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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschlägen in einem unter Druck geförderten Medium in einem mit einem Absperrorgan versehenen Rohrleitungssystem, mit einem ein Gas enthaltenden, mit dem Rohrleitungssystem verbundenen Ausgleichsvolumen.
Wenn in einem Rohrleitungssystem, in dem eine Flüssigkeit unter Druck gefördert wird, plötzlich ein Absperrorgan geschlossen wird, so entsteht an diesem Absperrorgan ein plötzlicher Druckanstieg, der zu einem Druckimpuls oder Druckschlag führt, der sich im Rohrleitungssystem entgegen der Förderrichtung zurück fortpflanzt. Dieser Druckimpuls kann einen Druckpegel aufweisen, der das 5- bis lO-fache des normalen Förderdrucks beträgt. Um einen solchen Druckschlag im Rohrleitungssystem unschädlich zu machen, könnte ein Überdruckventil im Rohrleitungssystem angeordnet werden.
Dies ist jedoch bei Anlagen in der Lebensmittelindustrie aus Hygienegründen problematisch, da derartige Überdruckventile nur schlecht gereinigt bzw. sterilisiert werden können: Dabei ergeben sich gerade in Anlagen in der Lebensmittelindustrie, etwa bei automatischen Pasteurisierungsund Abfüllanlagen für Milch, Bier, Fruchtsäfte und dergl. Flüssigkeiten, die genannten Druckschlag-Probleme, etwa dann, wenn in der Abfüllanlage ein Flaschenbruch auftritt, der von einem Detektor erfasst wird, und dessen Signal aus Sicherheitsgründen zum vorübergehenden Schliessen eines der Abfüllanlage vorgeschalteten Absperrorgans (z. B. für einige Sekunden bis zu einer Minute) verwendet wird.
Bei diesem raschen Schliessen des Absperrorgans - im Sterilbereich - entsteht somit der beschriebene Druckschlag, der zumindest zu einer Beschädigung oder Zerstörung der vorgeschalteten Wärmetauscher der Pasteurisierungsanlage führen kann.
Bei bekannten Anlagen dieser Art hat man als Dämpfungseinrichtung im Rohrleitungssystem einen Puffertank (ein Expansionsgefäss) eingebaut, der in seinem unteren Bereich von der pasteurisierten und abzufüllenden Flüssigkeit durchflossen wird, und der in seinem oberen Bereich ein Gasvolumen, etwa CO., enthält, um so bei einem Druckschlag in der Flüssigkeit durch das Gasvolumen die Druckschlagwirkung zu dämpfen. Derartige Puffertanks sind jedoch nicht nur kostenaufwendig, sondern auch sperrig und voluminös, so dass sie im unmittelbaren Anlagenbereich relativ
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viel Platz beanspruchen.
Ein weiterer, noch gravierenderer Nachteil ist, dass sich dieser Puffertank bereits im Sterilbereich der gesamten Anlage befindet und somit bei jeder Inbetriebnahme der Anlage zuvor gereinigt bzw. sterilisiert werden muss ; eine derartige Reinigung, insbesondere Sterilisierung, ist jedoch bei einem solchen Puffertank äusserst schwierig-durchzuführen, wobei es zumeist notwendig ist, den Puffertank innen in aufwendiger Weise mit Heisswasser oder Dampf zu besprühen.
Es ist somit Ziel der Erfindung, eine effiziente Einrichtung zur Dämpfung von Druckschlägen für ein solches Rohrleitungssystem, insbesondere für Pasteurisierungs- und Abfüllanlagen in der Lebensmittelindustrie, vorzusehen, wobei eine sperrige, kostenaufwendige Gefässausbildung vermieden und eine platzsparende Anordnung für das-nichtsdestoweniger in vergleichbarer Weise dämpfende - Gasvolumen ermöglicht wird, und wobei vor allem auch eine leichte und zuverlässige Reinigung sowie Sterilisation gewährleistet werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen durch wenigstens eine sich vom Rohrleitungssystem allgemein nach oben erstreckende Nebenschluss-Rohrleitung gebildet ist, die mit ihren Enden an das Rohrleitungssystem angeschlossen ist und im Betrieb eine geschlossene Leitungsschleife bildet.
