Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit Gas,
wobei die Flüssigkeit sich in einem aus der Vorrichtung entnehmbaren Behälter
befindet, der mit einem Deckel verschlossen ist, in den ein Ventil integriert ist,
und die einen Gasbehälter aufweist.
Vorrichtungen dieser Art sind als "Wassersprudler" unter verschiedenen Markennamen
bekannt. Mit ihnen wird üblicherweise Wasser mit Kohlendioxid versetzt,
um ein sprudelndes Wasser zu erhalten.
Üblicherweise sind dabei die mit Wasser gefüllten Behälter als Kunststoffflaschen
ausgebildet. Sie können aber auch aus Glas sein. Bei den bisher bekannte
Vorrichtungen ist häufig ein sich nach unten erstreckendes Gaseinführrohr
vorgesehen, über das eine mit Wasser gefüllte Flasche geführt wird. Die
Flasche wird dann mit einem an ihrem Flaschenhals befindlichen Gewinde oder
Bajonettverschluss an der Vorrichtung verriegelt und danach wird über das dann
in das Wasser ragende Gaseinführrohr Kohlendioxid in das Wasser eingeleitet
bzw eingeblasen.
Anschließend wird die Flasche wieder entriegelt und aus der Vorrichtung entnommen,
dabei wird sie drucklos. Zur Aufbewahrung wird sie dann mit einem
Deckel versehen.
Es ist jetzt relativ aufwändig, die mit Wasser befüllte Flasche über das Gaseinführrohr
zu führen, sie dort zu verriegeln und anschließend wieder zu lösen. Außerdem
hat die auf diese Art und Weise erfolgende Einführung des Gases von
oben stets den Nachteil, dass aufgrund des üblichen Aufsteigens des Gases in
einer Flüssigkeit keine intensive Vermischung des Gases mit dem im Bereich
des Bodens der Flasche befindlichen Wassers vorliegt, da das Gaseinführrohr in
einem erheblichen Abstand zu dem Boden der Flasche endet. Man kann zwar
versuchen, das Gas mit einem erheblichen Druck und damit einer erheblichen
Geschwindigkeit durch das Gaseinführrohr zu leiten, um es in den Bodenbereich
der Flaschen zu bekommen. Aber auch damit ist letztlich nicht sichergestellt,
dass es wirklich den Bodenbereich der Flasche erreicht. Außerdem wird die für
eine innige Vermengung von Gas und Flüssigkeit erforderliche eher langsame
Gasströmung auf diese Weise nicht ermöglicht.
Um dieses Problem zu umgehen, wird jetzt in der DE-U 296 22 248 vorgeschlagen,
am Boden einer Flasche ein entsprechendes Ventil vorzusehen, durch das
das Gas in die Flasche einzuleiten ist. Um einem Überdruck entgegenzuwirken,
ist dabei in dem auf die Flasche aufgeschraubten Deckel ein Überdruckventil
vorgesehen.
Diese Bauform hat aber den Nachteil, dass in den Flaschenboden ein Ventil zu
integrieren ist. Dies führt zu einer Schwächung des Bodens. Die entsprechend
ausgerüstete Flasche ist somit weniger stabil oder aber erheblich schwerer. Außerdem
ist eine derartige Flasche in ihrer Herstellung auch relativ teuer, da für
jede Flasche mindestens zwei Ventile vorzusehen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung wie oben angegeben
dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie sowohl einfach zu bedienen
als auch kostengünstig herzustellen ist und die dabei gleichzeitig eine hohe Sicherheit
bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gaszufuhr zu der
Flüssigkeit durch das in den Deckel integrierte Ventil hindurch erfolgt.
Diese Vorrichtung hat zum einen den Vorteil, dass kein separates Ventil mehr
an dem Flaschenboden vorzusehen ist. Die Flasche ist somit stabiler.
Des weiteren ist nur ein Ventil notwendig, nämlich am Deckel. Für die Flaschen
kann somit ein einfaches Blasverfahren für die Herstellung verwandt werden,
was ein weiterer Kostenvorteil ist.
Die Vorrichtung hat auch noch den Vorteil, dass oberhalb der in der Flasche
befindlichen Flüssigkeit sich ein Gaspolster bilden kann, das einen etwas höheren
Druck hat als die Umgebungsluft. Dies führt insbesondere auf Dauer gesehen
zu einer erhöhten Gasaufnahme im Wasser im Vergleich zum Stand der
Technik. Bei dem Stand der Technik herrscht nach Entfernen der Flasche von
dem Gaseinführrohr lediglich Umgebungsdruck in der Flasche. Dementgegen
herrscht in dem Behälter gemäß der Erfindung auch nach Entfernen aus der
Vorrichtung weiterhin ein erhöhter Druck.
