kolbenkopf 42 definiert ist, wobei
jede Kraft kleiner als die Kraft ist, die erforderlich ist, um das Öffnen des
Ventiltellers entgegen dem Gasdruck von 50 Bar zu überwinden.
Daher erscheint der Betrieb normal und diese Abfolge wird wiederholt.
-
ANORMALER BETRIEB (SZENARIO 1)
-
- 1. Der Betätigungshebel 13 wird
nach unten gedrückt,
das Gas wird aus dem Zylinder (bei einem Druck von beispielsweise
50 Bar) in die Zwischenkammer 38 und von dieser in die
Steuerkammer 25, zu dem Zwischenraum 26 und zu
der Leitung 20 und von dieser zu dem Belüftungskopf
(bei einem Druck von beispielsweise 8 Bar) freigegeben.
- 2. Der Betätigungshebel 13 wird
teilweise freigegeben.
- 3. Der Ventilteller 32 dichtet nicht ab und Gas wird weiterhin
freigegeben in die Kammern 38 und 25, zu dem Zwischenraum 26 und
zu der Leitung 20.
- 4. Der Betätigungshebel 13 wird
weiter freigegeben.
- 5. Der Kopf 42 dichtet die Kammer 38 gegenüber der
Kammer 25, dem Zwischenraum 26 und der Leitung 20 perfekt
ab und isoliert diese. Die Kammer 38 hält den Zylinderdruck (beispielsweise
50 Bar).
- 6. Der Betätigungshebel 13 wird
weiter freigegeben.
- 7. Der Kolben 39 dichtet an dem Vorsprung 47 ab und
die nach oben gerichtete Bewegung des Tauchkolbens wird angehalten;
der Kolben isoliert weiter (obgleich nicht ganz perfekt) die Kammer 25 gegenüber dem
Zwischenraum 26 und der Leitung 20. Die Kammer 25 hält den Systemdruck (beispielsweise
8 Bar).
- 8. Der Betätigungshebel 13 ist
vollständig
freigegeben; die Feder 70' läßt den Hebel
zu der nicht aktiven Position zurückkehren.
- 9. Die nach oben gerichtete Kraft an dem Kolben 22 aufgrund
des Drucks ist der Zylinderdruck (beispielsweise 50 Bar), der über die
Fläche
wirkt, die durch den O-Ring 49 definiert ist, der an den Tauchkolbenkopf 42 abdichtet,
plus der Systemdruck, der über
die freie Fläche
des Kolbens 39 wirkt.
- 10. Der Druck in dem System wird freigegeben, indem die Flasche
geneigt wird, wobei der Neigungshebel geneigt wird.
- 11. Das System erfährt
den Umgebungsdruck und gleichfalls ist dies für den Zwischenraum 26 und die
Leitung 20 der Fall.
- 12. Die Steuerkammer 25 hält den vorherigen Systemdruck
(beispielsweise 8 Bar) oder kann auf den Umgebungsdruck abfallen,
wenn sie nicht perfekt abgedichtet ist.
- 13. Die Kammer 38 hält
den Zylinderdruck (beispielsweise 50 Bar).
- 14. Die nach oben gerichtete Kraft an dem Tauchkolben aufgrund
des Drucks ist noch diejenige, die durch den Zylinderdruck (50 Bar)
erzeugt wird, der an der Fläche
wirkt, die durch den O-Ring 49 definiert ist. Diese Kraft
ist größer, wenn
die Kammer 25 den vorherigen Systemdruck hält und keine
Leckage aufweist, oder unverändert,
wenn sie eine Leckage zurück
zu der Umgebung aufweist.
- 15. Eine neue Flasche an Mineralwasser wird bereitet.
- 16. Der Betätigungshebel 13 wird
entgegen einem Druck von 50 Bar gedrückt, der über die Fläche des O-Rings 49 wirkt, wobei
diese Kraft größer als die
Kraft ist, die erforderlich ist, um das Öffnen des Ventiltellers entgegen
dem Gasdruck von 50 Bar zu überwinden.
