EP2018904B1 - Vorrichtung zum Mischen von Wasser und Gas - Google Patents

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EP2018904B1
EP2018904B1 EP07014683A EP07014683A EP2018904B1 EP 2018904 B1 EP2018904 B1 EP 2018904B1 EP 07014683 A EP07014683 A EP 07014683A EP 07014683 A EP07014683 A EP 07014683A EP 2018904 B1 EP2018904 B1 EP 2018904B1
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EP
European Patent Office
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gas
water
mixing
plunger
housing
Prior art date
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EP07014683A
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EP2018904A1 (de
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Frank Göltenboth
Wolfgang Scheible
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WMF Group GmbH
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WMF Group GmbH
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Publication date
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Priority to EP07014683A priority patent/EP2018904B1/de
Priority to DE502007005007T priority patent/DE502007005007D1/de
Priority to US12/180,002 priority patent/US8205862B2/en
Priority to JP2008193606A priority patent/JP5139910B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/236—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages
    • B01F23/2363—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/44—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with stirrers performing an oscillatory, vibratory or shaking movement
    • B01F31/441—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with stirrers performing an oscillatory, vibratory or shaking movement performing a rectilinear reciprocating movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/57—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms for material continuously moving therethrough
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/452—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers using independent floating stirring elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/07—Carbonators

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing water and gas for drinking purposes explained in the preamble of claim 1 Art.
  • the GB 572 242 shows a device for treating liquid with gas, which is not used for drinking purposes.
  • the apparatus includes a housing and a vibrating diaphragm housed therein and provided with small-sized perforations.
  • the membrane is circumferentially connected to the housing wall either directly or via a skirt, so that the gas entering below the membrane and the water can only pass through the fine perforations of the membrane.
  • the known device is not designed for generating turbulence, but is designed such that the gas bubbles are mechanically disrupted or divided by the membrane and thereby distributed finer in the water. Also, the membrane should not be considered as a plunger.
  • the EP 1 533 024 describes a device for crushing agglomerates, in particular by breaking up microparticles by a piston movement in a container.
  • This device contains a piston which moves in the container and which is guided via a piston rod and designed to generate turbulence. There is a flow connection between the two end faces of the piston.
  • the known device is also suitable for mixing gas in water.
  • the entire vibration energy must be applied by the drive.
  • the US 4,822,531 describes a method for carbonating water and an apparatus therefor comprising a housing in which two chambers are formed. Each of the chambers is separately provided with a CO 2 connection, a water connection and a connection for discharging carbonated water. The two chambers are separated by a piston which moves alternately into one or the other chamber to displace the carbonated water from the respective chamber. For distributing the gas in the water, each chamber is provided with a stirrer.
  • Another mixing device is from the DE 10055856 known.
  • the known mixing device contains a microstructure, which finely distributes both the water and the gas and then brings them together, so that the carbon dioxide uptake is greatly increased by the increased surface of the water.
  • Another mixing device is from the WO 2006/012874 It is known that the circulation or booster pumps often used in dispensing systems can also be used for carbonation when combined with a cross-sectional constriction in the adjacent line which provides for further pressure increase.
  • the known device is preferably designed for introducing oxygen into salt water for supplying aquatic farms for marine animals. However, it can also be used for carbonating.
  • the centrifugal force is exploited by a tangential introduction of a gas-water mixture in a cylindrical housing to improve the mixing result.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a device for mixing water and gas for drinking purposes, which is structurally simple and inexpensive to manufacture, and ensures good mixing of water and gas.
  • a turbulent flow is generated in the mixing device, which greatly increases the interface between water and gas.
  • the mechanically generated turbulences provide for atomization and mixing of the gas bubbles and the water and thus for an excellent solution of the gas in the water. Since the turbulences are based solely on the kinetic energy of the vibrating component by the mixing device according to the invention, the mixing device according to the invention is independent of flow temperatures, flow rates and pressure ratios or their changes in the course of operation. Experiments have shown that it is possible with the device according to the invention to achieve a relatively high gas content; so was z. B. achieved a CO 2 content of more than 6 g / l in drinking water.
