Vorrichtung zur Anreicherung von Gas oder Gasmischungen in trinkbarem Wasser sowie Verfahren zur Anreicherung von Gas oder Gasmischungen in trinkbarem WasserDevice for the enrichment of gas or gas mixtures in drinkable water and method for the enrichment of gas or gas mixtures in drinkable water
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung von Gas- oder Gasmischungen in trinkbarem Wasser, wobei ein Düsenbehälter einen oberen Zulauf für das Wasser und eine Zuführöffnung für das Gas sowie eine untere Ausströmöffnung für das behandelte Wasser aufweist sowie ein Verfahren zur Anreicherung von Gas- oder Gasmischungen in trinkbarem Wasser.The invention relates to a device for the enrichment of gas or gas mixtures in drinkable water, a nozzle container having an upper inlet for the water and a feed opening for the gas and a lower outflow opening for the treated water, and a method for enriching gas or gas mixtures in drinkable water.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Gasanreicherungen in trinkbarem Wasser werden ausschließlich mit hohen Drücken realisiert und benötigen durchweg große Beruhigungskammern für das gasangereicherte Wasser, die ebenfalls unter einem hohen Druck stehen. Die bauliche Gestaltung ist meist umfangreich und platzzehrend, die Verfahren sind energieaufwendig. Hinzu kommt, daß bei den bekannten Verfahren nicht nur das Wasser unter hohem Druck bereitgestellt werden muß, sondern auch das einzumischende Gas, was zu zusätzlichen besonderen Sicherheitsanordnungen der gesamten Vorrichtung führt und diese somit zusätzlich Platzbedarf für Druckbehälter oder Druckerzeuger sowie deren Sicherheitsummantelung benötigt.The known processes for the production of gas enrichments in drinkable water are realized exclusively at high pressures and consistently require large calming chambers for the gas-enriched water, which are also under high pressure. The structural design is usually extensive and takes up a lot of space, the processes are energy-intensive. In addition, in the known methods not only the water must be provided under high pressure, but also the gas to be mixed in, which leads to additional special safety arrangements of the entire device and this therefore requires additional space for pressure vessels or pressure generators and their safety casing.
Aus der PCT/DE92/00485 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gasanreicherung bekannt. Durch die von unten durch den Düsenkörper geführte Zuleitung des Wassers entsteht jedoch ein Druckverlust, der so hohe Energieverluste bringt, daß ein Betrieb der Düse mit dem Vordruck aus Haushaltswasserleitungen nicht ohne zusätzliche Druckerhöhung betrieben werden kann. Ferner muß das zugeführte Gas unter dem gleichen Druck wie das zugeführte Wasser zur Verfügung stehen. Auch
hier ist eine große Sammel- und Beruhigungskammer und damit eine nicht überall zur Verfügung stehende Einbaugröße erforderlich.A device and a method for gas enrichment are known from PCT / DE92 / 00485. Due to the supply of water from below through the nozzle body, however, there is a pressure loss which causes such high energy losses that operation of the nozzle with the admission pressure from household water pipes cannot be carried out without an additional pressure increase. Furthermore, the gas supplied must be available under the same pressure as the water supplied. Also a large collection and calming chamber is required here and therefore an installation size that is not available everywhere.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anreicherung von Gas oder Gasmischungen in trinkbarem Wasser vorzuschlagen, wobei mit einem Minimum an Einbaugröße und Energie mit dem Vordruck aus Haushaltswasserleitungen eine Gleichförmigkeit der Gas-Wassermischung erreichbar ist.The object of the present invention is to propose a device and a method for the enrichment of gas or gas mixtures in drinkable water, with a uniformity of the gas-water mixture being achievable with the form from household water pipes with a minimum of installation size and energy.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 16 aufgezeigten Merkmale bzw. Verfahrensschritte gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.This object is achieved by the features or method steps indicated in claims 1 and 16. Appropriate embodiments of the invention are shown in the subclaims.
Das von oben einer Düsenringkammer zugeführte Wasser wird ringförmig verteilt, um dann über einen angeschrägten ringförmigen Düsenspalt auszutreten. Durch eine Querschnittsverengung erfolgt eine Beschleunigung. Das beschleunigte austretende Wasser prallt in einem Mittelpunkt aufeinander, wobei das in die Düsenaustrittskammer zugeführte Gas durch den entstehenden Unterdruck des austretenden Wasserringstrahls mitgerissen und durch die Aufprallenergie in die Wasserstruktur ge- bunden wird. Das Gas- Wassergemisch tritt über die Ausströmöffnung kontinuierlich aus, wobei eine Regeleinrichtung sowohl dem Vordruck des zuführten Wassers und ebenso des Gases sowie den Arbeitsdruck in der Düsenvorrichtung konstant hält und eine weitere Regelung in der Zapfleitung verhindert, daß der Entnahmedruck an der Zapfstelle über den Arbeitsdruck der Düsenvorrichtung ansteigt, wodurch es möglich wird, daß die Zapfentnahme sowohl analog manuell jede Entnahmemenge oder bei Mischung im Auslauf mit anderen Wässern jede Mischung zuläßt sowie auch eine digitale Entnahme an der Zapfstelle durch lediglich zwei Zustände von „Auf und „Zu" ermöglicht, ohne die Funktion Arbeitskontinuität der Düsenvorrichtung einzuschränken.
