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Die
Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für einen Zusatzstoff,
die in einer Bierzapfanlage Verwendung finden kann. Die Erfindung
betrifft auch eine Bierzapfanlage mit Inline-Begasung und einer solchen
Dosiervorrichtung.
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In
Schankanlagen wird ein Getränk aus einem Getränkebehälter über
einen Getränkezufuhrstrang zu einem meist höher
gelegenen Zapfhahn befördert. Bei gewöhnlichen
Schankanlagen besteht der Getränkezufuhrstrang aus einer
Schankleitung, bei Schankanlagen mit Inline-Begasung bzw. schankseitigen
Druckbegasungsstufen kann in dem Getränkezufuhrstrang auch
noch ein oder mehrere Imprägnierer angeordnet sein, mit
dem ein Getränkevorprodukt beispielsweise mit Kohlensäure
als Zusatzstoff angereichert wird. Ein entsprechendes Verfahren
ist in dem Patent
DE 10
2005 062 157 beschrieben. Bei sogenannten Postmix-Schankanlagen können
sich im Getränkezufuhrstrang ferner noch Mischventile für
Sirup mit einem inlinebegasten Wasser befinden und ein Pufferbehälter,
in dem das Wasser unter Kohlendioxidatmosphäre begast wird.
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Bei
Schankanlagen, die das trinkfertige Getränk erst während
des Ausschankvorgangs aus einem Getränkevorprodukt und
einem oder mehreren Zusatzstoffen herstellen, ist es wichtig, dass
die vorgeschriebenen Mischungsverhältnisse zwischen Getränkevorprodukt
und Zusatzstoff möglichst genau eingehalten werden. Wird
das Mischungsverhältnis nicht innerhalb enger Toleranzen
eingehalten, kommt es zu Geschmacks- und Qualitätsschwankungen,
die den Genuss des Getränks beeinträchtigen können.
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Das
tatsächliche momentane Mischungsverhältnis wird
durch die Volumenströme der zu mischenden Stoffe bestimmt,
die in einen Mischbereich eintreten. Die Volumenströme
werden wiederum von den Druckverhältnissen in der Schankanlage
bestimmt, die sich im Laufe der Zeit ändern können.
Bei herkömmlichen Schankanlagen wird ein Förderdruck beispielsweise über
ein Druckgas (z. B. Kohlendioxyd) bereitgestellt, mit dessen Druck
ein Getränkefass oder ein Getränkecontainer beaufschlagt
wird, so dass das Getränk über die Ausschankleitung
zum Zapfhahn hochgedrückt wird. Bei einer anderen Gattung
von Schankanlagen wird das Getränkevorprodukt nicht mit
Druck beaufschlagt, sondern mittels einer Pumpe aus einem Behälter
angesaugt und in die Schankanlage gepumpt. In beiden Fällen
kann es zu Schwankungen des Förderdrucks kommen.
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Der
Volumenstrom, welcher pro Zeiteinheit in den Mischbereich eintritt,
hängt wesentlich davon ab, mit welcher Zapfgeschwindigkeit
der Zapfer das Getränk zapft. Ändert sich die
Zapfgeschwindigkeit, wird das Druckgefälle von der Zusatzstoffzufuhr – bzw. Flüssigkeitszufuhrseite
zur Mischzelle hin ebenfalls geändert, so dass der Öffnungsgrad
der Zusatzstoffzufuhr und der Flüssigkeitszufuhr schwanken,
obwohl der Druck auf einen festen Wert eingestellt ist. Dadurch ändern
sich auch die im Mischbereich eintretenden Volumenströme,
so dass das Zusatzstoff-Flüssigkeitsmischverhältnis
vom Optimum abweichen kann.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
10 2006 048 456 zeigt eine Mischbereicheinlassvorrichtung mit
einem Flüssigkeitseinlassventil und einem Gaseinlassventil.
Das Flüssigkeitseinlassventil und das Gaseinlassventil
sind so gekoppelt, dass das Gaseinlassventil den Gaseinlass abhängig
von einem sich einstellenden Öffnungsgrad des Flüssigkeitseinlasses
zu einem vorgegebenen Öffnungsgrad freigibt. Der Öffnungsgrad
des Flüssigkeitseinlasses wird von dem auf ihm lastenden
Druck bestimmt, so dass ein hoher Druck einen großen Öffnungsgrad
bewirkt. Diese Vorrichtung übernimmt die Rolle einer Dosiervorrichtung
für einen Zusatzstoff, insbesondere eines Gases.
