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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zum Einbringen von CO2 in Wasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vorrichtungen zum Einbringen von CO2 in Wasser, sogenannte Trinkwassersprudler, erfreuen sich in letzter Zeit zunehmender Beliebtheit, da hiermit auch zu Hause Sprudel im Vergleich zu mit Kohlensäure bzw. CO2 versetztem Mineralwasser vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden und zudem die Menge an eingebrachtem CO2 individuell eingestellt werden kann. Besonderer Beliebtheit erfreuen sich dabei insbesondere sogenannte Auftischgeräte, die keinen Festwasseranschluss benötigen. Zum Karbonisieren des Wassers wird dabei CO2 direkt bis zum gewünschten Grad in das Wasser eingebracht, wozu zunächst das Wasser in ein spezielles, druckbeständiges Gefäß gefüllt werden muss. Das CO2 stammt üblicherweise aus einem CO2-Druckbehälter, der auch die erforderliche Energie für das Einbringen des CO2 in das Wasser liefert. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass die Karbonisierung und die Ausgabe nur in dafür vorgesehenen Gefäßen erfolgen können. Sollte ein anderes Gefäß bevorzugt werden, wie beispielsweise ein Glas oder eine Karaffe, muss das karbonisierte Wasser zunächst umgefüllt werden. Ein weiterer Nachteil bei derartigen Auftischgeräten ist, dass sofort nach der Karbonisierung der Druck abgelassen werden muss, selbst wenn man nur einen kleinen Teil des mit CO2 angereicherten Wassers trinken möchte. Hierdurch geht zumindest ein Teil des CO2 verloren, der bei längerer Einwirkzeit noch in das Wasser diffundieren könnte. Der sofortige Druckabbau startet auch die Lösung der freien Kohlensäure aus dem Wasser, so dass diese nach einiger Zeit wieder vollständig aus dem Wasser entfernt und damit der Sprudeleffekt beseitigt ist. Die freie Kohlensäure beschreibt den Anteil des gelösten CO2 sowie den Anteil des mit Wasser zu Kohlensäure H2CO3 reagierten CO2.
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Im Unterschied zu den im vorherigen Absatz beschriebenen Auftischgeräten gibt es darüber hinaus noch Geräte, welche über einen Festwasseranschluss verfügen und dementsprechend zunächst installiert werden müssen. Weitere Merkmale dieser Produktgattung sind meistens eine aktive Kühlung, eine Filtration sowie eventuell eine Pumpe zur Förderung/Ausgabe des Wassers, wozu wiederum ein Anschluss an das Stromnetz erforderlich ist.
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Eine weitere Alternative sind sogenannte Stand-Alone-Geräte, die ebenfalls üblicherweise über einen Festwasseranschluss, eine Kühlung und eine Pumpe verfügen und die sich insbesondere an gewerbliche Verpflegungseinrichtungen, wie beispielsweise Kantinen oder Mensen, richten. Nachteilig bei den Geräten mit Festwasseranschluss sind der hierfür erforderliche hohe technische Aufwand und auch die vergleichsweise teure Ausführungsform dieser Geräte.
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Aus der
WO 2013/124234 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zum Einbringen von CO
2 in Wasser, bekannt.
