CH645865A5

CH645865A5 - Selbsttaetige umschaltvorrichtung fuer fluessigkeitsabgabeanlagen.

Info

Publication number: CH645865A5
Application number: CH570480A
Authority: CH
Inventors: William Swindell Jun Credle
Original assignee: Coca Cola Co
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1984-10-31
Also published as: HU182173B; MX151664A; NO153294B; IL60706A; JPS5632297A; ATA387180A; FR2462632A1; AT380002B; BE884477A; NL182794C; US4275823A; IT1131997B; JPS6241958B2; SE446856B; HK10384A; NL182794B; NZ194492A; CS226722B2; FR2462632B1; ES493689A0

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Vorrichtung zur automatischen Umschattung zwischen einem primären Versorgungsspeicher und einem sekundären Versorgungsspeicher als Folge eines Leerzustandes im primären Versorgungsspeicher. Derartige Umschaltvorrichtungen sind bei Anlagen zur Vorratsumwälzung flüssiger Stoffe, wie zuckerhaltige Konzentrate («Sirup») von nichtalkoholischen Getränken, von Bedeutung. Hierbei stellen sich besondere Probleme, wenn die abzugebenden Flüssigkeiten in zusammensackfähigen, im folgenden als kollapsibel bezeichneten Vorratsbehältern bzw. in auswechselbaren Packungen enthalten sind. Die Erfindung betrifft auch eine Flüssigkeitsabgabeanlage der genannten Art mit einer verbesserten Umschaltvorrichtung.

Zur Vorratsumwälzung bei bzw. zum Auswechseln von bekannten kollapsiblen und meist sackförmigen Flüssigkeitsbehältern (im folgenden Sackpackungen genannt), z.B. für Milch, zuckerhaltige Sirups zur Herstellung von nichtalko-s holischen Getränken oder Chemikalien, sind bei bekannten Flüssigkeitsabgabeanlagen manuelle Operationen oder komplizierte Vorrichtungen erforderlich. Wenn der Inhalt der Sackpackungen erschöpft ist, wird das Pumpsystem meist solange nicht mehr mit Flüssigkeit versorgt, bis die Packungen io manuell ausgetauscht sind, was zu unvermeidlichen, unerwarteten oder nachteiligen Verzögerungen im Flüssigkeitsabgabebetrieb führt. Um eine grössere Reservekapazität zu erzielen, werden die Packungen bei vielen bekannten Systemen parallel angeschaltet. Diese Parallelschaltung ermöglicht 15 aber keine Vorratsumwälzung, wie sie bei vielen verderblichen Produkten, insbesondere auf dem Nahrungsmittel- oder Getränkesektor z.B. bei der Verarbeitung bzw. beim Abfüllen von Milch oder bei der Getränkeherstellung mit Zuckersirup, erforderlich ist. Die üblichen verschlossenen Packun-20 gen mit starrwandigen Behältern haben Einlass- und Auslassöffnungen und werden häufig hintereinander geschaltet; aber auch dies bietet keine vollständige Vorratsumwälzung flüssiger Produkte, da Vermischungserscheinungen auftreten. Würde man versuchen, kollapsible Vorratsbehälter, wie sie 25 für die Erfindung verwendet werden, hintereinander, zu schalten, würde dies keine Reservekapazität, sondern lediglich eine grosse Anfangskapazität bewirken, weil die kollapsiblen Behälter alle in praktisch gleichem Masse zusammenfallen würden, wenn nicht besondere, auf Schwerkraftwirkung oder 30 anderen Ausseneinwirkungen beruhende Hilfsmittel verwendet werden.

Automatische Umschaltvorrichtungen für nichtviskose Flüssigkeiten in offenen oder belüfteten starrwandigen Behältern sind bekannt. Diese Vorrichtungen sind jedoch für 35 eine automatische Vorratsumwälzung von viskosen Flüssigkeiten, die in kollapsiblen bzw. flexiblen sackartigen Pak-kungen bzw. Behältern enthalten sind, nicht geeignet. Ferner zeigen sich bei vielen Flüssigkeiten in offenen Systemen unter Lufteinwirkung Kristallisationserscheinungen und dies 40 kompliziert die Umwälzung bzw. das Auswechseln der Behälter noch zusätzlich. Die bekannten kollapsiblen bzw. sackförmigen Behälter bieten gegenüber starrwandigen Behältern den Vorteil, dass sie gegen Luft und andere von aussen kommende Verunreinigungen dicht verschlossen sind; 45 sie können aber mit den für starrwandige Behälter bekannten Umschaltvorrichtungen nicht betrieben werden und die für kollapsible Behälter bisher vorgeschlagenen Umschaltvorrichtungen sind unbefriedigend.