Dies ist insbesondere von Interesse, falls mit der Vorrichtung nicht Kohlendioxid
sondern Sauerstoff dem Wasser zugesetzt werden soll. Zu diesem Anwendungszweck
ist die hier beschriebene Vorrichtung insbesondere vorgesehen.
Es hat sich herausgestellt, dass mit ihr sehr effektiv eine hohe Anreicherung des
Wassers von über 40 mg O2 / | H2O erreicht werden kann, wobei die Verluste an
Sauerstoffgas bei dem Versetzen des Wassers sehr gering sind.
Um die Bedienung der Vorrichtung zu erleichtern wird vorgeschlagen, den bei
der Vorrichtung vorgesehen Gasbehälter mit einem Betätigungselement zu verbinden,
auf das der Deckel des Flüssigkeitsbehälters direkt drückbar ist, wobei
das Betätigungselement dabei dann die Zufuhr von Gas aus dem Gasbehälter
zu dem Flüssigkeitsbehälter freigibt.
Auf diese Weise kann eine einfache, betriebssichere Funktion der Vorrichtung
erreicht werden. Insbesondere wird der Druck auf den Deckel ausgeübt, indem
der Flüssigkeitsbehälter - also die Flasche - nach unten gedrückt wird. Da die
Flasche dabei durch eine Bedienperson gehalten werden kann, muss keine separate
Mechanik vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Knopf, durch den
der Behälter/die Flasche nach unten gedrückt wird. Dies hat einen Preisvorteil
bei der Herstellung der Vorrichtung zur Folge sowie außerdem eine erhöhte Betriebssicherheit.
Um dabei die Sicherheit noch weiter zu erhöhen, ist dem Betätigungselement
ein in die Vorrichtung integriertes Überdruckventil zugeordnet. Über dieses wird
sichergestellt, dass innerhalb des mit Deckel versehenen Behälters nur ein begrenzter
Druck aufgebaut wird. Grundsätzlich ist dem Gasbehälter ein Druckminderungsventil
nachgeschaltet. Sollte trotzdem am Betätigungselement ein zu
hoher Druck auftreten, kann dieser über das Überdruckventil abgebaut werden.
Vorzugsweise ist das Betätigungselement von oben zu betätigen, wobei dabei
dann der Deckel mit dem in ihm integrierten Ventil im Wesentlichen unterhalb
des Behälters und der in diesem befindlichen Flüssigkeit angeordnet ist. Da die
Flüssigkeit oberhalb des Deckels ansteht, strömt bei Einleiten von Gas durch
den Deckel bzw. das in ihm integrierte Ventil dieses Gas dann durch die Flüssigkeit
nach oben und kann sich aufgrund des langen Strömungsweges und der
niedrigen Strömungsgeschwindigkeit dabei gut mit der Flüssigkeit vermischen.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass durch ein Schütteln der mit Flüssigkeit
und darüberstehendem Gas gefüllten Flasche eine bessere Vermischung
von Flüssigkeit, insbesondere Wasser und Gas, insbesondere Sauerstoff zu erreichen
ist. Aufgrund der beschriebenen Position des Flüssigkeitsbehälters bei
dem Versetzen mit Gas wird vor dem späteren Öffnen der Flasche zumindest
ein Drehen bzw. Kippen der Flasche erforderlich, was dem höheren Gasanteil in
der Flüssigkeit somit zugute kommt.
Wie bereits ausgeführt, kann mit einer derartigen Vorrichtung eine Anreicherung
von Wasser beispielsweise mit Sauerstoff in der Größenordnung von über 40 mg
O2 / | H2O erreicht werden, wobei eine normale Konzentration nur etwa 20 bis 25
mg O2 / | H2O ist.
Die hierbei im Wasser sich ergebende Sauerstoffkonzentration kann dadurch
dosiert werden, dass in dem Behälter ein exakt definierter Druck durch das oben
beschriebene Überdruckventil erreicht wird. Abhängig von dem sich dabei einstellenden
Druck in der Flasche herrscht dann zwischen der Sauerstoffkonzentration
im Wasser und der Sauerstoffkonzentration in dem darüberstehenden
Gaspolster ein Druckgleichgewicht zumindest im Partialdruck.
Durch eine entsprechende Mengenverringerung des Wassers im Innenvolumen
des Behälters kann im über dem Wasser stehenden Gas in Abhängigkeit der
Dauer der Sauerstoffzufuhr bzw. der Besprudelung ein unterschiedlich hoher
Sauerstoffanteil und somit auch ein unterschiedlich hoher SauerstoffPartialdruck
erreicht werden. Dieser führt dann zu einem entsprechenden Sauerstoffpartialdruck
auch im unter dem Gaspolster befindlichen Wasser.
