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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen von Dampf durch Verdampfen einer Flüssigkeit in einem Behälter mit einem Auslass für diesen Dampf.
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Stand der Technik
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Einrichtungen zum Erzeugen von Dampf sind in vielfältiger Form und Ausführung bereits auf dem Markt bekannt.
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Um beispielsweise Tierfutter, insbesondere Milch, von krankheitserregenden Keimen zu befreien, ist es üblich, diese zu pasteurisieren oder mit keimtötenden Mitteln zu behandeln. Insbesondere ist das Pasteurisieren von Milch für die Tierfütterung bekannt, denn durch das Pasteurisieren wird die Milch von diesen Keimen, Bakterien, Vieren etc. befreit.
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In Pasteurisierungsanlagen für flüssiges Tierfutter erfolgt das Keimfreimachen, wie z. B. von Milch, in der Regel durch ein Erhitzen und anschliessendes Abkühlen.
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Insbesondere für Kälber ist es in den Anfangswochen wichtig, dass diese mit der sogenannten Biestmilch gefüttert werden, da diese die meisten Substanzen zum Aufbau von Abwehrkräften enthält, welche jedoch auch keimbelastet sein kann. Um nun die Jungtiere vor möglichen Krankheitserregern, Bakterien, Pilzen etc. zu schützen, wird insbesondere auch die Biestmilch pasteurisiert, bevor sie dann als Tiernahrung gegeben wird.
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Die
EP 2 154 980 B1 betrifft eine Pasteurisierungsanlage zum Pasteurisieren von Tierfutter mit einer Pasteurisierungseinheit und einer Kühleinheit. In der Pasteurisierungseinheit kann die Pasteurisierungstemperatur durch eine Tauchsiedereinheit erzeugt werden, die das umgebende Wasser erwärmt.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit der Zufuhr von heissem Wasser, welches jedoch noch vor dem Wärmetauscher wieder abgeführt wird. Die Pasteurisierung kann aber auch mittels Dampf erfolgen, der der Milch zugeführt wird. Die Zuführung geschieht bevorzugt in einer Mischkammer oder in einem Mischrohr, in welcher/m der Dampf mit der Milch in Rotation versetzt und/oder verwirbelt wird.
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Die Problematik hierbei ist jedoch, dass immer auch etwas Wasser in die Milch vermengt wird. Dieses Wasser besitzt oft einen sauren pH-Wert, zum Beispiel um Kalkablagerungen zu vermeiden oder zu entfernen. Dieses saure Wasser führt aber dazu, dass die Milch ausflockt.
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Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erzeugen von Dampf aufzuzeigen, welche die oben genannte Problematik behebt.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass dem Auslass ein Abscheider vorgesetzt ist.
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Der erfindungsgemäße Abscheider lässt nur Dampf durch und dieser enthält keine sauren Bestandteile, was dazu führt, dass die Milch nicht ausflocken kann.
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Der Abscheider trennt einen Wasserraum und einen Dampfraum, wodurch die Chance, dass Wasser in die Milch gelangen kann noch weiter ausgeschlossen wird.
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Des weiteren weist der Abscheider mindestens eine Durchlassöffnung auf, welche sich bevorzugt vom Dampfraum zum Wasserraum hin komisch verjüngt. Dies bewirkt, dass nur Dampf durchgelassen wird. Das bisschen Wasser, was noch durch die Durchlassöffnung in den Dampfraum übertritt, fließt durch die Durchlassöffnung sofort wieder zurück. Es vermischt sich nicht mit dem Dampf und wird somit auch nicht in den Mischraum mit der Milch übergeführt.
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Die Durchlassöffnung bildet zum Wasserraum hin eine Abtropfkante aus, die bewirkt, dass eventuell aufsteigendes Wasser im Dampf von dort aus gleich wieder zurück in den Wasserraum tropfen kann.
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Der Abscheider stützt sich über Distanzstücke gegen die Stirnwand des Behälters ab, was zur Folge hat, dass der Abscheider immer fest in seiner Position bleibt.
