DE102007019204A1

DE102007019204A1 - Valve arrangement for containers

Info

Publication number: DE102007019204A1
Application number: DE102007019204A
Authority: DE
Inventors: Werner-Alfons Litterst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-21
Filing date: 2007-04-21
Publication date: 2008-10-23
Also published as: EP1983240A2; EP1983240B1; EP1983240A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für Behälter zur Herstellung, Behandlung und/oder Aufbewahrung von Flüssigkeiten, insbesondere von Weinen, mit einem an einem höchsten Punkt eines Behälters anschließbaren Rohrsystem (10, 12, 14) und einem Überdruckventil (18) mit einem Öffnungsdruck von weniger als 1 bar, das über das Rohrsystem mit dem Behälterinnenraum kommuniziert.The invention relates to a valve assembly for containers for the production, treatment and / or storage of liquids, especially wines, with a connectable at a highest point of a container pipe system (10, 12, 14) and a pressure relief valve (18) with an opening pressure of less as 1 bar, which communicates via the pipe system with the container interior.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für Behälter zur Herstellung, Behandlung und/oder Aufbewahrung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wein.The The invention relates to a valve assembly for containers for the preparation, treatment and / or storage of liquids, especially of wine.

Bei der Herstellung und Lagerung von Wein und anderen Lebensmitteln wie Fruchtsäften, Milch, Destillaten, Likören, sogar Medikamenten, wie z. B. Infusionslösungen, Essig, Ölen, in Öl eingelegten Oliven, biologischem Material, das eventuell von Bakterien oder anderen Mikroorganismen befallen werden kann, und dergleichen mehr in Behältern können Druckschwankungen auftreten. Bekannt sind beispielsweise Hochdrucktanks, in denen Prozesse im Druckbereich von mehreren bar stattfinden können. Diese Behälter weisen eine vergleichsweise große Wandstärke auf, um den hohen Drücken widerstehen zu können, und sind entsprechend kostspielig. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen bisher druckfrei, d. h. mit Atmosphärendruck gearbeitet wurde. Bei solchen Anwendungen, beispielsweise bei der Weinherstellung, sind Tanks, insbesondere Edelstahltanks üblich, die eine sehr geringe Wandstärke von weniger als 1 mm aufweisen und entsprechend weniger materialaufwendig sind. Diese Tanks sind jedoch gegen Überdruck und Unterdruck empfindlich. Bei Überschreitung eines gewissen Überdrucks kann der Tank bersten. Bei Unterschreitung schon eines geringen Unterdrucks kann der Tank kollabieren. Im Verlauf der Weinherstellung treten durch den Gärprozess natürliche Druckschwankungen auf. Bisher ist eine sogenannte offene Gärung vorgenommen worden. Dabei steht der Tank über eine kleine Öffnung mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Problematik hierbei ist, dass einerseits Fremdstoffe in den Tank hineingelangen können und dass andererseits wichtige Komponenten aus dem Wein entweichen können. Solche Komponenten sind insbesondere Aromastoffe und CO₂. Einerseits soll überschüssiges, bei der Fermentation entstehendes CO₂ austragen werden, an dererseits sollen die Aromastoffe im Wein verbleiben. Eine kontrollierte Austragung des CO₂ ist mit den bekannten, offenen Systemen nicht möglich. Bei der Verwendung von Hochdrucktanks bei der Weinherstellung kann es andererseits zu Gärstörungen durch zu hohen Überdruck kommen.In the production and storage of wine and other foods such as fruit juices, milk, distillates, liqueurs, even medicines, such as. As infusion solutions, vinegar, oils, oil-inlaid olives, biological material that may be affected by bacteria or other microorganisms, and the like in containers, pressure fluctuations may occur. For example, high-pressure tanks are known in which processes in the pressure range of several bar can take place. These containers have a comparatively large wall thickness in order to withstand the high pressures, and are correspondingly expensive. However, there are also applications in which previously worked without pressure, ie at atmospheric pressure. In such applications, for example in the winemaking, tanks, especially stainless steel tanks are common, which have a very small wall thickness of less than 1 mm and are correspondingly less material consuming. However, these tanks are sensitive to overpressure and negative pressure. If a certain overpressure is exceeded, the tank may burst. If the pressure falls below a slight negative pressure, the tank may collapse. In the course of wine production occur through the fermentation natural pressure fluctuations. So far, a so-called open fermentation has been made. The tank is connected to the atmosphere via a small opening. The problem here is that on the one hand foreign substances can get into the tank and on the other hand important components can escape from the wine. Such components are, in particular, flavorings and CO ₂ . On the one hand, excess CO ₂ produced during fermentation should be discharged, on the other hand, the aroma substances should remain in the wine. A controlled discharge of CO ₂ is not possible with the known, open systems. On the other hand, when using high-pressure tanks in winemaking, fermentation disturbances can occur due to excessive overpressure.