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Aus der
EP 0 000 813 B1 ist eine tragbare Vorrichtung zum Herstellen von kohlesäurehaltigem Wasser mit einem Fallbehälter und einem Druckbehälter bekannt, welcher am Boden einen mit einem Absperrorgan versehenen Einlass für den Zutritt von frischem Wasser aus dem Fallbehälter, im oberen Teil einen mit einem Absperrorgan versehenen Auslass für mit CO
2 angereichertem Wasser sowie ein Injektionsmundstück zum Einführen von CO
2 unter Druck aufweist. Die am Einlass und am Auslass vorgesehenen Absperrorgane weisen dabei jeweils einen Kolben auf, die zu einem starren Schubglied miteinander verbunden sind und gleich große mit dem im Druckbehälter herrschenden Druck beaufschlagte Wirkflächen haben, wodurch die auf das Schubglied einwirkenden Druckkräfte einander im Wesentlichen aufheben. Nachteilig bei dieser Lösung sind jedoch der vergleichsweise aufwändige Doppelkolben und das Problem, dass eine Vermischung von karbonisiertem und nicht-karbonisiertem Wasser nicht verhindert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine Ausgabe mit Gas angereicherter Flüssigkeit in einen beliebigen Getränkebehälter ermöglicht und gleichzeitig einen optimalen Gaseintrag in die Flüssigkeit erlaubt, ohne den hierfür aus dem Stand der Technik bekannten, hohen konstruktiven Aufwand, zu erfordern.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zum Einbringen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zum Einbringen von CO2 in Wasser, konstruktiv so einfach aufzubauen, dass zum einen das Zapfen in ein beliebiges Trinkgefäß ermöglicht wird und zugleich der Druck in der Flüssigkeit bis zum Verzehr, das heißt bis zur Ausgabe, aufrechterhalten werden kann, so dass der Druckabbau des unter Druck in die Flüssigkeit eingebrachten Gases, beispielsweise der freien Kohlensäure, erst nach dem Zapfen des Getränks erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu einen das einzubringende Gas beinhaltenden Gasdruckbehälter sowie einen die Flüssigkeit beinhaltenden Flüssigkeitsdruckbehälter auf, wobei letzterer mit einem Eingang über eine erste Ventileinrichtung kommunizierend mit dem Gasdruckbehälter verbunden ist. Des Weiteren ist eine zweite Ventileinrichtung vorgesehen, die mit einem Ausgang des Flüssigkeitsdruckbehälters kommunizierend verbunden ist und über die eine Ausgabe der mit Gas angereicherten Flüssigkeit, beispielsweise des mit CO2 versetzten Wassers, in einen externen Getränkebehälter erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert dabei wie folgt: Zunächst wird der Flüssigkeitsdruckbehälter mit Flüssigkeit, hier normalerweise mit Wasser, gefüllt und in insbesondere eine sogenannte Docking-Station eingesetzt, so dass der Eingang des Flüssigkeitsdruckbehälters mit der ersten Ventileinrichtung und der Ausgang mit der zweiten Ventileinrichtung direkt oder indirekt über eine entsprechende Leitung, verbunden sind. Anschließend wird die erste Ventileinrichtung solange geöffnet, bis der gewünschte Gaseintrag in die Flüssigkeit (Karbonisierungsgrad) erreicht ist. Denkbar sind hierbei selbstverständlich auch voreingestellte bzw. voreinstellbare Karbonisierungsstufen. Hieran anschließend kann nun die zweite Ventileinrichtung geöffnet werden und darüber die mit Gas angereicherte Flüssigkeit, beispielsweise das mit CO2 angereicherte Wasser, in den externen Getränkebehälter ausgegeben werden. Wie der beschriebenen Funktionsweise dabei zu entnehmen ist, ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung weder ein externer Stromanschluss erforderlich, noch erfolgt ein Druckabfall bereits im Flüssigkeitsdruckbehälter, wie dies bei herkömmlichen und aus dem Stand der Technik bekannten Trinkwassersprudlern üblicherweise der Fall ist. Bei dem erfindungsgemäßen Trinkwassersprudler kann somit auch Minuten oder Stunden später ohne einen erneuten Gaseintrag noch sprudelnde Flüssigkeit, das heißt sprudelndes Wasser, über die zweite Ventileinrichtung, ausgegeben werden. Von besonderem Vorteil ist dabei auch, dass eine Ausgabe des sprudelnden Wassers in ein beliebiges Gefäß erfolgen kann, ohne dass hierfür der Flüssigkeitsdruckbehälter der Vorrichtung abgebaut werden müsste.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind/ist die erste Ventileinrichtung und/oder die zweite Ventileinrichtung als 2/2-Wegeventil, als Schlauchquetschventil, als Magnetventil oder als Absperrhahn ausgebildet. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Möglichkeiten zur Ausführung der ersten und/oder zweiten Ventileinrichtung zur Verfügung stehen. Bei einer Ausbildung als Magnetventil, kann eine Batterie als elektrische Energiequelle vorgesehen sein, welche das Magnetventil schaltet. Ein externer Stromanschluss hierfür ist jedoch auch in diesem Fall nicht erforderlich.
