DE102007048570A1 - Elektronische Dosiervorrichtung für Zusatzstoffe in Bierzapfanlagen - Google Patents

Elektronische Dosiervorrichtung für Zusatzstoffe in Bierzapfanlagen Download PDF

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Abstract

Dosiervorrichtung zur Anbringung in einer Bierzapfanlage und zur Dosierung zumindest eines bei der Getränkezubereitung verwendeten Zusatzstoffes. Die Dosiervorrichtung hat eine Durchflussmesseinrichtung, die ausgelegt ist, ein elektrisches Durchflusssignal bereitzustellen, das einem Durchfluss eines Getränkevorprodukts entspricht. Die Dosiervorrichtung umfasst ferner ein Ventil mit einem Steuereingang für ein die Stellung des Ventils beeinflussendes elektrisches Ventilsteuersignal, und eine 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 Druchfluss des Getränkeprodukts erfolgt.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung bereitzustellen, die mit hoher Zuverlässigkeit und ohne die genannten Nachteile ein gutes Mischungsergebnis erzielt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Steuereinrichtung kann ein Zeitschalter sein. Mit dem Zeitschalter können z. B. die Dauer und die Frequenz der Impulse des Ventilsteuersignals gesteuert werden.
  • 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.
  • Die Durchflussmesseinrichtung kann eine Dosierpumpe, ein Flügelradzähler, ein Turbinenradzähler, ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser oder eine andere geeignete Messeinrichtung sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden werden einzelne vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
  • 2 ein Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
  • 3 ein Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung,
  • 4 die zeitlichen Verläufe von zwei Signalen, die in der in 3 gezeigten Dosiervorrichtung auftreten, und
  • 5 ein Blockschaltbild einer Bierzapfanlage mit einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung.
  • Zunächst wird Bezug genommen auf 1, um die prinzipielle Funktionsweise einer Schankanlage, insbesondere einer Bierzapfanlage mit Inline-Begasung zu erläutern.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • Flügelrad-Durchflussmengenmesser übermitteln elektrische Signale. Beispielsweise entspricht 1 Liter = 1100 Signalimpulse. Ein Impuls entspricht also 1/1100 = 0,91 ml.
  • 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.
  • 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.
  • Zwischen dem Regelventil 15 und der Mischkammer 16 ist üblicherweise ein Rückschlagventil 15a angeordnet, damit keine Flüssigkeit in das Regelventil 15 eintritt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005062157 [0002]
    • - DE 102006048456 [0006, 0007]

Claims (10)

  1. Dosiervorrichtung zur Anbringung in einer Bierzapfanlagen und zur Dosierung zumindest eines bei der Getränkezubereitung verwendeten Zusatzstoffes, mit einer Durchflussmesseinrichtung, die ausgelegt ist, ein elektrisches Durchflusssignal bereitzustellen, das einem Durchfluss eines Getränkevorprodukts entspricht, einem 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, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, das Durchflussmesssignal zu empfangen und das Ventilsteuersignal bereitzustellen, so dass die Dosierung des Zusatzstoffes im wesentlichen proportional zum Durchfluss des Getränkevorprodukts erfolgt.
  2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventilsteuersignal ein getaktetes binäres Signal ist, 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.
  3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, die Dauer und/oder die Frequenz von Impulsen des getakteten Ventilsteuersignals in Abhängigkeit vom Durchflusssignal zu variieren.
  4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung einen Zeitschalter umfasst.
  5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung einen Impulszähler umfasst, der ausgelegt ist, von der Durchflussmesseinrichtung stammende Messimpulse zu zählen.
  6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Regelventil, ein Durchflussregler oder ein getaktetes auf/zu Ventil ist.
  7. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchflussmesseinrichtung ein Flügelradzähler, ein Turbinenradzähler oder ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser ist.
  8. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin zumindest einen mit der Steuereinrichtung elektrisch verbundenen Drucksensor umfasst zur Messung eines Drucks des Getränkevorprodukts, eines Drucks des Zusatzstoffes und/oder eines Differenzdrucks zwischen Getränkevorprodukt und Zusatzstoff.
  9. Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Dosierung des Zusatzstoffes und das dazu erforderliche Ventilsteuersignal anhand des Durchflusssignals sowie der von dem zumindest einen Drucksensor bereitgestellten Messungen zu bestimmen.
  10. Bierzapfanlage mit Inline-Begasung, umfassend zumindest eine Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE200710048570 2007-10-10 2007-10-10 Elektronische Dosiervorrichtung für Zusatzstoffe in Bierzapfanlagen Active DE102007048570B4 (de)

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