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Es
ist bereits bekannt, geformte Plastikzapfhähne zur Verwendung mit Behältern bereitzustellen, insbesondere
mit Einwegbehältern,
wie sie häufig
für die
Ausgabe von Flüssigkeiten
wie Wasser, Wein oder Milch verwendet werden. Ein gut bekannter Zapfhahntyp
für diesen
Zweck ist ein so genannter Drucktastenzapfhahn, der eine elastische
Plastikmembran enthält,
die beim Herunterdrücken
das Ventil öffnet,
so dass Flüssigkeit
aus dem Behälter fließen kann.
Die elastische Plastikmembran, die allgemein als eine "Drucktaste" bezeichnet wird,
kann so angeordnet sein, dass sie das Ventil positiv in eine verschlossene
Position zwingt, wenn der manuelle Druck von ihr genommen wird.
Der Zapfhahn ist damit selbstschließend.
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Eine
Alternative zu Drucktastenzapfhähnen sind
die so genannten "Drehzapfhähne". Bei diesen Zapfhähnen wird
eine Kappe gedreht, wodurch wiederum eine Spindel im Inneren des
Zapfhahngehäuses
gedreht wird. Die Drehung der Spindel führt dazu, dass sie eine im
Zapfhahngehäuse
vorhandene Öffnung
freigibt, durch die bzw. aus der Flüssigkeit ausgegeben wird. Das
Problem bei Drehzapfhähnen besteht
darin, dass ein effektiver Verschluss dieser Zapfhähne im Allgemeinen
schwieriger zu erreichen ist als bei Drucktastenzapfhähnen. Außerdem sind Drehzapfhähne nicht
selbstschließend.
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Unabhängig vom
Typ des Zapfhahns, der mit einem Behälter verwendet wird, wurde
festgestellt, dass eine gleichmäßige Flüssigkeitsströmung mit
einem stabilen Strömungsprofil
nur erreicht werden kann, wenn entweder der Behälter flexibel ist und in sich
zusammensackt, während
Flüssigkeit
ausgegeben wird, oder der Behälter
belüftet
wird. Die Ursache dafür
ist, dass ansonsten Luft in den Behälter strömen muss, um den Raum auszufüllen, aus
dem die Flüssigkeit
entwichen ist, und um den Druck im Inneren des Behälters auszugleichen.
Das Einströmen der
Luft unterbricht das Ausströmen
der Flüssigkeit, was
zu einer ungleichmäßigen Flüssigkeitsströmung und
zu einer verminderten Flussrate führt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen selbstschließenden Zapfhahn bereitzustellen,
der selbst bei steifen geschlossenen Behältern eine gleichmäßige Flüssigkeitsströmung gewährleistet.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Zapfhahns, der
die Flussrate maximiert und außerdem
für eine
konstante Flüssigkeitsströmung sorgt,
selbst wenn der Behälter
fast leer ist.
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EP-A-0112938
offenbart einen Flüssigkeitsspender,
der so angepasst ist, das er am Auslass eines mit Flüssigkeit
gefüllten
Behälters
befestigt werden kann, um das Ausgießen von Flüssigkeit aus dem Container
zu erleichtern, wobei der Spender ein Gehäuse aufweist mit einem durch
das Gehäuse
verlaufenden Durchgang, dessen eines Ende so angepasst ist, dass
er abdichtend um den Auslass des Behälters eingreift, und dessen
anderes Ende in Verbindung hiermit ein Steuerungselement aufweist,
wobei das Steuerungselement in Bezug auf das Gehäuse verschiebbar ist, so dass
ein Flüssigkeitsauslass-Steuerungsventil
im Inneren des Durchgangs in einer ersten Position geschlossen ist
und ein Lufteinlass-Steuerungsventil
mit einem Durchgang durch das Flüssigkeitsauslass-Steuerungsventil
geschlossen ist, in einer zweiten Position, die auf die beschriebene
erste Position folgt, das Lufteinlass-Steuerungsventil geöffnet ist,
während
das Flüssigkeitsauslass-Steuerungsventil
verschlossen bleibt, und in einer der zweiten Position folgenden
dritten Position sowohl das Flüssigkeitsauslass-Steuerungsventil
als auch das Lufteinlass-Steuerungsventil geöffnet ist.
