DE3040268A1

DE3040268A1 - Vorrichtung zur messung der in einer fluessigkeit enthaltenen gasmenge

Info

Publication number: DE3040268A1
Application number: DE19803040268
Authority: DE
Inventors: Charles 67370 Truchtersheim Baudelaire
Original assignee: ALSACIENNE DE SERVICES INDUSTRIELS Ste
Current assignee: ALSACIENNE DE SERVICES INDUSTRIELS Ste
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB2061500B; FR2468899B1; BE885675A; JPS56153234A; US4373374A; GB2061500A; DE3040268C2; FR2468899A1; NL8005585A

Description

Soci§te Alsacienne de 24. Oktober 1980 Services Industrielles _FR 3025

Vorrichtung zur Messung der in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Messung der in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge, insbesondere der Menge der Kohlensäure, die in gashaltigen Getränken wie Bier, Mineralwasser, Limonade, Fruchtsäften und ähnlichen enthalten ist.

Es sind bereits verschiedene Geräte bekannt, die es ermöglichen, unter Auswertung des Henry¹ sehen Gesetzes die in einer Flüssigkeit enthaltene Gasmenge zu bestimmen. Das Gesetz von W. Henry besagt, daß die Konzentration eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases bei jeder Temperatur im direkten Verhältnis zu dem Druck steht, der in dem über der Flüssigkeit befindlichen gasgefüllten Raum durch Druckausgleich von dem gelösten Gas erzeugt wird. Werden in einem solchen über einer Flüssigkeitsprobe gebildeten Gasvolumen nach Erreichen des Druckausgleichs Druck und Temperatur gemessen, so läßt sich hieraus die Konzentration des gelösten Gases errechnen.

Die französische Patentschrift 2 110 826 beschreibt eine solche Vorrichtung, die die automatische Bestimmung und Auswertung der Druck- und Temperaturkomponenten und damit die Ermittlung des Gasgehaltes in einem Getränk gestattet. Der Gegenstand des genannten Patentes hat jedoch den großen Nachteil, daß nach jeder Messung ein Teil der untersuchten Flüssig-

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keitsprobe mit der Außenluft in Berührung gebracht werden muß, wodurch die Gefahr einer bakteriellen Verunreinigung entsteht. Zudem sind eine Sterilisation und Spülung nicht unter jeder beliebigen Bedingung durchführbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile dadurch zu beseitigen, daß eine Vorrichtung geschaffen wird, die die Meßbedingungen erfüllt und dabei gleichzeitig nach außen hin vollständig geschlossen bleibt, so daß jede Möglichkeit einer Verunreinigung von außen her ausgeschlossen ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist über einer an der Hauptleitung für die zu untersuchende Flüssigkeit angeschlossenen Abzweigung angeordnet, die als Zweigleitung zur Entnahme der Probe bezeichnet werden kann und im folgenden auch kurz als "Zweigleitung" bezeichnet werden soll. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die zu untersuchende Probe aufnehmende und während des Meßvorgangs dicht verschließbare Meßkammer enthält, daß ferner Mittel zur wahlweise alternativen Führung der Durchflußströmung entweder durch die Meßkammer oder durch die Zweigleitung vorgesehen sind,und daß schließlich die Meßkammer mit Mitteln zur den Meßbedingungen entsprechenden Änderung ihres Volumens versehen ist. In Weiterbildung der Erfindung erreicht man die Volumenänderung der Meßkammer dadurch, daß mindestens ein form- und volumenveränderlicher Körper in der Meßkammer vorgesehen ist, der in die FTüssigkeitsprobe eintaucht. Um die Temperatur der Vorrichtung möglichst einheitlich und stabil zu halten, kann man in Weiterbildung der Erfindung einen Nebenweg vorsehen, über den die Flüssigkeitsströmung in der Zweigleitung während des Meßvorgangs aufrechterhalten bleibt.