  • the oscillating movement can be effected by the water pressure itself or preferably by its own drive device, in particular by an electromagnet.
  • a pressure-increasing device can additionally be provided, which increases (further) the pressure in the water / gas mixture.
  • Fig. 1 shows in a highly schematic manner a device 1 according to the invention for mixing water and gas for drinking purposes.
  • the device 1 is preferably designed for mixing drinking water with carbon dioxide (carbonator), but can also be used for an input of oxygen or other gases.
  • carbon dioxide carbonator
  • the device 1 contains a mixing device 2, which in the illustrated embodiment contains a turbulence generator 2 a and a mixing section 2 b.
  • the mixing device 2 opens a water supply 3 and a gas supply 4.
  • the water supply 3 is preferably connected to the local drinking water network, but can also be connected to storage tank.
  • the water supply is preferably carried out under pressure, in particular under the pressure of the local water supply network.
  • a pressure regulator 5 and a check valve 6 is provided in place of the pressure regulator 5 or in addition to the pressure regulator 5, an additional pump (not shown), e.g. a Schwingankerpumpe known design, to increase the pressure in the mixing device 2 are provided.
  • the gas supply 4 is preferably connected to a gas cylinder 7 or another gas supply, again via a pressure regulator 8 and a check valve 9.
  • Water and gas supply 3, 4 open in the illustrated embodiment in a common line, which is designed as a mixing section 2b, and a first mixing of gas and water allowed.
  • the mixing section 2b leads into the turbulence generator 2a.
  • a turbulent flow is generated in the water / gas mixture, which is introduced via the mixing section 2b, by registered mechanical vibrations, which very finely distributes the gas in the water and thus ensures a good solution of the gas in the water.
  • the turbulence generator 2a includes a housing 10 in which a plunger 11 is disposed. Housing 10 and plunger 11 are oscillatable relative to each other, wherein in the preferred embodiment, the plunger 11 in the housing 10 performs an oscillating movement.
  • the housing 10 is substantially cylindrical, preferably circular cylindrical, formed and provided on an end face 10a with an inlet port 12a for connecting the preferably tubular mixing path 2b, wherein the terminal 12a is preferably coaxial with the longitudinal axis 10 'of the housing 10.
  • the second end face 10b of the inlet port 12a opposite Housing 10 is provided with an outlet port 12b, to which a bleed line 13 is connected.
  • the outlet port 12b is coaxial with the longitudinal axis 10 'of the housing 10th
  • the plunger 11 is preferably also cylindrical and movable in the direction of the longitudinal axis 10 'along the double arrow A back and forth.
  • the plunger 11 is preferably spring-mounted in the interior of the housing 10.
  • the plunger 11 is supported by a first spring 14 which is formed as a return spring and is supported between an end face of the plunger 11 and an end face of the housing 10.
  • the plunger 11 is resiliently mounted via a further spring 15, which is designed as a damping spring and is supported between the second end face of the plunger and the second end face of the housing 10.
  • the return spring is supported on the inlet 12a facing end face 10a and the corresponding end face 11a, while the damping spring between the opposite, the bleed pipe 13 facing end faces 11b, 10b is supported.
  • the turbulence generator 2a includes a flow connection 16, which connects the two end faces 11a, 11b of the plunger together.
  • the flow connection 16 is formed as a through hole through the plunger from one end face 11a to the opposite end face 11b.
  • the through hole is preferably in the longitudinal axis 10 'of the housing 10 and has substantially a smooth wall surface.
  • the flow connection 16 may also, like the FIGS. 1 2, on the circumference of the plunger 11 and / or in or outside the wall of the housing 10 may be provided.
  • the water / gas mixture may therefore optionally flow through the plunger and / or around the plunger.
  • the effective flow cross-section of the flow connection 16 between the end faces 11a and 11b of the plunger 11 need not, as in Fig. 2 may be larger than the effective flow areas in the areas of the inlet port 12a and the outlet port 12b, but may be the same or smaller.