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Ein
Zapfhahn gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein hohles Gehäuse, das
einen Flüssigkeitseinlass,
einen Lufteinlass, einen Flüssigkeitsauslass,
einen Luftauslass sowie ein Teilungselement definiert, welches den
Innenraum des Gehäuses
in einen Flüssigkeitsströmungsdurchgang
zwischen dem Flüssigkeitseinlass
und dem Flüssigkeitsausgang
und einen Luftströmungsdurchgang
zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass aufteilt, wobei ein
Abschnitt des Luftströmungsdurchgangs
vom Flüssigkeitsströmungsdurchgang
getrennt ist und der getrennte Abschnitt einen Einlass und einen
Auslass aufweist, ein Ventilsystem zum Steuern der Flüssigkeits-
und Luftströmung
in den Durchgängen
sowie eine mit dem Gehäuse
verbundene Drucktaste zum Bedienen des Ventilsystems, wobei der
Lufteinlass und der Flüssigkeitsauslass nebeneinander
liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem ein einzelnes
Ventilelement umfasst, das bewegbar ist durch Druckeinwirkung auf
die Drucktaste aus einer ersten Position, in der das Ventilelement
den Flüssigkeitseinlass
verschließt
und die Flüssigkeitsströmung aus
dem Zapfhahn verhindert, in eine zweite Position, in der Flüssigkeit
aus dem Zapfhahn strömt,
wobei das Ventilelement auch die Luftströmung im Luftströmungsdurchgang
steuert und das Ventilelement, wenn es in seiner ersten Position
ist, sich neben aber im Abstand zum Auslass des getrennten Abschnitts
des Luftströmungsdurchgangs
befindet.
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Ein
Zapfhahn gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein hohles Gehäuse, das
einen Flüssigkeitseinlass,
einen Lufteinlass, einen Flüssigkeitsauslass,
einen Luftauslass sowie ein Teilungselement definiert, welches den
Innenraum des Gehäuses
in einen Flüssigkeitsströmungsdurchgang
zwischen dem Flüssigkeitseinlass und
dem Flüssigkeitsausgang
und einen Lufströmungsdurchgang
zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass aufteilt, wobei ein
Abschnitt des Luftströmungsdurchgangs
vom Flüssigkeitsströmungsdurchgang
getrennt ist und der getrennte Abschnitt einen Einlass und einen
Auslass aufweist, ein Ventilsystem zum Steuern der Flüssigkeits-
und Luftströmung
in den Durchgängen
sowie eine mit dem Gehäuse
verbundene Drucktaste zum Bedienen des Ventilsystems, wobei der
Lufteinlass und der Flüssigkeitsauslass
nebeneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem
ein einzelnes Ventilelement umfasst, das durch Druckeinwirkung auf
die Drucktaste bewegbar ist aus einer ersten Position, in der das
Ventilelement den Flüssigkeitsauslass
verschließt
und die Flüssigkeitsströmung aus
dem Zapfhahn verhindert, in eine zweite Position, in der Flüssigkeit
aus dem Zapfhahn strömt,
wobei das Ventilelement auch die Luftströmung im Luftströmungsdurchgang
steuert und das Ventilelement, wenn es in der ersten Position ist,
sich neben aber im Abstand zum Einlass des getrennten Abschnitts
des Luftströmungsdurchgangs
befindet.
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Beide
Aspekte haben den Vorteil, dass durch Bereitstellung eines Luftströmungsdurchgangs,
der zumindest teilweise getrennt vom Flüssigkeitsströmungsdurchgang
ausgeführt
ist, Luft in den Behälter strömen kann,
während
gleichzeitig Flüssigkeit
aus diesem ausgegeben wird: Damit kann der Druck zwischen dem Innenraum
des Behälters
und dem äußeren, umgebenden
Umfeld kontinuierlich ausgeglichen werden, und die Flüssigkeit
fließt
gleichmäßig und
mit maximal möglicher
Flussrate, vorgegeben durch die Größe des Auslasses, ohne dass
ein Behälter
belüftet
werden muss, mit dem der Zapfhahn verwendet wird, oder der Behälter in
sich zusammensacken können
muss.
