DE9115831U1 - Containers for deaeration and carbonation systems - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG Behälter für Entlüftungs- und KarbonisierungsanlagenDESCRIPTION Containers for deaeration and carbonation systems
Die Erfindung betrifft einen Behälter für die Entgasung und Begasung einer Flüssigkeit, insbesondere für eine Entlüftungs- und Karbonisierungsanlage für die Getränkeindustrie, der Zu- und Ablaufleitungen aufweist und im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, wobei der Durchmesser gleich oder kleiner als die Abmessung des Behälters in der Zylinderachse ausgebildet ist.The invention relates to a container for degassing and gassing a liquid, in particular for a venting and carbonation system for the beverage industry, which has inlet and outlet lines and is essentially cylindrical, the diameter being equal to or smaller than the dimension of the container in the cylinder axis.
Derartige Anlagen werden nach allgemein bekanntem Stand der Technik in der Getränkeindustrie verwendet. Die zugeleitete Flüssigkeit wird gewöhnlich in einem ersten Behälter entlüftet und in einem zweiten Behälter mit Kohlendioxid versetzt.Such systems are used in the beverage industry according to the generally known state of the art. The supplied liquid is usually deaerated in a first container and mixed with carbon dioxide in a second container.
Nachteilig ist, daß die Entlüftung und Karbonisierung in zwei getrennten zylinderförmigen Behältern ausgeführt wird. Ferner werden die Behälter vertikal stehend angeordnet.The disadvantage is that the venting and carbonation is carried out in two separate cylindrical containers. Furthermore, the containers are arranged vertically.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Behälter für die Entgasung und Begasung von Flüssigkeit anzugeben, bei dem ein möglichst effektiver Gasaustausch erreicht wird. Außerdem soll eine kombinierte Entlüftung und Begasung möglich sein.The object of the invention is therefore to provide a container for the degassing and gassing of liquids, in which the most effective gas exchange is achieved. In addition, combined venting and gassing should be possible.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This problem is solved with the features of claim 1.
Mit einem liegend angeordneten Behälter wird die Oberfläche zwischen Flüssigkeit und Gasraum im Behälter vorteilhaft vergrößert. Der Gasaustausch vollzieht sich entsprechend besser.With a horizontally arranged container, the surface area between the liquid and the gas space in the container is advantageously increased. Gas exchange is therefore more efficient.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 14.Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims 2 to 14.
Eine im wesentlichen senkrecht angeordnete Trennwand erlaubt die Durchführung einer mehrstufigen Entgasung der Flüssigkeit in einem Behälter.A partition arranged essentially vertically allows multi-stage degassing of the liquid in a container.
Wird die zu behandelnde Flüssigkeit über eine Umwälzleitung mit Pumpe vom Boden der ersten Stufe des Behälters einer Sprühvorrichtung zugeführt, kann der Sauerstoffgehalt der zu behandelnden Flüssigkeit durch Versprühen verringert werden.If the liquid to be treated is fed to a spray device via a circulation line with a pump from the bottom of the first stage of the container, the oxygen content of the liquid to be treated can be reduced by spraying.
Alternativ kann die Zuführung der zu behandelnden Flüssigkeit direkt über eine Sprühvorrichtung erfolgen. So wird vorteilhaft eine intensive Entgasung beim Versprühen der gesamten zugeführten Flüssigkeit erreicht.Alternatively, the liquid to be treated can be supplied directly via a spray device. This advantageously achieves intensive degassing when spraying the entire liquid supplied.
Wenn in der zweiten Stufe eine Zuführleitung für Gas, insbesondere Kohlendioxid, und eine Ablaufleitung für die mit diesem Gas angereicherte Flüssigkeit angeordnet sind, kann im gleichen Behälter die entgaste Flüssigkeit erneut einer Gasatmosphäre, insbesondere der Kohlendioxidatmosphäre, ausgesetzt werden, um die Flüssigkeit mit diesem Gas anzureichern.If a supply line for gas, in particular carbon dioxide, and a discharge line for the liquid enriched with this gas are arranged in the second stage, the degassed liquid can be exposed again to a gas atmosphere, in particular the carbon dioxide atmosphere, in the same container in order to enrich the liquid with this gas.
Ist ferner eine Gasverbindung zwischen erster und zweiter Stufe vorgesehen, so daß das zugeleitete Gas von der zweiten Stufe zur ersten Stufe gelangt, istIf a gas connection is also provided between the first and second stages so that the gas supplied from the second stage reaches the first stage,
auch in der ersten Stufe das gewünschte Gas der Flüssigkeit zuführbar. Vorteilhaft kann damit die Anlage im Gegenstrombetrieb betrieben werden.The desired gas can also be added to the liquid in the first stage. This allows the system to be operated in countercurrent mode.
