DE3040268C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Messung der in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge, insbe­ sondere der Menge der in gashaltigen Geträn­ ken, wie Bier, Mineralwasser, Limonade, Fruchtsäften und ähn­ lichen enthaltenen Kohlensäure.

Es sind bereits verschiedene Geräte bekannt, die es ermög­ lichen, unter Auswertung des Henry'schen Gesetzes die in einer Flüssigkeit enthaltene Gasmenge zu bestimmen. Das Gesetz von W. Henry besagt, daß die Konzentration eines in einer Flüssig­ keit gelösten Gases bei jeder Temperatur im direkten Verhält­ nis zu dem Druck steht, der in dem über der Flüssigkeit be­ findlichen gasgefüllten Raum durch Druckausgleich von dem gelösten Gas erzeugt wird. Werden in einem solchen über einer Flüssigkeitsprobe gebildeten Gasvolumen nach Erreichen des Druckausgleichs Druck und Temperatur gemessen, so läßt sich hieraus die Konzentration des gelösten Gases errechnen.

Die französische Patentschrift 21 10 826 beschreibt eine sol­ che Vorrichtung, die die automatische Bestimmung und Auswer­ tung der Druck- und Temperaturkomponenten und damit die Er­ mittlung des Gasgehaltes in einem Getränk gestattet. Der Gegenstand des genannten Patentes hat jedoch den großen Nach­ teil, daß nach jeder Messung ein Teil der untersuchten Flüssig­ keitsprobe mit der Außenluft in Berührung gebracht werden muß, wodurch die Gefahr einer bakteriellen Verunreinigung entsteht. Zudem sind eine Sterilisation und Spülung nicht unter jeder beliebigen Bedingung durchführbar.

Aus der DE-OS 21 23 375 ist ferner eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Flüssigkeiten bekannt, die aus einer während des Meßvorgangs dicht verschließbaren Meßkammer, welche über Ein- und Auslaßöffnungen an einer zur Entnahme der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe dienenden, an die Hauptleitung der Flüssigkeit angeschlossenen Zweigleitung angeordnet ist und bestimmt ist, die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe aufzunehmen, daß ferner eine Einrichtung zur wahlweise alternativen Führung der Durchflußströmung entweder durch die Meßkammer oder unter gleichzeitiger Schließung der Meßkammer über einen Direktweg der Zweigleitung vorgesehen sind, und daß schließlich das Volumen der Meßkammer veränderbar ist, um die zur Messung des Gasgehaltes notwendigen Bedingungen einzustellen. Als nachteilig an dieser Vorrichtung hat sich herausgestellt, daß während des Meßvorgangs der Flüssigkeitsstrom teilweise abgesperrt und in anderen Leitungen verstärkt ist, was zur Ansammlung von Gas und einer ungleichmäßigen Rückverteilung der Flüssigkeit führen kann. Zusätzlich braucht die Vorrichtung verhältnismäßig lange Zeit, bis das Druckgleichgewicht zur Messung eingestellt ist.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die einerseits nach außen hin vollständig geschlossen bleibt, so daß jede Möglichkeit einer Verunreinigung von außen her ausgeschlossen ist, andererseits eine kontinuierliche Flüssigkeitsströmung aufrecht erhält und einen raschen Druckausgleich zwischen Druckkammer und Meßflüssigkeit erreicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens ein in die Meßkammer hineinragender formveränderlicher Körper vorgesehen ist und daß ein Kontrollorgan vorhanden ist, welches auf die für die alternative Führung der Durchflußströmung vorgesehene Einrichtung einwirkt und zugleich die Verformung der formveränderlichen Körper bewirkt.

Die Kennzeichen der weiterbildenden Merkmale der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung als Schnitt durch die Zweiglei­ tung und die Meßkammer gezeigt ist, wobei zwei gleichartige Anordnungen zur Durchführung des Meßverfahrens miteinander gekoppelt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung bei geöffneter Meßkammer und ge­ schlossenem Nebenweg;

Fig. 2 die Vorrichtung bei geschlossener Meßkammer und ge­ öffnetem Nebenweg, vor Beginn des Meßvorgangs;

Fig. 3 die Vorrichtung während des Meßvorgangs.

