-
Luftabscheider für eine Meßanlage insbesondere
-
zur Übernahme von Milch Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftabscheider
für eine Meßanlage insbesondere zur Übernahme von Milch gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
-
Bei bekannten Luftabscheidern dieser Art (DE-PS 24 37 306 und DE-PS
26 37 026) steht im Betriebszustand des Luftabscheiders der Milchspiegel oberhalb
eines eingebauten Verdrängerkörpers. Dieser hat einen äußeren Ringspalt und einen
inneren Ringspalt um den Schwimmer des Luftanscheiders herum. Die Milch muß durch
den äußeren, bzw. durch beide Spalte nach unten fließen.
-
Am Ende eines Meßvorganges muß der Schwimmer direkt oder indirekt
ein Ventil steuern und dadurch die Messung so beenden, daß sich das Niveau innerhalb
des durch den Verdränger reduzierten Luftabscheiderquerschnittes befindet. Der Niveau-Unterschied
zwischen zwei Messungen darf nicht größer als + o,8 cm sein.
-
Die Reduzierung des freien Luftabscheiderquerschnittes durch den Verdränger
ist umso größer, je kleiner die zulässige Mindestübernahmemenge der Meßanlage ist.
-
Die Eichordnung schreibt vor, daß das Volumen, welches einem Niveau-Unterschied
von o,8 cm freien Querschnitt des Luftabscheiders entspricht, 1 der kleinsten zulässigen
Annahmemenge nicht überschreiten darf.
-
(z.B.: bei 20 1 kleinste Annahmemenge darf der freie Querschnitt im
Schaltbereich des Schwimmers nur 20 20 000 cm3 x 0,01 0,8 = 250 cm2 betragen.) Es
ist verständlich, daß bei einer hohen Förderleistung durch einen Luftabscheider
in dem Ringspalt, bzw. den Ringspalten eine hohe Strömungsgeschwindigkeit entsteht.
Diese hohe Strömungsgeschwindigkeit bewirkt, neben anderen Nachteilen, am Austrittsende
eine Verwirbelung der Flüssigkeit. Dadurch wird die Luft, die im oberen Teil des
Luftabscheiders noch nicht total abgeschieden wurde, ebenfalls intensiv in der Milch
verwirbelt,
welches eine schnelle und totale Luftabscheidung behindert.
-
Weiterhin kann durch diese hohe Austrittsgeschwindigkeit erst nach
einer längeren Fließstrecke ein ruhiges, über den gesamten unteren Querschnitt gleichmäßiges
Strömungsbild entstehen, wie es für eine Luftabscheidung notwendig ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem Luftabscheider der
im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der bei kleinster
Bauhöhe mit verbesserter Abscheideleistung arbeitet.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Patentanspruch
1 angegenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen wird auf die
Ansprüche 2 bis 8 verwiesen.
-
Der Verdrängerkörper ist nicht mit einem äußeren Ringspalt umgegeben,
sondern z.B. mit sternförmig angeordneten Schlitzen, die wiederum an ihren Enden
diffusorartig ausgebildet sind. Die Enden dieser Diffusoren können über die Unterkante
des Verdrängers hinaus ragen. Dadurch kann die Bauhöhe des Verdrängers auf ein von
der Eichordnung vorgeschriebenes Mindestmaß reduziert werden.
-
Weiterhin ist die Unterseite des Verdrängers vorteilhaft als ein nach
innen ansteigender Kegel ausgebildet. Die abgeschiedenen Luftbläschen können zwischen
Diffusorende und Verdrängerkegel ungehindert zur Mitte wandern und im Bereich des
Schwimmer-Verdränger-Ringspaltes aufsteigen.
-
Vorteilhaft ist eine schräge, schraubenförmige Ausbildung dieser Schlitze,
so daß die Aufrechterhaltung und Verstärkung der Rotationskomponente, wie sie durch
den tangentialen Einlauf der Milch im Luftabscheider bewirkt wird und einer schnellen
Abscheidung von Luftbläschen zur Mitte des Luftabscheiders hin förderlich
ist,
erreicht wird.
-
Darüberhinaus sollen die Schlitze nicht parallel ausgeführt werden
sondern zum Umfang des Verdrängers hin keilförmig erweitert werden, so daß, wenn
man den Querschnitt des Luftabscheiders in konzentrische Ringflächen zerlegt, die
zugehörigen Schlitzflächen immer proportional den Ringflächen sind. Selbstverständlich
sind auch andere Durchdringungen des Verdrängers und eine andere gezielte Strömungsführung
denkbar, die die Luftabscheidung forcieren.