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Weitere kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus der beigefügten Zeichnung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung als Schnitt durch die Zweigleitung und die Meßkammer gezeigt ist, wobei zwei gleichartige Anordnungen zur Durchführung des Meßverfahrens miteinander gekoppelt sind.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: die Vorrichtung bei geöffneter Meßkammer und geschlossenem Nebenweg;

Figur 2: die Vorrichtung bei geschlossener Meßkammer und geöffnetem Nebenweg, vor Beginn des Meßvorgangs;

Figur 3: die Vorrichtung während des Meßvorgangs.

Mit der Hinweisziffer 1 ist ein Nebenweg für die Flüssigkeit bezeichnet, in welchem zwei bewegliche kolbenförmige Verschlußvorrichtungen 2 angeordnet sind, die von den beiden Wendelfedern 3 im Sinne einer Aufwärtsbewegung beaufschlagt werden. Der Hub dieser Verschlußvorrichtungen 2 ist nach oben begrenzt durch die Scheidewand 4, in der sich zwei öffnungen 5 befinden, die den Nebenweg 1 mit der Meßkammer 6 verbinden. Die Meßkammer 6 weist keine weiteren nach außen führenden Öffnungen auf. In die Meßkammer 6 ragen zwei form- und volumenveränderliche Körper 7 hinein, die im gewählten Beispiel als elastische Faltenbälge ausgebildet und bei 8 an der oberen Wandung der Meßkammer 6 luft- und wasserdicht befestigt sind, so daß diese nach außen hin vollständig geschlossen ist.

Zwei Stangen 9 greifen von oben nach unten durch die elastischen Faltenbälge 7 und sind bei 10 - gleichfalls luft- und wasserdicht - an diesen befestigt, während ihre oberen Teile jeweils in Führungen 11 geführt sind. Diese Stangen 9 ragen

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unten über den Abschluß der elastischen Faltenbälge 7 hinaus, während sie oben an einem Querstab 12 enden, mit dem sie fest verbunden sind und der durch zwei Federn 13 nach oben gedrückt und in einem gewissen Abstand von der Meßkammer 6 gehalten ist.

In der in Figur 1 dargestellten Stellung befindet sich der Querstab 12, der auf beliebige Weise betätigt werden kann, in seiner tiefsten Lage, in der die Stangen 9 einerseits die Faltenbälge 7 so weit wie möglich ausziehen und andererseits mit ihren unteren Enden die Verschlußvorrichtungen 2 entgegen der Wirkung der Federn 3 so weit nach unten drücken, daß sie die öffnung 16 einer in dem Nebenweg 1 vorgesehenen Trennwand 17 geschlossen halten, während zwischen ihnen und der Meßkammer 6 der Weg 14 für den Durchfluß der Flüssigkeit frei bleibt. Hierdurch ist es möglich, daß die Flüssigkeit durch die Meßkammer 6 strömt, die ihrerseits durch eine im oberen Teil unterbrochene Mittelwand 15 in zwei miteinander in Verbindung stehende Teilräume unterteilt ist. Der Strömungsverlauf der Flüssigkeit in der Meßkammer 6 ist durch Pfeile angedeutet; im gewählten Beispiel tritt die Flüssigkeit gemäß Figur 1 von links ein und fließt nach rechts ab.

Will man nun die Messung der in der Flüssigkeit enthaltenen Gasmenge einleiten, so hebt man in der in Figur 2 dargestellten Weise als erste Maßnahme den Querstab 12 und damit die Stäbe 9 an, bis die Verschlußvorrichtungen 2 die Trennwand berühren und dadurch die öffnungen 5 dicht schließen. Gleichzeitig wird in dem Nebenweg 1 die öffnung 16 geöffnet, so daß durch diesen die Flüssigkeit weiterhin strömen kann, während die Meßkammer 6, in der sich nunmehr eine Flüssigkeitsprobe befindet, vorübergehend fest geschlossen ist.

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Um den Gasgehalt der Flüssigkeitsprobe messen zu können, hebt man den Querstab 12 noch weiter an, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Hierdurch werden über die beiden Stangen 9 die elastischen Faltenbälge 7 zusammengedrückt und es entsteht oberhalb der in der Meßkammer 6 befindlichen Flüssigkeit ein leerer Raum, in den das in der Flüssigkeit enthaltene Gas entweichen kann, bis der Druckausgleich erreicht ist. Nunmehr kann man mit den allgemein bekannten Hilfsmitteln sowohl den in der Meßkammer 6 herrschenden Druck, als auch die Temperatur messen und hieraus in der üblichen Weise die Konzentration des in der Flüssigkeit enthaltenen Gases errechnen, vorzugsweise unter Verwendung elektronischer Hilfsmittel.