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Die
in der Patentanmeldung
DE
10 2006 048 456 beschriebene Anordnung kann auf zufriedenstellende
Weise das Mischungsverhältnis konstant halten. Durch das
druckgesteuerte Öffnen des Flüssigkeitseinlasses
wirken sich Druckschwankungen stärker auf den Volumenstrom
aus, so dass es insbesondere im Zusammenhang mit Pumpen zu einem
oszillierendem Flüssigkeitsstrom am Zapfhahn kommen kann,
der ein bequemes Zapfen schwierig macht. Ferner bildet der Flüssigkeitseinlass
eine strömungstechnisch kritische Stelle, an der es zu
turbulenten Strömungen und Verwirbelungen kommen kann,
was vor dem Mischbereich unerwünscht sein kann und den
Strömungswiderstand der gesamten Schankanlage erhöht.
Schließlich er fordert die erwünschte Kopplung
von Flüssigkeits- und Gaseinlass eine hohe Präzision
bei der Fertigung der Vorrichtung.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, die
mit hoher Zuverlässigkeit und ohne die genannten Nachteile
ein gutes Mischungsergebnis erzielt.
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Erfindungsgemäß ist
dazu eine Dosiervorrichtung zur Anbringung in einer Bierzapfanlage
und zur Dosierung zumindest eines bei der Getränkezubereitung
verwendeten Zusatzstoffes vorgesehen. Die Dosiervorrichtung umfasst
dazu eine Durchflussmesseinrichtung, die ausgelegt ist, ein elektrisches Durchflusssignal
bereitzustellen, das einem Durchfluss eines Getränkevorprodukts
entspricht, ein Ventil mit einem Steuereingang für ein
die Stellung des Ventils beeinflussendes elektrisches Ventilsteuersignal,
und einer Steuereinrichtung, die mit der Durchflussmesseinrichtung
und dem Ventil über jeweilige Verbindungen elektrisch verbunden
ist. Die Steuereinrichtung ist ausgelegt, das Durchflussmesssignal zu
empfangen und das Ventilsteuersignal bereitzustellen, so dass die
Dosierung des Zusatzstoffes proportional zum Durchfluss des Getränkevorprodukts erfolgt.
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Elektrische
Durchflussmesseinrichtungen, also Vorrichtungen zum Messen eines
Flüssigkeits- oder Gasdurchflusses, die das Messsignal
an einer elektrischen Schnittstelle bereitstellen, sind heutzutage
in vielfältigen Varianten preisgünstig zu bekommen.
Entsprechendes gilt für Ventile zum Sperren, Freigeben
und/oder Regulieren eines Flüssigkeits- oder Gasstroms,
welche es ebenfalls mit elektrischer Schnittstelle in zahlreichen
Varianten gibt.
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Das
elektrische Durchflusssignal entspricht dem Durchfluss des Getränkevorprodukts.
Das elektrische Durchflusssignal kann beispielsweise proportional
vom Durchfluss des Getränkevorprodukts abhängen.
Alternativ kann das elektrische Durchflusssignal ein binäres
Signal sein, das angibt, ob der Durchfluss des Getränkevorprodukts
einen bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet.
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Das
Ventilsteuersignal kann ein getaktetes binäres Signal sein,
welches das Ventil veranlasst eine vollständig geschlossene
Stellung einzunehmen, wenn das Ventilsteuersignal einen ersten Wert annimmt,
und eine vollständig geöffnete Stellung einzunehmen,
wenn das Ventilsteuersignal einen zweiten Wert annimmt. Ein binäres
Signal ist in der Regel in der Lage, zwei Werte anzunehmen, bzw.
darzustellen. Alternativ könnte das Ventil als binäres
Ventil (auf/zu) ausgelegt sein, und das Ventilsteuersignal ein Signal
sein, das beliebige Werte annehmen kann. In diesem Fall vergleicht
das Ventil das Ventilsteuersignal mit einem Schwellenwert und nimmt
dementsprechend die geschlossene oder geöffnete Stellung ein.