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Des Weiteren ist aufzuführen, dass der Abstand zwischen Auslass und Stirnwand kleiner ist, als der Abstand zwischen Auslass und Abscheider. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand von Auslass zu Stirnwand etwa nur 10% von dem Abstand von Auslass zu Abscheider. Dies ist die optimale Höhe um zu gewährleisten, dass nur Dampf aus dem Auslass in die Mischkammer geleitet wird.
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In vielen Fällen ist es auch wünschenswert, dass das saure Wasser, welches sich aus dem Dampf im Dampfraum ausscheidet, nicht mehr zurück in den Wasserraum gelangt. Aus diesem Grund wird der entsprechende Abscheider keilförmig ausgebildet, so dass sich das aus dem Dampf abtropfende Wasser in einer Rinne sammelt, von der es dann durch einen Abfluss ausgetragen werden kann.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel mündet die Rinne in einem Abluss, damit das angesammelte Wasser gleich aus dem Behälter geleitet werden kann, um ein Aufkommen von Bakterien in diesem Wasser zu verhindern.
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Der Wasserraum und der Dampfraum stehen über hohle Säulen miteinander in Verbindung. Diese sind an einer Innenwand des Behälter angeordnet und bewirken, dass der Dampf im Dampfraum ausgestossen wird und sich das Wasser absetzen kann, um nicht mit dem Dampf in den Auslass zu gelangen.
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Um den Dampf gleichmässig in dem Dampfraum zu verteilen sind in den hohlen Säulen Querbohrungen angeordnet, die den Dampf sehr gut vom unteren bis in den oberen Teil des Dampfraumes verteilen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ausserdem inmitten des Dampfraumes noch ein Feinabschneider vorgesehen. Durch seine zentrale Anordnung, kann er sehr gut Wasser, welches sich vom Dampf löst, aufnehmen.
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Der Feinabschneider weist ein Gitterwerk zwischen dem Dampfraum und seinem Auslass auf. Das Gitterwerk kann noch leichter das sich trennende Wasser ableiten, da der Dampf das Gitterwerk passieren muss bevor es über den Auslass zum Mischraum gelangt. Der Dampf wird dadurch quasi gefiltert.
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Ausserdem ist ein Sensor im Dampfraum angebracht, der sich meldet, wenn bereits zuviel Wasser im Dampfraum vorhanden ist. Das führt dazu, dass das Wasser rechtzeitig über den Abfluss abgelassen werden und fast nichts durch den Auslass in den Mischraum gelangen kann.
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Die eben beschriebene Ausführungsform kann noch dadurch verbessert werden, dass der Feinabscheider von einem Topf umfangen wird. Bevorzugt ist dieser Topf an der Stirnwand, die auch den Auslass aufweist, aufgehängt. Der Topf besitzt in seinem Mantel eine beliebige Anzahl von Bohrungen, durch die ein den Topf umgebender Wasserdampf in das Innere des Topfes gelangen kann. Dort schlagen sich dann entsprechende Tropfen, die aus dem Dampf abgeschieden werden sollen, an dem Feinabscheider nieder und tropfen von diesem auf den Boden des Topfes ab, wo sie durch einen Abfluss zurück in den Wasserraum geleitet werden. Ggf. können die eben erwähnten Löcher auch noch durch kleine Gitter überdeckt sein, so dass sich schon dort grössere Wassertropfen im Dampf abscheiden können.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auf eine Trennung zwischen Dampf- und Wasserraum verzichtet werden kann. Allerdings soll von der Erfindung auch umfasst sein, wenn nach wie vor, beispielsweise durch eine durchlässige Platte eine Trennung zwischen Dampfraum und Wasserraum erfolgt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hält der Topf einen Abstand von der Stirnwand ein, so dass durch diesen Abstand der mit Flüssigkeit gesättigte Dampf in den Topf gelangen kann. Überschüssiges Wasser schlägt sich dann am Feinabscheider nieder und wird wieder zurück in den Wasserraum geführt. In diesem Fall erübrigen sich zusätzliche Löcher in dem Topf.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
- 1 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch eine Einrichtung zum Erzeugen von Dampf;
- 2 einen Querschnitt eines Details der Einrichtung gemäß 1;
- 3 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erzeugen von Dampf;
- 4 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch die Einrichtung gemäss 3 um 90° gedreht.;
- 5 und 8 teilweise dargestellte Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zum Erzeugen von Dampf.