Ausgehend hiervon sollen eine Anordnung und ein Verfahren bereitgestellt werden, die eine möglichst schonende, Aroma bewahrende Herstellung des Weins bzw. anderer wichtiger Eigenschaften der behandelten Flüssigkeit möglich machen. Weiterhin soll ein Schutz gegen unerwünschte Oxidation des Behälterinhalts ermöglicht werden und eine kontrollierte Imprägnierung z. B. mit CO₂ stattfinden können. Schließlich soll ein energiesparender Herstellungs- oder Lagerprozess ermöglicht werden, etwa durch eine Stromeinsparung durch verminderten Einsatz oder Wegfall von Kühlaggregaten. Schließlich soll der CO₂-Verbrauch bei der Vinifizierung vermindert werden.On the basis of this, an arrangement and a method are to be provided which make possible the most gentle, flavor-preserving production of the wine or other important properties of the treated liquid. Furthermore, a protection against unwanted oxidation of the contents of the container should be made possible and a controlled impregnation z. B. can take place with CO ₂ . Finally, an energy-saving manufacturing or storage process is to be made possible, for example by a power savings through reduced use or elimination of cooling units. Finally, the CO ₂ consumption in the vinification should be reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Niederdruckprozess vorgeschlagen, der durch den Einsatz eines an dem Behälter angeordneten Überdruckventils und vorzugsweise gleichzeitig eines Unterdruckventils ermöglicht wird. Der maximal erreichte Überdruck bis zum Öffnen des Überdruckventils beträgt etwa 0,5 bar, während der maximal erreichte Unterdruck bis zum Öffnen des Unterdruckventils lediglich etwa 0,005 bar beträgt. Bei diesen Drücken werden empfindliche, dünnwandige Edelstahlbehälter nicht beschädigt. Dabei ist berücksichtigt, dass derartige Edelstahlbehälter wesentlich empfindlicher gegenüber einem Unterdruck als gegenüber einem Überdruck sind. Im Gegensatz hierzu wird bei den bekannten Hochdruckprozessen im Druckbereich beispielsweise von 4 bis 7 bar gearbeitet. Derartige Anlagen fallen unter die Druckbehälterverordnung und sind somit prüfpflichtig, was zu höheren Betriebskosten beiträgt.to solution This task is a low pressure process proposed by the use of one on the container arranged pressure relief valve and preferably simultaneously allows a vacuum valve. The maximum overpressure reached until opening the pressure relief valve is about 0.5 bar while the maximum vacuum reached until the vacuum valve is opened only about 0.005 bar. At these pressures become sensitive, thin-walled stainless steel containers not damaged. It is taken into account that such stainless steel container much more sensitive to a negative pressure than opposite an overpressure are. In contrast, in the known high-pressure processes worked in the pressure range, for example, from 4 to 7 bar. such Plants fall under the pressure vessel regulation and are thus subject to quality inspection, what to higher Operating costs contributes.