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Das
Ventilsystem entspricht vorzugsweise dem Typ, der einen Ventilsitz,
ein Ventilelement und eine Ventilspindel umfasst, die das Ventilelement
mit der Drucktaste verbindet.
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Gemäß dem ersten
Aspekt sind der Flüssigkeits-
und der Luftströmungsdurchgang
stromabwärts
vom Ventilsitz angeordnet, wogegen sie gemäß dem zweiten Aspekt beide
stromaufwärts
vom Ventilsitz angeordnet sind. Gemäß dem ersten Aspekt befindet
sich der Ventilsitz am Flüssigkeitseinlass
des Zapfhahns, wogegen sich der Ventilsitz gemäß dem zweiten Aspekt am Flüssigkeitsauslass
befindet. Der zweite Aspekt gestattet einen Luftströmungsdurchgang,
der sich über
den Flüssigkeitseinlass
hinaus erstreckt und bei Verwendung bis in den Behälter, mit
dem der Zapfhahn verwendet wird. Der erste Aspekt gestattet keinen
derartig langen Luftströmungsdurchgang,
und es war unerwartet, dass die Luftströmung trotzdem ausreicht, um
eine gleichmäßige Flüssigkeitsströmung zu
erzeugen.
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Die
Ventilspindel bewegt sich vorzugsweise in einem Führungselement,
das zum Teil den Flüssigkeitsströmungsdurchgang
und/oder den Luftströmungsdurchgang
definieren kann. Das Führungselement
unterstützt
den Zapfhahnverschluss durch Führung
der Ventilspindel und kann auch einen oder beide Durchgänge definieren.
Das Führungselement umfasst
in einer insbesondere für
den ersten Aspekt geeigneten Form eine erste und eine zweite Führungshülse mit
einem Abstand zueinander. Das hat den Vorteil, wie weiter unten
beschrieben wird, dass ein größerer Abschnitt
der Ventilspindel während
des Durchgangs durch das Führungselement
abgestreift wird und dass die darauf befindliche Flüssigkeit
zusätzlich
den Luftspalt überqueren
muss, der durch den Abstand zwischen den Hülsen gebildet wird, was die
Wahrscheinlichkeit reduziert, dass sie in die Drucktaste eindringt.
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Beim
ersten Aspekt umfasst der Zapfhahn am besten außerdem ein flexibles Element,
das zwischen der Ventilspindel und dem Zapfhahngehäuse befestigt
ist und das Eindringen von Flüssigkeit
in die Drucktaste verhindert. Das flexible Element verhindert, dass
Flüssigkeitsblasen
in der Drucktaste festgehalten werden, die sauer werden und die
Qualität der
anschließend
ausgegebenen Flüssigkeit
negativ beeinflussen können.
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Der
Zapfhahn weist vorzugsweise eine Tülle auf, die während der
Verwendung vertikal oder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sein
kann. Beim ersten Aspekt bewegt sich die Ventilspindel im Wesentlichen
horizontal, d. h. quer oder im Wesentlichen quer zur Tülle, während sich
beim zweiten Aspekt die Ventilspindel vertikal bewegt, d. h. parallel zur
Achse der Tülle.
Beim ersten Aspekt kann die Tülle
eine Teilungswand aufweisen, die den Flüssigkeitsauslass und den Lufteinlass
definiert und auch teilweise den Luftströmungsdurchgang und den Flüssigkeitsströmungsdurchgang,
während
das beim zweiten Aspekt nicht möglich
ist, weil dies die Bewegung des Ventilelements innerhalb der Tülle zum Öffnen und
Schließen
des Zapfhahns verhindern würde.