Um so rasch wie möglich vom Zustand, bei dem das Gas in der Flüssigkeit gelöst war, zu dem die Durchführung der Messung ermöglichenden Druckausgleich zu gelangen, war es bei den früher üblichen Vorrichtungen zur Messung des Gasgehaltes von Flüssigkeiten aufgrund des Gesetzes von Henry erforderlich, besondere Einrichtungen zur Beschleunigung des Entgasungsvorgangs mit einzubauen. Diese Einrichtungen bestanden namentlich entweder aus Elektroden, zwischen denen eine elektrische Spannung angelegt wurde, oder aber aus mechanischen Teilen, die dazu dienten, die zu untersuchende Probe kräftig zu schütteln; aber in all diesen Fällen handelte es sich um zusätzliche Hilfsmittel, die von den eigentlichen Elementen der damaligen Meßvorrichtungen völlig verschieden und ausschließlich zur Beschleunigung des Entgasungsvorgangs bestimmt waren.

Demgegenüber ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen raschen Ablauf des Gasaustritts, ohne daß auf irgendein zusätzliches oder spezielles Mittel zurückgegriffen werden mußte; tatsächlich genügt es, die oben beschriebenen Handgriffe durchzuführen, wobei insbesondere das Anheben der unter der

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Wirkung der Federn 13 stehenden Stangen 9 mit großer Geschwindigkeit durchgeführt werden muß. Hierdurch wird nach dem
Schließen der 'Öffnungen 5 eine plötzliche Verringerung des
auf die Fllissigkeitsprobe wirkenden Drucks bewirkt, so daß
durch dieses Vorgehen eine Art Schockwirkung erzielt wird,
die ausreicht, um den sofortigen Austritt des Gases aus der
Flüssigkeit herbeizuführen und einen raschen Druckausgleich
zu erhalten.

Nachdem in der oben beschriebenen Weise eine Messung durchgeführt wurde, kann der Gesamtvorgang wiederholt werden, indem
zunächst der Querstab 12 wieder nach unten gedruckt wird, so
daß die öffnung 16 im Nebenweg geschlossen und die öffnungen

5 geöffnet werden, so daß die Flüssigkeit durch die Meßkammer

6 strömt, wie dies in der Figur 1 dargestellt ist. Während
sämtlicher Maßnahmen zur Durchführung des Meßvorgangs bleiben sowohl die Meßkammer, als auch die Zweigleitung mit dem Nebenweg vollkommen von der Außenluft abgeschlossen, und jede Gefahr einer bakteriellen Verunreinigung von außen her ist ausgeschlossen.

Darüber hinaus bietet die Vorrichtung gemäß der Erfindung noch einen weiteren Vorteil, der darin besteht, daß die Durchflußrichtung der zu messenden Flüssigkeit umkehrbar ist. Zu diesem Zweck ist, wie aus Figur 1 ersichtlich, die Vorrichtung
hinsichtlich ihres - bezogen auf die Zeichnung - linken und
rechten Teiles vollkommen symmetrisch aufgebaut und gestattet es so, den Eintritt der durchströmenden Flüssigkeit und deren Abfluß beliebig zu vertauschen, ohne daß durch diese Änderung der Durchflußrichtung die Durchführung der Messung beeinflußt wird.