-
Bei anderen Luftabscheidern, die bekanntlich nicht mit einem tangentialen
Einlauf arbeiten, verzichtet man auf eine rotierende Strömung.
-
Man ist bestrebt, ein gleichmäßiges, nach unten gerichtetes Strömungsbild
zu erreichen. Die Strömungsgeschwindigkeit nach unten soll niedriger sein als die
Steiggeschwindigkeit der Luftbläschen, so daß diese nach oben gelangen und abgeschieden
werden. Damit auch die im unteren Bereich abgeschiedene Luft aufsteigen kann, lenkt
man diese Luftbläschen durch die konische Gestalt der Unterseite des Verdrängers
zur Mitte hin und sorgt durch geeignete Maßnahmen dafür, daß in der der Mitte des
Verdrängers keine oder nur eine geringe Strömung entstehen kann.
-
Durch eine gleichmäßig verteilte Durchdringung des Verdrängers in
Form von Schlitzen, Bohrungen oder ähnlichem läßt sich erfindungsgemäß im unteren
Bereich des Luftabscheiders das gewünschte Strömungsbild auf kürzester Strecke wieder
herstellen. Es geht auch beim Einlauf in die Verdrängerdurchdringungen das Strömungsbild
nur auf der kürzest denkbaren Strecke
verloren, und die Luftbläschen
können an der Verdrängerunterseite entlang zur Mitte hin aufsteigen.
-
Dadurch werden die Totstrecken, in denen aufgrund einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit
oder der daraus resultierenden Wirbel keine Luftabscheidung stattfinden kann, auf
ein Minimum reduziert. Der Luftabscheider kann bei kleinerer Bauhöhe einen gleichen
oder besseren Leistungsgrad erreichen als bisher.
-
In den anliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
des Verdrängers in einem Luftabscheider dargestellt und sollen nachfolgend näher
erklärt werden.
-
Es zeigen: - Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Luftabscheider
und Verdränger - Fig. 2 die Draufsicht auf eine Ausführungsform des des Verdrängers
- Fig. 3 die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Verdrängers - Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel der Durchdringung des Verdrängers im Schnitt - Fig. 5 ein
anderes Ausführungsbeispel der Durchdringung des Verdrängers im Schnitt - Fig. 6
ein drittes Ausführungsbeispiel der Durchdringung, ebenfalls im Schnitt Der in Fig.
1 dargestellte Luftabscheider besteht im wesentlichen ;aus einem Gehäuse 1 mit einem
zylindrischen Hauptteil 2, an den sich nach oben hin ein kegeliger Übergangsteil
3 anschließt, auf dem ein Deckelteil 4 angeflanscht ist. Der Deckelteil 4 trägt
eine als Ganzes mit
5 bezeichnete Entlüftungsvorrichtung, mit deren
Hilfe der Innenraum des Gehäuses 1 mit der Umgebung verbindbar oder zu dieser hin
abschließbar ist. Die Entlüftungsvorrichtung kann irgendeine geeignete oder bekannte
Ausführung besitzen und wird in Abhängigkeit vom Milchspiegel im Gehäuse durch einen
begrenzt auf- und abbeweglichen Schwimmer 6 betätigt.
-
An den Gehäusehauptteil schließt sich nach unten hin ein Bodenteil
7 an, aus dem ein Milchauslaufstutzen 8 zentral ausmündet, an dem eine Förderleitung
9 anflanschbar ist.
-
In den oberen Bereich des Gehäusehauptteils 2 mündet tangential ein
Milcheinlaufstutzen 10 ein, der seinerseits in geeigneter Weise mit einer Milchförderleitung
verbindbar ist.
-
Bei anderen Ausführungsformen von Luftabscheidern ist dieser Milcheinlaufstutzen
nicht tangential angeordnet, sondern so, daß eine Umlenkung um 900 und eine. Verteilung
der Strömung über den gasamten Luftabscheiderquerschnitt erreicht wird.
-
In diese Milchförderleitung ist üblicherweise eine Förderpumpe eingeschaltet,
mit deren Hilfe Milch z.B. über eine Saugleitung aus Milchbehältern angesaugt und
in das Gehäuse 1 des Luftabscheiders gedrückt wird. Unter der Förderwirkung dieser
Pumpe strömt die Milch zugleich aus dem Gehäuse 1 des Luftabscheiders über die Förderleitung
9 zu einem Sammelbehälter, z.B.
