DE2919656C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Flüssigkeit mit vorgegebenem Gehalt an Kohlendioxid, insbesondere zur Herstellung eines Getränkes, mit mindestens einem Injek­ tor, dessen Treibdüse mit einer Zuleitung für die Flüssigkeit, dessen Unterdruckkammer mit einer Zulei­ tung für das Kohlendioxidgas und dessen Mischrohr über eine Sammelleitung mit dem Vorratstank verbunden sind.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 15 17 502 beschrieben.

Es sind weiterhin Vorrichtungen zur kontinuierlichen Bestimmung des Kohlendioxidgehaltes einer durch eine Leitung strömenden Flüssigkeit bekannt. Derartige Vor­ richtungen sind beispielsweise in DE-OS 24 35 493 und DE-OS 26 34 971 beschrieben.

Will man eine solche Vorrichtung zur Regelung der Ein­ leitung von Kohlendioxidgas in eine Flüssigkeit verwen­ den, so treten eine Reihe von nicht leicht zu lösenden Problemen auf.

Grundsätzlich soll der Kohlendioxidgehalt, beispielswei­ se eines Getränkes, das von einem Vorratstank aus einem Füller zugeführt wird, einen vorgegebenen Wert besitzen, der nur innerhalb bestimmter, möglichst enger Grenzen schwanken darf.

Nimmt man nun die für eine Regelung der Kohlendioxidgas­ zufuhr am Injektor notwendige Bestimmung des Kohlen­ dioxidgehaltes im Vorratstank oder gar in der vom Vor­ ratstank zum Füller führenden Leitung vor, so liegt jeweils zwischen der Meßstelle und der Regelstelle, selbst wenn man versucht, mit nicht zu großen Leitungs­ wegen zu arbeiten, eine außerordentlich große Flüssig­ keitsmenge. Dies macht eine genaue Regelung praktisch unmöglich bzw. erzwingt eine hohe Regelträgheit. Auch ist die Flüssigkeit zwischen der Regelstelle und der Meßstelle unter Umständen weiterer Beeinflussungen im Hinblick auf den Kohlendioxidgehalt ausgesetzt.

Will man diesen Nachteil vermeiden, dadurch daß man mit der Meßstelle wesentlich näher an die Regelstelle heran­ geht und beispielsweise die Bestimmung des Kohlendioxid­ gehaltes bereits in der vom Injektor zum Vorratsbehälter führenden Sammelleitung vornimmt, so tritt die Schwie­ rigkeit auf, daß dort unter Umständen das Kohlendioxid­ gas noch gar nicht von der Flüssigkeit aufgenommen ist, d. h. daß der sich im Vorratstank einstellende Gleichge­ wichtszustand noch nicht erreicht ist. Man legt also in diesem Falle der Regelung einen Meßwert zugrunde, der noch gar nicht dem Endzustand entspricht, da die Flüssigkeit auf dem Wege von der Meßstelle zum Vorrats­ tank und dort selbst weiteren, den entgültigen Kohlen­ dioxidgehalt bestimmenden Einwirkungen ausgesetzt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand darin, eine eingangs erwähnte und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Einrichtung so auszubilden, daß einerseits zwischen Meßstelle und Regelstelle nur eine relativ geringe Flüssigkeitsmenge transportiert wird, andererseits aber die Flüssigkeit, deren Kohlen­ dioxidgehalt zur Durchführung der Regelung bestimmt wird, den gleichen Kohlendioxidgehalt hat, wie die im Vorratstank befindliche Flüssigkeit.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist es beispielsweise besonders vorteilhaft, wenn die pro Zeiteinheit über die Probenableitung abgezweigte Flüssigkeitsmenge, die dem Probenbehälter zugeführt wird, wesentlich kleiner ist, als die pro Zeiteinheit dem Vorratstank zugeführte Flüssigkeitsmenge. Ein Durch­ strömverhältnis von etwa 1 : 50 bis 1 : 100 hat sich hier als sehr zweckmäßig erwiesen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist gemäß den Merkmalen der Unteransprüche 4 und 5 der Probenbehälter außerhalb des Vorratstankes angeordnet, und die Probenzuleitung ist unmittelbar hinter dem Injektor an die Sammelleitung angeschlossen. Es ist aber auch grundsätzlich möglich, den Probenbehälter im Vorratstank selbst anzuordnen, wobei aber die Probenzuleitung nicht an den Vorratstank selbst, sondern an die Sammelleitung angeschlossen ist.

