DE128215C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung ist bestimmt für Apparate zur Herstellung gashaltiger Getränke und betrifft eine Vorrichtung zur selbstthätigen Regelung des Flüssigkeitseinlasses und -Durchlasses beziehungsweise zur automatischen Bethätigung der die Flüssigkeitsleitung und die Sättigungsvorrichtung beherrschenden Organe. Bei fast allen Sättigungsverfahren besitzen nämlich die Apparate einen mit dem betreffenden Gase gefüllten Raum, durch welchen die Flüssigkeit zum Zwecke der Sättigung in mehr oder weniger feiner Vertheilung hindurchgeleitet wird. Füllt sich dieser sogenannte Sättigungsraum ganz oder theilweise mit Flüssigkeit, so verschwindet auch ganz oder theilweise die beabsichtigte Wirkung. In einem bestimmten Apparate darf also, wenn diese Störung vermieden werden soll, niemals mehr als eine bestimmte gröfste Menge Flüssigkeit, und wenn weiteren Unzuträglichkeiten vorgebeugt werden soll, auch niemals weniger als eine bestimmte kleinste Menge Flüssigkeit vorhanden sein. Es entsteht daher, wenn diese beiden Voraussetzungen . selbstthätig erfüllt werden sollen, die Erfindungsaufgabe, den Einlafs der Flüssigkeit so zu regeln, dafs der Zuflufs selbstthätig aufhört, wenn die_: im Apparate befindliche Flüssigkeit ihren höchsten zulässigen Stand erreicht hat, und dafs der Zuflufs selbstthätig wieder, beginnt, wenn die im Apparate befindliche Flüssigkeit infolge Abzapfens bis zu ihrem niedrigsten Stande gesunken ist. In dem besonderen Falle,, in ,welchem, der Unterschied zwischen der.-größten, und der kleinsten im Apparate vorhandenen Flüssigkeitsmenge gleich Null sein soll, mufs der Stand der Flüssigkeit unverändert erhalten werden oder, was dasselbe ist, es mufs stets eben so viel Flüssigkeit in den Apparat eingelassen werden, als gleichzeitig aus ihm entnommen wird. Sind an einem Apparate mehrere Sättigungsräume vorhanden, welche von der Flüssigkeit der Reihe nach durchlaufen werden, so ist auch der Durchlafs der Flüssigkeit von einem Sättigungsraume in den anderen in dieser Weise zu regeln.

Diese Aufgabe ist bis jetzt nur auf mechanischem Wege gelöst worden; die betreffenden Einrichtungen besitzen einen Schwimmer, welcher durch mechanische Glieder (Gestänge, Hebel oder dergl.) mit einem an der Flüssigkeitszuleitung angebrachten Ventile verbunden ist. Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe auf pneumatisch-hydraulischem Wege, denn sie bedient sich in erster Linie des Druckes der vorhandenen gasförmigen und tropfbaren Flüssigkeit und erzielt verschiedene Wirkungen durch verschiedene Drucke oder, kurz gesagt, durch Druckänderungen. Diese Druckänderungen, welche einerseits ein für die Lösung der Aufgabe vollkommen neues technisches Mittel darstellen und andererseits ganz neue und eigenartige technische Wirkungen erzielen, beherrschen den Flüssigkeitseinlafs direct oder indirect.

In Fig. ι bis 4 sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes im Schnitte schematisch dargestellt. Die Sättigungsvorrichtung x, welche aus einem Schütte!-, Rühr-,

Zerstäubungs-, Berieselungs-, Filter- oder ähnlichem Werk bestehen kann, ist nur angedeutet, da sie vom Erfindungsgegenstande unabhängig ist und mithin beliebig gewählt und angeordnet werden kann. In Fig. 1 bis 3 wirken die Druckänderungen direct und in Fig. 4 indirect auf den Flüssigkeitseinlafs.

