EP2178624A1 - Vorrichtung für die anreicherung eines flüssigkeitsstroms mit einem gas - Google Patents

Vorrichtung für die anreicherung eines flüssigkeitsstroms mit einem gas

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EP2178624A1
EP2178624A1 EP08787153A EP08787153A EP2178624A1 EP 2178624 A1 EP2178624 A1 EP 2178624A1 EP 08787153 A EP08787153 A EP 08787153A EP 08787153 A EP08787153 A EP 08787153A EP 2178624 A1 EP2178624 A1 EP 2178624A1
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gas
constriction
diameter
pressure
venturi
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Karl Bermes
Hartmut Britzen
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Luxembourg Patent Co SA
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Definitions

  • the present invention relates generally to a device for the
  • Enrichment of a liquid flow with a gas It relates in particular to a device for the enrichment of a drinking water stream with carbon dioxide.
  • a device for the enrichment of drinking water with carbon dioxide in a continuous process is described for example in WO 2004/024306.
  • the continuous mixer has a nozzle ring gap for the water and a central gas feed.
  • the pressure in the continuous mixer is kept constant by means of an overflow valve in the tapping line and an additional pressure stabilizer in the continuous mixer itself.
  • a flow rate valve is further arranged, which in the continuous mixer per Time unit is to keep the amount of gas fed constant.
  • the control includes a solenoid valve in the water connection and solenoid valve in the gas connection of the continuous mixer. Both solenoids are closed if a pressure switch in the bleed line detects a pressure increase beyond the working pressure. This is a relatively complex control technology whose coordination is also relatively complicated.
  • the continuous mixer only works relatively well at pressures above 3.5 bar.
  • An industrial device for the fortification of beverages with
  • Carbon dioxide is e.g. in U.S. Pat. Patent N ° 5,842,600.
  • the gas is fed into a water stream in a Venturi nozzle.
  • the water flows from a central nozzle, which is surrounded by an annular gap, from which the gas flows into the Venturi nozzle.
  • water and gas are mixed in a static mixing tube.
  • the water pressure is kept constant by means of a pressure regulator and a pump, so that the carbonation always takes place under optimal conditions.
  • a Ventuhan extract is described to disperse gas in a liquid stream.
  • the gas is injected axially into the Venturi nozzle with a type of injection needle prior to staking.
  • the flow velocity of the gas bubbles / liquid mixture in the converging section of the venturi is increased to a speed above the speed of sound, and subsequently lowered again to a velocity below the speed of sound in the divergent section of the venturi. This of course means that a given pre-pressure of the liquid flow must be strictly adhered to.
  • Carbonation of drinking water known.
  • the latter has a downstream converging inlet portion and a downstream diverging outlet portion which are connected by a constriction formed as a cylindrical channel.
  • a gas channel opens into the constriction of the Venturi nozzle, the longitudinal axis of the Gas channel is perpendicular to the longitudinal axis of the cylindrical Einschürung.
  • In the diverging output section of the venturi four longitudinal ribs are arranged, which should prevent degassing of the water.
  • An object of the present invention is to provide a relatively simple
  • Another object of the present invention is to provide a relatively simple device which allows a proper and uniform enrichment of the liquid flow with a gas in a relatively large pressure range, without the need for elaborate presets are necessary.
  • a device for the enrichment of a liquid stream with a gas, comprises in a known manner a continuous mixer with a venturi, which has a rotationally symmetrical constriction with a diameter D and is axially flowed through by the liquid flow, and a gas feed for lateral feeding of the Gas in the constriction of the venturi.
  • a tangential gas feed in the throat of the vent tests have shown a perfect and very uniform enrichment of the liquid flow with gas achieved.
  • the flow mixer can be installed with its venturi both horizontally and vertically.
  • the constriction of the Ventuhdüse is advantageously formed by a cylindrical channel with a diameter D, whose length preferably corresponds approximately to its diameter D.
  • the venturi further advantageously has an inlet section converging in the flow direction and an outlet section diverging in the flow direction, which are connected by the constriction.
  • the converging input section preferably has an opening angle that is substantially sharper than the opening angle of the diverging output section.
  • the opening angle of the input section is approximately 2.5 to 3 times smaller than the opening angle of the output section.
  • a vortex device is arranged immediately in front of the convergent input section of the Venturi nozzle.
  • This vortex device has the purpose of redirecting and swirling the water in front of the venturi, which has a very positive influence on the carbonation result.
  • a particularly simple vortex device comprises a body with a, converging in the flow direction, input cone.
  • In the body of the input cone opens into an axial bore and an oblique bore.
  • Other embodiments of the vortex device are not excluded.
  • the diverging output section of the venturi opens advantageously into a cylindrical expansion chamber, the length of which preferably corresponds to 1, 5 to 2.5 times its diameter.
  • This diameter of the expansion chamber is preferably about 8 to 12 times greater than the diameter D of the constriction.
  • the expansion chamber is advantageously limited by a baffle plate with through holes.
  • the gas feed should consequently comprise n gas channels (n> 1), each with a diameter d ⁇ 0.5 * D, each of these gas channels opening laterally into the constriction of the venturi Longitudinal axis is tangent to an imaginary cylindrical surface, which is coaxial with the constriction and has a diameter D '> d. All these n gas channels should preferably introduce the gas in the same direction, ie either clockwise or counterclockwise, into the constriction.
  • the extended longitudinal axes of the n gas channels should preferably have points of separation (ie points of contact with the imaginary cylindrical surface) that are separated by 3607n.
  • three gas channels 36073 120 °
  • for four gas channels 36074 90 ° apart.
  • the junctions of the gas channels in the constriction can also be offset in the axial direction of the constriction.
  • the gas supply preferably comprises a gas pressure regulating valve for regulating the gas pressure as a function of the pressure in the liquid flow.
  • the gas supply comprises two gas channels, which open into the constriction and a valve control, which acts on the pressure in the liquid flow, either one or two gas channels with gas.
  • a valve control is advantageously designed such that up to a predetermined pressure P 0 in the liquid flow, two gas channels are supplied with gas, from this pressure P 0, however, only one gas channel is supplied with gas.
  • the present invention accordingly also relates to a device for the enrichment of a liquid stream with a gas, comprising a continuous mixer with a Venturi nozzle through which the liquid stream flows, and a gas inlet for feeding the gas into the liquid stream over a plurality of lateral gas openings of the Venturi nozzle.
  • this gas feed comprises a valve control, which reduces from a certain pressure in the liquid flow, the number of gas openings through which opens the gas into the venturi.
  • a gas pressure regulating valve is advantageously provided in the gas feed for regulating the gas pressure as a function of the pressure in the liquid flow.
  • the valve control advantageously comprises at least one solenoid valve and a pressure switch which drives the solenoid valve.
