Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgabe von carbonisiertem Trinkwasser über
eine Wasserhahnarmatur, wobei die Wasserhahnarmatur mit Leitungswasser beaufschlagt
wird, welches in einer der Wasserhahnarmatur vorgeschalteten Carbonisierungsstufe
bei Bedarf mit Kohlendioxid angereichert wird, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
In vielen Haushalten wird mittlerweile mit Kohlendioxid angereichertes Trinkwasser als
Alternative zu Mineralwässern angesehen. Der Vorteil von carbonisiertem Trinkwasser
besteht dabei besonders dann, daß keine Mineralwasserkästen in die Wohnung geschleppt
werden müssen, da das Leitungswasser in der Wohnung ohnehin zur Verfügung
steht. Üblicherweise wird herkömmliches dem Wasserhahn entnommenes
Trinkwasser in ein spezielles Trinkwasseraufbereitungsgerät gefüllt und dort mit
Kohlendioxid aus einer Kohlendioxidflasche angereichert Es sind auch bereits Verfahren
bekannt geworden, bei denen das dem Leitungswassernetz entnommene
Trinkwasser unmittelbar vor der Abgabe über den Wasserhahn durch Lösen eines
Kohlendioxidgases aus einer Kohlendioxidflasche mit Kohlendioxid angereichert wird
(z.B. DE 196 14 754, WO 99/09264).
Die direkte Abgabe des carbonisierten Leitungswassers über die Wasserhahnarmatur
dürfte die bequemste Methode darstellen, ein carbonisiertes Getränk in praktisch
unbegrenzter Menge zu jeder Zeit im Haushalt zur Verfügung zu stellen. Allen bisher
bekannten Varianten dieser Methode ist gemeinsam, daß das dem Leitungswassernmetz
entnommene Trinkwasser zumindest beim Leitungswassernetzdruck (ca. 4 bis ca.
6 bar) mit dem Kohlendioxid versetzt wird und der Druckabbau auf Umgebungsdruck
(0 bar) durch übliche Durchsatzmengenregelung in der Wasserhahnarmatur erfolgt.
Auf diese Weise ist jedoch kein kontrollierter Druckabbau möglich, so daß es je nach
abgegebener Trinkwassermenge zu mehr oder weniger starker Ausgasung von
Kohlendioxid kommt. Als Folge ergibt sich eine mit der Durchsatzmenge stark schwankende
und insgesamt unbefriedigend niedrige Kohlendioxidkonzentration im abgegebenen
Trinkwasser.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Abgabe von carbonisiertem Trinkwasser über eine Wasserhahnarmatur
zur Verfügung zu stellen, mit der die Ausgasung von Kohlendioxid stark
verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig dadurch gelöst, daß das mit
Kohlendioxid angereicherte Leitungswasser nach Passieren der Carbonisierungsstufe
ohne Durchflußmengensteuerung auf Umgebungsdruck entspannt wird.
Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht also darin, den Druckabbau und die
Durchflußmengensteuerung voneinander zu trennen. Da der Druckabbau unabhängig
von der Durchflußmengensteuerung erfolgt, kann er kontrolliert durchgeführt werden,
so daß es auch bei unterschiedlichen Wasserdurchflußmengen zu keiner Ausgasung
von Kohlendioxid kommt.
Die Trennung von Durchflußmengensteuerung und Druckabbau erfolgt zweckmäßigerweise
dadurch, daß das mit Kohlendioxid angereicherte Leitungswasser unter Umgehung
der Durchflußmengensteuerung in der Wasserhahnarmatur direkt an Verbraucher
abgegeben wird, In der Praxis kann dies beispielsweise derart geschehen,
daß das mit Kohlendioxid angereicherte Leitungswasser und das nicht mit Kohlendioxid
angereicherte Leitungswasser über getrennte Wasserhähne abgegeben werden.
