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Die
Erfindung betrifft eine lösbare
Vorrichtung zum Erzeugen und Halten eines stationären Zustandes
innerhalb eines Gefässes.
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Verschlusskappen
für Gefässe gibt
es in jeder erdenklichen Form und Ausprägung auf dem Markt. Den meisten
dieser Verschlusskappen ist jedoch nur die Aufgabe zugeordnet, das
in dem jeweiligen Gefäss
befindliche Medium gegen die Umgebung abzugrenzen. Verschlusskappen,
die beispielsweise auf Flaschen aufgesetzt werden, erfüllen diese Eigenschaften.
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Aktiv
wirkende Verschlusskappen, die auf das im Gefäss befindliche Medium Einfluss
nehmen, sind ebenfalls bekannt.
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Ein
Verschluss, der in ähnlich
aktiver Weise auf das im Gefäss
befindliche Medium Einfluss nehmen soll wie die vorliegende Erfindung,
ist in
DE 35 11 264
A1 beschrieben. Hierbei handelt es sich um einen Verschluss,
der mit Hilfe einer handbetriebenen Luftpumpe den Druck innerhalb
eines Gefässes erhöht.
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Allerdings
berücksichtigt
diese Erfindung den Einfluss des dynamischen Gleichgewichtes zwischen
dem in einer Flüssigkeit
gelösten
Gas und dem in der Umgebung zur Flüssigkeit befindlichen Gas nicht.
Dieses Missachten des für
das Verhalten eines in einer Flüssigkeit
gelösten
Gases grundlegenden physikalischen Zusammenhangs ist der Grund dafür, dass
die in der
DE 35 1
1 264 A1 dargestellte Vorrichtung technisch nicht umsetzbar
ist.
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Weiterhin
ist ein Verschluss bekannt, bei dem aktiv auf das im Gefäss befindliche
Medium Einfluss genommen wird. Allerdings ist dieser Verschluss
derart ausgebildet, dass die gesamte Vorrichtung, die den Druck
im Gefäss
beeinflusst, als Verschluss auf dem Gefäss verbleiben muss, um die Funktionalität zu gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die die Eigenschaft
mit sich bringt, ein dynamisches Gleichgewicht innerhalb eines Gefässes zwischen
der Umgebung einer Flüssigkeit
und dem in der Flüssigkeit
gelösten
Gases zu erzeugen.
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Lösung der Aufgabe
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Der
Kerngedanke der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mittels der ein Fluid, vorzugsweise ein Gas, insbesondere Kohlensäure, in ein
Gefäss,
gefüllt
beispielsweise mit einem Getränk, eingebracht
werden kann. Hierzu wird erfindungsgemäss eine Vorrichtung vorgeschlagen,
die auf das Gefäss
aufbringbar ist und bei der vorzugsweise selbsttätig, das gewünschte Gas
aus einem bevorrateten Behälter,
der beispielsweise Teil dieser Vorrichtung ist, aus diesem ausströmt und sich
mit der Füllung
des Gefässes
vermischt bzw. sich darin löst.
Die Vorrichtung selbst ist in ihren Abmessungen nicht wesentlich
grösser
als ein eigentliches Verschlusselement (Deckel) für ein Gefäss, insbesondere
eine Flasche.
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Vorteile der Erfindung
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Wenn
in einer Flüssigkeit
ein beliebiges Gas gelöst
ist, bildet es mit dem in der Umgebung befindlichem gleichgeartetem
Gas im stationären
Zustand ein dynamisches Gleichgewicht. Hierbei wird ein Teil des
in der Umgebung der Flüssigkeit
befindlichen Gases ständig
in die Flüssigkeit
aufgenommen und gleichzeitig ein Teil des in der Flüssigkeit
gelösten gleichgearteten
Gases aus der Flüssigkeit
herausgelöst,
ohne dass sich die Konzentration des in der Umgebung befindlichen
Gases, noch die Konzentration des in der Flüssigkeit gelösten Gases ändert. Dieses dynamische
Gleichgewicht des Gases ist unter anderem vom Systemdruck (Druck
des Gases, das aus einem Speicher nachgeführt wird) und der Höhe der Konzentration
des Gases abhängig.
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Wird
dieses dynamische Gleichgewicht z.B. durch einen Druckverlust gestört (beispielsweise durch öffnen des
Gefässes),
entweicht das in der Flüssigkeit
gelöste
Gas solange, bis es mit dem in der Umgebung verbliebenen Gas erneut
ein dynamisches Gleichgewicht bilden kann. Dieses physikalische
Ereignis kann bei jeder handelsüblichen
Mineralwasserflasche beobachtet werden. Beim Öffnen tritt ein Druckverlust
in der Flasche auf, wodurch die in der Flüssigkeit gelöste Kohlensäure entweicht. Nach
dem Schliessen der Flasche löst
sich ein Teil des in der Flüssigkeit
gelösten
Gases solange aus der Flüssigkeit
heraus, bis sich zwischen dem in der Flüssigkeit gelösten Gas
und dem in dem Restvolumen der Flasche befindlichem Gas unter dem
sich einstellenden Systemdruck ein dynamisches Gleichgewicht bildet.
Die Konzentration des Gases, sowohl in der Flüssigkeit als auch in dem Restvolumen
der Flasche, nimmt im Vergleich zum Zustand vor dem Öffnen der
Flasche ab.
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Eine
mögliche
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche
die Möglichkeit
bietet, die physikalischen Gesetzmässigkeiten des dynamischen
Gleichgewichtes zwischen dem in einer Flüssigkeit gelösten Gas
und dem in dem Restvolumen eines Gefässes befindlichen Gas zu berücksichtigen
und gleichzeitig zu gewährleisten,
dass der Zustand des Gases innerhalb des Gefässes unverändert bleibt, auch wenn die
Vorrichtung von dem Gefäss
entfernt wird.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das dynamische Gleichgewicht
zwischen dem in einer Flüssigkeit
gelösten
Gas und dem in der Umgebung befindlichen Gas in der Art zu beeinflussen,
das die Konzentration des in der Flüssigkeit gelösten Gases
nicht abnimmt, selbst wenn die Vorrichtung von dem Gefäss entfernt
wird.
