DE7233662U - Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Herbert Braito 795 BiberachlRiß 12. September 1972

Patentanwalt Marktplatz 38 - Postfach 127 3

Telefon (07351) 6455

21 H I663

Albert Handtmann Metallgußwerk, Armaturen- und Fleischereimaschlnenfabrik

795 Biberach/Riß Memminger Str.

Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank, mit Anschlüssen zum Einleiten eines gasförmigen Strömungsmittel an der Tankoberseite und eines flüssigen Reinigungsmittels durch wenigstens einen gesonderten Sprühkopf, der mit Abstand von der Tankoberseite im Tankinnenraum angebracht ist.

Bei Flüssigkeitstanks der vorgeschilderten Gattung muß der Strömungsmittelanschluß möglichst hoch am oberen Behälterende angebracht sein, um ein weitgehend vollständiges Befüllen des ganzen Behälters mit Flüssigkeit und auch ein Entleeren durch Zuführung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zu ermöglichen, ohne daß dieses Strömungsmittel durch die Flüssigkeit hindurchgeleitet werden muß und diese zum Aufschäumen bringen kann. Als Strömungsmittel verwendet man In der Regel Luft oder Kohlendioxyd. Meist 1st auch ein Anschluß an eine COg-Sammelleitung vorgesehen, um z.B. bei Gärtanks die beim Gären entwickelte CO₂ zur Weiterverwendung zu sammeln.

Andererseits muß auch Reinigungsmittel vom oberen Tankende her zu einem im Inneren des Tanks angeordneten Sprühkopf geleitet werden. Dieser Sprühkopf ist der Tankkonstruktion entsprechend so anzuordnen, daß die ganze Tankinnenfläche weitgehend glaich-

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mäßig mit Reinigungsmittel besprüht werden kann. Dies läßt sich nur dadurch erreichen, daß der Sprühkopf mit entsprechend großem Abstand unterhalb der Tankoberseite angeordnet wird und im Betrieb meist in die Flüssigkeit eintaucht.

Es versteht sich, daß bei langgestreckten Tsmks über die Länge des Tanks verteilt mehrere Sprühköpfe anzuordnen sind. Damit der Zuführdruck in weitreichende Sprühstrahlen umgesetzt werden kann, ist; der Gesamtquerschnitt der einzelnen Auslaßöffnungen eines Sprühkopfes verhältnismäßig klein.

Bei bekannten Flüssigkeitstanks sind in der Regel der Strömungsmittelanschluß und der Sprühkopf an gesonderte Zuführleitungen angeschlossen. Dies ist vor allem bei großen Tanks außergewöhnlich kostspielig, da die Zuführleitungen von der Bedienungshöhe ausgehen müssen und zudem bei langgestreckten Tanks von der Vorderseite her bis zum etwas erhöht liegenden hinteren Ende des Tanks zu führen sind. ' '

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, eine einzige von oben in den Tank hineingeführte Strömungsverbindung an den Sprühkopf anzuschließen. Wegen der geringen Querschnittsfläche der Sprühöffnungen wird dadurch jedoch die Geschwindigkeit beim Füllen und Entleeren des Tanks herabgesetzt, zumal die dabei anzuwendenden Drücke durch die Tankkonstruktion begrenzt sind. Da ftuch der Sprüh· kopf aus d0n vorgeschilderten Gründen mit lotrechtem Abstand unterhalb der Tankoberseite und damit auch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bei gefülltem Tank anzuordnen 1st, muß die zum Entleeren eingeblasene Luft oder Kohlensäure vom Sprühkopf aus durch den oberen Teil der Flüssigkeit hin&tirch zum oberen Tankende hinströmer Dadurch wird nicht nur der Strömungswiderstand vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt, sondern oftmals auch die Eigenart der betreffenden Flüssigkeit vorübergehend oder auch dauernd verändert. Bier wird auf diese Weise leicht zum Schäumen gebracht und die unerwünschte Sauerstoff-Aufnahme gefördert. Bei Gärtanks wäre bei in der Flüssigkeit eingetauchtem Sprühkopf die Ableitung der entstehenden CO₂ unmöglich, was u.U. eineunzu-