-
zu dem eines Milchsammelwagens, wobei die Milch auf ihrem Weg vom
Luftabscheider zum Sammelbehälter einen Durchlaufzähler passiert.
-
Der in Höhe des Gehäuseteils 2 angeordnete und in Abhängigkeit vom
Milchspiegel seine Hub- und Senkbewegungen ausführende Schwimmer 6 ist von einem
mit dem Gehäusehauptteil 2 fest verbundenen Verdrängerkörper 11 umgeben, der als
dicke Scheibe ausgebildet ist.
-
Diese Scheibe kann an der Oberseite 14 eben und an der Unterseite
15 als zur Mittelöffnung 12 ansteigender Kegel ausgebildet sein. An seiner Oberseite
weist der Verdrängerkörper 11 einen seine Mittelöffnung 12 umgebenden und sich nach
oben erstreckenden Rohransatz 13 auf, dessen Innendurchmesser bei dem dargestellten
Beispiel mit dem Innendurchmesser der Mittelöffnung 12 übereinstimmt.
-
Im Verdränger eingearbeitet sind Durchdringungen 20, die mit Leitblechen
21 ausgerüstet sein können, um dem Milchstrom durch den Verdränger 11 eine genaue
Richtung zu geben. Die Durchdringungen 20 können unterschiedlich ausgeführt sein,
z.B. als Schlitz, Bohrung oder einer anderen beliebigen Art.
-
Der Verdränger 11 auf der rechten Seite der Fig. 1 ist als Schnitt
durch eine schlitzartige Durchdringung 20 dargestellt.
-
Der Schwimmer 6 ist an seiner Oberseite mit einer Schwimmerstange
16 verbunden, die koaxial im Luftabscheider zum Schwimmer 6 angeordnet ist , im
Bereich der Entlüftungsvorrichtung 5 axial verschieblich geführt wird und an ihrem
oberen Ende z.B. einen Ventilkörper der Entlüftungsvorrichtung 5 trägt.
-
An seiner Unterseite ist der Schwimmer 6 mit einer koaxialen Führungsstange
17 verbunden,
die mit einem im Durchmesser verringertem Fortsatz
18 ein Axialführungslager 19 im Milchauslawfstutzen 8 des Gehäuses 1 durchgreift.
-
Der Durchmesser zwischen den Stangenteilen 17,18 dient als Anschlag
auf dem Lager 19 und legt die untere Schwimmerendstellung im Luftabscheider fest.
Auf dem Bodenteil 7 des Gehäuses 1 stützt sich ein Einbau 22 ab, der die Aufgabe
hat, die rotierende Milchströmung unmittelbar vor dem Austritt der Milch zu beruhigen.
-
Die Durchdrngungen 20 des VerdrängerS 11 in Fig 2 sind als keilförmige
Schlitze 20' ausgebildet und flächenmäßg so verteilt, daß die jeweiligen Öffnungsflächen
der Querschnittsfläche des Luftabscheiders proportional sind.
-
In Fig. 3 sind die Durchdringungen 20 als Bohrungen 20" ausgeführt.
Auch diese Bohrungen sind flächenmäßig der Querschnittsfläche des Luftabscheiders
entsprechend verteilt.
-
Die Durchdringungen 20' oder 20" werden vorteilhaft entsprechend der
gewünschten Strömungsrichtung ausgeführt. In Fig. 4 und Fig. 5 schräg, wobei durch
untergesetzte Leitbleche 21 in Fig. 4 oder durch eine entsprechende Ausbildung der
Auslauföffnung in Fig. 5 die Richtungstendenz noch verstärkt werden kann und die
diffusorartige Erweiterung der Austrittsenden der Durchdringungen 20 eine schnelle
Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit bewirken.
-
In Fig. 6, wo eine senkrechte Strömungsrichtung erwünscht ist, sind
neben den Leitblechen 21
auch noch Prallbleche 23 angeordnet. Diese
Prallbleche 23 bewirken zusammen mit den Leitblechen 21, daß auf einer sehr kurzen,
senkrechten Strecke wieder die gewünschte gleichmäßige Sinkgeschwindigkeit im Unterteil
des Luftabscheiders erreicht wird.
-
Selbstverständlich sind verschiedene andere Ausführungsformen der
Durchdringungen 20 und der Leitbleche 21 und auch Kombinationen verschiedener Ausführungsformen
denkbar.