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Die
Vorrichtung kann beispielsweise als Einwegartikel ausgeführt sein.
Dies bietet den Vorteil, dass die die Vorrichtung umfassenden Elemente
nur solange funktionstüchtig
sein müssen,
bis die Flasche entleert ist. Somit müssen die Materialien, aus denen
die Elemente bestehen, nur geringe Anforderung an die Haltbarkeit
genügen,
sodass die Herstellungskosten gegenüber einem Mehrwegartikel geringer
sind. Zudem besteht die Möglichkeit,
dass die Elemente aus recyclingfähigen
Materialien bestehen, sodass beispielsweise nach dem Gebrauch der
Vorrichtung, diese erneut für
Herstellung weiterer Vorrichtungen verwendet werden können.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass beispielsweise
Kohlendioxid nachgefüllt
werden kann. Dies kann beispielsweise über ein Adapterelement erfolgen,
das die Vorrichtung aufnimmt. Dies bietet den Vorteil, dass die
Vorrichtung mehrfach verwendbar ist, sodass die Vorrichtung auch
in Verbindung mit herkömmlichen
Flaschen verwendet werden kann. Sie weist unterschiedliche Abmasse
auf, so dass mittels einer Variation von Adapterelementen eine Vielzahl
von Flaschen mit der Vorrichtung ausgestattet werden können.
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In
einer Ausführungsform
kann vorgesehen werden, dass der Speicher zur Aufnahme und Bereitstellung
des Gases extern angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung
selbst keinen Speicher umfasst, sondern dass der Speicher je nach
Bedarf fluidmässig
mit der Vorrichtung, die auf die Flasche zum Verschliessen aufgesetzt
wird, verbindbar ist.
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Erfindungsgemäss wird
eine Vorrichtung vorzuschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass
diese auf einfache Art an einen Flaschenhals einer Flasche adaptierbar
ist. Die Vorrichtung besteht aus einem an den Flaschenhals anbringbaren
Gehäuse und
einem in dem Gehäuse
integrierten Ventilelement, wobei an dem Ventilelement wiederum
ein Adapterelement vorgesehen ist, an dem beispielsweise ein Schlauch
zur Übertragung
von einem Fluid oder einem Gas angeordnet ist. Um ein Überdruck
innerhalb einer Flasche zu verhindern, ist vorteilhafterweise auch
vorgesehen, an dem Gehäuse
ein Überdruckventil
anzuordnen. Das Ventilelement ist derart ausgebildet, dass es bei
einem definierten Druck öffnet,
so dass das Gas in die Flasche einströmen kann und dort mit der Flüssigkeit
in Lösung übergeht. Durch
geeignete konstruktive Massnahmen wird erreicht, dass das Gas erst
dann in die Flasche strömt, wenn
die Vorrichtung korrekt und vollständig auf den Flaschenhals aufgeschraubt
ist. Eine besondere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das
vorgesehene Gas innerhalb der Vorrichtung bevorratet wird und so
zusammen mit der Vorrichtung ein Deckel- oder Verschlusselement
für die
Flasche bildet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
der Speicher der Vorrichtung derart ausgestaltet, dass sein Speichervolumen
variierbar ist. Dies wird beispielsweise dadurch gelöst, dass
zumindest teilweise die Aussenfläche
des Speichers elastisch verformbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass
der Speicher genau die Gasmenge aufnehmen kann, die sich in einer
zur Befüllung
des Speichers bereitgestellten Gaskartusche befindet. Dadurch wird die
Gaskartusche auf einmal entleert, sodass keine Restmenge, die ansonsten
für eine
spätere
Befüllung aufbewahrt
werden muss, zurückbleibt.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass anhand der Grösse
des Speichers zu erkennen ist, wie viel Gas in diesem noch enthalten
ist. Damit wird ein Deckel- oder Verschlusselement bereitgestellt,
bei dem für den
Anwender an der Ausbildung des Speichers ersichtlich ist, ob die
Vorrichtung funktionsgerecht ist.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Vorrichtung an unterschiedliche Öffnungsdurchmesser
von Gefässen
anpassbar. Dies bietet den Vorteil, dass beispielsweise die Vorrichtung
sowohl für
Getränkeflaschen,
als auch für
Marmeladengläser
verwendet werden kann.
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Alle
vorgeschlagenen Ausführungsformen weisen
den Vorteil auf, dass sie vorzugsweise rohrartige Ausbildungen aufweisen,
die mit dem Ventilelement gekoppelt sind. Diese rohrartigen Ausbildungen erstrecken
sich bei aufgeschraubten Vorrichtungen auf ein Gefäss in das
Gefäss
hinein, vorzugsweise bis zum Grund des Gefässes. Dadurch wird vorteilhafterweise
erreicht, dass das einzubringende Fluid bzw. Gas sich auch noch
mit der in dem Gefäss
befindlichen Restflüssigkeiten
verbinden bzw. in diesem lösen
kann.
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Eine
erste vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das freie Ende
des Schlauches in einem kleinen Bereich Öffnungen auf der Mantelfläche aufweist.
Diese Öffnungen
dienen dazu, dass hieraus zusätzlich
das in dem Schlauch geführte
Gas austreten kann. Eine Weiterbildung besteht darin, dass der Bereich,
an dem der Schlauch sein Ende hat, porös gestaltet ist, so dass die
Flüssigkeit
unmittelbar mit dem austretenden Gas in Kontakt tritt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der rohrartigen Gebilde ist derart,
dass dieses auf seiner Umfangfläche,
vorzugsweise in seiner Längserstreckung
verteilt Öffnungen
aufweist, so dass nicht nur am freien Ende Fluid bzw. Gas austreten
kann, sondern am gesamten Umfang, der mit der Flüssigkeit, die in der Flasche
bevorratet ist, vernetzt ist.
