DE102012102467A1 - Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer - Google Patents

Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer Download PDF

Info

Publication number
DE102012102467A1
DE102012102467A1 DE201210102467 DE102012102467A DE102012102467A1 DE 102012102467 A1 DE102012102467 A1 DE 102012102467A1 DE 201210102467 DE201210102467 DE 201210102467 DE 102012102467 A DE102012102467 A DE 102012102467A DE 102012102467 A1 DE102012102467 A1 DE 102012102467A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
pressure
flow
liquid
liquid stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201210102467
Other languages
German (de)
Inventor
Gerrit Sonnenrein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SONNENREIN, GERRIT, DE
Original Assignee
BIOLOG GmbH
BIOLOGIC GmbH
SUTO GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIOLOG GmbH, BIOLOGIC GmbH, SUTO GmbH filed Critical BIOLOG GmbH
Priority to DE201210102467 priority Critical patent/DE102012102467A1/en
Publication of DE102012102467A1 publication Critical patent/DE102012102467A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/236—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages
    • B01F23/2363—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3121—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31242—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow the main flow being injected in the central area of the venturi, creating an aspiration in the circumferential part of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4523—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through sieves, screens or meshes which obstruct the whole diameter of the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/833—Flow control by valves, e.g. opening intermittently
    • B01F35/8331—Flow control by valves, e.g. opening intermittently the flow of one component operating the actuator of the valve, e.g. by deforming a membrane which operates de valve actuator

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

The device (10) has a continuous mixer (28) that is provided with a liquid stream connector (12), gas port (14) connected with carbon dioxide bottle (22), and a liquid stream discharge port (16). An adjustable pressure control valve (50) adjusts the differential pressure between gas and the supplied liquid stream. A gas pipe (42) is arranged between the adjustable pressure control valve and the continuous mixer for supplying the gas stream to the liquid stream in the continuous mixer. An independent claim is included for a method for enriching liquid stream with gas.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren und Vorrichtung für die Anreicherung eines Trinkwasserstroms mit Kohlendioxid. Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von einer Karbonisierung einer Flüssigkeit die Rede ist, so ist damit im Allgemeinen die Anreicherung der Flüssigkeit mit einem Gas gemeint. Die Anreicherung einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, mit gasförmigem Kohlendioxid ist dabei als mit umfasster Spezialfall der allgemein zu verstehenden Formulierung anzusehen.The present invention relates generally to a method and apparatus for the enrichment of a liquid stream with a gas. It relates in particular to a method and apparatus for the enrichment of a drinking water stream with carbon dioxide. When in connection with the present invention of a carbonation of a liquid is mentioned, so it is generally meant the enrichment of the liquid with a gas. The enrichment of a liquid, in particular water, with gaseous carbon dioxide is to be regarded as a comprehensive special case of the generally understood formulation.

Stand der TechnikState of the art

Vorrichtungen für die Anreicherung von Trinkwasser mit Kohlendioxid (auch als Karbonisierung des Trinkwassers bezeichnet) sind seit langem bekannt. Bei den meisten dieser Vorrichtungen erfolgt die Karbonisierung des Trinkwassers in einem Vorratsbehälter, meistens als Karbonatorkessel bezeichnet. Karbonatorkessel sind mit Sensoren bestückt, die regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden. Weiterhin sind in der Regel mehrere Magnetventile vorhanden. Die Wartungskosten während der Nutzungsdauer sind häufig höher als die Anschaffungskosten. Hinzu kommen häufig Hygieneprobleme durch die Anzahl der Bauteile in der Wasserführung sowie den Vorratsbehälter selbst aufgrund der geringen Strömung.Devices for the enrichment of drinking water with carbon dioxide (also referred to as carbonation of drinking water) have long been known. In most of these devices, the carbonation of the drinking water takes place in a reservoir, usually referred to as Karbonatorkessel. Carbonator boilers are equipped with sensors that are regularly serviced and replaced. Furthermore, there are usually several solenoid valves available. The maintenance costs during the service life are often higher than the initial costs. In addition, there are often hygiene problems due to the number of components in the water supply and the reservoir itself due to the low flow.

In letzter Zeit wurden jedoch auch Vorrichtungen entwickelt, um in Privathaushalten oder Gaststätten Leitungswasser im Durchlaufverfahren mit Kohlendioxid anzureichern. Bei diesem Durchlaufverfahren erfolgt die Karbonisierung in einem Durchlaufmischer, der unmittelbar an die Trinkwasserleitung angeschlossen ist. Im Vergleich zu klassischen Vorrichtungen mit Vorratsbehälter hat die Durchlaufkarbonisierung ohne Vorratsbehälter den Vorteil wesentlich kompakter, kostengünstiger und zudem auch hygienischer zu sein. Ein Nachteil der Durchlaufkarbonisierung ist jedoch, dass es sehr aufwendig ist, bei Druckschwankungen in der Trinkwasserleitung eine einwandfreie und gleichmäßige Karbonisierung zu erzielen. In der Regel werden bislang als Mischsysteme Venturi- und Wasserstrahldüsen eingesetzt. Hier erfolgt der Übergang des Gases in das Wasser erst nach dem Mischen in der Zapfleitung. Die erforderlichen langen Zapfleitungen verursachen Hygieneprobleme und unterliegen meist aufwendiger Reinigung und Wartung.Recently, however, devices have also been developed to enrich tap water in a continuous process with carbon dioxide in private households or restaurants. In this continuous process, the carbonization takes place in a continuous mixer, which is connected directly to the drinking water pipe. Compared to conventional devices with reservoir, the continuous carbonation without reservoir has the advantage of being much more compact, less expensive and more hygienic. A disadvantage of Durchlaufkarbonisierung, however, is that it is very expensive to achieve a perfect and uniform carbonization in pressure fluctuations in the drinking water pipe. As a rule, Venturi and water jet nozzles have hitherto been used as mixing systems. Here, the transition of the gas into the water takes place only after mixing in the tapping line. The required long dispensing lines cause hygiene problems and are usually subject to extensive cleaning and maintenance.

Eine Vorrichtung zur Anreicherung von Trinkwasser mit Kohlendioxid im Durchlaufverfahren ist z.B. in der WO 2004/024306 beschrieben. In dieser Schrift schlägt man vor, den Druck im Durchlaufmischer mittels eines Überströmventils in der Zapfleitung und eines zusätzlichen Druckstabilisators im Durchlaufmischer selbst konstant zu halten. In der Gaszuleitung ist weiterhin ein Durchflussmengenventil angeordnet, das die in den Durchlaufmischer pro Zeiteinheit eingespeiste Gasmenge konstant halten soll. Weiterhin umfasst die Regelung ein Magnetventil im Wasseranschluss und Magnetventil im Gasanschluss des Durchlaufmischers. Beide Magnetventile werden geschlossen, falls ein Druckwächter in der Zapfleitung einen Druckanstieg über den Arbeitsdruck hinaus feststellt. Es handelt sich hierbei um eine relativ aufwendige Regelungstechnik deren Abstimmung ebenfalls relativ kompliziert ist.A device for the enrichment of drinking water with carbon dioxide in a continuous process is eg in the WO 2004/024306 described. In this document proposes to keep constant the pressure in the continuous mixer by means of a spill valve in the dispensing line and an additional pressure stabilizer in the continuous mixer itself. In the gas supply line, a flow rate valve is further arranged, which should keep constant the fed into the continuous mixer per unit of time amount of gas. Furthermore, the control includes a solenoid valve in the water connection and solenoid valve in the gas connection of the continuous mixer. Both solenoids are closed if a pressure switch in the bleed line detects a pressure increase beyond the working pressure. This is a relatively complex control technology whose coordination is also relatively complicated.

Die PCT/DE 01/04128 befasst sich allgemein mit einem Einspeisungsbauteil für einen rohrförmigen Durchlaufmischer mit Siebeinsätzen. Insoweit verständlich, scheint diese Schrift auch vorzuschlagen, den Einspeisedruck des Gases in den Durchlaufmischer in Abhängigkeit des Wasserdrucks zu regeln. Es wird hierzu ein relativ kompliziertes Druckregelventil für das Gas vorgestellt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Regelung des Einspeisedrucks des Gases in Abhängigkeit des Wasserdrucks, bei starken Wasserdruckschwankungen oder kleinen Zapfmengen jedoch noch keine zufrieden stellende Karbonisierung gewährleistet.The PCT / DE 01/04128 is generally concerned with a feed component for a tubular continuous mixer with sieve inserts. As far as understandable, this document also seems to suggest to regulate the feed pressure of the gas in the continuous mixer depending on the water pressure. For this purpose, a relatively complicated pressure regulating valve for the gas is presented. In practice, however, has shown that such a regulation of the feed pressure of the gas as a function of the water pressure, with strong water pressure fluctuations or small tap quantities but still does not ensure satisfactory carbonization.

