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Verfahren und Vorrichtung für luftfreie Volumenmessung bei unter-
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brochener Milchannahme Die Erfindung betrifft ein Verfahren für luftfreie
Volumenmessung bei unterbrochener Milchannahme nach dem Oberbegriff der DT-Patentanmeldung
P 28 36 845.
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Sowohl das bekannte Verfahren als auch die zur Durchführung des Verfahrens
vorgeschlagenen Vorrichtungen, insbesondere in der Patentanmeldung P 29 13 242 vorgeschlagenen
Vorrichtungen, sehen vor, über den Pegelstand des Milch-Luft-Gemisches ein Entgasungsventil
im Gassammelraum und ein Austritts- und/oder ein Drosselventil in der Austrittsleitung
bzw. im Druckrohr zu steuern.
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Die von Vorrichtungen für luftfreie Volumenmessung bei unterbrochener
Milchannahme zu fordernde Meßgenauigkeit verlangt, daß selbst kleinste Luftblasen
in der Abscheidevorrichtung abgeschieden werden. Da der Trenneffekt der Abscheidevorrichtung
entscheidend von der Rotationsgeschwindigkeit des Milch/Luftgemisches abhängt, ist
man bei der Auslegung derartiger Vorrichtungen bestrebt, die Drehfrequenz der Zentrifugenteller
bzw. -schaufeln relativ hoch anzusetzen. Diese hohen
Drehfrequenzen
bewirken bei den bekannten Vorrichtungen jedoch, daß sich der Pegelstand des Milch-Luft
gemisches innerhalb des mit Kontaktschaltern versehenen Steuerraumes nur schwer
stabilisieren läßt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die den Milch- bzw. Luftdurchsatz
steuernden Ventile der aus der Patentanmeldung P 28 36 845 und der Patentanmeldung
P 29 13 242 bekannten Vorrichtungen vom Pegelstand des Milch-Luft-Gemisches unabhängig
zu steuern.
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Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß ein sich konzentrisch
zur Rotationsachse der Zentrifugenteller bzw. -schaufeln ausbildender, vorzugsweise
zylindrischer, sich über die gesamte Bauhöhe der Abscheidevorrichtung ausbildender
Flüssigkeitsring in einem festlegbaren Dickenbereich überwacht wird und daß beim
Überschreiten der den Dickenbereich bestimmenden Grenzwerte der Milch-Volumenstrom
in der Leitung für die entgaste Milch und der Luft-Volumenstrom in der Entgasungsleitung
gesteuert werden.
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Das vorgeschlagene Verfahren trägt der Tatsache Rechnung, daß insbesondere
bei höherer Drehfrequenz das Milch-Luft-Gemisch in Form eines vorzugsweise zylindrischen
Flüssigkeitsringes bis zum Deckel der Abscheidevorrichtung ansteigt. Im Zentrum
des Flüssigkeitsringes bildet sich ein sogenannter Wirbelzopf aus, der aus der abgeschiedenen
Luft besteht. Die Dicke des Flüssigkeitsringes wird von den Zu- und Abströmbedingungen
des Milch-Luft-Gemisches bzw. der Milch einerseits und der Abscheideleistung in
Verbindung mit dem Luftdurchsatz /andererseits innerhalb der Entgasungsleitung bestimmt.
Beim Unterschreiten einer Mindestdicke des Flüssigkeitsringes besteht die Gefahr,
daß Luft in die Leitung für die entgaste Milch mitgerissen wird. Beim Überschreiten
einer höchst-zulässigen Dicke des Flüssigkeitsringes kann es zur vollständigen Flutung
der Abscheidevorrichtung und damit zur Beendigung der Trennwirkung kommen. Beide
unerwünschten Betriebsfälle werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden.
Sobald die Mindestdicke des Flüssigkeitsringes unterschritten wird, wird die Flüssigkeitsabfuhr
aus der Abscheidevorrichtung gedrosselt oder vollständig unterbunden. Gleichzeitig
wird über das weiterhin zugeführte Flüssigkeits-Luft-Gemisch die Abscheidevorrichtung
aufgefüllt. Dabei muß gewährleistet sein, daß das anstehende Luftvolumen abströmen
kann. Beim Überschreiten der höchstzuiässigen Flüssigkeitsring-Dicke und der
damit
verbundenen Flutungsgefahr für die Abscheidevorrichtung ist erfindungsgemäß sichergestellt,
daß eine verstärkte Milchabfuhr aus der Abscheidevorrichtung bei gleichzeitiger
Drosselung der Luftabfuhr erfolgt. Durch das vorgeschlagene Verfahren wird über
den gesamten Annahmevorgang die Ausbildung des die Trennwirkung günstig beeinflussenden
Flüssigkeitsringes sichergestellt, wobei die unerwünschten Betriebsfälle der totalen
Flutung der Abscheidevorrichtung bzw. des Mitreißens von Luft vermieden werden.
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Die Vorrichtung,mit der die dem Verfahren zugrundeliegende Aufgabe
gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel der Vorrichtung /die Flüssigkeitsring-Grenzwertmelder
angeordnet sind und daß einé Grenzwerte verarbeitende Überwachungs- und Steuereinrichtung
für den Flüssigkeitsring sowohl das Austrittsventil in der Leitung für die entgaste
Milch als auch das Entgasungsventil in der vorzugsweise im Zentrum des Deckels angeschlossenen
Entgasungsleitung steuert.
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Eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung ist beispielhaft in der Zeichnung dargestellt und wird nach
Aufbau und Wirkungsweise beschrieben.