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Um
einen ungewollten Überdruck
innerhalb des Gefässes
zu verhindern ist vorzugsweise vorgesehen, im Bereich des Adapaterelements
ein Überdruckventil
anzuordnen. Die Anordnung erfolgt derart, dass dieses weit von der
eigentlichen Flüssigkeit ist
beabstandet. Somit wird ein Verkleben des Ueberdruckventils verhindert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung besteht darin, zwischen der eigentlichen
erfindungsgemässen Vorrichtung
und dem Gefäss
ein Konnektierungselement anzuordnen. Dieses Konnektierungselement kann
seitlich auf einen Flaschenhals aufgeschoben werden, so dass eine
zugfeste Anordnung des Konnektierungselements in Längserstreckung
der Flasche möglich
ist. Somit kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch für solche
Gefässe
verwendet werden, die kein Gewinde zum Anbringen einer solchen Vorrichtung
aufweisen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, dass die erfindungsgemässen Vorrichtungen
Adapterelemente aufweisen, die geeignet sind, eine fluidmässige Verbindung
zu einem Sodamacher (Sodamaker) oder zu handelsüblichen Gaspatronen herzustellen.
Beispielsweise kann ein Schlauch oder eine feste Verbindung vorgesehen sein.
Das Adapterelement kann auch derart gestaltet sein, dass es auf
das Schraubgewinde eines handelsüblichen
Sodamacher passt, so dass das Gefäss zusammen mit der Vorrichtung
mit dem notwendigen Gas durch Bedienen des Sodamachers befüllt wird.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachstehenden Beschreibung
und den Zeichnungen hervor.
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Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
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2 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung;
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3 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung;
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4 eine
schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ausgestaltung der
Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausführung zu 4;
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6 eine
schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführung zu 4;
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7 eine
schematische Darstellung einer dritten alternativen Ausführung zu 4;
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8 eine
schematische Darstellung einer vierten alternativen Ausführung zu 4;
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9 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1–9 zeigen
eine schematische Darstellung unterschiedlicher Ausführungsformen
einer erfindungsgemässen
Vorrichtung V.
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Die
Vorrichtung V dient dazu, dass in ein Gefäss 2 ein gasförmiges Fluid,
das in einem Speicher 1, der bei den 1–3 ein
Teil der Vorrichtung V bildet, geleitet werden kann. Bei den 4–9 ist der
Speicher 1 extern vorgesehen, wobei vorzugsweise eine handelsübliche fluidmässige Verbindung zwischen
Vorrichtung V und Speicher 1 vorgesehen ist. Die Vorrichtung
V ist bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen im Querschnitt
U-förmig
ausbildet und derart ausgestaltet, dass ein Teil der Vorrichtung
V den Kopf F eines Gefässes 2,
beispielsweise einer Flasche, zumindest teilweise umschliesst.
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Die
in 1 dargestellte Vorrichtung V selbst umfasst innerhalb
des im Querschnitt U-förmig
ausgestalteten Profils ein Innengewinde 7, wobei diese auf
einem Kopf F des Gefässes 2 derart
montierbar ist, dass das Innengewinde 7 mit einem Aussengewinde 6,
das sich auf Kopf F des Gefässes 2 befindet, zusammenwirkt,
so dass im montierten Zustand der Vorrichtung V auf dem Gefäss 2 eine
kraft- und formschlüssige
sowie fluiddichte Verbindung entsteht.
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Der
Speicher 1 der Vorrichtung V ist mit flüssigen oder gasförmigen Fluiden,
beispielsweise Kohlendioxid, befüllbar.
Sofern innerhalb des Speichers 1 ein niedriger Druck als
in der Gaskartusche herrscht, strömt das sich in der Gaskartusche
befindende Gas in den Speicher 1. Sobald ein dynamisches
Gleichgewicht vorhanden ist, kann die besagte Gaskartusche abgenommen
werden. Der Speicher 1 ist beispielsweise über ein
nicht dargestelltes Adapterelement mit einem vorgesehenen Rückschlagventil
befüllbar. Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass der Speicher 1 aus wechselbaren
Gaskartuschen in der entsprechenden Grösse besteht.
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Zum
Befüllen
und somit Übertragen
des Fluids aus dem Speicher 1 in das Gefäss 2 sind
folgende Schritte vorgesehen:
Zum Befüllen des Gefässes 2 ist
es notwendig, dass eine an sich für das Verschliessen des Gefässes 2 notwendige
Verschlusskappe entfernt wird. Die Verschlusskappe ist in den Zeichnungen
nicht dargestellt. Die Vorrichtung V wird auf den Kopf F des Gefässes 2 aufgeschraubt.
Ein in der Vorrichtung V befindliches Stempelelement 3,
das gegenüber
der Vorrichtung V verschieblich (vorzugsweise gegen eine Federkraft),
legt sich von der Montageposition aus vertikal gesehen mit seiner
einen Seite auf die Stirnseite des Kopfes F des Gefässes 2 auf.
Das Stempelelement 3 ist als Hohlkörper ausgebildet und weist auf
seinen beiden Seiten Öffnungselemente
auf. Das zu dem Speicher 1 hinweisende Öffnungselement 4 steht
mit dem Speicher 1 in fluidmässiger Verbindung. Im nichtmontierten
Zustand ist das dort vorgesehene Öffnungselement 4 geschlossen,
so dass kein Fluid aus dem Speicher 1 der Vorrichtung V
austreten kann.
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Auf
der diesem Öffnungselement 4 gegenüberliegenden
Seite korrespondiert ein weiteres Öffnungselement 5 mit
dem Gefäss 2.