Mit einer derartigen Ausbildung wird der vorstehenden Zielsetzung in vorteilhafter Weise entsprochen, und es wird eine Realisierung des Ausgleichsvolumens in einer platzsparenden Weise insofern ermöglicht, als die Nebenschluss-Rohrleitung. einfach dort, wo ausreichend Platz ist, oberhalb des das Medium fördernden Rohrleitungssystems, angebracht werden kann. Überdies kann die Nebenschluss-Rohrleitung einfach zu Reinigungs- und Sterilisationszwecken vom Reinigungsmedium, z. B.
Heisswasser, unter Druck durchflossen und dadurch gespült werden, so dass sich die Reinigung und Sterilisation äusserst einfach gestaltet.
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Enden der Nebenschluss-Rohrleitung unmittelbar neben dem Absperrorgan an das Rohrleitungssystem angeschlossen werden, also etwa in einem Abstand von 10 bis 20 cm voneinander, je nach der Dimension des Absperrungsorgan-Gehäuses, wobei durch eine derartige enge Anschluss-Anordnung zugleich sichergestellt wird, dass auch die beiden Seiten des Absperrorgans in der Schliessstellung während der Reinigung und Sterilisation gespült und somit gereinigt bzw. sterilisiert werden.
Für eine Regelung der Gaszufuhr zum Ausgleichsvolumen, etwa bei variierenden Förderdruckpegeln im Rohrleitungssystem, ist es weiters günstig, wenn an die Nebenschluss-Rohrleitung im Bereich des Gas-Ausgleichsvolumens, z. B. ungefähr in der Mitte ihrer Länge, ein Gas-Anschlussrohr über ein Absperrorgan angeschlossen ist. Als Gas für das Ausgleichsvolumen kann beispielsweise in an sich herkömmlicher Weise CO, oder aber Luft (nach vorhergehender Sterilisation) verwendet werden.
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haft erwiesen, wenn an der Nebenschluss-Rohrleitung zumindest ein Füllniveau-Sensor, vorzugsweise zwei Füllniveau-Sensoren in einem vorgegebenen Abstand übereinander, vorgesehen ist bzw. sind. Mit Hilfe der Sensorsignale kann dann jeweils eine Gaszufuhr bewirkt oder die Gaszufuhr gestoppt werden.
Um etwaige Druckschläge zwecks Dämpfung wirksam in die Nebenschluss-Rohrleitung einzuleiten, ist es günstig, wenn zumindest das Ende der Nebenschluss-Rohrleitung, das dem einen Druckschlag beim Schliessen bewirkenden Absperrorgan im Rohrleitungssystem näherliegt, mit einer Ausrichtung allgemein fluchtend zum benachbarten Leitungsabschnitt des Rohrleitungssystems angeschlossen ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Nebenschluss-Rohrleitung zur Erzielung eines grossen Gasvolumens in ihrem oberen Abschnitt wendelförmig oder spiralförmig ausgebildet ist.
Zur weiteren Erhöhung des Gasvolumens hat es sich schliesslich als zweckmässig erwiesen, wenn mehrere NebenschlussRohrleitungen an das Rohrleitungssystem angeschlossen sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch
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nicht beschränkt sein soll, in Gegenüberstellung zu einer Einrichtung gemäss Stand der Technik noch weiter erläutert. Im einzelnen zeigen : Fig. l schematisch eine Einrichtung zu Dämpfung von Druckschlägen gemäss Stand der Technik ; Fig. 2 in einem entsprechenden Schema eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschlägen gemäss der Erfindung ;
Fig. 3 in einem hinsichtlich dernicht massstäblich dargestellten - Abstandsverhältnisse der Fig. 2 entsprechendem Diagramm schematisch den Verlauf eines Druckschlages oder-impulses im Rohrleitungssystem, mit entsprechender Dämpfung ; und Fig. 4 in einer schematischen ausschnittsweisen Darstellung eine bevorzugte Anschlussmöglichkeit für die zur Dämpfung der Druckschläge vorgesehenen Nebenschluss-Rohrleitung.