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In 1 wird ein Längsschnitt durch eine Einrichtung zum Erzeugen von Dampf dargestellt, welche einen Behälter B zeigt, der in sich wiederum zwei Räume 1 und 2 aufweist. Der Raum 1 wird im Folgenden als Wasserraum und der Raum 2 als Dampfraum bezeichnet.
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Beide Räume 1 und 2 sind durch einen Abscheider 3 voneinander getrennt. Der Abscheider 3 weist mindestens eine Durchlassöffnung 4 auf, welche sich vom Dampfraum 2 zum Wasserraum 1 hin konisch verringert. Des Weiteren ist die Durchlassöffnung 4 zum Wasserraum 1 hin unter Bildung einer Abtropfkante 5 ausgezogen.
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Im Wasserraum 1 ist ein Tauchsieder 11 angeordnet, der das Wasser auf Siedetemperatur erhitzt und somit zum Verdampfen bringt. Das Wasser kann nun nach Erreichen der Siedetemperatur in Form von Dampf durch den Abscheider 3 in den Dampfraum 2 aufsteigen, wobei eventuelle Wassertropfen im Dampf an der Abtropfkante 5 der Durchlassöffnung 4 hängen bleiben und wieder in den Wasserraum 1 zurücktropfen. Selbst wenn Wasser mit dem Dampf zusammen in den Dampfraum 2 gelangt, wird es nicht weiter transportiert, sondern fällt auf den Abscheider 3 und gelangt durch die Durchlassöffnung 4 wieder zurück in den Wasserraum 1.
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Weiterhin zeigt 1 mindestens ein Distanzstück 6, welches den Abscheider 3 gegen eine Stirnwand 7 des Behälters B abstützt.
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Im oberen Bereich des Behälters B ist ein Auslass 8 ausgebildet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abstand a zwischen Auslass 8 und Stirnwand 7 kleiner ist als der Abstand b zwischen Auslass 8 und Abscheider 3. Der Abstand a beträgt hierbei etwa 10% des Abstandes b.
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Der Auslass
8 kann an eine Zuleitung
44 aus der
EP 2 154 980 B1 angeschlossen werden. Diese führt wiederrum zu einer Mischkammer
45 die einen Zulaufstutzen
9 und einen Ablaufstutzen
10 für Milch bzw. eine Mischung aus Wasser und Milch ausbildet. Die Milch kann über den Auslauf
8 mit heißem Dampf versetzt werden. Dieser wird vom Dampfraum
2 über den Auslass
8 und die Zuleitung
44 in einer Mischkammer
45 gebracht und in Drehbewegung versetzt, was durch entsprechende Einbauten, die hier nicht weiter gezeigt werden, geschehen kann.
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Der Dampf verteilt sich schnell und gleichmäßig in der Milch. Hierdurch entstehen keine wärmeübertragenden Oberflächen und somit keine Ablagerungen, insbesondere kein Fouling.
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Vor allem bei Biestmilch (Kolostrum) und anderem Flüssigfutter, welches Ablagerungen bilden kann, verhindert der Dampf die Verklumpung der Biestmilch bzw. der anderen Flüssigfutter im oberen Temperaturbereich.
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Außerdem fördert und erleichtert die Dampfzufuhr das Reinigen und Sterilisieren aller milchführenden Elemente in der Anlage.
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Die Mischkammer 45 ist bevorzugt so klein wie möglich gehalten, um Toträume und damit Ablagerungen zu vermeiden.
