DE3531321A1

DE3531321A1 - Kuehl- und karbonisiervorrichtung

Info

Publication number: DE3531321A1
Application number: DE19853531321
Authority: DE
Inventors: Hartl R. Bensenville Ill. Jones; David M. Naperville Ill. Kemp jun.
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: Scott Technologies Inc
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1985-09-02
Publication date: 1986-04-03
Anticipated expiration: 2005-09-03
Also published as: IT1185374B; FR2570576A1; BR8504721A; FR2570576B1; JPS6178425A; AU4454185A; JPH0615023B2; AU586976B2; GB8521766D0; US4531456A; DE3531321C2; GB2164577A; MX166173B; IT8522250A0; CA1244341A; GB2164577B

Description

FMC CORPORATION -/^ 2. 9. 1985

East Randolph Drive £, Bd/IV/he

USA-Chicago, IL 60601 F6388

Beschreibung

Kühl- und Karbonisiervorrichtung 10

Die Erfindung betrifft ein System zum Zubereiten eines Getränks und insbesondere ein System 2um gleichmäßigen Versetzen eines Getränkes mit Kohlensäure.

Verschiedene Anordnungen zur Flüssigkeitsproportionierung, von denen ein Gegenstand einer weiter unten genannten US-Patentanmeldung ist, erfordern zum einwandfreien Karbonisieren bzw. Einbringen der Kohlensäure und wirkungsvollen Betrieb des Kühlsystems eine gleichmäßige Verteilung der proportionierten Flüssigkeit über die Wärmetransportflächen. Insbesondere würde ein wirkungsvoller Betrieb in einem System mit einem für veränderbaren Durchsatz ausgelegten Proportionierer das Ziel einer konstanten Strömung über die Wärmeaustauschplatte erreichen und gewährleisten, daß jede Platte mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm bedeckt ist. Bei Erreichen dieses Ziels läßt sich der Karbonisierungstank mit konstantem Druck betreiben und das Kühlsystem auf konstanter Temperatur halten.

Gemäß der Erfindung wird eine Flüssigkeit proportioniert in ein geschlossenes Gefäß gegeben, das eine Kohlendioxidatmosphäre mit gewähltem Druck enthält. Eine im Gefäßoberteil enthaltene Wanne weist einen durchlöcherten Boden auf und nimmt vorübergehend die proportionierte Flüssig-

keit auf, welche durch die Perforierung und in Form einer dünnen Schicht über eine Vielzahl sich vertikal erstreckender und seitlich beabstandeter Platten strömt, die mit Kanälen ausgeführt sind, durch welche das Kühlmittel strömt. Bei dieser Strömung über die Platten absorbiert die Flüssigkeit Kohlendioxid und wird am Gefäßboden gesammelt, von wo sie zu einer Füllanlage gepumpt oder verdrängt wird.

Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, um die proportionierte Flüssigkeit in der sie aufnehmenden Wanne so zu verteilen, daß die Anzahl der Kühlplatten, über welche eine Flüssigkeitsschicht läuft, proportional der Flüssigkeitszuführgeschwindigkeit zur Wanne ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 schematisch ein Mischsystem mit einer Verteilungswanne;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 teilperspektivisch Einzelheiten des Aufbaus einer Verteilerwanne;

Fig. 4 einen Aufriß einer modifizierten Form einer

Verteilerwanne;

Fig. 5 einen Teil der Anordnung nach Fig. 4 mit Einzelheiten des Aufbaus einer modifizierten Wanne.

In Fig. 1 ist ein Mischsystem 10 gezeigt; mit Ausnahme der zu erläuternden Einzelheiten entspricht es im wesentlichen dem in der US-Patentanmeldung 588.427 beschriebenen System. Das System nach Fig. 1 wird ausführlich beschrieben, um die Behandlung der in ein Karbonisier- und Kühlgefäß eingeleiteten Flüssigkeit zu offenbaren, das die Verteilerwanne nach der Erfindung enthält.