Vorzugsweise – jedoch
nicht zwingend – sind
in diesem Öffnungselement 5 ein
Ventil und/oder ein Rückschlagventil 9 vorgesehen.
Das Rückschlagventil 9 weist
die Eigenschaft auf, dass im montierten Zustand der Vorrichtung
V keine in dem Gefäss 2 bevorratete
Flüssigkeit in
den Speicher 1 gelangt. Zusätzlich schliesst sich an dieses Öffnungselement 5 ein
schlauchartiges Element 8 an, das den Vorteil aufweist,
dass das aus dem Speicher 1 entweichende Fluid unmittelbar
in die Flüssigkeit
eingebracht und sich dort lösen
kann.
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Durch
weiteres Aufschrauben der Vorrichtung V auf den Kopf F des Gefässes 2 bewegt
sich das Stempelelement 3 gegen die vorgesehene Federkraft
solange, bis das Öffnungselement 4 mit
einer im Speicher 1 vorgesehenen Öffnung korrespondiert. Sofern
dieser Zustand eintritt, entweicht das in dem Speicher 1 bevorratete
Fluid und gelangt über
das Öffnungselement 4,
den Hohlkörper
des Stempelelements 3 sowie dem weiteren Öffnungselement 5 und dem
Ventil sowie dem Rückschlagventil 9 in
das Gefäss 2.
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Das
Fluid strömt
solange in das Gefäss 2,
bis ein Gleichgewicht zwischen dem im Speicher 1 befindlichen
Fluid und in dem Gefäss 2 befindlichen
Fluid herrscht.
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Sobald
dieses Gleichgewicht eingetreten ist, was dadurch wahrgenommen werden
kann, dass kein Strömungsgeräusch mehr
zu vernehmen ist, kann die Vorrichtung V von dem Kopf F des Gefässes 2 entnommen
werden. Dabei verschliesst sich das Öffnungselement 4 selbsttätig. Sofern
die Vorrichtung V gleichzeitig Verschlusskappe des Gefässes 2 ist,
kann die Vorrichtung V auf dem Gefäss 2 verbleiben. Dadurch
wird gewährleistet,
dass der Druck und damit die Gaskonzentration innerhalb des Gefässes 2 nahezu
unverändert
bleibt. Mögliche
Leckage im Verschlussbereich oder durch Diffusion durch die Flasche
wird dadurch ebenfalls ausgeglichen.
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Zudem
besteht die Möglichkeit,
dass das Öffnungselement 4 nur
dann geöffnet
wird, wenn ein nicht dargestelltes Betätigungselement, das an der Aussenseite
der Vorrichtung V angeordnet ist, beispielsweise durch das Aufbringen
einer Kraft, betätigt wird.
Dies bietet den Vorteil, dass die Menge an Gas, die in das Gefäss 2 geleitet
werden soll, gesteuert werden kann. Das Betätigungselement kann auch als Sicherheitselement
verstanden werden, da der Benutzer dann selbständig regeln kann, wann ein
Fluid in das Gefäss 2 einströmen soll.
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Die
Vorrichtung V umfasst vorzugsweise weiterhin ein Überdruckventil 10.
Dieses ist derart in der Vorrichtung V angeordnet, dass es an einem Ende
in den Kopf F des Gefässes 2 hineinragt
(vorzugsweise nur bis in das Gasvolumen und nicht in die im Gefäss befindliche
Flüssigkeit)
und an dem gegenüberliegenden
Ende aus der Aussenseite der Vorrichtung V herausragt oder mit dieser
eben oder innerhalb der Vorrichtung V abschliesst. Sofern innerhalb
des Gefässes 2 ein Überdruck
herrscht, so entweicht dieser Überdruck über das
besagte Überdruckventil 10.
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Anstelle
des Überdruckventils 10 kann
auch davon ausgegangen werden, dass bei zu hohem in dem Gefäss 2 herrschenden
Druck sich das Stempelelement 3 abhebt und dadurch ein
Zerstören
des Gefässes 2 vermieden
wird.
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Die
Vorrichtung V dient vorzugsweise als Verschlusskappe für das Gefäss 2.
Es kann als Einwegelement ausgebildet sein, es kann aber auch als nachfüllbar – wie bereits
ausgeführt – vorgesehen sein.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Vorrichtung V. Die Vorrichtung V unterscheidet sich im wesentlichen zu
der in 1 gezeigten Vorrichtung V dadurch, dass das aus
dem Speicher 1 austretende Fluid nicht unmittelbar in das
Gefäss 2 gelangt.
Ferner besteht ein weiterer wesentlicher Unterschied darin, dass zwischen
der Vorrichtung V und dem Gefäss 2 eine Verschlusskappe 11 vorgesehen
sein kann, die dazu dient, das Gefäss 2 fluiddicht zu
verschliessen.
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Um
das Gefäss 2 mit
dem Fluid, ebenfalls vorzugsweise ein Kohlendioxidgas, das sich
in dem Speicher 1 der Vorrichtung V befindet, zu befüllen, wird
das Gefäss 2 in
einen Behälter 13 eingesetzt. Der
Behälter 13 ist
zu einer Seite hin geöffnet,
so dass beliebig gestaltete Gefässe 2,
beispielsweise Flaschen, in den Behälter 13 eingebracht
werden können.
Der Behälter 13 wird
durch Aufsetzen der Vorrichtung V derart verschlossen, dass Dichtungselemente 25,
die an der Aussenseite der Vorrichtung V angebracht sind, eine fluiddichte
Verbindung zwischen dem Behälter 13 und
der Vorrichtung V herstellen. Zudem wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen
Behälter 13 und
der Vorrichtung V bewirkt. Aufgrund der Verwendung des Behälters 13 entsteht sowohl
innerhalb des Gefässes 2 als
auch in dem Hohlraum, gebildet durch Gefäss 2 und Behälter 13 der
gleiche Druck, so dass ein Zerstören
des Gefässes 2 unmöglich wird.
