DE3430950C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Karbonisieren von Wasser mit einem Drucktank, mit einer Zuführungsleitung in den Drucktank für das Wasser, mit einer Zuführungsleitung in den Drucktank für das CO₂-Gas, in die ein Druckminderventil eingebaut ist, und mit einer Auslaßleitung für das karbonisierte Wasser aus dem Drucktank, in die ein Schließ- und Druckminderventil eingebaut ist.

Derartige Anordnungen zum Karbonisieren von Wasser finden insbesondere Anwendung in Getränkeautomaten, mittels derer karbonisiertes Wasser mit Getränkekonzentraten zu einem gebrauchsfähigen Getränk vermischbar ist. Dazu findet ein Vorratstank Anwendung, in welchem Wasser mit CO₂-Gas angereichert und gekühlt wird. Um ei­ ne ausreichende Karbonisierung des Wassers zu gewährleisten, ist es erforderlich bzw. zumindest sehr zweckmäßig, die Karbonisierungsmaßnahme im Vorratsbehälter unter erhöhtem Druck vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird dem Vorratstank über eine füllstandsabhängig beeinflußte Fördermengen-Steuervorrichtung CO₂-Gas zuge­ führt. Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das Wasser kann sein, entweder eine Pumpenanordnung, ein Steuerventil, wenn das zugeführte Wasser gesichert unter ge­ nügend hohem Druck zur Verfügung steht, oder eine Kombination beider Maßnahmen.

Die Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO₂-Gas wird - da dieses CO₂-Gas üblicherweise in Vorratsflaschen mit hohem Gasdruck zur Verfügung steht - übli­ cherweise ein selbstregelndes Druckminder-Ventil sein. Druckminder-Ventile bekann­ ter Bauart sind in der Lage, einen relativ konstanten vorgegebenen Gasdruck zur Verfügung zu stellen, soweit eingangsseitig ein darüber liegender Gasdruck anliegt.

Besondere Probleme treten bei derartigen Systemen dann auf, wenn der Vorratstank neu mit Wasser und/oder mit CO₂-Gas in einem Umfang zu füllen ist, welcher über der üblichen intermittierenden Betriebsweise liegt. Insbesondere wenn der Vorrat in der CO₂-Vorratsflasche erschöpft ist und eine Auswechslung dieser Vorratsflasche erforderlich wird, ist ein Druckabfall auch im Vorratsbehälter gegeben bzw. zu be­ fürchten. Dieser Druckabfall führt dazu, daß das Wasser ungenügend karbonisiert wird. Es kann aber auch zweckmäßig sein, dafür zu sorgen, daß für eine Wartung bzw. Mängelbehebung ein Druckabfall im Vorratstank auf normalen atmosphärischen Druck zwangsweise durchführbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche in einfacher Weise bei Unterschreiten eines vorgegebenen Be­ triebsdruckes die Möglichkeit bietet, einen Druckausgleich des Vorratstanks hin zur Umgebungsatmosphäre durchzuführen.

Eine Anordnung zum Karbonisieren von Wasser in einem gegenüber der Umgebungs­ atmosphäre unter erhöhtem Innendruck stehenden Vorratstank, welche diesen Forde­ rungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Druckminder-Ventilanordnung folgenden CO₂-Gasbereich eine Ventilanordnung ange­ ordnet ist, die eine Austrittsöffnung zur Außenatmosphäre und ein Verschließorgan zum Schließen und Öffnen der Austrittsöffnung aufweist, daß zum Schließen der Austrittsöffnung das Verschließorgan durch den gegenüber der Außenatmosphäre er­ höhten Gasdruck in dem CO₂-Gasbereich in seiner Schließstellung gehalten ist und daß zum Öffnen der Austrittsöffnung auf das Verschließorgan eine Rückstellkraft wirkt, die im wesentlichen gleich ist der durch den vorgegebenen kleinsten zugelas­ senen Betriebsdruck erzeugten Kraft auf das Verschließorgan.

