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Verfahren und Vorrichtung zur Trennung unterschiedlicher
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Flüssigkeiten nach einem Durchlauffilter.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung unterschiedlicher
Flüssigkeiten nach einem Durchlauffilter, vor welchem von einer Flüssigkeit auf
eine andere umgeschaltet wird, so daß nach dem Filter für eine gewisse Zeit ein
Flüssigkeitsgemisch vorliegt, wobei nach dem Filter der elektrische Leitfähigkeitswert
des Flüssigkeitsgemisches gemessen und in Abhängigkeit vom Meßwert wenigstens ein
Schaltventil od. dgl.
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gesteuert wird, um die Flüssigkeiten wieder zu trennen.
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Filterungen dieser Art sind insbesondere bei Abfüllanlagen von Bier
aus Lagertanks gebräuchlich, da das in den Lagertanks enthaltene Bier zunächst noch
stark verschmutzt ist
und daher gefiltert werden muß. Einer solchen
Abfüllanlage muß aus zwei Gründen Wasser zugesetzt werden, und zwar einmal, um den
meist aus Kieselgur bestehenden Filter zu aktivieren und zum anderen um die Förderleitung
der Abfülleinrichtung reinigen zu können.
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Durch das große Volumen der verwendeten Filter und das Filtrationsverfahren
tritt eine relativ große Vermischungsphase von Bier und Wasser auf. Diese kann bis
zu 20 Minuten betragen. Es wird nämlich ein Teil der einen Flüssigkeit im Filter
noch gespeichert, während die zweite Flüssigkeit schon nachströmt. Aus diesem Grunde
ergibt sich hinter dem Filter nur ein allmähliches Ansteigen oder Absinken der elektrischen
Leitfähigkeit entsprechend dem sich allmählich ändernden Mischungsverhältnis.
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Es müssen also in den Brauereien sowohl vor als auch nach dem Zusetzen
des Wassers die beiden Flüssigkeiten wieder möglichst genau voneinander getrennt
werden, Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, das auf die Trennung
von Wasser und Bier angewendet wird, wird eine Leitwertsonde anhand eines analogen
oder digital anzeigenden Gerätes von einer Bedienungsperson abgelesen und eine der
Leitwertsonde nachgeschaltete Ventilanordnung dementsprechend eingestellt0
Bei
diesem bekannten Verfahren ist jedoch eine genaue Trennung nicht gewährleistet,
da diese von der subjektiven Beurteilung der Anzeigeinstrumente durch die Bedienungsperson
abhängt.
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Außerdem hat dies bekannte Verfahren den Nachteil, daß damit nicht
die Leitfähigkeitsschwankungen des verwendeten Wassers und die Leitfähigkeitsschwankungen
des Bieres erfaßt werden.
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Die Leitfähigkeiten des Wassers und des Bieres hängen sehr stark davon
ab, welche Salze oder Mineralstoffe im Wasser oder im Bier enthalten sind. Es kommt
also insbesondere auch aus diesem Grunde zu zum Teil erheblichen Fehlsteuerungen.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Flüssigkeitstrennung sehr genau
und von dem subjektiven Empfindet einer Bedienungsperson unabhängig vorgenommen
werden kann und daß die Trennung von den Leitfähigkeitsschwankungen beider Flüssigkeiten
unabhängig erfolgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Filter
die elektrischen Leitfähigkeiten der dem Filter zugeführten Flüssigkeiten gemessen
werden, daß die Meßwerte für die eine Flüssigkeit und für die andere Flüssigkeit
jeweils getrennt voneinander gespeichert werden, daß die Differenz der Speicherwerte
gebildet und diese in einen Einsteller gegeben wird, dem ein im
Differenzbereich
liegender Einstellwert vorgegeben wird, der mit dem nach dem Filter gemessenen Leitfähigkeitswert
verglichen wird und daß bei Erreichen des Einstellwertes durch den Meßwert wenigstens
ein Schaltventil und/oder ein Lählwerk od. dgl. gesteuert wird.