-
Im Berieb einer Milchannahmevorrichtung tritt Milch durch den z.B.
tangentialen Milcheinlaufstutzen 10 tangential in den Behälter 1 ein und strömt
in diesem unter Beibehaltung einer Rotationsströmungskomponente durch die Durchdringungen
20 aus dem Bereich oberhalb des Verdrängerkörpers 11 in den Bereich unterhalb desselben.
Sobald sich bei Beginn eines Milchübernahmevorganges eine bestimmte Milchmenge im
Gehäuse 1 angesammelt hat, hebt sich der Schwimmer 6 aus seiner unteren Ausgangsstellung
an und bewegt sich mit fortschreitendem Ansteigen des Milchspiegels im Gehäuse 1
nach oben in seine obere Endstellung, in der die Belüftungsvorrichtung die Verbindung
des Innenraumes des Behälters 1 mit der Umgebung vollständig abschließt. Infolge
dieses vollständigen Abschlusses baut sich im Gehäuse 1 ein Förderdruck auf, der
dem Pumpendruck entspricht und eine Weiterförderung der Milch aus dem Gehäuse 1
mit voller Förderleistung bewirkt. Im Bereich oberhalb des Milchspiegels befindet
sich im Gehäuse 1 ein Luftpolster, in das sich der Rohransatz 16 hineinerstreckt,
so daß in das Gehäuse eintretende Milch ausschließlich durch die Durchdringungen
20 aus dem Bereich oberhalb
des Verdrängerkörpers 11 in den unteren
Bereich des Gehäuses strömen kann. Im Bereich um den Schwimmer 6 herum befindet
sich zwar ebenfalls Milch, jedoch lediglich infolge kommunizierter Wirkung, da die
Mittelöffnung 12 einer Durchströmung von oben nach unten entzogen ist.
-
Im Bereich unterhalb der Unterseite 15 des Verdrängers 11 wird die
Rotationsströmung der Milch durch die entsprechende Form der Durchdringungen 20
aufrechterhalten und unterstützt.
-
Der Eintritt der Milch in diesen Bereich erfolgt durch die diffusorartige
Ausbildung der Durchdringungen 20 wirbelfrei und flächenmäßig verteilt. Die hier
aufsteigenden Luftbläschen werden durch die Zentrifugalkraft der rotierenden Strömung
zur Mitte hin abgedrängt und durch die Kegelform der Unterseite 15 zur Mittelöffnung
12 im Verdrängerkörper 11 gelenkt, in deren Bereich sie ungehindert nach oben hin
weiterwandern und sich dem Luftpolster im Deckelbereich des Gehäuses 1 zugesellen
können.
-
Bei einem Luftabscheider ohne Rotationsströmung wird nach der Durchströmung
des Verdrängers 11 durch die gleichmäßige Verteilung der Durchdringungen 20' oder
20" und deren diffusorartige Ausbildung mit Leitblechen 21 und Prallblechen 23 sofort
wieder ein gleichmäßiges, wirbelfreies, nach unten gerichtetes Strömungsbild erzeugt.
Die im unteren Bereich in der Milch noch vorhandenen Luftbläschen können ungehindert
aufsteigen und werden von der kegelförmig ausgebildeten Unterseite 15 zur Mittelöffnung
12 des Verdrängers 11 geleitet, wo sie weiter nach oben gelangen.
-
Sinkt im Zuge der Abscheidewirkung der Milchspiegel im Gehäuse 1 ab,
so bewegt sich auch der Schwimmer 6 entsprechend nach unten und betätigt die Entlüftungsvorrichtung
5,so daß Luft aus dem Innern des Gehäuses 1 nach außen entweichen und der Milchspiegel
wieder ansteigen kann.
-
Wird am Ende eines Übernahmevorganges zunehmend und schließlich nur
noch Luft in den Luftabscheider gefördert, so senkt sich der Milchspiegel im Gehäuse
1 ebenfalls ab, bis er eine untere Endstellung erreicht, in der der Schwimmer über
die Belüftungseinrichtung 5 die volle Verbindung zwischen dem Innenraum im Gehäuse
und der Umgebung herstellt. Zu diesem Zeitpunkt endet die Weiterförderung von Milch
aus dem Luftabscheider infolge des vollen Druckausgleiches zur Umgebung hin, wonach
ein erneuter Milchübernahmevorgang vorgenommen werden kann.
-
- L e e r s e i t e -