Die erste Stufe weist eine mit der freien Atmosphäre verbundene Entlüftungsleitung auf, damit die freigesetzten Gase, im allgemeinen Luft, zusammen mit dem Spülgas, im allgemeinen CO2, an die Umgebungsluft abgegeben werden können.The first stage has a vent line connected to the free atmosphere so that the released gases, generally air, can be released into the ambient air together with the purge gas, generally CO 2 .
Wird in der Verbindungsleitung eine Pumpe und ein Ejektor vorgesehen, der das Gas aus der zweiten Stufe und/oder der ersten Stufe absaugt, wird die Entgasung beschleunigt. Ferner wird im Ejektor die zu behandelnde Flüssigkeit mit dem Gas vermischt.If a pump and an ejector are provided in the connecting line to extract the gas from the second stage and/or the first stage, the degassing is accelerated. Furthermore, the liquid to be treated is mixed with the gas in the ejector.
Ferner kann in der Zulaufleitung für die zu behandelndeFurthermore, in the supply line for the water to be treated
Flüssigkeit ein Ejektor angeordnet sein, der mittelsAn ejector can be arranged in the liquid, which
CO2-Wäsche die Entgasung der Flüssigkeit in der ersten Stufe beschleunigt.CO 2 scrubbing accelerates the degassing of the liquid in the first stage.
Wird ein Überlaufwehr in der ersten und/oder zweiten Stufe angeordnet, so besteht in Teilbereichen des Behälters konstanter Füllstand. Insbesondere wenn die Verbindungsleitung an die Teilbereiche mit konstantem Füllstand angeschlossen ist, wird vorteilhaft erreicht, daß die Ejektoren gegen gleichbleibenden Druck arbeiten und die Pumpen die Flüssigkeit gleichmäßig transportieren.If an overflow weir is arranged in the first and/or second stage, there is a constant filling level in some areas of the tank. In particular, if the connecting line is connected to the areas with a constant filling level, it is advantageous that the ejectors work against constant pressure and the pumps transport the liquid evenly.
Ist die Pumpe in der Verbindungsleitung als Kreiskolbenpumpe ausgebildet, ergibt sich ein besonders gleichmäßiger Flüssigkeitstransport.If the pump in the connecting line is designed as a rotary piston pump, a particularly even liquid transport is achieved.
Besonders wenn eine zweite Flüssigkeitskomponente mit der Kreiskolbenpumpe über eine zweite Zulaufleitung zuführbar ist und ein Mischrohr in der Verbindungsleitung in Strömungsrichtung der Flüssigkeit nachfolgend angeordnet ist, wird eine hohe Dosiergenauigkeit für die Mischung zweier verschiedener Flüssigkeiten erreicht. Ferner werden die Komponenten intensiv vermischt.Particularly when a second liquid component can be supplied with the rotary piston pump via a second feed line and a mixing pipe is arranged in the connecting line downstream in the flow direction of the liquid, a high dosing accuracy is achieved for the mixing of two different liquids. Furthermore, the components are mixed intensively.
Mit einem an der Ablaufleitung angeschlossenen zweiten Behälter wird in einer dritten Stufe die zu behandelnde Flüssigkeit einer Kohlendioxidatmosphäre ausgesetzt, so daß die Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas erhöht wird. Vorteilhaft wird die gesamte Anlage im Gegenstrom betrieben, d.h. die Flüssigkeit strömt von der ersten über die zweite zur dritten Stufe, wohingegen das Gas der dritten Stufe zugeführt wird und von dort über die zweite zur ersten Stufe gelangt. Die Konzentrationsunterschiede begünstigen dann den Gasaustausch.In a third stage, the liquid to be treated is exposed to a carbon dioxide atmosphere using a second container connected to the discharge line, so that the enrichment of the liquid with the gas is increased. The entire system is advantageously operated in countercurrent, i.e. the liquid flows from the first stage through the second to the third stage, whereas the gas is fed to the third stage and from there passes through the second to the first stage. The concentration differences then promote gas exchange.
Die Erfindung wird an zwei Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.The invention is explained using two embodiments with reference to Figures 1 and 2.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Entlüftungs- undFig. 1 a venting and
Karbonisieranlage für eine Flüssigkeitskomponente mitCarbonation system for a liquid component with
erfindungsgemäßem Behälterinventive container
Fig. 2 eine entsprechende AnlageFig. 2 a corresponding system
für die zusätzliche Mischung zweier Flüssigkeitskomponenten.for the additional mixing of two liquid components.