So ist beispielsweise in der US-PS 2 968 162 ein selbst-50 tätiges Umschaltsystem für Gase mit einer primären und einer sekundären Gruppe von Vorratstanks beschrieben. Dabei wird das Umschalten von einer Gruppe von Versorgungstanks auf die zweite Gruppe durch Druckänderungen bewirkt, die bei Entleerung der Tanks auftreten. Dieses System 55 ist aber für die selbsttätige Abgabe von vergleichsweise zähflüssigen Flüssigkeiten, wie Sirups, in rascher und zuverlässiger Weise zu wenig empfindlich.

Ein anderer Typ eines selbsttätigen Umschaltsystems ist in der US-PS 3 825 027 beschrieben hierbei wird die Um-6o Schaltempfindlichkeit durch Verwendung von Schwimmkugelventilen: in den jeweiligen primären und sekundären Versorgungsschaltungen vergrössert. Das System arbeitet gut bei der Abgabe von flüssigen Brennstoffen geringer Viskosität, d.h. dem Zweck, für welchen dieses System entwickelt wurde. 65 Die Schwimmkugelventile neigen jedoch zum Verkleben als Folge von Zuckeraufbau, wenn die abgegebene Flüssigkeit eine viskose Flüssigkeit nach Art von Sirup für die Herstellung nichtalkoholischer Getränke ist.

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Eine andere selbsttätige Umschaltvorrichtung für Flüssigkeitsabgabesysteme ist in der US-PS 4 014 461 der Anmelderin beschrieben; hier handelt es sich um ein selbsttätiges Umschaltsystem für die Vorratsumwälzung eines flüssigen Produktes, das in kollapsiblen Vorratsbehältern nach Art von Sackpackungen abgefüllt ist. Das in diesem System verwendete automatische Umschaltventil ist jedoch relativ kompliziert und ausserordentlich voluminös.

Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung, mit der zwei gesonderte Systeme, Gruppen oder Batterien von Einzel- oder Mehrfachpackungen selbsttätig umgeschaltet bzw. rotiert werden können, wenn die in den Packungen enthaltenen Flüssigkeiten abgegeben werden, und das Auswechseln leerer Packungen ohne Betriebsunterbruch dann erfolgen kann, wenn hierfür Zeit zur Verfügung steht; zur Aufgabe der Erfindung gehört auch eine selbsttätige Umschaltvorrichtung mit der nötigen Empfindlichkeit zur Abgabe von viskosen Flüssigkeiten, wie Sirup, bzw. mit der Eignung zur Abgabe von Flüssigkeiten aus kollapsiblen Behältern, insbesondere den bekannten Sackpackungen, und zwar mit einem einfachen und unkomplizierten, selbsttätigen Umschaltventil zur selektiven Umschaltung von primären bzw. sekundären Gruppen oder Batterien von Sackpackungen als Folge eines Unterdruckes, der beim Leerzustand der Sackpackung einer Gruppe erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine selbsttätige Umschaltvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen haben die in den Ansprüchen 2-5 angegebenen Merkmale.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen in den Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs-gemässen Flüssigkeitsabgabesystems, wobei sowohl die primären als auch die sekundären Vorratsbehälterbatterien gefüllt sind,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Systems von Fig. 1, wobei die primäre Behälterbatterie leer und die sekundäre Behälterbatterie voll ist,

Fig. 3 die teilweise geschnittene Seitenansicht eines selbsttätigen Umschaltventils gemäss der Erfindung, und

Fig. 4 den Horizontalquerschnitt des Umschaltventils, wobei gezeigt ist, dass die Durchlässe miteinander Winkel einschliessen können, die nicht rechtwinklig sind.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Abgabesystem besitzt ein primäres Versorgungsreservoir aus flexiblen Sackpackungen, das als Circuit A bezeichnet ist und im folgenden auch «Batterie A» genannt wird. Eine entsprechende Gruppe von Sackpackungen bilden ein sekundäres Versorgungsreservoir, das als Circuit B bezeichnet ist und auch «Batterie B» genannt wird. In Fig. 1 sind beide Batterien A und B in vollem Zustand vor Beginn des Abgabebetriebes dargestellt.