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Diese Eigenschaft der Umkehrbarkeit der Durchflußrichtung
wurde angestrebt im Hinblick auf folgenden Vorteil: Wenn die Flüssigkeit Verunreinigungen oder auch verschiedene ihr zugehörige Feststoffe, wie z.B. Fruchtmark, enthält, kann man
vor der Eingangs- und der Ausgangsöffnung je ein Filter vorsehen, um diese Feststoffe zurückzuhalten und so zu bewirken, daß beim Schließen der öffnungen 5 eine unzureichende Abdichtung durch sich dazwischen lagernde Feststoffe vermieden wird, Man erreicht dann durch periodisches Umkehren der Durchflußrichtung, daß diese Filter automatisch von den sie verstopfenden Feststoffen befreit werden. Es leuchtet tatsächlich ohne weiteres ein, daß durch eine solche Richtungsumkehr des Durchflusses die systematische Anreicherung der auf der Außenseite der Filter zurückgehaltenen Stoffe, wie sie bei unveränderter Durchflußrichtung unvermeidbar wäre, unterbunden wird, da
die während der einen Durchflußrichtung von einem Filter zurückgehaltenen Stoffe von dort entfernt werden, sobald die
Strömung in der umgekehrten Richtung verläuTt.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht klar hervor, daß die
neue Vorrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich mit den
bisher bekannt gewordenen Apparaturen einen bedeutenden Fortschritt darstellt, da weder die zu untersuchende Flüssigkeit mit der Außenluft in Berührung kommt, noch eine zur Messung
entnommene Probe ganz oder teilweise verlorengeht, was z.B.
bei wertvollen oder kostspieligen Flüssigkeiten von Bedeutung sein kann. Im übrigen können die einzelnen Meßvorgänge mit
geringstem Arbeitsaufwand in ununterbrochener Folge nacheinander durchgeführt werden, und die Spülung und Sterilisierung
der Apparatur sind ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen unter
den gleichen Bedingungen möglich wie für die übrigen Teile
der Gesamtanlage.

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Lee

r/Pei t

Claims

Societe" Alsacienne de Services Industrieis 24. Oktober 1980 67760 Gambsheim, Frankreich _FR

Patentansprüche

^ 1J Vorrichtung zur automatischen Messung der in einer Flüssig- ^-^ keit enthaltenen Gasmenge, insbesondere der Menge der in gashaltigen Getränken, wie Bier, Mineralwasser, Limonade, Fruchtsäften und ähnlichen enthaltenen Kohlensäure, die über einer zur Entnahme der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe dienenden, an die Hauptleitung der Flüssigkeit angeschlossenen Zweigleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe aufnehmende und während des Meßvorgangs dicht verschließbare Meßkammer (6) enthält, daß ferner Mittel (2) zur wahlweise alternativen Führung der Durchflußströmung entweder durch die Meßkammer (6) oder unter gleichzeitiger Schließung der Meßkammer (6) über einen Direktweg (16) der Zweigleitung (1) vorgesehen sind, und daß schließlich die Meßkammer (6) mit Mitteln (7) zur den Meßbedingungen entsprechenden Änderung ihres Volumens versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Nebenweg (z.B. 16) zur Sicherstellung des ununterbrochenen Durchflusses in der Meßvorrichtung besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur öffnung und Schließung der Meßkammer (6) und zur öffnung und Schließung des Nebenweges (16) ein gemeinsames Element (2) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Element (2) zum wechselseitigen öffnen und Schließen der Meßkammer (6) und des Nebenweges (16) die Form eines kolbenartigen Hohlkörpers aufweist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßkammer (6) mindestens ein formveränderlicher das Fassungsvermögen der Meßkammer (6) beeinflussender Körper (7) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der formveränderliche Körper als elastischer Faltenbalg (7) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Körper beziehungsweise der elastische Faltenbalg (7) luft- und wasserdicht an der Wandung der Meßkammer (6) befestigt ist und gleichzeitig zur übertragung der zur Betätigung des oder der beweglichen Verschlußelemente (2) erforderlichen Antriebskraft ohne Beeinträchtigung der Abdichtung der Meßkammer herangezogen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement beziehungsweise die Verschlußelemente (2) so ausgebildet ist beziehungsweise sind, daß für die Flüssigkeit stets gleichzeitig der Durchgang durch den Nebenweg geöffnet und durch die Meßkammer geschlossen ist und umgekehrt.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Verschlußelementes (2) und zur Verformung des verformbaren Körpers beziehungsweise des Faltenbalges (7) die gleichen Antriebs- beziehungsweise Obertragungsorgane (9,12) vorgesehen sind.

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