  • a drive device 20 For generating the oscillating or oscillating relative movement between the housing 10 and the plunger 11, a drive device 20 is preferably provided. This contains an electromagnet in the form of a magnetic coil which extends around the housing 10 and is preferably applied with an alternating voltage of 50 or 60 Hz. The plunger oscillates at this frequency.
  • the movement can also be derived from an applied water pressure.
  • the rotational movement of a rotor driven by the water / gas mixture is to be converted into the oscillating linear movement of the plunger.
  • the turbulence generator 2a may be formed in the manner of a conventional vibration tank pump in which the check valves have been removed.
  • the dispensing line 13 leads to a dispensing opening 21, below which a collecting vessel 22, for example a drinking or a storage vessel can be placed and filled with the gas mixed with water.
  • a dispensing valve 23 is further turned on, which is opened when the dispensing of a beverage through the dispensing opening 21 is desired.
  • the bleed line 13 includes a compensator 24 of conventional design, which prevents too rapid pressure release, and a pressure reduction is effected with minimal stall to avoid excessive outgassing.
  • the device according to the invention is provided with some kind of control which initiates and terminates a pin of gas displaced with gas.
  • this may be a manually operable element with which the valve 23 is opened so that the pressure prevailing in the water supply (local water supply) and / or in the gas supply (gas cylinder) presses water and gas through the device 1.
  • Water and gas first pass into the mixing section 2b for a first, coarse mixing. Subsequently, this mixture enters the housing 10, where the mixture is caused by the mechanical vibrations in a turbulent flow, whereby the gas bubbles are increasingly crushed and takes place a fine distribution of the gas in the water.
  • a gentle pressure reduction which prevents the gas escapes from the water immediately by a sudden pressure drop again. Subsequently, the gasified water enters the drinking vessel.
  • any device that turns on the drive device 20 is appropriate.
  • This device may, for example, be an electrical switch which supplies the electromagnet with electricity and which is actuated together with the actuation of the valve 23.
  • the mixing section may be omitted and water and gas are supplied directly to the turbulence generator.
  • the housing can also be set in oscillating motion. It is still not just a straight-line vibration conceivable, but is every swinging Relative movement between plunger and housing suitable for the purposes of the present invention.
  • the oscillatory movement can be generated by other suitable oscillating drives.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von Wasser und Gas zu Trinkzwecken der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
  • Vorrichtungen, mit denen Trinkwasser mit Gas wie beispielsweise CO2 oder O2 vermischt werden, sind in großer Zahl bekannt. Die meisten dieser Vorrichtung enthalten eine speziell ausgebildete Mischeinrichtung, die für eine Feinverteilung des Gases im Wasser sorgt, die durch ein einfaches Zusammenführen, ggf. unter erhöhtem Druck, nicht zu erreichen ist.
  • Die GB 572 242 zeigt eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeit mit Gas, die jedoch nicht für Trinkzwecke eingesetzt wird. Die Vorrichtung enthält ein Gehäuse und eine darin untergebrachte, schwingend angeordnete Membran, die mit kleinformatigen Perforationen versehen ist. Die Membran ist umfangseitig mit der Gehäusewandung entweder direkt oder über eine Schürze verbunden, so dass das unterhalb der Membran eintretende Gas und das Wasser nur durch die feinen Perforationen der Membran hindurchtreten kann. Die bekannte Vorrichtung ist nicht zum Erzeugen von Turbulenzen ausgelegt, sondern ist derart ausgebildet, dass die Gasblasen durch die Membran mechanisch zerschlagen bzw. zerteilt werden und sich dadurch im Wasser feiner verteilen. Auch dürfte die Membran nicht als Plunger anzusehen sein.