In Fig. l ist als typische Anwendung für eine Einrichtung zur Dämpfung von Druckschlägen eine Anlage zur Pasteurisierung und Abfüllung von Flüssigkeiten, wie Milch, Bier, Fruchtsäften oder dergl., veranschaulicht. Im einzelnen ist eine Pasteurisierungsanlage 1 herkömmlicher Bauart (mit nicht näher dargestellten Wärmeaustauschern, wobei dort auch ein Druckbegrenzerventil vorgeordnet sein kann) gezeigt, wo eine über ein Absperrorgan 2 und eine Pumpe 3 zugeführte, zu pasteurisierende und abzufüllende Flüssigkeit erhitzt und dadurch pasteurisiert wird. Im vorhandenen Rohrleitungssystem 4 wird sodann die Flüssigkeit gemäss Pfeilrichtung einem Puffertank 5, und zwar dessen unterem Teil, zugeführt, von wo die Flüssigkeit dann wiederum gemäss Pfeilrichtung einer Füllanlage 6 zugeleitet wird.
Im Rohrleitungssystem 4 ist dabei vor der Abfüllanlage 6 ein Absperrorgan 7 angeordnet, um in Störungsfällen, etwa im Fall eines Flaschenbruchs, wenn Flaschen mit der pasteurisierten Flüssigkeit zu füllen sind, die Flüssigkeitszufuhr zur Abfüllanlage 6 kurzfristig (etwa für einige s, z. B. 10 s bis 1 min oder einige min) abzusperren. Durch ein derartiges Absperren mit Hilfe des Absperrorgans 7 (das typischerweise druckluftbetätigt ist) entsteht, da die Flüssigkeit unter Druck gefördert wird, am Absperrschieber oder an der Absperrklappe dieses Absperrorgans 7 ein Druckschlag, welcher im Rohrleitungssystem zurückwandert und, wenn er nicht gedämpft wird, Schäden im vorhergehenden System, insbesondere in der Pasteurisierungsanlage 1, und zwar in deren Wärmetauschern, verursachen kann.
Derartige Druckschläge erreichen typischerweise eine Stärke, die das 10-oder
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20-fache des normalen Förderdrucks der Flüssigkeit im Rohrleitungssystem 4 beträgt. Um diese Druckschläge zu dämpfen, ist gemäss Stand der Technik der Puffertank 5 vorgesehen, welcher ein grosses Volumen hat und in seinem oberen Teil mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere CO2, gefüllt ist. Dieses GasTeilvolumen wirkt als Gasfeder und dämpft im Anlassfall vom Absperrorgan 7 kommende Druckschläge.
Von Nachteil ist bei dieser bekannten Einrichtung, dass der Puffertank 5 viel Platz beansprucht, und dass er schwer zu reinigen und zu sterilisieren ist. Letzteres ist aber deshalb von Bedeutung, da der betroffene Teil der Anlage zum "Sterilbereich"gehört.
Gemäss Fig. 2, in der der Einfachheit halber die Pasteurisierungsanlage 1 sowie die Abfüllanlage 6 gemäss Fig. l weggelassen wurden, ist nun als Einrichtung zur Dämpfung von Druckschlägen, die im Rohrleitungssystem 4 vom Absperrorgan 7 benachbart dem Füller 6 herrühren, eine Nebenschluss-Rohrleitung 10 vorgesehen, die eine Leitungsschleife mit an das Rohrleitungssystem 4 in geringem Abstand voneinander angeschlossenen Enden 11,12 bildet. Diese Nebenschluss-Rohrleitung 10 erstreckt sich dabei vom Rohrleitungssystem 4, in dem die pasteurisierte Flüssigkeit, z. B. Bier, von der Pasteurisierungsanlage 1 zum Füller 6 gefördert wird, allgemein nach oben, und in ungefähr der Mitte ihrer Rohrlänge ist bei 13 ein Gas-Anschlussrohr 14, etwa für die Zuführung von C02 oder aber von Luft, über ein Absperrorgan 15 in Form eines Magnetventils angeschlossen.
Die Luft, das CO2 oder allgemein das Gas wird dabei über die Rohrleitung 14 unter Druck, etwa in der Grössenordnung von einigen bar, in die Nebenschluss-Rohrleitung 10 zugeführt, und danach wird das Absperrorgan 15 geschlossen. Dadurch wird ein Gas-Ausgleichsvolumen in der Nebenschluss-Rohrleitung 10 oberhalb der Anschlussenden 11,12 erhalten, das zur Dämpfung von Druckschlägen genutzt werden kann, die vom Absperrorgan 7 herkommen.
