DE2615544C3 - Einrichtung zum Zufuhren eines flüssigen Reinigungsmittels und zum Zu- und Abführen eines gasförmigen Mittels an einem Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmittels und zum Zu- und Abführen eines gasförmigen Mittels an einem Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank, die zum Einleiten von flüssigem Reinigungsmittel oder (Jas, einer das Cjehäuse der Einrichtung über einen oberen Gehäuseanschluß mit dem Gasraum des Flüssigkeitstanks durch eine Öffnung in dessen Tankoberseite oder Mannlochdeckel verbundenen Be- und Entgasungsleitung, einem in wenigstens eine Reinigungsleitung mit Reinigungsdüsen für flüssiges Reinigungsmittel einmündenden unteren Gehäuseanschluß und einem auf dem flüssigen Reinigungsmittel schwimmfähigen Körper, der in Verbindung mit seiner oberen Sitzflüche als der Be- und Entgasungsleitung vorgeschaltetes, selbsttätig wirkendes Schaltventil ausgebildet ist.

Der Biertank, beispielsweise als Lagertank, muß im Zusammenspiel mit der anmeldungsgemäßen Einrichtung im wesentlichen folgenden fünf Anforderungen genügen:

^r> 1. Er muß weitestgehend bic auf einen aus sicherheitstechnischen Gründen einzuhaltenden Gasraum befüllbar sein.

2. Das bei der Befüllung verdrängte oder bei der Lagerung anfallende Gas (beispielsweise Luft

ι« bzw. Kohlendioxyd) muß an höchster Stelle des

Tankinnenraumes - in der Regel ist dies ein im Mannlochdeckel oder im Scheitelpunkt des oberen Tankbodens eingeschweißtes Rohr - in jedem Falle jedoch über eine öffnung oberhalb

|5 des maximal möglichen Füllstandes, abgeführt

werden.

3. Der Tankinnenraum ist über eine Reinigungsleitung, die durch den oberen Tankboden hindurch zu einer in der Regel unterhalb des maximalen

2(i Füllstandes angeordneten Reinigungseinrichtung führt, derart mit flüssigem Reinigungsmittel zu versorgen, daß ausschließlich über die Reinigungseinrichtung in jeder Phase des Reinigungsprozesses eine automatische, einwandfreie

2~> Tankreinigung gewährleistet ist.

4. Ausschließlich über die der Gasabfuhr bei der Befüllung oder Lagerung dienende öffnung im oberen Tankboden muß der Tankinnenraum im FalJ-3 des Entleerens des Tanks mit von außer-

j» halb zugeführtem Gas drucklos oder unter Druck

begasbar sein. Eine vollständige oder auch nur partielle Gaszufuhr über die Reinigungseinrichtung innerhalb der Flüssigkeit darf aus bestimmten Gründen (u. a. Schaumbildung, Haltbarkeit)

J") nicht erfolgen.

5. Gas- bzw. Reinigungsmittelzufuhr in den und Gasabfuhr aus dem Tankinnenraum erfolgt aus Kostengründen, ausgehend von der Bedienungshöhe, bei den in der Regel sehr hoch bauenden

4(i Biertanks über eine einzige Rohrleitung.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Anforderungen automatisch arbeitende Rohrleitungsschalter an den Biertanks anzuordnen, die ohne (s>. DE-OS 2 244 796, verschiedene Ausführungsformen, Fig. 2, 3, 4 und 5)

v, oder mit Hilfsenergie (s. DE-OS 2431 K)O und DE-OS 243.1500) entsprechend den verfahrenstechnischen Anforderungen entweder den Reinigungs- oder den Gasweg schalten.

In der DE-OS 2433 500 ist die Vorrichtung für

ίο Biertankentgasung als Wechselventil ausgebildet, das entweder den Gasweg oder den Reinigungsweg schaltet. Diese Vorrichtung erfüllt in Verbindung mit einem Biertank alle eingangs genannten Anforderungen. Nachteilig ist der relativ große konstruktive

γ·, Aufwand und die dadurch zwangsläufig wenig reinigungsfreundliche innere Geometrie der Vorrichtung. Weiterhin ist von Nachteil, daß zum Betrieb der Vorrichtung Hilfsenergie notwendig ist.