Dadurch, dass das Ventilsteuersignal getaktet ist, kann im zeitlichen
Mittel mit nur zwei Ventilstellungen ein beliebiger Ventilöffnungsgrad
erreicht werden, indem die Dauer, für die das Ventil in
der geschlossenen bzw. geöffneten Stellung verweilt, variiert
wird. Es kann also ein mittlerer Ventilöffnungsgrad durch
entsprechende Wahl des Tastverhältnisses erreicht werden.
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Die
Steuereinrichtung kann ausgelegt sein, die Dauer und/oder die Frequenz
von Impulsen des getakteten Ventilsteuersignals zu variieren. Die
Dauer und/oder die Frequenz der Impulse des getakteten Ventilsteuersignals
sind Parameter, die sich auf das Tastverhältnis und somit
auf den Ventilöffnungsgrad im zeitlichen Mittel auswirken.
Bei der Frequenz des Ventilsteuersignals ist zu beachten, dass das
Ventil in der Regel eine maximale Arbeitsfrequenz hat, die nicht überschritten
werden sollte, um einen unkontrollierten Betrieb und zu schnellen
Verschleiß zu vermeiden. Die Abhängigkeit zwischen
Dauer/Frequenz des Ventilsteuersignals bezüglich des Durchflusssignals
kann durch unterschiedliche Maßnahmen erreicht werden,
zum Beispiel durch analoge elektrische Bauelement (Widerstände,
Kondensatoren, nichtlineare Bauelemente, etc.), durch in einem Speicher
abgelegte Tabellen bzw. Kennfelder, oder durch Berechnung mittels
einer oder mehrerer Formeln.
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Die
Steuereinrichtung kann ein Zeitschalter sein. Mit dem Zeitschalter
können z. B. die Dauer und die Frequenz der Impulse des
Ventilsteuersignals gesteuert werden.
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Das
Ventil kann ein Regelventil, ein Durchflussregler oder ein getaktetes
auf/zu Ventil sein. Ein Regelventil lässt eine kontinuierliche
Veränderung seines Öffnungsgrades zu. Ein Durchflussregler sorgt
dagegen dafür, dass eine vorbestimmte Durchflussmenge (hier
des Zusatzstoffes) möglichst genau eingehalten wird. Ein
getaktetes auf/zu Ventil wiederum spritzt viele kleine Mengeneinheiten
des Zusatzstoffes in den Mischbereich. Durch Zählen der
Anzahl der Mengeneinheiten kam der Volumenstrom des Zusatzstoffes
bestimmt und somit gesteuert werden. Ein Ventil, das ein Regelventil,
ein Durchflussregler, ein getaktetes Ventil oder ein ähnliches
Teil ist, erlaubt eine genaue Einstellung des Volumenstroms des
Zusatzstoffes.
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Die
Durchflussmesseinrichtung kann eine Dosierpumpe, ein Flügelradzähler,
ein Turbinenradzähler, ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser oder
eine andere geeignete Messeinrichtung sein.
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Die
Dosiervorrichtung kann weiterhin einen Drucksensor umfassen, der
mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden ist. Der Drucksensor
dient zur Messung eines Drucks des Getränkevorprodukts, eines
Drucks des Zusatzstoffes und/oder eines Differenzdrucks zwischen
Getränkevorprodukt und Zusatzstoff. Die so ermittelten
Druckwerte können in die Bestimmung der Durchflussmenge
eingehen und/oder für die Bestimmung des optimalen Ventilöffnungsgrads
verwendet werden.
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Die
Steuereinheit kann ausgelegt sein, die Dosierung des Zusatzstoffes
und das dazu erforderliche Ventilsteuersignal anhand des Durchflusssignals
sowie der von dem zumindest einen Drucksensor bereitgestellten Messung
zu bestimmen. Wenn der Differenzdruck zwischen einem Vorratsbehälter für
den Zusatzstoff und dem Mischbereich groß ist, d. h. im
Vorratsbehälter für den Zusatzstoff ein wesentlich
größerer Druck herrscht, als im Mischbereich, dann
muss das Ventil nur wenig geöffnet werden, um eine bestimmte
Menge des Zusatzstoffes in den Mischbereich gelangen zu lassen.