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Gemäß 2 wird die Durchlassöffnung 4 des bevorzugten Ausführungsbeispiels im Detail gezeigt. Hierbei ist deutlich die konische Ausführung zu erkennen. Diese konische Ausführung der Durchlassöffnung 4 ist besonders wichtig, da somit eventuelle Wassertropfen im Dampf schwerer nach oben steigen können. Falls doch welche mit aufsteigen, können diese wiederum leichter aus dem Dampfraum 2 in den Wasserraum 1 zurückfliessen.
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Des Weiteren ist die, in den Wasserraum 1 ragende Abtropfkante 5 ersichtlich, welche die eventuellen Wassertropfen, die sich im aufsteigenden Dampf befinden, leichter wieder in den Wasserraum 1 zurücktropfen lässt.
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Die Funktionsweise der Erfindung ist Folgende:
- Im Wasserraum 1 wird über den Tauchsieder 11 Wasser bis zum Siedepunkt erhitzt. Damit insbesondere Kalkablagerungen verhindert werden, ist dieses Wasser relativ sauer. Würde dieses Wasser in die Milch gelangen, führt dies zu Ausflockungen, die nicht erwünscht sind. Der Dampf dagegen enthält diese sauren Bestandteile nicht mehr.
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Der Dampf, der durch das siedende Wasser erzeugt wird, steigt durch die Durchlassöffnung 4 des Abscheiders 3 in den Dampfraum 2 nach oben auf. Die konisch ausgebildete Durchlassöffnung 4 verhindert, dass Wassertropfen im Dampf mit in den Dampfraum 2 gelangen und ermöglicht ein leichtes Zurückfliessen bzw. über die Abtropfkante 5 ein Zurücktropfen in den Wasserraum 1.
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Im Dampfraum 2 befindet sich nun nur Dampf der über einen Auslass 8 in eine Zuleitung 44 gelangt und von dort aus in der Mischkammer 45 mit der Milch vermischt wird.
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Dadurch dass nur Dampf und kein saures Wasser in die Mischkammer gelangt, ist gewährleistet, dass die Milch, insbesondere die Biestmilch, nicht verklumpen kann.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss den 3 und 4 ist ein Abscheider 3.1 als keilförmige Platte ausgebildet. Auf diese Weise fällt das relativ saure Wasser, welches durch die Durchlassöffnung 4 gelangt, wieder auf die Oberfläche des Abscheiders 3 zurück, aber nicht in das Wasser unterhalb des Abscheiders bzw. den Dampf. Es sammelt sich in einer keilförmigen Rinne 12 und läuft in dieser zu einem Abfluss 13.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erzeugen von Dampf, wobei auch hier der Wasserraum 1 von dem Dampfraum 2 durch einen Abscheider 3.2 getrennt ist. Der Abscheider 3.2 ist als Platte ausgebildet, welche fast gänzlich umfänglich an eine Innenwand 14 des Behälters anschliesst. Eine Verbindung zwischen dem Wasserraum 1 und dem Dampfraum 2 wird durch röhrchenartige Säulen 15 hergestellt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel 3 Säulen 15.1, 15.2 und 15.3 angedeutet sind.
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Diese Säulen 15.1 bis 15.3 weisen eine Reihe von Querbohrungen 16 auf, aus denen der Dampf, wie durch die Pfeile 17 dargestellt, etwa waagrecht oder bevorzugt auch nach unten ausgerichtet austreten kann. Bevor dann der Dampf durch den Auslass 8 abgeführt wird, scheidet sich das Wasser in dem Dampf ab und tropft auf den Abscheider 3.2 und wird von dort zum Abfluss 13 geleitet.
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Zusätzlich zu den bisher genannten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Einrichtung zum Erzeugen von Dampf beinhaltet die 6 zwei Einrichtungen. Zum einen handelt es sich um einen weiteren Feinabscheider 18, der als Gitternetzwerk ausgebildet ist. Dieser Feinabscheider 18 hängt im Inneren des Dampfraums 2 an der Stirnwand 7.