Die directe Wirkung der Druckänderungen auf den Flüssigkeitseinlafs (Fig. 1 bis 3) vollzieht sich im Allgemeinen in folgender Weise. An der Zuleitung b des unter entsprechendem Drucke stehenden Gases ist eine Druckminderungsvorrichtung ede angebracht, welche durch die im Apparate vorhandene Flüssigkeitssäule so beeinflusst wird, dafs der Ausströmungsdruck des Gases mit steigendem Flüssigkeitsspiegel steigt und mit sinkendem Flüssigkeitsspiegel sinkt. Da nun in einem zum Theil mit Flüssigkeit und zum Theil mit Gas gefüllten Räume der herrschende Druck — vom hydrostatischen Ueberdrucke der Flüssigkeitssäule abgesehen — durch den Druck des Gases bestimmt wird, und da eine Flüssigkeit in einen unter Druck stehenden Raum nur mit Ueberdruck eintreten kann, so findet ein Zuströmen von Flüssigkeit durch die Zuleitung a nicht mehr statt, sobald der Flüssigkeitsspiegel und mit ihm der Gasdruck so hoch gestiegen ist, dafs Behälter i und Flüssigkeitszuleitung a unter gleichem Drucke stehen. Sinkt nun aber bei Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter ζ der Flüssigkeitsspiegel und mit ihm der Gasdruck infolge der hierbei eintretenden Expansion des Gases wieder, so strömt auch die Flüssigkeit sofort wieder nach, und indem sich dieses Spiel fortsetzt, wird ein unveränderter Flüssigkeitsspiegel erhalten. Die Flüssigkeitszuleitung α besitzt in diesem Falle weder ein Ventil noch führt zu ihr irgend eine sichtbare mechanische Verbindung. Das, was den Flüssigkeitseinlafs beherrscht, ist das im Behälter i befindliche Druckmittel selbst, und die directe Ursache zur Thätigkeit dieses Druckmittels sind die Druckänderungen.

Die neue technische Wirkung, welche durch diese Einrichtung erzielt wird, beruht nun, abgesehen von der unübertrefflichen Einfachheit der Lösung, darin, dafs es auf diese Weise möglich ist, Flüssigkeitsleitungen von beliebigem Querschnitte, von beliebiger Anzahl, von beliebiger Entfernung und von beliebig schwieriger Zugänglichkeit unmittelbar, gleichzeitig, sicher und einfach zu beherrschen, gleichviel, ob sich der Querschnitt der Oeffnungen nach Quadratmetern oder die Anzahl der Oeffnungen nach Millionen berechnet, wie z. B. die Poren der Thonfilter (vergl. die Patentschrift 79128).

Bei der indirecten Wirkung der Druckänderungen auf den Flüssigkeitseinlafs (Fig. 4) gelten hinsichtlich der Entstehung und Fortpflanzung der Druckänderungen zunächst dieselben Voraussetzungen wie bei der directen Wirkung; ein Unterschied liegt nur darin, dafs die Flüssigkeitszuleitung α nicht durch das Druckmittel selbst, sondern durch ein vom Druckmittel beeinflufstes Organ geschlossen und geöffnet wird. Diese Anordnung ist dann nö.thig, wenn die Flüssigkeitszuleitung α stets unter höherem Drucke steht als der Behälter i, die Flüssigkeit also stets mit Ueberdruck einströmt (um z. B. auf Prellkörpern zerstäubt zu -werden). Eine sichtbare mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Organen besteht aber auch in diesem Falle nicht.

Der technische Vortheil, welcher durch- diese Einrichtung erzielt wird, liegt darin, dafs auf die Betätigung des betreffenden Organes jede beliebige Kraft verwendet werden kann, ohne dafs man auf die Verwendung von Gefäfsen oder Schwimmern angewiesen ist, deren Abmessungen, in keinem Verhältnisse zu wirklich zweckmäfsigen Abmessungen des Apparates stehen. So wird z. B. bei Verwendung eines im Sinne der vorliegenden Erfindung angeordneten Schwimmers ede, welcher auf einem 10 qmm grofsen Mündungsquerschnitte der Gaszuleitung b sitzt und 100 g wiegt, nach erfolgter Druckänderung auf eine Membran von 100 qcm wirksamer Fläche der looofache Gewichtsdruck des Schwimmers, also ein Druck von 100 kg ausgeübt, wozu, wenn man von einer Uebersetzung absieht, sonst ein Schwimmer von 100 I Inhalt nöthig ist.

Als Mittel zur Erzeugung der Druckänderungen ist in den vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung ein im Innern des Behälters i an der Gaszuleitung b angebrachtes Ventil c verwendet, welches in dem einen Sinne durch Belastung e und in dem entgegengesetzten Sinne durch Schwimmer d beeinflufst wird. Es kann indessen diese Druckminderungsvorrichtung auch durch andere" als die hier beschriebenen Mittel dargestellt werden.

Zur Erläuterung der einzelnen durch Zeichnung dargestellten Ausführungsformen mag die Herstellung kohlensäurehaltigen Wassers als Beispiel gewählt werden.

