Ventilanordnung für Behälter

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für Behälter zur Herstellung, Behandlung und/oder Aufbewahrung von Flüssigkeiten, insbesondere von Weinen, mit einem an einem höchsten Punkt eines Behälters anschließbaren Rohrsystem (10, 12, 14) und einem Überdruckventil (18) mit einem Öffnungsdruck von weniger als 1 bar, das über das Rohrsystem mit dem Behälterinnenraum kommuniziert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für Behälter zur Herstellung, Behandlung und/oder Aufbewahrung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wein.

[0002] Bei der Herstellung und Lagerung von Wein und anderen Lebensmitteln wie Fruchtsäften, Milch, Destillaten, Likören, sogar Medikamenten, wie z.B. lnfusionslösungen, Essig, Ölen, in Öl eingelegten Oliven, biologischem Material, das eventuell von Bakterien oder anderen Mikroorganismen befallen werden kann, und dergleichen mehr in Behältern können Druckschwankungen auftreten. Bekannt sind beispielsweise Hochdrucktanks, in denen Prozesse im Druckbereich von mehreren bar stattfinden können. Diese Behälter weisen eine vergleichsweise große Wandstärke auf, um den hohen Drücken widerstehen zu können, und sind entsprechend kostspielig. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen bisher druckfrei, d.h. mit Atmosphärendruck gearbeitet wurde. Bei solchen Anwendungen, beispielsweise bei der Weinherstellung, sind Tanks, insbesondere Edelstahltanks üblich, die eine sehr geringe Wandstärke von weniger als 1 mm aufweisen und entsprechend weniger materialaufwendig sind. Diese Tanks sind jedoch gegen Überdruck und Unterdruck empfindlich. Bei Überschreitung eines gewissen Überdrucks kann der Tank bersten. Bei Unterschreitung schon eines geringen Unterdrucks kann der Tank kollabieren. Im Verlauf der Weinherstellung treten durch den Gärprozess natürliche Druckschwankungen auf. Bisher ist eine sogenannte offene Gärung vorgenommen worden. Dabei steht der Tank über eine kleine Öffnung mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Problematik hierbei ist, dass einerseits Fremdstoffe in den Tank hineingelangen können und dass andererseits wichtige Komponenten aus dem Wein entweichen können. Solche Komponenten sind insbesondere Aromastoffe und CO₂. Einerseits soll überschüssiges, bei der Fermentation entstehendes CO₂ austragen werden, andererseits sollen die Aromastoffe im Wein verbleiben. Eine kontrollierte Austragung des CO₂ ist mit den bekannten, offenen Systemen nicht möglich. Bei der Verwendung von Hochdrucktanks bei der Weinherstellung kann es andererseits zu Gärstörungen durch zu hohen Überdruck kommen.

[0003] Ausgehend hiervon sollen eine Anordnung und ein Verfahren bereitgestellt werden, die eine möglichst schonende, Aroma bewahrende Herstellung des Weins bzw. anderer wichtiger Eigenschaften der behandelten Flüssigkeit möglich machen. Weiterhin soll ein Schutz gegen unerwünschte Oxidation des Behälterinhalts ermöglicht werden und eine kontrollierte Imprägnierung z.B. mit CO₂ stattfinden können. Schließlich soll ein energiesparender Herstellungs- oder Lagerprozess ermöglicht werden, etwa durch eine Stromeinsparung durch verminderten Einsatz oder Wegfall von Kühlaggregaten. Schließlich soll der CO₂-Verbrauch bei der Vinifizierung vermindert werden.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Niederdruckprozess vorgeschlagen, der durch den Einsatz eines an dem Behälter angeordneten Überdruckventils und vorzugsweise gleichzeitig eines Unterdruckventils ermöglicht wird. Der maximal erreichte Überdruck bis zum Öffnen des Überdruckventils beträgt etwa 0,5 bar, während der maximal erreichte Unterdruck bis zum Öffnen des Unterdruckventils lediglich etwa 0,005 bar beträgt. Bei diesen Drücken werden empfindliche, dünnwandige Edelstahlbehälter nicht beschädigt. Dabei ist berücksichtigt, dass derartige Edelstahlbehälter wesentlich empfindlicher gegenüber einem Unterdruck als gegenüber einem Überdruck sind. Im Gegensatz hierzu wird bei den bekannten Hochdruckprozessen im Druckbereich beispielsweise von 4 bis 7 bar gearbeitet. Derartige Anlagen fallen unter die Druckbehälterverordnung und sind somit prüfpflichtig, was zu höheren Betriebskosten beiträgt.