Wenn der Differenzdruck dagegen niedrig ist, also der Druck in dem Vorratsbehälter
für den Zusatzstoff nur geringfügig über
dem Druck im Mischbereich liegt, dann muss das Ventil weiter geöffnet
werden, um die selbe Menge des Zusatzstoffes in den Mischbereich
gelangen zu lassen.
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Eine
Bierzapfanlage kann zumindest eine Dosiervorrichtung umfassen, wie
sie vorhergehend beschrieben wurde. Falls die Bierzapfanlage mehrere
Dosiervorrichtungen umfasst, um dem Getränkevorprodukt
zum Beispiel mehrere unterschiedliche Zusatzstoffe hinzuzufügen,
könnte in Betracht gezogen werden, die Durchflussmesseinrichtung
lediglich einmal vorzusehen, um Komponenten einzusparen. Auch die
Steuereinrichtung ist nur einmal erforderlich, wobei sie jedoch
für die verschiedenen Ventile für die verschiedenen
Zusatzstoffe unterschiedliche elektrische Schnittstellen bereitstellt,
um individuelle Dosierungen der Zusatzstoffe zu ermöglichen.
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Es
ist auch denkbar, Teile der Dosiervorrichtung in bereits vorhandene
Teile einer Inline-Begasungszapfanlage zu integrieren. Beispielsweise
können die Mischkammer und das Ventil für den
Zusatzstoff als ein Bauteil ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann
auch noch der Imprägnierer mit dazu genommen werden.
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Die
einzelnen Merkmale der Ausführungsformen gemäß den
Ansprüchen lassen sich dabei, soweit es sinnvoll erscheint,
beliebig kombinieren. Es versteht sich von selbst, dass die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen.
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Im
Folgenden werden einzelne vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
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2 ein
Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
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3 ein
Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer dritten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
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4 die
zeitlichen Verläufe von zwei Signalen, die in der in 3 gezeigten
Dosiervorrichtung auftreten, und
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5 ein
Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer vierten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
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Zunächst
wird Bezug genommen auf 1, um die prinzipielle Funktionsweise
einer Schankanlage, insbesondere einer Bierzapfanlage mit Inline-Begasung
zu erläutern.
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Ein
Behälter 10 ist mit einem Getränkevorprodukt 11 gefüllt.
Im beispielhaften Fall einer Bierzapfanlage mit Inline-Begasung
ist dieses Getränkevorprodukt ein CO2-armes,
insbesondere CO2-freies Bierzwischenprodukt.
Das Getränkevorprodukt wird vorzugsweise in drucklosen
oder kaum druckfähigen Behältern geliefert. Als
kaum druckfähig wird ein Behälter bezeichnet,
wenn er bis zu 0,5 bar Überdruck standhält. Diese
Auflage kann jedoch mit geringem Aufwand erreicht werden, so dass
die Behälter für das Getränkevorprodukt
kostengünstig sind.
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Eine
Pumpe 12 dient dazu, das Getränkevorprodukt 11 aus
dem Behälter 10 anzusaugen und in das Leitungssystem
der eigentlichen Schank- bzw. Bierzapfanlage zu pumpen. Die Pumpe
kann eine elektrisch betriebene Pumpe oder eine mit Pressluft betriebene
Pumpe sein. Es kann sich um eine Zahnradpumpe, eine Kreiselpumpe,
ein Flügelzellenpumpe, eine Schlauchpumpe oder einen anderen
Pumpentyp handeln. Die Pumpe 12 wird eingeschaltet, wenn
ein Zapfvorgang begonnen wird, das heißt, wenn ein Bediener
der Schankanlage den Zapfhebel öffnet. Durch das Öffnen
des Zapfhahnes fließt die zu zapfende Flüssigkeit
heraus und es kommt zu einem Druckabfall im Leitungssystem. Die
Pumpe hat in der Regel einen integrierten Drucksensor, der dies
registriert und dafür sorgt, dass sich die Pumpe wieder einschaltet.
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Wenn
die Pumpe 12 in Betrieb ist, kommt es an ihrer Ausgangsseite
zu einem Durchfluss von Getränkevorprodukt durch das Leitungssystem
der Schankanlage. Eine Durchflussmesseinrichtung 13 ist
in der Lage, einen derartigen Durchfluss zu detektieren. Das Erfassen
des Durchflusses kann einen Zahlenwert für den aktuellen
Durchfluss oder ein binäres Signal (Impuls), liefern. Das
elektrische Signal wird von der Durchflussmesseinrichtung 13 durch
geeignete Übertragungsmittel an eine Steuereinrichtung 14 übermittelt
(gestrichelte Linie).