Eine weitere Vorrichtung zur Entgasung von Bier-

bi) tanks ist in der DE-OS 2431 K)(I beschrieben. Für diese Vorrichtung gelten die gleichen Nachteile wie für die Vorrichtung gemäß DH-OS 2433 500. Zusätzlich von Nachteil ist bei dieser Vorrichtung, daß bei Einleitung von Gas in den Tankinnenraum der Gas-

b5 weg nicht eindeutig bestimmt ist. Das Gas kann sowohl unmittelbar über die öffnung im Tankdeckel 12 als auch mittelbar über die Reinigungsdüsen 6, 7, d. h. gegebenenfalls durch die Flüssigkeit hindurch, in den

Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelangen. Damit ist jedoch Anforderung 4 nicht erfüllbar.

Der in der DE-OS 2244796 beschriebene Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank, zeichnet sich gegenüber den bereits erwähnten Vorrichtungen dadurch aus, daß alle Ausführungsformen (s. Fig. 2, 3, 4 und 5) ohne Hilfsenergie betrieben werden. Nachteilig ist bei allen beschriebenen Ausführungsformen der nicht eindeutig bestimmte Gasweg. So kann auch hier das Gas sowohl unmittelbar über die Zweigleitung 17a (Fig. 2), 17b (Fig. 3) und den Lufteialaßstutzen 1Γ (Fig. 4, 5) als auch mittelbar über den Sprühkopf 16 (Fig. 2, 3, 4, 5), d. h. gegebenenfalls durch die Flüssigkeit hindurch, in den Gasraum 42 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gelangen. Damit ist Anforderung 4 nicht erfüllbar. Die Volumenströme durch die beiden möglichen Strömungswege verhalten sich grundsätzlich umgekehrt proportional zur Wurzel aus den Druckverlustbeiwerten dieser Strömungswege. Selbst bei relativ großer Eintauchtiefe des Sprühkopfes 16 unterhalb des Flüssigkeitsspiegel 43 wird ein bestimmter, vom beschriebenen Verhältnis der Druckverlustbeiwerte abhängiger Volumenstrom Gas, abweichend von dem in der Beschreibung der DE-OS 2 244 796, S. 7, angenommenen Strömungsweg, den Weg über den Sprühkopf 16 nehmen und damit u. a. evtl. unerwünschte Schaumbildung bewirken und gegebenenfalls die Haltbarkeit der gelagerten Flüssigkeit beeinflussen. Das Durchströmen der Flüssigkeit mit Gas nimmt mit abnehmender Eintauchtiefe des Sprühkopfes 16 zu. Besonders starke Aufschäumung ergibt sich dann, wenn sich der Sprühkopf 16 oder andere Reinigungseinrichtungen in unmittelbarer Nähe des Flüssigkeitsspiegels befinden. In der verfahrenstechnischen Praxis konnten diese Vorgänge beobachtet werden.

Weiterhin ist bekannt, den die Gasleitung abschließenden Sitz mit Nuten oder das entsprechende Verschlußstück mit Öffnungen auszustatten, über welche in der Reinigungsphasc ein Teilstrom vom flüssigen Reinigungsmittel in die Gasleitung abgezweigt wird (DE-OS 2 244 796, Fig. 4, 5 und DE-C)S 2 433 500).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gesteuerte Zufuhr von Gas oder Hiissigem Reinigungsmittel in den bzw. die Abfuhr von Gas aus dem Tankinnenraum eines Biertanks über eine konstruktiv denkbar einfache, reinigungsfreundliche und sclbsttii tig ohne Hilfsenergie schaltende Einrichtung zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse der Einrichtung ein schwimmfähiger Körper in seiner unteren Ruhelage auf der unteren Sitzfläche die Reinigungsleitung vollständig und in seiner durch Auftriebskräfte im flüssigen Reinigungsmittel bestimmten oberen Ruhelage auf der oberen Sitzfläche mit ihren Nuten die Be- >ind Entgasungsleitung partiell verschließt.