Wasser aus einer geeigneten Quelle wird über Leitungen 12, 14 einem Vorkühler und/oder Entlüftungsgefäß 16 zugeführt, das mit herkömmlichen Reglern 18, 20, die mit einer Steuerleitung 2 2 verbunden sind, versehen ist, um den Flüssigkeitsstand im Gefäß 16 im vorgesehenen Bereich zu halten. Eine Pumpe 24 drückt über Leitungen 26, 28 Wasser aus dem Gefäß 16 in eine Kammer 30, die Teil einer Proportionieranordnung 32 ist, welche eine weitere ähnliche Kammer 34 aufweist. Die Kammer 30 und die Kammer 34 sind mit Füllstandregeleiririchtungen versehen, welche Membranventile 36, 38 und Füllstandsfühler 40, 42 umfassen.

Ein Getränkekonzentrat bzw. - sirup wird der Kammer 34 über eine Leitung 44 zugeführt. Jede der Kammern 30, 34 ist über eine Leitung 46 an eine Quelle eines unter Druck stehenden Inertgases wie beispielsweise Kohlendioxid gelegt, die über dem Wasserspiegel in der Kammer 30 und über dem Sirupspiegel in der Kammer 34 einen Druckraum schafft, der verwendet wird, um das Wasser und den Sirup durch untergetauchte Leitungen 48, 50 zu einer Mischkammer 41 zu drücken, in welcher die beiden Flüssigkeiten in vorbestimmtem Verhältnis entsprechend den öffnungen 53, 54 in den Leitungen 48 bzw. 50 vermischt werden. Das proportionierte Fluid bzw. die Flüssigkeit wird über Leitungen 56, 58 einem Karbonisier- und Kühlgefäß 60 zugeführt, welches die Verteilerwanne 62 enthält. Das Gefäß 60 ist mit einem Füllstandsfühler 64 versehen, der betrieblich über

eine Steuerdruckleitung 66 mit einem Membranventil 68 verbunden ist, das die Strömung der proportionierten Flüssigkeit in der Leitung 56 zum Gefäß 60 steuert. Kohlendioxid in der Leitung 46 wird ebenfalls dem Gefäß 60 mit der Leitung 70 zugeführt. Gekühlte und mit Kohlensäure versetzte (carbonated) Flüssigkeit wird am Boden des Gefäßes aufgefangen und über eine Leitung 72 einer Abfüllmaschine (nicht gezeigt) zugeführt.

Erfindungsgemäß ist die Verteilerwanne mit mindestens zwei Kammern oder Zellen ausgebildet, die eine bestimmte Flüssigkeitsmenge zur gesteuerten Verteilung auf die Oberflächen herabhängender Platten mit serpentinartig verlaufenden Kanälen aufnehmen, durch welche ein Kühlmittel fließt. Insbesondere nimmt die gesteuerte Flüssigkeitsströmung über die-Kühlplatten die Form eines dünnen Filmes bzw. einer dünnen Schicht an, die nicht nur den Kühlvorgang verbessert, sondern auch die proportionierte Flüssigkeit dem Kohlendioxid stärker aussetzt und ihr erlaubt, eine größere Kohlendioxidmenge zu absorbieren.

Nach Fig. 2 ist die Wanne 62 mit einer Bodenwand 74 sowie vertikalen Seitenwänden 76 ausgebildet, die sich vollständig um die Bodenwand 74 erstrecken, so daß die in der Lei- tung 58 dem Gefäß 60 zugeführte proportionierte Flüssigkeit sich zu einem Flüssigkeitsstand (Bad 78) sammelt. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Wanne im Grundriß die Form eines Rechtecks auf, bei dem etwa das mittlere Drittel der Fläche ohne Hindernisse vorliegt und die beiden Drittel jeweils an den Enden der Wanne mit einer Vielzahl von Trenn- und Überlaufwänden 80 versehen sind, welche getrennte Kammern oder Abteile von die Flüssigkeit aufnehmenden Zellen bilden, die allmählich eine Flüssigkeitsmenge aufnehmen, die von der in der Leitung 58 zuströmenden proportionierten Flüssigkeitsmenge abhängt. Die Bodenwand 74 der Wanne 62 enthält eine Vielzahl