Es ist aber auch möglich, das mit Kohlendioxd angereicherte und das nicht angereicherte
Leitungswasser über einen gemeinsamen Wasserhahn abzugeben, wobei das
nicht mit Kohlendioxid angereicherte Leitungswasser über die Durchflußmengensteuerung
geführt wird, während das mit Kohlendioxid angereicherte Leitungswasser
unter Umgehung der Durchflußmengensteuerung direkt zum Auslaß der Wasserhahnarmatur
geführt wird.
Vorzugsweise wird das Leitungswasser bereits vor Eintritt in die Wasserhahnarmatur
auf Umgebungsdruck entspannt. Dies hat den Vorteil, daß die Wasserhahnarmatur
nicht verändert werden braucht, wodurch Investitionskosten gesenkt werden können.
Darüber hinaus steht außerhalb der Wasserhahnarmatur genügend Platz zur Verfügung,
um die für den Druckabbau vorgesehene Einrichtung, z.B. eine Drosseleinrichtung,
in der gewünschten Weise zu dimensionieren. Eine Integration in die Wasserhahnarmatur
ist zwar prinzipiell auch möglich, aber auf Grund der beengten Platzverhältnisse
schwieriger zu realisieren. Bei einer solchen Integration muß allerdings
auch darauf geachtet werden, daß der Druckabbau bereits vor der Durchflußmengensteuerung
in der Wasserhahnarmatur erfolgt.
In der Praxis wird die Variante bevorzugt, bei der das Leitungswasser mittels einer in
der Wasserzuführung zur Wasserhahnarmatur angeordneten Drosseleinrichtung auf
Umgebungsdruck entspannt wird. Bei Einbau der Wasserhahnarmatur in eine Kücheneinrichtung
ergibt sich bei dieser Variante der Vorteil, daß alle mit der Kohlendioxidanreicherung
zusammenhängenden Einrichtungen im Küchenspülschrank untergebracht
werden können, während die auf den Küchenspülschrank aufgesetzte
Wasserhahnarmatur unbeeinflußt bleibt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Leitungswasser
der Wasserhahnarmatur im Hauptstrom zugeführt, wobei das Kohlendioxid bei Bedarf
unmittelbar in diesen Hauptstrom eingetragen wird. Im Gegensatz zu Varianten, bei
denen das Kohlendioxid in einen Nebenstrom des Leitungswassers eingetragen wird,
welcher vom Hauptstrom abgezweigt wird, ergibt sich bei dieser Ausgestaltung der
Vorteil, daß das Leitungswasser zum Kaltlaufen direkt durch die Carbonisierungsstufe
fließt und dabei diese bereits abkühlt. Darüber hinaus wirkt sich vorteilhaft aus, daß
beim Einschalten der Kohlendioxidzufuhr nicht erst angewärmtes Bypasswasser,
welches sich immer im Nebenstrom befindet, aus dem Nebenstrom gespült werden
muß, sondern sofort kaltes Wasser genutzt werden kann.
Um die geschilderten Vorteile der direkten Versorgung der Wasserhahnarmatur aus
dem Hauptstrom ohne Inkaufnahme anderer Nachteile erreichen zu können, wird
ferner vorgeschlagen, daß in den Zeiten, in denen das Leitungswasser nicht mit
Kohlendioxid angereichert wird, das Leitungswasser vor Durchführung der Durchflußmengenregelung
in der Wasserhahnarmatur nicht entspannt wird. Hierzu wird
zweckmäßigerweise die Drosseleinrichtung so eingestellt, daß der Zufluß des nicht mit
Kohlendioxid angereicherten Leitungswassers zur Wasserhahnarmatur uneingeschränkt
möglich ist. Bei Ausbildung der Drosseleinrichtung als in der Zuleitung
angeordneter Drosselkegel wird beispielsweise zur Abgabe von nicht carbonisiertem
Wasser der Drosselkegel so verschoben, daß keine Querschnittsverengung der
Zuleitung mehr vorliegt. Auf diese Weise kann die Wasserhahnarmatur auch
uneingeschränkt zur Abgabe von nicht carbonisiertem Wasser genutzt werden.
Durchflußbehinderungen durch die Drosseleinrichtung können so verhindert werden.