Die Gewichtskraft und das Verdrä'ngungsvolumen des schwimmfähigen Körpers sind so aufeinander abgestimmt, daß letzterer während der Reinigung im flüssigen Reinigungsmittel eine Auftriebskraft erfährt, die ausreicht, die Be- und Entgasungsleitung in der oberen Ruhelage des schwimmfähigen Körpers bis auf die in der oberen Sitzfläche befindlichen Nuten sicher zu verschließen. Das durch die Nuten hindurchströmende flüssige Reinigungsmittel gewährleistet eine sichere Reinigung der Be- und Entgasungsleitung, ohne daß die Tankreinigung nennenswert qualitativ und quantitativ beeinflußt wird. In der unteren Ruhelage des schwimmfähigen Körpers, d. h. während eines Be- oder Entgasungsvorganges, schließt dieser sicher auf der unteren Sitzfläche die Reini-

j gungsleitung ab. Sein Eigengewicht fixiert den schwimmfähigen Körper derart in der unteren Ruhelage, daß die an ihm angreifenden Strömungskräfte, verursacht durch die ihn tangierende Gasströmung, ein Abheben von der unteren Sitzfläche nicht errei-

Hi chen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung wird durch weitergehende konstruktive Maßnahmen eine geführte Auftriebsbewegung des schwimmfähigen Körpers er-

i' reicht. Diese konstruktive Maßnahme sieht die Anordnung eines Führungsbleches innerhalb des vorzugsweise zylindrischen Gehäuses vor. Die Anordnung des annähernd einen 120-Grad-Ausschnitt aus einer Zylinderoberfläche darstellenden Führungsbleches erfolgt radialsymmetrisch um die vertikale Achse des Gehäuses, und zwar so, daß es außerdem symmetrisch vor der Eintrittsöffnung der horizontal in das Gehäuse allseits mittig einmündenden Rohrleitung liegt. Das Führungsblech stellt dabei eine durchge- > hende Verbindung zwischen den Deckflächen des Gehäuses dar. Durch das in dieser Weise angeordnete Führungsblech bei gleichzeitiger strömungsmechanischer Abstimmung der Bauteile aufeinander werden im Gehäuse senkrecht zur Gehäuseachse während der

i» Reinigung in dem flüssigen Reinigungsmittel Druckgradienten erzeugt, deren resultierende Kraftwirkung den schwimmfähigen Körper an das Führungsblech andrücken. Dieser Andrückkraft überlagert sich gleichzeitig die um die Gewichtskraft des schwimmfä-

li higen Körpers \ermimderte Auftriebskraft, so daß der schwimmfähige Körper beim Fluten des Gehäuses mit flüssigem Reinigungsmittel eine auf dem Führungsblech in vertikaler Richtung nach oben geführte Abrollbewegung vollzieh! Horizontale Oszillationsbe-

-to wegungen oder ungeordnete Taumelbewegungen des schwimmfähigen Körpers im flüssigen Reinigungsmittel werden dadurch vermieden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich einmal aus der Aufgabenstellung; darüber hinaus

■n wird erreicht, daß bti einer Begasung des Biertanks das Gas ausschließlich über die Be- und Entgasnng^- leitung, d. h. oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Gasraum einströmt. Eine Begasung des Bieres übei die Reinigungsleitung mit all den damit verbundenen

>(> Nachteilen wird sicher vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in de! Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Anordnung

)5 der Einrichtung für einen Biertank auf dem Biertank in Verbindung mit der Reinigungs-, Be- und Entgasungsleitung,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt G-H durch eine besonders vorteilhafte Ausführungsform <Jer Einrich-

w) lung für einen Biertank und

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt K-L durch die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung für einen Biertank.

Über den Gehäuseanschluß A des Gehäuses 1 (s.

bs Fig. 1) der anmeldungsgemäßen Einrichtung für eintn Biertank mündet vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des schwimmfähigen Körpers 5 die Rohrleitung 2 ein. Das Gehäuse 1 verjüngt sich in

Richtung der Vertikalen einmal an unterster Stelle in die Reinigungsleitung 3 und an oberster Stelle in die Be- und Entgasungsleitung 4. Der schwimmfähige Körper 5, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ah Kugel ausgebildet, verschließt in seiner unteren Ruhelage auf der in das Gehäuse 1 eingearbeiteten unteren Sitzfläche la vollständig den unteren Gehäuseanschluß D des Reinigungsrohres 3, das durch den Mannlochdeckel 7 des Biertanks 6 hindurch in letzteren hineinragt. Das Reinigungsrohr 3 mündet in Rcinigungsdüsen 3a ein, die sich unterhalb des maximal möglichen Flüssigkeitsspiegels 8 befinden. In seiner oberen Ruhelage verschließt der schwimmfähige Körper 5 auf der in das Gehäuse 1 eingearbeiteten oberen Sitzfläche Ib partiell den oberen Gehäuseanschluß B der Be- und Entgasungsleitung 4. In die Sitzfläche Ib sind Nuten Ic eingearbeitet, die in der oberen Ruhelage des schwimmfähigen Körpers 5 auf seiner oberen Sitzfläche Ib eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Be- und Entgasungsleitung 4 sicherstellen, wobei der Querschnitt der Nuten insgesamt klein gegenüber dem der Reinigungsdüsen 3a ist. Die Be- und Entgasungsleitung 4 führt zu der im Mannlochdeckel 7 befindlichen öffnung C.