In Figur 1 ist ein zylinderförmiger, liegend angeordneter Behälter 1 dargestellt. Der Innenraum des Behälters 1 ist durch eine vertikal angeordnete Trennwand 2 in eine erste Stufe 3 und eine zweite Stufe 4 aufgeteilt. Die zu behandelnde Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, wird über Zulaufleitung 6 im unteren Bereich der ersten Stufe 3 dem Behälter 1 zugeführt.Figure 1 shows a cylindrical, horizontally arranged container 1. The interior of the container 1 is divided into a first stage 3 and a second stage 4 by a vertically arranged partition wall 2. The liquid to be treated, for example water, is fed to the container 1 via a feed line 6 in the lower area of the first stage 3.
In der Zulaufleitung 6 ist ein Ejektor 17 und Absperrventile 24 angeordnet. Eine Unterdruckleitung des Ejektors 17 ist an den Gasraum der ersten Stufe angeschlossen.An ejector 17 and shut-off valves 24 are arranged in the inlet line 6. A vacuum line of the ejector 17 is connected to the gas space of the first stage.
Ferner ist eine Umwälzleitung 7 am Boden der ersten Stufe 3 angeschlossen und mit einer Pumpe 8 versehen, die die Flüssigkeit einer im Gasraum der ersten Stufe angeordneten Sprühvorrichtung 9 zuführt.Furthermore, a circulation line 7 is connected to the bottom of the first stage 3 and is provided with a pump 8 which supplies the liquid to a spray device 9 arranged in the gas space of the first stage.
Eine Verbindungsleitung 5 führt vom Boden der ersten Stufe 3 zum Boden der zweiten Stufe 4. Die Verbindungsleitung 5 weist ein Absperrventil 16 und einen Ejektor 15 auf, dessen Unterdruckleitung 31 an die Gasräume der ersten und zweiten Stufe 3, 4 angeschlossen ist.A connecting line 5 leads from the bottom of the first stage 3 to the bottom of the second stage 4. The connecting line 5 has a shut-off valve 16 and an ejector 15, whose vacuum line 31 is connected to the gas spaces of the first and second stages 3, 4.
Eine Ablaufleitung 12 ist am Boden der zweiten Stufe an Behälter 1 angeschlossen und dient dem Ablauf der behandelten Flüssigkeit.A drain line 12 is connected to tank 1 at the bottom of the second stage and serves to drain the treated liquid.
Zur Nachbehandlung in einer dritten Stufe 53 ist ein zweiter Behälter 30 vorgesehen, in den die behandelte Flüssigkeit mit Pumpe 3 2 über ein Regelventil 33 und einen weiteren Ejektor 34 zuführbar ist. Eine Unterdruckleitung 35 des Ejektors 34 weist einFor post-treatment in a third stage 53, a second container 30 is provided, into which the treated liquid can be fed with pump 32 via a control valve 33 and a further ejector 34. A vacuum line 35 of the ejector 34 has a
Regelventil 36 auf und führt in den Gasraum des zweiten Behälters 30.Control valve 36 opens and leads into the gas space of the second container 30.
Am Boden des zweiten Behälters 30 ist Ablaufleitung 40 angeschlossen, durch die das fertige Produkt abgeführt wird.At the bottom of the second container 30, a drain line 40 is connected, through which the finished product is discharged.
Die Ejektoren 17, 15 und 34 saugen durch die Flüssigkeitsströmung in einem querschnittsverringerten Druckbereich Gas über die dort angeschlossenen Unterdruckleitungen 25, 31, 35 an. Das angesogene Gas wird turbulent mit der Flüssigkeit vermischt.The ejectors 17, 15 and 34 suck in gas through the liquid flow in a cross-sectionally reduced pressure area via the vacuum lines 25, 31, 35 connected there. The sucked in gas is mixed turbulently with the liquid.
Die Begasung erfolgt im Gegenstrom zur Flüssigkeit, so daß das Gas, hier CO2, zuerst dem zweiten Behälter 30 zugeführt wird. Dies geschieht über Zuführleitung 37 mit Regel- und Absperrventil 38. Aus Sicherheitsgründen ist Überdruckventil 52 vorgesehen. Innerhalb des Behälters 30 ist ein Gasaustausch möglich. Das Gas ist weiter über Zuführleitung 11 in die zweite Stufe 4 des Behälters 1 zuführbar.The gassing takes place in countercurrent to the liquid, so that the gas, here CO 2 , is first fed to the second container 30. This takes place via feed line 37 with control and shut-off valve 38. For safety reasons, pressure relief valve 52 is provided. Gas exchange is possible within the container 30. The gas can then be fed to the second stage 4 of the container 1 via feed line 11.