Der Behälter 13 kann
derart ausgelegt sein, dass dieser dem entstehenden Druck ohne jegliche Änderung
standhalten kann.
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Durch
das Aufsetzen der Vorrichtung V auf den Behälter 13 wird die Aussenfläche der
Verschlusskappe 11 seitlich durch ein Element 12,
das an der Vorrichtung V angebracht ist, fixiert. Die Fixierung
kann beispielsweise durch Haftreibung oder durch ein Nut-Feder-Prinzip
erzielt werden.
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Sofern
die Verschlusskappe 11 in einem geschlossenen Zustand ist,
sind folgende Arbeitsschritte durchzuführen:
Durch eine relative
Drehbewegung der Vorrichtung V zu dem Behälter 13 wird die Verschlusskappe 11 von dem
Kopf F gelöst,
da die Verschlusskappe 11 über das Element 12 mit
der Vorrichtung V verbunden ist. Das Gefäss 2 bleibt drehfest
in dem Behälter 13 fixiert.
Die Verschlusskappe 11 wird soweit von dem Kopf F gelöst, dass
das aus 1 bereits erläuterte Öffnungselement 4 des
Stempelelements 3 geöffnet ist.
Das Fluid, hier bevorzugt Gas, strömt aus dem Speicher 1 durch
das Öffnungselement 4 in
das Stempelelement 3. Von hier aus gelangt es über das weitere Öffnungselement 5 in
einen Hohlraum, der sich zwischen dem Behälter 13 und der Vorrichtung V
durch die Montage der Vorrichtung V auf dem Behälter 13 bildet. Das
Fluid kann nicht aus dem Hohlraum entweichen, da entsprechende Dichtungselemente 25 den
Hohlraum abdichten.
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Da
die Verschlusskappe 11 nicht fest auf dem Kopf F geschraubt
ist (sie wurde durch die Drehbewegung der Vorrichtung V gelöst), strömt das Gas zwischen
dem Aussengewinde 6 des Kopfes F und dem Innengewinde 7 der
Verschlusskappe 11 in das Gefäss 2. In dem Zustand,
in dem die Verschlusskappe 11 nicht fest auf dem Kopf F
geschraubt ist, kann über
das Überdruckventil 10 ein Überdruck
in dem Gefäss 2 ausgeglichen
werden.
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Zusätzlich sind – wie bereits
aus dem Ausführungsbeispiel
gemäss 1 bekannt – im Bereich des
weiteren Öffnungselements 5 des
Stempelelements 3 ein Ventil sowie ein Rückschlagventil 9 mit den
selben Funktionen vorgesehen.
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Sobald
ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem Speicher 1 und
dem Inneren des Gefässes 2 erreicht
worden ist, strömt
trotz geöffneter Öffnungselemente 4 kein
weiteres Fluid in das Gefäss 2.
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Zum
Entfernern der Vorrichtung V sind folgende Arbeitsschritte vorgesehen:
Die Verschlusskappe 11 wird durch eine relative Drehbewegung
zwischen der Vorrichtung V und dem Behälter 13 auf dem Kopf
F des Gefässes 2 festgeschraubt.
Dadurch wird eine fluiddichte Verbindung zwischen der Verschlusskappe 11 und
dem Gefäss 2 erreicht.
Damit kann verhindert werden, dass das bereits eingebrachte Fluid
verflüchtigt.
Da die Vorrichtung V und die Verschlusskappe 11 vollständig voneinander
lösbar
ausgebildet sein können,
kann die Vorrichtung V von der Verschlusskappe 11 – die nach
wie vor das Gefäss 2 fluiddicht
verschliesst –,
entfernt werden. Das Öffnungselement 4 ist
nach wie vor geschlossen.
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Alternativ
hierzu kann auch vorgesehen werden, die Verschlusskappe 11 zunächst von
dem Gefäss 2 zu
entnehmen und in die Vorrichtung V einzulegen, bevor die Vorrichtung
V auf den Kopf F des Gefässes 2 aufgesetzt
wird.
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Nachdem
die Vorrichtung V anschliessend von dem Behälter 13 abgenommen
wird, kann das Gefäss 2 entnommen
werden.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Vorrichtung V. Die Vorrichtung V unterscheidet sich von der
in 2 gezeigten Vorrichtung V dadurch, dass der zwischen der
Vorrichtung V und dem Gefäss 2 gebildete
Hohlraum selbst durch die Vorrichtung V gebildet wird. Hierzu wird
vorgeschlagen, dass die Dichtungselemente 25 den Zwischenraum
zwischen die Vorrichtung V und einem Kragen, der im Bereich des
Kopfes F des Gefässes 2 angeordnet
ist, fluidicht abschliesst. Hierbei ist das Dichtungselement 25 derart gestaltet,
dass bei geöffnetem Öffnungselement 4 eine
Abdichtung erfolgt.
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Insbesondere
bei Flaschen, die kohlensäurehaltige
Getränke
beinhalten, ist ein solcher Kragen vorgesehen, so dass die vorgeschlagene
Vorrichtung V dazu verwendet werden, diese mit Gas zu befüllen. Zudem
können
die Dichtungselemente 25 derart ausgeführt sein, dass sie für unterschiedliche Kragendurchmesser
kompatibel sind. Eine alternative Ausführungsform kann darin bestehen,
dass die Vorrichtung V mit ihren Dichtungselementen 25 nicht an
einem Kragen ansetzt, sondern an der Aussenwandung des Gefässes 2.