Bei Anwendung dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird die Ventilanordnung durch den für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlichen gegenüber der Rückstellkraft überwiegenden Gasdruck in der geschlossenen Stellung gehalten. Sinkt der Gasdruck im System unter einen vorgegebenen Betrag, deren Wirkung die Wirkung der Rück­ stellkraft unterschreitet, so öffnet die Ventilanordnung. Damit wird das Gesamtsy­ stem auch vom Restüberdruck befreit, so daß Arbeiten daran, so beispielsweise das Auswechseln der CO-₂-Vorratsflasche unproblematisch ohne weitere Vorkehrungen durchgeführt werden können. Das Nachfüllen des Vorratstanks mit Wasser ist eben­ falls ohne Überwindung eines Gas-Gegendruckes möglich. Darüber hinaus ist eine Signalwirkung ableitbar. Dies kann in einfachster Weise in der Verstellung eines Ventilstößels bestehen. Das unter dem niedrigen Druck ausströmende Gas kann aber auch für eine akustische Signalgebung benutzt werden. Über den herausgeführten Ventilstößel ist aber auch ein zwangsweises Öffnen des Ventils gegen den normalen Arbeitsdruck möglich, um beispielsweise das System zu entlüften.

Als einfachste Form für die Rückstellkraft kann ein Federelement Anwendung fin­ den, deren Rückstellkraft bevorzugterweise über eine Stellschraube auf einen ge­ wünschten Wert einstellbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der durch die Ventilanordnung verschließbaren Austrittsöffnung für das CO₂-Gas eine Strömungsdrossel angeordnet. Diese Strömungsdrossel ist derart dimensioniert, daß innerhalb des Vorratsbehälters durch die Menge von über deren Fördermengen- Steuervorrichtung zufließenden Wasser infolge des durch die Strömungsdrossel zuge­ lassenen Gasflusses kein die Ventilanordnung verschließender Druck aufgebaut wird, während bei anschließender Zuführung von CO₂-Gas mit wesentlich höherem För­ dervolumen je Zeiteinheit der über die Strömungsdrossel aufgebaute Innendruck in der Lage ist, die Austrittsöffnung über die Ventilanordnung zu schließen.

Ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen ist der Vorratsbehälter also in einem ersten Arbeitsgang mit Wasser bis zu einem vorgegebenen Zustand - erfaßt durch entspre­ chende Sensoren - zu füllen und anschließend mit CO₂-Gas zu versorgen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anordnung da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung als Stößel mit scheibenförmiger Ven­ tilplatte ausgebildet ist, welche in einer Bohrung des Ventilgehäuses geführt axial verschieblich einem Ventilsitz des Ventilgehäuses gegenübersteht. Bevorzugt ist zwi­ schen Ventilplatte und Ventilsitz ein Dichtring aus nachgiebig verformbarem Mate­ rial angeordnet. Auf dem Stößel ist das Federelement, welches sich gegenüber dem Ventilgehäuse und der Ventilplatte als Druckfeder abstützt, aufgesetzt. Ein derarti­ ger Aufbau ist äußerst raumsparend und funktionssicher. Der Stößel ist dabei be­ vorzugt mit Spiel im Ventilgehäuse geführt, so daß zwischen diesem Stößel und der Bohrung des Ventilgehäuses bei geöffnetem Ventil das Gas nach außen entweichen kann. Der Dichtring aus nachgiebig verformbarem Material dient der funktionssiche­ ren Dichtung bei geschlossenem Ventil. Durch konische Ausgestaltung des Ventilsit­ zes ist das Dichtverhalten im Bedarfsfall vorteilhaft beeinflußbar.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in einer Bohrung des Ventilgehäuses unter Bil­ dung eines Randspaltes zwischen Ventilplatte und Führungsbohrung als Strömungs­ drossel geführt ist. Die Schließkraft für das geöffnete Ventil erhält somit Kompo­ nenten aus dem auf das Ventil wirkenden Druckunterschied zwischen Innendruck und Außendruck und aus der Gasströmungswirkung.

Herstellungs- und anwendungstechnisch ist es zweckmäßig, daß die erfindungsgemäße Ventilanordnung in die Baueinheit der Fördermengen-Steuervorrichtung für das CO₂-Gas integriert ist.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisiert dargestellte Wasserkarbonisierungseinrichtung für einen Getränkeautomat,

Fig. 2 und Fig. 3 eine vereinfacht dargestellte druckabhängig beeinflußte Fördermengen- Steuervorrichtung für das CO₂-Gas mit der durch Betriebsgasdruck ver­ schlossenen Ventilanordnung und

Fig. 4 die Einzelheit dieser Ventilanordnung.