lässige Drucksteigerung zur Folge hätte bzw. die Flüssigkeit durch den Sprühkopf in die Zuführleitung gedrückt würde.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, bei Flüssigkeitstanks der eingangs geschilderten Gattung die Vorrichtungen zum Einleiten von gasförmigem Strömungsmittel und flüssigem Reinigungsmittel ohne Beeinflussung der verfahrenstechnischen Behandlung möglichst einfach und preiswert zu gestalten.

Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß der Sprühkopf und, der ,Strö;·» mungsmittelanschluß über ein Schaltventil, das durch den Aggregat.·» zustand des zugeführten Mediums beeinflußbar ist, an eine gemeinsame Zuführleitung angeschlossen, die anderenendes durch Ventile . mit einer Druckmittelleitung und bei Gärtanks mit einer COg Sammelleitung, einer Reinigungsmittelleitung und der Außenluft verbindbar ist.

Hier können der Lufteinlaß und der oder die Sprühköpfe völlig beliebig angeordnet werden. Ihre Funktion ist grundsätzlich die gleiche wie bei zwei getrennten Zuführleitungen, obwohl die Gesamtkosten durch Verwendung nur einer einzigen Zuführleitung entsprechend herabgesetzt sind. Der Querschnitt dieser gemeinsamen Zuführleitung kann dem Luft- oder Gasbedarf entsprechend bemessen werden, der für ein schnelles Füllen und Entleeren des Behälters bei den gegebenen Betriebsverhältnissen bedingt ist. Der Strömungsmitteleinlaß kann unmittelbar im Berelqh des oberer Tankendes angebracht werden, liegt also niemals unterhalb des Flüssigkeitsspiegels. Der Zuführdruck wird daher direkt dem über der Flüssigkeit befindlichen Gasraum übermittelt, ohne daß das Gas bzw. Strömungsmittel durch die Flüssigkeit hindurchdringen muß.

Grundsätzlich kann ein Dreiwegeventil bzw. Umschaltventil zwischen dem Strömungsmlttelanschluß und dem Sprühkopf eingeschaltet wer-/ . den. Dadurch ist Jedoch, bedingt durch die Ventilkonstruktion und bei Verwendung mehrerer unter Zwischenabständen vorgesehener Sprüi köpfe, eine Verteuerung verursacht, die sich vermeiden läßt, wenn das Schaltventil als dem Strömungsmittelanschluß vorgeschaltetes Absperrventil ausgebildet und der Sprühkopf ständig an die Zuführ«

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leitung angeschlossen ist. Es muß also nur eine einzige öffnung abgesperrt werden, wenn Flüssigkeit&utritt, und diese öffnung bleibt erhalten, wenn ein gasförmiges Strömungsmittel zugeführt ■ wird. Auch eine Reihe mit Abstand voneinander vorgesehener Sprühköpfe erfordert hler keine zusätzlichen Leitungsteile.

Nach einem Erfindungsvorschlag wird das Schaltventil durch einen Schwimmer betätigt. Es kann auch das Ventilelement selbst als vorzugsweise kugelförmiger Schwimmer ausgebildet sein. Der Schwimmer ist dann so auszubilden und anzuordnen, daß er auch durch mit maxijnalem Druck zugeführtes gasförmiges Strömungsmittel nicht in Schließstellung gebracht werden kann.

Bevorzugt w;Lrd derzeit ein Schaltventil, das als Betätigungsorgan einen quer zur Zuführrichtung angeordneten Prallkörper aufweist, der entgegen der Zuführrichtung durch eine Vorspannkraft belastet ist, die größer ist als die vom gasförmigen Strömungsmittel auf den Prallkörper ausgeübte Schließkraft, die sich aus dem Staudruck und der Reibungskraft ergibt, aber kleiner als die vom .flüssigen Reinigungsmittel auf diesen Prallkörper ausgeübte Schließkraft ist.