Fig. ι zeigt den Apparat in seiner einfachsten Form. In den cylindrischen Behälter i führt oben die Wasserzuleitung α und unten die Kohlensäurezuleitung b. Aufserdem befindet sich unten die Ableitung h des fertigen Getränkes, welche entweder zu einer Abfüllvorrichtung führt oder zum directen Ausschank mit einem Zapfhahn versehen ist. Das Wasserzuleitungsrohr α ist an seinem Ende heberartig gebogen, um das Eintreten des Gases in die Leitung zu verhindern. Auf der Mündung des senkrecht stehenden Gaszuleitungsrohres b sitzt ein einfaches Tellerventil c, welches zu einem oben geschlossenen, unten offenen, also umgestürzten Gefäfse ausgebildet ist, das als

Schwimmer d wirkt. Die Führung dieses j Schwimmerventils c d erfolgt durch zwei radförmig durchbrochene, auf dem Gaszuleitungsrohre gleitend verschiebbare Zwischenböden f des Gefäfses und die Hubbegrenzung durch einen auf dem Gaszuleitungsrohre sitzenden, gegen einen, dieser Böden f wirkenden Anschlag g. Infolge seines Gewichtes stellt dieses Schwimmerventil aber auch gleichzeitig ein Belastungsventil dar. Diese Belastung soll durch e bezeichnet werden, da sie ein wesentliches Element der Vorrichtung ist und ebenso gut als selbstständiges Maschinenglied (z. B. als Feder) auftreten kann. Das ganze Organ ede ist demnach ein Ventil c, welches durch die Belastung e in dem einen und durch den Schwimmer d in dem entgegengesetzten Sinne beeinflufst wird, so dafs mit eintretender Schwimmthätigkeit der Belastungsdruck sich ändert.

Um die Wirkungsweise der Vorrichtung an einem auffallenden Beispiele zu zeigen, nehmen wir an, dafs der Druck der Wasserzuleitung zwischen 6 und io Atmosphären als niemals ganz erreichte Grenzen schwanke. Wir stellen daher den Gasdruck auf io Atmosphären ein und bestimmen das Gewicht e des Schwimmerventils c d und den Mündungsquerschnitt des Gaszuleitungsrohres b so, dafs die Belastung, e einem am Mündungsquerschnitte wirkenden Gegendrucke von 10—6 = 4 Atmosphären das Gleichgewicht hält. Wäre also z. B. das Gewicht des Schwimmerventils gleich 400 g, so müfsten wir auf das Gaszuleitungsrohr b ein Mundstück von 10 qmm Querschnitt aufsetzen. Die Tragfähigkeit des Schwimmerventils wird zweckmäfsig etwas gröfser bemessen als dessen Gewicht, damit für die Ueberwindung der Reibung die nöthige Kraft vorhanden ist. Oeffnen wir nun zunächst den Hahn der Gaszuleitung b, so strömt das Kohlensäuregas mit einem Drucke von 10 — 4 = 6 Atmosphären in das umgestürzte Schwimmergefäfs ede und von da in den Behälter /. Die leichtere Luft steigt nach oben und entweicht durch das Entlüftungsventil k, welches zu diesem Zwecke vorübergehend geöffnet wird. Oeffnen wir jetzt auch den Hahn der Wasserzuleitung a, deren Druck z. B. 8 Atmosphären betragen soll, so strömt das Wasser mit 8 — 6 = 2 Atmosphären Ueberdruck in den Behälter i, durchläuft die Sättigungsvorrichtung χ und sammelt sich als fertiges Getränk unterhalb des Schwimmergefäfses ede. Da infolge der in der Sättigungsvorrichtung χ stattfindenden Absorption eine Druckerhöhung durch Compression der Gase nicht stattfindet, so dauert das Einströmen des Wassers zunächst unverändert fort. Sobald aber das Schwimmergefäfs ede mehr und mehr vom Wasser getragen wird, wächst der Druck des einströmenden Gases in demselben Mafse, in welchem der Belastungsdruck abnimmt, bis schliefslich der Druck des Gases den Druck des Wassers erreicht hat und das Einströmen des Wassers aufhört. Der Apparat hat sich nunmehr auf den Druck der Wässerzuleitung α selbstthätig eingestellt und behält, wie bereits oben ausgeführt, den vorhandenen Wasserspiegel unverändert bei. Tritt innerhalb der angegebenen Grenzen eine Druckschwankung der Wasserzuleitung α ein, so stellt er sich auch auf diese sofort selbstthätig ein. Da nun der Druck der Wasserzuleitung wohl in allen Fällen als bekannt und als gleichmäfsig vorausgesetzt werden kann, so genügt eine Belastung des Schwimmerventils, welche 1 Atmosphäre entspricht.