  • Die EP 1 533 024 beschreibt eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Agglomeraten, insbesondere durch Aufbrechen von Mikropartikeln durch eine Kolbenbewegung in einem Behälter. Diese Vorrichtung enthält einen sich im Behälter bewegenden Kolben, der über eine Kolbenstange geführt und zum Erzeugen von Turbulenzen ausgebildet ist. Es besteht eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Stirnseiten des Kolbens. Es wird jedoch nicht beschrieben, dass sich die bekannte Vorrichtung auch zum Mischen von Gas in Wasser eignet. Darüber hinaus muss die gesamte Schwingungsenergie vom Antrieb aufgebracht werden.
  • Die US 4,822,531 beschreibt ein Verfahren zum Karbonisieren von Wasser und eine Vorrichtung dafür, die ein Gehäuse aufweist, in dem zwei Kammern ausgebildet sind. Jede der Kammern ist separat für sich mit einen CO2-Anschluss, einem Wasseranschluss und einem Anschluss zum Ableiten von karbonisiertem Wasser versehen. Die beiden Kammern sind durch einen Kolben getrennt, der sich abwechselnd in die eine oder andere Kammer bewegt, um das karbonisierte Wasser aus der jeweiligen Kammer zu verdrängen. Zum Verteilen des Gases im Wasser ist jede Kammer mit einem Rührer versehen.
  • Eine weitere Mischeinrichtung ist aus der DE 10055856 bekannt. Die bekannte Mischeinrichtung enthält eine Mikrostruktur, die sowohl das Wasser als auch das Gas fein verteilt und anschließend zusammen bringt, so dass durch die erhöhte Oberfläche des Wassers die Kohlendioxid-Aufnahme stark erhöht wird.
  • Eine weitere Mischeinrichtung ist aus der WO 2006/012874 bekannt, in der festgestellt wird, dass die oft in Schankanlagen verwendeten Kreislauf- oder Druckerhöhungspumpen auch zur Karbonisierung verwendet werden können, wenn sie mit einer Querschnittsverengung in der anliegenden Leitung kombiniert ist, die für eine weitere Druckerhöhung sorgt.
  • Schließlich ist es aus der WO 2005/009598 bekannt, eine Verwirbelungseinrichtung zum Mischen von Wasser mit Gas einzusetzen. Die bekannte Einrichtung ist bevorzugt zum Einleiten von Sauerstoff in Salzwasser zur Versorgung von Aqua-Farmen für Meerestiere konzipiert. Sie kann jedoch auch zum Karbonisieren eingesetzt werden. In dieser Druckschrift wird die Fliehkraft durch ein tangentiales Einleiten eines Gas-Wasser-Gemischs in eine zylindrisches Gehäuse zur Verbesserung des Mischergebnisses ausgenutzt.
  • Die bekannten Lösungen sind jedoch in der Regel recht aufwendig und teuer. Bei den passiven Lösungen (Mikrostruktur) ist das Ergebnis darüber hinaus stark vom unter Umständen schwankenden Vordruck des Wassers abhängig. Die Pumpenlösung ist zwar im Wesentlichen unabhängig vom Vordruck des Wassers, jedoch nur dort wirtschaftlich, wo sowieso eine entsprechend leistungsfähige Pumpe vorhanden sein muss.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen von Wasser und Gas zu Trinkzwecken bereitzustellen, die konstruktiv einfach und preiswert in der Herstellung ist, und eine gute Vermischung von Wasser und Gas gewährleistet.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in der Mischeinrichtung eine turbulente Strömung erzeugt, die die Grenzoberfläche zwischen Wasser und Gas stark erhöht. Die mechanisch erzeugten Verwirbelungen sorgen für eine Zerstäubung und Durchmischung der Gasblasen und das Wassers und somit für eine ausgezeichnete Lösung des Gases im Wasser. Da die Verwirbelungen durch die erfindungsgemäße Mischeinrichtung allein auf der Bewegungsenergie des schwingenden Bauteils beruhen, ist die erfindungsgemäße Mischeinrichtung unabhängig von Vorlauftemperaturen, Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverhältnissen bzw. deren Änderungen im Verlauf des Betriebs. Versuche haben gezeigt, dass es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, einen relativ hohen Gasgehalt zu erreichen; so wurde z. B. ein CO2 -Gehalt von mehr als 6 g/l in Trinkwasser erzielt.