Die Ausführung mit einer Rohrleitung 10 hat dabei den Vorteil, dass diese Rohrleitung 10 in einer mehr oder weniger beliebigen, platzsparenden Weise vom Rohrleitungssystem 4 allgemein nach oben (im Hinblick auf das Gasvolumen) geführt werden kann, wobei zur Erzielung grosser Rohrlängen und damit grösser Gasvolumina die Rohrleitung 10 auch wendel-oder spiralförmig
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verlaufen kann, wie in Fig. 2 bei 10'schematisch angedeutet ist.
Vor allem ist bei der Nebenschluss-Rohrleitung 10 zur Druckschläge-Dämpfung von Vorteil, dass eine solche Rohrleitung im Vergleich zu einem Puffertank ausserordentlich einfach und problemlos gereinigt bzw. sterilisiert werden kann. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich, über das Rohrleitungssystem 4 von der Pasteurisierungsanlage 1 herkommend, beispielsweise Heisswasser zuzuführen, wobei das die Gaszufuhr steuernde Absperrorgan 15 zu schliessen ist.
Weiters ist im Rohrleitungssystem 4 zwischen den Enden 11,12 der Nebenschluss-Rohrleitung 10 ein Absperrorgan 16 angeordnet, welches im Fall einer derartigen Reinigung und Sterilisation ebenfalls in Funktion tritt und
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11,12 der Nebenschluss-Rohrleitung 10 an ihm, was ohne weiteres möglich ist (der Abstand zwischen diesen Rohrleitungsenden 11, 12 kann beispielsweise bloss 15 bis 20 cm betragen, bei einer Abmessung des Absperrorgans 16 in der Grössenordnung von 10 bis 15 cm), ebenfalls ausreichend vom Heisswasser bespült, so dass auch dort eine entsprechende Reinigung und Sterilisation erfolgt. Das Heisswasser gelangt sodann von der NebenschlussRohrleitung 10 über das Anschlussende 12 zurück in das Rohrleitungssystem 4 und zum Absperrorgan 7 bzw. zum Füller 6.
Wenn nach einer Reinigung der Betrieb aufgenommen wird, so dass beispielsweise Bier oder Milch in der Pasteurisierungsanlage 1 pasteurisiert und unter Druck in das Rohrleitungssystem 4 gefördert wird, so verdrängt diese Flüssigkeit das zuvor zu Reinigungszwecken zugeführte Heisswasser. Wenn die Flüssigkeit an der Füllanlage 6 anlangt, wird das Absperrorgan 16 geöffnet.
Ebenso wird dann das Absperrorgan 15 für die Gaszufuhr über die Rohrleitung 14 geöffnet, so dass in der Nebenschluss-Rohrleitung 10 oberhalb des Rohrleitungssystems 4 das Gas-Ausgleichsvolumen für eine etwaige Dämpfung von Druckschlägen gebildet wird. Dabei verbleibt ein Teil der Flüssigkeit in den Anschlussenden 11,12 der Nebenschluss-Rohrleitung 10 unter Beaufschlagung mit dem Gasdruck, und es können Füllniveau-Sensoren 17,18 an einem Schenkel der Nebenschluss-Rohrleitung 10 in einem Abstand übereinander angeordnet werden, um über diese Sensoren 17,18 Steuersignale
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für die Zufuhr von Gas über die Rohrleitung 14 zu erhalten.
Im einzelnen dient der untere Füllniveau-Sensor 17 dazu, im Betrieb dann, wenn das Flüssigkeitsniveau (das in Fig. 2 mit etwas dickeren Linien angedeutet ist) darunter sinkt, die Gaszufuhr über das Magnetventil-Absperrorgan 15 abzuschalten. Das Flüssigkeitsniveau steigt dann im Schenkel benachbart dem Anschlussende 11, und es pegelt sich in einer Höhe zwischen den Sensoren 17, 18 ein. Sofern das Flüssigkeitsniveau den Stand des oberen Füllniveau-Sensors 18 erreicht, signalisiert dies, dass in der Nebenschluss-Rohrleitung 10 zuwenig Gas enthalten ist, und es wird demgemäss über ein Signal des Sensors 18 das Absperrorgan 15 wieder geöffnet, um Gas unter Druck über die Rohrleitung 14 der Nebenschluss-Rohrleitung 10 zuzuführen.
Sobald dann die Flüssigkeit wieder auf ein Niveau in der Höhe bzw. unterhalb des unteren Füllniveau-Sensors 17 fällt, wird das Absperrorgan 15 wieder geschlossen.