Zweckmäßigerweise wird der Prallkörper selbst als bewegliches Ventil· element, insbesondere als Ventilteller eines Absperrventils ausgebildet, der mit Abstand vor seinem Ventilsitz durch eine Schrauben-Druckfeder an einem Anschlag gehalten sein kann.

Bei der vorgeschilderten Ausführung wird die Differenz der von gasförmigen und flüssigen Medien ausgeübten Schließkräfte als Schaltgröße ausgenutzt. Diese Schließkraft ist maßgeblich beeinflußt durch die weiterhin aufrechterhaltene Druckdifferenz au beiden Seiten des Ventilelementes. Beim Reinigungsvorgang sollte nun auch Reinigungsmittel in den an das Schaltventil anschließenden Leitungs· teil strömen und diesen Teil mitreinigen können. Diesem Zweck dient ein von der Ventilstellung unbeeinflußter Nebenfluß-Strömungsweg für das Reinigungsmittel. Damit Schließkräfte auch bei geschlossenem Ventil erhalten bleiben, das Ventilelement also nicht ständig Flatterbewegungen am Ventilsitz ausführt, können beispielsweise die Sitzflächen des gehäusefesten Ventilsitzes und des bewegbaren Ven-

tilelementes einander derart angepaßt,sein, daß auch bei geschlossenem Ventil eine geringe Nebenflußströmung durch den Ventil» sitz hindurch erhalten bleibt. So können etwa in den Ventilsitz gleichmäßig verteilte Längsnuten eingeformt, insbesondere die ganze Sitzfläche geriffelt sein. Diese ständig aufrechterhaltene Strömung des flüssigen Reinigungsmittels am Umfang des bewegbaren Ventilelementes entlang hält die Reibungskraft aufrecht und steigert damit die Haltekraft. . I

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitstankes,

Fig. 2 ein Schaltventil mit Schwimmersteuerung, Fig. 3 ein Schaltventil mit kugelförmigem Ventilelement,

Fig. 4 eine Ausführung mit federbelastendem Absperrventil in der Offnungsstellung und

Flg. 5 die gleiche Ausführung in der Schließstellung.

In der Zeichnung ist mit 1 allgemein ein Biertank bezeichnet. Dabei kann es sich um einen Gärtank, einen Lagertank, einen Drucktank bzw. einen Puffer- oder Filtertank handeln. Dem Jeweiligen Verwendungszweck entsprechend sind die Betriebsdrücke in der Regel mit 0,5 bis 2 atü begrenzt, maximal bis 8 atü.

Der dargestellte Tank hat zylindrischen Querschnitt und ist oben durch einen leicht gewölbten Boden 2 und unten durch einen Kegelboden 3 abgeschlossen. Die Auslaufleitung 4 ist über ein Dreiwegeventil 5 einerseits an eine Befüll- oder Entleerleitung 6 und andererseits an eine Reinigungs-Rücklaufleitung 7 angeschlossen.

Mit 8 ist eine Zuluftleitung bezeichnet, die auch ein anderes unter Druck stehendes gasförmiges Strömungsmittel wie CO₂ führen kann. 9 ist eine Reinigungsmittel-Vorlaufleitung. Beide Leitungen sind durer Ventile 10, 11 an eine gemeinsame Zuführleitung 12 angeschlossen,

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die durch ein weiteres Ventil 13 mit der Umgebungsluft in Verbindung zu bringen ist und durch einen Halter 14 am Tank oder einem gebäudefesteÄTe 11 befestigt 1st. Die Zuführleitung 12 ist ständig mit einer Zweigleitung 15 verbunden, die in der lotrechten Achse des Tanks angeordnet ist und von oben durch den Boden 2 hindurch bis zum Sprühkopf 16 geführt ist, der mit dem Abstand a von der Tankoberseite derart angeordnet 1st, daß er praktisch den ganzen Tankinnenraum besprühen kann. Eine weitere Zweigleitung 17 führt zu dem direkt im Boden 2 vorgesehenen Luftanschluß 18 und enthält ein als Absperrventil ausgebildetes Schaltventil 19.