Das Rohrsystem für die Ventile wird im Bereich des höchsten Punkts des Behälters angeschlossen, um sicherzustellen, dass eine Verbindung zum Gasraum über dem Inhalt, nicht jedoch mit dem Inhalt selbst, besteht. Dem Überdruckventil ist ein Manometer mit einer von 0 bis 0,5 bar reichenden Skala zugeordnet. Das Überdruckventil ist ein federbelastetes Sitzventil. Die Federvorspannung, die für die Höhe des Öffnungsdrucks des Ventils bestimmend ist, lässt sich vorteilhafterweise über eine Gewindehülse einstellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der untere Bereich des Ventils, wo beim Öffnen des Ventils Gas aus dem Behälter ausströmt, von einem Flüssigkeitsreservoir, beispielsweise einem Standzylinder aus vorzugsweise transparentem Material, umgeben ist. Bevorzugt besteht der Standzylinder aus Glas oder Acrylglas. Der Zylinder begrenzt einen nach oben offenen Ringraum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann. Der Zylinder ist an einem Flansch, der den Boden des Reservoirs bildet, mittels eines O-Rings dichtend aufgeklemmt. Im unteren Bereich des Ventilgehäuses ist mindestens eine Öffnung vorgesehen, die zum Innenbereich des Ventils oberhalb vom Ventilsitz führt. Diese Zutrittsöffnung sollte von einem eingefüllten Flüssigkeitsstand überdeckt werden. Die bei Überdruck entweichenden Gase treten durch die Flüssigkeit aus. Die hierbei entstehenden Blasen sind zum einen optisch wahrnehmbar, zum anderen tritt ein Gluckergeräusch auf, das akustisch wahrnehmbar ist. Das Austreten von Gasen aus dem Behälter wird somit auf einfache Weise und auch aus einiger Entfernung – bei größeren Behältern etlichen Metern – optisch und akustisch signalisiert. Bei Verwendung einer geeigneten Flüssigkeit kann eine chemische Reaktion mit einer Indikatorwirkung auftreten. Die verwendete Flüssigkeit tritt selbstverständlich auch in den Innenraum des Ventilgehäuses ein und umgibt den Ventilkörper. Die Flüssigkeit kann dennoch nicht über das Ventil in den Innenraum des Tanks eintreten, da der Ventilsitz einen Kegelsitz aufweist, der nur bei entsprechendem Überdruck öffnet und das ausströmende Gas verhindert dann ein Eintreten der Flüssigkeit.The pipe system for the valves is connected in the area of the highest point of the vessel to ensure that there is a connection to the headspace over the contents, but not the contents themselves. The pressure relief valve is assigned a pressure gauge with a scale ranging from 0 to 0.5 bar scale. The pressure relief valve is a spring-loaded seat valve. The spring preload, which determines the height of the opening pressure of the valve, can advantageously be adjusted via a threaded sleeve. It is particularly advantageous if the lower region of the valve, where gas flows out of the container when the valve is opened, is surrounded by a liquid reservoir, for example a stationary cylinder of preferably transparent material. The stand cylinder is preferably made of glass or acrylic glass. The cylinder defines an upwardly open annulus, which can be filled with a liquid. The cylinder is sealingly clamped to a flange which forms the bottom of the reservoir by means of an O-ring. In the lower region of the valve housing, at least one opening is provided, which leads to the inner region of the valve above the valve seat. This access opening should be covered by a filled liquid level. The escaping at excess pressure gases escape through the liquid. The resulting bubbles are on the one hand visually perceptible, on the other hand, a clucking noise occurs, which is acoustically perceptible. The escape of gases from the container is thus in a simple manner and also from a distance - for larger containers several meters - visually and acoustically signaled. When using a suitable liquid, a chemical reaction with an indicator effect may occur. The liquid used Of course, also enters the interior of the valve housing and surrounds the valve body. Nevertheless, the liquid can not enter the interior of the tank via the valve since the valve seat has a conical seat which only opens when the pressure is correspondingly high, and the outflowing gas then prevents the liquid from entering.