Aus der EP 1 926 548 A1 ist schließlich eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anreicherung einer Flüssigkeit mit einem Gas, welche auf einem Durchlaufmischer mit einem Anschluss für den Flüssigkeitsstrom, einem Anschluss für das Gas und einem Entnahmeanschluss für den angereicherten Flüssigkeitsstrom basieren. Weiterhin ist ein Differenzdruckregler zum Regeln des Gasdrucks in Abhängigkeit des Flüssigkeitsdrucks vorgesehen, wobei der Differenzdruckregler die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas weitgehend konstant hält. Schließlich ist stromabwärts des Durchlaufmischers ein Durchflussmengenregler zum Konstant halten der Durchflussmenge des Flüssigkeitsstroms weitgehend unabhängig von eingangsseitigen Druckschwankungen vorgesehen. Bleiben beim Betrieb dieser Vorrichtung die Betriebsbedingungen in einem vorgegebenen Rahmen, so liefert die hier vorgeschlagene Vorrichtung bzw. das vorgeschlagene Verfahren zufriedenstellende bis gute Karbonsierungsergebnisse. Verlassen die Betriebsbedingungen aber den vorgegebenen Rahmen, weil z.B. der eingangsseitige Druck in der anzureichernden Flüssigkeit zunimmt, so kann unter ungünstigen Umständen ein „Durchschlagen“ des dem Durchlaufmischer zugeführten Gases durch den Durchlaufmischer bis zu einer Zapfstelle auftreten, was zu einem „Stottern“ oder Spritzen beim Zapfvorgang führt. Ursächlich hierfür ist, dass i.A. die Löslichkeit des Gases in der anzureichernden Flüssigkeit sowohl vom Gas- als auch vom Flüssigkeitsdruck abhängen. Wird der eingangsseitige Gasdruck zu hoch, so wird das Gas im Durchlaufmischer nicht mehr vollständig gelöst, so dass das nicht gelöste Gas in Form von Bläschen in der Flüssigkeit aus dem Durchlaufmischer und nachfolgend aus der Zapfstelle austritt und dort die erwähnten Phänomene „Stottern“ bzw. Spritzen verursacht. Dieses Problem kann insbesondere dann auftreten, wenn der Gasdruck mittels eines Differenzdruckreglers auf den eingangsseitigen Flüssigkeitsdruck geregelt wird und dieser starken Schwankungen unterworfen ist.From the EP 1 926 548 A1 Finally, US-A-4/51325 is an apparatus and method for enriching a liquid with a gas based on a continuous mixer having a liquid flow port, a gas port, and an enriched liquid stream extraction port. Furthermore, a differential pressure regulator is provided for regulating the gas pressure as a function of the fluid pressure, wherein the differential pressure regulator keeps the pressure difference between the fluid flow and the gas fed in substantially constant. Finally, downstream of the continuous mixer, a flow regulator for keeping constant the flow rate of the liquid flow is provided largely independent of input-side pressure fluctuations. If the operating conditions remain within a given framework during the operation of this device, then the device proposed here or the proposed method will deliver satisfactory to good carbonization results. Leaving the operating conditions but the given frame, for example because the input side pressure increases in the liquid to be enriched, so under unfavorable circumstances, a "penetration" of the continuous mixer gas supplied through the flow mixer to a tap occur, resulting in a "stuttering" or spraying when tapping leads. The reason for this is that iA the Solubility of the gas in the liquid to be enriched depend on both the gas and the liquid pressure. If the input side gas pressure is too high, the gas is no longer completely dissolved in the continuous mixer, so that the undissolved gas in the form of bubbles in the liquid from the continuous mixer and then exits the tap and there the aforementioned phenomena "stuttering" or Spraying caused. This problem can occur especially when the gas pressure is controlled by means of a differential pressure regulator on the input side fluid pressure and this is subject to strong fluctuations.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas anzugeben, welche die vorgenannten Probleme vermeidet. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas anzugeben, welches die vorgenannten Probleme vermeidet. The object of the present invention is to provide a device for enriching a liquid flow with a gas, which avoids the aforementioned problems. Another object of the invention is to provide a method for enriching a liquid stream with a gas, which avoids the aforementioned problems.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.These objects are achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 12. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of the invention

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms (z.B. Trinkwasser aus einer Frischwasserleitung oder einem Vorratsbehälter) mit einem Gas (z.B. CO2 oder O2) vorgesehen. Sie umfasst einerseits einen Durchlaufmischer, der (mindestens) einen Anschluss für den Flüssigkeitsstrom, (mindestens) einen Anschluss für das Gas und einen Entnahmeanschluss für den angereicherten Flüssigkeitsstrom aufweist. Andererseits umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Gas und dem zugeführten Flüssigkeitsstrom.A device according to the invention is provided for the enrichment of a liquid stream (eg drinking water from a fresh water line or a storage tank) with a gas (eg CO 2 or O 2 ). On the one hand, it comprises a continuous mixer which has (at least) one connection for the liquid flow, (at least) one connection for the gas and one extraction connection for the enriched liquid flow. On the other hand, the device comprises means for adjusting the differential pressure between the gas and the supplied liquid stream.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung nun weiterhin einen zwischen der Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks und dem Durchlaufmischer angeordneten Durchflussbegrenzer für den dem Durchlaufmischer zugeführten Gasstrom.According to the invention, the device now further comprises a flow restrictor arranged between the device for setting the differential pressure and the continuous mixer for the gas flow supplied to the continuous mixer.

Überraschend hat sich gezeigt, dass ein derart angeordneter Durchflussbegrenzer bei geeigneter Auslegung auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen sicher ein „Durchschlagen“ von nicht im Flüssigkeitsstrom gelöstem Gas bis zu einer hinter dem Durchlaufmischer angeordneten Zapfstelle für die mit Gas angereicherte Flüssigkeit verhindert. Hierdurch ergibt sich – insbesondere unter ungünstigen Betriebsbedingungen, auf die nachstehend noch genauer eingegangen wird – eine bislang unerreichte Störungsfreiheit beim Zapfvorgang.Surprisingly, it has been shown that a flow restrictor arranged in this way, with a suitable design, reliably prevents a "strike through" of gas not dissolved in the liquid stream even under unfavorable operating conditions up to a tapping point arranged behind the continuous mixer for the gas-enriched liquid. This results - especially in unfavorable operating conditions, which will be discussed in more detail below - a previously unattained freedom from malfunctions during tapping.

Eine besonders gute Anpassung an schwankende Betriebsbedingungen, insbesondere an einen schwankenden Druck in der mit Gas anzureichernden Flüssigkeit, ergibt sich, wenn die Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Gas und dem Flüssigkeitsstrom als Differenzdruckregler ausgebildet ist. Dabei kann der Differenzdruckregler insbesondere als Regelventil ausgebildet sein, welches den Einspeisedruck des Gases derart regelt, dass die Druckdifferenz zwischen dem zugeführten Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas weitgehend konstant ist. Ein solcher Differenzdruckregler kann z.B. ein vom Flüssigkeitsdruck betätigtes mechanisches Stellorgan umfassen.A particularly good adaptation to fluctuating operating conditions, in particular to a fluctuating pressure in the gas to be enriched liquid, results when the means for adjusting the differential pressure between the gas and the liquid stream is designed as a differential pressure regulator. In this case, the differential pressure regulator can be designed in particular as a control valve, which regulates the feed pressure of the gas such that the pressure difference between the supplied liquid flow and the injected gas is substantially constant. Such a differential pressure regulator may e.g. comprise a fluid pressure actuated mechanical actuator.

Treten weniger hohe Schwankungen in den Betriebsbedingungen auf, so kann die Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks auch zwei verstellbare Ventile umfassen, die zwischen einem irgendwie gearteten Gasvorrat und dem Durchlaufmischer sowie zwischen einem irgendwie gearteten Anschluss für die mit Gas anzureichernde Flüssigkeit und dem Durchlaufmischer angeordnet sind. Diese Ventile erlauben die unabhängige Einstellung des Gasdrucks sowie des Drucks in der Flüssigkeitszufuhr, wobei neben den jeweiligen Absolutdrucken auch die (mittlere) Druckdifferenz zwischen Gas und anzureichernder Flüssigkeit durch die jeweiligen Ventilstellungen festgelegt ist. Die (mittlere) Druckdifferenz zwischen Gas und anzureichernder Flüssigkeit bestimmt – neben anderen Faktoren – wesentlich das Ergebnis der im Durchlaufmischer erfolgenden Gasanreicherung der Flüssigkeit. Eine Einstellmöglichkeit der Druckdifferenz durch einen Bediener stellt also eine relevante Verbesserung des Bedienungskomforts der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, und zwar unabhängig davon, ob der Einspeisedruck des Gases auf geeignete Weise derart geregelt wird, dass die Druckdifferenz zwischen dem zugeführten Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas weitgehend konstant ist, oder nicht.If there are fewer fluctuations in operating conditions, the differential pressure setting means may also comprise two variable valves located between any type of gas supply and the continuous mixer and between any type of gas-enriched liquid connection and the continuous mixer. These valves allow the independent adjustment of the gas pressure and the pressure in the liquid supply, wherein in addition to the respective absolute pressures and the (average) pressure difference between gas and liquid to be enriched is determined by the respective valve positions. The (average) pressure difference between the gas and the liquid to be enriched determines, among other factors, the result of the gas enrichment of the liquid in the continuous mixer. An adjustment of the pressure difference by an operator thus represents a relevant improvement in the ease of operation of the device according to the invention, regardless of whether the feed pressure of the gas is controlled in a suitable manner such that the pressure difference between the supplied liquid flow and the gas fed is substantially constant , or not.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Durchflussbegrenzer eine Nennweite DN von maximal 3,0, bevorzugt von maximal 2,5 und besonders bevorzugt von 2,0 auf.In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, the flow restrictor has a nominal diameter DN of not more than 3.0, preferably of not more than 2.5, and more preferably of 2.0.

Als vorteilhafte Untergrenze hat sich eine Nennweite DN von nicht kleiner als 0,1, bevorzugt von nicht kleiner als 0,15 und besonders bevorzugt von nicht kleiner als 0,2 herausgestellt.As an advantageous lower limit, a nominal diameter DN of not less than 0.1, preferably not less than 0.15 and more preferably not less than 0.2 has been found.

Weiterhin hat es sich unerwartet als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchflussbegrenzer z.B. durch einen Bediener der Vorrichtung verstellbar ist, insbesondere innerhalb der vorgenannten Grenzen. Besonders vorteilhaft ist der Durchflussbegrenzer mechanisch verstellbar. Aber auch eine z.B. elektromechanische Verstellbarkeit ist möglich und unter Umständen vorteilhaft. Es hat sich erwiesen, dass eine Verstellung des Durchflussbegrenzers – neben der Einstellung des Differenzdrucks zwischen Gas und anzureichender Flüssigkeit eine besonders genaue Einstellung des Anreicherungsgrads der Flüssigkeit mit dem Gas, z.B. im Fall von CO2 und Wasser des Karbonisierungsgrads, erlaubt.Furthermore, it has unexpectedly proven to be particularly advantageous if the flow restrictor is adjustable, for example by an operator of the device, in particular within the aforementioned limits. Particularly advantageously, the flow restrictor is mechanically adjustable. But also an example electromechanical adjustability is possible and may be advantageous. It has been found that an adjustment of the flow restrictor - in addition to the adjustment of the differential pressure between gas and liquid to be rich allows a particularly accurate adjustment of the degree of enrichment of the liquid with the gas, for example in the case of CO 2 and water of Karbonisierungsgrads.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Durchflussbegrenzer als Drossel oder als Blende ausgebildet. In beiden Fällen kann vorgesehen werden, dass die Drossel oder die Blende verstellbar sind.In a particularly advantageous embodiment of the flow restrictor is designed as a throttle or as a diaphragm. In both cases it can be provided that the throttle or the aperture are adjustable.

Ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung stromaufwärts des Durchlaufmischers tatsächlich ein Differenzdruckregler angeordnet, so ergeben sich besondere Vorteile, wenn dieser verstellbar ausgebildet ist. Vorstehend war bereits darauf hingewiesen worden, dass eine Einstellung der Druckdifferenz zwischen Gas und anzureichernder Flüssigkeit eine Beeinflussung des Anreicherungsgrads der Flüssigkeit erlaubt.If a differential pressure regulator is actually arranged upstream of the continuous mixer in the device according to the invention, this results in particular advantages if it is designed to be adjustable. It has already been pointed out above that an adjustment of the pressure difference between the gas and the liquid to be enriched makes it possible to influence the degree of enrichment of the liquid.

Eine besonders genaue Einstellung des Anreicherungsgrads der Flüssigkeit mit dem Gas wird erzielt, wenn sowohl der eingangsseitige Differenzdruck zwischen Gas und Flüssigkeit als auch der Durchflussbegrenzer einstellbar sind. Der erfindungsgemäße Vorteil bei gleichzeitig hohem Bedienungskomfort wird aber auch dann erreicht, wenn entweder nur der eingangsseitige Differenzdruck oder aber der Durchflussregler verstellbar sind.A particularly accurate adjustment of the degree of enrichment of the liquid with the gas is achieved if both the inlet-side differential pressure between gas and liquid and the flow restrictor are adjustable. The advantage of the invention with high ease of use is also achieved when either only the input side differential pressure or the flow control are adjustable.

Grundsätzlich gilt, dass der Einspeisedruck des Gases größer, kleiner oder gleich dem Druck der anzureichernden Flüssigkeit sein kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gute Ergebnisse liefert, wenn der Einspeisedruck des Gases in den Durchlaufmischer kleiner oder gleich dem Druck des zugeführten Flüssigkeitsstroms ist, insbesondere aber kleiner ist als der Druck des zugeführten Flüssigkeitsstroms.In principle, the feed pressure of the gas can be greater, smaller or equal to the pressure of the liquid to be enriched. However, it has been found that the device according to the invention provides particularly good results when the feed pressure of the gas in the continuous mixer is less than or equal to the pressure of the supplied liquid stream, but in particular is smaller than the pressure of the supplied liquid stream.

Der Durchlaufmischer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung einen Düsenkopf und eine daran anschließende Mischkammer. Dabei weist der Düsenkopf vorteilhaft einen Düsenringspalt und eine zentral zum Düsenringspalt angeordnete Gaseinblasdüse auf. In dieser Konfiguration ist der Anschluss für den Flüssigkeitsstrom vorteilhaft mit dem Düsenringspalt und der Anschluss für das Gas mit der Gaseinblasdüse verbunden. Wird der Düsenringspalt verstellbar ausgebildet, so kann der Anreicherungsgrad der Flüssigkeit mit dem Gas (zusätzlich) über eine Veränderung des Düsenringspalts beeinflusst werden.The continuous mixer of a device according to the invention comprises, in a preferred embodiment, a nozzle head and an adjoining mixing chamber. In this case, the nozzle head advantageously has a nozzle ring gap and a gas injection nozzle arranged centrally with respect to the nozzle ring gap. In this configuration, the liquid flow port is advantageously connected to the nozzle annulus and the gas port is connected to the gas injection nozzle. If the nozzle ring gap is designed to be adjustable, the degree of enrichment of the liquid with the gas can (additionally) be influenced by a change in the nozzle ring gap.

Vorteilhaft ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anschluss für den Flüssigkeitsstrom dazu eingerichtet, mit einer Frischwasserleitung verbunden zu werden, und der Anschluss für das Gas dazu eingerichtet, mit einem Gasvorrat, z.B. einer externen oder auch in die Vorrichtung selbst integrierten Gasflasche, verbunden zu werden. Der Zapfanschluss des Durchlaufmischers ist schließlich mit einem Zapfventil verbunden.Advantageously, in a device according to the invention, the connection for the liquid flow is adapted to be connected to a fresh water line, and the connection for the gas is arranged to be connected to a gas supply, e.g. an external or even in the device itself integrated gas cylinder to be connected. The dispensing connection of the continuous mixer is finally connected to a dispensing valve.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin einen dem Durchlaufmischer nachgeschalteten Durchflussmengenregler (d.h. stromabwärts des Durchlaufmischers) zum Konstant halten der Durchflussmenge des Flüssigkeitsstroms pro Zeiteinheit weitgehend unabhängig von Druckschwankungen in dessen Zulauf, d.h. sowohl in der Speiseleitung der Flüssigkeit, die mit einem Gas anzureichern ist, als auch ausgangsseitig des Durchlaufmischers.According to a further advantageous embodiment of the present invention, the apparatus further comprises a flow rate regulator downstream of the flow mixer (i.e., downstream of the continuous mixer) for keeping constant the flow rate of the liquid flow per unit time substantially independent of pressure fluctuations in its inlet, i.e., flow rate. both in the feed line of the liquid to be enriched with a gas, and on the output side of the continuous mixer.

In dieser speziellen Konfiguration kann durch die vorgeschlagene Kombination von:

  • • einer Konstanthaltung der Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom (vornehmlich Trinkwasser) und dem eingespeisten Gas (vornehmlich Kohlendioxid) über eine Regelung des Gaseinspeisedrucks, und
  • • einer Konstanthaltung der Durchflussmenge des Flüssigkeitsstroms mittels eines Durchflussmengenreglers stromabwärts des Durchlaufmischers,
ohne großen Regelaufwand eine sehr gleichmäßige und von Druckschwankungen unabhängige Gasanreicherung erzielen, wobei die Vorrichtung aufgrund ihrer Durchströmgeschwindigkeit und Wasserführung weitestgehend wartungsfrei und hygienesicher ist. Insbesondere ergibt sich für die mit dem Gas angereicherte Flüssigkeit wiederum ein sehr gleichmäßiges Zapfbild. Auch bei starken Druckschwankungen im Flüssigkeitsstrom, insbesondere auch während kurzen Zapfvorgängen, funktioniert die Gasanreicherung ohne irgendwelche Nachregulierung optimal. Die Vorrichtung ist – wie die vorstehend diskutierten Ausführungen und vorteilhaften Weiterbildungen – insbesondere für den Haushaltsbereich geeignet, vor allem wegen ihren unproblematischen Betriebs- und Wartungseigenschaften.In this particular configuration, the proposed combination of:
  • • Keeping constant the pressure difference between the liquid flow (primarily drinking water) and the injected gas (mainly carbon dioxide) via a regulation of the gas supply pressure, and
  • A constant flow rate of the liquid flow by means of a flow rate regulator downstream of the continuous mixer,
achieve a very uniform and independent of pressure fluctuations gas enrichment without great control effort, the device is largely maintenance-free and hygienic due to their flow rate and water flow. In particular, the liquid enriched with the gas in turn results in a very uniform Zapfbild. Even with strong pressure fluctuations in the liquid flow, especially during short tapping operations, the gas enrichment works optimally without any readjustment. The device is - as discussed above and advantageous developments - particularly suitable for household use, especially because of their unproblematic operation and maintenance characteristics.

Das Resultat der Gasanreicherung kann hierbei über den Differenzdruck zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas und / oder die Durchflussmenge des Flüssigkeitsstroms und / oder die Eigenschaften des Durchlaufmischers, insbesondere die Variation der Spaltweite in einem nachstehend beschriebenen Durchlaufmischer mit Düsenkammer (z.B. gemäß der Lehre der WO 2004/024306 AI ) beeinflusst bzw. fest geregelt werden.The result of the gas enrichment can in this case via the differential pressure between the liquid flow and the injected gas and / or the flow rate of the liquid flow and / or the properties of the continuous mixer, in particular the variation of the gap width in a flow mixer described below with nozzle chamber (eg according to the teaching of WO 2004/024306 AI ) are influenced or firmly regulated.

In einer bevorzugten Weiterbildung betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zur Anreicherung einer Flüssigkeit mit einem Gas, wobei der Anreicherungsgrad variabel ist. Ein bevorzugter Durchflussmengenregler umfasst einen Drosselkörper, der in einem Durchflussquerschnitt des Durchflussmengenreglers derart angeordnet ist, dass er den Durchflussquerschnitt verkleinert, falls der Druck in der ihn durchströmenden Flüssigkeit ansteigt, und denselben vergrößert, wenn der Druck in der ihn durchströmenden Flüssigkeit abfällt. Ein solcher Durchflussmengenregler braucht in der Tat keine separaten Sensoren und keine Energieversorgung. Er kann einfach in eine Zapfleitung oder einen Zapfhahn eingebaut werden. Es kann ein fest eingestellter oder ein einstellbarer Durchflussmengenregler zum Einsatz kommen. Mit einem einstellbaren Durchflussmengenregler hat man zusätzlich die Möglichkeit, durch Nachregulierung der Durchflussmenge das Resultat der Gasanreicherung zu beeinflussen. In a preferred development, the invention thus relates to a method for enriching a liquid with a gas, wherein the degree of enrichment is variable. A preferred flow rate regulator comprises a throttle body arranged in a flow area of the flow rate regulator such that it reduces the flow area if the pressure in the liquid flowing therethrough increases and increases as the pressure in the liquid flowing through it decreases. Such a flow regulator does not need separate sensors and power supply. It can easily be installed in a tap pipe or a tap. A fixed or adjustable flow regulator can be used. With an adjustable flow regulator, it is also possible to influence the gas enrichment result by adjusting the flow rate.

Nachfolgend werden beispielhaft Konzepte zur Karbonisierung von Wasser, d.h. zur Anreicherung von Wasser mit im Wasser gelöstem CO2 beschrieben. Diese Konzepte lassen sich unmittelbar auf die Anreicherung einer beliebigen Flüssigkeit mit einem Gas übertragen. Demzufolge soll auch der nachfolgend gebauchte Terminus „Karbonisierung“ beispielhaft für die Gasanreicherung im Allgemeinen verstanden werden.The following examples describe concepts for the carbonization of water, ie for the enrichment of water with CO 2 dissolved in the water. These concepts can be directly transferred to the enrichment of any liquid with a gas. Accordingly, the term "carbonization" used below should also be understood as an example of gas enrichment in general.