Mit der Hinweisziffer 1 ist ein Nebenweg für die Flüssigkeit bezeichnet, in welchem zwei bewegliche kolbenförmige Verschluß­ vorrichtungen 2 angeordnet sind, die von den beiden Wendel­ federn 3 im Sinne einer Aufwärtsbewegung beaufschlagt werden. Der Hub dieser Verschlußvorrichtung 2 ist nach oben begrenzt durch die Scheidewand 4, in der sich zwei Öffnungen 5 befin­ den, die den Nebenweg 1 mit der Meßkammer 6 verbinden. Die Meßkammer 6 weist keine weiteren nach außen führenden Öff­ nungen auf. In die Meßkammer 6 ragen zwei form- und volumen­ veränderliche Körper 7 hinein, die im gewählten Beispiel als elastische Faltenbälge ausgebildet und bei 8 an der oberen Wandung der Meßkammer 6 luft- und wasserdicht befestigt sind, so daß diese nach außen hin vollständig geschlossen ist.

Zwei Stangen 9 greifen von oben nach unten durch die elasti­ schen Faltenbälge 7 und sind bei 10 - gleichfalls luft- und wasserdicht - an diesen befestigt, während ihre oberen Teile jeweils in Führungen 11 geführt sind. Diese Stangen 9 ragen unten über den Abschluß der elastischen Faltenbälge 7 hinaus, während sie oben an einem Querstab 12 enden, mit dem sie fest verbunden sind und der durch zwei Federn 13 nach oben gedrückt und in einem gewissen Abstand von der Meßkammer 6 gehalten ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet sich der Querstab 12, der auf beliebige Weise betätigt werden kann, in seiner tiefsten Lage, in der die Stangen 9 einerseits die Faltenbälge 7 so weit wie möglich ausziehen und andererseits mit ihren unteren Enden die Verschlußvorrichtungen 2 entgegen der Wirkung der Federn 3 so weit nach unten drücken, daß sie die Öffnung 16 einer in dem Nebenweg 1 vorgesehenen Trennwand 17 geschlossen halten, während zwischen ihnen und der Meß­ kammer 6 der Weg 14 für den Durchfluß der Flüssigkeit frei bleibt. Hierdurch ist es möglich, daß die Flüssigkeit durch die Meßkammer 6 strömt, die ihrerseits durch eine im oberen Teil unterbrochene Mittelwand 15 in zwei miteinander in Ver­ bindung stehende Teilräume unterteilt ist. Der Strömungsver­ lauf der Flüssigkeit in der Meßkammer 6 ist durch Pfeile ange­ deutet; im gewählten Beispiel tritt die Flüssigkeit gemäß Fig. 1 von links ein und fließt nach rechts ab.

Will man nun die Messung der in der Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge einleiten, so hebt man in der in Fig. 2 dargestell­ ten Weise als erste Maßnahme den Querstab 12 und damit die Stäbe 9 an, bis die Verschlußvorrichtungen 2 die Trennwand 4 berühren und dadurch die Öffnungen 5 dicht schließen. Gleich­ zeitig wird in dem Nebenweg 1 die Öffnung 16 geöffnet, so daß durch diesen die Flüssigkeit weiterhin strömen kann, wäh­ rend die Meßkammer 6, in der sich nunmehr eine Flüssigkeits­ probe befindet, vorübergehend fest geschlossen ist.