Für die Anreicherung des Leitungswassers mit Kohlendioxid sind verschiedene
Methoden denkbar. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, das Kohlendioxid
mittels eines statischen Mischers in dem Leitungswasser zu lösen. Hierzu wird
zweckmäßiger Weise unmittelbar vor Eintritt des Leitungswassers in den statischen
Mischer das Kohlendioxid in dem Leitungswasser bei einem Wasserdruck von ca. 4 bis
ca. 6 bar eingetragen. Im nachfolgenden statischen Mischer wird dann das Kohlendioxid
in das Leitungswasser eingemischt und gelöst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Leitungswasser in der Carbonisierungsstufe
mittels einer Ventundüse mit dem Kohlendioxid angereichert. Eine solche
Methode ist z.B. aus der DE 196 14 754 bekannt.
Es ist auch denkbar, das Leitungswasser in der Carbonisierungsstufe mittels eines
dynamischen Mischers mit dem Kohlendioxid anzureichern.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur zumindest zeitweisen Abgabe von
carbonisiertem Trinkwasser über eine Wasserhahnarmatur, wobei die Wasserhahnarmatur
über eine Zufuhrleitung mit einer Carbonisierungseinrichtung verbunden ist,
die ihrerseits mit dem Leitungswassernetz in Verbindung steht und an eine Kohlendioxidquelle
angeschlossen ist.
Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Carbonisierungseinrichtung eine Drosseleinrichtung zum Druckabbau auf Umgebungsdruck
nachgeschaltet ist, und zwischen der Carbonisierungseinrichtung und dem
Auslaß der Wasserhahnarmatur keine Durchflußmengensteuerungseinrichtung
zwischengeschaltet ist.
In der Praxis kann dies dadurch verwirklicht werden, daß die von der Carbonisierungseinrichtung
kommende Zufuhrleitung in mindestens zwei Zweigleitungen aufgeteilt ist,
wobei die eine Zweigleitung mit einer Durchflußmengensteuerungseinheit der Wasserhahnarmatur
verbunden ist, während die andere Zweigleitung unter Umgehung der
Durchflußmengensteuerungseinheit direkt zum Auslaß der Wasserhahnarmatur geführt
ist. Die Zweigleitungen können dabei an getrennten Wasserhähnen oder an einem
gemeinsamen Wasserhahn angeschlossen sein. Im letzten Fall kann die für das
carbonisierte Leitungswasser vorgesehene Zweigleitung beispielsweise mittels eines
durch die Wasserhahnarmatur hindurchgeführten Schlauchs unter Umgehung der in
der Wasserhahnarmatur angeordneten Durchflußmengensteuerungseinheit, an die die
andere Zweigleitung für nicht carbonisiertes Leitungswasser angeschlossen ist, direkt
bis zum Auslaß der Wasserhahnarmatur geführt sein.
Zweckmäßiger Weise ist die Drosseleinrichtung als Drosselkegel ausgebildet und
außerhalb der Wasserhahnarmatur bevorzugt in der Zufuhrleitung zur Wasserhahnarmatur
untergebracht. Es ist aber auch möglich, die Drosseleinrichtung in die Wasserhahnarmatur
zu integrieren. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse innerhalb der
Wasserhahnarmatur, die ohnehin mit zahlreichen Einbauten belegt ist, ist diese
Variante allerdings mit einem höheren technischen Aufwand verbunden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Wasserhahnarmatur im Hauptstrom
mit dem Leitungswassernetz verbunden. Die in diesem Fall in der Hauptwasserleitung
untergebrachte Drosseleinrichtung ist zweckmäßigerweise derart einstellbar,
daß der Zufluß des Leitungswassers zur Wasserhahnarmatur nicht eingeschränkt wird.
Bei Ausbildung der Drosseleinrichtung als Drosselkegel ist hierzu dieser derart verschiebbar
ausgebildet, daß nach Verschieben des Drosselkegels keine Querschnittsverengung
der Zufuhrleitung mehr vorliegt.