  • the present invention further relates to a carbonated tap water dispensing apparatus comprising one of the predefined apparatus, wherein the liquid flow conducting pipe is a potable water pipe connected to an inlet port of the continuous mixer, a tap unit is connected to an outlet port of the continuous mixer, and the gas feed comprises a carbon dioxide bottle.
  • the liquid flow conducting pipe is a potable water pipe connected to an inlet port of the continuous mixer
  • a tap unit is connected to an outlet port of the continuous mixer
  • the gas feed comprises a carbon dioxide bottle.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a continuous mixer of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a greatly enlarged cross section along the section line 3-3 'through the continuous mixer of FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a cross section along the section line 4-4 'through the continuous mixer of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the input region of a continuous mixer of a device according to the invention, wherein a deflecting body is arranged in this input region;
  • FIG. 6 shows a greatly enlarged longitudinal section through the deflection body of FIG. 5;
  • FIG. and 7 shows a schematic diagram of a further embodiment of a device according to the invention.
  • Tap device for carbonated tap water comprising a device according to the invention for the enrichment of a liquid flow (here a drinking water flow) with a gas (here carbon dioxide).
  • the reference numeral 10 denotes a drinking water pipe, which is connected to an input terminal 12 of a continuous mixer 14.
  • a drinking water stream from the drinking water pipe 10 is enriched with carbon dioxide gas.
  • the gas feed to the continuous mixer 14 includes a carbon dioxide bottle 16 in which carbon dioxide is stored under pressure.
  • a tap unit 18 is connected to an output port 20 of the continuous mixer 14. About this Zapftician 18, the consumer can tap with drinking water enriched with carbon dioxide directly from the water pipe.
  • the reference numeral 22 denotes a gas pressure control valve via which the carbon dioxide bottle 16 is connected to the flow mixer 14.
  • This valve 22 regulates the gas pressure as a function of the water pressure, ie it keeps the pressure difference between the gas and the water, both of which are fed into the flow mixer 14, at a predetermined setpoint.
  • an actuator 23 of the gas pressure control valve 22 is acted upon by the water pressure in the drinking water line 10. If the difference between the gas and water pressure exceeds the predetermined set value, then the gas pressure regulating valve 22 closes. If the difference between gas and water pressure drops below the predetermined desired value, then the gas pressure regulating valve 22 opens correspondingly.
  • a constant desired value for the pressure difference can be predetermined, for example, via a spring means.
  • a suitable valve unit 25 for regulating the gas pressure as a function of the water pressure is sold, for example, by the ROTAREX Group under the name B0821.
  • a low pressure side pressure relief valve 26 is further integrated, which protects the consumer against a too high gas pressure behind the gas pressure control valve 22.
  • a high pressure side safety device, such as a rupture disc, is usually integrated into a (not shown) cylinder valve of the carbon dioxide bottle 16.
  • the flow mixer 14 includes two gas ports 28, 28 '. Each of these gas connections is connected via a check valve 30, 30 'and a solenoid valve 32, 32' to a low-pressure connection of the gas pressure control valve 22.
  • the check valves 30, 30 ' are to prevent water from entering the gas inlet if the gas pressure in the gas inlet falls below the water pressure in the continuous mixer 14.
  • the solenoid valves 32, 32 ' which are normally closed, are part of a valve control of the gas feed, which will be described later.
  • Fig. 2 shows an enlarged longitudinal section through the
  • Continuous mixer 14 It includes a water inlet side Venturi 36 with a converging input section 38, a constriction 40 and a divergent output section 42.
  • the converging input section 38 has an opening angle which is substantially sharper than the opening angle of the divergent output section 42.
  • the constriction 40 is a cylindrical channel whose length is approximately slightly larger than its diameter.
  • the diverging output section 42 of the Venturi nozzle 36 opens into a cylindrical expansion chamber or mixing chamber 44, whose length L corresponds approximately to 1, 5 times their diameter.
  • the diameter of the expansion chamber 44 is in this case approximately 10 times greater than the diameter of the constriction 40.
  • This expansion chamber is bounded axially by a baffle insert 46, with several (eg three) successively arranged baffles 46i, 462, 463, which the mixing of carbon dioxide with the Tap water even further improved.
  • the baffle insert 46 Via the baffle insert 46, the carbonated drinking water flows out of the expansion chamber 44 into an outlet cone 50 of the continuous mixer 14.
  • the tapered end 52 of this outlet cone 50 is passed over (not shown in section in FIG. 2). Connecting channel connected to the output port 20 of the flow mixer 14, which in turn is connected to the tap unit 18 (see Fig. 1).
  • FIG. 4 is a plan view of the first baffle plate 46i of
  • Baffle insert 46 shown. It can be seen three through holes 48i for the drinking water.
  • the second baffle plate 462 also has a plurality of through-holes 48 2 for the drinking water, which are shown in Fig. 4 with a broken line to show that these through holes 48 2 axially offset from the through holes 48i of the first baffle plate 46i are arranged.
  • the third baffle plate 463 has a plurality of through holes for the drinking water, which in turn are arranged axially offset from the through holes 482 of the second baffle plate 462.
  • Fig. 3 shows a greatly enlarged cross section through the
  • Constriction 40 of the Ventuhdüse 36 at the level of gas supply It can be seen two gas channels 54, 54 'which offset and open from opposite directions in the constriction 40. If D is the diameter of the throat 40 and d is the diameter of a gas channel 54, 54 ', then d ⁇ 0.5 * D, i. the diameter of a gas channel 54, 54 'should be less than half the diameter of the constriction 40.
  • the tag points (i.e., the points of contact of the elongated longitudinal axes 56, 56 'with the imaginary cylindrical surface 58) are 180 ° apart.
  • the arrows 59, 59 'in Fig. 3 indicate the direction in which the gas flows from the gas channels 54, 54' in the constriction 40. It should be noted that both gas channels 54, 54 'introduce the gas in the same direction (clockwise here) in the constriction 40.
  • a vortex device 100 is shown, which is arranged immediately in front of the convergent input section 38 of the venturi 36.
  • Task of this vortex device 100 is the water in front of the venturi 36th to divert and swirl, which has a very positive influence on the carbonation result.
  • Fig. 6 is a preferred, because extremely simple, embodiment of such a whirl device 100 shown. It comprises a, normally cylindrical, body 102 with a converging in the flow direction, input cone 104, with an opening angle 105 of approximately 90 °.
  • the inlet cone 104 opens into an axial bore 106 and an oblique bore 108.
  • an angle 109 of approximately 30 °.
  • the diameters of the axial bore 106 and the oblique bore 108 are advantageously approximately 3 to 5 times smaller than the input diameter 110 of the input cone 104. In FIG. approximately the same diameter as the constriction 40 of the venturi 36.
  • the pressure switch 60 can also be replaced by a pressure sensor connected to an electronic switching device. which then the solenoid valves 32, 32 'drives.