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Zweckmäßig ist der Gasdruckbehälter als austauschbarer CO2-Druckbehälter, insbesondere als eine CO2-Gasflasche ausgebildet. Derartige CO2-Druckbehälter sind hinlänglich bekannt und ebenfalls in mannigfaltiger Ausführungsform im Handel erhältlich. Durch eine druckdichte Kopplung mit der ersten Ventileinrichtung kann der CO2-Druckbehälter über einen vergleichsweise langen Zeitraum den erforderlichen Druck zum Gaseintrag in die Flüssigkeit und sogar zur Ausgabe der mit Gas angereicherten Flüssigkeit zur Verfügung stellen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Ventileinrichtung unterhalb des Ausgangs des Flüssigkeitsdruckbehälters angeordnet oder aber der Flüssigkeitsdruckbehälter ist nicht vollständig mit Flüssigkeit befüllbar. Bei einer Anordnung der zweiten Ventileinrichtung und damit der Ausgabestation unterhalb des Ausgangs des Flüssigkeitsdruckbehälters kann das Wasser bzw. die Flüssigkeit allein schwerkraftbedingt aus dem Flüssigkeitsdruckbehälter in ein separates Getränkegefäß abfließen. Ist die zweite Ventileinrichtung auf gleicher Höhe oder oberhalb des Flüssigkeitsdruckbehälters angeordnet, so darf letzterer nicht vollständig mit Flüssigkeit befüllt werden, so dass stets ein unter Druck stehendes Gaspolster als Fördermedium für die mit Gas angereicherte Flüssigkeit zur Verfügung steht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die zuvor erwähnte Docking-Station vorgesehen, in welche der Flüssigkeitsdruckbehälter mit oben angeordnetem Eingang/Ausgang einsetzbar ist, wobei die Docking-Station derart ausgebildet ist, dass sie ein Verdrehen des Flüssigkeitsdruckbehälters ermöglicht, bis der Eingang und der Ausgang nach unten zeigen und mit der ersten und zweiten Ventileinrichtung verbindbar sind. Eine Verbindung des Flüssigkeitsdruckbehälters mit der Docking-Station kann dabei beispielsweise über eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung oder einen Bajonettverschluss erfolgen. Durch die Verdrehmöglichkeit des Flüssigkeitsdruckbehälters über die Docking-Station kann eine rein schwerkraftbedingte Ausgabe der mit Gas angereicherten Flüssigkeit erreicht werden.
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Zweckmäßig ist eine Druck-/Karbonisierungsanzeige und/oder eine Restdrucksicherung vorgesehen. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich weitere, beispielsweise produktlinienabhängige Sonderausstattungen aufweisen kann, welche den Bedienkomfort und die Qualität des herzustellenden Getränks weiter steigern können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Flüssigkeitsdruckbehälter über eine dritte Ventileinrichtung mit einem Wasseranschluss verbunden, wobei diese dritte Ventileinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Flüssigkeitsdruckbehälter während des Befüllens mit Wasser entlüftet. Dies stellt eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei welcher der Flüssigkeitsdruckbehälter nach bzw. bei der Entnahme der mit Gas angereicherten Flüssigkeit stets mit frischer Flüssigkeit nach befüllt wird. Dies ist insbesondere für einen gewerblichen Einsatz interessant.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen von Gasen in Flüssigkeiten mit an einem Flüssigkeitsdruckbehälter unten angeordnetem Eingang und Ausgang,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit umgedrehtem Flüssigkeitsdruckbehälter,
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3a Druckverhältnisse im Flüssigkeitsdruckbehälter nach der Karbonisierung aber vor der Ausgabe,
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3b eine Darstellung wie in 3a, jedoch nach der Ausgabe,
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4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem an einen Festwasseranschluss angeschlossenen Flüssigkeitsdruckbehälter.