von öffnungen oder Perforationen 84, die entlang einer zu den Überlaufwänden 80 parallel verlaufenden Linie aufgereiht sind, und eine Vielzahl solcher Lochreihen ist den allgemein ebenen Kühlplatten 86 zugeordnet, die jeweils mit einem gewunden verlaufenden Kanal oder Durchgang 88 ausgeführt sind, durch welchen ein Kühlmittel 90 gepumpt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, liegen die Platten 86 mit ihren oberen Rändern direkt an der Bodenwand 74 an und erstrecken sich zwischen den Lochreihen 84, so daß die Flüssigkeit, die auf Grund der Schwerkraft durch die Bodenlöcher strömt, auf die Oberflächen der Platten 86 trifft und dort einen dünnen Film bzw. eine dünne Schicht 92 erzeugt, während die Flüssigkeit abwärts in das Gefäß 60 strömt, um einen Vorrat 94 gekühlter und mit Kohlensäure versetzter proportionierter Flüssigkeit zu schaffen.

Eine Flüssigkeit verteilende Düsenkonstruktion 96 ist an die Leitung 58 angeschlossen und liegt mittig über der Wanne 62. Sie hält Turbulenzen und ein Verspritzen der Flüssigkeit beim Eintreten in die Wanne und Auffüllen der unter ihr liegenden Wannenteile auf einem Minimum. Ist die Zufuhrströmung durch die Leitung 58 im wesentlichen gleich der Abströmung durch die öffnungen 88 zu den Platten 86 unter dem Wannenmittelteil, werden die Platten 86 unter den Kammern oder Aufnahmezellen, die von den Überlaufwänden 80 begrenzt sind, nicht mit einer Flüssigkeitsschicht bedeckt, da aus der Hauptflüssigkeitsmasse 78 keine Flüssigkeit über die überlaufwände 80 fließt. Wenn die Zufuhrströmung in der Leitung 58 im wesentlichen gleich der Abströmung aus dem Vorrat 78 durch die öffnungen 84 ist, können nur die Kühlplatten 86 unter diesem Wannenteil der Flüssigkeitsschicht auf ihnen Wärme entziehen, während die Platten 86 unter den seitlichen hintereinanderliegenden Kammern, welche von den überlaufplatten 80 be-

grenzt sind, keine Flüssigkeitsschicht führen, so daß sich das Kühlmittel 9o nicht aufwärmt.

Wird das Flüssigvolumen, das die Leitung 58 zuführt, grösser als das aus dem Vorrat 78 zum Kanal 84 abgelassene Volumen, fließt die proportionierte Flüssigkeit über eine oder mehrere der aufeinanderfolgenden überlaufwände 80 und füllt nacheinander die Kammern oder Sammelzellen, die von den überlaufwänden 80 begrenzt sind. Folglich hängt die Anzahl der Platten, welche der die Platten bedeckenden Flüssigkeitsschicht Wärme entziehen, entsprechend der Volumenströmung in der Leitung von der Anzahl der Zellen ab, die mit Flüssigkeit gefüllt werden, welche dann durch die öffnungen 84 auf die Platten 86 strömen kann.

Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte modifizierte Ausführungsform betrifft hauptsächlich die Oberflächengestaltung der Bodenwand 74 und die Gestalt der Überlaufwände, wobei deren Oberkanten sägezahnartig ausgeführt sind. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Bodenwand 74 der Verteilerwanne 6 2 gewellt ausgestaltet und enthält vertieft und angehoben verlaufende Flächenteile 98 bzw. 100. Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, liegen dabei die öffnungen 84 in den schräg verlaufenden Wänden, die von den Kuppen 98 zu den Tälern 100 verlaufen, wobei die Oberkanten der Platten in der Vertiefung der Kuppe 98 vorhanden sind, während die überlaufwände 80 im Innern der Wanne in der Vertiefung der Täler 100 festgelegt sind. Auf diese Weise trifft die durch die öffnungen 84 austretende Flüssigkeit unmittelbar danach auf die Platten 86 auf.