  • Reference numeral 62 shows a switch that enables the
  • a cooling unit 80 e.g. the following components may be provided: a cooling unit 80; a fine filter 82 (e.g., an activated carbon filter with replaceable cartridges); a water pressure reducer 84; a backflow preventer 86 and a coarse particle filter 88.
  • the cooling unit 80 allows the water to be cooled to a temperature of 4 to 8 ° C before carbonating, which increases the efficiency of the carbonation.
  • the water pressure reducer 84 is e.g. to start when the water line pressure can rise above 6 bar.
  • Solenoid valve Solenoid valve, a conical vortex nozzle and a jet regulator.
  • the water or water gas mixture flowing out of the solenoid valve is introduced eccentrically into the conical vortex nozzle before it leaves the tap unit 18 via the jet regulator.
  • a suitable jet regulator is e.g. sold by NEOPERL under the brand name Perlator®.
  • Embodiment 1 A continuous mixer 14, which in a
  • Opening angle 39 of the input section 38 22 °
  • Opening angle 43 of the output section 42 60 °
  • Length of constriction 40 2.0 mm
  • Diameter of a gas channel 54, 54 ': d 0.8 mm
  • Diameter of the expansion chamber 44 20 mm
  • Length of the expansion chamber 44 42 mm.
  • the experimental device comprised, as shown in Fig. 1, a with the
  • Water pressure acted upon gas pressure control valve 22 and two gas-side solenoid valves 32, 32 ', which were controlled via a pressure switch 60.
  • the gas pressure control valve 22 was set so that at the output of the gas pressure regulator 22, the gas pressure approximately equaled the water pressure.
  • the pressure switch 60 was set such that up to a water pressure of 3.5 bar both solenoid valves 32, 32 'opened, from 3.5 bar, however, only one of the two solenoid valves 32, 32' opened, so that from 3.5 bar the Gas only on one side into the constriction 40 of the Ventuhdüse 36 flowed.
  • the maximum water pressure was limited by the water pressure reducer 84 to 6 bar.
  • the embodiment of Fig. 7 differs from the embodiment of FIG. 1 mainly in that in the drinking water pipe 10, a pump 90 is provided.
  • This pump 90 makes it possible, in cooperation with water pressure reducer 84, to set a relatively constant water pressure of approximately 4 to 5 bar.
  • the flow mixer 14 is designed for this relatively small pressure range and can be dispensed with the two pressure-dependent controlled solenoid valves 32, 32 'of FIG.
  • a bypass line 92 to the continuous mixer 14 with a separate dispensing valve 94 allows tapping still water after the cooling device 80.
  • a check valve 96 at the inlet port of the continuous mixer 14 prevents gas from flowing into the potable water line 10 and the bypass line 92 if the nozzle 94 is opened.
  • the embodiment of Fig. 7 also allows the operation of the device with a drinking water tank 98, alternatively to a connection to the drinking water network.
  • Exemplary Embodiment 2 The above-described continuous mixer 14 was used in a test device which corresponded to the circuit diagram of FIG. 7, this test device also comprising a cooling device 80.
  • Pump 90 and water pressure regulator 84 were designed and adjusted so that at the inlet port 12 of the continuous mixer a water pressure of approximately 4.5 bar prevailed.
  • the water temperature was set at 6 ° C.
  • the gas pressure regulating valve 25 was set in such a way that about 6,8- per liter of water 7.0 g of carbon dioxide were fed.
  • the maximum dispensing capacity was 2 liters per minute.
  • Valve unit (comprising 22, 23 84 water pressure reducers and 26)
  • Entrance section 102 twill of 100
  • Baffle insert 110 input diameter of 104 ,, baffles 2, 3, through holes (in 46 1 ) 2 through holes (in 46 2 )

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Abstract

Eine Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, umfasst einen Durchlaufmischer (14) mit einer Venturidüse (36), die eine rotationssymmetrische Einschnürung (40) mit einem Durchmesser D aufweist und axial vom Flüssigkeitsstrom durchströmt wird, und eine Gaseinspeisung zum seitlichen Einspeisen des Gases in die Einschnürung (40) der Venturidüse (36). Die Gaseinspeisung umfasst mindestens einen Gaskanal (54, 54') mit einem Durchmesser d<0,5*D, der in die Einschnürung (40) der Venturidüse (36) derart seitlich einmündet, dass seine verlängerte Längsachse (56, 56') tangential zu einer imaginären Zylinderfläche (58) ist, welche koaxial zur Einschnürung (40) ist und einen Durchmesser D'>d aufweist.

Description

VORRICHTUNG FÜR DIE ANREICHERUNG EINES FLÜSSIGKEITSSTROMS
MIT EINEM GAS
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung für die
Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung für die Anreicherung eines Trinkwasserstroms mit Kohlendioxid.
Stand der Technik
[0002] Vorrichtungen für die Anreicherung von Trinkwasser mit Kohlendioxid
(auch als Karbonisierung des Trinkwassers bezeichnet) sind seit langem bekannt. Bei den meisten dieser Vorrichtungen erfolgt die Karbonisierung des Trinkwassers in einem Vorratsbehälter. In letzter Zeit wurden jedoch auch Vorrichtungen entwickelt, um im Haushalt oder Gaststätten Leitungswasser im Durchlaufverfahren mit Kohlendioxid anzureichern. Beim Durchlaufverfahren ohne Vorratsbehälter erfolgt die Karbonisierung in einem Durchlaufmischer der unmittelbar an die Trinkwasserleitung angeschlossen ist. Im Vergleich zu klassischen Vorrichtungen mit Vorratsbehälter, hat die Karbonisierung von Leitungswasser im Durchlaufverfahren ohne Vorratsbehälter den Vorteil wesentlich kompakter, kontengünstiger und zudem auch hygienischer zu sein. Im direkten Vergleich zu Karbonisierungsvorrichtungen mit Vorratsbehälter, lässt die Qualität der Karbonisierung von Leitungswasser im Durchlaufverfahren ohne Vorratsbehälter jedoch noch zu wünschen übrig. Ein Problem besteht u.a. auch darin, dass der Druck in einer Trinkwasserleitung zwischen 2 bar und 6 bar liegen kann, und dass der Durchlaufmischer folglich an sehr unterschiedliche Wasserdrücke angepasst werden muss.
[0003] Eine Vorrichtung zur Anreicherung von Trinkwasser mit Kohlendioxid im Durchlaufverfahren ist z.B. in der WO 2004/024306 beschrieben. Der Durchlaufmischer weist einen Düsenringspalt für das Wasser und eine mittige Gaseinspeisung auf. Der Druck im Durchlaufmischer wird mittels eines Überströmventils in der Zapfleitung und eines zusätzlichen Druckstabilisators im Durchlaufmischer selbst, konstant gehalten. In der Gaszuleitung ist weiterhin ein Durchflussmengenventil angeordnet, das die in den Durchlaufmischer pro Zeiteinheit eingespeiste Gasmenge konstant halten soll. Weiterhin umfasst die Regelung ein Magnetventil im Wasseranschluss und Magnetventil im Gasanschluss des Durchlaufmischers. Beide Magnetventile werden geschlossen, falls ein Druckwächter in der Zapfleitung einen Druckanstieg über den Arbeitsdruck hinaus feststellt. Es handelt sich hierbei um eine relativ aufwendige Regelungstechnik deren Abstimmung ebenfalls relativ kompliziert ist. Zudem funktioniert der Durchlaufmischer nur relativ einwandfrei bei Drücken über 3,5 bar.