Nach Flg. 2 umfaßt das Schaltventil 19a einen schwenkbar gelagerten Doppelhebel 20, der an einem Ende einen Schwimmer 21 und am anderen Ende eine Ventilplatte 22 trägt, die mit dem oberen Ende einer Zweig leitung 17a zusammenwirkt. Sobald flüssiges Reinigungsmittel zuströmt, wird der Schwimmer angehoben, und die Ventilplatte 22 schließt die Zweigleitung 17a ab. Das Gewicht des Schwimmers 21 ist so groß bemessen, daß es den Doppelhebel 20 in die mit Strichpunktlinien eingezeichnete Stellung 20* schwenkt, sobald die Reinigungsflüssigkeit abfließt. In dieser öffnungsstellung verharrt der Doppelhebel auch dann, wenn Luft unter den üblichen Betriebsumständen zu-; oder abgeleitet wird. Luft kann also grundsätzlich in beiden Richtungen durch die Zweigleitung 17a und 15a strömen, während die Reinigungsflüssigkeit nur Zugang zum Sprühkopf 16 hat, wo die gesamte Druckenergie in kinetische Energie der Sprühstrahlen umgesetzt Wird.

Beim Schaltventil 19b nach Fig. 3 ist eine aus elastischen Material bestehende Schwimmerkugel 23 mit größerem Bewegungsspiel im Ventilgehäuse 24 gehalten und wirkt mit einem oben liegenden Ventilsitz 25 zusammen, welcher äer Zweigleitung 15b vorgeschaltet ist. Auch der Schwimmer 23 ist wiederum so schwer ausgebildet und so angeordnet, daß er durch Druckluft nicht aus seiner Ruhelage bewegt werden kann, sondern nur durch zugeführte Flüssigkeit abgehoben wird ,bis zum Ventilsitz 25 aufschwimmt und die Zweigleitung 17b abischließt·

Bevorzugt wird derzeit eine Ausführung, wie sie In den Flg. 4 und 5 dargestellt 1st. Dort sind zwischen einem am Boden 2 eingeschweißten Lufteinlaßstutzen 17* und der Zuleitung 12 ein Ventilkörper 26 und ein Rohrkrümmer 27 eingeschaltet. Die Verbindung zwischen diesen Teilen und mit der ebenfalls im Boden 2 eingeschweißten Zweigleitung 15 wird durch leicht lösbare Verschraubungen o.dgl. 28, 29 gebildet.

Das Ventilgehäuse 26 weist an der Übergangsstelle zwischen einer weiteren zentrischen Höhlung 30 und einer solchen engeren Höhlung 31 eine kegelförmige Ventilsitzfläche 32 auf, die auf ihrem ganzen Umfang derart geriffelt ist, daß sich in Mantelrichtung verlaufende feine Nuten 33 ergeben. In dieser geriffelten Ventilsitzfläche ist eine ebenso kegelförmig geformte glatte Ventilsitzfläche 34 des Ventiltellers 35 zugeordnet» an dem ein Ventilschaft 36 und vier kreuz». förmlg angeordnete Führungslappen 37 angeformt sind* iDiesesuVentil-