  • Für eine Rückhohlbewegung und/oder zum Dämpfen der oszillierenden Bewegung ist der Plunger federnd gelagert.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Von besonderem Vorteil ist es, das Gas in das Wasser bereits in einer dem Plunger vorgeschalteten Mischstrecke zu vermischen, so dass Wasser und Gas gemeinsam in das Gehäuse des Plungers eintreten.
  • Die oszillierende Bewegung kann durch den Wasserdruck selbst oder bevorzugt durch eine eigene Antriebseinrichtung, insbesondere durch einen Elektromagneten erfolgen.
  • Für eine weitere Steigerung des Gaseintrags kann zusätzlich eine Druckerhöhungsvorrichtung vorgesehen sein, die den Druck in der Wasser/Gas-Mischung (weiter) erhöht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Plunger/Gehäuse- Einheit.
  • Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Weise eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Mischen von Wasser und Gas zu Trinkzwecken. Die Vorrichtung 1 ist bevorzugt zum Mischen von Trinkwasser mit Kohlendioxid (Karbonisator) ausgelegt, kann jedoch auch für einen Eintrag von Sauerstoff oder anderen Gasen eingesetzt werden.
  • Die Vorrichtung 1 enthält eine Mischeinrichtung 2, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Turbulenzerzeuger 2a und eine Mischstrecke 2b enthält. In die Mischeinrichtung 2 mündet eine Wasserzufuhr 3 und eine Gaszufuhr 4. Die Wasserzufuhr 3 ist bevorzugt an das örtliche Trinkwasserleitungsnetz angeschlossen, kann jedoch auch an Vorratsbehälter angeschlossen werden. Der Wasserzulauf erfolgt bevorzugt unter Druck, insbesondere unter dem Druck des örtlichen Wasserleitungsnetzes. Im Wasserzulauf 3 ist ein Druckregler 5 und ein Rückschlagventil 6 vorgesehen. An Stelle des Druckreglers 5 oder zusätzlich zum Druckregler 5 kann bei Bedarf eine zusätzliche Pumpe (nicht dargestellt), z.B. eine Schwingankerpumpe bekannter Bauart, zur Erhöhung des Drucks in der Mischeinrichtung 2 vorgesehen werden.
  • Die Gaszufuhr 4 ist bevorzugt mit einer Gasflasche 7 oder einem anderen Gasvorrat verbunden, wiederum über einen Druckregler 8 und ein Rückschlagventil 9. Wasser- und Gaszufuhr 3, 4 münden im dargestellten Ausführungsbeispiel in eine gemeinsame Leitung, die als Mischstrecke 2b ausgebildet ist, und eine erste Vermischung von Gas und Wasser gestattet. Mit den Druckreglern 5 und 8 kann der für die Zusammenführung von Gas und Wasser benötigte Differenzdruck eingestellt werden kann. Die Mischstrecke 2b führt in den Turbulenzerzeuger 2a. Im Turbulenzerzeuger 2a wird in der Wasser/Gas-Mischung, die über die Mischstrecke 2b eingeleitet wird, durch eingetragene mechanische Schwingungen eine turbulente Strömung erzeugt, die das Gas im Wasser sehr fein verteilt und somit für eine gute Lösung des Gases im Wasser sorgt.
  • Der Turbulenzerzeuger 2a enthält ein Gehäuse 10, in dem ein Plunger 11 angeordnet ist. Gehäuse 10 und Plunger 11 sind relativ zueinander in Schwingungen versetzbar, wobei im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Plunger 11 im Gehäuse 10 eine oszillierende Bewegung ausführt.