Das Wasser wird ohne nennenswerten Druckverlust bis zum Düsenaustritt geführt, wobei das Gas drucklos oder mit geringem Druck beigegeben wird und die Mischung von Gas und Wasser durch den Mischunterdruck im Prallpunkt so stabil ist, daß sie ohne Drucksammelbehälter im Durchlaufverfahren abgeleitet werden kann. Je nach Durchströmmenge an angereicherter Flüssigkeit kann der Düsenaustrittsraum mit der Ausströmöffnung in seinem Fassungsvolumen in angepaßter Größe als Beruhigungspuffer ausgelegt werden um zu verhindern, daß die Gas-Wasserturbulenzen, die der scharfe Düsenaustrittsstrahl verursacht, sich in die Zapfleitung hineinbewegen und dort zu Zapfgeräuschen führen. Insbesondere wird die Stabilität und Gleich- förmigkeit der Mischung durch eine Druckstabilisierung in der Düsenvorrichtung vor der Ausströmöffnung oder spätestens vor der Zapfstelle erreicht.The water supplied from above to a nozzle ring chamber is distributed in a ring shape, in order to then exit through a beveled ring-shaped nozzle gap. Acceleration occurs due to a narrowing of the cross-section. The accelerated emerging water collides at a center, the gas fed into the nozzle outlet chamber being carried away by the resulting negative pressure of the emerging water ring jet and bound into the water structure by the impact energy. The gas-water mixture emerges continuously through the outflow opening, a control device keeping both the admission pressure of the supplied water and also the gas and the working pressure in the nozzle device constant and a further regulation in the dispensing line prevents the withdrawal pressure at the dispensing point from the working pressure of the nozzle device rises, which makes it possible for the tapping to either allow any amount to be withdrawn manually or, when mixed in the outlet with other water, any mixture and also to enable digital tapping at the tap by means of only two states of "open and closed", without restrict the function of the continuity of operation of the nozzle device. The water is led to the nozzle outlet without any noteworthy loss of pressure, the gas being added without pressure or at low pressure and the mixture of gas and water being so stable due to the mixed vacuum at the point of impact that it can be discharged in a continuous process without a pressure collecting container. Depending on the flow rate of enriched liquid, the nozzle outlet space with the outlet opening in its capacity can be designed in a suitable size as a calming buffer to prevent the gas-water turbulence caused by the sharp nozzle outlet jet from moving into the tap line and causing tap noises there. In particular, the stability and uniformity of the mixture is achieved by pressure stabilization in the nozzle device in front of the outflow opening or at the latest in front of the tap.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Düsenvorrichtung undFig. 1 shows a longitudinal section through a nozzle device and
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild für das erfmdungsgemäße Verfahren.2 shows a schematic circuit diagram for the method according to the invention.
In einem senkrechten zylindrischen Düsenbehälter 1 ist im oberen Teil der Düsenkörper 2 und darunter die Düsenaustrittskammer 3 mit anschließendem Düsenaustrittsraum 4 angeordnet. Zwischen Düsenaustrittskammer 3 und Düsenaustrittsraum 4 ist eine Mikrosieblagerung 5 zur Aufnahme von Mikrosieben 6 in verschiedenen Siebgrößen zur Wahlmöglichkeit der Blasenstruktur des Gas-Wassergemisches nach Entnahme aus dem Düsenbehälter 1 vorgesehen. Im unteren Düsenbehälter befindet sich die Ausströmöffnung 7 und davor, zwischen Düsenaustrittsraum 4 und Ausströmöffnung 7, der Druckstabilisator 8, der den Druck in der Düsenaustrittskammer 3 und dem Düsenaustrittsraum 4 angepaßt an den Zuleitungsdruck des Wassers in der Wasserzuführung 9, oberhalb des Düsenkörpers 2, konstant hält.