In Fig. 2 ist die Gaszuleitung b in zwei Arme getheilt und jeder Arm mit einem besonderen Belastungsschwimmerventil ede versehen, um zu bewirken, dafs sowohl über der Sättigungsvorrichtung χ als auch über dem Auslafskanal h ein bestimmter Wasserstand nicht überschritten wird. Durch ein oberhalb der Schwimmer ede angeschlossenes Rohr / sind die Gasräume der beiden Kammern leitend verbunden. Sobald einer der beiden Schwimmer c besieh hebt, hört der Wasserzuflufs auf.

In Fig. 3 soll das Wasser durch die einzelnen Schichten der Sättigungsvorrichtung χ, mit einem bestimmten Ueberdruck, sagen wir ζ. Β. ι Atmosphäre, hindurchgeprefst werden; dabei soll in den einzelnen Abtheilungen ein bestimmter Wasserstand nicht überschritten werden, damit die Sättigungsvorrichtung nicht unwirksam wird. Zu diesem Zwecke sind die einzelnen Räume durch die Gaszuleitung b in der Reihenfolge von oben nach unten hinter einander geschaltet und der Gasstrom in jedem Räume durch das Schwimmerventil mit 1 Atmosphäre belastet, so dafs der Druck in jedem folgenden Räume um 1 Atmosphäre abnimmt. Sobald einer dieser Schwimmer ede sich hebt, und so lange er gehoben bleibt, hört die Wasserzuströmung von oben her auf. An der Mündung der Wasserzuleitung ist ein Rückschlagventil m angeordnet, wobei Form und Lage der Mündung beliebig sein kann.

In Fig. 4 wirkt die Aenderung des Gasdruckes indirect auf den Wassereinlafs. Eine mit dem Ventilkörper 0 verbundene Membran η ist von innen her durch den Gasdruck und von aufsen her durch eine Feder ρ so belastet, dafs beim gewöhnlichen Druck des Gases das Ventil ο geöffnet ist. Sobald aber die Steigerung des Gasdruckes stattfindet, wird der Federdruck überwunden, die Membran nach aufsen gebogen und das Ventil geschlossen. Der Druck der Feder _p kann auch durch den Druck der Wasserzuleitung α oder der Gaszuleitung b ersetzt werden, wobei der entsprechende Unter-

schied der auf die Membran η wirkenden Gegenkräfte durch eine besondere (z. B. einseitig wirkende, constante) Belastung herbeigeführt werden kann. Um bei schwankendem oder verändertem Drucke der einen oder beider Leitungen α und b ein besonderes Einstellen der einzelnen Organe unnöthig zu machen, kann die Einrichtung so getroffen werden, dafs. sich beide Leitungen gegenseitig auf den gleichen Druck oder auf einen gleichbleibenden Druckunterschied selbsttätig regeln.

In ähnlicher Weise läfst sich der durch den Belastungsventilschwimmer ede erzeugte Druckwechsel zur.Bethätigung beliebiger, den Wassereinlafs oder die Sättigungsvorrichtung beherrschender Organe, wie Differentialkolben, entlastete Ventile, Kippwerke, Ein- und Ausrückvorrichtungen oder dergl. verwenden. Auch entfernt liegende Organe der Wasserzuleitung oder Pumpwerke köiinen durch den auf die Leitung selbst oder auf eine Nebenleitung, sich fortpflanzenden Druckwechsel des Gases direct oder indirect bethätigt werden. So schliefst sich z. B. ein entfernt liegendes Rückschlagventil oder ein Minderungsventil bei eintretender Steigerung des Gasdruckes sofort. Als weiteres Beispiel mag ein Ventil angegeben werden, welches beim Steigen des Gasdruckes die zum Apparate führende Wasserleitung selbsttätig schliefst und gleichzeitig eine Verbindung zwischen Druckrohr und Saugrohr des Pumpwerkes herstellt, wodurch ein besonderes Abstellen der Pumpe unnöthig wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Flüssigkeitseinlasses und -Durchlasses bei Apparaten zur Herstellung gashaltiger Getränke, gekennzeichnet durch eine oder mehrere an der Gaszüleitung b angebrachte Druckminderungsvorrichtungen ede, die, von dem Stande der im Apparate vorhandenen Flüssigkeit beeinflufst, Gasdruckänderungen hervorrufen, welche entweder unmittelbar auf den Flüssigkeitsstrom in der offenen Zuleitung α oder mittelbar auf geeignete Organe der Flüssigkeitszuleitung, Sä'ttigungsvorrichtung oder Pumpwerke wirken und somit eine entsprechende Hemmung oder Beschleunigung, Schliefsung oder Oeffnung des Flüssigkeitseinlasses oder -Durchlasses herbeiführen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.