Dieser Vorgang kann als anormal erscheinen, und die zusätzliche
Kraft, die erforderlich ist, kann bemerkt werden. Wenn dies nicht der
Fall ist, wird die Abfolge wiederholt, bis der Gaszylinder leer
ist, und der Verbraucher wird nicht bemerken, dass jemals ein Problem
auftrat. Wenn der Verbraucher bemerkt, dass er eine anormal hohe
Kraft zum Drücken
des Betätigungshebels
ausüben
muss, kann der Zylinder entfernt werden, und das Gas aus der Zwischenkammer 38 wird
aus dem ringartigen Raum zwischen den Gewindegängen des Zylinderhalters 21 und
dem Ventilkörper 30 nach
unten entweichen, und der Zylinder wird sicher entfernt.
-
ANORMALER BETRIEB (SZENARIO 2)
-
- 1. Der Hebel wird nach unten gedrückt; das
Gas wird aus dem Gaszylinder bei einem Zylinderdruck (beispielsweise
50 Bar) in die Zwischenkammer 38 zu der Steuerkammer 25,
zu dem Umfangszwischenraum 26, zu der Leitung 20 und von
dieser zu dem Belüftungskopf
bei Systemdruck (beispielsweise 8 Bar) freigegeben.
- 2. Der Betätigungshebel 13 wird
teilweise freigegeben.
- 3. Der Ventilteller 32 dichtet nicht ab und Gas wird weiterhin
in die Kammern 38 und 25, in den Zwischenraum 26 und
die Leitung 20 freigegeben.
- 4. Der Betätigungshebel 13 wird
weiter freigegeben.
- 5. Der Kopf 42 dichtet nicht ab, da der O-Ring beschädigt ist,
und daher wird die Kammer 38 nicht von der Kammer 25,
dem Zwischenraum 26 und der Leitung 20 isoliert.
Gas strömt
weiterhin durch das System.
- 6. Der Betätigungshebel 13 wird
weiter freigegeben.
- 7. Der Kolben 39 dichtet an dem Vorsprung 47 ab und
die nach oben gerichtete Bewegung des Tauchkolbens wird angehalten;
die Dichtung isoliert die Kammern 38 und 25 gegenüber dem Zwischenraum 26 und
der Leitung 20. Die Kammern 38 und 25 halten
den Zylinderdruck und dichten gut, da der Zylinderdruck hoch ist
(beispielsweise 50 Bar).
- 8. Der Betätigungshebel 13 wird
vollständig
freigegeben; die Feder 70' läßt den Hebel
zu der nicht aktiven Position zurückkehren.
- 9. Die nach oben gerichtete Kraft an dem Tauchkolben ist nunmehr
diejenige, die durch den Zylinderdruck erzeugt wird, der über die
Innenfläche wirkt,
die durch den Vorsprung 74 definiert ist, der mit dem Kolben 39 im
dichtenden Eingriff steht, minus die nach unten gerichtete Kraft,
die durch den Systemdruck erzeugt wird, der über die Netzfläche wirkt,
die durch den Systemdruck definiert ist, der über die Netzfläche wirkt,
die durch den Vorsprung 47 definiert ist, der mit dem Kolben 39 im
Dichteingriff steht, minus die Fläche, die durch den O-Ring 40 in
der Bohrung der Führung 23 definiert
ist.
- 10. Der Druck in dem System wird freigegeben, indem der Neigungshebel
geneigt wird.
- 11. Das System erfährt
den Umgebungsdruck und dies trifft ebenfalls auf den Zwischenraum 26 und auf
die Leitung 20 zu.
- 12. Die Kammern 38 und 25 halten den Zylinderdruck.
- 13. Die nach oben gerichtete Kraft an dem Tauchkolben aufgrund
des Drucks ist diejenige, die durch den Zylinderdruck erzeugt wird,
der über die
Innenfläche
wirkt, die durch den Vorsprung 47 definiert ist, der mit
dem Kolben 39 im Dichteingriff steht.
- 14. Eine neue Flasche an Mineralwasser wird bereitet.
- 15. Der Betätigungshebel 13 wird
nach unten gedrückt
entgegen dem Zylinderdruck (beispielsweise 50 Bar), sofern dies
möglich
ist. Die Kraft, die zum Ausführen
dieses Vorgangs erforderlich ist, ist anormal hoch, wobei daher
der Betrieb als anormal erscheint (in dem Fall, bei dem der Anwender
das Betreiben der Maschine fortsetzt, wobei die vorstehend erwähnten Stufen
wiederholt werden, bis der Gaszylinder leer ist).