Zum Lösen des Kohlendioxids im Leitungswasser ist die Carbonisierungseinrichtung
vorteilhafterweise mit einem statischen Mischer ausgestattet. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß die Carbonisierungseinrichtung eine Venturidüse aufweist. Auch der
Einsatz eines dynamischen Mischers in der Carbonisierungseinrichtung ist denkbar.
Die Erfindung eignet sich zum Einsatz bei allen möglichen Wasserhahnarmaturen,
wobei keine Neukonstruktion der Wasserhahnarmatur für die Bereitstellung von
carbonisiertem Trinkwasser notwendig ist. Daher kann die Erfindung auch zur Nachrüstung
bereits bestehender Installationen eingesetzt werden. Es muß lediglich in den
Zulauf zur Wasserhahnarmatur eine Corbonisierungsstufe, z.B. ein statischer oder
dynamischer Mischer oder eine Venturidüse sowie eine Drosseleinrichtung zwischengeschaltet
werden. Bei Kücheneinbauten beschränkt sich also der Umbau auf die
unterhalb der Tischplatte des Küchenspültisches untergebrachten Trinkwasserzuleitungen.
Unabhängig davon ist es allerdings auch möglich, speziell an den Einsatz
von carbonisiertem Trinkwasser angepaßte Wasserhahnarmaturen zu verwenden.
Bei allen denkbaren Varianten der Anwendung der Erfindung bleibt jedoch der Hauptvorteil
erhalten, daß aufgrund der Abkopplung der Druckabbaufunktion von der Durchflußmengensteuerungsfunktion
in der Wasserhahnarmatur ein kontrollierter Druckabbau
ohne Ausgasung von Kohlendioxid ermöglicht wird. Auf diese Weise wird erst
eine ausreichende Kohlendioxidkonzentration in dem dem Wasserhahn entnommenen
Trinkwasser mit platzsparenden Kohlendioxidanreicherungseinrichtungen, z.B. kleindimensionierten
statischen Mischern, welche im Küchenspültisch untergebracht
werden können, erreicht.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert werden.
Figur 1 eine Wasserhahnarmatur mit angeschlossener Carbonisierungseinrichtung,
wobei der Druckabbau durch herkömmliche Durchflußmengensteuerung in der
Wasserhahnarmatur erfolgt. Figur 2 eine Wasserhahnarmatur mit angeschlossener Carbonisierungseinrichtung,
wobei der Druckabbau in einer der Wasserhahnarmatur vorgeschalteten Drosseleinrichtung
erfolgt. Figur 3 eine Drosseleinrichtung mit verschiebbarem Drosselkegel. Figur 4 eine Detailansicht einer für das Zapfen von carbonisiertem und nicht
carbonisiertem Leitungswasser vorgesehenen Wasserhahnarmatur. Figur 5 eine Anordnung mit getrennten Wasserhähnen für carbonisiertes und nicht
carbonisiertes Leitungswasser.
In Figur 1 ist eine herkömmliche Anordnung dargestellt, bei der eine Wasserhahnarmatur
1 auf eine Tischplatte 8 eines Küchenspültisches aufgesetzt ist. Die Wasserhahnarmatur
1 ist über eine Zuleitung 4 mit einer Carbonisierungseinrichtung 5 verbunden,
welche über Leitung 7 an das Leitungswassernetz angeschlossen ist. Über
eine Zuführung 6 wird Kohlendioxid in die Zuleitung 7 eingeleitet und in der nachfolgenden
Carbonisierungseinrichtung 5 im Leitungswasser gelöst. Die Carbonisierungseinrichtung
5 kann beispielsweise als Mischbehälter ausgebildet sein. Nach dem Stand
der Technik ist keine eigene Drosseleinrichtung zum Druckabbau des carbonisierten
Leitungswassers vorgesehen. Der Druckabbau vom Wasserdruck des Leitungswassernetzes
von ca. 4 bis ca. 6 bar auf Umgebungsdruck (0 bar) am Wasserhahnauslaß 2
erfolgt durch herkömmliche Durchsatzmengensteuerung 3 in der Wasserhahnarmatur
1. Aufgrund der Kopplung des Druckabbaus mit der Durchflußmengensteuerung ist
kein kontrollierter Druckabbau bei allen Durchflußmengen möglich. Als Folge kommt es
zu Ausgasung von Kohlendioxid, so daß das dem Wasserhahn an der Wasserzapfstelle
2 entnommene Trinkwasser eine nur unzureichende Kohlendioxidkonzentration
aufweist.