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Flügelrad-Durchflussmengenmesser übermitteln
elektrische Signale. Beispielsweise entspricht 1 Liter = 1100 Signalimpulse.
Ein Impuls entspricht also 1/1100 = 0,91 ml.
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Das
Getränkevorprodukt gelangt in eine Mischkammer 16,
nachdem es die Durchflussmesseinrichtung passiert hat. Die Mischkammer 16 dient dazu,
das Getränkevorprodukt mit einem Zusatzstoff zu vermischen.
Im vorliegenden Fall dient Kohlendioxyd (CO2)
als Zusatzstoff, durch das das Bierzwischenprodukt wieder zu einem
genussfertigen Bier wird. Der Zusatzstoff kann aber auch ein Sirup
sein, um dem Getränk einen Geschmack hinzuzufügen. Es
kann aber auch sein, dass das Getränkevorprodukt ein Biersyrup
ist und die Zusatzstoffe sind Wasser und CO2 und
gegebenenfalls Aromastoffe.
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Der
Zusatzstoff kommt aus einem Vorrat, wie zum Beispiel einer CO2-Gasflasche oder -kartusche (nicht gezeigt).
Die Menge des in die Mischkammer 16 fließenden
Zusatzstoffes wird von einem Ventil 15 reguliert, das in 1 als
Regelventil dargestellt ist. Ein Regelventil kann nicht nur eine
geöffnete und eine geschlossene Stellung einnehmen, sondern auch
eine Vielzahl von Zwischenstellungen oder sogar beliebig viele Zwischenstellungen.
Das Ventil 15 weist eine elektrische Schnittstelle auf,
die mit der Steuereinrichtung 14 verbunden ist (gestrichelte
Linie). Über die elektrische Verbindung von der Steuereinrichtung 14 zum
Ventil 15 wird dem Ventil ein Ventilsteuersignal übermittelt.
Entsprechend dem Ventilsteuersignal lässt das Ventil 15 mehr
oder weniger Zusatzstoff (CO2) bis zur Mischkammer 16 durch.
Der CO2 Druck sollte aber dann genau definiert
sein. Durch Veränderung des Drucks kann es nämlich
zu einer Änderung des CO2 Volumenstroms
kommen. Die CO2 Konzentration lässt
sich also sowohl über den Druck, als auch über
die Steuereinrichtung regulieren.
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Zwischen
dem Regelventil 15 und der Mischkammer 16 ist üblicherweise
ein Rückschlagventil 15a angeordnet, damit keine
Flüssigkeit in das Regelventil 15 eintritt.
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Das
Gemisch aus Getränkevorprodukt und Zusatzstoff gelangt
von der Mischkammer 16 in einen Imprägnierer 17.
Der Imprägnierer 17 sorgt dafür, dass
der Zusatzstoff möglichst vollständig in dem Getränkevorprodukt
gelöst wird. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen der
Mischkammer 16 und dem Imprägnierer 17 ein
Durchlaufkühler platziert wird.
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Aus
dem Imprägnierer 17 tritt schließlich
das genussfertige Getränk 18 aus. Je nachdem,
wie hoch der für den Betrieb des Imprägnierers
erforderliche Druck ist, wird der Druck des Getränks nach
dem Imprägnierer und vor dem Zapfhahn reduziert, um einen üblichen
Druck am Zapfhahn von 1,0 bis 2,5 bar zu erreichen. Hierfür
kann die Leitung in Form einer Wendel aufgewickelt sein, oder es
kann ein Druckkompensator verwendet werden, oder der Leitungsquerschnitt
wird verringert, so dass sich der Widerstand erhöht. Wird
ein Kompensatorzapfhahn verwendet, so kann der Druck auch erst direkt
im Zapfhahn reduziert werden.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die der Ausführungsform
von 1 entspricht, zu der einige Komponenten hinzugefügt
wurden. Insbesondere wurden zwei Druckmesser zu der Dosiervorrichtung
aus 1 hinzugefügt. Ein erster Druckmesser 23 misst
den Druck des Getränkevorprodukts vor dem Eintritt in die
Mischkammer 16. Ein zweiter Druckmesser 25 misst
den Druck des Zusatzstoffes vor dem Ventil 15. Aus den
Werten, die von der Durchflussmesseinrichtung 13, dem Druckmesser
für das Getränkevorprodukt 23 und dem
Druckmesser für den Zusatzstoff 25 bereitgestellt
werden, kann die Steuereinrichtung 14, an die diese Werte elektrisch übermittelt
werden, eine Stellgröße für das Ventil 15 bestimmen.