Vorstehend war bereits darauf eingegangen worden, dass das Resultat der Gasanreicherung, d.h. der Karbonisierungsgrad, auch über eine Verstellbarkeit des Differenzdrucks zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas und / oder den Eigenschaften des Durchlaufmischers, insbesondere die Variation der Spaltweite in einem nachstehend beschriebenen Durchlaufmischer mit Düsenkammer (z.B. gemäß der Lehre der WO 2004 / 024 306 AI ) beeinflusst werden kann. Dies ist insbesondere gegenüber den aus dem Stand der Technik vorbekannten Karbonisatoren vorteilhaft, bei denen eine Variation des Karbonisierungsgrads durch einfaches Zumischen von nicht karbonisiertem Wasser zum karbonisierten Wasser in einem variablen Mischungsverhältnis erzielt wird. Das geschieht in der Regel durch den Einsatz einer Steuerung mit Magnetventilen, die je nach Einstellung des Kohlensäuregrades unterschiedlich viel stilles Wasser aus einer parallelen Leitung zum karbonisierten Wasser in den Auslauf gelangen lassen. Dieses geschieht vorzugsweise über eine Steuerung mit Taktung. Die Taktzahl bestimmt den Kohlensäuregehalt im Getränk. Erforderlich ist somit bei Karbonisatoren dieses Typs ein hoher technischer Aufwand, der mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden ist. Der aufwendige Aufbau und die erforderliche Wartung bringt unvermeidlich Kostennachteile mit sich. Andererseits bestehen hygienische Nachteile, da die Gefahr besteht, dass das Leitungsnetz des nicht karbonisierten Wassers (stilles Wasser) über die Zapfstelle hoher Gefahr der Verkeimung ausgesetzt ist. Der Karbonisator gemäß der vorliegenden Erfindung hingegen weist eine solche zusätzliche Zufuhrleitung für stilles Wasser nicht auf, so dass der Nachteil des erhöhten technischen Aufwands grundsätzlich vermieden wird. Weiterhin ist praktisch das gesamte Wasser, welches bei Nichtgebrauch des erfindungsgemäßen Karbonisators in dessen Leitungen steht, karbonisiert und weist damit eine deutlich verringerte Neigung zur Keimbildung auf.It has already been mentioned above that the result of the gas enrichment, ie the degree of carbonation, also via an adjustability of the differential pressure between the liquid flow and the injected gas and / or the properties of the continuous mixer, in particular the variation of the gap width in a flow mixer with nozzle chamber described below (eg according to the teaching of WO 2004/024 306 Al ) can be influenced. This is particularly advantageous over the prior art prior art carbonators in which variation of the degree of carbonation is achieved by simply adding non-carbonated water to the carbonated water in a variable mixing ratio. This is usually done by using a controller with solenoid valves, depending on the setting of the carbon dioxide different amounts of still water from a parallel line to the carbonated water in the outlet can get. This is preferably done via a controller with timing. The number of cycles determines the carbon dioxide content in the drink. It is therefore necessary for carbonators of this type, a high technical complexity, which is associated with a high maintenance. The complex construction and the required maintenance inevitably brings with it cost disadvantages. On the other hand, there are hygienic disadvantages, since there is a risk that the network of non-carbonated water (still water) is exposed to high risk of contamination via the tap. The carbonator according to the present invention, however, does not have such an additional supply line for still water, so that the disadvantage of increased technical complexity is basically avoided. Furthermore, practically all the water that is in disuse of the carbonator according to the invention in the lines, carbonized and thus has a significantly reduced tendency to nucleation.

In Kombination mit einem variablen Durchflussmengenregler, der ebenfalls in Kunststoff-Spritzgusstechnik erstellt werden kann, lassen sich so stufenlos einstellbare Karbonsierungsergebnisse bei geringsten Gestehungskosten realisieren. Schließlich kann auch das im Zulauf des Durchlaufmischers optional angeordnete Differenzdruckventil, d.h. der Gasdruckregler zum Regeln des Gasdrucks in Abhängigkeit des Flüssigkeitsdrucks, in Kunststoff-Spritzgusstechnik erstellt werden, was zu einer weiteren Reduktion der Gestehungskosten führt. Schließlich sei darauf hingewiesen, dass aufgrund der nicht zu hohen Drucke, die bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens z.B. in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auftreten, selbst die Flüssigkeits- bzw. Gasführenden Leitungen vollständig oder teilweise aus Kunststoff bestehen können, insbesondere in Kunststoff-Spritzgusstechnik erstellt sein können.In combination with a variable flow rate regulator, which can also be produced in plastic injection molding technology, infinitely adjustable carbonization results can be achieved at the lowest cost price. Finally, the optionally arranged in the inlet of the continuous mixer differential pressure valve, i. the gas pressure regulator for regulating the gas pressure as a function of the liquid pressure, be created in plastic injection molding technology, which leads to a further reduction of production costs. Finally, it should be noted that due to the not too high pressures, which in carrying out the method according to the invention, e.g. occur in a device according to the invention, even the liquid or gas-carrying lines can be made completely or partially of plastic, especially in plastic injection molding technology can be created.

Werden möglichst viele der erwähnten Komponenten Differenzdruckventil, Durchlaufmischer, (feststehender bzw. variabler) Durchflussmengenregler (stromabwärts des Durchlaufmischers), (feststehender bzw. variabler) Durchflussbegrenzer (stromaufwärts des Durchlaufmischers), Flüssigkeits- bzw. Gasführende Leitungen sowie Verbinder in Kunststoff ausgeführt, so ist einerseits eine sehr hohe Integration mehrerer Komponenten in einem Bauteil möglich, andererseits können Verbindungsprobleme an Anschlussstellen zwischen einzelnen Komponenten und Leitungen minimiert werden. Beispielhaft sei hier eine Integration von Differenzdruckventil, Durchflussbegrenzer und Durchlaufmischer in einem Bauteil genannt, alternativ weiterhin auch von Durchlaufmischer und Durchflussmengenregler bzw. variabler Drossel, insbesondere einschließlich der erforderlichen Verbindungsleitungen.If as many as possible of the mentioned components differential pressure valve, continuous mixer, (fixed or variable) flow rate regulator (downstream of the continuous mixer), (fixed or variable) flow restrictor (upstream of the continuous mixer), liquid or gas carrying lines and connectors made in plastic, so is On the one hand a very high integration of multiple components in a component possible, on the other hand, connection problems at connection points between individual components and lines can be minimized. By way of example, an integration of differential pressure valve, flow restrictor and flow mixer in one component called, alternatively also by continuous mixer and flow rate controller or variable throttle, in particular including the required connecting lines.

Weiterhin ist es auch möglich, den Durchlaufmischer sowie den Durchflussmengenregler bzw. die Drossel als feststehende – also nicht einstellbare – Teile auszuführen, und den Differenzdruckregler variabel auszugestalten. In dieser Ausgestaltung kann ein Benutzer über eine Variation des stromaufwärts des Durchlaufmischers im Gasstrom angeordneten Durchflussbegrenzers und / oder des Differenzdrucks zwischen Flüssigkeit und eingespeistem Gas den Karbonisierungsgrad einstellen.Furthermore, it is also possible to run the continuous mixer and the flow regulator or the throttle as a fixed - ie non-adjustable - parts, and to design the differential pressure regulator variable. In this embodiment, a user via a variation of the upstream of the continuous mixer in the gas flow arranged flow restrictor and / or the Adjust the degree of carbonation between the liquid and the gas fed in.

Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung ergeben sich, wenn die Druckdifferenz zwischen eingespeistem Gas und der Flüssigkeit auf etwa Null eingestellt ist. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig die Ausbildung von Gasblasen in den dem Durchlaufmischer nachgeordneten Leitungen / Komponenten verhindern, wodurch ein sehr homogenes Zapfbild gewährleistet wird. Möglich ist dies beispielsweise mit dem im nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Durchlaufmischer mit feststehender Düsenkammer und Ringspalt. Weiterhin ist ein Betrieb mit einem im Wesentlichen verschwindenden Differenzdruck mit einem Durchlaufmischer gemäß der WO 2005 / 105 279 AI , deren Lehre wie auch die Lehre der WO 2004 / 024 306 AI durch diese Bezugnahme vollständig zur Lehre dieser Anmeldung hinzugefügt wird. Es sei aber darauf hingewiesen, dass ein Betrieb der Vorrichtung sowie eine Ausführung des Verfahrens auch bei einer von Null verschiedenen Druckdifferenz möglich sind. Der Gasdruck kann allgemein – abhängig vom verwendeten Durchlaufmischer – sowohl über als auch unter dem Druck der Flüssigkeit liegen. Insbesondere erlaubt die Verwendung eines Durchlaufmischers gemäß der Lehre der WO 2004 / 024 306 Al die Einstellung eines Gasdrucks, der auch unter dem Druck der Flüssigkeit liegt. In diesem Fall lässt sich eine besonders effiziente Gasanreicherung bei kleinster Blasenbildung erzielen.Particular advantages of the method according to the invention and of the device are obtained when the pressure difference between the fed-in gas and the liquid is set to approximately zero. In this way, the formation of gas bubbles in the flow mixer downstream lines / components can be reliably prevented, whereby a very homogeneous Zapfbild is guaranteed. This is possible, for example, with the continuous mixer with fixed nozzle chamber and annular gap described in the following exemplary embodiment. Furthermore, an operation with a substantially vanishing differential pressure with a continuous mixer according to the WO 2005/105 279 AI whose doctrine as well as the doctrine of WO 2004/024 306 Al by this reference is fully added to the teaching of this application. It should be noted, however, that an operation of the device and an embodiment of the method are possible even at a non-zero pressure difference. The gas pressure can generally be both above and below the pressure of the liquid, depending on the continuous mixer used. In particular, the use of a continuous mixer according to the teaching of WO 2004/024 306 Al allows the setting of a gas pressure which is also below the pressure of the liquid. In this case, a particularly efficient gas enrichment with the smallest bubble formation can be achieved.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Karbonisierung von Trinkwasser. Hierbei ist der Anschluss für den Flüssigkeitsstrom dann normalerweise mit einer Trinkwasserleitung oder mit einem Vorratsbehälter und einer nachgeschalteten Druckerhöhungspumpe verbunden. Der Anschluss für das Gas ist über den Differenzdruckregler mit einer Kohlendioxidflasche und der Zapfanschluss über den Durchflussmengenregler mit einem Zapfventil verbunden.A device according to the invention is particularly suitable for the carbonation of drinking water. In this case, the connection for the liquid flow is then normally connected to a drinking water line or to a storage tank and a downstream booster pump. The connection for the gas is connected via the differential pressure regulator with a carbon dioxide bottle and the dispensing connection via the flow regulator with a nozzle.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas basiert auf den folgenden Verfahrensschritten:

  • a) der Flüssigkeitsstrom wird durch einen Durchlaufmischer geleitet,
  • b) das Gas wird in diesen Durchlaufmischer eingespeist, so dass es sich mit dem Flüssigkeitsstrom vermischt, wobei ein Sollwert für die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas vorgegeben ist.
The process according to the invention for the enrichment of a liquid stream with a gas is based on the following process steps:
  • a) the liquid stream is passed through a continuous mixer,
  • b) the gas is fed into this flow mixer so that it mixes with the liquid stream, wherein a setpoint for the pressure difference between the liquid stream and the injected gas is predetermined.