Neben der Wasserzuführung 9 befindet sich die Gaszuführung 10. Das Wasser strömt in die Düsenringkammer 11 , während das Gas durch die Mitte des Düsenkörpers 2 in die Düsenaustrittskammer 3 geführt wird. Durch das aus dem Düsen- ringspalt 12 beschleunigt austretende Wasser wird ein Unterdruck erzeugt, der das in der Düsenaustrittskammer 3 zur Verfügung stehende Gas ansaugt und in dem Prallpunkt in der Düsenaustrittskammer 3 mit dem Wasser vermischt. Diese Mischung sammelt sich zur Beruhigung, um Spritzwasser an der Ausströmöffnung 7 oder Turbulenzen und Zapfgeräusche in einer weiterführenden Zapfleitung 27 zu vermeiden, vor der Ausströmöffnung 7 in dem Düsenaustrittsraum 4, wobei dieser Raum je nach Mengenanforderungen beim Wasserdurchlauf an die Düsenvorrichtung 13 in seiner Baugröße angepaßt ausgelegt werden kann. Mikrosiebe 6 können wahlweise in diesen Übergang eingebracht werden, die die Mischung nach Auswahl der Siebgröße wieder instabiler machen und zu einem verstärkten Aufstieg von beliebig großen Blasen des freigesetzten beigemischten Gases nach der Entnahme des Gas- Wassergemisches sorgen und so eine Auswahl des optischen Eindrucks der entnommenen Flüssigkeit ermöglichen.The nozzle outlet chamber 3 with the subsequent nozzle outlet chamber 4 is arranged in a vertical cylindrical nozzle container 1 in the upper part of the nozzle body 2 and below. Between the nozzle outlet chamber 3 and the nozzle outlet chamber 4, a microsieve bearing 5 is provided for receiving microsieves 6 in different sieve sizes for the choice of the bubble structure of the gas-water mixture after removal from the nozzle container 1. In the lower nozzle container, there is the outflow opening 7 and, in front of it, between the nozzle outlet space 4 and the outlet opening 7, the pressure stabilizer 8, which adjusts the pressure in the nozzle outlet chamber 3 and the nozzle outlet space 4 to the supply pressure of the water in the water supply 9, above the nozzle body 2, constant holds. The gas supply 10 is located next to the water supply 9. The water flows into the nozzle ring chamber 11, while the gas is guided through the center of the nozzle body 2 into the nozzle outlet chamber 3. A vacuum is generated by the water emerging from the nozzle annular gap 12, which draws in the gas available in the nozzle outlet chamber 3 and mixes it with the water at the point of impact in the nozzle outlet chamber 3. This mixture collects for calming, in order to avoid splashing water at the outflow opening 7 or turbulence and tapping noises in a further dispensing line 27, in front of the outflow opening 7 in the nozzle outlet space 4, this space being adapted in size to the nozzle device 13 depending on the quantity requirements for the water flow can be interpreted. Microsieves 6 can optionally be introduced into this transition, which make the mixture more unstable again after selection of the sieve size and ensure an increased rise of bubbles of any size in the released mixed gas after removal of the gas / water mixture and thus a selection of the visual impression of the withdrawn Allow liquid.
Kern des Schaltbeispiels ist die Düsenvorrichtung 13. Aus der Ausströmöffnung 7 (Fig. 1) strömt das Gas-Wassergemisch durch eine Ausströmleitung 26 über das Überströmventil 14, welches den Arbeitsdruck der Düsenvorrichtung 13 konstant hält, über eine Zapfleitung 27 zur Zapfstelle 22, aus der das Mischwasser 23 austritt. In die Zapfstelle 22 führt ein Bypaß 28, über den Wässer ohne Gasbeimischung oder einer anders gearteten Gasbeimischung das Gas- Wassergemisch auf Wunsch in Inhalt und Konsistenz verändert werden können und so beliebig angebotene Arten von Mischwasser 23 ermöglichen.The core of the switching example is the nozzle device 13. From the outflow opening 7 (FIG. 1), the gas / water mixture flows through an outflow line 26 via the overflow valve 14, which keeps the working pressure of the nozzle device 13 constant, via a dispensing line 27 to the tap 22 the mixed water 23 emerges. A bypass 28 leads into the tap 22, via which water without gas admixture or another type of gas admixture, the gas-water mixture can be changed in content and consistency on request and thus enable any types of mixed water 23 offered.
