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Schalteinrichtung für Getränkeleitungen
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Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Getränkeleitungen,
mit einem Steuerventil mit längsverschiebbarem, mit einem beidseitig beaufschlagbaren
Kolben gekoppelten Steuerschieber, der in einem seitliche Anschlußkanäle aufweisenden
Führungskanal des Steuerventilgehäuses gelagert ist und mehrere, durch Dichtungsringe
begrenzte Schieberabschnitte aufweist.
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Hydraulische oder pneumatische Schalteinrichtungen mit einem Steuerventil
der vorstehend genannten Art sind auf verschiedenen technischen Gebieten bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Steuerventil für eine Schalteinrichtung
für Getränkeleitungen so einzusetzen und auszubilden, daß eine automatische Steuerung
des Ventiles in eine Schließstellung auch bei nachlassender, auf den Kolben einwirkender
Schaltkraft gewährleistet ist.
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Die Aufgabe stellt sich bei Getränkeleitungen, bei denen das Getränk
mittels Druckgas aus einem Getränkespeicher zu einer Zapfstelle geführt wird, wenn
das aus einem Druckgasspeicher entnommene Druckgas auch zur Betätigung des Steuerventiles
der Schalteinrichtung verwendet werden soll. Wenn der Druckgasspeicher nahezu entleert
ist, tritt zwangsläufig ein Druckabfall in der Druckgasleitung auf. Dieser Druckgasabfall
darf nicht zu einer Fehlschaltung der Schalteinrichtung führen, darf also das Steuerventil
der Schalteinrichtung nicht in unerwünschter Weise in seiner offenen Stellung belassen.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Schalteinrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch das Steuerventil mit seinem
zwischen zwei Endstellungen verstellbaren Steuerschieber die von einem Getränkespeicher
zu einer Zapfstelle führende Getränkeleitung und eine zum Getränkespeicher führende
Druckgasleitung gemeinsam gesteuert sind und daß die von der größeren Kolbenseite
begrenzte Zylinderkammer des Steuerventils dauernd über ein Druckreduzierventil
und die von der kleineren Kolbenseite begrenzte Zylinderkammer über ein willkürlich
öffen- und schließbares Schaltventil mit dem Druckgasspeicher verbunden sind. Das
Steuerventil wird in seiner Offenstellung, in welcher die Verbindungen vom Getränkespeicher
zur Zapfstelle und von einer Druckgasquelle zum Getränkespeicher durch den Steuerschieber
freigegeben sind, nur gehalten, solange das willkürlich öffen- und schließbare Schaltventil
betätigt ist und den vollen Druck, beispielsweise aus einem Druckgasspeicher auf
den Kolben des Steuerventiles einwirken läßt. Sobald dieses Schaltventil geschlossen
wird und dabei gleichzeitig eine Entlüftung der von der kleineren Kolbenseite begrenzten
Zylinderkammer bewirkt, wird durch den in der durch
die größere
Kolbenseite begrenzten Zylinderkammer dauernd anstehenden verminderten Druck eine
Verschiebung des Kolbens und des mit ihm verbundenen Steuerschiebers in die Schließstellung
bewirkt. Der verminderte Gasdruck ist auf einem Wert gehalten, der zur Förderung
des Getränkes aus dem Getränkespeicher zur Zapfstelle ausreicht. Dieser verminderte
Druck kann daher in der Offenstellung des Steuerventiles zweckmäßig von der eine
von der größeren Kolbenseite aus begrenzten Zylinderkammer durch einen Kanal im
Steuerschieber und durch eine in einem durch Dichtungsringe beidseitig begrenzten
Bereich gelegene seitliche Querbohrung des Steuerschiebers hindurch in einem seitlichen
Anschlußkanal des Steuerventilgehäuses wirksam werden, an welchen die zum Getränkespeicher
führende Druckgasleitung angeschlossen ist.
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Die Getränkeleitung kann zweckmäßig über den Führungskanal des Steuerschiebers
und einen seitlichen Anschlußkanal des Steuerventilgehäuses geführt, und ihr Durchlaß
kann durch das kolbenferne Ende des Steuerschiebers gesteuert sein. Bei der erfindungsgemäß
ausgebildeten Schalteinrichtung werden durch das Steuerventil also die Getränkezapfleitung
und die Druckgaszuleitung zum Getränkespeicher gleichzeitig gesperrt oder geöffnet,
und das öffnen des Steuerventiles wird durch die am Druckreduzierventil einstellbare
Druckdifferenz gewährleistet, die so wählbar ist, daß der bei geöffnetem Schaltvenil
auf den Kolben im öffnungssinne einwirkende, nicht reduzierte Gasdruck trotz der
kleineren Kolbenseite durch den auf der größeren Kolbenseite wirksamen reduzierten
Gasdruck nicht behindert wird.