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Entsprechend den 1 bis 4 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Einbringen von Gasen 2 in Flüssigkeiten 3, insbesondere zum Einbringen von CO2 2’ in Wasser 3’, folgende Komponenten auf: Einen das einzubringende Gas 2 beinhaltenden Gasdruckbehälter 4, welcher beispielsweise als austauschbarer CO2-Druckbehälter ausgebildet sein kann, einen die Flüssigkeit 3 beinhaltenden Flüssigkeitsdruckbehälter 5, der mit einem Eingang 6 über eine erste Ventileinrichtung 7 kommunizierend mit dem Gasdruckbehälter 4 verbunden ist, sowie eine zweite Ventileinrichtung 8, die mit einem Ausgang 9 des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 kommunizierend verbunden ist und über die eine Ausgabe der mit Gas 2 angereicherten Flüssigkeit 3, beispielsweise des mit CO2 2’ angereicherten Wassers 3’ in einen Getränkebehälter 10 erfolgt.
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Die erste Ventileinrichtung 7 und/oder die zweite Ventileinrichtung 8 sind dabei gemäß den 1 bis 4 als sogenannte 2/2-Wegeventile ausgebildet, können jedoch selbstverständlich alternativ auch als Schlauchquetschventil, als batteriebetriebenes Magnetventil oder als Absperrhahn ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 funktioniert dabei wie folgt: Zunächst wird der Flüssigkeitsdruckbehälter 5 mit Flüssigkeit 3, insbesondere mit Wasser 3’, gefüllt und insbesondere in eine Docking-Station 11 eingesetzt. Nun wird die erste Ventileinrichtung 7 geöffnet wodurch die im Flüssigkeitsdruckbehälter 5 angeordnete Flüssigkeit 3 mit Gas 2, insbesondere mit CO2 2', angereichert wird. Ist ein gewünschter Anreicherungsgrad, der beispielsweise über voreinstellbare oder voreingestellte Karbonisierungsstufen ausgewählt werden kann, erreicht, wird nunmehr die zweite Ventileinrichtung 8 geöffnet, um die mit Gas 2 angereicherte Flüssigkeit 3 in den Getränkebehälter 10 ausgeben zu können. Um Flüssigkeit 3 aus dem Flüssigkeitsdruckbehälter 5 in dem Getränkebehälter 10 ausgeben zu können, muss entweder die zweite Ventileinrichtung 8 unterhalb des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 angeordnet sein oder aber der Flüssigkeitsdruckbehälter 5 darf vor dem eigentlichen Einbringen des Gases 2, das heißt vor dem Karbonisieren des Wassers 3’, nicht vollständig mit Wasser 3’ bzw. Flüssigkeit 3 befüllt worden sein, so dass ein oberhalb der Flüssigkeit 3 bzw. des Wassers 3’ verbleibendes Gaspolster 12 (vergleiche 3a und 3b) als Fördermedium für das karbonisierte Wasser 3’ dienen kann.
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Betrachtet man die 1 sowie 3 bis 4, so kann man erkennen, dass der Eingang 6 und der Ausgang 9 des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 in montiertem Zustand unten angeordnet sind, wogegen der Eingang 6 und der Ausgang 9 bei der Vorrichtung 1 gemäß der 2 oben angeordnet sind. In diesem Fall ist eine von einem Boden des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 zum Ausgang 9 verlaufende Tauchlanze 13 vorgesehen.