Hierbei ist insbesondere relevant, dass bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung
in der mit Gas beaufschlagten Flasche der Druck auf Dauer erhalten bleibt, da
er erst beim ersten Öffnen der Flasche abgebaut wird. Bis zu diesem Zeitpunkt
kann sich der Sauerstoffgehalt innerhalb des Wassers asymptotisch an seinen
maximalen Wert annähern und wird dann auf Dauer gehalten.
Um die Befüllung mit Gas zu erleichtern wird vorgeschlagen, dass bei Aufsetzen
des Deckels auf das Betätigungselement der Deckel in eine das Betätigungselement
umgebende Führung einzuführen ist, die in ihrer Kontur an den Umfang
des Deckels angepasst ist. Hierdurch wird eine exakte Führung erreicht, was
insbesondere von Vorteil ist, wenn das Betätigungselement ein federbelasteter
Hohlstift ist, der mit einer entsprechenden Aufnahme am Deckel korrespondiert.
Bei diesem federbelasteten Hohlstift wird vorgeschlagen, eine Querbohrung vorzusehen,
die bei Betätigung des Betätigungselementes eine Gaszuführleitung
von dem Gasbehälter mit dem Ventil am Deckel in Strömungsverbindung bringt,
so dass dann das Gas aus dem Gasbehälter in die Flüssigkeit innerhalb des
Flüssigkeitsbehälters strömen kann.
Dies ist eine sehr betriebssichere Konstruktion.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt
- Figur 1
- eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung als Ausführungsbeispiel
- Figur 2
- einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß Figur 1;
- Figur 3
- einen Ausschnitt aus Figur 2 in Vergrößerung.
In Figur 1 erkennt man eine Vorrichtung zum Versetzen einer Flüssigkeit mit
Gas in der perspektivischen Ansicht.
Das Gehäuse 1 der Vorrichtung hat eine im wesentlichen C-förmige Kontur. In
dieses Gehäuse ist ein Behälter 2 einsetzbar und auch wieder entnehmbar, der
in dem hier dargestellten Beispiel als eine Kunststoffflasche ausgeführt ist. Wie
zu erkennen ist, wird der Behälter 2 bzw. die Flasche mit ihrem Boden 3 nach
oben und mit ihrem Hals 4 in die Vorrichtung nach unten eingesetzt. Auf den
Hals 4 ist dabei ein Deckel 5 aufgesetzt, der weiter unten detailliert beschrieben
wird.
Durch Niederdrücken des Behälters 2 wird die in diesem befindliche Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, mit Gas beaufschlagt, das aus einem Gasbehälter 6 in
Form einer Gasflasche stammt, die in dem parallel zum Behälter 2 verlaufenden
Abschnitt des Gehäuses 1 untergebracht ist. Dies ist im Schnitt gemäß der Figur
2 zu erkennen.
Dieser Gasbehälter sitzt auswechselbar auf einem hier nur schematisch dargestellten
Druckminderer 7. An diesem Druckminderer ist ein Anschlussstück 8
angebracht, an das sich eine Gasleitung 9 anschließt.
Über diese Gasleitung wird das im Druckminderer 7 gegenüber dem Druck im
Gasbehälter 6 druckgeminderte Gas zu einem Ventilelement 10 geführt wird, wie
es in der Figur 3 im Schnitt dargestellt wird.
An diesem Ventilelement 10 ist die Gasleitung 9 durch eine Anschlussbuchse 11
befestigt, durch die hindurch sie auch mit einer Zuführöffnung 12 in Strömungsverbindung
ist mit einer Federkammer 13.
Innerhalb dieser Federkammer 13 ist eine Schraubenfeder 14 vorgesehen, die
einen Hohlstift 15 in eine angehobene Position drückt. Der Hohlstift 15 ist dabei
an seinem unteren, mit der Schraubenfeder 14 zusammenwirkenden Ende mit
einem Verschlussstopfen 16 versehen. Dieser Verschlussstopfen 16 trägt eine
umlaufende Dichtung 17, die bei durch die Feder 14 angehobener Stellung des
Hohlstiftes 15 mit dem Verschlussstopfen 16 in einen Ringraum 18 eingeführt
wird und diesen somit strömungstechnisch absperrt.