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Der Dampf gelangt in diesem gezeigten Ausführungsbeispiel, ähnlich wie bei 5, aus den Säulen 15.1 bis 15.3 bzw. den Querbohrungen 16 in den Dampfraum 2 und von dort durch das Gitterwerk 19 des Abscheiders 18 in dem daran anschliessenden Auslass 8.1, der in diesem Fall die Stirnwand 7 durchbricht.
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Abgeschiedenes Wasser tropft wieder auf den Abscheider 3.2 und wird durch den Abfluss 13 abgeleitet.
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Die weitere wichtige Neuerung in 6 bezieht sich auf einen Sensor 20, über den die Höhe eines Wasserspiegels oberhalb des Abscheiders 3.2 ermittelt wird. Ermittelt dieser Sensor 20 eine vorbestimmte Höhe, wird die Dampferzeugung unterbrochen, damit zuerst das Wasser aus dem Dampfraum 2 durch den Abfluss 13 abgeleitet werden kann. Dies verhindert, dass Wasser durch den Feinabscheider 18 in den Auslass 8.1 mitgerissen wird.
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Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss 7 ist der Feinabscheider 18 noch von einem Topf 21 umfangen. Dieser Topf 21 hängt an der Stirnwand 7 und umgibt den Feinabscheider 18. Die Befestigung erfolgt mittels Schrauben 22.1 und 22.2, welche in entsprechende Gewindehülsen 23.1 und 23.2 eingreifen, welche mit dem Topf 21 verbunden sind. Nach unten mündet aus dem Topf 21 ein Abfluss 13.
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In einen Mantel 24 des Topfes 21 sind Löcher 25.1 und 25.2 eingeformt. Ggf. können diese Löcher 25.1 und 25.2 noch von einem Gitter 26.1 bzw. 26.2 überdeckt sein.
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Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, aber nicht zwingend, auf eine Trennung zwischen Dampfraum und Wasserraum zu verzichten, so dass der Dampf direkt vom Wasser in den Dampfraum 2 aufsteigt. Dort gelangt dann der Dampf durch die Löcher 25.1 und 25.2 in das Innere des Topfes 21 und kann sich im Inneren des Topfes 21 völlig beruhigen, so dass sich entsprechende Wassertropfen an dem Feinabscheider 18 absetzen. Diese tropfen dann von dem Feinabscheider 18 ab und werden durch den Abfluss 13 wieder zurück in den Wasserraum ausgetragen. Der so gereinigte Dampf verlässt den Dampfraum 2 durch den Auslass 8.2.
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Eine nochmals weiter verbesserte Ausführungsform der Erfindung findet sich in 8. Dort schließt ein Topf 21.1 nicht direkt an die Stirnwand 7 an, sondern hält einen Abstand a davon ein. Ferner sind keine Löcher mehr in dem Mantel 24 vorgesehen. Das bedeutet, dass der mit Flüssigkeit gesättigte Dampf durch den Abstand a in den Topf 21.1 eintritt und sich die überschüssige Flüssigkeit am Feinabscheider 18 niederschlagen kann. Sie tropft dann vom Feinabscheider 18 ab und kann durch den Abfluss 13 wieder zurück in den Wasserraum gelangen. Ein schon früher beschriebener Füllstandsensor ermittelt auch hier den Wasserstand in dem Topf 21.1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wasserraum
- 2
- Dampfraum
- 3
- Abscheider
- 4
- Durchlassöffnung
- 5
- Abtropfkante
- 6
- Distanzstück
- 7
- Stirnwand
- 8
- Auslass
- 9
- Zulaufstutzen
- 10
- Ablaufstutzen
- 11
- Tauchsieder
- 12
- Rinne
- 13
- Abfluss
- 14
- Innenwand
- 15
- Säule
- 16
- Querbohrung
- 17
- Pfeil
- 18
- Feinabscheider
- 19
- Gitterwerk
- 20
- Sensor
- 21
- Topf
- 22
- Schraube
- 23
- Gewindehülse
- 24
- Mantel
- 25
- Loch
- 26
- Gitter
- a
- Abstand
- B
- Behälter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2154980 B1 [0006, 0033]