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Bei im montierten Zustand unten angeordnetem Eingang 6 und Ausgang 9 wird üblicherweise die zuvor beschriebene Docking-Station 11 verwendet, in welche der Flüssigkeitsdruckbehälter 5 mit zunächst oben angeordnetem Eingang/Ausgang 6, 9 einsetzbar ist, und erst anschließend in der Docking-Station 11 verdreht wird, bis der Eingang 6 und der Ausgang 9 nach unten zeigen und mit der ersten und zweiten Ventileinrichtung 7, 8 verbindbar sind. Um eine dichte Verbindung des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 bzw. dessen Eingang 6 und dessen Ausgang 9 mit der Docking-Station 11 erreichen zu können, ist der Flüssigkeitsdruckbehälter 5 beispielsweise über eine Rastverbindung, eine Schraubverbindung oder einen Bajonettverschluss an der Dockingstation 11 angebunden.
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Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Druck-/Karbonisierungsanzeige 15 und/oder eine Restdrucksicherung 16, durch welche der Bedienkomfort gesteigert werden kann.
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Betrachtet man die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gemäß der 4, so kann man erkennen, dass der Flüssigkeitsdruckbehälter 5 über eine dritte Ventileinrichtung 17 mit einem Wasseranschluss 18, üblicherweise einem Festwasseranschluss, verbunden ist, wobei die dritte Ventileinrichtung 17 derart ausgebildet ist, dass sich den Flüssigkeitsdruckbehälter 5 während des Befüllens mit Wasser 3’ bzw. mit Flüssigkeit 3 entlüften kann. Zu diesem Zweck kann die dritte Ventileinrichtung 17 beispielsweise als 4/2-Wegeventil ausgebildet sein.
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Betrachtet man die Darstellungen der Vorrichtung 1 gemäß den 3a und 3b, so kann man in 3a die Vorrichtung nach Öffnen der ersten Ventileinrichtung 7 aber bei gleichzeitig geschlossener zweiter Ventileinrichtung 8 erkennen. In diesem Fall ist somit die Flüssigkeit 3 bzw. das Wasser 3’ bereits mit Gas 2, beispielsweise mit CO2 2’, angereichert. Nach dem Öffnen der zweiten Ventileinrichtung 8 erfolgt die Getränkeausgabe in den Getränkebehälter 10, wodurch der Pegel der Flüssigkeit 3 im Flüssigkeitsdruckbehälter 5 sinkt, jedoch eine weitere Ausgabe von mit Gas 2 angereicherter Flüssigkeit 3 aufgrund des noch vorhandenen Gaspolsters 12 weiter möglich ist. Der Druck innerhalb des Flüssigkeitsdruckbehälters 5 hat sich dabei sowohl im Gas 2 als auch in der Flüssigkeit 3 zwischen den 3a und 3b lediglich etwas reduziert, beispielsweise von jeweils 7 bar auf jeweils 5 bar.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bietet dabei im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Trinkwassersprudlern den großen Vorteil, dass diese eine äußerst kompakte Bauweise aufweist und durch eine längere Einwirkzeit des CO2 2’ oder allgemein des Gases 2 ein höherer Lösungsgrad in der Flüssigkeit 3 bzw. im Wasser 3’ erreicht werden kann. Im Unterschied zu herkömmlichen Trinkwassersprudlern kann darüber hinaus auch in einen beliebigen, separaten Getränkebehälter 10 gezapft werden. Das Lösen des Gases 2 bzw. der freien Kohlensäure 2’ aus der Flüssigkeit 3 bzw. aus dem Wasser 3’ beginnt erst beim Zapfen, das heißt nach dem Austritt aus der Vorrichtung 1 und nicht wie bei Trinkwassersprudlern gemäß dem Stand der Technik bereits sofort nach dem Karbonisieren bzw. nach dem Einbringen des Gases in die Flüssigkeit.
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Durch die längere Einwirkzeit kann zudem eine größere Lösung von CO2 2’ in dem Wasser 3’ und damit eine Erhöhung der hemmenden Wirkung auf Mikroorganismen erreicht werden. Darüber hinaus erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 keinerlei externe Energiequellen, wie beispielsweise einen Stromanschluss.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/124234 A1 [0005]
- EP 0000813 B1 [0006]