[0004] Eine industrielle Vorrichtung für die Anreicherung von Getränken mit
Kohlendioxid ist z.B. in dem U.S. Patent N°5,842,600 beschrieben. In dieser industriellen Vorrichtung wird das Gas in einer Venturidüse in einen Wasserstrom eingespeist. In dieser Venturidüse strömt das Wasser aus einer zentralen Düse, welche von einem Ringspalt umgeben ist, aus dem das Gas in die Venturidüse einströmt. Anschließend werden Wasser und Gas in einem statischen Mischrohr vermischt. Der Wasserdruck wird mittels eines Druckreglers und einer Pumpe konstant gehalten, so dass die Karbonisierung immer unter optimalen Bedingungen stattfindet.
[0005] In der EP 0322925 ist eine Ventuhanordnung beschrieben um Gas in einem Flüssigkeitsstrom zu dispergieren. In einer Venturidüse wird das Gas mit einer Art Injektionsnadel vor der Einschürung axial in die Venturidüse eingespeist. Um das Resultat der Gasdispersion zu optimieren, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gasblasen/Flüssigkeits-Gemisches im konvergierenden Abschnitt der Venturidüse auf eine über der Schallgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit erhöht, um nachfolgend im divergierenden Abschnitt der Venturidüse wiederum auf eine unter der Schallgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit gesenkt zu werden. Dies bedeutet natürlich, dass ein vorgegebener Vordruck des Flüssigkeitsstrom strikt eingehalten werden muss.
[0006] Aus der EP 1579906 ist ebenfalls eine Venturidüse für die
Karbonisierung von Trinkwasser bekannt. Letztere weist einen in Strömungsrichtung konvergierenden Eingangsabschnitt und einen in Strömungsrichtung divergierenden Ausgangsabschnitt auf, welche durch eine Einschnürung verbunden sind, die als zylindrischer Kanal ausgebildet ist. Ein Gaskanal mündet in die Einschürung der Venturidüse, wobei die Längsachse des Gaskanals senkrecht zur Längsachse der zylindrischen Einschürung steht. Im divergierenden Ausgangsabschnitt der Venturidüse sind vier Längsrippen angeordnet, welche eine Entgasung des Wassers verhindern sollen.
Aufgaben der Erfindung
[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine relativ einfache
Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas ermöglicht.
[0008] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine relativ einfache Vorrichtung zu schaffen, welche eine einwandfreie und gleichmäßige Anreicherung des Flüssigkeitsstroms mit einem Gas in einem relativ großen Druckbereich ermöglicht, ohne dass hierzu aufwendige Voreinstellungen nötig sind.
[0009] Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zapfvorrichtung für karbonihsiertes Leitungswasser zu schaffen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
[0010] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, umfasst in bekannter Art und Weise einen Durchlaufmischer mit einer Venturidüse, die eine rotationssymmetrische Einschnürung mit einem Durchmesser D aufweist und axial vom Flüssigkeitsstrom durchströmt wird, sowie eine Gaseinspeisung zum seitlichen Einspeisen des Gases in die Einschnürung der Venturidüse. Erfindungsgemäß umfasst diese Gaseinspeisung mindestens einen Gaskanal, mit einem Durchmesser d<0,5*D, vorzugsweise: 0,25*D<d<0,5*D, der in die Einschnürung der Venturidüse derart seitlich einmündet, dass seine verlängerte Längsachse tangential zu einer imaginären Zylinderfläche ist, welche koaxial zur Einschnürung ist und einen Durchmesser D'>d aufweist, wobei vorzugsweise D' = D-d. Mit einer solchen tangentialen Gaseinspeisung in der Einschürung des Ventuhs wurde in Tests eine einwandfreie und sehr gleichmäßige Anreicherung des Flüssigkeitsstroms mit Gas erzielt. Als sehr großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich ebenfalls herausgestellt, dass der Durchlaufmischer mit seiner Venturidüse sowohl horizontal als auch vertikal eingebaut werden kann. [0011] Die Einschnürung der Ventuhdüse wird vorteilhaft durch einen zylindrischen Kanal mit einem Durchmesser D ausgebildet, dessen Länge vorzugsweise ungefähr seinem Durchmesser D entspricht.
[0012] Die Venturidüse weist weiterhin vorteilhaft einen in Strömungsrichtung konvergierenden Eingangsabschnitt und einen in Strömungsrichtung divergierenden Ausgangsabschnitt auf, welche durch die Einschnürung verbunden werden. Der konvergierende Eingangsabschnitt weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel auf, der wesentlich spitzer als der Öffnungswinkel des divergierenden Ausgangsabschnitts ist. Vorzugsweise ist der Öffnungswinkel des Eingangsabschnitts zirka 2,5 bis 3 mal kleiner als der Öffnungswinkel des Ausgangsabschnitts.
[0013] In einer bevorzugten Ausführung ist eine Wirbelvorrichtung unmittelbar vor dem konvergierenden Eingangsabschnitt der Venturidüse angeordnet ist. Diese Wirbelvorrichtung hat zum Zweck das Wasser vor der Venturidüse umzulenken und zu verwirbeln, was eine sehr positiven Einfluss auf das Karbonisierungsresultat hat.
[0014] Eine besonders einfache Wirbelvorrichtung umfasst einen Köper mit einem, in Strömungsrichtung konvergierenden, Eingangskonus. In dem Körper mündet der Eingangskonus in eine Axialbohrung und eine Schrägbohrung ein. Andere Ausgestaltungen der Wirbelvorrichtung sind jedoch nicht ausgeschlossen.
[0015] Der divergierende Ausgangsabschnitt der Venturidüse mündet vorteilhaft in eine zylindrische Entspannungskammer ein, deren Länge vorzugsweise 1 ,5 bis 2,5 mal ihrem Durchmesser entspricht. Dieser Durchmesser der Entspannungskammer ist vorzugsweise zirka 8 bis 12 mal größer als der Durchmesser D der Einschnürung. Axial wird die Entspannungskammer vorteilhaft durch eine Prallplatte mit Durchgangsbohrungen begrenzt.