Bei der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Variante ist dagegen eine von der
Durchflußmengensteuerung der Wasserhahnarmatur 1' unabhängige Drosseleinrichtung
9' vorgesehen, die im Zulauf 4' zur Wasserhahnarmatur 1' eingebaut ist.
Die Drosseleinrichtung 9' ist als herkömmlicher Drosselkegel ausgebildet und sorgt
dafür, daß der Druck des carbonisierten Wassers vom Leitungsnetzdruck in Höhe von
ca. 4 bis ca. 6 bar auf Umgebungsdruck (0 bar) noch vor Eintritt in die Wasserhahnarmatur
1' abgebaut wird. An die Zufuhrleitung 4' ist eine Carbonisierungseinrichtung 5'
angeschlossen, die bevorzugt als statischer Mischer ausgebildet ist. Die Carbonisierungseinrichtung
5' ist über eine Leitung 7' mit dem Leitungswassernetz verbunden.
Über eine Zuleitung 6' wird Kohlendioxid z.B. aus einer Kohlendioxidflasche dem
Leitungswasser zugesetzt und in der Carbonisierungseinrichtung 5' im Leitungswasser
gelöst. Durch Trennung der Durchflußmengensteuerungsfunktion und der Druckabbaufunktion
ist ein kontrollierter Druckabbau ohne Ausgasung von Kohlendioxid möglich.
Dadurch wird erst erreicht, daß auch beim Einsatz kleinvolumiger Carbonisierungseinrichtungen,
z.B. kurzer statischer Mischer mit einer Länge von ca. 0,2 bis ca. 1 m
eine ausreichende Kohlendioxidkonzentration in dem der Wasserzapfstelle 2' entnommenen
Wasser erhalten wird.
Figur 3 betrifft eine Drosseleinrichtung mit einem Drosselkegel 2, der in eine Zuleitung
1,4 zur Wasserhahnarmatur eingebaut ist. Die Zuleitung 1,4 ist im Hauptstrom an das
Leitungswassernetz angeschlossen. Der Drosselkegel 2 ist zwischen der in der Figur
nicht dargestellten Carbonisierungseinrichtung und der ebenfalls nicht gezeigten
Wasserhahnarmatur angeordnet. Falls die Abgabe von carbonisiertem Wasser über
die Wasserhahnarmatur gewünscht wird, wird Kohlendioxid der Carbonisierungseinrichtung
zugeführt und dort im Leitungswasser gelöst. Zum kontrollierten Druckabbau
vom Leitungswassernetzdruck (ca. 4 bis ca. 6 bar) auf Umgebungsdruck (0 bar)
wird der Drosselkegel 2 soweit in Richtung der Leitungswasserzuführung 1 verschoben,
daß aufgrund der Querschnittsverengung des Wasserzuflusses die gewünschte
Drosselfunktion erreicht wird. Soll dagegen herkömmliches, nicht carbonisiertes
Leitungswasser über die Wasserhahnarmatur abgegeben werden, so wird die Zufuhr
von Kohlendioxid abgeschaltet und der Drosselkegel 2 soweit in Richtung der Leitungswasserabführung
4 verschoben, daß keine Querschnittsverengung des Wasserzuflusses
vorliegt, d.h. die Querschnitte A in der Leitungswasserzuführung 1 und
Leitungswasserabführung 4 mit dem sich aus dem Zwischenraum zwischen dem
Drosselkegel 2 und dem Drosselgehäuse 3 ergebenden Gesamtquerschnitt
übereinstimmt. Auf diese Weise wird erreicht, daß in den Zeiten, in denen kein
carbonisiertes Wasser gewünscht wird, herkömmliches Leitungswasser ohne
Einschränkung gezapft werden kann.