Das Ventil weist weiterhin einen Betätigungsknopf auf, der direkt mit dem Ventilkörper verbunden ist und von außen durch Anheben eine manuelle Druckentspannung des Tanks ermöglicht. Eine manuelle Druckentspannung wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn der Tank geöffnet werden soll, da er dann druckfrei sein sollte. Mittels dem Manometer lässt sich überwachen, wann der Druckausgleich stattgefunden hat.The Valve also has an actuating button on that directly to the valve body is connected and from the outside by lifting a manual pressure release of the tank allows. A manual pressure release is performed, for example, if the tank is open should be because he should then be pressure-free. By means of the pressure gauge can be monitored when the pressure equalization took place.

Die das Überdruckventil umfassende Armatur kann noch einen Absperrhahn aufweisen. Dieser ist bevorzugt als Kugelventil bzw. Kugelhahn ausgebildet. Über diesen Hahn kann der Tank mit CO₂ beaufschlagt werden. Es können auch flüssige Zusätze in den Tank geleitet werden. Weiterhin lässt sich ein Füllstandsanzeiger anschließen.The valve comprising the pressure relief valve may still have a shut-off valve. This is preferably designed as a ball valve or ball valve. The tank can be charged with CO ₂ via this tap. It is also possible to pass liquid additives into the tank. Furthermore, a level indicator can be connected.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist neben dem Überdruckventil auch ein Unterdruckventil vorgesehen. Dieses weist einen Öffnungsdruck von etwa 0,005 bar auf. Dieses sehr geringe Unterdruckniveau ist als Obergrenze angesetzt, um Druckbeschädigungen des Tanks zu verhindern. Ein solch geringer zulässiger Unterdruck ist jedoch bereits ausreichend, da ein Unterdruck an sich den Gärprozess oder ähnliche Prozesse nicht vorteilhaft unterstützt. Die Unterdrucksteuerung soll lediglich Ausdehnungs- und Kontraktionsvorgänge bei Temperaturschwankungen oder Luftdruckschwankungen ausgleichen. Wichtig ist insbesondere bei der Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank, dass eine Belüftung gewährleistet ist, die bevorzugt durch die Verwendung des Unterdruckventils automatisch erfolgt. Bekannt war bisher, einen manuell zu betätigenden Absperrmechanismus auf der Oberseite des Tanks vorzusehen, der jedoch vor einem Entleeren bzw. einer Entnahme der Flüssigkeit aus dem Tank geöffnet werden musste. Falls die Herstellung dieses Druckausgleichs unterblieb, so wird durch die ausströmende Flüssigkeit sehr schnell ein Unterdruckniveau erzeugt, das in der Vergangenheit zu einem Kollabieren des Tanks geführt hat. Das Unterdruckventil weist einen Ventilstößel auf, der oben durch eine auf das Ventilgehäuse aufgesetzte Silikonkappe gegen Eintreten von Schmutzpartikeln abgedichtet ist.In Particularly preferred embodiment of the invention is in addition to the pressure relief valve also provided a vacuum valve. This has an opening pressure from about 0.005 bar up. This very low level of vacuum is set as an upper limit to prevent pressure damage to the tank. Such a low permissible However, negative pressure is already sufficient, since a negative pressure in itself the fermentation process or similar Processes not favorably supported. The vacuum control should only expansion and contraction processes with temperature fluctuations or balance air pressure fluctuations. It is important in particular when removing liquid from the tank, that aeration guaranteed which is preferred by the use of the vacuum valve automatically he follows. Was previously known, a manually operated Shut-off mechanism provided on the top of the tank, however be opened before emptying or removal of the liquid from the tank had to. If the production of this pressure compensation was omitted, so is by the outflowing liquid very quickly creates a level of vacuum in the past has led to a collapse of the tank. The vacuum valve has a valve tappet, the top by a patch on the valve body silicone cap is sealed against the entry of dirt particles.