[0016] In Tests wurde festgestellt, dass bei einem relativ niedrigen Vordruck des Flüssigkeitsstroms, eine einwandfreie Anreicherung am besten mit zwei oder mehreren Gaskanälen erzielt wird. Falls der Vordruck des Flüssigkeitsstroms relativ niedrig ist, soll die Gaseinspeisung folglich n Gaskanäle (n>1 ) mit jeweils einem Durchmesser d<0,5*D umfassen, wobei jeder dieser Gaskanäle in die Einschnürung der Venturidüse derart seitlich einmündet, dass seine verlängerte Längsachse tangential zu einer imaginären Zylinderfläche ist, welche koaxial zur Einschnürung ist und einen Durchmesser D'>d aufweist. Alle diese n Gaskanäle sollen das Gas vorzugsweise gleichsinnig, d.h. entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn, in die Einschnürung einleiten. Zudem sollen die verlängerten Längsachsen der n Gaskanäle (n>1 ) vorzugsweise um 3607n auseinanderliegende Tagenspunkte (d.h. Berührungspunkte mit der imaginären Zylinderfläche) aufweisen. Bei zwei Gaskanälen liegen die Tagenspunkte folglich 36072 = 180°, bei drei Gaskanälen 36073 = 120° und bei vier Gaskanälen 36074 = 90° auseinander. Die Einmündungen der Gaskanäle in die Einschnürung können hierbei in axialer Richtung der Einschnürung auch versetzt sein.
[0017] Die Gaseinspeisung umfasst vorzugsweise ein Gasdruckregelventil zum Regeln des Gasdrucks in Abhängigkeit des Drucks im Flüssigkeitsstroms.
[0018] In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gaseinspeisung zwei Gaskanäle, die in die Einschnürung einmünden und eine Ventilsteuerung, die in Abhängigkeit des Drucks im Flüssigkeitsstrom, entweder ein oder zwei Gaskanäle mit Gas beaufschlagt. Eine solche Ventilsteuerung ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass bis zu einem vorbestimmten Druck P0 im Flüssigkeitsstrom, zwei Gaskanäle mit Gas beaufschlagt werden, ab diesem Druck P0 jedoch nur ein Gaskanal mit Gas beaufschlagt wird. In Tests wurde nämlich festgestellt, dass bei einem relativ niedrigen Vordruck des Flüssigkeitsstroms, eine einwandfreie Anreicherung am besten mit zwei Gaskanälen erzielt wird; ab einem bestimmten Vordruck des Flüssigkeitsstroms, eine einwandfreie Anreicherung am besten jedoch mit lediglich einem Gaskanal erzielt wird.
[0019] Obschon diese Ventilsteuerung besonders gute Resultate im Zusammenwirken mit der vorbeschriebenen tangentialen Einspeisung des Gases in die Einschnürung der Ventuhdüse erzielt, kann man mit einer solchen Ventilsteuerung auch ein weniger druckabhängiges Resultat der Gasanreicherung mit anderen Venturidüsen erzielen, welche die vorbeschriebenen Merkmale der Gaseinspeisung nicht aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft folglich ebenfalls eine Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, umfassend einen Durchlaufmischer mit einer vom Flüssigkeitsstrom durchströmten Venturidüse und eine Gaseinspeisung zum Einspeisen des Gases über mehrer seitliche Gasöffnungen der Venturidüse in den Flüssigkeitsstroms, wobei diese Gaseinspeisung eine Ventilsteuerung umfasst, die ab einem bestimmten Druck im Flüssigkeitsstrom, die Anzahl der Gasöffnungen über die das Gas in die Venturidüse einmündet reduziert. Hierbei ist vorteilhaft ein Gasdruckregelventil in der Gaseinspeisung zum Regeln des Gasdrucks in Abhängigkeit des Drucks im Flüssigkeitsstroms vorgesehen. Die Ventilsteuerung umfasst vorteilhaft mindestens ein Magnetventil und einen Druckschalter der das Magnetventil ansteuert.
[0020] Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Zapfvorrichtung für karbonisiertes Leitungswasser, umfassend eine der vordefinierten Vorrichtungen, wobei die den Flüssigkeitsstrom führende Leitung eine Trinkwasserleitung ist, die mit einem Eingangsanschluss des Durchlaufmischers verbunden ist, eine Zapfeinheit mit einem Ausgangsanschluss des Durchlaufmischers verbunden ist, und die Gaseinspeisung eine Kohlendioxidflasche umfasst.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0021] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entnommen werden, welche anhand der beiliegenden Figuren vorgenommen wird. Diese Figuren zeigen:
Fig. 1 : ein Prinzipschema einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2: einen Längsschnitt durch einen Durchlaufmischer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3: einen stark vergrößerten Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3' durch den Durchlaufmischer der Fig. 2;
Fig. 4: einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 4-4' durch den Durchlaufmischer der Fig. 2;
Fig. 5: eine Längsschnitt durch den Eingangsbereich eines Durchlaufmischer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in diesem Eingangsbereich ein Umlenkkörper angeordnet ist;
Fig. 6: einen stark vergrößerten Längsschnitt durch den Umlenkkörper der Fig. 5; und Fig. 7: ein Prinzipschema einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
[0022] Zwecks Illustration der Erfindung zeigen die Figuren eine
Zapfvorrichtung für karbonirisiertes Leitungswasser, umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms (hier eines Trinkwasserstroms) mit einem Gas (hier Kohlendioxid).
[0023] Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Trinkwasserleitung bezeichnet, welche mit einem Eingangsanschluss 12 eines Durchlaufmischers 14 verbunden ist. Im Durchlaufmischer 14 wird ein Trinkwasserstrom aus der Trinkwasserleitung 10 mit Kohlendioxidgas angereichert. Die Gaseinspeisung für den Durchlaufmischer 14 umfasst eine Kohlendioxidflasche 16, in welcher Kohlendioxid unter Druck bevorratet wird. Eine Zapfeinheit 18 ist mit einem Ausgangsanschluss 20 des Durchlaufmischers 14 verbunden. Über diese Zapfeinheit 18 kann der Verbraucher mit Kohledioxid angereichertes Trinkwasser direkt aus der Wasserleitung zapfen.