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Durch den gewählten Aufbau der Schalteinrichtung und Anschluß des
Steuerventiles ist zwar theoretisch die Bewegung des Steuerventiles in seine Fließstellung
bei geschlossenem Schaltventil immer gewährleistet. Bei nachlassendem Gasspeicherdruck
können
hier jedoch durch die am Steuerschieber verwendeten Dichtungsringe verursachte Probleme
auftreten.
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Die strengen Lebensmittelvorschriften lassen nur relativ weiche Dichtungswerkstoffe
zu, die einen höheren Reibungswiderstand im Führungskanal verursachen, als härtere
Dichtungsringe. Weichere Dichtungsringe verformen sich auch leichter, und es hat
sich gezeigt, daß sich weiche Dichtungsringe bei der Verstellbewegung des Steuerschiebers
in den Mündungsbereichen der seitlichen Anschlußkanäle in diese Anschlußkanalmündungen
ausbeulen können. Diese Ausbeulstellen bilden einen erhöhten Steuerschieber-Verstellwiderstand
an den Enden der Mündungsbereiche. Es besteht sogar die Gefahr, daß die ausgebeulten
Bereiche der weichen Dichtungsringe bei der Steuerschieberverstellung abgeschert
werden.
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Um auch bei stark abgefallenem Gasspeicherdruck eine einwandfreie
Verstellung des Steuerschiebers des Steuerventiles zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß
der Fthrungskanal für den Steuerschieber im Mündungsbereich der seitlichen Anschlußkanäle
einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Dadurch können sich die weichen Dichtungsringe
im Mündungsbereich der seitlichen Anschlußkanäle über ihren ganzen Umfang entspannen,
so daß keine ausgeprägten Ausbeulstellen entstehen. Dementsprechend ist auch an
den Enden der Mündungsbereiche, an denen der Führungskanal vorteilhalfterweise konische
Übergangs stellen aufweisen kann, die von den Dichtungsringen ausgeübte Bremswirkung
auf den Steuerschieber gering und besteht keine Gefahr des Abscherens ausgebeulter
Dichtungsringbereiche.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Schalteinrichtung und des darin verwendeten Steuerventils anhand der beiliegenden
Zeichnung näher erläutert.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schalteinrichtung
mit einem zentralen Längsschnitt durch das Steuerventil; Fig. 2 eine Explosionsdarstellung
des Steuerventiles der Schalteinrichtung.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schalteinrichtung zeigt im
Schnitt als zentralen Bestandteil ein Steuerventil 10 in seinen zwei Schaltstellungen,
einen Getränkespeicher 11, beispielsweise ein Bierfaß, eine Zapfstelle 12 mit einem
Zapfhahn 13, einen Druckgasspeicher 14, beispielsweise eine C02-Druckgasflasche
mit Vorreduzierventil, ein Zwischenreduzierventil 15 und ein vorzugsweise elektromagnetisches
Schaltventil 16, das mit einem nur symbolisch angedeuteten Steuerglied 17 gekoppelt
ist.
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Das Steuerventil 10 weist ein aus durchsichtigem Kunststoffmaterial
gefertigtes Steuerventilgehäuse 18 auf, in welchem ein durch einen Gehäusedeckel
19 verschlossener Zylinderraum 28 für einen Kolben 20 und koaxial anschließend dazu
ein kreiszylindrischer Führungskanal 21 für einen mit dem Kolben 20 fest verbundenen
Steuerschieber 22 ausgebildet sind. Kolben 20 und Steuerschieber 22 sind aus Edelstahl
gefertigt.
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Zentrale Anschlußöffnungen 23 und 24 befinden sich an einer Stirnseite
des Steuerventilgehäuses 18 und im einschraubbaren
Gehäusedeckel
19. Außerdem weist das Steuerventilgehäuse 18 radial zum Führungskanal 21 gerichtete
seitliche Anschlußkanäle 25, 26 und 27 auf. Alle Anschlußöffnungen und seitlichen
Anschlußkanäle 23 bis 27 sind mit Anschlußgewinden für Rohr- oder Schlauchanschlußmuffen
versehen.
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Wie aus dem zentralen Längsschnitt durch das Steuerventilgehäuse in
der Explosionsdarstellung der Fig. 2 am besten ersichtlich ist, weist der Führungskanal
21 für den Steuerschieber 22 in den Bereichen 29 und 30, in welche die seitlichen
Anschlußkanäle 25 und 27 münden, einen größeren Durchmesser als in den übrigen Bereichen
auf, wobei konische Übergangs stellen 31 zu diesen Bereichen vorgesehen sind.
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Der Zylinderraum 28 (Fig. 2) des Steuerventilgehäuses 18 ist durch
den beidseitig beaufschlagbaren Kolben 20 in eine durch die kleinere Kolbenfläche
begrenzte Zylinderkammer 32 und in eine durch die größere Kolbenfläche begrenzte
Zylinderkammer 33 unterteilt. In Fig. 1 ist der Kolben 20 mit dem Steuerschieber
22 in der unteren Hälfte des Schnittbildes des Steuerventilgehäuses 18 in seiner
Schließstellung und in der oberen Hälfte in seiner öffnungsstellung dargestellt.