Bei Herunterdrücken des Hohlstiftes 15 entgegen der Federkraft der Schraubenfeder
14 wird der Verschlussstopfen 16 nach unten in die Schraubenkammer
13 abgesenkt, wodurch der Ringraum 18 in Strömungsverbindung mit der Zuführöffnung
12 bzw. der Gasleitung 9 gebracht wird. Gleichzeitig wird damit eine
Querbohrung 19 in Strömungsverbindung mit dem Ringraum 18 gebracht. Diese
Querbohrung steht dabei in Strömungsverbindung mit dem hohlen Kern 20 des
Hohlstiftes 15. Durch eine auf der Außenseite des Hohlstiftes 15 sitzende
O-Ring-Dichtung 21 wird dabei sichergestellt, dass kein Gas außen an dem
Hohlstift 15 vorbeiströmt, sondern dieses lediglich durch den hohlen Kern 20
des Hohlstiftes 15 geleitet wird.
Der Hohlstift 15 wirkt an seinem oberen Ende mit einem Einsatz 22 zusammen,
der als Ventil in den Deckel 5 des Flüssigkeitsbehälters 2 integriert ist. Bei diesem
Einsatz 22 zweigen von einer Sackbohrung 23 im wesentlichen radial verlaufene
Bohrungen 24 ab. Diese radialen Bohrungen münden in einen umlaufenden
Spalt 25, der zum Inneren des Behälters 2 durch eine Lippendichtung 26
verschlossen ist. Die der Lippendichtung gegenüberliegende Seite des Spaltes
25 ist durch einen Dichtring 27 nach außen abgeschlossen.
Die Lippendichtung 26 ist so ausgelegt, dass bei Auftreten von Druck im Spalt
25 dieser an der Lippendichtung 26 vorbei in das Innere des Flüssigkeitsbehälters
2 abgebaut werden kann. Andererseits legt sich die Lippendichtung 26 nach
Abbau des Druckes im Spalt 25 wieder dichtend an, so dass keine Flüssigkeit in
die entgegengesetzte Richtung am Einsatz 22 vorbei aus dem Deckel 5 herauslaufen
kann.
Die Sackbohrung 23 ist so angeordnet, dass sie bei Einführen des Deckels 5 in
eine Führung 28 mit dem hohlen Kern 20 des Hohlstiftes 15 korrespondiert, wobei
die Sackbohrung 23 an einem Anschlag 29 endet, bis zu dem der Hohlstift
15 in eine Aufnahme 30 eingeführt werden kann, die am Einsatz 22 am Deckel 5
ausgebildet ist.
Die Funktion der bisher beschriebenen Vorrichtung ist dabei so, dass bei Einführen
des Deckels 5 in die von der Kontur her im wesentlichen an seinen Umfang
angepasste Führung 28 der Einsatz 22 mit seiner Aufnahme 30 über den
Hohlstift 15 geführt wird, der von der Führung 28 umgeben ist.
Der Hohlstift 15 wird dabei solange in die Aufnahme 30 eingeführt, bis er gegen
den Anschlag 29 stößt. Bei weiterem Einführen des Deckels 5 in die Führung 28
wird dann der Hohlstift 15 entgegen der Kraft der Feder 14 nach unten gedrückt,
so dass dadurch dann Gas aus der Leitung 9 über die Zuführöffnung 12 in den
Ringraum 18 strömt und von dort durch die Querbohrung 19 in den hohlen Kern
20 des Hohlstiftes 15. Von dort tritt das Gas dann durch die Sackbohrung 23
und die radialen Bohrungen 24 in den Spalt 25, von wo aus es dann an der Lippendichtung
26 vorbei in das Innere des Behälters 2 strömt, in dem Flüssigkeit
vorhanden ist, die dabei mit dem Gas versetzt wird.
Aus Sicherheitsgründen ist dabei ein Überdruckventil 31 vorgesehen, das mit
dem Ringraum 18 bzw. der Schraubenkammer 13 korrespondiert und bei einem
Auftreten von zu hohem Druck in einem dieser Räume öffnet. Damit ist zu verhindern,
dass ein zu hoher Druck im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 auftritt.
Wesentlich bei der ganzen Konstellation ist, dass die soeben beschriebene Betätigung
der Gaszufuhr zum einen durch das in den Deckel 5 integrierte Ventil
erfolgt und dass zum anderen dieses Ventil bei der Betätigung bezogen auf den
Flüssigkeitsbehälter unten liegt. Dadurch strömt das Gas von unten in den Behälter
2 ein und hat einen langen Vermischungsweg. Der Deckel 5 ist dabei über
ein Gewinde 32 sicher am Hals 4 des Behälters 2 befestigt.
Gleichzeitig ist bei dieser Art der Betätigung sowohl eine betriebssichere als
auch eine preiswerte Vorrichtung möglich. Insbesondere fallen im Vergleich zum
bisherigen Stand der Technik eine Vielzahl von Hebeln etc. weg.