Die Erfindung basiert nun wesentlich darauf, dass die Durchflussmenge des in den Durchlaufmischer eingespeisten Gases z.B. mittels eines Durchflussbegrenzers begrenzt wird. Zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen sind vorstehend beispielhaft angegeben.The invention is now essentially based on the fact that the flow rate of the gas fed into the continuous mixer, e.g. is limited by a flow restrictor. Devices suitable for carrying out the method are given above by way of example.

Eine besonders hohe Störsicherheit insbesondere bei sich ändernden Betriebsbedingungen kann erzielt werden, indem die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas auf geeignete Weise konstant gehalten wird. Details hierzu wurden im Zusammenhang mit bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits diskutiert, hierauf wird Bezug genommen. Insbesondere kann zur Konstanthaltung der Druckdifferenz ein Differenzdruckregler verwendet werden. In diesem Fall hat sich erwiesen, dass eine besonders einfache Einstellbarkeit des Sollwerts der Druckdifferenz gegeben ist, wenn ein verstellbarer Differenzdruckregler verwendet wird, der geeignet eingestellt wird.A particularly high immunity to interference, in particular under changing operating conditions can be achieved by the pressure difference between the liquid stream and the injected gas is kept constant in a suitable manner. Details have already been discussed in connection with preferred embodiments of the device according to the invention, to which reference is made. In particular, a differential pressure regulator can be used to keep the pressure difference constant. In this case, it has been found that a particularly easy adjustability of the target value of the pressure difference is given when an adjustable differential pressure regulator is used, which is set appropriately.

Alternativ kann auch ein verstellbarer Durchflussbegrenzer, z.B. eine verstellbare Drossel oder eine verstellbare Blende, zur Einstellung des Sollwerts der Druckdifferenz verwendet werden, der geeignet eingestellt wird.Alternatively, an adjustable flow restrictor, e.g. an adjustable throttle or an adjustable orifice, are used to adjust the setpoint of the pressure difference, which is set appropriately.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt je nach zur Ausführung des Verfahrens verwendeter Vorrichtung eine feinfühlige Einstellung des Anreicherungsgrads des Flüssigkeitsstroms. Dieser kann insbesondere – sofern die entsprechenden technischen Einrichtungen vorhanden sind – durch Ausführung folgender Verfahrensschritte beeinflusst werden:

  • a) Einstellen des Sollwerts für die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas,
  • b) Einstellen der Nennweite des Durchlaufbegrenzers,
  • c) Einleiten des anzureichernden Flüssigkeitsstroms in einen rohrförmigen Durchlaufmischer mit einem Düsenkopf, der einen Düsenringspalt mit variabler Spaltweite aufweist, und Einstellen der Spaltweite des Düsenringspalts.
The inventive method allows depending on the device used for carrying out the method, a sensitive adjustment of the degree of enrichment of the liquid flow. In particular, if the relevant technical facilities are available, this can be influenced by carrying out the following process steps:
  • a) setting the target value for the pressure difference between the liquid flow and the injected gas,
  • b) setting the nominal diameter of the flow limiter,
  • c) introducing the liquid stream to be enriched into a tubular continuous mixer having a nozzle head having a variable gap nozzle ring gap and adjusting the gap width of the nozzle ring gap.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen anhand der Figuren beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind exemplarisch zu verstehen, d.h. die angemeldete Erfindung ist nicht auf diese konkreten Ausgestaltungen beschränkt. Insbesondere können Merkmale bzw. Merkmalsgruppen der Ausführungsbeispiele auch – soweit technisch möglich – mit den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung kombiniert werden.Hereinafter, some embodiments of devices according to the invention will be described with reference to the figures. These embodiments are to be understood as exemplary, i. the pending invention is not limited to these specific embodiments. In particular, features or feature groups of the exemplary embodiments can also-as far as is technically possible-be combined with the embodiments of the invention described above.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 zeigt vereinfachtes Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas. 1 shows a simplified circuit diagram of a first embodiment of a Device according to the invention for the enrichment of a liquid flow with a gas.

2 zeigt vereinfachtes Schaltschema eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas 2 shows simplified circuit diagram of a second embodiment of an apparatus according to the invention for the enrichment of a liquid flow with a gas

3 zeigt vereinfachtes Schaltschema eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas. 3 shows simplified circuit diagram of a third embodiment of an apparatus according to the invention for the enrichment of a liquid flow with a gas.

Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der ErfindungDescription of several embodiments of the invention

Die in der 1 gezeigte Vorrichtung 10 wurde insbesondere für die Karbonisierung von Trinkwasser im Durchlaufverfahren beim Endverbraucher oder in Gaststätten entwickelt. Sie umfasst einen wasserseitigen Anschluss 12, einen gasseitigen Anschluss 14 und einen Zapfanschluss 16. Der wasserseitige Anschluss 12 ist über einen Trinkwasserfilter 12, einen Rückflussverhinderer 14 und ein Absperrventil 16 an eine Trinkwasserleitung 18 angeschlossen. Der gasseitige Anschluss 14 ist über ein Absperrventil 20 an einen Kohlendioxidbehälter 22 angeschlossen, wobei das Bezugszeichen 24 ein gasseitiges Sicherheitsventil bezeichnet. Der Zapfanschluss 16 ist mit einem Zapfhahn 26 ausgestattet.The in the 1 shown device 10 was developed especially for the carbonation of drinking water in a continuous process at the end consumer or in restaurants. It includes a water-side connection 12 , a gas-side connection 14 and a tap connection 16 , The water-side connection 12 is via a drinking water filter 12 , a backflow preventer 14 and a shut-off valve 16 to a drinking water pipe 18 connected. The gas side connection 14 is via a shut-off valve 20 to a carbon dioxide container 22 connected, wherein the reference numeral 24 a gas-side safety valve called. The tap connection 16 is with a tap 26 fitted.

Die eigentliche Karbonisierung, d.h. Anreicherung des Trinkwassers mit Kohlendioxid, erfolgt bevorzugt in einem rohrförmigen Durchlaufmischer 28 mit einem Düsenkopf 30, einer Mischkammer 32 und einer Beruhigungskammer 34. Der Düsenkopf 30 ist vorteilhaft, wie in der WO 2004 / 024 306 AI beschrieben ausgebildet. Er umfasst demnach einen Düsenringspalt 36, welcher über eine Wasserzuleitung 38 mit dem wasserseitigen Anschluss 12 in Verbindung steht, und Gaseinblasdüse 40, welche in einem zentralen Kern 41 angeordnet ist und über eine Gaszuleitung 42 mit dem gasseitigen Anschluss 14 in Verbindung steht. Die Breite des Düsenringspalt 36 lässt sich vorteilhaft verstellen, in der Mischkammer 32 vermischt sich das zentral eingeblasene Gas äußerst effizient mit dem umgebenden Wasserstrom zu einem Wasser-Gas-Gemisch. Dieses Gemisch strömt dann vorteilhaft über Mikrosiebe 44 in die Beruhigungskammer 34 über. Die Mikrosiebe 44 gewährleisten hierbei eine homogenere Blasenbildung im Flüssigkeitsstrom. Über die Maschenweite der Mikrosiebe 44 kann man zudem die Größe der Gasblasen im Wasserstrom steuern.The actual carbonization, ie enrichment of drinking water with carbon dioxide, preferably takes place in a tubular continuous mixer 28 with a nozzle head 30 , a mixing chamber 32 and a calming chamber 34 , The nozzle head 30 is beneficial, as in the WO 2004/024 306 Al described trained. It therefore comprises a nozzle ring gap 36 , which has a water supply 38 with the water-side connection 12 communicates, and gas injection nozzle 40 which are in a central core 41 is arranged and via a gas supply line 42 with the gas side connection 14 communicates. The width of the nozzle ring gap 36 can be adjusted advantageously, in the mixing chamber 32 the centrally injected gas mixes extremely efficiently with the surrounding water flow to form a water-gas mixture. This mixture then flows advantageously over microsieves 44 in the calming chamber 34 above. The microsieves 44 ensure a more homogeneous bubble formation in the liquid stream. About the mesh size of the microsieves 44 You can also control the size of the gas bubbles in the water stream.

Im Gegensatz zu der in der WO 2004/024306 beschriebenen Ausführung des Durchlaufmischers weist die in 1 gezeigte Ausführung des Durchlaufmischers 20 keinen Druckstabilisator am Ausgang der Beruhigungskammer 34 auf. Das Gaswassergemisch mündet vielmehr über eine Austrittsöffnung 46 der Beruhigungskammer 34 unmittelbar h eine Zapfleitung 48.Unlike in the WO 2004/024306 described embodiment of the continuous mixer, the in 1 shown embodiment of the continuous mixer 20 no pressure stabilizer at the outlet of the settling chamber 34 on. The gas-water mixture rather flows through an outlet opening 46 the calming chamber 34 immediately a tap line 48 ,