Ein Getränkeautomat zum Mischen von unterschiedlichen Getränkekonzentraten mit gekühltem CO₂-Wasser zu einem Mischgetränk enthält als wesentliche Bestandteile eine Mischrinne 1, in welcher der Mischvorgang eingeleitet bzw. durchgeführt wird, Getränkekonzentrates-Behälter 2, aus denen über Dosiereinrichtungen 3 die Ge­ tränkekonzentrate portionsweise der Mischrinne 1 zugeführt werden, und einen Vor­ ratsbehälter 4 für gekühltes CO₂-Wasser, welches über ein Ausgabeventil 5 in die Mischrinne bedarfsweise einfließen kann. Die Mischung verläßt die Mischrinne 1 über einen Auslauftrichter 6.

Der CO₂-Wasservorrat wird gekühlt durch Kältemittel, welche über eine um den Vorratsbehälter 4 gewickelte Rohrleitung geleitet sind. Ergänzt wird der CO₂ -Was­ servorrat innerhalb des Behälters 4 um die über das Ausgabeventil 5 entnommenen Mengen dadurch, daß über eine Rohrleitung 8, gesteuert über ein Ventilsystem 9 Frischwasser zugeführt wird und über eine Rohrleitung 10 aus einem Behälter 11 mit CO₂-Gas-Füllung, gesteuert durch ein Ventilsystem 12, CO₂-Gas zugeführt wird.

Durch dieses CO₂-Gas steht der Innenraum des Behälters 4 unter einem gegenüber der Atmosphäre erhöhten Druck. Dies trägt zur angestrebt guten Karbonisierung des Wassers innerhalb des Vorratsbehälters 4 bei. Dieser Überdruck im Vorratsbehälter 4 wird durch ein Reduzierventil gesteuert, welches den wesentlich höheren Gasdruck innerhalb des Vorratsbehälters 11 auf den Betriebsdruck im Karbonisierungsbehälter 4 herabsetzt.

Eine entsprechende Steuereinrichtung zum Beeinflussen eines Flaschen-Reduzierventils ist durch die Fig. 2 und 3 dargestellt. Der im Karbonisator 4 benötigte Gasdruck wirkt innerhalb einer Kammer 13 dieser Ventilanordnung 12 über einen Kolben 14 gegen die Kraft einer Feder 15. Läßt der Gasdruck innerhalb des Karbo­ nisators 4 und damit in der Ventilkammer 13 nach, so wird der Kolben 14 durch die Kraft der Feder 15 nach unten gedrückt und über den Stößel 16 wird ein nicht dargestelltes Ventil geöffnet, welches den Gasfluß aus der Vorratsflasche 11 zuläßt bzw. verstärkt zuläßt. Steigt der Gasdruck im Karbonisator 4 und damit in der Ven­ tilkammer 13 wieder an, so hebt dieser den Kolben 14 gegen die Kraft der Feder 15 wieder an und das Gasflaschenventil kann dem Stößel 16 folgend, den CO₂-Gasstrom aus der Flasche drosseln bzw. ganz unterbrechen. Diese Anordnung arbeitet unter normalen Umständen so lange problemlos und funktionsgerecht, wie genügend Gas­ druck in der Vorratsflasche 11 vorhanden ist.

Erreicht der Gasdruck innerhalb der Vorratsflasche 11 jedoch einen Grenzwert, welcher nicht mehr ausreichend ist, den Betriebsdruck innerhalb des Karbonisators 4 und die CO₂-Gasversorgung aufrechtzuerhalten, sollte der Bedienungsperson dieser Umstand signalisiert werden. Dazu dient eine zusätzliche, in Fig. 4 im einzelnen dargestellte Ventilanordnung 17 innerhalb des Steuerventils 12. Diese Ventilanord­ nung 17 liegt im zum Karbonisator 4 offenen Kanalsystem. Prinzipiell ähnelt sie ei­ nem Rückschlagventil mit der Besonderheit, daß das Ventil-Schließelement in Schließrichtung durch Gasdruck und entgegen der Schließrichtung durch Federkraft beaufschlagt ist. Das Ventil-Schließelement beinhaltet einen Ventilstößel 18 mit einem Ventilkolben 19, welcher über einen Ring 20 aus elastischem Material gegen einen Ventilsitz 21 des Ventilgehäuses 22 wirkt. Bei genügendem Gasdruck innerhalb der Kammer 23, welcher auch dem Gasdruck im Karbonisator 4 entspricht, wird der Kolben 19 gegen die Kraft einer dagegenwirkenden Feder 24 in der geschlossenen Stellung gehalten. Fällt jedoch der Betriebsdruck innerhalb des Karbonisators 4 und damit innerhalb der Kammer 23 unter einen vorgegebenen und durch die Kraft der Feder 24 repräsentierten Wert ab, so kann der Kolben 19 der Kraft dieser Feder 24 folgen und das Ventil wird geöffnet. Das Restgas kann entweichen und durch die Stellung des Stößels 18 wird angezeigt, daß der Gasdruck im System abgefallen ist. Das Gas entweicht über Spalte 25, 26, welche zwischen dem Kolben 19 und dem Stößel 18 einerseits und dem Ventilgehäuse 22 andererseits gebildet sind. Zumindest eine dieser Spalte 25 bzw. 26 wirkt gleichzeitig als Drosselventil, so daß in die Kammer 23 geleiteter höherer Gasdruck das Ventil wieder verschließt.