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Alle
gezeigten Ausführungsbeispiele
haben gemeinsam, dass im Innenraum des Gefässes 2 sowohl ein
Druckzustand als auch eine Gaskonzentration aufgebaut, die dazu
beitragen, ein dynamisches Gleichgewicht zwischen dem in der Flüssigkeit
gelösten
Gas und dem in dem Restvolumen des Gefässes 2 befindlichen
Gas zu beeinflussen. Da der in dem Speicher 1 befindliche Überdruck
des Gases erheblich höher
sein kann als der maximal zulässige
Innendruck des Gefässes 2,
wird bei einem definierten Druck mittels einem Überdruckventil 10 der
Zufluss des Gases aus dem Speicher 1 unterbrochen und somit
ein Zerstören
des Gefässes 2 verhindert.
Um bei Störungen
in der Funktionalität
sämtlicher
beteiligter Elemente eine Zerstörung
der Vorrichtung V und/oder des Gefässes 2 zu vermeiden,
ist ein Überdruckventil 10 zur
Umgebung vorgesehen.
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Die
Vorrichtung V kann beispielsweise aus schlagfesten Kunststoff oder
Metall bestehen.
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In
den 1 bis 3 wird die Vorrichtung V für Gefässe 2 verwendet,
die über
ein Aussengewinde 6 verfügen. Jedoch ist es auch möglich, die
Vorrichtung V derart auszugestalten, dass sie auch für Gefässe 2 verwendet
werden kann, die über
ein Innengewinde verfügen.
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Insbesondere
bei dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen
wird durch drehende Bewegung der Vorrichtung V gegenüber dem
Gefäss 2 die
Verschlusskappe 11 mit Hilfe der kraft- und/oder formschlüssigen Elemente
(hier: Nut-Feder-Prinzip zwischen Verschlusskappe 11 und Vorrichtung
V) derart auf dem Gefäss 2 bewegt,
dass die Verschlusskappe 11 in seiner Endstellung das Gefäss 2 gasdicht
verschliesst. Die Vorrichtung V kann in diesem Zustand von dem Gefäss 2 gelöst werden,
ohne dass der Zustand innerhalb des Gefässes 2 wesentlich
beeinflusst wird, da die Verschlusskappe 11 in seiner auf
das Gefäss 2 bezogen
gasdichten Position verbleibt (zutreffend für 2 und 3).
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Durch
das aus dem Speicher 1 in den Innenraum des Gefässes 2 eingeströmte Gas
(in diesem Fall Kohlensäure)
wird eine Kohlensäurekonzentration
und ein Druck der Atmosphäre
innerhalb des Gefässes 2 erreicht.
In dem besagten stationären
Zustand steht die in der Flüssigkeit
gelöste
Kohlensäure zur
Kohlensäure
in dem Restvolumen der Mineralwasserflasche im dynamischen Gleichgewicht.
Hierdurch wird unmöglich
gemacht, dass sich sowohl die Konzentration der in der Flüssigkeit
gelösten
Kohlensäure
als auch die Konzentration der Kohlensäure in dem Restvolumen der
Mineralwasserflasche ändern kann.
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Eine
weitere Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung V bereitzustellen,
welche die Möglichkeit
bietet, einen vakuumähnlichen
Zustand innerhalb des Gefässes 2 zu
erzeugen.
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Beim
Verbinden der Vorrichtung V mit dem Gefäss 2 wird über das
Stempelelement 3 abhängig von
der Stellung der Verschlusskappe 11 relativ zum Gefäss 2 der
im Speicher 1 befindliche Unterdruck aus dem Speicher 1 an
den Innenraum des Gefässes 2 weitergegeben.
Im Innenraum des Gefässes 2 wird somit
ein Unterdruck aufgebaut. Da der in dem Speicher 1 befindliche
Unterdruck erheblich geringer sein kann als der minimal zulässige Innendruck
des Gefässes 2,
wird bei einem definierten Druck mittels Unterdruckventil, das in
dem Öffnungselement 5 angeordnet
ist, die Verbindung zum Speicher 1 unterbrochen und somit
ein Implodieren des Gefässes 2 verhindert.
Weiterhin sorgt ein Unterdruckventil, das anstelle des Überdruckventils 10 angeordnet
ist, dafür, das
eine Störung
eines der beteiligten Elemente nicht zu einer Zerstörung der
Vorrichtung V und/oder des Gefässes 2 führt.
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Diese
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ermöglicht
es, z.B. Marmeladengläser
nach dem Gebrauch mit Unterdruck zu füllen, um den Inhalt länger haltbar
zu machen.
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In
den 4–8 ist
jeweils eine sehr vereinfacht ausgestaltete Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Diese unterscheidet sich von den bisher dargestellten Erfindungen
im wesentlichen dadurch, dass der Speicher 1 nicht mehr
Teil der Vorrichtung V ist. Daher sieht die Erfindung vor, auf einen
externen Speicher zuzugreifen. Hierfür kann beispielsweise vorgesehen
werden, dass ein Adapterelement an eine bereits aus dem Stand der
Technik bekannte Sodawasser-Anlage (Sodamaker) anschliessbar ist.
Solche Anlagen, die beispielsweise im Haushalt vorzufinden sind,
weisen eine CO2-Patrone auf, die auf eine
beliebige Weise angekoppelt wird. Aufgrund des Ventils, das in der
Vorrichtung V vorhanden ist, wird die entsprechende Menge an Gas in
das zu füllende
Gefäss 2 eingeben.
Die Vorrichtung V dient hier insbesondere als Verschlusselement
zum Verschliessen einer Flasche und ist gleichzeitig Funktionselement,
um ein Ventil bereitzustellen, das je nach Bedarf und Betätigung eines
Betätigungselements
an der CO2-Gasflasche die entsprechende
Menge Gas in das Gefäss
freigibt. Alternativ kann, wie auch bereits bei den vorhergehenden
Figuren beschrieben, ein dynamischer Ausgleich stattfinden, wenn
frei Gas in das Gefäss
strömen
kann. Diese Art der Vorrichtung eignet sich besonders zum Verschliessen
von Sekt- und Champagner- sowie Proseccoflaschen. Auf diese Weise
ist es möglich,
jederzeit bereits verlorengegangene Kohlensäure auf einfache Weise nachzufüllen. Somit
lassen sich einmal bereits geöffnete
Flaschen länger
lagern.