In Fig. 3 ist schematisch gezeigt, dass ein vergleichsweiser hoher Druckimpuls 19 (mit einem Druck von beispielsweise 40 bar, bei einem normalen Förderdruck von 5 bar) entstehen kann, wenn das Absperrorgan 7 geschlossen wird, etwa wenn in der Abfüllanlage 6 ein Flaschenbruch auftritt (was herkömmlicherweise automatisch erfasst wird, wobei ein Detektorsignal zum Schliessen des Absperrorgans 7 benutzt werden kann).
Dieser Druckimpuls 19, der durch den Flüssigkeitsstau im Rohrleitungssystem 4 am
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Absperrorgans 7 mehr oder weniger rasch aufgebaut wird, bewegt sich dann im Rohrleitungssystem 4 zurück, wie in Fig. 3 bei 20 schematisch veranschaulicht ist, und wird von der NebenschlussRohrleitung 10 bzw. dem darin enthaltenen Gasvolumen in zwei ganz kurzzeitig aufeinanderfolgenden Stufen 21,22 (entsprechend dem Abstand zwischen den Anschlussenden 11,12) gedämpft, und zwar vorzugsweise auf den gegebenen Vordruck (z. B. 5 bar) ; es ist daher notwendig, dass die durch das Gasvolumen in der Nebenschluss-Rohrleitung 10 gebildete "Gasfeder") ein Vielfaches des Vordrucks (z. B. 40 bar - 5 bar = 35 bar) dämpfen oder "schlucken"muss.
Die Nebenschluss-Rohrleitung 10 kann durchaus ein Volumen in der Grössenordnung von 50 1 bis 100 1 - bei einer Rohrlänge von
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6 m bis 10 m-aufweisen. Sollte das dabei erhaltene Gasvolumen nicht ausreichen, so wären entsprechend grössere Rohrlängen vorzusehen ; anstattdessen ist es auch denkbar, eine zweite, dritte usw. Nebenschluss-Rohrleitung, je mit einem Absperrorgan (16 in Fig. 2) zwischen seinen Anschlussenden, zusätzlich zur beschriebenen Nebenschluss-Rohrleitung 10 an das Rohrleitungssystem 4 anzuschliessen, um so über mehrere solche-im Normalbetrieb parallel geschaltete-Nebenschluss-Rohrleitungen und damit Gasdämpfungen das gewünschte Dämpfungsausmass zu erreichen.
Zur Reinigung werden alle Absperrorgane 16 geschlossen, so dass die Nebenschluss-Rohrleitungen dann alle in Serie von der Reinigungsflüssigkeit durchflossen werden.
Um ein sicheres Einleiten der Druckschläge in die Nebenschluss-Rohrleitung 10 zu erreichen, kann für letztere ein Anschluss wie in Fig. 4 gezeigt vorgesehen werden. Dabei wird das Anschlussende 12 der Nebenschluss-Rohrleitung 10, das dem Absperrorgan 7, an dem der Druckschlag hervorgerufen wird, näher liegt, in Ausrichtung zum benachbarten Leitungsabschnitt 23 des Rohrleitungssystems 4 angeschlossen sein. Wenn sich ein Druckschlag im Rohrleitungssystem 4 vom Füller 6 bzw. vom Absperrorgan 7 kommend fortpflanzt, wird dieser Druckschlag, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien veranschaulicht ist, bevorzugt, vom Leitungsabschnitt 23 direkt in die unmittelbar gegenüberliegende Rohrleitung 10 bzw. deren Anschlussende 12 eintreten.
Ein Teil der Druckwelle wird sich über das Absperrorgan 16 im Rohrleitungssystem 4 fortpflanzen, wobei auch auf der anderen Seite des Absperrorgans 16 der Anschluss so vorgesehen sein kann, dass das Anschlussende 11 der Nebenschluss-Rohrleitung mit seiner Achse in der Richtung 25 der Fortpflanzung der Druckwelle verläuft, so dass auch dort der Druckschlag bevorzugt in das Anschlussende 11 und somit in die Nebenschluss-Rohrleitung 10 eintritt. Damit wird eine maximale Ausnutzung der Gasdämpfung in der NebenschlussRohrleitung 10 sichergestellt.
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The invention relates to a device for damping pressure surges in a medium conveyed under pressure in a pipeline system provided with a shut-off device, with a compensation volume containing a gas and connected to the pipeline system.