Das Unterdruckventil ist bevorzugt über einen Flanschanschluss starr mit dem Tank verbunden. Der Überdruckteil der Armatur ist über eine verstellba re Gewindeverbindung mit dem Unterdruckteil verbunden. Hierdurch lässt sich die Neigung des Überdruckteils variieren, so dass eine Bedienperson das Manometer und die Funktion des Überdruckventils aus einer bodennahen Position leicht optisch überwachen kann. Dies ist insbesondere bei großen Tanks von Interesse, die Höhen von mehreren Metern aufweisen können.The Vacuum valve is preferred over a flange connection rigidly connected to the tank. The overpressure part the faucet is over a verstellba re threaded connection connected to the vacuum part. This leaves the inclination of the overpressure part vary, giving an operator the pressure gauge and the function the pressure relief valve from a ground-level position can easily visually monitor. This is special in big tanks of interest, the heights of several meters.

Grundsätzlich ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Ventilsystems nicht auf große Tanks beschränkt. Das Einsatzgebiet reicht von Kleintanks oder Kleinsttanks mit Volumina im Bereich von 100 Liter bis zu Großtanks mit Füllmengen im Bereich von 1 Mio. Liter. Die dargestellte Ausführung deckt sämtliche Einsatzzwecke ab, d. h. die Ventileinrichtung skaliert nicht mit der Tankgröße. Das Überdruckventil lässt sich bis zu einer Ausströmmenge von etwa 30.000 l/h verwenden.Basically the application of the valve system according to the invention not on big ones Tanks limited. The field of application ranges from small tanks or small tanks with volumes in the range of 100 liters up to large tanks with capacities in the range of 1 million liters. The illustrated embodiment covers all Deployment purposes, d. H. the valve device does not scale with the tank size. The pressure relief valve can be up to an outflow quantity of about 30,000 l / h.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtin the The invention will be described in greater detail below with reference to a drawing in the drawing Way illustrated embodiment explained in more detail. It shows

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventilanordnung mit einem Überdruckventil und einem Unterdruckventil zum Be- und Entlüften eines Behälters für Flüssigkeiten; und 1 a partially sectioned side view of a valve assembly with a pressure relief valve and a vacuum valve for loading and venting a container for liquids; and

2 eine geschnittene Seitenansicht des Überdruckventils gemäß 1. 2 a sectional side view of the pressure relief valve according to 1 ,

Die in der Zeichnung dargestellte Ventilanordnung besteht im Wesentlichen aus einem drei T-Stücke 10, 12, 14 umfassenden Rohrsystem, das ein Unterdruckventil 16 und ein Überdruckventil 18 mit der Oberseite eines nicht näher dargestellten Behälters verbindet. Das T-Stück 10 weist einen Kegelstutzen 20 auf, der mittels der Nutmutter 22 an einem entsprechenden Gegenstück am Behälter befestigt wird. Auf gleiche Weise sind die T-Stücke 10 und 12 miteinander verbunden, so dass das T-Stück 12 gegenüber dem T-Stück 10 verschwenkt werden kann, beispielsweise um das Manometer 24, das einen Überdruck im Behälter anzeigt, aus einer bestimmten Position besser ablesen zu können. Am freien Ende des T-Stücks 14 ist ein Kugelhahn 26 angeordnet, der geöffnet werden kann, um den Behälter über einen Schlauch 28 beispielsweise mit CO₂-Gas zu beaufschlagen.The valve assembly shown in the drawing consists essentially of a three tees 10 . 12 . 14 comprehensive pipe system, which is a vacuum valve 16 and a pressure relief valve 18 connects to the top of a container, not shown. The tee 10 has a cone neck 20 on, by means of the groove nut 22 attached to a corresponding counterpart on the container. The tees are the same in the same way 10 and 12 connected together, leaving the tee 12 opposite the tee 10 can be pivoted, for example, the manometer 24 , which indicates an overpressure in the container to be able to read better from a certain position. At the free end of the tee 14 is a ball valve 26 arranged, which can be opened to the container via a hose 28 For example, to pressurize with CO ₂ gas.