In der Gaszuleitung 42 sind ein einstellbares Druckregelventil 50 und ein Rückflussverhinderer 52 angeordnet. Das einstellbare Druckregelventil 50 regelt die Druckdifferenz zwischen dem Gas in der Gaszuleitung 42 und dem Wasser in der Wasserzuleitung 38 auf einen einstellbaren konstanten Sollwert, der insbesondere Null sein kann. Der eingestellte Sollwert bestimmt wesentlich den erzielten Karbonisierungsgrad. Im Betrieb des Druckregelventils 50 wird ein Stellglied 54 (Kolben oder Membrane) des Druckregelventils 50 mit dem Wasserdruck in der Wasserzuleitung 38 und dem Gasdruck in der Gaszuleitung 42 beaufschlagt. Steigt die Differenz zwischen Gas- und Wasserdruck über einen vorgegebenen Sollwert, so wird der Gasstrom in der Gaszuleitung 42 über ein mit dem Stellorgan 54 verbundenes Gasventil 56 gedrosselt. Fällt die Differenz zwischen Gasund Wasserdruck unter den vorgegebenen Sollwert, so wird das Gasventil 56 wieder entsprechend geöffnet. Ein konstanter Sollwert für die Druckdifferenz kann z.B. über ein Federmittel 58 vorgegebenen werden. Durch Wahl der Vorspannung des Federmittels 58, kann man den vorgegebenen Sollwert für die Druckdifferenz verstellen, wobei je nach Anordnung des Federmittels 58 der Gasdruck höher oder niedriger als der Wasserdruck sein kann. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, ganz auf das Federmittel zu verzichten, da Federmittel häufig herstellungsbedingt eine große Streuung aufweisen, vorzeitig ermüden oder brechen können und hygienische Nachteile mit sich bringen können.In the gas supply 42 are an adjustable pressure control valve 50 and a backflow preventer 52 arranged. The adjustable pressure control valve 50 regulates the pressure difference between the gas in the gas supply line 42 and the water in the water supply 38 to an adjustable constant setpoint, which may be zero in particular. The set target value essentially determines the achieved degree of carbonation. During operation of the pressure regulating valve 50 becomes an actuator 54 (Piston or diaphragm) of the pressure control valve 50 with the water pressure in the water supply 38 and the gas pressure in the gas supply line 42 applied. If the difference between gas and water pressure exceeds a predetermined setpoint, the gas flow in the gas supply line increases 42 about one with the actuator 54 connected gas valve 56 throttled. If the difference between gas and water pressure falls below the specified setpoint, the gas valve becomes 56 opened again accordingly. A constant setpoint for the pressure difference can eg via a spring means 58 be given. By selecting the bias of the spring means 58 , you can adjust the default value for the pressure difference, depending on the arrangement of the spring means 58 the gas pressure may be higher or lower than the water pressure. In principle, it is also possible to dispense entirely with the spring means, since spring products often have a large dispersion as a result of their manufacture, can fatigue prematurely or break, and can bring about hygienic disadvantages.

Ein Spezialfall ist hierbei ein Druckregler mit einem Druckregelkolben der ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 und kein Federmittel zum Vorgeben einer Druckdifferenz aufweist. Ein solcher Druckregler gewährleistet dann, dass der Gasdruck in der Gaszuleitung 42 ungefähr gleich dem Wasserdruck in der Wasserzuleitung 38 ist. Er weist darüber hinaus hygienische Vorteile gegenüber solchen Druckreglern auf, die Federmittel aufweisen, da bei diesen das Federmittel häufig mit Flüssigkeit in Berührung kommt und somit eine Quelle für Keimbildung sein kann.A special case here is a pressure regulator with a pressure regulating piston which has a transmission ratio of 1: 1 and no spring means for specifying a pressure difference. Such a pressure regulator then ensures that the gas pressure in the gas supply line 42 approximately equal to the water pressure in the water supply 38 is. He also has hygienic advantages over such pressure regulators, which have spring means, since in these the spring means often comes into contact with liquid and thus may be a source of nucleation.

Will man bei diesem speziellen Druckregler einen (dynamischen) Wasserdruck im Durchlaufmischer 28 einstellen, der niedriger als der Gasdruck im Durchlaufmischer 28 ist, so kann man z.B. die Breite des Düsenringspalts 36 verringern oder ein (verstellbares) Drosselventil (nicht gezeigt) in die Wasserzuleitung 38 zwischen den Druckregler 50 und den Durchlaufmischer 28 einbauen.If you want a (dynamic) water pressure in the continuous mixer with this special pressure regulator 28 set lower than the gas pressure in the continuous mixer 28 is, so you can, for example, the width of the nozzle ring gap 36 reduce or an (adjustable) throttle valve (not shown) in the water supply 38 between the pressure regulator 50 and the continuous mixer 28 Install.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 soll hingegen der Wasserdruck im Durchlaufmischer höher als der Gasdruck im Durchlaufmischer sein, wie dies z.B. bei einem Venturimischer vorteilhaft sein kann. Hier ist erfindungsgemäß eine an die typ. Betriebsbedingungen angepasste nicht einstellbare Drossel 62 als Durchflussbegrenzer in die Gasleitung 42 zwischen den Druckregler 50 und den Durchlaufmischer 28 eingefügt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Drossel 62 in das Gehäuse des Druckregelventils 50 integriert. Grundsätzlich kann der Durchflussbegrenzer, d.h. hier die Drossel 62, aber auch als separates Bauteil ausbildet sein. Ein Beispiel für einen weiteren geeigneten Durchflussbegrenzer ist z.B. eine feste Blende.In the embodiment according to 1 should, however, the water pressure in the continuous mixer be higher than the gas pressure in the continuous mixer, as may be advantageous for example in a Venturi mixer. Here, according to the invention, a non-adjustable throttle adapted to the type of operating conditions is provided 62 as a flow restrictor in the gas line 42 between the pressure regulator 50 and the continuous mixer 28 inserted. In the illustrated embodiment, this throttle 62 into the housing of the pressure regulating valve 50 integrated. Basically, the flow restrictor, ie here the throttle 62 , but also forms as a separate component. An example of another suitable flow restrictor is eg a fixed orifice.

Mit dem Bezugszeichen 52 ist ein Rückflussverhinderer gezeigt, welcher gewährleistet, dass kein Wasser in die Gaszuleitung 42 eindringt, falls z.B. der Gasdruck in der Gaszuleitung 42 unter den Wasserdruck im Durchlaufmischer 28 fällt. Letzteres ist z.B. der Fall, falls der Gasbehälter weitgehend leer ist. Selbstverständlich kann die Punktion des Rückflussverhinderer 52 auch an das Druckregelventil 50 integriert werden. Letzteres gilt ebenfalls für die weiter oben beschriebene Sicherheitsfunktion des Sicherheitsventils 24.With the reference number 52 is shown a backflow preventer, which ensures that no water in the gas supply line 42 penetrates, if, for example, the gas pressure in the gas supply line 42 under the water pressure in the continuous mixer 28 falls. The latter is the case, for example, if the gas container is largely empty. Of course, the puncture of the non-return valve 52 also to the pressure control valve 50 to get integrated. The latter also applies to the safety function of the safety valve described above 24 ,

In der Zapfleitung 48 ist, stromabwärts des Durchlaufmischers 28, ein einfacher Durchflussmengenregler 60 angeordnet, der die Durchflussmenge des Trinkwasserstroms in der Zapfleitung weitgehend unabhängig von Druckschwankungen z.B. in der Frischwasserzuführung konstant hält.In the tap line 48 is, downstream of the continuous mixer 28 , a simple flow regulator 60 arranged, which keeps the flow rate of drinking water flow in the dispensing line largely independent of pressure fluctuations, for example in the fresh water supply constant.

Durch die Kombination einer Konstanthaltung der Druckdifferenz zwischen dem Gas in der Gaszuleitung 42 und dem Wasser an der Wasserzuleitung 38 über eine Regelung des Gaseinspeisedrucks einerseits mit einer Begrenzung der Gasdurchflussmenge in der Gaszuleitung 42 mittels eines Durchflussbegrenzers 62 andererseits lässt sich eine sehr gleichmäßige und stabile fest eingestellte Karbonisierung erzielen. Auch bei starken Druckschwankungen in der Trinkwasserleitung, insbesondere auch während kurzen Zapfvorgängen, funktioniert die Karbonisierung ohne irgendwelche Nachregulierungen stets optimal.By combining a constant pressure difference between the gas in the gas supply line 42 and the water at the water supply 38 via a regulation of the gas supply pressure on the one hand with a limitation of the gas flow rate in the gas supply line 42 by means of a flow limiter 62 On the other hand, a very uniform and stable set carbonization can be achieved. Even with strong pressure fluctuations in the drinking water pipe, especially during short tapping operations, the carbonation always works optimally without any readjustments.

Eine weitere (optionale) Verbesserung des Zapfbilds wird zusätzlich über den in der Zapfleitung 48 angeordneten einfachen Durchflussmengenregler 60 erreicht. Wird der Durchflussmengenregler 60 darüber hinaus verstellbar ausgeführt, so kann darüber hinaus auch über eine Verstellung desselben der Karbonisierungsgrad vom Benutzer gewählt werden. Erstaunlicherweise wurde ebenfalls festgestellt, dass bereits mit sehr einfachen Durchflussmengenreglern, wie sie z.B. unter der Bezeichnung "Wassersparer" als Standard-Einsätze in Sanitärarmaturen eingesetzt werden, erstaunlich gute Resultate erzielt werden. Die erzielten Resultate waren erstaunlicherweise sogar besser als mit aufwendigen wasserseitigen Druckreglungen, mit welchen man bisher versucht hat, einen konstanten Wasserdruck und/oder Gasdruck im Durchlaufmischer einzuregeln. Solche einfachen Durchflussmengenregler basieren z.B. auf dem Funktionsprinzip, dass in einem Durchgangskanal ein O-Ring um einen zentralen Regelkörper mit Längsrillen derart angeordnet ist, dass er durch den Druckunterschied zwischen Wassereintrittsseite und Wasseraustrittsseite verformt und in die Längsrillen des Regelkörpers gedrückt wird. Mit steigendem Fließdruck (also steigender Durchfluss- oder Litermenge), verkleinert der O-Ring somit den freien Durchflussquerschnitt der Längsrillen im zentralen Regelkörper. Bei sinkendem Fließdruck (also fallender Durchflussoder Litermenge), nimmt der O-Ring wieder seine ursprüngliche Form an, wodurch sich der freie Durchflussquerschnitt der Längsrillen wieder vergrößert. Solche "Wassersparer-Einsätze" sind nicht nur äußerst kostengünstig, sondern als Standard-Einsätze in Sanitärarmaturen auch bereits langzeiterprobt. Zudem lassen sich diese Einsätze sehr einfach in die Zapfleitung 48 oder das Zapfventil 26 einbauen. Es gibt ebenfalls einstellbare Durchflussmengenregler. Bei Letzteren ist der zentrale Regelkörper mit den Längsrillen z.B. konisch ausgebildet und relativ zum O-Ring verstellbar.A further (optional) improvement of the pintle image is additionally provided via the in the dispensing line 48 arranged simple flow regulator 60 reached. Will the flow regulator 60 In addition, made adjustable, it can also be about an adjustment of the same degree of carbonation selected by the user. Surprisingly, it was also found that even very simple flow rate regulators, such as those used under the name "water saver" as standard inserts in sanitary fittings, surprisingly good results can be achieved. The results obtained were surprisingly even better than with elaborate water-side pressure controls, with which one has previously tried to regulate a constant water pressure and / or gas pressure in the continuous mixer. Such simple flow regulators are based, for example, on the operating principle that an O-ring is arranged around a central control body with longitudinal grooves in a through-channel such that it is deformed by the pressure difference between water inlet side and water outlet side and pressed into the longitudinal grooves of the control body. With increasing flow pressure (ie increasing flow or liter volume), the O-ring thus reduces the free flow cross-section of the longitudinal grooves in the central control body. With decreasing flow pressure (ie falling flow or liter amount), the O-ring returns to its original shape, whereby the free flow cross-section of the longitudinal grooves increases again. Such "water saver inserts" are not only extremely cost-effective, but also already seasoned as standard inserts in sanitary fittings. In addition, these inserts can be very easily in the dispensing line 48 or the nozzle 26 Install. There are also adjustable flow rate controllers. In the latter, the central control body with the longitudinal grooves, for example, conical and adjustable relative to the O-ring.