[0024] Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein Gasdruckregelventil über welches die Kohlendioxidflasche 16 an den Durchlaufmischer 14 angeschlossen ist. Dieses Ventil 22 regelt den Gasdruck in Funktion des Wasserdrucks, d.h. es hält die Druckdifferenz zwischen dem Gas und dem Wasser, die beide in den Durchlaufmischer 14 eingespeist werden, auf einem vorgegebenen Sollwert. Hierzu wird z.B. ein Stellorgan 23 des Gasdruckregelventil 22 mit dem Wasserdruck in der Trinkwasserleitung 10 beaufschlagt. Steigt die Differenz zwischen Gas- und Wasserdruck über den vorgegebenen Sollwert, so schließt das Gasdruckregelventil 22. Fällt die Differenz zwischen Gas- und Wasserdruck unter den vorgegebenen Sollwert, so öffnet das Gasdruckregelventil 22 entsprechend. Ein konstanter Sollwert für die Druckdifferenz kann z.B. über ein Federmittel vorgegebenen werden. Durch Wahl der Vorspannung des Federmittels 24, kann man den vorgegebenen Sollwert für die Druckdifferenz verstellen; wobei je nach Anordnung des Federmittels 24, der Gasdruck höher oder niedriger als der Wasserdruck sein kann. Es ist jedoch ebenfalls möglich einen Druckregler mit einem festeingestellten Druckdifferenz-Sollwert mit oder ohne Federmittel 24 zu benutzen. Eine geeignete Ventileinheit 25 für die Regelung des Gasdrucks in Funktion des Wasserdrucks wird z.B. von der ROTAREX Gruppe unter der Bezeichnung B0821 vertrieben. In diese ROTAREX Ventileinheit 25 ist weiterhin ein niederdruckseitiges Überdruckventil 26 integriert, das den Verbraucher gegen einen zu hohen Gasdruck hinter dem Gasdruckregelventil 22 schützt. Eine hochdruckseitige Sicherheitseinrichtung, wie z.B. eine Berstscheibe, ist meistens in ein (nicht gezeigtes) Flaschenventil der Kohlendioxidflasche 16 integriert.
[0025] Der Durchlaufmischer 14 umfasst zwei Gasanschlüsse 28, 28'. Jeder dieser Gasanschlüsse ist über ein Rückschlagventil 30, 30' und ein Magnetventil 32, 32' mit einem Niederdruckanschluss des Gasdruckregelventils 22 verbunden. Die Rückschlagventile 30, 30' sollen hierbei verhindern, dass Wasser in die Gaseinspeisung eintritt, falls der Gasdruck in der Gaseinspeisung unter den Wasserdruck im Durchlaufmischer 14 fällt. Die Magnetventile 32, 32', die stromlos geschlossen sind, sind Teil einer Ventilsteuerung der Gaseinspeisung, welche später beschrieben wird.
[0026] Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch den
Durchlaufmischer 14. Er umfasst wassereingangsseitig eine Venturidüse 36 mit einem konvergierenden Eingangsabschnitt 38, einer Einschnürung 40 und einem divergierenden Ausgangsabschnitt 42. Der konvergierende Eingangsabschnitt 38 weist einen Öffnungswinkel auf, der wesentlich spitzer als der Öffnungswinkel des divergierenden Ausgangsabschnitts 42 ist. Die Einschnürung 40 ist ein zylindrischer Kanal dessen Länge ungefähr leicht größer als sein Durchmesser ist.
[0027] Der divergierende Ausgangsabschnitt 42 der Venturidüse 36 mündet in eine zylindrische Entspannungskammer oder Mischkammer 44 ein, deren Länge L ungefähr 1 ,5 mal ihrem Durchmesser entspricht. Der Durchmesser der Entspannungskammer 44 ist hierbei zirka 10 mal größer als der Durchmesser der Einschnürung 40. Diese Entspannungskammer wird axial durch einen Prallplatteneinsatz 46, mit mehren (z.B. drei) hintereinander angeordneten Prallplatten 46i, 462, 463 begrenzt, welcher die Vermischung vom Kohlendioxid mit dem Leitungswasser noch weiter verbessert. Über den Prallplatteneinsatz 46 strömt das karbonisierte Trinkwasser aus der Entspannungskammer 44 in einen Auslaufkonus 50 des Durchlaufmischers 14. Das verjüngte Ende 52 dieses Auslaufkonus 50 ist über einen (im Schnitt der Fig. 2 nicht gezeigten) Verbindungskanal mit dem Ausgangsanschluss 20 des Durchlaufmischer 14 verbunden, der seinerseits mit der Zapfeinheit 18 verbunden ist (siehe Fig. 1 ).
[0028] In Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die erste Prallplatte 46i des
Prallplatteneinsatzes 46 gezeigt. Man erkennt drei Durchgangsbohrungen 48i für das Trinkwasser. Die zweite Prallplatte 462 weist ebenfalls mehrere Durchgangsbohrungen 482 für das Trinkwasser auf, welche in Fig. 4 mit einer unterbrochenen Linie eingezeichnet sind um darzustellen, dass diese Durchgangsbohrungen 482 axial versetzt zu den Durchgangsbohrungen 48i der ersten Prallplatte 46i angeordnet sind. Auch die dritte Prallplatte 463 weist mehrere Durchgangsbohrungen für das Trinkwasser auf, welche wiederum axial versetzt zu den Durchgangsbohrungen 482 der zweiten Prallplatte 462 angeordnet sind. Durch diese sukzessiven Richtungsänderungen und Einschnürungen des Wasser/Gas-Stroms wird die Vermischung vom Kohlendioxid mit dem Leitungswasser deutlich verbessert..
[0029] Fig. 3 zeigt einen stark vergrößerten Querschnitt durch die
Einschnürung 40 der Ventuhdüse 36 auf dem Niveau der Gaseinspeisung. Man erkennt zwei Gaskanäle 54, 54' welche versetzt und aus entgegengesetzten Richtungen in die Einschnürung 40 einmünden. Falls D der Durchmesser der Einschnürung 40 und d der Durchmesser eines Gaskanals 54, 54' ist, so ist d<0,5*D, d.h. der Durchmesser eines Gaskanals 54, 54' soll kleiner als der halbe Durchmesser der Einschnürung 40 sein. Die verlängerte Längsachse 56, 56' eines jeden der beiden Gaskanäle 54, 54' ist hierbei tangential zu einer imaginären Zylinderfläche 58 mit einem Durchmesser D', der koaxial zur zylindrischen Einschnürung 40 ist, und dessen Durchmesser D'>d ist. In der bevorzugten Ausgestaltung ist D' = D-d. Die Tagenspunkte (d.h. die Berührungspunkte der verlängerten Längsachsen 56, 56' mit der imaginären Zylinderfläche 58) liegen um 180° auseinander. Die Pfeile 59, 59' in Fig. 3 geben die Richtung an, mit der das Gas aus den Gaskanälen 54, 54' in die Einschnürung 40 strömt. Man beachte hierbei, dass beide Gaskanäle 54, 54' das Gas gleichsinnig (hier im Uhrzeigersinn) in die Einschnürung 40 einleiten.
[0030] In Fig. 5 ist eine Wirbelvorrichtung 100 gezeigt, die unmittelbar vor dem konvergierenden Eingangsabschnitt 38 der Venturidüse 36 angeordnet ist. Aufgabe dieser Wirbelvorrichtung 100 ist es, das Wasser vor der Venturidüse 36 umzulenken und zu verwirbeln, was eine sehr positiven Einfluss auf das Karbonisierungsresultat hat.