Jede Sackpackung besitzt einen flexiblen Sack 12, der in einem starrwandigen Aussenkasten 14 angeordnet ist; derartige Sackpackungen sind in der Technik zur Aufnahme von Milch, Zuckersirup oder flüssigen Chemikalien ähnlicher Art bekannt.

Die Sackpackungen der primären Batterie A bzw. der sekundären Batterie B werden im Verlauf eines Abgabezyklus über den Ausgang O des selbsttätigen Umschaltventils 10 mit einer Pumpe P verbunden. Die primäre Batterie A ist über einen Eingang IA mit dem selbsttätigen Umschaltventil 10 verbunden; die sekundäre Batterie B ist über einen Eingang IB mit dem selbsttätigen Umschaltventil 10 verbunden.

Das Umschaltventil 10 besitzt drei Anschlüsse 15, 16, 17: der Anschluss 15 dient zum Anschluss von Batterie A, der Anschluss 17 zum Anschluss von Batterie B und der Anschluss 16 zum Anschluss an die Pumpe P.

Das Umschaltventil 10 besitzt drei Kanäle 15A, 16A und 17A, welche die Anschlüsse 15, 16, 17 mit einem Küken SP in Form einer drehbaren Scheibe verbinden. Das Küken SP ist mittig im Umschaltventil 10 angeordnet und so ausge-5 legt, dass es einen unbehinderten Leitweg zwischen zwei der Kanäle bilden kann. Das Küken SP besitzt ein federgespanntes Ventilteil CA mit einer Kugel 20 und einer Feder 22. Es ist zu bemerken, dass erfindungsgemäss auch gleichwirkende Sperrventile, wie Schirmventile, Entenschnabelventile und io zahlreiche andere Typen von Sperrventilen anstelle des Sperrventils CA verwendet werden könnten.

In Fig. 2 ist das gleiche System wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass die Säcke 12 der primären Batterie A in entleertem Zustand vorliegen und dementspre-15 chend zusammengefallen sind. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, bewirkt das Zusammenfallen der Säcke 12 der primären Batterie A einen merklichen Druckabfall bzw. einen Unterdruck im seitlichen Kanal 15 und dem Kanal 16; dadurch wird bewirkt, dass sich die Kugel 20 des Sperrventils CA 20 öffnet. Beim Öffnen des Sperrventils CA wird ein Flüssigkeitsstrom aus der sekundären Batterie B über den Eingang IB, den Kanal 17A und den Kanal 16A zur Pumpe U ausgelöst. Auf diese Weise wird in einer weiter unten eingehender beschriebenen Weise eine selbsttätige Umschaltung 25 von der primären Batterie A auf die sekundäre Batterie B bewirkt.

Bei der selbsttätigen Umschaltung von der primären Batterie A auf die sekundäre Batterie B wird die sekundäre Batterie B dann zur primären Batterie, während die ursprüng-30 lieh primäre Batterie A zur sekundären Batterie wird. Sobald sich diese selbsttätige Umschaltung stabilisiert hat, wird das drehbare Küken SP gedreht, um den Seitenkanal 17A mit dem Mittelkanal 16A zu verbinden. Die Drehung des Ventilkükens SP kann manuell bewirkt werden und beträgt beim 35 Ventil 10 von Fig. 1 und 2 180°.

Wenn das drehbare Ventilküken SP in Fig. 2 um 180° gedreht ist, so dass es einen unbehinderten Weg zwischen dem Seitenkanal 17A und dem Mittelkanal 16A bildet, liegt die Kugel 20 am Seitenkanal 15A und behindert den Weg 40 zwischen dem Seitenkanal 15A und den anderen beiden Kanälen 16A und 17A. In diesem Schaltzustand können die Sackpackungen der ursprünglich primären Batterie A ausgewechselt bzw. aufgefüllt werden, ohne dass dies irgendwelche nachteiligen Wirkungen auf den laufenden Abgabe-45 zyklus hat.

Einzelheiten des Zusammenbaus der mechanischen Komponenten der bevorzugten Ausführungsform eines selbsttätigen Umschaltventils gemäss der Erfindung sind in Fig. 3 dargestellt: dieses Ventil hat einen gemeinsamen Block bzw. 50 ein Gehäuse, das die für die Kanäle 15A, 16A und 17A erforderlichen Innenbohrungen besitzt; diese Bohrungen oder Kanäle ermöglichen eine selektive Verbindung entweder mit dem Eingang IA von der Batterie A oder dem Eingang IB von der Batterie B zum Auslass O, der mit einer Abgabe-55 pumpe P analog wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt verbunden ist.