In Zuführleitung 11 sind Regel- und Absperrventile 41, 42 vorgesehen. Eine Verbindungsleitung 43 mit Absperrventil 44 ermöglicht die direkte Zuführung des Gases zur zweiten Stufe 4 in Behälter 1. Bei dreistufigem Betrieb ist das Absperrventil 44 stets geschlossen.Control and shut-off valves 41, 42 are provided in the supply line 11. A connecting line 43 with shut-off valve 44 enables the gas to be fed directly to the second stage 4 in vessel 1. In three-stage operation, the shut-off valve 44 is always closed.
Das im Gasraum der zweiten Stufe 4 befindliche Gas strömt über Verbindungsleitung 13 in den Gasraum der ersten Stufe 3. Die Konzentration des zugeführten Kohlendioxids nimmt durch teilweisen Austausch gegen in der Flüssigkeit gelöste Gase vom Gasraum der zweiten Stufe 4 zum Gasraum der ersten Stufe 3 ab. Ferner wirdThe gas in the gas space of the second stage 4 flows via connecting line 13 into the gas space of the first stage 3. The concentration of the supplied carbon dioxide decreases through partial exchange with gases dissolved in the liquid from the gas space of the second stage 4 to the gas space of the first stage 3. Furthermore,
das Kohlendioxid durch die aus der zu behandelnden Flüssigkeit austretende Luft, besonders in der ersten Stufe 3, verdünnt.the carbon dioxide is diluted by the air escaping from the liquid to be treated, especially in the first stage 3.
Entlüftungsleitung 14 führt aus dem Gasraum der ersten Stufe 3 heraus. In der Entlüftungsleitung 14 sind ein Überdruckventil 45 und Absperrventile 46 vorgesehen. Das Gasgemisch wird über die Entlüftungsleitung 14 an die Umgebung abgegeben.Vent line 14 leads out of the gas chamber of the first stage 3. A pressure relief valve 45 and shut-off valves 46 are provided in the vent line 14. The gas mixture is released into the environment via the vent line 14.
Für Reinigungszwecke oder zur Produktionsumstellung läßt sich die gesamte Vorrichtung über mehrere Ablaßventile 51 entleeren.For cleaning purposes or to change production, the entire device can be emptied via several drain valves 51.
In Figur 2 ist eine Anlage dargestellt, die zusätzlich eine zweite Flüssigkeitskomponente zumischen kann. Eine Zulaufleitung 10 führt über Absperrventil 24 auf die im Gasraum der ersten Stufe 3 angeordnete Sprühvorrichtung 9. Der Flüssigkeitsraum der ersten Stufe 3 und der zweiten Stufe 4 ist jeweils mit einem Überlaufwehr 18 in Teilbereiche abgeteilt. Teilbereiche 19 haben somit einen konstanten Füllstand, so daß der Gegendruck für Ejektor und Kreiskolbenpumpe 20 unveränderlich festgelegt ist.Figure 2 shows a system that can also mix in a second liquid component. A supply line 10 leads via a shut-off valve 24 to the spray device 9 arranged in the gas space of the first stage 3. The liquid space of the first stage 3 and the second stage 4 is each divided into sub-areas by an overflow weir 18. Sub-areas 19 therefore have a constant fill level, so that the back pressure for the ejector and rotary piston pump 20 is fixed and cannot be changed.
Die Vorrichtung weist eine Umwälzleitung 26 auf, die mit einer Umwälzpumpe 27, dem Ejektor 28 und einem Absperrventil 29 versehen ist. Eine Unterdruckleitung 25 des Ejektors 28 ist dabei an den Gasraum der ersten Stufe 3 des Behälters 1 angeschlossen.The device has a circulation line 26 which is provided with a circulation pump 27, the ejector 28 and a shut-off valve 29. A vacuum line 25 of the ejector 28 is connected to the gas space of the first stage 3 of the container 1.
Die Teilbereiche 19 der ersten 3 und zweiten Stufe 4 sind über Verbindungsleitung 5 mit darin angeordneter Kreiskolbenpumpe 20 und Mischrohr 22 verbunden.The sub-areas 19 of the first 3 and second stage 4 are connected via a connecting line 5 with the rotary piston pump 20 and mixing pipe 22 arranged therein.