If a shut-off device is suddenly closed in a pipeline system in which a liquid is conveyed under pressure, then a sudden increase in pressure arises at this shut-off device, which leads to a pressure pulse or pressure shock which propagates back in the piping system against the direction of conveyance. This pressure pulse can have a pressure level which is 5 to 10 times the normal delivery pressure. In order to render such a pressure shock in the pipe system harmless, a pressure relief valve could be arranged in the pipe system.
However, this is problematic in systems in the food industry for reasons of hygiene, since such pressure relief valves are difficult to clean or sterilize: This results in systems in the food industry, for example in automatic pasteurization and filling systems for milk, beer, fruit juices and similar liquids, the above-mentioned pressure shock problems, for example if a bottle break occurs in the filling system, which is detected by a detector, and its signal for safety reasons to temporarily close a shut-off device upstream of the filling system (e.g. for a few seconds to a minute) is used.
During this rapid closing of the shut-off device - in the sterile area - the pressure shock described thus arises, which can at least damage or destroy the upstream heat exchangers of the pasteurization system.
In known systems of this type, a buffer tank (an expansion vessel) has been installed as a damping device in the pipeline system, through which the pasteurized liquid to be filled flows in its lower region and which contains a gas volume, for example CO., In the upper region, and so on to dampen the pressure shock effect in the event of a pressure shock in the liquid by the gas volume. Such buffer tanks are not only expensive, but also bulky and voluminous, so that they are relative in the immediate area of the plant
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take up a lot of space.
Another, even more serious disadvantage is that this buffer tank is already in the sterile area of the entire system and must therefore be cleaned or sterilized each time the system is started up; Such cleaning, in particular sterilization, is extremely difficult to carry out in the case of such a buffer tank, and it is usually necessary to spray the inside of the buffer tank in a complex manner with hot water or steam.
It is therefore the aim of the invention to provide an efficient device for damping pressure surges for such a piping system, in particular for pasteurization and filling systems in the food industry, avoiding bulky, costly vessel formation and a space-saving arrangement for the nonetheless similarly damping - Gas volume is made possible, and above all an easy and reliable cleaning and sterilization can be guaranteed.
The inventive device of the type mentioned at the outset is characterized in that the compensation volume is formed by at least one shunt pipeline which extends generally upward from the piping system, the ends of which are connected to the piping system and form a closed line loop during operation.
With such a design, the above objective is advantageously met, and the compensation volume can be realized in a space-saving manner insofar as the shunt pipeline. can simply be attached where there is sufficient space above the piping system that conveys the medium. In addition, the shunt pipeline can be easily cleaned for cleaning and sterilization purposes from the cleaning medium, e.g. B.
Hot water, flowed through under pressure and thereby rinsed, so that cleaning and sterilization is extremely easy.
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The ends of the shunt pipeline are connected to the piping system directly next to the shut-off device, i.e. at a distance of 10 to 20 cm from each other, depending on the dimension of the shut-off device housing, whereby such a close connection arrangement also ensures that the two sides of the shut-off device are rinsed in the closed position during cleaning and sterilization and thus cleaned or sterilized.
For a control of the gas supply to the compensation volume, for example with varying delivery pressure levels in the pipeline system, it is furthermore advantageous if the shunt pipeline in the area of the gas compensation volume, e.g. B. approximately in the middle of its length, a gas connection pipe is connected via a shut-off device. As a gas for the equalizing volume, for example, CO or air (after prior sterilization) can be used in a conventional manner.
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proven to be reliable if at least one filling level sensor, preferably two filling level sensors at a predetermined distance above one another, is or are provided on the shunt pipe. With the aid of the sensor signals, a gas supply can then be effected or the gas supply can be stopped.
In order to effectively introduce any pressure surges into the shunt pipeline for the purpose of damping, it is expedient if at least the end of the shunt pipeline, which is closer to the shut-off element in the pipeline system causing a pressure shock when it is closed, is connected with an alignment generally flush with the adjacent line section of the pipeline system .
It is also advantageous if the shunt pipeline has a helical or spiral configuration in its upper section to achieve a large gas volume.
In order to further increase the gas volume, it has finally proven to be expedient if several shunt pipelines are connected to the piping system.