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Der
Zapfhahn gemäß dem ersten
Aspekt, der als Vorderseiten-Drucktastenzapfhahn bezeichnet werden
könnte,
weil im Allgemeinen manueller Druck auf die "Vorderseite" des Behälters ausgeübt wird, um die Ventilspindel
horizontal zu bewegen, hat den Vorteil, dass sich zwischen dem Behälterinhalt und
der äußeren Umgebung
nur ein sehr kleiner Abschnitt des Zapfhahns befindet. Damit wird
das Eindringen von Luft durch den Zapfhahn minimiert und damit auch
die Zersetzung der Flüssigkeit,
die im Behälter
mit dem Zapfhahn aufbewahrt wird. Ein weiterer Vorteil dieses Aspekts
besteht darin, dass der Druck der im Behälter verbleibenden Flüssigkeit dazu
tendiert, das Ventilelement schließend gegen den Ventilsitz zu
drücken,
wenn der manuelle Druck von der Drucktaste genommen wird.
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Ein
signifikanter Vorteil des Zapfhahns gemäß dem zweiten Aspekt, der als
Oberseiten-Drucktastenversion
bezeichnet werden könnte,
weil im Allgemeinen manueller Druck von oben ausgeübt wird, um
die Ventilspindel vertikal zu bewegen, besteht darin, dass keine
Flüssigkeit
zwischen dem Ventilelement und dem Flüssigkeitsauslass eingeschlossen wird,
da das Ventilelement sich am Auslass befindet, was bedeutet, dass
es keine Möglichkeit
des Tropfens gibt und dass keine festgehaltene Flüssigkeit sauer
werden und anschließend
ausgegebene Flüssigkeit
verderben kann.
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Es
erfolgt jetzt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand
von Beispielen und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen,
welche folgende Bedeutung haben:
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1 ist
eine Seitenansicht in teilweiser Schnittdarstellung einer ersten
Ausführungsform
eines Zapfhahns gemäß der vorliegenden
Erfindung in der geschlossenen Position, in der keine Flüssigkeit ausgegeben
wird;
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2 ist
eine Ansicht wie die in 1, jedoch vergrößert und
mit Darstellung des Zapfhahns in der geöffneten Position, in der Flüssigkeit
ausgegeben wird;
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3 ist
eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils III aus 1,
jedoch mit weggelassenem Ventilelement;
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4 ist
eine Ansicht wie die in 1, jedoch mit Darstellung eines
alternativen Führungselements
für den
Zapfhahn;
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5 ist
ein Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Zapfhahns
gemäß der vorliegenden
Erfindung in der geschlossenen Position, in der keine Flüssigkeit
ausgegeben wird;
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6 ist
ein Vertikalschnitt durch den Zapfhahn aus 5, jedoch
in der geöffneten
Position, in der Flüssigkeit
ausgegeben wird; und
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7 ist
eine Ansicht wie in 6, und 7A und 7B sind
Schnittdarstellungen entlang den Linien A-A und B-B, jedoch mit
Schraffuren zur Darstellung der Flüssigkeits- und Luftströmung.
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Der
in 1 bis 3 gezeigte Zapfhahn 2 umfasst
ein Gehäuse 4 mit
einem Einlassabschnitt 6 und einem Gehäuseabschnitt 8, die
sich an einem Flüssigkeitseinlass 10 treffen,
der in dieser Ausführungsform
auch der Luftauslass ist. Der Gehäuseabschnitt 8 enthält einen
Flüssigkeitsauslass 12 und
einen Lufteinlass 13 am Ende einer Tülle 14. Der Gehäuseabschnitt 8 erstreckt
sich vom Einlass 10 über den
Auslass 12 und ist am anderen Ende durch die Drucktaste 16 verschlossen.
Das Gehäuse 4 kann aus
jedem geeigneten Material bestehen, z. B. Polyethylen mit hoher
Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte, Polypropylen oder Linearpolyethylen
mit niedriger Dichte. Die Taste 16 muss elastisch und doch
flexibel sein, so dass sie unter manuellem Druck zu einer großen Deformation
in der Lage ist, aber anschließend
wieder ihre ursprüngliche
Form zurückkehrt,
sobald der Druck von der Taste 16 genommen wird. Die Taste 16 besteht
geeigneterweise aus einem elastomerischen Polymer, z. B. aus Ethylenvinylacetat,
Metallocen-Polyethylen oder Polybutylen-Terephthalat.
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Der
Einlassabschnitt 6 ist mit einem Schraubgewinde 18 versehen,
um die Befestigung des Zapfhahns 2 an einem Flüssigkeitsbehälter zu ermöglichen.