Wie bereits erwähnt ist, sind die Oberkanten der überlaufwände 80 sägezahnartig (102) ausgestaltet. Diese Ausgestaltung erlaubt es der Flüssigkeit, aus dem mittleren Flüssigkeitsvorrat gleichmäßiger in die nacheinander weiter außen liegenden Abteile oder Zellen überzugehen,

da auf diese Weise eine glattere und gleichmäßigere Strömungsgeschwindigkeit von einer Zelle zu einer anderen Zelle mit dieser Sägezahnausbildung erreichbar ist.

Erfindungsgemäß erlaubt also die Verwendung von überlaufwänden in einer Verteilerwanne Strömungsgeschwindigkeiten oberhalb einer Minimalstärke über die Überlaufwände, so daß zusätzliche Platten der Kühleinheit bei Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit ausgenutzt werden und die Aufnahme- bzw. Wannenfläche läßt sich auf die Aufnahme von Flüssigkeiten bis zu einer vorgegebenen maximalen Strömungsstärke auslegen.

- Leerseite

Claims

Patentansprüche

1 . Kühl- und Karbonisiervorrichtung mit einer Vertleilerwanne, die vorübergehend einem Gefäß zugeführte Flüssigkeit aufnimmt, und mit einer Vielzahl von Kühlplatten, die neben der Wanne und sich von dieser abwärts erstreckend angeordnet sind, wobei dem Gefäß Kohlendioxid mit gewähltem Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerwanne Einrichtungen aufweist, die mindestens zwei Flüssigkeitsaufnahmekammern bilden, daß eine Kammer Flüssigkeit unmittelbar aus einer diese dem Gefäß zuführenden Leitung erhält und die andere Kammer überschüssige Flüssigkeit aus der einen Kammer aufnimmt, daß in jeder der Kammern eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Flüssigkeit erlaubt, unter Einfluß der Schwerkraft über die Kühlplatten zu fließen und dabei Kohlendioxid aufzunehmen, und daß im Gefäß eine Einrichtung vorgesehen

ist, um die gekühlte und mit Kohlensäure versetzte Flüssigkeit zu sammeln.
2. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die eine Strömung der Flüssigkeit aus den Kammern unter der Schwerkraft erlaubt, zu einer geraden Linie aufgereihte öffnungen umfaßt, und daß die die Kammern bildende Einrichtung Trennwände einschließt, über welche die Flüssigkeit aus einem Abteil zu dem anderen fließen kann, wobei die Öffnungsreihen parallel zu den Trennwänden vorgesehen sind.
3. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerwanne eine rechteckige Grundplatte mit einer Vielzahl von linearen Reihen von Öffnungen, eine mit der Grundplatte einteilige vertikale Umfangswand sowie eine Vielzahl von vertikalen und mit der Grundplatte einteiligen Trennwänden aufweist, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenteilen der Umfangswand erstrecken und die Wanne so unterteilen, daß etwa das mittlere Drittel ihres Bereiches von Trennwänden frei ist und die Endabschnitte, welche die verbleibenden Bereiche bilden, jeweils mit einer Vielzahl von Trennwänden versehen sind, und daß die öffnungen in den Endabschnitten von den Trennwänden beabstandet und zu ihnen im wesentlichen parallel angeordnet sind.
4. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 3,-daß die oberen Ränder der Trennwände niedriger als der obere Rand der Umfangswand sind.
5. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanne mindestens eine Kühlplatte zugeordnet ist und aus ihr Flüssigkeit erhält.
6. Karbonisiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsbehandlungsgefäß vorgesehen ist, dem Flüssigkeit mit veränderlicher Strömungsstärke zugeführt und in welchem eine Kohlendioxidatmosphäre mit gewähltem Druck aufrechterhalten wird, daß das Gefäß eine Einrichtung zum Sammeln der zugeführten Flüssigkeit aufweist, die so gestaltet ist, daß sie mindestens zwei miteinander kommunizierende Kammern bildet, daß in jeder Kammer eine Einrichtung vorgesehen ist, welche der Flüssigkeit erlaubt, unter der Schwerkraft zu einer Kühleinrichtung zu fließen, daß die Flüssigkeit beim überfließen der Kühleinrichtung auf dieser eine Flüssigkeitsschicht bildet und weiter unter der Schwerkraft einem Auffangteil des Gefäßes zufließt, und daß eine die Aufnahmeeinrichtung zu den Kammern unterteilende Einrichtung vorgesehen ist, deren eine die aus der anderen überfließende Flüssigkeit aufnimmt.
7. Kühl- und Karbonisiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossenes Gefäß vorgesehen ist, dem Flüssigkeit mit veränderlicher Strömungsstärke und Kohlendioxid mit gewähltem Druck zugeführt werden, daß eine Einrichtung zum Sammeln der aus der Flüssigkeitsquelle zugeführten Flüssigkeit vorgesehen ist, welche zu einer Vielzahl von Flüssigkeit aufnehmenden Kammern ausgebildet ist, daß öffnungen in der Bodenwand der Sammeleinrichtung angeordnet sind, die der Flüssigkeit erlauben, unter Einwirkung der Schwerkraft aus ihr zu fliessen, daß eine Vielzahl von Platten neben der Bodenwand

3Q der Sammeleinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Kühlmittelquelle verbundene Durchgänge enthalten, daß die Flüssigkeit aus der Sammeleinrichtung über die Platten fließt und sie mit einer dünnen Flüssigkeitsschicht überzieht, welche gekühlt und mit Kohlensäure versetzt wird,

3g bevor sie im Gefäßboden gesammelt wird, daß eine der Kammern Flüssigkeit unmittelbar von der Flüssigkeitsquel-

le erhält und die andere überschüssige Flüssigkeit aus dieser einen Kammer übernehmen und daß die Sammeleinrichtung in Abhängigkeit von der Stärke des Zustroms zu der einen Kammer Flüssigkeit an die andere der Vielzahl von Kammern übergibt und entsprechend eine Flüssigkeitsströmung zu diesen und über die den anderen Kammern zugeordneten Platten verursacht.
8. Karbonisiervorrichtung mit einer Wanne zur Aufnahme und Abgabe einer zugeführten Flüssigkeit durch Bodenöffnungen auf herabhängende Wärmeaustauschplatten, wobei die Wanne und die Platten in einem geschlossenen Gefäß enthalten sind, das an eine Kohlendioxidquelle und eine Flüssigkeitsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Wanne in mindestens zwei Abteile unterteilt, von denen eines die dem Gefäß zugeführte Flüssigkeit aufnimmt und das andere überschüssige Flüssigkeit aus dem einen Abteil übernimmt, um sie durch dem anderen Abteil zugeordnete öffnungen auf die Oberfläche einer von diesem herabhängenden Wärmeaustauschplatte abzugeben.
9. Karbonisiervorrichtung mit einem Flüssigkeitsbehandlungsgefäß, dem Flüssigkeit mit veränderlicher Strömungsgeschwindigkeit zugeführt und in welchem eine Kohlendioxidatmosphäre mit gewähltem Druck aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß eine Einrichtung zum Sammeln der zugeführten Flüssigkeit aufweist, daß die Sammeleinrichtung mit einer Einrichtung versehen ist,

QQ welche mindestens zwei kommunizierende Kammern bildet, daß in jeder Kammer eine Einrichtung vorgesehen ist, welche es der Flüssigkeit erlaubt, unter dem Einfluß der Schwerkraft aus ihnen zu einer Kühleinrichtung zu fließen, daß die Flüssigkeit beim Überfließen der Kühleinrichtung diese mit einer Flüssigkeitsschicht überzieht und unter der Schwerkraft weiter zu einem Auffangteil des Gefäßes

strömt, und daß die die mindestens zwei Kammern bildende Einrichtung gestattet, daß Flüssigkeitsmengen, welche die eine der Kammern nicht mehr aufnehmen kann, in die andere Kammer fließen.
10. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Ränder der Trennwände sägezahnartig ausgestaltet sind.
11· Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände entlang der Oberkante von der einen Kammer hinweg umgebogen sind.
12. Kühl- und Karbonisiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand der Sammeleinrichtung gewellt ist.