-
Es
wird verständlich,
dass der Tauchkolbenkopf 42, der die Zwischenkammer von
der Steuerkammer isoliert, als Primärsicherheitsvorrichtung erachtet
werden kann, da er im Prinzip die erforderliche Sicherheit vorsehen
kann. Der Tauchkolben 39 ist eine Sekundärsicherheitsvorrichtung,
die dann arbeitet, wenn die Primärvorrichtung
versagt. Er könnte
allein arbeiten, jedoch würde,
wenn dies der Fall ist, der Anwender normalerweise den Betätigungshebel kräftiger drücken müssen, was
nicht erwünscht
ist. Die Primärsicherheitsvorrichtung
ist so gestaltet, dass sie vor der Sekundärsicherheitsvorrichtung wirksam
wird, um sicherzustellen, dass sowohl bei normaler als auch bei
anormaler Anwendung (Szenario 1) der Verbraucher kein Problem
bemerkt.
-
Die 5 und 6 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei
dem Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 arbeitet, das jedoch im Hinblick
auf den Aufbau in Bezug auf letztgenanntes abgewandelt ist.
-
In 5 ist
eine Führungsbefestigung 61 gezeigt,
die an der Oberseite des nicht gezeigten Zylinderhalters definiert
montiert ist. Die Befestigung 61 hat einen Innenzylindersitz 63 und
ist bei diesem Ausführungsbeispiel
mit einer Zapfenverbindung 80 versehen, um den Hebel 81 zu
betätigen,
der durch eine Feder 81'' in einer nicht
betriebswirksamen Position gehalten wird. Ein im allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 62 bezeichneter Tauchkolben weist eine Stange 64,
einen Kolben 79 und einen Kopf 72 auf. Die Tauchkolbenstange 64 ist
gleitfähig
in dem zylindrischen Sitz 63 im allgemeinen in einer im
wesentlichen vertikalen Richtung. Eine Dichtung 70, die
ein O-Ring ist, dichtet den Zwischenraum zwischen der Tauchkolbenstange
und dem Führungszylinder
ab. Die Tauchkolbenstange 64 ist mit dem Kolben 79 des Tauchkolbens
einstückig
oder mit diesem verbunden, der mit einem Schaft 71 einstückig ist
oder mit diesem verbunden ist, und dieser letztgenannte ist mit dem
Tauchkolbenkopf 72 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
bilden der Schaft 71 und der Kopf 72 ein einzelnes
Stück.
Ein Steuergehäuse 69 hat
eine obere Wand 73 und eine Umfangswand 75 und
ist durch eine Bodenplatte 74 vollendet. Ein O-Ring 179 schafft
eine dichte Abdichtung zwischen dem Tauchkolben und der Bodenplatte 74.
-
Der
Tauchkolben und das Steuergehäuse sind
in einem größeren Maßstab in 7 gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass der Tauchkolbenschaft 71 einen mittleren
Schlitz 82 hat.
-
Die
obere Wand 73 hat eine Öffnung 76, durch
die der Tauchkolbenschaft 64 tritt, und ist an ihrer unteren
Fläche
um die Öffnung
herum mit einem nach unten gerichteten Vorsprung 77 versehen,
an dem der Kolben 79 des Tauchkolbens drückt, wobei die Öffnung 76 abgedichtet
wird, wenn der Tauchkolben in seiner obersten Position ist. Das
Steuergehäuse 69 definiert
eine Innensteuerkammer 65.
-
Das
Zylinderventil, das allgemein mit dem Bezugszeichen 84 bezeichnet
ist, weist einen Teller 85 auf, der mit einer Dichtungslage
an seiner oberen Fläche
versehen ist. Der Teller wird durch den Zylindergasdruck gegen einen
Vorsprung 86 gedrängt, der
um den untersten Umfang eines Auslasses 87 des Ventils
herum angeordnet ist und einen Sitz für den Ventilteller darstellt. Ähnlich wie
bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 und 3 sind Einrichtungen, d. h.
elastische Einrichtungen, vorzugsweise normalerweise zum Drängen des
Tellers 85 gegen den Sitz 86 unabhängig von
dem Vorhandensein des Drucks in dem Zylinder vorgesehen. Wenn das
Zylinderventil geschlossen ist, wird die Dichtlage gegen den Vorsprung 86 gedrückt und
dichtet den Auslass 87 ab, wodurch der Gaszylinder abgedichtet
ist, der ausschnittartig mit dem Bezugszeichen 88 gezeigt ist.