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Die Erfassung der unterschiedlichen Leitfähigkeiten der beiden Flüssigkeiten
vor dem Filter ist deswegen möglich, weil im allgemeinen der Übergang von dem Leitwert
der einen I?lüssigkeit auf denjenigen der anderen Flüssigkeit durch das Öffnen bzw.
Schließen der Ventile schlagartig erfolgt, so daß Übergangszustände mit Mischungsverhältnissen
hier nicht auftreten.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß durch die Ermittlung
der Differenz zwischen den beiden Leitfähigkeitswerten der beiden dem Filter zugeführten
Flüssigkeiten und ihrer Eingabe in einen Einsteller sichergestellt ist, daß der
vorgegebene Einstellwert im Differenzbereich liegt. Da dieser nunmehr mit dem Leitfähigkeitswert
nach dem Filter, also einem dort gegebenenfalls vorliegenden Mischwert verglichen
wird, können Leitfähigkeitsschwankungen in den Ausgangsflüssigkeiten in die Messungen
nicht eingehen, Es erfolgt mithin auch die Steuerung des oder der Schaltventile
unabhägig von den Leitfähigkeits schwankungen der Ausgangsflüssigkeiten und auch
unabhängig von einer subjektiven Beurteilung von Anzeigegeräten0
In
vorteilhafter Weise wird zur Speicherung der Leitfähigkeitswerte der beiden Flüssigkeiten
der vor dem Filter auftretende Leitfähigkeitswert vor dem Umschaltvorgang fortlaufend
überwacht und gespeichert und es wird durch den Umschaltvorgang die Speicherung
des ersten Leitfähigkeitswertes unterbrochen und sodann der nach dem Umschaltvorgang
auftretende Leitfähigkeitswert gespeichert. Besonders zweckmäßig ist es, wenn hierzu
die Speicherung des zweiten nach dem Umschalten auftretenden Leitfähigkeitswertes
durch den sich ändernden Leitfähigkeitswert selbst automatisch ausgelöst wird. Damit
ist der Umschaltvorgang als solcher direkt mit der Umschaltung des Speichervorganges
koordiniert.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei welcher in einer Durchflußleitung ein Durchlauffilter angeordnet ist, dem eine
Anordnung zur Umschaltung von einer Flüssigkeit auf eine andere vorgeschaltet und
dem ein Leitfähigkeitsmesser und wenigstens ein Schaltventil nachgeschaltet ist,
ist zur Lösung der obengenannten Aufgabe vorgesehen, daß vor dem Filter ein weiterer
Leitfähigkeitsmesser angeordnet ist, mit welchem die elektrischen Leitfähigkeiten
der beiden Flüssigkeiten meßbar sind, daß an den Leitfähigkeitsmesser vor dem Filter
wenigstens ein elektronischer Speicher zur getrennten Speicherung der Leitfähigkeitswerte
der
beiden Flüssigkeiten angeschlossen ist, daß an den Speicher ein elektronischer Differenzbildner
und an diesen wenigstens ein Einsteller zur Vorgabe eines im Differenzbereich liegenden
Einstellwertes angeschlosss ist und daß ein elektronischer Komparator vorgesehen
ist, dem der nach dem Filter gemessene Leitfähigkeitswert eingegeben wird und der
dem Vergleich dieses Leitfähigkeitswertes mit dem Einstellwert und der Steuerung
des dem Leitfähigkeitsmessers hinter dem Filter nachgeschalteten Ventiles in Abhängigkeit
von dem Verhältnis zwischen Meßwert und Einstellwert dient.
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Zweckmäßigerweise ist für die Speicherung der Leitfähigkeitswerte
der beiden Flüssigkeiten vor dem Filter jeweils ein gesonderter Speicher vorgesehen,
um in einfacher Weise die Speicherwerte gleichzeitig dem Differenzbildner zuführenzukönnen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Einstellbereich des Einstellers einem
prozentualen Mischungsverhältnis von 0 bis 100 %, bezogen auf die eine oder die
andere Flüssigkeit, entspricht.