In Figur 4 ist eine Variante der von der Durchflußmengensteuerung unabhängigen
Drosselung gezeigt. Das in der Carbonisierungseinrichtung 5' mit Kohlendioxid
angereicherte Leitungswasser wird durch die als Drosselkegel ausgebildete
Drosseleinrichtung 9' auf Umgebungsdruck entspannt. Anschließend gelangt das
Leitungswasser in die Wasserhahnarmatur 1', in der eine Aufteilung in zwei
Zweigleitungen 10' und 11' erfolgt. Die Zweigleitung 10' wird über eine Absperreinrichtung
12', die keine Durchflußmengensteuerung ermöglicht, durch den
Wasserhahn hindurch bis zur Wasserzapfstelle 2' geführt. Andererseits wird die
Zweigleitung 11' über eine Durchflußmengensteuerung 3' getrennt von der
Zweigleitung 10' in den Wasserhahn geführt.
Beim Betrieb der Vorrichtung werden zum Zapfen von carbonisiertem Leitungswasser
das Ventil 13' zur Entnahme von Leitungswasser aus dem Leitungswassernetz und das
Ventil 14' zur Zufuhr von Kohlendioxid aus einer Kohlendioxidflasche geöffnet. Der
Drosselkegel 9' wird so eingestellt, daß ein Druckabbau auf Umgebungsdruck erfolgt.
Außerdem wird die Durchflußmengenregelung 3' geschlossen, während die Absperreinrichtung
12' geöffnet wird. Auf diese Weise strömt in der Carbonisierungseinrichtung
5' carbonisiertes Leitungswasser auf Umgebungsdruck entspannt in die Wasserhahnarmatur
1' und wird ohne Beeinflussung durch die Durchflußmengensteuerung 3' an
der Wasserzapfstelle 2' an den Verbraucher abgegeben.
Zur Durchführung des carbonisierten Leitungswassers durch den Wasserhahn wird ein
Schlauch verwendet, der die Zuführung 4' direkt mit der Wasserzapfstelle 2' verbindet.
Dadurch wird sichergestellt, daß das carbonisierte Leitungswasser ungehindert und
ohne Erzeugung von Turbulenzen, die beispielsweise an Einbauten der Wasserhahnarmatur
1' entstehen könnten, bis zur Wasserzapfstelle 2' fließen kann. Aufgrund von
Turbulenzen könnte es nämlich zu einem Ausgasen von Kohlendioxid kommen, so daß
das an der Wasserzapfstelle entnommene Leitungswasser nicht mehr den gewünschten
Kohlendioxidgehalt aufweisen würde.
Zum Zapfen von nicht carbonisiertem Leitungswasser wird dagegen das Ventil 14' zur
Absperrung der Kohlendioxidzufuhr geschlossen, während der Drosselkegel 9' so weit
verschoben wird, daß keine Drosselung mehr erfolgt. Die Absperreinrichtung 12' wird
geschlossen und die Durchflußmengensteuerung geöffnet. Auf diese Weise fließt nicht
carbonisiertes Leitungswasser über die Durchflußmengensteuerung in den Wasserhahn
und kann an der Wasserzapfstelle 2' entnommen werden.
In Figur 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der für carbonisiertes und nicht
carbonisiertes Leitungswasser getrennte Wasserhähne B und A vorgesehen sind. Die
prinzipielle Funktionsweise entspricht dabei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform,
wobei gleichwirkende Vorrichtungsteile mit derselben Bezugsziffer versehen sind.
Selbstverständlich kann an die Wasserhahnarmaturen auch ein zusätzliche Warmwasserleitung
angeschlossen sein, wobei das Warmwasser üblicherweise nicht
carbonisiert wird. Der Übersichtlichkeit wegen ist eine solche Warmwasserleitung in
den Figuren nicht berücksichtigt.