[0031] In Fig. 6 ist eine bevorzugte, weil äußerst einfache, Ausgestaltung einer solchen Wirbelvorrichtung 100 gezeigt. Sie umfasst einen, normalerweise zylindrischen, Köper 102 mit einem, in Strömungsrichtung konvergierenden, Eingangskonus 104, mit einem Öffnungswinkel 105 von zirka 90°. Im Körper 102 mündet der Eingangskonus 104 in eine Axialbohrung 106 und eine Schrägbohrung 108. Zwischen der Axialbohrung 106 und der Schrägbohrung 108 ist vorteilhaft ein Winkel 109 von zirka 30° definiert. Die Durchmesser der Axialbohrung 106 und der Schrägbohrung 108 sind vorteilhaft zirka 3 bis 5 mal kleiner als der Eingangsdurchmesser 110 des Eingangskonus 104. In der Fig. 6 haben sie z.B. ungefähr den gleichen Durchmesser wie die Einschnürung 40 der Venturidüse 36.
[0032] Mit Bezug auf Fig. 1 wird nun eine erste Ausgestaltung der
Ventilsteuerung der Gaseinspeisung näher beschrieben. Die beiden stromlos geschlossenen Magnetventile 32, 32' werden von einem Druckschalter 60 angesteuert, der mit dem Wasserdruck in der Trinkwasserleitung 10 beaufschlagt ist. Ist der Wasserdruck in der Trinkwasserleitung 10 kleiner als ein vorgegebener Druck P0, so werden beide Magnetventile 32, 32' mit Strom versorgt und sind geöffnet. Ist der Wasserdruck größer als der Druck P0, so wird lediglich das Magnetventil 32' mit Strom versorgt und ist geöffnet. In anderen Worten, falls der Wasserdruck kleiner als Po ist, strömt das Gas über beide Gaskanäle 54, 54' in die Einschnürung 40 der Venturidüse 36; falls der Wasserdruck jedoch größer als Po ist, strömt das Gas lediglich über einen der beide Gaskanäle 54, 54' in die Einschnürung 40 der Venturidüse 36. Der Druckschalter 60 kann selbstverständlich auch durch einen Drucksensor ersetzt werden, der an eine elektronische Schaltvorrichtung angeschlossen ist, welche dann die Magnetventile 32, 32' ansteuert.
[0033] Bezugszeichen 62 zeigt einen Schalter, der es ermöglicht die
Stromversorgung der beiden Magnetventile 32, 32' zu unterbrechen. Um karbonisiertes Wasser aus der Zapfeinheit 18 zapfen zu können, muss der Schalter 62 geschlossen sein. Andernfalls sind die beiden Magnetventile 32, 32', unabhängig vom Schaltzustand des Druckschalters 60 stromlos, d.h. geschlossen, so dass kein Gas in den Wasserstrom beigemischt wird. Dieser Schalter 62 ermöglicht es folglich aus der Zapfeinheit 18 sowohl "stilles Wasser" als auch "Sprudelwasser" zu zapfen.
[0034] Der Vollständigkeit sei noch angemerkt, dass in der Vorrichtung der
Fig. 1 wasseranschlussseitig z.B. noch folgende Komponenten vorgesehen sein können: eine Kühleinheit 80; ein Feinfilter 82 (z.B. ein Aktivkohlefilter mit auswechselbaren Patronen); ein Wasserdruckminderer 84; ein Rückflussverhinderer 86 und ein Grobpartikelfilter 88. Die Kühleinheit 80 erlaubt es das Wasser vor dem Karbonisieren auf eine Temperatur von 4 bis 8°C zu kühlen, was den Wirkungsgrad der Karbonisierung erhöht. Der Wasserdruckminderer 84 ist z.B. anzuarten, wenn der Wasserleitungsdruck über 6 bar steigen kann.
[0035] Die lediglich schematisch gezeigte Zapfeinheit 18 weist vorteilhaft ein
Magnetventil, eine konische Wirbeldüse und einen Strahlregler auf. Das aus dem Magnetventil strömende Wasser, bzw. Wassergasgemisch, wird hierbei exzentrisch in die konische Wirbeldüse eingeleitet, bevor es die Zapfeinheit 18 über den Strahlregler verlässt. Ein geeigneter Strahlregler wird z.B. von der Firma NEOPERL unter dem Markennamen Perlator® verkauft.
[0036] Ausführungsbeispiel 1 : Ein Durchlaufmischer 14, der in einer
Zapfvorrichtung für karbonirisiertes Leitungswasser eingesetzt wurde und hierin eine ausgezeichnete Karbonisierung bei einem Wasserdruck zwischen 2,5 bar und 6,0 bar und einem Wasserdurchfluss von zirka 120 l/h gewährleistete, hatte folgende Abmessungen:
Öffnungswinkel 39 des Eingangsabschnitt 38: 22°
Öffnungswinkel 43 des Ausgangsabschnitt 42: 60°
Durchmesser der Einschnürung 40: D = 2,0 mm
Länge der Einschnürung 40: 2,0 mm
Durchmesser eines Gaskanals 54, 54': d = 0,8 mm
Durchmesser der imaginären Zylinderfläche 58: D' = 1 ,2 mm
Durchmesser der Entspannungskammer 44: 20 mm
Länge der Entspannungskammer 44: 42 mm. [0037] Die Versuchsvorrichtung umfasste, wie in Fig. 1 gezeigt, ein mit dem
Wasserdruck beaufschlagtes Gasdruckregelventil 22 und zwei gasseitige Magnetventile 32, 32', welche über einen Druckschalter 60 angesteuert wurden. Das Gasdruckregelventil 22 war derart eingestellt, dass am Ausgang des Gasdruckreglers 22 der Gasdruck ungefähr dem Wasserdruck entsprach. Der Druckschalter 60 war derart eingestellt, dass bis zu einem Wasserdruck von 3,5 bar beide Magnetventile 32, 32' öffneten, ab 3,5 bar jedoch lediglich eines der beiden Magnetventile 32, 32' öffnete, so dass ab 3,5 bar das Gas lediglich einseitig in die in die Einschnürung 40 der Ventuhdüse 36 einströmte. Der maximale Wasserdruck wurde durch den Wasserdruckminderer 84 auf 6 bar begrenzt.
[0038] Die Ausführung der Fig. 7 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 hauptsächlich dadurch, dass in der Trinkwasserleitung 10 eine Pumpe 90 vorgesehen ist. Diese Pumpe 90 ermöglicht es, in Zusammenwirkung mit Wasserdruckminderer 84, einen relativ konstanten Wasserdruck von zirka 4 bis 5 bar einzustellen. Hierdurch der Durchlaufmischer 14 für diesen relativ kleinen Druckbereich ausgelegt wird und auf die beiden druckabhängig gesteuerten Magnetventile 32, 32' aus der Fig. 1 verzichtet werden kann. Eine Bypassleitung 92 zum Durchlaufmischer 14 mit einem separaten Zapfventil 94 ermöglicht es stilles Wasser nach der Kühlvorrichtung 80 abzuzapfen. Ein Rückschlagventil 96 am Eingangsanschluss des Durchlaufmischers 14 verhindert, dass Gas in die Trinkwasserleitung 10 und die Bypassleitung 92 überströmen kann, falls das Zapfventil 94 geöffnet wird. Die Ausführung der Fig. 7 ermöglicht ebenfalls den Betrieb der Vorrichtung mit einem Trinkwasserbehälter 98, alternativ zu einem Anschluss ans Trinkwassernetz.