The invention is described below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing, to which, however, it refers
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should not be limited, explained further in comparison with a device according to the prior art. 1 shows schematically a device for damping pressure surges according to the prior art; 2 in a corresponding diagram, a device for damping pressure surges according to the invention;
3 schematically shows the course of a pressure shock or impulse in the piping system, with corresponding damping, in a diagram corresponding to the distance ratios of FIG. 2, which is not shown to scale; and FIG. 4 shows, in a schematic partial illustration, a preferred connection option for the shunt pipeline provided for damping the pressure surges.
In Fig. 1, a plant for pasteurization and filling of liquids such as milk, beer, fruit juices or the like is illustrated as a typical application for a device for damping pressure surges. In detail, a pasteurization system 1 of conventional design (with heat exchangers not shown in more detail, where a pressure limiter valve can also be arranged upstream) is shown, where a liquid to be pasteurized and to be filled, which is supplied via a shut-off device 2 and a pump 3, is to be filled and thereby pasteurized. In the existing piping system 4, the liquid is then fed in the direction of the arrow to a buffer tank 5, namely its lower part, from where the liquid is then fed in turn to a filling system 6 in the direction of the arrow.
In the piping system 4, a shut-off device 7 is arranged in front of the filling system 6, so that in the event of malfunctions, for example in the event of a bottle breaking, when bottles are to be filled with the pasteurized liquid, the liquid supply to the filling system 6 is brief (for a few seconds, e.g. Shut off for 10 s to 1 min or a few minutes). Such a shut-off with the help of the shut-off device 7 (which is typically operated by compressed air), since the liquid is conveyed under pressure, creates a pressure shock on the gate valve or on the butterfly valve of this shut-off device 7, which migrates back in the piping system and, if it is not damped, damages in the previous system, in particular in the pasteurization plant 1, in fact in its heat exchangers.
Such pressure shocks typically reach a strength that is 10 or
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Is 20 times the normal delivery pressure of the liquid in the piping system 4. In order to dampen these pressure surges, the buffer tank 5 is provided according to the prior art, which has a large volume and is filled in its upper part with a pressurized gas, in particular CO2. This partial gas volume acts as a gas spring and dampens pressure surges coming from the shut-off device 7 when starting.
The disadvantage of this known device is that the buffer tank 5 takes up a lot of space and that it is difficult to clean and sterilize. The latter is important because the affected part of the system belongs to the "sterile area".
According to FIG. 2, in which the pasteurization system 1 and the filling system 6 according to FIG. 1 have been omitted for the sake of simplicity, a shunt pipeline is now used as a device for damping pressure surges which originate in the piping system 4 from the shut-off device 7 adjacent to the filler 6 10 is provided, which forms a line loop with ends 11, 12 connected to the pipeline system 4 at a short distance from one another. This shunt pipe 10 extends from the pipe system 4, in which the pasteurized liquid, for. B. beer, is conveyed from the pasteurization system 1 to the filler 6, generally upwards, and in approximately the middle of its tube length at 13 there is a gas connecting tube 14, for example for the supply of CO 2 or of air, via a shut-off device 15 in Form of a solenoid valve connected.
The air, the CO2 or generally the gas is fed via the pipeline 14 under pressure, approximately in the order of a few bar, into the bypass pipeline 10, and then the shut-off device 15 is closed. As a result, a gas compensation volume is obtained in the shunt pipeline 10 above the connection ends 11, 12, which can be used to dampen pressure surges that come from the shut-off device 7.
The design with a pipeline 10 has the advantage that this pipeline 10 can be guided in a more or less arbitrary, space-saving manner from the pipeline system 4 generally upwards (with regard to the gas volume), in order to achieve large pipe lengths and thus larger gas volumes the pipe 10 also helical or spiral
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can run, as indicated schematically in Fig. 2 at 10 '.
It is particularly advantageous in the case of the bypass pipe 10 for damping pressure surges that such a pipe can be cleaned and sterilized extraordinarily easily and without problems in comparison with a buffer tank. For this purpose, it is only necessary to supply, for example, hot water coming from the pasteurization system 1 via the pipeline system 4, the shut-off device 15 controlling the gas supply being closed.
Furthermore, a shut-off element 16 is arranged in the pipeline system 4 between the ends 11, 12 of the shunt pipeline 10, which also functions in the case of such cleaning and sterilization and
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11, 12 of the shunt pipeline 10 on it, which is readily possible (the distance between these pipeline ends 11, 12 can be, for example, only 15 to 20 cm, with a dimension of the shut-off element 16 of the order of 10 to 15 cm), also sufficiently rinsed with hot water so that appropriate cleaning and sterilization takes place there too. The hot water then passes from the shunt pipe 10 via the connection end 12 back into the pipe system 4 and to the shut-off device 7 or to the filler 6.