Durch die Kenntnis der Druckverhältnisse in der Anlage
kann besser abgeschätzt werden, wie sich das Getränkevorprodukt
und der Zusatzstoff mengenmäßig zueinander verhalten
und welchen Einfluss die Ventilstellung des Ventils 15 darauf
hat. Der Druckmesser 23 kann auch direkt in der Mischkammer 16 integriert
sein.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Dosiervorrichtung gemäß der
Erfindung. Die Durchflussmesseinrichtung ist in dieser Ausführungsform
ein Druckschalter 33, der ab einem bestimmten Druck einen
elektrischen Kontakt öffnet oder schließt. Der
Schwellenwert für den Druck ist in der Regel einstellbar.
Der Druckschalter 33 gibt ein Signal sPS („signal
Pressure switch") aus, solange der Druck auf der Leitung zwischen
der Pumpe 12 und der Mischkammer 16 einen bestimmten
Schwellenwert überschreitet. Bei vielen Pumpentypen kommt
es aufgrund der Arbeitstakte der Pumpe zu periodischen Druckschwankungen.
Beispielsweise erzeugen Druckmembran-Pumpen während des
Betriebs Druckstöße. Ein Druckstoß entspricht
einem Hub aus der Pumpe und damit einer genau definierten Flüssigkeitsmenge.
z. B. 91 ml bei der Flojet G56 Pumpe. Ein Impuls entspricht also
genau dieser Menge. Der resultierende Druckverlauf ist in 4 im oberen
Zeitverlauf dargestellt. Der Schwellenwert des Druckschalters 33 ist
als gestrichelte Linie dargestellt. Jedesmal, wenn der Druck den
Schwellenwert übersteigt, schließt der Druckschalter 33,
was in 4, mittleres Diagramm dargestellt ist. Die Dosiervorrichtung
umfasst weiterhin einen Taktgeber 34. Dieser ist ausgelegt,
Impulse bestimmter Dauer und gegebenenfalls mit einer bestimmten
Frequenz zu erzeugen und als Taktgebersignal sT (siehe 4, unteres
Zeitablaufdiagramm) an ein Sperrventil 35 zu übermitteln.
Entsprechend den Impulsen des Taktgebersignals wird das Sperrventil 35 geöffnet
oder geschlossen. Im dargestellten Beispiel entspricht ein Druckimpuls
einem Steuerimpuls für das Sperrventil 35. Es
sind aber auch andere Verhältnisse zwischen der Anzahl
der Druckimpulse und den Steuerimpulse für das Sperrventil 35 denkbar.
Die Dauer der Steuerimpulse des Signals sT ist von der Dauer der
Impulse des Signals sPS weitgehend unabhängig und kann
entsprechend der gewünschten Dosierung eingestellt werden.
Einige Parameter des Taktgebersignal sT sind in 4 dargestellt:
Der Abstand T zwischen zwei Pulsen (also der Kehrwert der Pulsfrequenz)
und die Pulsweite W. Das Verhältnis W/T wird als Tastverhältnis
bezeichnet und gibt an, wie lange das Sperrventil 35 anteilsmäßig
geöffnet ist. Durch geeignete Wahl des Tastverhältnisses
kann damit im zeitlichen Mittel eingestellt werden wie viel Zusatzstoff
in die Mischkammer gelangt. Im Vergleich zu Regelventilen sind Sperrventilen
einfacher und kostengünstiger. Mit der Ausführungsform
gemäß den 3 und 4 lässt
sich die Fähigkeit eines Regelventils, beliebige Mischungsverhältnisse
von Getränkevorpro dukt und Zusatzstoff zu erzielen, auch
mit einem einfachen Sperrventil erreichen – zumindest im zeitlichen
Mittel. Geeignete erhältliche Sperrventile unterstützen
eine Schaltfrequenz von 1 bis 3 Hz. Da die Impulse relativ kurz
sind und schnell aufeinander folgen ergeben sich keine gravierenden
Konzentrationsspitzen des Zusatzstoffes in dem Getränkevorprodukt.