Im Probenbehälter erfolgt eine schnelle Klärung der Flüssigkeit bzw. eine völlige Aufnahme des Kohlendioxid­ gehaltes in der zu messenden Probe, wobei durch die Druckausgleichsleitung dafür gesorgt wird, daß im Pro­ benbehälter die gleichen Druckverhältnisse herrschen wie im Vorratstank und somit die zu messende Probe dem gleichen Druckgleichgewicht unterworfen ist wie die Flüssigkeit im Vorratstank.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine hervorragende Regelung der Einleitung des Kohlendioxidgases in die Flüssigkeit möglich ist. An einem praktischen Ausführungsbeispiel angestellte Ver­ suche ergaben, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Schwankungsbreiten von ±0,07 bis 0,08 Vol. CO₂/Vol. Flüssigkeit erreichbar sind.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel für die erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch eine Einrichtung zur Einleitung von Kohlendioxidgas in eine Flüssigkeit dargestellt. Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die Teile der Gesamteinrichtung, die die erfindungsgemäße Einrichtung darstellen, mit etwas stärkeren Linien ausgezogen als die übrigen Teile der Einrichtung.

Die Einleitung des Kohlendioxidgases in die Flüssigkeit geschieht durch ein oder mehrere Injektoren 1, die an sich bekannt sind und deren genauer Aufbau in der Zeich­ nung nicht dargestellt ist. Es können grundsätzlich mehrere Injektoren 1 parallel zueinander geschaltet sein. Die nicht dargestellte Treibdüse jedes Injektors 1 ist mit einer Flüssigkeitszuleitung 2 verbunden, wobei die Flüssigkeit über eine Pumpe 3 zugeführt wird.

Die nicht dargestellte Unterdruckkammer jedes Injektors 1 ist an eine Leitung 4 angeschlossen, über welche Kohlendioxidgas von einer nicht dargestellten Kohlen­ dioxidgas-Quelle zugeführt wird. In die Leitung 4 sind Magnetventile 23 und 26 eingeschaltet, die bei einer Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr auch die Zufuhr an Kohlendioxidgas absperren. Weiterhin ist jedem Injektor eine Rückschlagklappe 25 vorgeschaltet.

Das nicht dargestellte Mischrohr jedes Injektors 1 ist mit einer Sammelleitung 5 verbunden, die in einen Vor­ ratstank 6 führt, wobei durch eine besondere Ausbildung der Ausströmöffnung 5 a der Sammelleitung 5 im Vorrats­ tank 6 dafür gesorgt ist, daß die Flüssigkeit in ruhiger und gleichmäßiger Verteilung im Vorratstank ausströmen kann.

Vom Vorratstank 6 führt eine Leitung 7 zu einer nicht dargestellten Abfüllvorrichtung.

Von der Sammelleitung 5 zweigt unmittelbar im Anschluß an die Injektoren 1 eine Probenzuleitung 9 ab, welche zu einem Probenbehälter 8 führt, in dessen Innenraum sie einmündet. Der Probenbehälter 8 ist als zylindrischer Tubus ausgebildet und ist in der Gesamtvorrichtung mit vertikal stehender Achse angeordnet. An seiner Oberseite mündet eine Druckausgleichsleitung 10 ein, welche mit dem Innenraum des Vorratstanks 6 an dessen Oberseite verbunden ist, so daß die Gasräume des Probenbehälters 8 und des Vorratstanks 6 oberhalb der jeweiligen Flüssig­ keitsspiegel miteinander verbunden sind.

An der Unterseite des Probenbehältes 8 mündet eine Probenableitung 11 aus, welche zur Sammelleitung 5 zurückgeführt wird. Zwischen der Abzweigungsstelle der Probenzuleitung 9 und der Einmündungsstelle der Proben­ ableitung 11 in die Sammelleitung 5 befindet sich in der Sammelleitung eine venturidüsenartige Verengung 12, durch welche das Abströmen der gewünschten Teilmenge der Flüssigkeit in die Probenzuleitung 9 sichergestellt ist.