Der Zulaufdruck das Bypasses 28 zur Zapfstelle 22 wird durch das Bypaß-The inlet pressure of the bypass 28 to the tap 22 is determined by the bypass
Druckminderventil 21 auf den Arbeitsdruck der Düsenvorrichtung 13 reduziert. In der Zapfleitung 27, zwischen dem Überströmventil 14 und der Zapfstelle 22, verhin- dert ein Druckwächter 24 den Anstieg des Druckes in der Zapfleitung 27 über den
Arbeitsdruck der Düsenvorrichtung 13. Im Falle des Druckanstieges über den Arbeitsdruck hinaus, wird das Wassermagnetventil 20 geschlossen sowie gleichzeitig über einen Gastimer 18 das Gasmagnetventil 19. Der Gastimer 18 sorgt durch ein fest vorgegebenes Programm außerdem dafür, daß nach Abschalten der Tätigkeit der Düsenvorrichtung 13 kein Restwasser in derselben verbleibt und daß nach Anlaufen der Tätigkeit der Düsenvorrichtung 13 das Restgas vor Zuführung neuen Gases abgearbeitet wird. Das Gasrückschlagventil 29 verhindert ein Eindringen von Wasser zum Gasmagnetventil 19. Wie in der Flüssigkeitszuführung 30, die durch ein Rückflußventil 32 und durch ein Druckminderventil 17 stabilisiert wird, ist auch die Gas- Zuführung 31 durch ein Gas-Durchflußmengenventil 16 und ein Gas-Druckminderventil 15 abgesichert. In die Flüssigkeitszuführung 30 können wahlweise Geschmacks- und/oder Farbbeimischungen 34 durchgeführt werden, bevor die Flüssigkeit durch einen Flüssigkeitsfilter 33 zur Partikelentnahme fließt. Beide Vorrichtungen, Geschmacks- und/oder Farbbeimischungen 34 und Flüssigkeitsfilter 33 zur Par- tikelentnahme können wahlweise auch in die Bypaßleitung integriert werden. Alternativ kann sowohl die zugefuhrte Flüssigkeit vor dem Wassermagnetventil 20, wie auch im Bypaß 28 durch ein integrierbares Durchlaufkühlgerät (nicht dargestellt) auf eine gewünschte Temperatur des Mischwassers 23 gebracht werden.Pressure reducing valve 21 reduced to the working pressure of the nozzle device 13. In the dispensing line 27, between the overflow valve 14 and the dispensing point 22, a pressure switch 24 prevents the pressure in the dispensing line 27 from increasing via the Working pressure of the nozzle device 13. In the event of a pressure rise above the working pressure, the water solenoid valve 20 is closed and at the same time the gas solenoid valve 19 via a gas timer 18. The gas timer 18 also ensures, by means of a predefined program, that after the nozzle device 13 has been switched off, none Residual water remains in the same and that after starting the activity of the nozzle device 13, the residual gas is processed before the supply of new gas. The gas check valve 29 prevents water from entering the gas solenoid valve 19. As in the liquid feed 30, which is stabilized by a return valve 32 and by a pressure reducing valve 17, the gas feed 31 by a gas flow valve 16 and a gas pressure reducing valve 15 is also hedged. Flavor and / or color admixtures 34 can optionally be introduced into the liquid feed 30 before the liquid flows through a liquid filter 33 for particle removal. Both devices, flavor and / or color admixtures 34 and liquid filter 33 for particle removal can optionally also be integrated in the bypass line. Alternatively, both the supplied liquid upstream of the water magnetic valve 20 and in the bypass 28 can be brought to a desired temperature of the mixed water 23 by an integrable continuous cooling device (not shown).
Bezugszeichen
Aufstellung der Bezugszeichen:reference numeral List of reference symbols:
1 Düsenbehälter1 nozzle container
2 Düsenkörper2 nozzle bodies
3 Düsenaustrittskammer3 nozzle outlet chamber
4 Düsenaustrittsraum4 nozzle outlet area
5 Mikrosieblagerung5 microsie storage
6 Mikrosiebe6 microsieves
7 Ausströmöffnung7 outflow opening
8 Druckstabilisator8 pressure stabilizer
9 Wasserzufuhrung9 water supply
10 Gaszuführung10 gas supply
11 Düsenringkammer11 nozzle ring chamber
12 Düsenringspalt12 nozzle ring gap
13 Düsenvorrichtung13 nozzle device
14 Überströmventil14 overflow valve
15 Gas-Druckminderventil15 gas pressure reducing valve
16 Gas-Durchflußmengenventil16 gas flow valve
17 Druckminderventil17 pressure reducing valve
18 Gastimer18 gas timers
19 Gasmagnetventil19 gas solenoid valve
20 Wassermagnetventil20 water solenoid valve
21 Bypaß-Druckminderventil21 bypass pressure reducing valve
22 Zapfstelle22 tap
23 Mischwasser23 mixed water
24 Druckwächter24 pressure switches
26 Ausströmleitung
Zapfleitung26 discharge line tap line
BypaßBypass
GasrückschlagventilGas check valve
Flüssigkeitszuführungliquid feed
Gaszuführunggas supply
Rückflußventilreturn valve
Flüssigkeitsfilterliquid filters
Geschmacks- und/oder FarbbeimischungFlavor and / or color admixture
- Patentansprüche
- claims