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ele»ment wird durch eine Schraubendruckfeder 38, die sich an einem im Krümmer 27 eingeschweißten Tellerbolzen 39 abstützt, gegen einen im Bereich der Höhlung 30 vorgesehenen Querstift 40 gedrückt und da» mit um den Abstand b von der Ventilätssflache 32 gehalten. Die Schraubendruckfeder 38 ist verhältnismäßig weich ausgebildet, und j ihre Vorspannkraft ist so bemessen, daß das Ventilelement auch dann noch in der in Fig. 4 gezeigten Ruhestellung verharrt, wenn gemäß den Strömungslinien Il Druckluft mit den üblichen Betriebswerten zugeführt wird. Diese Luft oder eine andere Gasfüllung kann daher auch .frei in den Raum 42 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 43 eindringen, wenn der Sprühkopf 16 beim üblichen Füllungsgrad mit mehr oder weniger großem Abstand unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt In der gleichen Weise kann beim Füllen des Tanks vom unteren Ende her die Luft auch wieder entweichen. Stets 1st dabei zwar die Zweigleitung 15 mit der Zuführleitung 12 verbunden, aber es können sich deshalb keine Strömungswege zwischen dem Sprühkopf und dem Raum 42 ausbilden, weil der dabei zu überwindende Widerstand vielfach größer ist als der durch das Schaltventil 19 gebildete, recht geringfügige Strömungswiderstand.

Sobald jedoch bei einem Reinigungsvorgang flüssige Reinigungsmittel

durch die Leitung 12 geleitet wird, übt dieses Reinigungsmittel aui das Ventilelement 34 bis 37 eine so große Schließkraft aus, daß die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 38 überwunden und das Ventilelement gegen die Ventilsitzfläche 32 gedrückt wird· Damit ist im. Prinzip die Leitung 17 bzw. der Lufteinlaß 17^s von der Zuführung flüssigen Reinigungsmittels abgeschlossen, wie dies die Strömungsllnien 45, 46 in Fig. 5 erkennen lassen. Die feinen Wüten 33 in der; Ventilsitzfläche 32 halten jedoch am ganzen Außenumfang des Ventiltellers 35 eine begrenzte Strömung aufrecht, was durch die unterbrochenen Strömungslinien 44 angedeutet 1st. Zu der vorhandenen Druckdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite des Ventiltellers wir somit auch die von der Flüssigkeit ausgeübte Reibungskraft in praktisch unveränderter Größe aufrechterhalten. Das Ventil bleibt also in dem gewünschten Maße geschlossen, läßt aber andererseits hinreichende Reinigungsflüssigkeit für eine Säuberung der anschließen*· den Rohrteile 27, 17* durch, ohne dadurch andererseits den Zuführdruck des Reinigungsmittels merklich zu beeinflussen. Der weitaus überwiegend^ Teil der Reinigungsflüssigkeit, etwa 97 bis 99 % tritt am Sprühkopf 16 mit solcher Geschwindigkeit aus, daß die ganze Innenwand des Tanks vollständig abgesprüht wird. Alle Flächen des Tanks und der Leitungen, die mit der Tankflüssigkeit; selbst oder auch den über dieser Flüssigkeit gebildeten Gasen in Berührung kommen können, werden somit zuverlässig gereinigt. Man muß eben nur eines der drei Ventile 10, 11 oder 13 öffnen, wobei stets die Verbindung über die Zuführleitung 12 zur Zweigleitung 15 erhalten bleibt und die Zweigleitung 17 nach Belieben zu- oder abgeschaltet wird.

Abweichend von der vorbeschriebenen Ausführung kann auch das Schalt·; ventil 19 so gestaltet bzw. die Vorspannkraft der Feder 38 so bemessen werden, daß zwar der Schaltvorgang, nämlich das Schließen des Ventils durch die von einer Flüssigkeit ausgeführten Reibungs-

, ■ kräfte mitübernommen wird; der Ventilteller dann aber durch die ' Differenz der von beiden Seiten auf ihn einwirkenden Druckkräfte

,ι in der Schließstellung gehalten wird. Dieser Differenzdruck ist

l· beim ReinigungsVorgang verhältnismäßig groß, da ja die Druckenergie

am Sprühkopf in Bewegungsenergie umgesetzt wird, im Tank also praktisch kein überdruck herrscht. Beim Zuführen von Luft kann einerseits wegen der zu geringen Reibungskräfte schon der Schaltvorgang nicht ausgeführt werden, und zudem wäre die Druckdifferenz zu gering, um das Schaltventil in der Schließstellung zu halten.