  • Wie auch in Verbindung mit Fig. 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 10 im Wesentlichen zylindrisch, bevorzugt kreiszylindrisch, ausgebildet und an einer Stirnseite 10a mit einem Einlass-Anschluss 12a zum Anschließen der bevorzugt rohrförmig ausgebildeten Mischstrecke 2b versehen, wobei der Anschluss 12a bevorzugt koaxial zur Längsachse 10' des Gehäuses 10 verläuft. Die dem Einlass-Anschluss 12a gegenüberliegende, zweite Stirnseite 10b des Gehäuses 10 ist mit einem Auslass-Anschluss 12b versehen, an den eine Zapfleitung 13 angeschlossen ist. Auch der Auslass-Anschluss 12b verläuft koaxial zur Längsachse 10' des Gehäuses 10.
  • Der Plunger 11 ist bevorzugt ebenfalls zylindrisch ausgebildet und in Richtung der Längsachse 10' entlang des Doppelpfeils A hin- und hergehend bewegbar. Der Plunger 11 ist bevorzugt federnd im Inneren des Gehäuses 10 gelagert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Plunger 11 durch eine erste Feder 14 gelagert, die als Rückholfeder ausgebildet und zwischen einer Stirnseite des Plungers 11 und einer Stirnseite des Gehäuses 10 abgestützt ist. Der Plunger 11 ist über eine weitere Feder 15 federnd gelagert, die als Dämpfungsfeder ausgebildet ist und zwischen der zweiten Stirnseite des Plungers und der zweiten Stirnseite des Gehäuses 10 abgestützt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich die Rückholfeder an der dem Einlass 12a zugewandten Stirnseite 10a und der entsprechenden Stirnseite 11a ab, während sich die Dämpfungsfeder zwischen den gegenüberliegenden, der Zapfleitung 13 zugewandten Stirnseiten 11 b, 10b abstützt.
  • Der Turbulenzerzeuger 2a enthält eine Strömungsverbindung 16, die die beiden Stirnseiten 11a, 11 b des Plungers miteinander verbindet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist die Strömungsverbindung 16 als Durchgangsbohrung durch den Plunger von einer Stirnseite 11a zur gegenüberliegenden Stirnseite 11 b ausgebildet. Die Durchgangsbohrung liegt bevorzugt in der Längsachse 10' des Gehäuses 10 und weist im Wesentlichen eine glatte Wandfläche auf.
  • Die Strömungsverbindung 16 kann jedoch auch, wie die Figuren 1 bzw. 2 zeigen, am Umfang des Plungers 11 und/oder in bzw. außerhalb der Wandung des Gehäuses 10 vorgesehen sein. Die Wasser/Gas-Mischung kann daher wahlweise durch den Plunger und/oder um den Plunger herum fließen.
  • Der wirksame Strömungsquerschnitt der Strömungsverbindung 16 zwischen den Stirnseiten 11a und 11 b des Plungers 11 muss nicht, wie in Fig. 2 gezeigt, größer sein als die wirksamen Strömungsquerschnitte in den Bereichen des Einlass-Anschlusses 12a und des Auslass-Anschlusses 12b, sondern kann auch gleich groß oder kleiner sein.
  • Zum Erzeugen der oszillierenden bzw. schwingenden Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Plunger 11 ist bevorzugt eine Antriebseinrichtung 20 vorgesehen. Diese enthält einen Elektromagneten in Form einer Magnetspule, die sich um das Gehäuse 10 herumerstreckt und vorzugsweise mit einer Wechselspannung von 50 oder 60 Hz beaufschlagt wird. Dabei schwingt der Plunger mit dieser Frequenz.
  • Alternativ kann die Bewegung auch von einem anliegenden Wasserdruck abgeleitet werden. In diesem Fall ist die Drehbewegung eines von der Wasser/Gas-Mischung angetriebenen Rotors in die oszillierende Linearbewegung des Plungers umzusetzen.
  • Der Turbulenzerzeuger 2a kann in der Art einer üblichen Schwingankerpumpe ausgebildet sein, bei der die Rückschlagventile entfernt wurden.