Bei der Beschreibung der Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind drei Betriebszustände des Biertanks zu unterscheiden und zwar
(I): Entgasung des Biertanks 6, beispielsweise beim

Befüllen oder bei der Lagerung;
(II): Begasung des Biertanks 6, beispielsweise bei

der Entleerung;
(III): Reinigung des Biertanks 6.

Im Betriebszustand (I) sammelt sich das Gas im Biertank 6 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 8, tritt durch die an oberster Stelle im Mannlochdeckel 7 befindliche öffnung C hindurch und gelangt über die sich anschließende Be- und Entgasungsleitung 4 und den oberen Gehäuseanschluß B in das Gehäuse 1. Der schwimmfähige Körper 5 befindet sich in seiner unteren Ruhelage auf der unteren Sitzfläche la und verschließt den unteren Gehäuseanschluß D zur Reinigungsleitung 3. Das dem Biertank 6 entströmende Gas verläßt durch den Gehäuseanschluß A der Rohrleitung 2 das Gehäuse 1.

Im Betriebszustand (II) strömt das Gas in den Biertank 6 hinein. Es nimmt dabei sinngemäß den umgekehrten Weg wie er in der Beschreibung zum Betriebszustand (I) dargelegt wurde. Der schwimmfähige Körper 5 wird dabei durch sein Eigengewicht derart in seiner unteren Ruhelage fixiert, daß die an ihm angreifenden Strömungskräfte, verursacht durch die ihn tangierende Gasströmung, ihn nicht von der unteren Sitzfläche la abheben können. Der untere Gehäuseanschluß D zur Reinigungsleitung 3 ist vollständig geschlossen. Eine Begasung des Bieres mit all den damit verbundenen Nachteilen wird dadurch sicher vermieden.

Im Betriebszustand (HI) wird der Biertank 6 gereinigt. Das durch die Rohrleitung 2 und den Gehäuseanschluß A eintretende flüssige Reinigungsmittel füllt das Gehäuse 1. Gewichtskraft und Verdrängungsvolumen des schwimmfähigen Körpers 5 sind so bemessen, daß die in dem zur Verwendung kommenden flüssigen Reinigungsmittel senkrecht nach oben gerichtete resultierende Kraft (Differenz zwischen senkrecht nach oben gerichteter Auftriebs- und senkrecht nach unten gerichteter Gewichtskraft) eine Aufwärtsbewegung des schwiminfiihigen Körpers 5 bewirkt. Dieser kommt in dem vollständig mit flüssigem Reinigungsmittel ausgefüllten Gehäuse 1 auf dessen oberer "' Sitzfläche 1 b zur Anlage. In dieser seiner oberen Ruhelage wird der obere Gehäuseanschluß B bis auf den Querschnitt der in der oberen Sitzfläche Ib eingearbeiteten Nuten Ic verschlossen. Der bei weitem überwiegende Teil des flüssigen Reinigungsmittels verläßt

ι» üher den unteren Gehäuseanschluß D das Gehäuse 1, um über die sich anschließende Reinigungsleitung 3 mit ihren Reinigungsdüsen 3a in den Biertank auszutreten. Ein die Biertankreinigung weder qualitativ noch quantitativ beeinflussender Teilstrom des flüssi-

i"' gen Reinigungsmittels strömt durch die in der oberen Sitzfläche 1/? befindlichen Nuten If in die Be- und Entgasungsleitung 4, um diese zu reinigen.