Es wird anerkannt, dass der Zapfhahn 2 auch auf andere
Weise am Behälter
befestigt werden kann, jedoch wird eine Verbindung bevorzugt, die
beim Entfernen des Zapfhahns 2 nach dem Leeren des Behälters nicht
zerstört
wird, weil somit der Zapfhahn 2 wiederverwendbar wird.
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Der
Zapfhahn 2 ist mit einem Ventilsystem zur Steuerung der
durch ihn verlaufenden Flüssigkeits-
und Luftströmung
versehen. Im Zapfhahn 2 aus 1 bis 3 dient
das Ventilsystem der Bereitstellung einer Abdichtung am Einlass 10 und
umfasst ein Ventilelement 20, das von einer Ventilspindel 22 getragen
wird. Das Ventilelement 20 ist kegelstumpfförmig und
weist eine konisch erweiterte Mundöffnung und einen Dichtungswulst 21 auf
(siehe 4). Der Einlass ist mit Wänden 24 versehen,
die eine entsprechende Kegelstumpfform haben.
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Die
Ventilspindel 22 erstreckt sich durch ein Führungselement,
das einen Führungsrand 26 umfasst,
und ist mit einem langen runden Vorsprung 28 verbunden,
der von der Taste 16 aus nach unten hervorsteht, wobei
das Ende der Ventilspindel 22 durch Presspassung oder Einrastpassung
in eine entsprechend geformte Öffnung 30 im
runden Vorsprung 28 eingepasst ist. Die Verriegelung der
Taste 16 mit der Ventilspindel sorgt dafür, dass
der Tastenkragen durch Presspassung in das Innere einer Krempe 31 eingepasst
wird, die am Ende des Gehäuseabschnitts 8 gegenüber dem
Auslass 12 vom Einlass 10 ausgebildet ist, wodurch
eine Dichtung zwischen der Taste 16 und dem Gehäuseabschnitt 8 gebildet
wird.
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Die
Tülle 14 ist
durch eine Zwischenwand 38 in die beiden Auslässe 12 und 13 und
in die beiden Durchgänge 34 und 36 geteilt.
Die Wand 38 geht von einem Flansch 40 aus, der
diagonal über
den Gehäuseabschnitt
verläuft,
um den Innenraum in zwei Bereiche zu unterteilen. Der Flansch 40 weist
eine zentrale Öffnung
auf, die vom Führungskragen 26,
durch den sich die Ventilspindel 22 bewegt, und einer oberen Öffnung 41 begrenzt
ist. Die Öffnung 41 stellt
die Verbindung zwischen den beiden Bereichen her, in die der Flansch 40 den
Innenraum des Zapfhahngehäuseabschnitts 8 unterteilt.
Der Flansch 40 kann einen teilkreisförmigen Vorsprung 42 aufweisen,
der gemeinsam mit der benachbarten Wand des Gehäuseabschnitts 8 einen
Durchgang 43 definiert, der von der Öffnung 41 ausgeht.
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In
der in 1 gezeigten Position, in der die Taste 16 nicht
gedrückt
ist, sitzt das kegelstumpfförmige
Ventilelement 20 in den kegelstumpfförmigen Wänden 24 des Einlasses 10,
und der Dichtungswulst 21 ist gegen die Wände 24 zusammengedrückt, so
dass keine Flüssigkeit
aus einem Behälter
strömen
kann, mit dem der Zapfhahn 2 verwendet wird. Wenn Druck
auf die Taste 16 ausgeübt
wird, bewegen sich die Ventilspindel 22 und das kegelstumpfförmige Ventilelement 24 in
den Einlassabschnitt 6 des Zapfhahns 2 hinein
in Richtung des Behälters,
wodurch das Ventilelement 20 vom Ventilsitz abgehoben wird,
der durch die kegelstumpfförmigen
Wände 24 gebildet
wird. Im Ergebnis dessen kann Flüssigkeit
aus dem Behälter
heraus, um das Ventilelement 20 herum und in den Gehäuseabschnitt 8 strömen, wie
das durch die Pfeile in 2 dargestellt ist. Die Flüssigkeit
strömt
gegen den Flansch 40 und passiert nach unten den Durchgang 34 der
Tülle 14.