Ausführungsbeispiel 2: Der vorbeschriebene Durchlaufmischer 14 wurde in einer Versuchsvorrichtung eingesetzt, welche dem Schaltschema der Fig. 7 entsprach, wobei diese Versuchsvorrichtung auch eine Kühlvorrichtung 80 umfasste. Pumpe 90 und Wasserdruckregler 84 wurden so ausgelegt und eingestellt, dass am Eingangsanschluss 12 des Durchlaufmischers ein Wasserdruck von zirka 4,5 bar herrschte. Die Wassertemperatur wurde auf 6°C eingestellt. Das Gasdruckregelventil 25 wurde derart eingestellt, das pro Liter Wasser zirka 6,8- 7,0 g Kohlendioxid eingespeist wurden. Die maximale Zapfleistung betrug 2 Liter pro Minute.
[0039] Sowohl bei einem horizontalen als auch bei einem vertikalen Einbau des Durchlaufmischers 14, wurden ausgezeichnete Karbonisierungsresultate erzielt.
Bezugszeichenliste
54, Gaskanal
Trinkwasserleitung 54'
Eingangsanschluss (von 14) 56, Längsachse 56'
Durchlaufmischer
58 imaginäre Zylinderfläche
Kohlendioxidflasche
59, Pfeile in Fig. 3
Zapfeinheit 59'
Ausgangsanschluss (von 14) 60 Druckschalter
Gasdruckregelventil 62 Taster
Stellorgan von 22 80 Kühleinheit
Überdruckventil 82 Feinfilter
Ventileinheit (umfassend 22, 23 84 Wasserdruckminderer und 26)
86 Rückflussverhinderer
Überdruckventil
88 Grobpartikelfilter , Gasanschluss ' 90 Pumpe , Rückschlagventil 92 Bypassleitung ' 94 Zapfventil , Magnetventil 96 Rückschlagventil ' 98 Trinkwasserbehälter
Venturidüse 100 Wirbelvorrichtung
Eingangsabschnitt 102 Köper von 100
Öffnungswinkel von 38 104 Eingangskonus
Einschnürung 105 Öffnungswinkel von 104
Ausgangsabschnitt 106 Axialbohrung
Öffnungswinkel von 42 108 Schrägbohrung
Entspannungskammer 109 Winkel zwischen 106 und 108
Prallplatteneinsatz 110 Eingangsdurchmesser von 104,, Prallplatten 2, 3 , Durchgangsbohrungen (in 461) 2 Durchgangsbohrungen (in 462)
Auslaufkonus verjüngte Ende von 50

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, umfassend: einen Durchlaufmischer (14) mit einer Venturidüse (36), die eine rotationssymmetrische Einschnürung mit einem Durchmesser D aufweist und axial vom Flüssigkeitsstrom durchströmt wird; und eine Gaseinspeisung zum seitlichen Einspeisen des Gases in die
Einschnürung (40) der Venturidüse (36); dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinspeisung mindestens einen
Gaskanal (54, 54') mit einem Durchmesser d<0,5*D umfasst, der in die
Einschnürung (40) der Venturidüse (36) derart seitlich einmündet, dass seine verlängerte Längsachse (56, 56') tangential zu einer imaginären Zylinderfläche
(58) ist, welche koaxial zur Einschnürung (40) ist und einen Durchmesser D'>d aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei D' = D-d.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei 0,25*D<d<0,5*D.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einschnürung (40) der Venturidüse (36) durch einen zylindrischen Kanal mit einem Durchmesser D ausgebildet wird und die Länge des zylindrischen Kanals ungefähr seinem Durchmesser D entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Venturidüse (36) einen in Strömungsrichtung konvergierenden Eingangsabschnitt (38) und einen in Strömungsrichtung divergierenden Ausgangsabschnitt (42) aufweist, und der Eingangsabschnitt (38) einen Öffnungswinkel (39) aufweist, der wesentlich spitzer als der Öffnungswinkel (43) des Ausgangsabschnitt (42) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Eingangsabschnitt (38) einen Öffnungswinkel (39) aufweist, der zirka 2,5 bis 3 mal kleiner als der Öffnungswinkel (43) des Ausgangsabschnitts (42) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Ausgangsabschnitt (42) in eine zylindrische Entspannungskammer (44) einmündet, wobei der Durchmesser der Entspannungskammer (44) zirka 8 bis 12 mal größer als der Durchmesser D der Einschnürung (40) ist..
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ventuhdüse (36) einen in Strömungsrichtung konvergierenden Eingangsabschnitt (38) aufweist, und eine Wirbelvorrichtung (100) unmittelbar vor dem konvergierenden Eingangsabschnitt (38) der Ventuhdüse 36 angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei Wirbelvorrichtung (100) einen Köper (102) mit einem, in Strömungsrichtung konvergierenden, Eingangskonus (104) umfasst, der in eine Axialbohrung (106) und eine Schrägbohrung (108) einmündet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Venturidüse (36) in eine zylindrische Entspannungskammer (44) einmündet, welche axial durch einen Prallplatteneinsatz (46) mit Durchgangsbohrungen (48) begrenzt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Gaseinspeisung n (n>1 ) Gaskanäle (54, 54') mit jeweils einem Durchmesser d<0,5*D umfasst, wobei jeder dieser Gaskanäle in die Einschnürung (40) der Venturidüse (36) derart seitlich einmündet, dass seine verlängerte Längsachse (56, 56') tangential zu einer imaginären Zylinderfläche (58) ist, welche koaxial zur Einschnürung (40) ist und einen Durchmesser D'>d aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei alle n Gaskanäle (54, 54') das Gas gleichsinnig in die Einschnürung (40) einleiten.
13. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die verlängerten Längsachsen (56, 56') um 360° /n auseinanderliegende Berührungspunkte mit der imaginären Zylinderfläche (58) aufweisen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Gaseinspeisung ein Gasdruckregelventil (22) zum Regeln des Gasdrucks in Abhängigkeit des Drucks im Flüssigkeitsstroms umfasst.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zwei Gaskanäle (54, 54') in die Einschnürung (40) einmünden, und die Gaseinspeisung eine Ventilsteuerung (32, 32', 60) umfasst, die in Abhängigkeit des Drucks im Flüssigkeitsstrom, entweder ein oder zwei Gaskanäle (54, 54') mit Gas beaufschlagt.
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