Eine Unterbrechung der Zufuhr des flüssigen Reinigungsmittelsbewirkt unmittelbar eine Teilbefüllung

·«> des Gehäuses 1. Der schwimmfähige Körper 5 sinkt, in dem gleichfalls nach unten durch den unteren Gehäuseanschluß D abströmenden flüssigen Reinigungsmittel schwimmend, kontinuierlich abwärts, bis er in seiner unteren Ruhelage auf der unteren Sitzflä-

2"> ehe la zur Anlage kommt. Minimale Undichtigkeiten des schwimmfähigen Körpers 5 in seiner unteren Ruhelage auf der unteren Sitzfläche la, die gewollt und auch ausgeführt sind, sorgen für eine Begasung und damit für eine vollständige Entleerung des senkrecht

ίο nach unten gerichteten Reinigungsrohres 3 vom flüssigen Reinigungsmittel. Nach der Rcinigungsphase kann sieh nun beispielsweise der Betriebszustand (I) anschließen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsforni

π der Einrichtung für einen Biertank (s. Fig. 2 und Fig. 3) ist im Gehäuse 1 mit der Rohrleitung 2, der Reinigungsleitung 3 und der Be- und Entgasungsleitung 4. der unteren Sitzfläche la, der oberen Sitzfläche Ib mit den Nuten Ic ein Führungsblech 9 angeordnet. Dieses Führungsblech 9, das einem Ausschnitt mit Winkel α aus einer Zylinderoberfläche entspricht, dessen dem schwimmfähigen Körper 5 (Kugel) zugewandte Fläche mit der gleichen Krümmung wie der schwimmfähige Körper 5 selbst versehen ist, ist radialsymmetrisch um die vertikale Achse des Gehäuses 1 angeordnet, und zwar so, daß es symmetrisch vor dem horizontal und allseits mittig im Gehäuse 1 angeordneten Gehäuseanschluß A liegt. Es steält dabei eine durchgehende Verbindung zwischen den den unteren Gehäuseanschluß D bzw. oberen Gehäuseanschluß B aufnehmenden Gehäuseflächen dar.

Die Wirkungsweise des Führungsbleches 9 ist folgende: Beim Fluten des Gehäuses 1 mit flüssigem Reinigungsmittel werden senkrecht zur Gehäuseachse Druckgradienten erzeugt, deren resultierende Kraftwirkung Fden schwimmfähigen Körper 5 an das Führungsblech 9 andrücken. Dieser Andrückkraft F überlagert sich gleichzeitig die um die Gewichtskraft des schwimmfähigen Körpers 5 verminderte Auftriebskraft, so daß der schwimmfähige Körper 5 eine auf dem Führungsblech 9 in vertikaler Richtung nach oben geführte Abrollbewegung mit der Winkelgeschwindigkeit ω vollzieht. Horizontale Oszillationsbewegungen oder ungeordnete Taumelbewegungen des schwimmfähigen Körpers 5 im flüssigen Reinigungsmittel werden dadurch vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Reinigungsmittels und zum Zu- und Abführen eines gasförmigen Mittels an einem Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank, mit einem Gehäuseanschluß zum Einleiten von flüssigem Reinigungsmittel oder Gas, einer das Gehäuse der Einrichtung über einen oberen Gehäuseanschluß mit dem Gasraum des Flüssigkeitstanks durch eine Öffnungin dessen Tankoberseite oder Mannlochdekkel verbindenden Be- und Entgasungsleitung, einem in wenigstens eine Reinigung&leitung mit Reinigungsdüsen für flüssiges Reinigungsmittel einmündenden unteren Gehäuseanschluß und einem auf dem flüssigen Reinigungsmittel schwimmfähigen Körper, der in Verbindung mit seiner oberen Sitzfläche als der Be- und hntgasungsleitung vorgeschaltetes, selbsttätig wirkendes Schaltventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmfähige Körper (5) in seiner unteren Ruhelage auf der unteren Sitzfläche (la) die Reinigungsleitung (3) vollständig und in seiner durch Auftriebskräfte im flüssigen Reinigungsmittel bestimmten oberen Ruhelage auf der oberen Sitzfläche (Ib) mit ihren Nuten (Ic) partiell verschließt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmfähige Körper (5) als vorzugsweise kugelförmiges Verschlußstück ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Ausschnitt aus einem Zylindermantel darstellendes Führungsblech (9), dessen dem schwimmfähigen Körper (5) zugewandte Fläche mit der gleichen oder einer geringfügig kleineren Krümmung wie der schwimmfähige Körper (5) selbst versehen ist, derart radialsymmetrisch um die vertikale Achse des Gehäuses (1) angeordnet ist, daß es symmetrisch vor dem horizontal und allseits mittig im Gehäuse (1) angeordneten Gehäuseanschluß A liegt und eine durchgehende Verbindung zwischen den den unteren Gehäuseanschluß D bzw. oberen Gehäuseanschluß B aufnehmenden Gehäuseflächen bildet.