Gegebenenfalls lässt sich die Zusatzstoffkonzentration
durch konstruktive Maßnahmen innerhalb der Mischkammer
oder des Imprägnierers zeitlich egalisieren, z. B. durch
ein Ausgleichsvolumen in der Zusatzstoffleitung zwischen Ventil 35 und
Mischkammer 16, oder längere Verweildauer im Imprägnierer.
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Die
Dosiervorrichtung aus 3 kann um die Druckmesseinrichtungen 23, 25 der
Ausführungsform von 2 ergänzt
werden. Auch kann der Druckschalter 33 durch einen Durchflussmesser 13 ersetzt
werden, der einen relativ genauen Messwert für die Durchflussmenge
liefert, z. B. einen Flügelradsensor, Turbinenradsensor
oder einen magnetisch-induktiven Sensor. Falls der Durchflussmesser ein
gepulstes elektrisches Signal ausgibt, z. B. ein Impuls je 0,91
ml, kann zwischen dem Durchflussmesser und dem Taktgeber 34 ein
Pulszähler vorgesehen sein, der die Anzahl der Messimpulse
zählt und damit die durchgeflossene Flüssigkeitsmenge bestimmt.
Sobald eine bestimmte Menge des Getränkevorprodukts durchgeflossen
ist, gibt der Pulszähler ein Signal an den Taktgeber. Der
Taktgeber gibt seinerseits ein Signal an das Sperrventil 35 in Form
von einem oder mehreren Impulsen von einer definierten Dauer. Dieses
Prinzip kann auch verwendet werden, wenn eine Pumpe, die während
des Betriebs Druckschwankungen hoher Frequenz produziert, und ein
auf die Druckschwankungen reagierender Druckschalter eingesetzt
werden. Es kann sein, dass die Frequenz der Druckschwankungen über
der zulässigen Betriebsfrequenz des Sperrventils liegt. Somit
entspricht ein Zyklus des Sperrventils einer Vielzahl von Druckstoßzyklen.
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Falls
mehrere Zusatzstoffe zu dosieren sind, ist eine entsprechende Anzahl
von Ventilen vorzusehen. Die Messeinrichtungen für Druck
und Durchflussmenge müssen jedoch nicht unbedingt vervielfacht
werden, da deren Messwerte für mehrere Dosierventile verwendet
werden können. Eine Ausnahme bilden hier die Drucksensoren
für den Druck des jeweiligen Zusatzstoffes in seinem Vorratsbehälter. Die
Steuereinrichtung weist in dem Fall mehrerer Zusatzstoffventile
eine entsprechende Anzahl elektrischer Schnittstellen auf, an denen
die Ventilsteuersignale für die verschiedenen Ventile vorliegen. 5 zeigt
eine entsprechende Anordnung mit einem Regelventil für
die CO2-Dosierung und einem Sperrventil 56 für
die Do sierung eines Sirups SIR. Der Druck des Sirups SIR vor dem
Sperrventil 56 wird durch einen Drucksensor 55 erfasst,
wodurch sich der Differenzdruck bezüglich des Getränkevorprodukts
bestimmen lässt.
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Selbstverständlich
sind Abweichungen von den dargestellten Ausführungsformen
möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ferner
können die Merkmale der dargestellten Ausführungsformen
beliebig kombiniert werden.
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- 10
- Behälter
für Getränkevorprodukt
- 11
- Getränkevorprodukt
- 12
- Pumpe
- 13
- Durchflussmesseinrichtung
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Proportionalventil
- 16
- Mischkammer
- 17
- Imprägnierer
- 18
- zapffertiges
Getränk
- 23
- Druckmesser
Getränkevorprodukt
- 25
- Druckmesser
Zusatzstoff
- 33
- Druckschalter
- 34
- Taktgeber
- 35
- Magnetventil
- sPS
- Ausgangssignal
des Druckschalters (pressure switch)
- sT
- Ausgangssignal
des Taktgebers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005062157 [0002]
- - DE 102006048456 [0006, 0007]