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Insbesondere kann bei mehreren Auslaufleitungen zur getrennten Abförderung
von den nach dem Filter wieder getrennten Flüssigkeiten bzw. zur Abförderung von
Flüssigkeiten in einem bestimmten
Mischungsverhältnis jeder dieser
Auslaufleitungen ein Einsteller mit Komparator und ein durch den entsprechenden
Einsteller steuerbares Ventil zugeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Anzahl der Einsteller
mit Komparator um eins geringer als die Anzahl der Auslaufleitungen mit Schaltventil
ist, da sich trotz dieser Einsparung eine hinreichende Steuerung aller Schaltventile
der Auslaufleitungen erreichen läßt.
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Eine solche Anordnung läßt sich in besonders vorteilhafter Weise auf
eine Vorrichtung anwenden, die zur Trennung von Bier und Wasser bestimmt ist und
bei welcher drei Auslaufleitungen, nämlich eine für Bier, eine für Wasser und eine
dritte für den sogenannten Vor- und Nachlauf, also für eine Mischung aus Bier und
Wasser, vorgesehen sind. Hier werden den drei Auslaufleitungen zwei Einsteller mit
Komparatoren zugeordnet, deren Signale über einen Rechner die Schaltventile steuern,
wobei wenigstens das in der Auslaufleitung für den Vor- und Nachlauf vorgesehene
Schaltventil in Abhängigkeit von den von beiden Einstellern gelieferten Signalen
dann schaltet, wenn die mittels der Einsteller vorgegebenen prozentualen Grenzwerte
für Bier und Wasser unter- bzw. überschritten werden,
Wenn beispielsweise
der eine dieser Einsteller auf 90 ffi Bier und der andere Einsteller auf 90 ffi
Wasser eingestellt wird, dann wird das Schaltventil in der Leitung für Bier geöffnet,
wenn nach dem Filter eine Leitfähigkeit angezeigt wird, die 90 ffi Bier (und mehr)
entspricht. Umgekehrt wird dieses Ventil geschlossen, wenn der Bieranteil unter
die genannte Prozentgrenze absinkt. In entsprechender Weise wird das Ventil in der
Leitung für Wasser geöffnet, wenn 90 % Wasser erreicht werden, sofern der zugehörige
Einsteller entsprechend eingestellt wurde.
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Da beide Einsteller gemeinsam auf das in der Leitung für Vor-und Nachlauf
angeordnete Ventil wirken, wird dieses Ventil geöffnet, wenn bei den oben angenommenen
Voraussetzungen der nach dem Filter angeordnete Leitfähigkeitsmesser Werte liefert,
die unter 90 ffi Bier, aber auch unter 90 ffi Wasser liegen. In diesem Zwischenbereich
sind dann die Schaltventile in den Leitungen für Bier und Wasser geschlossen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung, auf welche
die Erfindung Anwendung findet.
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Fig. 2 ist ein Diagramm des Leitfähigkeitsverlaufes vor dem Durchlauffilter.
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Fig. 3 ist ein Diagramm des Leitfähigkeitsverlaufes nach dem Durchlauffilter,
Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 6 ist eine Schalttabelle für die Ausführungsforn nach Fig. 5.
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Gemäß Fig. 1 ist in einer Durchflußleitung 1 ein Durchlauffilter 2
angeordnet, wobei die Flüssigkeiten (hier Bier und Wasser) in Richtung des Pfeil
es 3 durch die Durchflußleitung 1 und das Durchlauffilter 2 strömen. An die Durchflußleitung
1 sind zwei Zuleitungen 4 und 5 über ein Dreiwegeventil 6 angeschlossen, wobei die
Leitung 4 der Zufuhr von Wasser und die Leitung 5 der Zufuhr von Bier dient.
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Ver dem Durchlauffilter 2 ist ein erster Leitfähigkeitsmesser 7 und
in Strömungsrichtung hinter dem Durchlauffilter 2 ist ein zweiter Leitfähigkeitsmesser
8 angeordnet. Ferner ist in der Durchflußleitung 1 ein Volumenzähler 9 vorgesehen.