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Das
Ausströmen
der Flüssigkeit
führt zu
einer Verringerung des Drucks im Behälter, wodurch Luft durch den
Durchgang 36 in den zweiten Bereich des Innenraums des
Gehäuseabschnitts
angesaugt wird. Die Luft strömt
durch die Öffnung 41,
durch den Durchgang 43 und um das Ventilelement 20 herum
in den Behälter.
Es war unerwartet, dass diese Rückluft in
ausreichend kleinen Volumenpaketen über das Ventil in das Hauptgehäuse des
Behälters "springen" kann, um eine gleichmäßige Strömung zu
erzeugen, indem der Raum gefüllt
wird, der am Auslass der Flüssigkeit
aus dem Zapfhahn 2 gebildet wird. Das Ergebnis ist eine
Stabilisierung des Flüssigkeitsströmungsprofils
und darüber
hinaus eine maximale Flussrate. Durch die Bereitstellung der beiden
Durchgänge 34 und 36 muss
dieser Flüssigkeitsauslass nicht
unterbrochen werden, um das Einströmen der Luft zu ermöglichen.
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Es
wurde festgestellt, dass das Volumen des Luftdurchgangs, der durch
die Durchgänge 36 und 43 und
den zweiten Bereich des Gehäuseabschnitts 8 gebildet
wird, viel geringer sein kann als das des Flüssigkeitsdurchgangs, der durch
den Durchgang 34 und den ersten Bereich des Gehäuseabschnitts 8 gebildet
wird, und insbesondere, dass zufrieden stellende Ergebnisse erzielt
werden können,
wenn das Verhältnis
zwischen Volumen des Flüssigkeitsdurchgangs
und Volumen des Luftdurchgangs 6:1 beträgt.
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In 1 bis 3 sind
der Flüssigkeitsauslass 12 und
der Lufteinlass 13 so gezeigt, dass sie unmittelbar nebeneinander
liegen, es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass der Lufteinlass 13 auch
an anderer Stelle vorgesehen sein kann, z. B. in der oberen Wand
des Gehäuseabschnitts 8,
wobei "oben" hier im Sinne der
Abbildungen zu verstehen ist. In diesem Fall wäre die Wand 38 nicht
erforderlich, und der Flansch 40 wäre so angeordnet, dass er den
zweiten Bereich von der Tülle 14 trennt,
wobei die Tülle 14 dann
ausschließlich
den Flüssigkeitsauslass 12 ermöglichen
würde.
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Ein
Problem bei bekannten Zapfhähnen
ist – wie
bereits oben erwähnt – die Möglichkeit
der Kontamination der Flüssigkeit
in einem Behälter,
an dem der Zapfhahn befestigt ist. Die Kontamination kann durch
Sauerstoffübertragung
durch den Zapfhahn selbst auftreten, die infolge von zwei Mechanismen auftreten
kann: zum einen infolge von Durchdringung der polymeren Molekularstruktur
der Komponenten des Zapfhahns und zum anderen durch Mikrokanäle an den
Grenzflächen
zwischen den Komponenten des Zapfhahns.
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Der
Zapfhahn 2 aus 1 bis 3 minimiert
das Eindringen von Sauerstoff infolge beider dieser Mechanismen.
Hinsichtlich des ersten Mechanismus, weil die Oberfläche aus
Plastik, die als eine Barriere zwischen der Flüssigkeit und dem Behälter und
der Umgebungsluft dient, minimal ist, weil es sich dabei einfach
nur um das Ventilelement 20 und einen sehr kleinen Bereich
des Gehäuses
unmittelbar neben dem Schraubgewinde 18 handelt. In vielen
bekannten Zapfhähnen
kommen noch weitere Zapfhahnkomponenten für die Sauerstoffübertragung
in Frage, insbesondere die Drucktaste, die aufgrund ihrer erforderlichen
Flexibilität
eine große
Quelle der Sauerstoffübertragung
darstellt. Hinsichtlich des zweiten Mechanismus, weil die einzige
Grenzfläche zwischen
der Flüssigkeit
und der Umgebungsluft zwischen dem Ventilelement 20 und
den Einlasswänden 24 besteht.