[0005] Das Rohrsystem für die Ventile wird im Bereich des höchsten Punkts des Behälters angeschlossen, um sicherzustellen, dass eine Verbindung zum Gasraum über dem Inhalt, nicht jedoch mit dem Inhalt selbst, besteht. Dem Überdruckventil ist ein Manometer mit einer von 0 bis 0,5 bar reichenden Skala zugeordnet. Das Überdruckventil ist ein federbelastetes Sitzventil. Die Federvorspannung, die für die Höhe des Öffnungsdrucks des Ventils bestimmend ist, lässt sich vorteilhafterweise über eine Gewindehülse einstellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der untere Bereich des Ventils, wo beim Öffnen des Ventils Gas aus dem Behälter ausströmt, von einem Flüssigkeitsreservoir, beispielsweise einem Standzylinder aus vorzugsweise transparentem Material, umgeben ist. Bevorzugt besteht der Standzylinder aus Glas oder Acrylglas. Der Zylinder begrenzt einen nach oben offenen Ringraum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann. Der Zylinder ist an einem Flansch, der den Boden des Reservoirs bildet, mittels eines O-Rings dichtend aufgeklemmt. Im unteren Bereich des Ventilgehäuses ist mindestens eine Öffnung vorgesehen, die zum Innenbereich des Ventils oberhalb vom Ventilsitz führt. Diese Zutrittsöffnung sollte von einem eingefüllten Flüssigkeitsstand überdeckt werden. Die bei Überdruck entweichenden Gase treten durch die Flüssigkeit aus. Die hierbei entstehenden Blasen sind zum einen optisch wahrnehmbar, zum anderen tritt ein Gluckergeräusch auf, das akustisch wahrnehmbar ist. Das Austreten von Gasen aus dem Behälter wird somit auf einfache Weise und auch aus einiger Entfernung - bei größeren Behältern etlichen Metern - optisch und akustisch signalisiert. Bei Verwendung einer geeigneten Flüssigkeit kann eine chemische Reaktion mit einer Indikatorwirkung auftreten. Die verwendete Flüssigkeit tritt selbstverständlich auch in den Innenraum des Ventilgehäuses ein und umgibt den Ventilkörper. Die Flüssigkeit kann dennoch nicht über das Ventil in den Innenraum des Tanks eintreten, da der Ventilsitz einen Kegelsitz aufweist, der nur bei entsprechendem Überdruck öffnet und das ausströmende Gas verhindert dann ein Eintreten der Flüssigkeit.

[0006] Das Ventil weist weiterhin einen Betätigungsknopf auf, der direkt mit dem Ventilkörper verbunden ist und von außen durch Anheben eine manuelle Druckentspannung des Tanks ermöglicht. Eine manuelle Druckentspannung wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn der Tank geöffnet werden soll, da er dann druckfrei sein sollte. Mittels dem Manometer lässt sich überwachen, wann der Druckausgleich stattgefunden hat.

[0007] Die das Überdruckventil umfassende Armatur kann noch einen Absperrhahn aufweisen. Dieser ist bevorzugt als Kugelventil bzw. Kugelhahn ausgebildet. Über diesen Hahn kann der Tank mit CO₂ beaufschlagt werden. Es können auch flüssige Zusätze in den Tank geleitet werden. Weiterhin lässt sich ein Füllstandsanzeiger anschließen.

[0008] In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist neben dem Überdruckventil auch ein Unterdruckventil vorgesehen. Dieses weist einen Öffnungsdruck von etwa 0,005 bar auf. Dieses sehr geringe Unterdruckniveau ist als Obergrenze angesetzt, um Druckbeschädigungen des Tanks zu verhindern. Ein solch geringer zulässiger Unterdruck ist jedoch bereits ausreichend, da ein Unterdruck an sich den Gärprozess oder ähnliche Prozesse nicht vorteilhaft unterstützt. Die Unterdrucksteuerung soll lediglich Ausdehnungs- und Kontraktionsvorgänge bei Temperaturschwankungen oder Luftdruckschwankungen ausgleichen. Wichtig ist insbesondere bei der Entnahme von Flüssigkeit aus dem Tank, dass eine Belüftung gewährleistet ist, die bevorzugt durch die Verwendung des Unterdruckventils automatisch erfolgt. Bekannt war bisher, einen manuell zu betätigenden Absperrmechanismus auf der Oberseite des Tanks vorzusehen, der jedoch vor einem Entleeren bzw. einer Entnahme der Flüssigkeit aus dem Tank geöffnet werden musste. Falls die Herstellung dieses Druckausgleichs unterblieb, so wird durch die ausströmende Flüssigkeit sehr schnell ein Unterdruckniveau erzeugt, das in der Vergangenheit zu einem Kollabieren des Tanks geführt hat. Das Unterdruckventil weist einen Ventilstößel auf, der oben durch eine auf das Ventilgehäuse aufgesetzte Silikonkappe gegen Eintreten von Schmutzpartikeln abgedichtet ist.

[0009] Das Unterdruckventil ist bevorzugt über einen Flanschanschluss starr mit dem Tank verbunden. Der Überdruckteil der Armatur ist über eine verstellbare Gewindeverbindung mit dem Unterdruckteil verbunden. Hierdurch lässt sich die Neigung des Überdruckteils variieren, so dass eine Bedienperson das Manometer und die Funktion des Überdruckventils aus einer bodennahen Position leicht optisch überwachen kann. Dies ist insbesondere bei großen Tanks von Interesse, die Höhen von mehreren Metern aufweisen können.