Im Bypass zur Probenableitung 11 liegt eine Vorrichtung 15 zur kontinuierlichen Bestimmung des Kohlendioxidge­ haltes einer Flüssigkeit, die hier nicht näher darge­ stellt ist. Der Vorrichtung 15 wird ein Teil der aus dem Pro­ benbehälter 8 abströmenden Probenflüssigkeit über eine Leitung 13 zugeführt, und die Flüssigkeit wird über eine weitere Leitung 14 wieder in die Probenableitung 11 zurückgeführt. In der Probenableitung 11 ist zwischen den Anschlußstellen der Leitungen 13 und 14 eine ventu­ ridüsenartige Verengung 11 a angeordnet. Der durch die Vorrichtung 15 bestimmte Kohlendioxidgehalt wird mittels einer Rechen- und Anzeigevorrichtung 16 ermittelt und einem Regler 17 zugeführt, durch den ein in die Leitung 4 zur Zuführung des Kohlendioxidgehaltes eingeschaltetes Dosierventil betätigt wird. Die Übermittlung der Signale von der Vorrichtung 15 über die Vorrichtung 16 zum Regler 17 kann je nach den verwendeten Vorrichtungen auf elektrischem oder auf pneumatischem Wege erfolgen.

Im Probenbehälter 8 sind in verschiedenen Höhen Füll­ standsanzeigegerät 19, 20, 21 angeordnet. Das unterste der Füllstandsanzeigegeräte 19 schaltet bei zu geringem Flüssigkeitsstand die Vorrichtung 15 ab und verhindert so ein Trockenlaufen dieser Vorrichtung. Die Füllstands­ anzeigegeräte 20 und 21 wirken auf ein Druckausgleichs­ ventil 22 und regulieren das Flüssigkeitsniveau inner­ halb des Probenbehälters 8.

Von der Vorrichtung 15 zur Bestimmung des Kohlendioxid­ gehaltes der vom Probenbehälter 8 abgegebenen Flüssig­ keit aus, wird über das Dosierventil 18 die Einleitung des Kohlendioxidgases, welches über die Leitung 4 zuge­ führt wird, in die Injektoren 1 geregelt. Damit beim Ein- und Abschalten der Einrichtung bzw. nach einer Unterbrechung der Kohlendioxidgas-Zufuhr in der Einlei­ tung des Kohlendioxidgases nicht eine plötzliche Druck­ spitze auftritt, welche durch das Ansprechen der Rege­ lung zu Regelschwingungen führen kann, ist in die Lei­ tung 4 vor das Dosierventil 18 noch ein Puffertank 24 zum Abfangen derartiger Druckspitzen eingeschaltet.

Claims (10)

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Flüssigkeit mit vorgegebenem Gehalt in Kohlendioxid, insbesondere zur Herstellung eines Getränkes, mit minde­ stens einem Injektor, dessen Treibdüse mit einer Zulei­ tung für die Flüssigkeit, dessen Unterdruckkammer mit einer Zuleitung für das Kohlendioxidgas und dessen Mischrohr über eine Sammelleitung mit einem Vorratstank verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sammelleitung (5) eine Probenzuleitung (9) in einen Probenbehälter (8) geführt ist, daß der Probenbehälter in seinem oberen Bereich über eine Druckausgleichs­ leitung (10) mit dem oberen Bereich des Vorratstanks (6) verbunden ist, daß der Probenbehälter in seinem unteren Bereich über eine Probenableitung (11) mit der Sammelleitung verbunden ist, daß in der Sammellei­ tung zwischen der Abzweigstelle der Probenzuleitung und der Einmündungsstelle der Probenableitung eine venturidüsenartige Verengung (12) vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung (15) zur kontinuierlichen Be­ stimmung des Kohlendioxidgehaltes der Flüssigkeit im By­ pass an die Probenableitung angeschlossen ist, und daß diese Vorrichtung über eine Regelvorrichtung (17) mit einem Dosierventil (18) verbunden ist, das in der Zuleitung (4) für das Kohlendioxidgas zu dem Injek­ tor (1) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Probenzuleitung (9) klein gegen den Querschnitt der Sammelleitung (5) ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Probenbehälters (8) klein gegen den Inhalt des Vorratstanks (6) ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (8) außerhalb des Vorrtstanks (6) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzuleitung (9) unmittelbar hinter dem Injektor (1) bzw. den Injektoren an die Sammelleitung (5) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (8) als zy­ lindrischer Tubus ausgebildet ist, der mit vertikal stehender Achse angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsleitung (10) an der Oberseite des Tubus (8) und die Probenableitung (1) an der Unterseite des Tubus (8) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Probenbehälter (8) ein Füll­ standsanzeiger (19) angeordnet ist, der mit der Vorrich­ tung (15) zur Bestimmung des Kohlendioxidgehaltes zu deren Abschaltung bei Trockenlauf verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Probenbehälter (8) weitere Füllstandsanzeiger (20, 21) zur Flüssigkeitsniveauregelung angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Leitung (4) zwischen der Kohlendioxidgas-Quelle und dem Dosierventil (18) ein Puffertank (24) angeordnet ist.