In einer querverlaufenden Passage oder Bohrung ist ein Ventilküken SP in Form einer drehbaren Scheibe angeordnet, die mit Hilfe eines Knopfes K in die gewünschte Ab-6o gabeposition gedreht werden kann. Das Küken SP ist flüssigkeitsdicht in der querverlaufenden Bohrung mit Hilfe von O-Ringen 24, 26 eingesetzt, die jeweils an den oberen bzw. unteren Teilen des Kükens vorgesehen sind. Eine Federklammer oder ein Federring 28 hält das Küken SP in der Ventil-65 anordnung, so dass die Kanäle 15A, 16A und 17A mit den entsprechenden Öffnungen des Kükens SP fluchten.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Sperrventil CA in einer horizontalen Bohrung oder Passage praktisch fluchtend mit

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den Kanälen 15A und 17A angeordnet. In dieser Lage kann die in der Batterie A vorliegende Flüssigkeit aus dieser Batterie durch das Küken SP und den Auslass O zur Pumpe P gepumpt werden. Nachdem das in Batterie A vorliegende flüssige Produkt erschöpft ist, bewegt der im System erzeugte Druck die Kugel 20 in Richtung nach rechts, so dass der Kanal 17A zur Verbindung mit dem Kanal 16A geöffnet wird. Auf diese Weise kann nun das in der Batterie B vorhandene flüssige Produkt durch den Auslass O über die Pumpe P abgegeben werden.

Aus der Darstellung in den Fig. 1 und 2 Iässt sich die Arbeitsweise des selbsttätigen Umschaltventils in der Vorrichtung gemäss der Erfindung ohne weiteres erkennen: In Fig. 1 sind sowohl die primäre Batterie A als auch die sekundäre Batterie B gefüllt. In diesem Zustand kann die Abgabepumpe P ohne weiteres Flüssigkeit aus der primären Batterie A durch das Ventilküken SP in der dargestellten Stellung ausspeisen, weil keine wesentliche Beeinträchtigung bzw. kein Druck vorhanden ist, welche bzw. welcher der Pumpe P entgegengewirkt; auch ist bei dieser Position ohne weiteres zu erkennen, dass die sekundäre Batterie B durch das geschlossene Sperrventil CA behindert ist. Die Pumpe P wirkt weiterhin nur auf die primäre Batterie A, bis das flüssige Produkt aus dieser erschöpft ist.

Wenn die flexiblen Säcke 12 der primären Batterie A gemäss Darstellung von Fig. 2 zusammenfallen, erzeugt die Pumpe P in Zusammenwirkung mit dem zusammengefallenen Zustand der Säcke 12 einen wesentlichen Druckabfall bzw. einen Unterdruck im Inneren des drehbaren Ventilkükens SP, so dass die Kugel 20 gegen die Feder 22 im Sperrventil CA gedrückt und dadurch das Sperrventil CA geöffnet wird. Sobald das Sperrventil CA öffnet, kann Flüssigkeit aus den Sackpackungen der Batterie B, die ursprünglich die sekundäre Batterie war, über den Einlass IB, den Kanal 17A, das drehbare Ventilküken SP, den Kanal 16A zum Auslass O und zur Pumpe P gefördert werden.

Bei routinemässigen Vorratskontrollen bzw. Inspektionen der Sackpackungen sieht die Betriebsperson den zusammengefallenen bzw. leeren Zustand der Säcke 12 in der ursprünglichen primären Batterie A. Dann würde man das drehbare Ventilküken SP zur Änderung der Primärbestimmung und der Logik auf die Batterie B umstellen; dadurch wird die Batterie B zur primären Batterie und das Ventilküken SP kommt in eine Stellung, in der die Kugel 20 am Kanal 15A anliegt. Die Bedienungsperson kann dann die leeren Sack-s packungen der Batterie A entnehmen, ohne dass dadurch der Betrieb des Abgabesystems in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Die Batterie A kann mit neuen Packungen versehen werden, wenn dies zweckmässig ist, und wird zum sekundären Vorrat der abzugebenden Flüssigkeit. Wenn die io Packungen der Batterie B dann ihrerseits leer werden und zusammenfallen, öffnet das Sperrventil CA unter der Wirkung des im Seitenkanal 1-7A erzeugten Unterdruckes. Danach strömt das flüssige Produkt der Batterie A durch den Kanal 15A, das offene Sperrventil CA, das Ventilküken SP 15 und durch den Kanal 16A zum Auslass O und zur Pumpe P. Der Prozess kann beliebig oft durch Umschalten der Primärseite mit dem Ventilküken SP und Auswechseln der jeweiligen Sackpackungen der Batterien A bzw. B wiederholt werden.