  • Die Zapfleitung 13 führt zu einer Zapföffnung 21, unter die ein Auffanggefäß 22, beispielsweise ein Trink- oder ein Vorratsgefäß gestellt und mit dem mit Gas versetzten Wasser gefüllt werden kann. In die Zapfleitung 13 ist weiterhin ein Ausgabeventil 23 eingeschaltet, das geöffnet wird, wenn die Ausgabe eines Getränks durch die Zapföffnung 21 gewünscht ist. Bevorzugt enthält die Zapfleitung 13 einen Kompensator 24 üblicher Bauart, durch den eine zu schnelle Druckentspannung verhindert, und ein Druckabbau mit minimalem Strömungsabriss zur Vermeidung eines zu starken Ausgasens bewirkt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit irgendeiner Art Steuerung versehen, die ein Zapfen von mit Gas versetztem Wasser einleitet und beendet. Im einfachsten Fall kann dies ein manuell zu betätigendes Element sein, mit dem das Ventil 23 geöffnet wird, so dass der im Wasservorrat (örtliche Wasserversorgung) und/oder im Gasvorrat (Gasflasche) herrschende Druck Wasser und Gas durch die Vorrichtung 1 drückt. Wasser und Gas gelangen zunächst in die Mischstrecke 2b für eine erste, grobe Vermischung. Anschließend tritt diese Mischung in das Gehäuse 10 ein, wo die Mischung durch die mechanischen Schwingungen in eine turbulente Strömung versetzt wird, wodurch die Gasblasen zunehmend zerschlagen werden und eine Feinverteilung des Gases im Wasser stattfindet. Nach dem Verlassen der Mischeinrichtung 2 findet im Kompensator 24 ein sanfter Druckabbau statt, der verhindert, dass durch einen plötzlichen Druckabfall das Gas aus dem Wasser sofort wieder entweicht. Anschließend gelangt das mit Gas versetzte Wasser in das Trinkgefäß.
  • Wird die Schwingung nicht durch den Wasserdruck selbst erzeugt, so ist irgendeine Einrichtung zweckmäßig, die die Antriebseinrichtung 20 anschaltet. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Schalter sein, der den Elektromagneten mit Strom versorgt und der zusammen mit der Betätigung des Ventils 23 betätigt wird.
  • In Abwandlung der beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele kann die Mischstrecke ggf. entfallen und Wasser sowie Gas direkt dem Turbulenzerzeuger zugeführt werden. An Stelle von Kohlendioxid oder zusätzlich dazu kann Sauerstoff eingeleitet werden. Statt des Plungers kann auch das Gehäuse in schwingende Bewegung versetzt werden. Es ist weiterhin nicht nur eine geradlinige Schwingung denkbar, vielmehr ist jede schwingende Relativbewegung zwischen Plunger und Gehäuse für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet. Die Schwingungsbewegung kann durch andere geeignete Schwingantriebe erzeugt werden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zum Mischen von Wasser und Gas zu Trinkzwecken, mit einer Mischeinrichtung (2) für Wasser und Gas, in die eine Wasserzufuhr (3) und eine Gaszufuhr (4) mündet, wobei die Mischeinrichtung (2) einen Turbulenzerzeuger (2a) mit einem eine Mischung aus Wasser und Gas aufnehmenden Gehäuse (10) und einem zwei Stirnseiten (11a, 11b) aufweisenden, federnd gelagerten Plunger (11) enthält, wobei Plunger (11) und Gehäuse (10) relativ zueinander oszillierend bewegbar sind, und eine Strömungsverbindung (16) zwischen den beiden Stirnseiten (11a, 11b) des Plungers (11) besteht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (2) eine dem Turbulenzerzeuger (2a) vorgeschaltete Mischstrecke (2b) enthält, in die die Wasser- und Gaszufuhr (3, 4) einmünden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser- und/oder Gaszufuhr unter Druck erfolgt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhr (3) an eine örtliche Wasserversorgung angeschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr (4) an einen Gasvorratsbehälter (7) angeschlossen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung durch eine Antriebseinrichtung (20) erzeugt wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Bewegung durch einen Elektromagneten erzeugt wird.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Druckerhöhung in der Wasser/Gas-Mischung vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach der Mischeinrichtung (2) ein Kompensator (24) vorgesehen ist.
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