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Kolben 20 und Steuerschieber 22 sind mit einer konzentrischen Bohrung
34 versehen, die von der die Zylinderkammer 33 begrenzenden gröReren Kolbenseite
35 aus bis zu einer etwa in der Mitte des Steuerschiebers ausgebildeten Querbohrung
36 geführt ist. Die Querbohrung 36 fluchtet in der Offnungsstellung des Steuerschiebers
22 mit dem seitlichen Anschlußkanal 27 des Steuerventilgehäuses 18 fluchtet. Der
Steuerschieber 22 ist im Bereich seines freien Endes mit zwei aus Fig. 2 ersichtlichen
Ringnuten 37, zu beiden Seiten der Querbohrung 36 mit einer Doppelringnut 38 und
mit einer einfachen
Ringnut 39, zwischen der Ringnut 39 und dem
Kolben 20 mit einer weiteren Ringnut 40 und schließlich an seinem kolbenseitigen
Ende mit einer zusätzlichen Ringnut 41 (für einen Anschlagdämpfungsring) versehen.
In alle diese Ringnuten sind aus Fig. 1 ersichtliche und dort teilweise mit der
Bezugsziffer 42 bezeichnete O-Ringe aus einem ungiftigen, relativ weichen Isolationsmaterial
eingesetzt. Weitere O-Ringe 43 befinden sich in zwei Ringnuten 44 des Kolbens 20.
Der Steuerschieber 22 steuert mit seinem freien Ende 45 die Verbindung zwischen
dem Führungskanal 21 und dem seitlichen Anschlußkanal 25.
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Von der stirnseitigen Anschlußöffnung 23 des Steuerventilgehäuses
18 führt eine Rohrleitung 46 zur Zapfstelle 12.
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Der seitliche Anschlußkanal 25 des Steuerventilgehäuses 18 ist über
eine Rohrleitung 47 mit einer Auslaßöffnung 48 des Getränkespeichers 11 verbunden.
Der seitliche Anschlußkanal 27 ist über eine Rohrleitung 49 mit einer Anschlußöffnung
50 des Getränkespeichers 11 verbunden. An der Anschlußöffnung 24 des Deckels 19
endet eine Druckgasleitung 51, die über das Druckreduzierventil 15 zur Anschlußöffnung
des Druckgasspeichers 14 führt. Von der Leitung 51 zweigt zwischen dem Druckgasspeicher
14 und dem Druckreduzierventil 15 eine Druckgasleitung 52 ab, die über das Schaltventil
16 zum seitlichen Anschlußkanal 26 des Steuerventilgehäuses 18 führt.
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Ist das Schaltventil 16 geschlossen, ist die Zylinderkammer 32 entlüftet
und der Kolben 20 wird in seine in der unteren Hälfte des Schnittbildes der Fig.
1 ersichtliche Schließstellung durch den in der Zylinderkammer 33 dauernd aufrechterhaltenen
reduzierten Gasdruck bewegt. In dieser Schließstellung sind die seitlichen Anschlußkanäle
25 und
27 des Steuerventilgehäuses 18 durch den Steuerschieber
22 verschlossen. Damit ist sowohl die vom Getränkespeicher 11 zur Zapfstelle 12
führende Getränkeleitung 46/47 als auch die Verbindung 52/49 vom Druckgasspeicher
14 zum Getränkespeicher 11 unterbrochen. Wird das Schaltventil 16 geöffnet, gelangt
der Speichergasdruck aus dem Druckgasspeicher 14 über die Leitung 52 und den seitlichen
Anschlußkanal 26 unreduziert in die Zylinderkammer 32 und bewegt den Kolben 20 gegen
den in der Zylinderkammer 33 wirksam bleibenden reduzierten Speichergasdurck in
die aus der oberen Hälfte der Schnittdarstellung der Fig. 1 ersichtliche Offenstellung.
In dieser Offenstellung ist der seitliche Anschlußkanal 25 durch den Steuerschieber
22 freigegeben und besteht eine Druckgasverbindung von der Leitung 51 durch die
Bohrung 34 und die Querbohrung 36 des Steuerschiebers 22 hindurch zum seitlichen
Anschlußkanal 27 des Steuerventiles 10. Im Getränkespeicher 11 wird also ein Förderdruck
wirksam und Getränkeflüssigkeit kann aus dem Getränkespeicher 11 zur Zapfstelle
12 fließen. Immer wenn das Schaltventil 16 geschlossen ist, wird der reduzierte
Druck auf die größere Kolbenfläche 35 in Schließrichtung wirksam, auch wenn bei
sich leerendem Druckgasspeicher 14 der Gasdruck nachläßt.