Diese Ventilanordnung eignet sich aber auch dazu, - nachdem die Gaszufuhr aus dem Vorratsbehälter 11 unterbrochen ist - den Karbonisator 4 zu "entlüften". Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn eine Störung im Wasserzulauf stattfindet oder stattgefunden hat. Die Spalte 25 und 26 des Ventils 17 sind derart bemessen, daß der der Einströmgeschwindigkeit des Wassers in den Karbonisator 4 entsprechende Gasstrom durch diese Spalte derart ungehindert ist, daß sich in der Kammer 23 kein Gasdruck aufbaut, welcher in der Lage ist, das Ventil entgegen der Kraft der Feder 24 zu schließen. Somit ist es auch unproblematisch, den Kar­ bonisator-Behälter 4 neu mit Wasser aufzufüllen bzw. nach einer Unterbrechung bzw. Störung wieder aufzufüllen oder nachzufüllen. Im Bedarfsfall kann durch eine ent­ sprechende Stellschraube, über welche sich die Feder 24 gegenüber dem Gehäuse 22 der Ventilanordnung 17 abstützt, die Rückstellkraft der Feder verändert werden.

Claims (9)

1. Anordnung zum Karbonisieren von Wasser mit einem Drucktank, mit einer Zu­ führungsleitung in den Drucktank für das Wasser, mit einer Zuführungsleitung in den Drucktank für das CO₂-Gas, in die ein Druckminderventil eingebaut ist, und mit einer Auslaßleitung für das karbonisierte Wasser aus dem Druck­ tank, in die ein Schließ- und Druckminderventil eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Druckminder-Ventilanordnung (12) folgenden CO₂-Gasbereich eine Ventilanordnung (17) angeordnet ist, die eine Austrittsöffnung (26) zur Außenatmosphäre und ein Verschließorgan (19) zum Schließen und Öffnen der Austrittsöffnung aufweist, daß zum Schließen der Austrittsöffnung das Verschließorgan durch den gegenüber der Außenatmosphä­ re erhöhten Gasdruck in dem CO₂-Gasbereich in seiner Schließstellung gehal­ ten ist und daß zum Öffnen der Austrittsöffnung auf das Verschließorgan eine Rückstellkraft (24) wirkt, die im wesentlichen gleich ist der durch den vorge­ gebenen kleinsten zugelassenen Betriebsdruck erzeugten Kraft auf das Ver­ schließorgan.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (24) zur Bereitstellung der Rückstellkraft für das Verschließorgan (19) ange­ ordnet ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gas-Austrittsöffnung eine Strömungsdrossel (25 und/oder 26) angeord­ net ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Verschließorgan (19) ein mit diesem mechanisch verbundenes Teil (18) zur Anzeige der Stellung und/oder Betätigung des Verschließorgans nach außen geführt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließorgan als scheibenförmige Ventilplatte (19) ausgebildet ist, welche axial verschieblich einem zu verschließenden Ventilsitz (21) des Ven­ tilgehäuses (22) gegenübersteht und einen nach außen geführten Stößel (18) trägt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilplat­ te (19) und dem Ventilsitz (21) ein Dichtring (20) aus nachgiebig verformba­ rem Material angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (21) konisch ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Randspalt (25) zwischen der Ventilplatte (19) und einer Füh­ rungsbohrung im Gehäuse (22) die Strömungsdrossel gebildet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (17) in das Druckminderventil (12) integriert ist.