If operation is started after cleaning, so that, for example, beer or milk is pasteurized in the pasteurization system 1 and conveyed under pressure into the pipeline system 4, this liquid displaces the hot water previously supplied for cleaning purposes. When the liquid reaches the filling system 6, the shut-off device 16 is opened.
Likewise, the shut-off device 15 for the gas supply via the pipeline 14 is then opened, so that the gas equalization volume for any damping of pressure surges is formed in the bypass pipeline 10 above the pipeline system 4. A part of the liquid remains in the connection ends 11, 12 of the shunt pipeline 10 under the action of the gas pressure, and filling level sensors 17, 18 can be arranged on one leg of the shunt pipeline 10 at a distance above one another in order to do so Sensors 17, 18 control signals
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for the supply of gas via the pipeline 14.
In particular, the lower filling level sensor 17 serves to switch off the gas supply via the solenoid valve shut-off device 15 in operation when the liquid level (which is indicated in FIG. 2 with somewhat thicker lines) drops below it. The liquid level then rises in the leg adjacent to the connection end 11, and it levels off between the sensors 17, 18. If the liquid level reaches the level of the upper fill level sensor 18, this signals that the shunt pipeline 10 contains too little gas, and accordingly the shut-off device 15 is opened again via a signal from the sensor 18 in order to pressurize gas under pressure Feed pipe 14 to the shunt pipe 10.
As soon as the liquid then falls back to a level in the level or below the lower filling level sensor 17, the shut-off device 15 is closed again.
3 shows schematically that a comparatively high pressure pulse 19 (with a pressure of, for example, 40 bar, at a normal delivery pressure of 5 bar) can arise when the shut-off device 7 is closed, for example when a bottle break occurs in the filling system 6 (Which is conventionally detected automatically, wherein a detector signal can be used to close the shut-off device 7).
This pressure pulse 19, which is due to the liquid accumulation in the pipeline system 4
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Shut-off device 7 is built up more or less quickly, then moves back in the pipeline system 4, as is schematically illustrated at 20 in FIG. 3, and is by the bypass pipeline 10 or the gas volume contained therein in two very short successive stages 21, 22 ( damped according to the distance between the connection ends 11, 12), preferably to the given admission pressure (e.g. 5 bar); it is therefore necessary that the "gas spring" formed by the gas volume in the bypass pipe 10 has to dampen or "swallow" a multiple of the admission pressure (eg 40 bar - 5 bar = 35 bar).
The shunt pipeline 10 may well have a volume in the order of 50 1 to 100 1 - with a pipe length of
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Have 6 m to 10 m. If the gas volume obtained is not sufficient, larger pipe lengths should be provided; instead, it is also conceivable to connect a second, third, etc. shunt pipeline, each with a shut-off device (16 in FIG. 2) between its connection ends, to the pipeline system 4 in addition to the described shunt pipeline 10, in order to use several such to achieve the desired level of damping in normal operation, bypass pipes connected in parallel and thus gas damping.
All shut-off elements 16 are closed for cleaning, so that the shunt pipelines are then flowed through in series by the cleaning liquid.
In order to ensure that the pressure surges are reliably introduced into the shunt pipeline 10, a connection as shown in FIG. 4 can be provided for the latter. In this case, the connection end 12 of the shunt pipeline 10, which is closer to the shut-off element 7 at which the pressure surge is caused, will be connected in alignment with the adjacent line section 23 of the pipeline system 4. If a pressure surge in the pipeline system 4 propagates coming from the filler 6 or the shut-off device 7, this pressure surge, as illustrated by broken lines in FIG. 4, is preferred from the line section 23 directly into the directly opposite pipeline 10 or its connection end 12 enter.
A part of the pressure wave will propagate via the shut-off element 16 in the pipeline system 4, whereby the connection can also be provided on the other side of the shut-off element 16 such that the connection end 11 of the shunt pipeline with its axis in the direction 25 of the propagation of the pressure wave runs, so that the pressure shock also preferably enters the connection end 11 and thus the shunt pipeline 10 there. This ensures maximum utilization of the gas damping in the shunt pipeline 10.