Es ist ebenfalls möglich, einen nicht verstellbaren Druckregler 50, d.h. einen Druckregler 50 mit einem fest eingestellten Druckdifferenz-Sollwert, zu benutzen, wie dies in 2 dargestellt ist. Die hier nicht explizit beschriebenen Bezugszeichen in 2 korrespondieren mit den identischen Bezugszeichen in 1. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine einstellbare Drossel 64 als (einstellbarer) Durchflussbegrenzer die Gasleitung 38 zwischen Regelventil 50 und Durchlaufmischer 28 eingefügt. Je nach Auslegung des Druckreglers 50 kann der Differenzdruck von Gas gegen die anzureichernde Flüssigkeit positiv, negativ oder Null sein. Hier kann z.B. eine konstant feste Vorspannung mittels eines Federelements im Druckregler 50 erzeugt werden. Aufgrund der einstellbaren Drossel 64 wird aber im Allgemeinen der Gasdruck kleiner sein als der Flüssigkeitsdruck. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, je nach Anwendungsfall und verwendetem Durchlaufmischer kann er auch gleich oder größer als der Flüssigkeitsdruck sein. Eine Einstellung des Karbonisierungsgrads ist hier grundsätzlich über die Einstellung der verstellbaren Drossel 64, die Einstellung des Durchflussmengenreglers 60 sowie die Einstellung der Spaltweite des Düsenringspalts 36 möglich, wobei diese Einflussgrößen einzeln oder ggf. auch gemeinschaftlich verstellt werden können.It is also possible to use a non-adjustable pressure regulator 50 ie a pressure regulator 50 with a fixed pressure differential set point to use, as in 2 is shown. The not explicitly described reference numerals in FIG 2 correspond to the identical reference numerals in FIG 1 , In this second embodiment is an adjustable throttle 64 as (adjustable) flow limiter the gas line 38 between control valve 50 and continuous mixer 28 inserted. Depending on the design of the pressure regulator 50 For example, the differential pressure of gas against the liquid to be enriched may be positive, negative or zero. Here, for example, a constant fixed bias by means of a spring element in the pressure regulator 50 be generated. Due to the adjustable throttle 64 but in general the gas pressure will be less than the liquid pressure. However, this is not absolutely necessary, depending on the application and the flow mixer used, it may also be equal to or greater than the liquid pressure. An adjustment of the degree of carbonation is here basically on the adjustment of the adjustable throttle 64 , the setting of the flow regulator 60 and the setting of the gap width of the nozzle ring gap 36 possible, whereby these influencing variables can be adjusted individually or possibly also jointly.

Mit den Durchlaufmischern gemäß der 1 und 2. wurden in ausgiebigen Tests außergewöhnlich gute Karbonisierungsresultate mit der kombinierten Differenzdruck-/Gas-Durchflussmengen-Regelung erzielt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass auch bei anderen Durchlaufmischern, wie z.B. Venturimischern oder Durchlaufmischern mit Siebeinsätzen, durch die Kombination einer Konstanthaltung der Druckdifferenz zwischen dem Gas in der Gaszuleitung 42 und dem Wasser in der Wasserzuleitung 38 über eine Regelung des Gaseinspeisedrucks einerseits mit einer Konstanthaltung der Gasdurchflussmenge in der Gasspeiseleitung 38 mittels eines Durchflussbegrenzers andererseits eine wesentliche Verbesserung des Karbonisierungsresultats erzielt werden kann. Der Grad der Karbonisierung (die Karbonisierungsleistung) wird hierbei auf eine äußerst einfache Art und Weise, zuverlässig und stabil durch die Druckdifferenz zwischen dem Gas und dem Wasser im Durchlaufmischer 28 und durch die vom Durchflussbegrenzer vorgegebene Gas-Durchflussmenge eingestellt. Zudem hat man auch in diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, über einen verstellbaren Durchflussmengenbegrenzer 60 in der Zapfleitung 48 auf die Karbonisierung einzuwirken.With the flow mixers according to the 1 and 2 , Extensive tests have shown exceptionally good carbonation results with the combined differential pressure / gas Flow rate control achieved. However, it is to be assumed that in the case of other continuous mixers, such as Venturi mixers or continuous mixers with sieve inserts, the combination of a constant balance of the pressure difference between the gas in the gas supply line 42 and the water in the water supply 38 via a regulation of the gas feed pressure on the one hand with a constant maintenance of the gas flow rate in the gas feed line 38 On the other hand, a substantial improvement of the Karbonisierungsresultats can be achieved by means of a flow restrictor. The degree of carbonation (carbonization performance) is hereby extremely simple, reliable and stable due to the pressure difference between the gas and the water in the continuous mixer 28 and adjusted by the predetermined by the flow restrictor gas flow rate. In addition, it is also possible in this embodiment, via an adjustable flow rate limiter 60 in the tap line 48 to act on the carbonation.

3 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die einen vereinfachten Aufbau zeigt und insbesondere dann verwendet werden kann, wenn die Betriebsbedingungen im Wesentlichen konstant sind. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem aus 2 bekannten Aufbau, wobei die hier nicht explizit beschriebenen Bezugszeichen wiederum mit den identischen Bezugszeichen in 1 korrespondieren. Im dritten Ausführungsbeispiel ist das Regelventil 50 ersetzt durch zwei einstellbare Ventile 66, 68, die den Einspeisedruck des Gases in die Gasspeiseleitung 38 einerseits und den Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsspeiseleitung 42 individuell, d.h. voneinander unabhängig, steuern. Über eine geeignete Einstellung der Ventile 66 und 68 ist es möglich, einen fest vorgegebenen Differenzdruck zwischen Gas und anzureichernder Flüssigkeit vorzugeben, der aufgrund der sich nur wenig verändernden Betriebsbedingungen als im Wesentlichen konstant angesehen werden kann. Die Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Gas und dem zugeführten Flüssigkeitsstrom ist hier demnach durch die beiden Ventile 66, 68 realisiert. Aufgrund des entfallenen Regelventils ist diese Vorrichtung kostengünstiger herzustellen als die Vorrichtungen gemäß der ersten beiden Ausführungsbeispiele bei im Wesentlichen gleicher Funktion. 3 Finally, Figure 3 shows a third embodiment of a device according to the invention, which shows a simplified structure and can be used in particular when the operating conditions are substantially constant. The structure essentially corresponds to that 2 known structure, wherein the reference numbers not explicitly described here again with the identical reference numerals in 1 correspond. In the third embodiment, the control valve 50 replaced by two adjustable valves 66 . 68 , which determines the feed pressure of the gas into the gas feed line 38 on the one hand and the fluid pressure in the liquid feed line 42 individually, ie independently of each other, control. About a suitable adjustment of the valves 66 and 68 For example, it is possible to specify a fixed differential pressure between gas and liquid to be enriched, which can be regarded as essentially constant due to the only slightly changing operating conditions. The device for adjusting the differential pressure between the gas and the supplied liquid flow is hereby therefore by the two valves 66 . 68 realized. Due to the omitted control valve, this device is less expensive to manufacture than the devices according to the first two embodiments with essentially the same function.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2004/024306 [0004, 0045] WO 2004/024306 [0004, 0045]
  • DE 01/04128 [0005] DE 01/04128 [0005]
  • EP 1926548 A1 [0006] EP 1926548 A1 [0006]
  • WO 2004/024306 AI [0025, 0028, 0032, 0044] WO 2004/024306 Al [0025, 0028, 0032, 0044]
  • WO 2005/105279 AI [0032] WO 2005/105279 Al [0032]

Claims (17)