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4 zeigt
die einfachste Ausführung
eines Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung V nur mit einem Schlauch 8 und Rückschlagventil 9.
Diese Ausführung
kann zum Halten des inneren Drucks im Gefäss 2 dienen und kann
verhindern, dass Flüssigkeit ausläuft. Um
eine fluiddichte Abdichtung zwischen Verschluss und Gefäss 2 zu
erreichen, ist im Bereich von Vorrichtung V und Gefäss 2 eine
Dichtung 16 vorgesehen.
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5 unterscheidet
sich von 4 dadurch, dass ein Durchflusselement 26 z.B.
als Druckregelventil vorgesehen ist.
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6 weist
gegenüber
den 4 und 5 ein Überdruckventil 10 und
ein Öffnungselement 4, wodurch
der Fluidstrom abhängig
von der Position zwischen Öffnungselement 4 und
Vorrichtung V ist. Mit dem Öffnungselement 4 wird
bewirkt, dass Fluid nur bei Betätigung
des Öffnungselements 4 in
das Gefäss 2 einströmen bzw.
ausströmen
kann.
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Sowohl
das Öffnungselement 4 als
auch das Durchflusselement 26 und das Überdruckventil 10 müssen nicht
zwingend an der Vorrichtung V angebracht sein (7).
Es würde
mindestens eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung 17 ausreichen, um
das Fluid in das Gefäss 2 leiten
zu können.
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Um
den dargestellten Schlauch 8 aus der Flüssigkeit herausnehmen zu können, ohne
jedoch Gas austreten zu lassen, kann der Schlauch 8 trennbar
mit einerseits dem Verschluss/der Vorrichtung V als auch mit einem
Abschlussadapter 21 ausgeführt sein (8).
Hierzu sollte eine Drehbewegungen zulassende Dichtung 19 vorgesehen
sein. Zum Herausnehmen des Schlauches 8 aus der Flüssigkeit,
wird er solange von aussen gezogen, bis der Abschlussadapter 21 mit
einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung 18 gasdicht
mit der Vorrichtung abschliesst. Nun kann der Schlauch 8 von
dem Abschlussadapter 21 getrennt werden, ohne, dass sowohl
Gas als auch Flüssigkeit
aus dem Gefäss 2 austreten
kann. Sowohl der Schlauch 8 als auch der Abschlussadapter 21 können mit
mindestens einem Rückschlagventil 9,
mindestens einem Durchflusselement 26, mindestens einem Überdruckventil 10 und/oder
mit mindestens einem Öffnungselement 4 ausgestattet
sein, was allerdings nicht zwingend notwendig ist.
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In 9 ist
eine andere Ausführungsform
einer Vorrichtung V gezeigt. Es handelt sich hierbei um ein in der
Funktion ausgebildetes Adapterelement, das an ein Gefäss 2,
beispielsweise an eine Flasche ansteckbar (aufsteckbar bzw. aufschraubbar)
ist. Die Vorrichtung V zeichnet sich dadurch aus, dass diese unter
anderem eine Aufnahmeeinrichtung 27 aufweist, die zylinderförmig ausgestaltet
ist und auf seinem Zylindermantel eine Aussparung aufweist, so dass
ungefähr
senkrecht zur Längserstreckung
des Gefässes 2 die
Aufnahmeeinrichtung 27 aufsteckbar ist und dort im Bereich
des Halses des Gefässes 2 in Axialerstreckung
eine Arretierung erfährt.
Sofern es sich um eine Aufnahmeeinrichtung für einen Flaschenhals handelt
und der Flaschenhals ein Gewinde aufweist, zeigt die Aufnahmeeinrichtung,
so wie es auch in 9 dargestellt ist, ein Innengewinde.
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Auf
diese Aufnahmeeinrichtung 27 ist ein Adapterelement 28 aufschraubbar
oder bereits lösbar oder
fest mit diesem verbunden. Dieses umfasst auch eine Verschlusskappe 33.
Das Adapterelement 28 weist ein Ventil 30 auf,
das die Eigenschaft aufweist, dass der innerhalb eines Gefässes 2 entstehende
Druck nicht in die Umgebung ausserhalb des Gefässes 2 entweichen
kann und auf das Ventil beaufschlagte Druck in das Gefäss 2 eindringen
kann.
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Vorzugsweise
ist mit dem Ventil 30 eine rohrartige Ausbildung in Form
eines Stabes oder eines Schlauches 8 oder einer Kombination
hieraus verbunden. Die Länge
dieses rohrartigen Gebildes erstreckt sich nach der Montage der
Vorrichtung V in das innere des Gehäuses 2 und zwar vorzugsweise soweit,
bis dieses nahezu den Grund des Gefässes 2, beispielsweise
eine Flasche erreicht. Dadurch wird bewirkt, dass auch bei bestehenden
Restflüssigkeiten,
die innerhalb eines Gefässes 2 aufbewahrt
werden, dass beaufschlagte Gas in die Flüssigkeit eingebracht und dort
gelöst
werden kann.
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Um
zu verhindern, dass ausschliesslich das Gas am freien Ende des rohrartigen
Gebildes austritt, sind zumindest in definierten Bereichen des Mantels des
rohrartigen Gebildes Öffnungen
vorgesehen, durch die ebenfalls das Gas austreten kann. Dadurch wird
eine grössere
Oberfläche
erreicht und eine höhere
bzw. schnellere Löslichkeit
innerhalb der Flüssigkeit
erzielt. Ferner können
einzelne Bereiche eds rohrartigen Gebildes porös sein. Vorzugsweise ist das
freie Ende des schlauchartigen Gebildes porös.