Das Überdruckventil 18 ist in 2 näher dargestellt. Das Ventil 18 ist als Sitzventil ausgebildet, mit einem Kegelventilkörper 30, der mittels einer Feder 32 gegen einen Ventilsitz im Gehäuse des Ventils 18 gedrückt wird. Die Vorspannung der Feder 32 und damit der Überdruck, bei dem das Ventil öffnet, kann über einen Gewindedeckel 34 verändert werden. Im Bereich des Ventilkörpers 30 weist das Ventilgehäuse eine Reihe von Durchbrechungen 36 auf, über die Gas beim Öffnen des Ventils ausströmen kann. Die Durchbrechungen 36 sind von einem Flüssigkeitsreservoir umgeben, dass durch einen Flanschboden 38 und einen Acrylglaszylinder 40 gebildet ist. Ein in einer Umfangsnut des Flanschbodens 38 angeordneter O-Ring 42 sorgt für einen kraftschlüssigen und flüssigkeitsdichten Sitz des Zylinders 40 auf dem Flanschboden 38. Beim Austreten von Gas aus dem Behälter strömt dieses durch die in dem Reservoir vorhandene Flüssigkeit und zeigt das Austreten optisch durch Blasenbildung und akustisch durch Gluckergeräusche an. Ein Kugelgriff 44 ist über eine Stange 46 mit dem Ventilkörper 30 verbunden und erlaubt durch Anheben eine manuelle Druckentspannung des Behälters.The pressure relief valve 18 is in 2 shown in more detail. The valve 18 is designed as a seat valve, with a cone valve body 30 that by means of a spring 32 against a valve seat in the housing of the valve 18 is pressed. The bias of the spring 32 and thus the overpressure at which the valve opens, can via a threaded cover 34 to be changed. In the area of the valve body 30 the valve housing has a series of openings 36 on which gas can flow out when opening the valve. The breakthroughs 36 are surrounded by a liquid reservoir that through a flange bottom 38 and an acrylic cylinder 40 is formed. A in a circumferential groove of the flange bottom 38 arranged O-ring 42 ensures a frictional and liquid-tight fit of the cylinder 40 on the flange floor 38 , When gas escapes from the container, it flows through the liquid present in the reservoir and visually indicates the escape by bubbling and acoustically by buzzing noises. A ball handle 44 is over a pole 46 with the valve body 30 connected and allowed by lifting a manual pressure relief of the container.

Claims

Valve arrangement for containers for the production, treatment and / or storage of liquids, in particular of wines, with a pipe system which can be connected to a highest point of a container (US Pat. 10 . 12 . 14 ) and a pressure relief valve ( 18 ) with an opening pressure of less than 1 bar, which communicates via the pipe system with the container interior.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve ( 18 ) is designed as a spring-loaded seat valve with an adjustable by changing the spring preload opening pressure in the range of 0.05 to 1 bar, preferably to 0.5 bar.

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a on the pipe system ( 10 . 12 . 14 ) parallel to the pressure relief valve ( 18 ) arranged vacuum valve ( 16 ) with an opening pressure of less than 0.007 bar, preferably less than 0.005 bar.

Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that an outlet opening ( 36 ) of the pressure relief valve ( 18 ) from a liquid reservoir ( 38 . 40 ) is surrounded.

Arrangement according to claim 4, characterized in that the liquid reservoir ( 38 . 40 ) through a flange bottom ( 38 ) and an upwardly open cylinder neck ( 40 ) is formed.

Arrangement according to claim 5, characterized in that the cylinder neck ( 40 ) is formed of a transparent material, preferably made of glass or acrylic glass.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pipe system ( 10 . 12 . 14 ) at its free end with a gas and liquid-tight, preferably designed as a ball valve ( 26 ) is provided.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that at the free end of the pipe system ( 10 . 12 . 14 ) a fitting for a gas hose ( 28 ) is provided for pressurizing the container with a gas, preferably with CO ₂ , or for a level indicator.

container for liquids with an arrangement according to one of claims 1 to 8.