Der Ventilsitz kann jedenfalls bei dieser Ausführung im wesentlichen dichtschließend ausgeführt werden, was die Fertigung vereinfacht. Man nuß nur der abgesperrten Zweigleitung 17 Reinigungsmittel auf anderem Wege zuführen, etwa durch kleine Bohrungen im Ventilteller oder seitlich des Ventilsitzes im Gehäuse.

Anstelle des Krümmers 27 läßt sich vorteilhaft auch ein T-Stück oder ein Kreuzstück einsetzen, das dann den Anschluß weiterer Geräte wie Sicherheits- und Vakuumventile ermöglicht, ohne die Funktion des Schaltventils zu beeinträchtigen.

Claims (5)

Neue Ansprüche

1. Flüssigkeitstank, insbesondere Biertank, mit Anschlüssen zum Einleiten eines gasförmigen Strömungsmittel an der Tankoberseite und eines flüssigen Reinigungsmittels durch wenigstens einen gesonderten Sprühkopf, der mit c^ringem Abstand von der Tankoberseite im Tankinnenraum angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf und der Strömunqsmittelanschluß über ein Schaltventil (19), der Bauart, die durch den Aggregatzustand des zugeführten Mediums beeinflußbar ist, an eine gemeinsame Zuführleitung (12) angeschlossen sind, die anderenendes durch Ventile (10,11,13) ^wenigstens mit einer Strömungsmittelleitung, einer Reinigungsmittelleitung und der Außenluft in Verbindung ist.

2. Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (19) als dem Strömungsmittelanschluß vorgeschaltetes Absperrventil ausgebildet und der Sprühkopf (16) ständin an die Zuführleitung (12) angeschlossen ist.

3. Flüssigkeitstank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (19a) als Schwimmerventil (19a) ausgebildet ist (Fig. 2).

4. Flüssigkeitstank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da?· das Ventilelement selbst als vorzugsweise kugelförmiger Schwimmer (23) ausgebildet ist (FigJ 3)

5. Flüssiokeitstank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (19) als Betätigungsorgan einen quer zur Zuführrichtung angeordneten Prallkörper (35) aufweist, der

entgegen der Zuführrichtung durch eine Vorspannkraft (38) belastet ist, die größer ist als die vom gasförmigen Strömungs-

\ mittel auf den Prallkörper ausgeübte Schiießkraft, aber kleiner

■ als die vom flüssigen Reinigungsmittel auf diesen Prallkörper ausgeübte Schließkraft.

I 6. Flüssigkeitstank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

I daß der Prallkörper selbst als bewegliches Ventilelemept, ins-

I besondere als Ventilteller (35) eines Absperrventils ausgebil-

*■ det ist.. I

I 7. Flüssigkeitstank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (35) mit Abstand (a) vor seinem Ventilsitz (32)

y an einem Anschlag (40) anliegt und durch eine Schrauben-Druck-

ί feder belastet ist.

t 8. Flüssigkeitstank nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch

^; _; einenvon der Venti lstell ung unbeeinflußte Nebenf 1 ußkanäl für das f

£■ Reinigungsmittel.

f 9. Flüssigkeitstank nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

';' die Sitzflächen des gehäusefesten Ventilsitzes (32) und des beweg-

i; baren Ventilelementes einander derart angepaßt sind, daß auch

: bei geschlossenem Ventil (19) eine geringe Nebenflußströmuno

ι durch den Ventilsitz hindurch erhalten bleibt.

F 10. Flüssigkeitstank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

I in den Ventilsitz (32) gleichmäßig verteilte Längsnuten (33) ein-

: geformt sind, insbesondere die ganze Sitzfläche geriffelt ist.