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Die Durchflußleitung 1 mündet in drei Auslaufleitungen 10,11 und 12,
die jeweils mit Schaltventilen 13,14 und 15 versehen sind. Beim dargestellten Ausftlhrungsbeispiel
dient die Auslaufleitung 10 der Abförderung von Bier, die Auslaufleitung 12 der
Abförderung von Wasser und die Auslaufleitung 11 der Abförderung von einem Gemisch
aus Bier und Wasser, dem sogenannten Vor- und Nachlauf.
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Die beiden Leitfähigkeitsmesser 7 und 8 sind über elektrische Leitungen
16 und 17 an ein Steuergerät 18 angeschlossen, das über eine Leitung 19 den Volumenzähler
9 beaufschlagt, um die Zählung in Abhängigkeit von den gemessenen Leitfähigkeiten
in Gang zu setzen oder zu unterbrechen und das über eine Leitung 20 die Schaltventile
13 bis 15 in der später noch beschriebenen Weise steuert.
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Fig. 2 ist ein Diagramm des Leitfähigkeitsverlaufes, wobei hier der
Leitfähigkeitswert X über die Zeit t aufgetragen ist. Das Diagramm nach Fig. 2 betrifft
den Leitfähigkeitsverlauf vor
dem Filter. Wie sich aus Fig. 2 ergibt,
wird bei 21 durch Betätigung des Dreiwegeventiles 6 (vgl. Fig. 1) von einem ersten
Leitfähigkeitswert ;zl 1auf einen zweiten Leitfähigkeitswert 3L2 2mehr oder weniger
schlagartig umgeschaltet. Die Übergangszeit von dem einen auf den anderen Leitfähigkeitswert
bzw. von der einen auf die andere Flüssigkeit ist entsprechend der Darstellung nach
Fig. 2 sehr kurz und beträgt ca. 2 Sekunden.
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In entsprechender Weise erfolgt die Rückschaltung auf die ursprüngliche
Flüssigkeit bei 22 ebenfalls sehr kurz.
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Anders liegen die Verhältnisse jedoch hinter dem Filter. Diese sind
in Fig. 3 dargestellt. Infolge der bereits beschriebenen Speicherwirkung des Filters
ergibt sich nur ein langsames Ansteigen bzw. Absinken des Leitfähigkeitswertes von
X 1 auf bzw. von# X 2 auf X1 wie dies bei 23 und 24 dargestellt ist. Die Leitfähigkeitsänderung
erstreckt sich mithin über einen relativ langen Zeitraum tl und t2, wobei tl und
t2 jeweils etwa 15 bis 20 Minuten betragen können; Fig. 4 ist ein vereinfachtes
Blockschaltbild des Steuergerätes 18 nach Fig. 1. Mittels des vor dem Filter 2 angeordneten
Leitfähigkeitsmessers 7 werden die Leitfähigkeiten der beiden Flüssigkeiten ermittelt.
Dies geschieht dadurch, daß eine fortlaufende Überwachung im Bereich des Umschaltvorganges
21
(vgl. Fig. 2) stattfindet und daß die Leitfähigkeit vor dem
Umschaltvorgang in einem ersten elektronischen Speicher 25 und die Leitfähigkeit
nach dem Umschaltvorgang in einem zweiten elektronischen Speicher 26 gespeichert
werden. Der Speicher 25 kann also beispielsweise die Leitfähigkeit von Wasser und
der Speicher 26 die Leitfähigkeit von Bier speichern.
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Die Speicherwerte werden einem Differenzbildner 27 zugeführt, der
also die Differenz aus den beiden Leitfähigkeitswerten bildet, wodurch erreicht
wird, daß der vorzugebende Einstellwert im Differenzbereich liegt. Mit einem nachgeschalteten
Einsteller 28 mit einer 1handhabe 29 können somit innerhalb des Differenzbereiches
liegende Prozentualwerte vorgegeben werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die
mittels des Einstellers 28 vergebbaren Prozentualwerte etwa innerhalb des Bereiches
B1 in Fig. 2 liegen und damit direkt in Beziehung zu den im Bereich B2 nach Fig.