Um den Gasgehalt der Flüssigkeitsprobe messen zu können, hebt man den Querstab 12 noch weiter an, wie dies in Fig. 3 ge­ zeigt ist. Hierdurch werden über die beiden Stangen 9 die elastischen Faltenbälge 7 zusammengedrückt und es entsteht oberhalb der in der Meßkammer 6 befindlichen Flüssigkeit ein leerer Raum, in den das in der Flüssigkeit enthaltene Gas entweichen kann, bis der Druckausgleich erreicht ist. Nunmehr kann man mit den allgemein bekannten Hilfsmitteln sowohl den in der Meßkammer 6 herrschenden Druck, als auch die Temperatur messen und hieraus in der üblichen Weise die Konzentration des in der Flüssigkeit enthaltenen Gases errechnen, vorzugs­ weise unter Verwendung elektronischer Hilfsmittel.

Um so rasch wie möglich vom Zustand, bei dem das Gas in der Flüssigkeit gelöst war, zu dem die Durchführung der Messung ermöglichenden Druckausgleich zu gelangen, war es bei den früher üblichen Vorrichtungen zur Messung des Gasgehaltes von Flüssigkeiten aufgrund des Gesetzes von Henry erforderlich, besondere Einrichtungen zur Beschleunigung des Entgasungsvor­ gangs mit einzubauen. Diese Einrichtungen bestanden namentlich entweder aus Elektroden, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt wurde, oder aber aus mechanischen Teilen, die dazu dienen, die zu untersuchende Probe kräftig zu schütteln; aber in all diesen Fällen handelte es sich um zu­ sätzliche Hilfsmittel, die von den eigentlichen Elementen der damaligen Meßvorrichtungen völlig verschieden und ausschließ­ lich zur Beschleunigung des Entgasungsvorgangs bestimmt waren.

Demgegenüber ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen raschen Ablauf des Gasaustritts, ohne daß auf irgendein zusätzliches oder spezielles Mittel zurückgegriffen werden mußte; tatsächlich genügt es, die oben beschriebenen Handgriffe durchzuführen, wobei insbesondere das Anheben der unter der Wirkung der Federn 13 stehenden Stangen 9 mit großer Geschwin­ digkeit durchgeführt werden muß. Hierdurch wird nach dem Schließen der Öffnungen 5 eine plötzliche Verringerung des auf die Flüssigkeitsprobe wirkenden Drucks bewirkt, so daß durch dieses Vorgehen eine Art Schockwirkung erzielt wird, die ausreicht, um den sofortigen Austritt des Gases aus der Flüssigkeit herbeizuführen und einen raschen Druckausgleich zu erhalten.

Nachdem in der oben beschriebenen Weise eine Messung durchge­ führt wurde, kann der Gesamtvorgang wiederholt werden, indem zunächst der Querstab 12 wieder nach unten gedrückt wird, so daß die Öffnung 16 im Nebenweg geschlossen und die Öffnungen 5 geöffnet werden, so daß die Flüssigkeit durch die Meßkammer 6 strömt, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist. Während sämtlicher Maßnahmen zur Durchführung des Meßvorgangs bleiben sowohl die Meßkammer, als auch die Zweigleitung mit dem Neben­ weg vollkommen von der Außenluft abgeschlossen, und jede Ge­ fahr einer bakteriellen Verunreinigung von außen her ist aus­ geschlossen.

Darüber hinaus bietet die Vorrichtung gemäß der Erfindung noch einen weiteren Vorteil, der darin besteht, daß die Durchfluß­ richtung der zu messenden Flüssigkeit umkehrbar ist. Zu die­ sem Zweck ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Vorrichtung hinsichtlich ihres - bezogen auf die Zeichnung - linken und rechten Teiles vollkommen symmetrisch aufgebaut und gestattet es so, den Eintritt der durchströmenden Flüssigkeit und deren Abfluß beliebig zu vertauschen, ohne daß durch diese Änderung der Durchflußrichtung die Durchführung der Messung beeinflußt wird.