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Die Abscheidevorrichtung besteht aus dem Gehäuse-Unterteil 30a und
dem im Durchmesser kleineren Gehäuse-Oberteil 30b. rm Deckel 30c des Gehäuse-Oberteils
30b ist vorzugsweise zentrisch die Entgasungsleitung 18a angeschlossen. Letztere
ist mit einem Entgasungsventil 18 versehen.
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Ebenfalls unterhalb des Deckels 30c verläßt die Leitung 20 mit dem
Austrittsventil 16 für die entgaste Milch die Abscheidevorrichtung.
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Im Gehäuse-Unterteil 30a befindet sich in bekannter Weise der Zentrifugenteller
12, der mit Schaufeln ausgestattet sein kann. Die den Zentrifugenteller 12 über
den Antriebsmotor 8 antreibende Antriebswelle 9 ist nach unten aus dem Gehäuse-Unterteil
30a heraus#eführt. in den Boden des Gehäuse-Unterteils 30a mu,'#det das Druckrohr
4 ein. Im Deckel 30c des Gehäuse-Oberteils 30b sind erfindungsgemäß die Flüssigkeitsring-Grenzwertmelder
31a bzw. 3b angesrdneL-. Die FlüssiT-keitsring-Grenzwertmelder 31a bzw. 31b haben
den Abstand Smax bZ.,.V.
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Smin. vom Zylindermantel des Gehäuse-Oberteils Ob und sind über die
Leitungen 32a bzw. 32b mit der Überwachungs- und Steuereinrichtung für den Flüssigkeitsring
34 verbunden. Letztere wiederum ist mit der Steuerleitung 33a für das Austrittsventil
16 einerseits und mit der
Steuerleitung 33b für das Entgasungsventil
18 andererseits verbunden.
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Der an der Wandung des Gehäuse-Unterteils 30a bzw. des -Oberteils
30b anliegende Flüssigkeitsring 29 umschließt zentrisch den Gassammelraum 5.
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Das Milch-Luft-Gemisch A tritt über das Druckrohr 4 in das Gehäuse-Unterteil
30a ein. Der Zentrifugenteller 12 wird vom Antriebsmotor 8 über die Antriebswelle
9 mit der Winkelgeschwindirt#keit#1 angetrieben und nimmt das Flüssigkeits-Luft-Gemisch
mit der*J2 mit. Dabei bildet sich ein Flüssigkeitsring 29 aus, der bis zum Deckel
30c des Gehäuse-Oberteils 30b ansteigt und in seinem Zentrum den Gassammelraum 5
umschließt.
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Durch den bekannten Trenneffekt des Strömungwirbels wird im Gassammelraum
5 kontinuierlich Luft aus dem Flüssigkeitsring zugeführt. Im stationären Fall besteht
Gleichgewicht zwischen der Zufuhr des Milch-Luft-Gemisches über das Druckrohr 4
und der Abfuhr der entgasten Milch über die Leitung 20 und der Luft über die Entgasungsleitung
18a. Die Flüssigkeitsring-Dicke s bleibt dabei annähernd konstant. *Winkelgeschwindigkeit
Zwei Beschickungsfälle der Abscheidevorrichtung sind denkbar.
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1. Zufuhr von relativ luftfreier Milch. Sobald relativ luftfreie
Milch über das Druckrohr 4 zugeführt wird, reduziert sich das Volumen des Gassammelraumes
5 und die Flüssigkeitsring-Dicke s wächst an. Um eine Flutung der Abscheidevorrichtung
zu vermeiden, schaltet der Flüssigkeitsring-Grenzwertmelder 31a bei der Flüssigkeitsring-Dicke
5marx. Die Überwachungs- und Steuereinrichtung 34 drosselt einerseits die Entgasungsleitung
18a über das Entgasungsventil 18 und öffnet andererseits die Leitung 20 über das
Austrittsventil 16 für die entgaste Milch.
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Dadurch wird eine Reduzierung der Flüssigkeitsring-Dicke Smax.
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erreicht.
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2. Es wird relativ luftreiche Milch über das Druckrohr 4 zugeführt.
Die verstärkte Luftzufuhr bewirkt eine Vergrößerung des Gassammelraumes 5, so daß
die Flüssigkeitsring-Dicke s bis zu einer Mindestdicke 5min. abnimmt. Der Flüssigkeitsring-Grenzwertmelder
31b meldet diesen Betriebszustand an die Überwachungs- und Steuereinrichtung für
den Flüssigkeitsring 34 und diese wiederum veranlaßt über das Entgasungsventil 18
eine verstärkte Luftabfuhr C über die Entgasungsleitung
18a und
eine verminderte Milchabfuhr B über das Austrittsventil 16 für die entgaste Milch
aus der Leitung 20.
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Der Annahmevorgang des Milch-Luft-Gemisches wird in bekannter Weise
durch externe Eingabe eines entsprechenden Schaltungsbefehles beendet. Die definierte
Flüssigkeitsvorlage in der Abscheidevorrichtung ist durch das entgaste Volumen des
Flüssigkeitsringes 29 bei der Flüssigkeitsring-Dicke 5min. gegeben. Sie kann aber
auch durch am Umfang des Gehäuse-Oberteils 30b angeordnete Kontaktschalter in Verbindung
mit einer am Gehäuse-Unterteil 20a angeschlossenen, nicht dargestellten Leitung
durch Flüssigkeitsverdrängung mittels Druckluft eingestellt werden.