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Es
wird erwartet, dass der Zapfhahn 2 aus 1 bis 3 typischerweise
eine Verbesserung der Sauerstoffübertragungsrate
um den Faktor 3 erzielt, das heißt, dass die Sauerstoffübertragung
um mindestens zwei Drittel verringert wird. Das Ergebnis ist eine
signifikant verlängerte
Lagerungszeit vor dem Ausgeben der Flüssigkeit, was insbesondere
bei Behältern
wichtig ist, die Wein enthalten.
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4 zeigt
eine alternative Version des Zapfhahns aus 1 bis 3.
Die Mehrzahl der Komponenten sind dabei identisch, und für gleiche Komponenten
werden gleiche Bezugsziffern verwendet.
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Die
wesentliche Änderung
besteht darin, dass das Führungselement
eine zweite Führungshülse 44 umfasst,
die in einem Abstand von der ersten 26 angeordnet ist.
Außerdem
ist die erste Führungshülse 26 im
Vergleich zu der des Zapfhahns 2 aus 1 bis 3 länger. Die
Flüssigkeit
auf der Oberfläche
der Spindel 22 im Anschluss an die Ausgabe muss deshalb
zwei relativ lange Hülsen 26 und 44 passieren,
die tendenziell die Flüssigkeit "abstreifen" und sie durch den
Flüssigkeitsdurchgang 34 nach
unten tropfen lassen. Zusätzlich
bildet der Abstand zwischen den Führungshülsen 26 und 44 einen Luftspalt,
der tendenziell ein Fallen und Auslaufen der Flüssigkeit durch den Luftdurchgang 36 bewirkt. Damit
verhindert das System, dass Flüssigkeit
auf der Oberfläche
der Spindel 22 in die Taste 16 zurückgezogen
wird. Das ist von Vorteil, weil Luft in der Taste durch den Luftdurchgang 36 heruntersickern
könnte,
wenn die Taste gedrückt
wird, was den Luftrücklaufmechanismus
stören
könnte
und außerdem
die Flüssigkeit
kontaminieren könnte,
die dann aus dem Behälter
in ein Gefäß ausgegeben
wird.
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Wie
aus 4 hervorgeht, kann die zweite Führungshülse 44 tatsächlich als
Faltenbalg oder Manschette konfiguriert sein, die sowohl an der
Ventilspindel 22 als auch am Gehäuseabschnitt 8 anliegt, so
dass sie sich mit der Ventilspindel 22 bewegt, wenn die
Taste 16 gedrückt
und losgelassen wird. Der Kragen 46, der zwischen der zweiten
Führungshülse 44 und
dem Gehäuseabschnitt 8 verläuft, bildet eine
vollständige
Barriere für
das Eindringen von Flüssigkeit
in die Taste 16.
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Der
Zapfhahn 2 aus 1 bis 3 und 4 kann
als "Vorderseiten"-Drucktastenzapfhahn bezeichnet
werden, weil nach dem Verbinden mit einem Behälter Druck in einer Richtung
auf die Drucktaste 16 ausgeübt werden muss, die im Allgemeinen zur
Vorderseite des Behälters
zeigt.
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Dagegen
kann der Zapfhahn aus 5 bis 7 als "Oberseiten"-Drucktastenzapfhahn
bezeichnet werden, weil hier Druck nach unten ausgeübt werden
muss, wie im Detail weiter unten beschrieben wird.
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Der
Zapfhahn 52 hat viele gleichartige Komponenten wie der
Zapfhahn 2, darunter einen Einlassabschnitt 56 und
einen Gehäuseabschnitt 58,
die durch einen Flüssigkeitseinlass 60 getrennt
sind. Der Gehäuseabschnitt 58 weist
eine Tülle 64 mit
einer Mundöffnung 63 auf,
die einen Flüssigkeitsauslass 62 bildet,
der bei dieser Ausführungsform
auch gleichzeitig der Lufteinlass ist. Eine Drucktaste 66 trägt eine
Ventilspindel 72, die wiederum ein Ventilelement 70 mit
einem Dichtungswulst 71 trägt. Das Ventilelement 70 ist
kegelstumpfförmig
und weist eine konisch erweiterte Mundöffnung auf, so dass bei geschlossenem
Zapfhahn 52 der Dichtungswulst 71 am Element 70 auf
dem ringförmigen
Rand der Mundöffnung 63 aufsitzt,
um den Auslass abzudichten.