Über in der Verbindungsleitung 5 vorgesehenes Absperrventil 16 ist es möglich, zum Anfahren der Vorrichtung die Flüssigkeit in der ersten Stufe 3 über Umwälzleitung 26 mehrfach umzuwälzen, bevor nach Erreichen einer gleichmäßigen und ausreichenden Belüftung die zweite Stufe 4 durch Öffnen von Absperrventil 16 zugeschaltet wird.Using the shut-off valve 16 provided in the connecting line 5, it is possible to circulate the liquid in the first stage 3 several times via the circulation line 26 in order to start up the device, before the second stage 4 is switched on by opening the shut-off valve 16 after uniform and sufficient ventilation has been achieved.
Die Kreiskolbenpumpe 20 ist als Doppelpumpe ausgeführt und weist eine zweite Zulaufleitung 21 zum Zumischen einer zweiten Flüssigkeitskomponente, hier Sirup, auf. Die zweite Flüssigkeitskomponente wird über Leitung 47 mit Absperrventil 48 einem Vorratsbehälter 49 zugeführt, aus dem über die Zulaufleitung 21 die Mischung erfolgt.The rotary piston pump 20 is designed as a double pump and has a second inlet line 21 for mixing in a second liquid component, here syrup. The second liquid component is fed via line 47 with shut-off valve 48 to a storage container 49, from which the mixing takes place via the inlet line 21.
Die Doppelkreiskolbenpumpe 20 besitzt eine hohe Dosiergenauigkeit durch Konstanthaltung der Drücke zwischen Saug- und Druckstutzen der Pumpen. Somit wird ein gleichmäßiges Mischverhältnis erreicht. Das Mischrohr 22 unterstützt dabei die Vermischung beider Flüssigkeitskomponenten. Ferner ist ein Absperrventil 16 zum Schließen der Verbindungsleitung 5 vorgesehen. Die Ablaufleitung 12 ist am Behälter 1 wie in Figur 1 angeordnet. Die Anordnung und Funktionsweise des zweiten Behälters 30, der sich an Ablaufleitung 12 anschließt, entspricht dem bereits zur Figur 1 beschriebenen Behälter 1.The double rotary piston pump 20 has a high dosing accuracy by keeping the pressures constant between the suction and pressure ports of the pumps. This achieves a uniform mixing ratio. The mixing tube 22 supports the mixing of both liquid components. A shut-off valve 16 is also provided for closing the connecting line 5. The drain line 12 is arranged on the container 1 as in Figure 1. The arrangement and function of the second container 30, which is connected to the drain line 12, corresponds to the container 1 already described in Figure 1.
Die Zuführleitung 11 führt das aus der dritten Stufe 53 des zweiten Behälters 30 austretende Gas dem Gasraum der zweiten Stufe 4 des Behälters 1 im Gegenstrom zu. Die Verbindungsleitung 13 leitet das Gas/Gasgemisch weiter zur ersten Stufe 3 des Behälters 1. An der Verbindungsleitung 13 ist eine Ausgleichsleitung 50,The supply line 11 feeds the gas emerging from the third stage 53 of the second container 30 to the gas space of the second stage 4 of the container 1 in countercurrent. The connecting line 13 directs the gas/gas mixture to the first stage 3 of the container 1. A compensating line 50 is connected to the connecting line 13.
angeschlossen, die dem Druckausgleich im Vorratsbehälter 49 der zweiten Flüssigkeitskomponente dient.which serves to equalize the pressure in the storage tank 49 of the second liquid component.
Eine Entlüftungsleitung 14 ist wie zu Figur 1 beschrieben angeordnet. Lediglich Unterdruckleitung 25 ist demgegenüber nicht an die Zulaufleitung 6, sondern an den in Umwälzleitung 26 angeordneten Ejektor 28 angeschlossen.A vent line 14 is arranged as described in Figure 1. Only the vacuum line 25 is not connected to the inlet line 6, but to the ejector 28 arranged in the circulation line 26.
An den Gas/Flüssigkeitsgrenzflächen in den drei Stufen 3, 4, 53 in den Behältern 1, 30 findet Gasaustausch und intensive Entlüftung statt. Die Begasung wird vornehmlich durch die Ejektoren 15, 17 bzw. 28, 34 erreicht.Gas exchange and intensive venting take place at the gas/liquid interfaces in the three stages 3, 4, 53 in the containers 1, 30. The gassing is mainly achieved by the ejectors 15, 17 and 28, 34.
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