[0010] Grundsätzlich ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Ventilsystems nicht auf große Tanks beschränkt. Das Einsatzgebiet reicht von Kleintanks oder Kleinsttanks mit Volumina im Bereich von 100 Liter bis zu Großtanks mit Füllmengen im Bereich von 1 Mio. Liter. Die dargestellte Ausführung deckt sämtliche Einsatzzwecke ab, d.h. die Ventileinrichtung skaliert nicht mit der Tankgröße. Das Überdruckventil lässt sich bis zu einer Ausströmmenge von etwa 30.000 I/h verwenden.

[0011] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1

eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventilanordnung mit einem Überdruckventil und einem Unterdruckventil zum Be- und Entlüften eines Behälters für Flüssigkeiten; und

Fig. 2

eine geschnittene Seitenansicht des Überdruckventils gemäß Fig. 1.

[0012] Die in der Zeichnung dargestellte Ventilanordnung besteht im Wesentlichen aus einem drei T-Stücke 10, 12, 14 umfassenden Rohrsystem, das ein Unterdruckventil 16 und ein Überdruckventil 18 mit der Oberseite eines nicht näher dargestellten Behälters verbindet. Das T-Stück 10 weist einen Kegelstutzen 20 auf, der mittels der Nutmutter 22 an einem entsprechenden Gegenstück am Behälter befestigt wird. Auf gleiche Weise sind die T-Stücke 10 und 12 miteinander verbunden, so dass das T-Stück 12 gegenüber dem T-Stück 10 verschwenkt werden kann, beispielsweise um das Manometer 24, das einen Überdruck im Behälter anzeigt, aus einer bestimmten Position besser ablesen zu können. Am freien Ende des T-Stücks 14 ist ein Kugelhahn 26 angeordnet, der geöffnet werden kann, um den Behälter über einen Schlauch 28 beispielsweise mit CO₂-Gas zu beaufschlagen.

[0013] Das Überdruckventil 18 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Das Ventil 18 ist als Sitzventil ausgebildet, mit einem Kegelventilkörper 30, der mittels einer Feder 32 gegen einen Ventilsitz im Gehäuse des Ventils 18 gedrückt wird. Die Vorspannung der Feder 32 und damit der Überdruck, bei dem das Ventil öffnet, kann über einen Gewindedeckel 34 verändert werden. Im Bereich des Ventilkörpers 30 weist das Ventilgehäuse eine Reihe von Durchbrechungen 36 auf, über die Gas beim Öffnen des Ventils ausströmen kann. Die Durchbrechungen 36 sind von einem Flüssigkeitsreservoir umgeben, dass durch einen Flanschboden 38 und einen Acrylglaszylinder 40 gebildet ist. Ein in einer Umfangsnut des Flanschbodens 38 angeordneter O-Ring 42 sorgt für einen kraftschlüssigen und flüssigkeitsdichten Sitz des Zylinders 40 auf dem Flanschboden 38. Beim Austreten von Gas aus dem Behälter strömt dieses durch die in dem Reservoir vorhandene Flüssigkeit und zeigt das Austreten optisch durch Blasenbildung und akustisch durch Gluckergeräusche an. Ein Kugelgriff 44 ist über eine Stange 46 mit dem Ventilkörper 30 verbunden und erlaubt durch Anheben eine manuelle Druckentspannung des Behälters.

Ansprüche

1. Ventilanordnung für Behälter zur Herstellung, Behandlung und/oder Aufbewahrung von Flüssigkeiten, insbesondere von Weinen, mit einem an einem höchsten Punkt eines Behälters anschließbaren Rohrsystem (10, 12, 14) und einem Überdruckventil (18) mit einem Öffnungsdruck von weniger als 1 bar, das über das Rohrsystem mit dem Behälterinnenraum kommuniziert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (18) als federbelastetes Sitzventil mit einem durch Verändern der Federvorspannung einstellbaren Öffnungsdruck im Bereich von 0,05 bis 1 bar, vorzugsweise bis 0,5 bar ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein an dem Rohrsystem (10, 12, 14) parallel zu dem Überdruckventil (18) angeordnetes Unterdruckventil (16) mit einem Öffnungsdruck von weniger als 0,007 bar, vorzugsweise weniger als 0,005 bar.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsöffnung (36) des Überdruckventils (18) von einem Flüssigkeitsreservoir (38, 40) umgeben ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir (38, 40) durch einen Flanschboden (38) und einen nach oben offenen Zylinderstutzen (40) gebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderstutzen (40) aus einem transparenten Material, vorzugsweise aus Glas oder Acrylglas gebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem (10, 12, 14) an seinem freien Ende mit einem gas- und flüssigkeitsdichten, vorzugsweise als Kugelhahn ausgebildeten Absperrventil (26) versehen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem freien Ende des Rohrsystems (10, 12, 14) ein Anschlussstück für einen Gasschlauch (28) zum Beaufschlagen des Behälters mit einem Gas, vorzugsweise mit CO₂, oder für einen Füllstandsanzeiger vorgesehen ist.

9. Behälter für Flüssigkeiten mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Zeichnung