Diese Eigenschaft der Umkehrbarkeit der Durchflußrichtung wurde angestrebt im Hinblick auf folgenden Vorteil: Wenn die Flüssigkeit Verunreinigungen oder auch verschiedene ihr zuge­ hörige Feststoffe, wie z. B. Fruchtmark, enthält, kann man vor der Eingangs- und der Ausgangsöffnung je ein Filter vor­ sehen, um diese Feststoffe zurück zu halten und so zu bewirken, daß beim Schließen der Öffnungen 5 eine unzureichende Abdich­ tung durch sich dazwischen lagernde Feststoffe vermieden wird. Man erreicht dann durch periodisches Umkehren der Durchfluß­ richtung, daß diese Filter automatisch von den sie verstopfen­ den Feststoffen befreit werden. Es leuchtet tatsächlich ohne weiteres ein, daß durch eine solche Richtungsumkehr des Durch­ flusses die systematische Anreicherung der auf der Außenseite der Filter zurückgehaltenen Stoffe, wie sie bei unveränderter Durchflußrichtung unvermeidbar wäre, unterbunden wird, da die während der einen Durchflußrichtung von einem Filter zu­ rückgehaltenen Stoffe von dort entfernt werden, sobald die Strömung in der umgekehrten Richtung verläuft.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht klar hervor, daß die neue Vorrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich mit den bisher bekanntgewordenen Apparaturen einen bedeutenden Fort­ schritt darstellt, da weder die zu untersuchende Flüssigkeit mit der Außenluft in Berührung kommt, noch eine zur Messung entnommene Probe ganz oder teilweise verlorengeht, was z. B. bei wertvollen oder kostspieligen Flüssigkeiten von Bedeutung sein kann. Im übrigen können die einzelnen Meßvorgänge mit geringstem Arbeitsaufwand in ununterbrochener Folge nacheinan­ der durchgeführt werden, und die Spülung und Sterilisierung der Apparatur sind ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen unter den gleichen Bedingungen möglich wie für die übrigen Teile der Gesamtanlage.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur automatischen Messung der in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge, insbesondere der Menge der in gashaltigen Getränken, wie Bier, Mineralwasser, Limonade, Fruchtsäften und ähnlichen enthaltenen Kohlensäure, bestehend aus einer während des Meßvorgangs dicht verschließbaren Meßkammer (6), welche über Ein- und Auslaßöffnungen (14) an einer zur Entnahme der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe dienenden, an die Hauptleitung der Flüssigkeit angeschlossenen Zweigleitung angeordnet ist und bestimmt ist, die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe aufzunehmen, daß ferner eine Einrichtung (2) zur wahlweise alternativen Führung der Durchflußströmung entweder durch die Meßkammer (6) oder unter gleichzeitiger Schließung der Meßkammer (6) über einen Direktweg (16) der Zweigleitung (1) vorgesehen sind, und daß schließlich das Volumen der Meßkammer (6) veränderbar ist, um die zur Messung des Gasgehaltes notwendigen Bedingungen einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in die Meßkammer (6) hineinragender formveränderlicher Körper (7) vorgesehen ist und daß ein Kontrollorgan (12) vorhanden ist, welches auf die für die alternative Führung der Durchflußströmung vorgesehene Einrichtung (2) einwirkt und zugleich die Verformung der formveränderlichen Körper (7) bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur alternativen Führung der Durchflußströmung die Form eines kolbenartigen Hohlkörpers aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als formveränderliche Körper (7) zwei elastische Faltenbälge vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenbälge (7) luft- und wasserdicht an der Wandung der Meßkammer (6) befestigt sind.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (6) eine Trennwand (15) enthält, welche zwischen einer Ein- und einer Auslaßöffnung (5) angeordnet ist und eine Durchflußöffnung aufweist, wobei jeweils ein Faltenbalg (7) auf jeder Seite der Trennwand (15) angeordnet ist und eine zweite Trennwand (17) vorgesehen ist, die ebenfalls eine Durchflußöffnung für den Direktweg (16) aufweist, wobei an den Faltenbälgen kolbenförmige Verschlußvorrichtungen (2) angeordnet sind, die entweder die Ein- und Auslaßöffnungen (5) oder den Direktweg (16) verschließen.