-
Der
Hebel 81, der an der Befestigung 61 angelenkt
ist, hat einen Abschnitt, der daran angepasst ist, dass er mit dem
Tauchkolben 62 gelangt und ihn niederdrückt. Wenn der Hebel 81 betätigt wird,
gelangt sein Abschnitt 81' mit
der Tauschkolbenstange in Eingriff und drückt diese nieder. Der Tauchkolbenkopf 72 ist
unterhalb des O-Rings 179 angeordnet und gelangt mit dem
Tellerzapfen 83 (entsprechend 33 in 3)
und dem Ventilteller 85 entgegen dem Innengasdruck in Kontakt
und drückt
diese nieder. Die Dichtungslage des Tellers löst sich von dem Vorsprung 86 und
ermöglicht
daher ein Entweichen des Gases aus dem Gaszylinder und dem Ventil
zwischen dem Teller und seinem Sitz zu einer Zwischenkammer 78,
die zwischen der Oberseite des Zylinderventils 84 und der
Bodenplatte 74 ausgebildet ist. Dieser Zustand ist in 6 gezeigt.
Somit kann das Gas aus der Zwischenkammer durch den Schlitz 82 des
Tauchkolbens strömen
und von dort in die Steuerkammer 65 und durch die Öffnung 20,
die zu der Leitung führt,
die mit der Flasche verbunden ist, die karbonisiert wird.
-
Wenn
der Anwender den Betätigungshebel freigibt,
drängt
der Gasdruck den Ventilteller zu seiner Schließposition, und das Gas entweicht
nicht länger
aus dem Zylinder. Dann drückt
der in der Zwischenkammer 78 gehaltene Gasdruck den Tauchkolben
zu seiner obersten abdichtenden Position.
-
Wenn
jedoch das Zylinderventil eine Fehlfunktion aufweist, steigt der
Ventilteller 85 nicht zu seiner ursprünglichen Position an, und daher
entweicht weiterhin das Gas in die Kammer 78 und von dieser
zu der Innensteuerkammer 65. Da die Querschnittsfläche des
Bodens von dem Kolben 79, an dem der Druck eine nach oben
gerichtete Axialkraft erzeugt, größer als die freie Fläche seiner
Oberseite ist, an der der Druck eine entgegengesetzte Axialkraft
erzeugt, wird eine Axialkraftdifferenz durch das Gas in einer nach
oben gerichteten Richtung ausgeübt
und drängt
den gesamten Tauchkolben 72 zu seiner obersten Position,
die in 5 gezeigt ist und bei der die Innensteuerkammer 65 abgedichtet
wird und Gas nicht länger
aus dem Gaszylinder zu der Flasche durch den Schlitz 82 und
die Öffnung 20 entweichen kann.
Der gleiche Druck wie in dem Gaszylinder, wie beispielsweise ungefähr 50 Bar,
wird in der Zwischenkammer 78 erzeugt. Die Steuerkammer 65 hat den
gleichen Druck wie die anderen Teile der Maschine.
-
Wenn
der Ventilteller 85 offengehalten wird, wirkt der Zylinderdruck
(der beispielsweise 50 Bar betragen kann) über die untere Fläche des
Tauchkolbenkopfes 72 in einer nach oben weisenden Richtung,
während
der Systemdruck (der beispielsweise 8 Bar betragen kann) über die
obere Fläche
und untere Fläche
des Kolbens 79, bis der Systemdruck freigegeben worden
ist. Danach müßte der
Anwender zum Öffnen
des Zylinderventils eine Kraft überwinden,
die gleich dem Ergebnis des Systemdrucks durch die freie untere
Fläche
des Kolbens 79 plus dem Ergebnis des Zylinderdrucks durch
die Fläche des
Kopfes 72 ist.
-
Wie
dies vorstehend aufgeführt
ist, ist im Hinblick auf die Funktion das Ausführungsbeispiel der 5 und 6 äquivalent
denjenigen der 2 und 3 und bildet
ein im Hinblick auf den Aufbau alternatives Ausführungsbeispiel der gleichen
Erfindung. Sämtliche
Stufen des normalen und anormalen Betriebs, die vorstehend beschrieben
sind, gelten gleichwertig bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6.