20 Zusammenfassend bietet die Erfindung ein automatisches Umschaltsystem zur Lagerumwälzung von Flüssigkeitspak-kungen eines aus mehreren kollapsiblen Behältern bestehenden Reservoirs einschliesslich eines verbesserten automatischen Umschaltventils. Die sackartigen Reservoirs sind in 25 erste oder primäre und zweite oder sekundäre Gruppen unterteilt, wobei die primäre Gruppe einen Vorrat an flüssigem Produkt enthält, das laufend abgegeben wird, während die sekundäre Gruppe einen Vorrat an flüssigem Produkt als Reserve enthält. Die selbsttätige Umschaltung zwischen 30 den primären bzw. sekundären Gruppen von sackartigen Reservoirs wird als Folge eines Unterdruckes erzielt, der bei Leerzustand der Säcke der ersten Gruppe entsteht. Der beim Zusammenfallen der leeren Sackpackungen entstehende Unterdruck führt zur Umschaltung, die dementsprechend 35 mit den charakteristischen Eigenschaften von flexiblen Säk-ken bzw. kollapsiblen Behältern, welche die abzugebende Flüssigkeit enthalten, und dem Ventilmechanismus zusammenhängt, der die primäre Gruppe, die sekundäre Gruppe und eine Abgabepumpe miteinander verbindet. 40 Aus dem Obigen sind für den Fachmann Abänderungsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung zu ersehen.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Selbsttätige Umschaltvorrichtung für Flüssigkeitsabgabeanlagen mit einer ersten und einer zweiten Vorratsbehältergruppe und mindestens einem kollapsiblen Behälter in jeder Gruppe zur Aufnahme einer abzugebenden Flüssigkeit, wobei jeder kollapsible Behälter in gefülltem Zustand ein erstes Volumen und in geleertem Zustand ein zweites Volumen hat, und mit einer Pumpe zum Abziehen von Flüssigkeit aus der ersten bzw. zweiten Vorratsbehältergruppe, wenn die Pumpe mit einer der beiden Vorratsbehältergruppen verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Umschaltventil in der Verbindung zwischen der Pumpe und den beiden Vorratsbehältergruppen zur wahlweisen Verbindung der Pumpe mit einer der beiden Vorratsbehältergruppen, welches Umschaltventil ein einziges druckempfindliches und normalerweise geschlossenes Sperrventil zur wahlweisen Behinderung der Verbindung zwischen der Pumpe und der zweiten Vorratsbehältergruppe in einer ersten Ventilstellung bzw. zur wahlweisen Behinderung der Verbindung zwischen der Pumpe und der ersten Vorratsbehältergruppe in einer zweiten Ventilstellung besitzt, wobei das Sperrventil in der ersten Ventilstellung als Folge einer durch das zweite Volumen eines kollapsiblen Behälters der ersten Vorratsbehältergruppe verursachten Druckänderung geöffnet wird und das Sperrventil in der zweiten Ventilstellung als Folge einer durch, das zweite Volumen in der zweiten Vorratsbehältergruppe erzeugten Druckänderung geöffnet wird, und durch eine Einrichtung zum Umstellen des einzigen Sperrventils mit einer anderen Kraft, als die der Druckänderungen, zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung, um die Behinderung wahlweise entweder in der ersten oder der zweiten Stellung zu erzielen.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil eine unter Vorspannung einer Feder stehende Kugel enthält und im Ruhezustand geschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Umstellen des Sperrventils ein drehbares Ventilelement enthält, das einen Durchlass, in welchem das Sperrventil arbeitsfähig angeordnet ist, und einen zentralen Kanal besitzt, der mit dem Durchlass und der Pumpe in Verbindung steht.
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil als drehbare Scheibe bzw. Küken ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil in einem Gehäuse liegt, das einen ersten und einen zweiten Einlasskanal zur Verbindung mit der ersten bzw. zweiten Vorratsbehältergruppe hat, und einen Durchleitungskanal mit darin angeordnetem Sperrventil sowie einen zentralen Kanal besitzt, der mit dem Durchleitungskanal und einem Anschluss für die Pumpe verbunden ist.