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Ein
Vorteil des Oberseiten-Drucktastenzapfhahns 52 besteht
darin, dass die Ventilsteuerung des Zapfhahns 52 am Flüssigkeitsauslass
erfolgt, das heißt,
dass es keinen Zwischenraum zwischen dem Ventilelement 70 und
dem Flüssigkeitsauslass 62 gibt,
in dem beim Beenden der Ausgabe Flüssigkeit zurückbleiben
kann, die anschließend
Tropfen bilden könnte.
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Die
Ventilspindel 72 ist wiederum mit der Drucktaste 66 verbunden,
indem eine Verbindung mit einem Vorsprung 78 besteht, der
von der Taste 66 aus nach unten hervorsteht. Bei dieser
Ausführungsform
weist die Ventilspindel 72 an ihrem gegenüberliegenden
Ende oberhalb des Ventilelements 70 Rippen 82 auf.
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Da
sich das Ventilelement 70 innerhalb der Tülle 64 bewegt,
kann die Tülle 64 nicht
wie beim Zapfhahn 2 unterteilt sein. Allerdings ist der
Innenraum des Gehäuseabschnitts 58 oberhalb
dem Ventilelement 70 wiederum durch ein Flanschelement 84 in
zwei Bereiche aufgeteilt. Das Flanschelement 84 hat einen
ersten inneren kreisförmigen
Abschnitt, der eine zentrale Öffnung 86 umgibt,
in der sich die Ventilspindel 72 bewegt, und einen zweiten äußeren Bereich,
der sich über
ungefähr
270° erstreckt
und an seinen Enden zwei nach unten hängende Rippen 88 aufweist.
Das Flanschelement 84 kann als integraler Bestandteil des
Gehäuseabschnitts 58 ausgeformt sein
und teilt nicht nur den Gehäuseabschnitt 58 in zwei
Bereiche auf, sondern agiert auch als stabile Ventilführung. Seine
Rippen 88 werden deshalb statisch innerhalb des Gehäuseabschnitts 58 gehalten, und
die Ventilrippen 82 sind so angeordnet, dass sie neben
den statischen Rippen 88 und parallel zu diesen verlaufen.
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Die
statischen Rippen 88 definieren gemeinsam mit den Wänden des
Gehäuseabschnitts 58 einen
ersten Luftströmungsdurchgang.
Der Zapfhahn 52 umfasst einen zweiten Luftströmungsdurchgang in
Form eines Rohrs 90, das vom Flanschelement 84 quer
zu den Rippen 88 und hinter den Einlassabschnitt 56 hinaus
verläuft.
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Wie
beim Zapfhahn 2 wird beim Herunterdrücken der Drucktaste 66 des
Zapfhahns 52 das Ventilelement 70 aus seinem Sitz
heraus bewegt, und Flüssigkeit
strömt
entlang einem Flüssigkeitsströmungsdurchgang,
der durch den ersten Bereich definiert ist, in den der Gehäuseabschnitt 58 durch
den Flansch 84 abgeteilt ist, und aus der Tülle 64 heraus zu
einer Seite des Ventilelements 70. Gleichzeitig strömt Luft
durch den Durchgang, der durch die statischen Rippen 88 definiert
ist, in den zweiten Bereich des Gehäuseabschnitts 58,
durch das Rohr 90 und durch den Auslass 92 in
den Behälter.
Die Luft- und Flüssigkeitsströmungen sind
in 7, 7A und 7B deutlich
dargestellt.
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Die
Ergebnisse hinsichtlich der Maximierung der Flüssigkeitsströmung und
eines gleichmäßigen Strömungsprofils
können
in einigen Fällen
mit dem Oberseiten-Zapfhahn 52 sogar noch besser sein als beim
Vorderseiten-Zapfhahn 2, weil die Lage des Ventilelements 70 am
Auslass das relativ lang hervorstehende Rohr 90 ermöglicht,
welches die Luftrückführung erleichtert.