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Der
dem Gefäss 2 abgewandte
Teil des Ventils 30 weist ein Konnektierungselement 31 auf.
Dieses Konnektierungselement 31 dient dazu, um beispielsweise
ein druckfestes Schlauchelement 32 anzubringen, um dieses
mit einer Gaspatrone oder einem gleichwertigen Gerät zu verbinden.
Alternativ ist auch vorgesehen, dass das Konnektierungselement 31 derart
ausgestaltet ist, dass es dazu geeignet ist, das freie Ende eines
Sodawassermachers (Sodamaker) aufzunehmen, um so auf diese Art und
Weise auf bestehende Geräte
zurückgreifen
zu können
und das Gas innerhalb der Flüssigkeit
einzubringen.
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Alternative
Ausführungen
können
auch darin bestehen, dass die zuvor genannten Teile einstückig ausgebildet
sind.
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Zusätzlich kann
vorgesehen werden, dass ein Abschlusselement 35 vorgesehen
ist, dass als Deckel fungiert. Dadurch kann eine fachgerechte Verschliessung
eines kohlensäurehaltigen
Getränks, dass
innerhalb eines Gefässes 2 bevorratet
wird, erzielt werden.
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Zusätzlich können auch
Reduzierungselemente vorgesehen werden, die bewirken, dass der in der
eigentlichen Vorrichtung V vorgesehene Innendurchmesser beispielsweise
zur Adaptierung an einem anderen Gerät, auf ein vorhandenen Durchmesser
reduziert wird. Alle die zuvor genannten Elemente sind derart ausgebildet,
dass eine fluiddichte Verbindung zwischen der erfindungsgemässen Vorrichtung V
in dem Gefäss 2 vorliegt.
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Um
ein Überdruck
innerhalb des Gefässes 2 zu
verhindern, der zur Schädigung
sowohl des Ventils als auch des Gefässes 2 selbst führen kann,
ist eine in der Vorrichtung V angeordnetes Überdruckventil vorgesehen.
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Da
ein Überdruckventil
oder auch ein Rückschlagventil
durchaus mit Flüssigkeit,
die innerhalb des Gefässes 2 bevorratet
wird, in Kontakt kommen kann und eventuell seine Funktion eingeschränkt werden
kann, ist eine Anordnung vorstellbar, wie sie exemplarisch in 9 dargestellt
ist. Mit dieser Anordnung kann eine ähnliche Funktionsweise wie
die eines Rückschlagventils 9 erreicht
werden, mit dem Vorteil, dass dieses einfacher zu warten ist und
einen geringeren Verschleiss aufweist.
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Die
Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels
ist wie folgt:
Über
das druckfeste Schlauchelement 32, das an dem Konnektierungselement 31 befestigt
ist und vorzugsweise drehbeweglich an der Verschlusskappe 33 ausgebildet
ist, gelangt Gas mittelbar in das Gefäss 2.
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Im
Bereich des Konnektierungselements 32 ist eine Öffnung vorgesehen,
die durch das Ventil, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sich
in die Öffnung
kegelartig erstreckend ausgestaltet ist, schliessbar bzw. zu öffnen ist.
Hierdurch gelangt Gas in den Bereich des Adapterelements 28. Damit
aus dem genannten Bereich kein Gas austreten kann, sind Dichtungselemente 29 vorgesehen.
Im Bereich der Öffnung
ist ebenfalls eine Dichtung 35 vorgesehen. Somit weist
das Ventil 30 die Funktion auf, bei anstehendem Gasdruck
aus dem druckfesten Schlauchelement 32 die Öffnung freizugeben,
so dass das Gas in den Bereich des Adaptereements 28 strömt.
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Das
Ventil 30 weist weiterhin die Eigenschaft aus, gegensätzlich eine
weitere Öffnung 36 in
Durchflussrichtung zu sperren. Dies bedeutet, dass bei Freigabe
der dem druckfesten Schlauchelement 32 zugeordneten Öffnung die Öffnung 36,
die dem Gefäss 2 zugeordnet
ist, geschlossen ist.
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Sobald
der Druck über
das druckfeste Schlauchelement 32 nicht mehr vorhanden
ist, wird durch das Ventil 30 die Öffnung, die diesem druckfesten
Schlauchelement 32 zugeordnet ist, geschlossen. Gleichzeitig
wird die Öffnung 36 freigegeben und
das innerhalb des Adapterelements 28 bevorratete Gas wird
solange über
die Öffnung 36 in
das Gefäss 2 einströmen, bis
ein dynamisches Gleichgewicht erzielt ist. Sofern nicht das gesamte
Gas, das innerhalb des Adapterelements 28 gespeichert ist, aufgebraucht
wird, entsteht eine dauerhaft ablaufender Automatismus, der selbstätig dieses
dynamische Gleichgewicht hält.
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Die
Auslegung der Dichtungselemente, die in 9 dargestellt
sind, sind hierbei vorzugsweise so vorzusehen, dass in keinem Öffnungs-
bzw. Schliessungsgrad Gas ausserhalb des Gefässes 2 herausströmen kann.
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Den Öffnungszustand
der Vorrichtung V selbst können
optische, haptische, akustische oder hieraus kombinierte Zeichen
deutlich machen.
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Die
Verbindung zwischen einem Schlauch 8 und der Vorrichtung
V kann derart ausgestaltet sein, dass durch entsprechende Freiheitsgrade
ein Verdrillen des Schlauches 8 oder des druckfesten Schlauches 32 ausgeschlossen
ist.
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Das
Konnektierungselement 31 ist nicht zwingend. Sofern eine
Einrichtung vorhanden ist, die mit dem Adapterelement 28 verbindbar
ist, beispielsweise ein Sodamacher, kann auf einfache Art entsprechendes
Gas in das Gefäss 2 nachgefüllt werden.