3 liegenden Meßwerten nach dem Filter gesetzt werden können. Dieser Vergleich geschieht
in einem Komparator 30, dem über eine Leitung 31 die mittels des Leitfähigkeitsmessers
8 hinter dem Filter gemessenen Leitfähigkeitswerte eingegeben werden und der andererseits
mit den innerhalb des Bereiches Bt liegenden prozentualen Einstellwerten vom Einsteller
28 beaufschlagt wird. Der Komparator 30 steuert
nun direkt oder
mittelbar wenigstens ein Schaltventil 32, wobei dieses Ventil in Öffnungs oder Schließrichtung
dann geschaltet wird, wenn der tatsächliche hinter dem Filter gemessene Leitfähigkeitswert
den mit dem Einsteller 28 vorgegebenen Wert erreicht. Auf diese Weise erfolgt die
Umschaltung des Ventiles 32 selbsttätig zu dem genauen Zeitpunkt, zu dem sie erforderlich
ist, d. h. zu demjenigen Zeitpunkt, der mittels des Einstellers 28 vorgegeben ist.
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Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer erweiterten Ausführungsform,
die im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1 entspricht. Es ist hier zunächst vor
den beiden Speichern 25 und 26 eine elektrische oder elektronische Umschaltvorrichtung
33 vorgesehen, die bei sich änderndem Leitfähigkeitswert vor dem Filter von dem
einen Speicher auf den anderen Speicher umschaltet. Auf diese Weise wird die Änderung
des Leitfähigkeitswertes selbst zur Umschaltung der Speicherung herangezogen.
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Ferner sind in Fig. 5 zwei Einsteller 34 und 35 mit Komparatoren vorgesehen,
die beide zum einen von dem Differenzbildner 27 und zum anderen von dem Leitfähigkeitsmesser
8 hinter dem Filter beauf schlagt werden. Die bei Erreichen der mittels der Einsteller
34 und 35 vorgegebenen Werte durch den tatsächlichen Leitiähigkeitswert hinter dem
Filter ausgelösten Signale werden bei B und A
einem Rechner 36
zugeführt, durch den die Schaltventile 13 bis 15 (vgl. Fig. 1) gesteuert werden.
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Die Steuerung selbst zeigt die Schalttabelle nach Fig. 6. In dieser
Tabelle bedeutet S, daß ein Signal vorliegt und 0, daß ein Signal nicht vorhanden
ist. A und B sind die in Fig. 5 angegebenen Eingänge des Rechners 36.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist danach folgende:
Es sei angenommen, daß der dem Einsteller 34 zugeordnete Komparator ein Signal liefert,
wenn 90 oder mehr Bier hinter dem Filter 2 vorliegen und daß der Komparator des
Einstellers 35 ein Signal liefert, wenn 10% oder mehr Bier vorliegen, dohe 90 oder
weniger Wasser.
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Bei 95% Bier ergeben sich dann an beiden Eingängen A und B - wie in
Fig. 6 dargestellt - Signale, mit der Folge, daß das Schaltventil 13 und damit die
Leitung für Bier geöffnet wird. Die Schaltventile 14 und 15 bleiben geschlossen.
Bei beispielsweise 60% Bier liefert der Komparator des Einstellers 35 ein Signal,
das bei A in den Rechner eingegeben wird, während der Komparator des Einstellers
34 kein Signal liefert. Dies bedeutet nach Fig. 6, daß das Schaltventil 14 für die
Leitung für Vor- und Nachlauf geöffnet ist, während die beiden übrigen Ventile geschlossen
bleiben. Bei 5% Bier oder 95% Wasser schließlich liefern die Komparatoren beider
Einsteller kein Signal, so daß das Schaltventil 15 in Öffnungsrichtung beaufschlagt
wird
und die Leitung für Wasser geöffnet ist, während die beiden übrigen Leitungen geschlossen
sind.
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L e e r s e i t e