Vorrichtung für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, umfassend: a) einen Durchlaufmischer (28) mit einem Anschluss für den Flüssigkeitsstrom (12), einem Anschluss für das Gas (14) und einem Entnahmeanschluss für den angereicherten Flüssigkeitsstrom (16), und b) eine Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Gas und dem zugeführten Flüssigkeitsstrom, gekennzeichnet durch c) einen zwischen der Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks und dem Durchlaufmischers (28) angeordneten Durchflussbegrenzer für den dem Durchlaufmischer (28) zugeführten Gasstrom.Apparatus for the enrichment of a liquid stream with a gas, comprising: a) a continuous mixer ( 28 ) with a connection for the liquid flow ( 12 ), a connection for the gas ( 14 ) and an extraction port for the enriched liquid stream ( 16 ), and b) means for adjusting the differential pressure between the gas and the supplied liquid stream, characterized by c) one between the means for adjusting the differential pressure and the continuous mixer ( 28 ) arranged flow restrictor for the continuous mixer ( 28 ) supplied gas stream. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Gas und dem Flüssigkeitsstrom als Differenzdruckregler (50) ausgebildet ist, der den Einspeisedruck des Gases derart regelt, dass die Druckdifferenz zwischen dem zugeführten Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas weitgehend konstant ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for adjusting the differential pressure between the gas and the liquid flow as a differential pressure regulator ( 50 ) is formed, which regulates the feed pressure of the gas such that the pressure difference between the supplied liquid stream and the injected gas is substantially constant. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussbegrenzer eine Nennweite DN von maximal 2,0 aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the flow restrictor has a nominal diameter DN of at most 2.0. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussbegrenzer eine Nennweite DN von minimal 0,2 aufweistApparatus according to claim 1, characterized in that the flow restrictor has a nominal diameter DN of at least 0.2 Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussbegrenzer verstellbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the flow restrictor is adjustable. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussbegrenzer als Drossel (52) oder als Blende ausgebildet ist. Apparatus according to claim 1, characterized in that the flow restrictor as throttle ( 52 ) or is designed as a diaphragm. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruckregler (50) verstellbar ist.Device according to claim 2, characterized in that the differential pressure regulator ( 50 ) is adjustable. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisedruck des Gases kleiner oder gleich dem Druck des zugeführten Flüssigkeitsstroms ist, bevorzugt kleiner ist als der Druck des zugeführten Flüssigkeitsstroms.Apparatus according to claim 2, characterized in that the feed pressure of the gas is less than or equal to the pressure of the supplied liquid stream, preferably smaller than the pressure of the supplied liquid stream. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Durchlaufmischer (28) einen Düsenkopf (30) und eine daran anschließende Mischkammer (32) umfasst, und der Düsenkopf (30) einen Düsenringspalt (36) und eine zentral zum Düsenringspalt (36) angeordnete Gaseinblasdüse (40) aufweist, wobei der Anschluss für den Flüssigkeitsstrom (12) mit dem Düsenringspalt (36) und der Anschluss für das Gas (14) mit der Gaseinblasdüse (40) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 8, wherein the continuous mixer ( 28 ) a nozzle head ( 30 ) and an adjoining mixing chamber ( 32 ), and the nozzle head ( 30 ) a nozzle ring gap ( 36 ) and a central to the nozzle ring gap ( 36 ) arranged gas injection nozzle ( 40 ), wherein the connection for the liquid flow ( 12 ) with the nozzle ring gap ( 36 ) and the connection for the gas ( 14 ) with the gas injection nozzle ( 40 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Breite des Düsenringspalts (36) verstellbar ist.Apparatus according to claim 9, wherein the width of the nozzle ring gap ( 36 ) is adjustable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei a) der Anschluss für den Flüssigkeitsstrom (12) mit einer Trinkwasserleitung (18) und der Anschluss für das Gas (14) mit einer Kohlendioxidflasche (22) verbunden sind, und b) der Zapfanschluss (16) mit einem Zapfventil (26) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 10, wherein a) the connection for the liquid flow ( 12 ) with a drinking water line ( 18 ) and the connection for the gas ( 14 ) with a carbon dioxide bottle ( 22 ), and b) the dispensing connection ( 16 ) with a nozzle ( 26 ) connected is. Verfahren für die Anreicherung eines Flüssigkeitsstroms mit einem Gas, wobei a) der Flüssigkeitsstrom durch einen Durchlaufmischer (28) geleitet wird b) das Gas in diesen Durchlaufmischer (28) eingespeist wird, so dass es sich mit dem Flüssigkeitsstrom vermischt; und c) wobei ein Sollwert für die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Durchflussmenge des in den Durchlaufmischer (28) eingespeisten Gases mittels eines Durchflussbegrenzers begrenzt wird.Process for the enrichment of a liquid stream with a gas, wherein a) the liquid flow through a continuous mixer ( 28 b) the gas in this continuous mixer ( 28 ) is fed so that it mixes with the liquid stream; and c) wherein a desired value for the pressure difference between the liquid flow and the injected gas is predetermined, characterized in that d) the flow rate of the flow into the continuous mixer ( 28 ) is limited by means of a flow restrictor. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas konstant gehalten wird.A method according to claim 12, characterized in that the pressure difference between the liquid stream and the injected gas is kept constant. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konstanthaltung der Druckdifferenz ein Differenzdruckregler verwendet wird.A method according to claim 13, characterized in that a differential pressure regulator is used to keep the pressure difference constant. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Sollwerts der Druckdifferenz der Differenzdruckregler geeignet eingestellt wird.A method according to claim 14, characterized in that for setting the desired value of the pressure difference of the differential pressure controller is set appropriately. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Sollwerts der Druckdifferenz der Durchflussbegrenzer geeignet eingestellt wird.A method according to claim 12, characterized in that for setting the desired value of the pressure difference of the flow restrictor is set appropriately. Verfahren zur variablen Anreicherung einer Flüssigkeit mit einem Gas, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 12, wobei der Grad der Anreicherung durch eine oder mehrere der folgenden Verfahrensschritte eingestellt wird: a) Einstellen des Sollwerts für die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsstrom und dem eingespeisten Gas, b) Einstellen der Nennweite des Durchlaufbegrenzers, c) Einleiten des anzureichernden Flüssigkeitsstroms in einen rohrförmigen Durchlaufmischer (28) mit einem Düsenkopf (30), der einen Düsenringspalt (36) mit variabler Spaltweite aufweist, und Einstellen der Spaltweite des Düsenringspalts (36).A method of variable enrichment of a liquid with a gas, characterized by the method steps of claim 12, wherein the degree of enrichment is adjusted by one or more of the following method steps: a) adjusting the setpoint for the pressure difference between the liquid stream and the injected gas, b ) Setting the nominal diameter of the flow limiter, c) introducing the liquid stream to be enriched into a tubular continuous mixer ( 28 ) with a nozzle head ( 30 ), which has a nozzle ring gap ( 36 ) with variable gap width, and adjusting the gap width of the nozzle ring gap ( 36 ).
DE201210102467 2012-03-22 2012-03-22 Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer Pending DE102012102467A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210102467 DE102012102467A1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210102467 DE102012102467A1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012102467A1 true DE102012102467A1 (en) 2013-09-26

Family

ID=49112092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210102467 Pending DE102012102467A1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012102467A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015071147A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment system
WO2018049419A2 (en) 2016-09-12 2018-03-15 Sun Desert Corp. Method and apparatus for instantaneous on-line carbonation of water through electrostatic charging

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002038488A1 (en) 2000-11-07 2002-05-16 Margret Spiegel Supply component for gases and liquids
WO2004024306A1 (en) 2002-09-04 2004-03-25 Uwe Sonnenrein Device for enriching gas or gas mixtures in potable water and method for enriching gas or gas mixtures in potable water
WO2005105279A1 (en) 2004-05-01 2005-11-10 Margret Spiegel Inline carbonator which is filled with bulk material
EP1926548A1 (en) 2006-06-09 2008-06-04 Balda Solutions Deutschland GmbH Process and apparatus for the enrichment of a liquid stream with a gas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002038488A1 (en) 2000-11-07 2002-05-16 Margret Spiegel Supply component for gases and liquids
WO2004024306A1 (en) 2002-09-04 2004-03-25 Uwe Sonnenrein Device for enriching gas or gas mixtures in potable water and method for enriching gas or gas mixtures in potable water
WO2005105279A1 (en) 2004-05-01 2005-11-10 Margret Spiegel Inline carbonator which is filled with bulk material
EP1926548A1 (en) 2006-06-09 2008-06-04 Balda Solutions Deutschland GmbH Process and apparatus for the enrichment of a liquid stream with a gas

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015071147A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment system
WO2018049419A2 (en) 2016-09-12 2018-03-15 Sun Desert Corp. Method and apparatus for instantaneous on-line carbonation of water through electrostatic charging
CN109715281A (en) * 2016-09-12 2019-05-03 太阳沙漠公司 The instant method and apparatus carbonated online of water are carried out by electrostatic charging
EP3509981A4 (en) * 2016-09-12 2020-05-27 Drinkstation, Inc. Method and apparatus for instantaneous on-line carbonation of water through electrostatic charging
CN109715281B (en) * 2016-09-12 2022-07-29 百事可乐公司 Method and device for the instantaneous on-line carbonation of water by electrostatic charging
CN115212739A (en) * 2016-09-12 2022-10-21 百事可乐公司 Method and device for the instantaneous on-line carbonation of water by electrostatic charging

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1926548B1 (en) Process and apparatus for the enrichment of a liquid stream with a gas
AT502341B1 (en) FLOW CONTROL SYSTEM
EP2178624A1 (en) Device for the enrichment of a liquid stream with a gas
DE2427230A1 (en) GAS MIXING SYSTEM
EP0204066A1 (en) Mixing and proportioning device for flowing matter
EP1319357A2 (en) Apparatus for producing foam in the filter of an espresso coffee- machine
DE10394030T5 (en) Fluid control device
EP1877169A1 (en) Supply component for liquids and gases
DE102012102467A1 (en) Device for enriching drinking water stream with carbon dioxide, for use in e.g. house, has control valve that adjusts differential pressure between gas and liquid stream, and gas pipe that supplies gas stream to liquid stream in mixer
DE2420634C3 (en) High pressure spray washing device
DE10066425B4 (en) Pressure control valve
DE2041766A1 (en) Pressure regulator
WO2008116530A1 (en) Device for the continuous mixing of gases in water
DE202012101021U1 (en) Device for the enrichment of a liquid flow with a gas
DE1933266A1 (en) Process for mixing pressurized gases, particularly for respiratory and medical devices
DE1915434A1 (en) Flow media mixing device
DE19520916A1 (en) Device for supplying haemodialysis apparatus with fluid - has two channels with one at high pressure and other at low, with high pressure channel used for withdrawing dialysis fluid and low pressure channel for returning surplus fluid from high pressure channel.
DE102015118938B4 (en) Fluid valve and water supply system with fluid valve
CH667290A5 (en) YARN TEXTURING NOZZLE.
DE4211290A1 (en) Stock inlet flow mixer - has cross=section of one feed near the end of the other feed for a constant mixed vol flow
DE2305764C3 (en) Gas mixture metering device for a burner operated with compressed air, fuel gas and oxygen
DE3200802A1 (en) "REMOTE-CONTROLLED INJECTION DEVICE ON A MIXING HEAD"
DE3707352A1 (en) Mixing apparatus for at least two gases
CH664697A5 (en) Dosing for fire clear foam.
DE102004013001A1 (en) Device for introducing a gas into a liquid comprises a liquid line and a gas line both connected to a differential pressure regulator which has a first active surface impinged by the liquid and a second active surface impinged by the gas

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, DE

Representative=s name: PATENTANWAELTE BAUER VORBERG KAYSER PARTNERSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SONNENREIN, GERRIT, DE

Free format text: FORMER OWNERS: BIOLOGIC GMBH, 33129 DELBRUECK, DE; SUTO GMBH, 32312 LUEBBECKE, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BAUER VORBERG KAYSER PARTNERSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SONNENREIN, GERRIT, DE

Free format text: FORMER OWNER: SONNENREIN, GERRIT, 33102 PADERBORN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BAUER VORBERG KAYSER PARTNERSCH, DE

R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B01F0003040000

Ipc: B01F0023200000

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication