NL8300881A - Inrichting voor het meten van de gasconcentratie van een gashoudende vloeistof. - Google Patents

Description

70 3947 -1-

S

Inrichting voor het meten van de gasconcentratie van een gashoudende vloeistof.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de gasconcentratie van een gashoudende vloeistof voorzien van een eerste kamer met een toevoeropening, via welke deze kamer met de te onderzoeken vloeistof gevuld kan worden.

5 Alhoewel de inrichting volgens de uitvinding toepasbaar is voor het meten van de gasconcentratie van gashoudende vloeistoffen, is de uitvinding in het bijzonder gericht op.het meten van het CC^ -gehalte van bier. In het hierna volgende zal de uitvinding dan ook worden beschreven voor het meten van het C(?2-gehalte van bier, zonder dat de uit-10 vinding hiertoe beperkt is.

Bij de fabricage van bier is het zeer belangrijk dat het koolzuurgehalte van het bier op de juiste waarde gehouden wordt.

Bij een te laag koolzuurgehalte gaat het verfrissende effekt van het bier verloren, terwijl een te hoog koolzuurgehalte eveneens ongewenst is.

15 Er zijn reeds verschillende inrichtingen voor het meten van het koolzuurgehalte van bier bekend, en de werking van deze bekende inrichtingen | berust op de wet van Henry, welke als volgt luidt: | "Bij een constante temperatuur is de massa van een gas, opgelost in een bepaald oplosmiddelvolume, direkt evenredig met de 20 partiele druk van dit gas boven de vloeistof."

Deze wet van Henry geldt slechts voor een gesloten systeem bij een evenwicht tussen het gas in de vloeistof en het gas boven de vloeistof. De vergelijking van Henry kan in symbolen als volgt worden geschreven: 25 ^ * f.p (T=constant) waarin m = massa van het gas V = volume van het oplosmiddel f = constante van Henry p = druk van het gas boven de vloeistof 30 T - temperatuur in °K.

m

De gasconcentratie = c = “.

Bij de bekende inrichtingen voor het meten van het CC^-gehalte van bier · is voor het afnemen van een te onderzoeken bier 8300881 r * -2- monster esn systeem bekend waarbij door middel van diffusie door membranen een te analyseren monster wordt afgenomen. Een bezwaar hiervan is dat dit systeem zeer kwetsbaar is en niet voldoet bij de zware bedrijfsomstandigheden die in bierbrouwerijen-heersen.

5 In de Nederlandse octrooiaanvrage 267.744 is een systeem beschreven voor het meten van het -gehalte van bier waarbij in de hoofdleiding voor het bier een aftakking is aangebracht, in welke aftakking een pomp is geplaatst die vanuit de hoofdleiding een hoeveelheid te onderzoeken bier naar een kamer transporteert. In de praktijk is ge-10 bleken dat de pomp een bron-an storingen is, terwijl een verder bezwaar is dat de pomp energie verbruikt.

De uitvinding, beoogt daarom te voorzien in een inrichting voor het meten van het CO2-gehalte van bier, welke eenvoudig van opbouw is, op gemakkelijke wijze in een bestaande bierleiding is te installeren, 15- een minimale hoeveelheid energie verbruikt en zeer bedrijfszeker is.

De uitvinding voorziet hiertoe in een inrichting van voornoemde soort waarbij in de eerste kamer voorzien is in een eerste zuiger, die aan de bovenzijde voorzien is van een uitsparing in het lichaam van de . zuiger, en die aanligt tegen de zijwanden van de kamer, en in een tweede 20 zuiger in de uitsparing in het lichaam van de eerste zuiger die aanligt tegen de zijwand van deze uitsparing, waarbij tussen de bodem van de uitsparing en de onderzijde van de tweede zuiger voorzien is in een veerkrachtig orgaan en waarbij voorzien is in middelen om de eerste zuiger in de eerste kamer te verplaatsen, en in middelen om de tweede 25 zuiger ten opzichte van de eerste zuiger te verplaatsen, tegen de krachten van het veerkrachtige orgaan in.

Zoals in het hierna volgende nader zal worden toegelicht kan, nadat de eerste kamer gevuld is met bier,en de toevoeropening gesloten is, door het verplaatsen van de tweede zuiger in deze eerste kamer een 30 ruimte gevormd worden waarheen gas uit de vloeistof kan ontsnappen, deze ruimte zal in het hiernavolgende het gasvolume genoemd worden.

Nadat het gasvolume gevormd is, moet, voor het kunnen bepalen van het CO2-gehalte van het bier met behulp van de wet van Henry, een evenwicht tot stand worden gebracht tussen het gas in de vloeistof en het gas 35 in de ruimte boven de vloeistof. Wanneer dit evenwicht bestaat, kan door het meten van de evenwichtsdruk en door het meten van de temperatuur van het bier de CO2-concentratie worden bepaald. Aangezien het evenwicht zich bij waterige vloeistoffen, zoals bier, slechts zeer 8300881 -3- langzaam instelt, is het gewenst de vorming van dit evenwicht te bespoedigen in de eerste plaats opdat men er zeker van kan zijn dat een volledig evenwicht inderdaad tot stand is gekomen en in de tweede plaats opdat de meting niet te tijdrovend is.

In de Nederlandse octrooiaanvrage 267.744 is reeds voorge-5 steld om de voxioing van het evenwicht tussen het gas in het bier en het gas in het zich daarboven bevindende gasvolume te bespoedigen door in het te onderzoeken bier een tweetal elektroden aan te brengen waartussen een potentiaalverschil wordt aangelegd. Door de optredende elektrolyse vormen zich op de elektroden gasbelletjes, die in het bier omhoog 10 stijgen en kernen vormen voor het zich uit het bier afscheidende koolzuurgas. Gebleken is dat op deze wijze snel een evenwicht tussen het gas in het bier en het gas in het gasvolume gerealiseerd kan worden.

Wanneer het evenwicht tot stand gebracht is,kan het COj-gehalte van het bier b.v. worden berekend onder gebruikmaking van de 15 inrichting en werkwijze die beschreven zijn in de Nederlandse octrooiaanvrage 7701200.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar 'de tekening, waarin de figuur een dwarsdoorsnede van de inrichting 20 volgens de uitvinding toont.

De figuur toont een leiding 1, waardoor heen het te onderzoeken bier stroomt. Aan de zijwand van leiding 1 is een holle meet-cilinder 2 bevestigd, die in verbinding staat met de leiding 1.

De verbinding tussen de meetcilinder 2 en leiding 1 kan worden afge-25 sloten door middel van een klep 3, die bevestigd is aan het ene uiteinde van een zuigerstang 4. Aan het andere uiteinde van deze zuiger-stang is in een kamer 6 een zuiger 5 bevestigd, die zich in kamer 6 kan verplaatsen. Kamer 6 is aangebracht aan de tegenover de meetcilinder gelegen wand van de leiding 1. Tussen de achterwand van de 30 kamer 6 en zuiger 5 is een drukveer 7 aangebracht, die in rust de klep 3,de verbinding tussen leiding 1 en het inwendige van meetcilinder 2 doet afsluiten. Tussen de nabij leiding 1 gelegen voorwand van kamer 6 en de voorzijde van zuiger 5 is in de zijwand van de kamer voorzien in een opening voor het toevoeren van een medium onder druk, onder 35 invloed waarvan de zuiger 5, tegen de kracht van veer 7 in, verplaatst kan worden voor het vrijgeven van de verbinding tussen leiding 1 en meetcilinder 2.

8300881 -4- #ι

De holle meetcilinder 2 omvat een eerste kamér 9 en een tweede kamer 10, die in wezen in het verlengde van de eerste kamer gelegen is. De kamers 9 en 10 zijn volledig van elkaar gescheiden door een tussenwand. In kamer 9 is een zuiger 11 aangebracht, die aanligt tegen 5 de wand van deze kamer. Aan de bovenzijde van zuiger 11 is een centraal gedeelte uitgespaard waarin een tweede zuiger 12 geplaatst is.

Tussen de onderzijde van zuiger 12 en de bodem van het uitgespaarde centrale gedeelte in zuiger 11 is een drukveer 13 geplaatst, die zuiger 12 vanuit het centrale gedeelte naar boven drukt.

10 In de tweede kamer 10 van de meetcilinder is voorzien in een zuiger 14, die met zuiger 12 verbonden is via een zuigerstang 15..

Zuigerstang 15 is aan het met zuiger 12 verbonden uiteinde dunner uitge-over voerd dan/het grootste gedeelte van de lengte ervan, zodat nabij zuiger 11, daar waar de zuigerstang 15 door een opening 16 in zuiger 11 gevoerd 15 is,een aanslag is gevormd, die aanligt tegen het ondervlak van zuiger 11. Hierdoor wordt verhinderd dat zuiger 12 onder invloed van veer 13 geheel uit het centrale gedeelte van zuiger 11 naar buiten gedrukt wordt.

Aan de achterzijde van kamer 9 is een aanslag gevormd waartegen zuiger 11 in zijn onderste stand aanligt. Zuiger 14 heeft dan nog niet zijn 20 onderste stand bereikt en wanneer zuiger 14,op een in het hierna volgende beschreven wijze,verder naar beneden wordt verplaatst zal zuiger 12 zich tegen de kracht van veer 13 in, in de uitsparing in zuiger 11 naar beneden bewegen.

In leiding 1 is een temperatuuropnemer 17 geplaatst, ter-25 wijl nabij de verbinding tussen leiding 1 en kamer 9 voorzien is een leiding 18 waarmee een manometer 19 is verbonden. Tenslotte is nabij de voorwand van kamer 10 voorzien .in een toevoeropening 20 voor een medium onderdruk en is nabij de achterwand van kamer 10, onder zuiger 14 eveneens voorzien in een toevoeropening 21 voor een medium onder druk.

30 Zoals in het onderstaande nader beschreven zal worden zijn de zuiger 11 en de zuigerstang 15 bij voorkeur vervaardigd uit een elektrisch isolerend materiaal.

De omtreksvlakken van de verschillende zuigers zijn evenals de doorvoeren voor de zuigerstangen voorzien van geschikte, op zich 35 bekende afdichtmiddelen welke een goede afdichting tussen de verschillende ruimten en juiste werking van de zuigers garanderen.

8300881 -5-

De werking van de inrichting is als volgt. Uitgegaan wordt van de situatie dat kamer 9 gevuld is met bier van een vorige meting# waarbij zuiger 11 aanligt tegen aanslag 22 en waarbij zuiger 12 zich ten opzichte van zuiger 11 in zijn onderste positie bevindt, in welke 5 positie zuiger 12, tegen de kracht van veer 13 in, gebracht is door zuiger 14, welke zich eveneens in zijn onderste positie bevindt.

Klep 3 sluit de verbinding tussen leiding 1 en kamer 9 af.

Vervolgens wordt, uit het bier in leiding 1 een nieuw te onderzoeken monster genomen door opening 8 onder druk te brengen, waar-10 door zuiger 5 zich tegen de kracht van veer 7 in verplaatst, en klep 3 de verbinding tussen leiding 1 en kamer 9 vrijgeeft. Ook opening 21 wordt, onder druk gebracht, waardoor zuiger 14 zich naar de voorwand van kamer 10 verplaatst, waarbij eerst zuiger 12 naar zijn bovenste positie ten opzichte van zuiger 11 gebracht wordt en vervolgens, wanneer 15 het verdikte gedeelte van zuigerstang 15 aanligt tegen de onderzijde van zuiger 11, de combinatie van de zuigers 11 en 12 naar de voorwand van i kamer 9 verplaatst wordt, waarbij het vorige biermonster uit kamer 9 in leiding 1 wordt teruggebracht.

Nadat de combinatie van de zuigers 11 en 12 zijn bovenste 20 positie bereikt heeft, wordt de toevoeropening 21 vrijgegeven.

Door de druk van het bier in leiding 1 wordt de zuigercombinatie 11, 12 weer naar achteren in kamer 9 verplaatst, waarbij bier in kamer 9 binnenstroomt.. . De veer 13 is zo sterk dat zuiger 12 onder invloed van het in kamer 9 binnenstromende bier niet verplaatst ten opzichte van 25 zuiger 11. Wanneer zuiger 11 tegen aanslag 22 aanligt, is de gehele kamer 9 gevuld met bier en wordt de toevoeropening 8 vrijgegeven, waarbij klep 3 onder invloed van veer 7 de verbinding tussen kamer 9 en leiding 1 afsluit.

Vervolgens wordt een gasvolume in kamer 9 gevormd door 30 toevoeropening 20 onder druk te brengen. Deze druk is zo hoog dat via zuiger 14 en zuigerstang 15 de kracht van veer 13 wordt overwonnen en zuiger 12 zich naar beneden in de uitsparing in zuiger 11 verplaatst.

Wanneer zuiger 14 aanligt tegen de achterwand van kamer 10 kan zuiger 12 niet verder worden verplaatst en is in kamer 9 op eenvoudige wijze een 35 ruimte gevormd naar welke- het in het bier. aanwezige CC^-gas kan ontsnappen.

Zoals bovenstaand is beschreven zijn zuiger 11 en zuigerstang 15 bij voorkeur vervaardigd uit een elektrisch isolerend materiaal.

8300881 -6- 7 ·

Hierdoor is het mogelijk om een potentiaalverschil aan te leggen tussen de zuiger 12 en de wand van kamer 9, die beide vervaardigd zijn uit een elektrisch geleidend materiaal. De kamer 9 is normaliter met de aardpotentiaal verbonden. Door het aanleggen van het potentiaalver-5 schil ontstaat onder invloed van elektrolyse snel een gasevenwicht tussen het koolzuurgas boven het bier en het koolzuurgas in het bier.

Tenslotte kan de druk van het gas boven het bier met behulp van manometer 19 worden gemeten en de temperatuur van het bier met behulp van’ thermometer 17 worden vastgesteld, het temperatuurverschil 10 tussen het biermonster in kamer 9 en het bier in leiding 1 is nihil of verwaarloosbaar klein. Wanneer nu het verband tussen de constante van Henry en de temperatuur voor het specifieke systeem bekend is, kan uit de gemeten waarden het CO^-gehalte bepaald worden, b.v. door gebruik te maken van de inrichting. en werkwijze die beschreven zijn 15 in de Nederlandse octrooiaanvrage 7701200 of b.v. met behulp van een procescomputer.

Het zal duidelijk zijn dat de inrichting volgens de uitvinding een eenvoudige, bedrijfszekere.en relatief goedkope mogelijkheid biedt om de gasconcentratie van een gashoudende vloeistof, in het bij- . 20 zonder de C02-concentratie van bier te bepalen, waarbij deze inrichting gemakkelijk in bestaande bierleidingen ingepast kan worden.

Binnen het kader van de uitvinding zijn een groot aantal, voor deskundigen voor de hand liggende wijzigingen mogelijk, welke echter ook binnen het kader van de uitvinding, zoals omschreven in de conclusies, 25 vallen..

8300881

Claims (7)

1. Inrichting voor het meten van de gasconcentratie van een gas- houdende vloeistof voorzien van een eerste kamer met een toevoeropening , - .via welke de kamer met de te onderzoeken vloeistof gevuld kan worden, met het kenmerk, dat in de eerste kamer voorzien is in een eerste zuiger, rH<* aan de bovenzijde voorzien is van een uitsparing in het lichaam van 5 de zuiger, en die aanligt tegen de zijwanden van de kamer, en in een ’ tweede zuiger in de uitsparing in het lichaam van de eerste zuiger die aanligt tegen de zijwand van deze uitsparing, waarhij tussen de bodem 'van de uitsparing en de onderzijde van de tweede zuiger voorzien is in een veerkrachtig orgaan, en dat voorzien is in middelen om de eerste zuiger 10 in de eerste kamer te verplaatsen en in middelen om de tweede zuiger ten opzichte van de eerste zuiger te verplaatsen, tegen de krachten van het veerkrachtige orgaan in.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de middelen voor het verplaatsen, van de eerste zuiger en voor het ver- 15 plaatsen van de tweede zuiger ten opzichte van de eerste zuiger een u derde zuiger omvatten, die is aangebracht in een tweede, in wezen in het verlengde van de eerste kamer gelegen kamer, waarbij de derde zuiger met de tweede zuiger gekoppeld is door middel van een zuigerstang, t welke zuigerstang geleid is door een opening in de bodem van de uitsparing 20 in de eerste zuiger en in rusttoestand met een aanslag aanligt j tegen* de onderzijde van deze bodem.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 waarbij de inrichting gekoppeld is met een leiding waardoor heen de te onderzoeken gashoudende vloeistof.stroomt en waarbij de toevoeropening gevormd is in de wand 25 van deze leiding, met het kenmerk, dat voorzien is in een klep voor het afsluiten van de toevoeropening, welke klep via een zuigerstang gekoppeld is met een vierde zuiger in een derde kamer, die tegenover de toevoeropening met de leiding is verbonden en dat tussen de vierde zuiger en de achterwand van de derde kamer voorzien is in een veerkrachtig orgaan.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk, dat in de wand van de tweede kamer in de ruimte boven de derde zuiger en in de ruimte onder de derde zuiger voorzien is in openingen voor het toevoeren van een medium onder druk. 8300881 -8-, τ» « u *

5. Inrichting volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het ken merk, dat met de eerste kamer nabij de toevoeropening een orgaan gekoppeld is voor het meten van gasdruk en dat voorzien is in middelen voor het meten van de temperatuur van de te onderzoeken vloeistof. 5

6» Inrichting volgens tenminste een der conclusies 3 t/m 5, met het kenmerk, dat in de wand van de derde kamer in de ruimte die gelegen is voor de vierde zuiger voorzien is in een opening voor het toevoeren, van. een medium onder druk.

7. Inrichting volgens tenminste een der.voorgaande conclusies, 10 met het kenmerk, dat de eerste zuiger en de zuigerstang die gekoppeld is met de tweede zuiger vervaardigd zijn uit een elektrisch.isolerend materiaal en dat voorzien is in middelen om de tweede zuiger op een elektrische potentiaal te brengen ten opzichte van de wand van de eerste kamer. \ 8300381