DE8504447U1 - Vorrichtung zur Gasabscheidung aus Milch und Abgrenzung von Milchmengen - Google Patents

Description

OTTO TUCHENHAGEN
GmbH Sc Co. KG
Berliner Straße 10
&Ogr;-1059 Buchen

11.02.1985

Schlo/mi

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PANMELDUNG

Anmelder: Firma Otto Tuchenhagen

GmbH 8. Co. KG Berliner Straße 10 D-2059 Buchen

Vorrichtung zur Gasabscheidung aus Milch und Abgrenzung von Milchmengen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasabscheidung aus Milch und Abgrenzung von Milchmengen als Teil einer Meßanlage zur Annahme von Milch aus Milchbehältern und zur Überführung der Milch in einen Sammelbehälter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Vorrichtungen der einleitend gekennzeichneten Art haben zwei Funktionen zu erfüllen:

1. sie haben die die Meßanlage durchströmende Milchmenge möglichst vollständig zu entgasen;

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2. sie haben die von verschiedenen Lieferanten nacheinander angenommenen Milchmengen im Rahmen der von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt überwachten und in der Eichordnung (vgl. Bundesgesetzblatt I vom 21.1.1975, EO) festgelegten Eichfehlergrenzen abzugrenzen.

Eine möglichst vollständige Entgasung der Milch ist deshalb notwendig, weil die infrage kommenden Meßanlagen das Volumen der die Meßanlage durchströmenden Milch und nicht deren Masse erfassen. Die Vergütung der angenommenen Milch erfolgt jedoch nach der Milchmasse, wobei der Zusammenhang zwischen Masse und Volumen über einen sogenannten Umrechnungsfaktor erfolgt. Dieser Umrechnungsfaktor ist nichts anderes als die Dichte der den Volumenzähler der Meßanlage durchströmenden Milch; er wird im wesentlichen von der Vorrichtung der einleitend gekennzeichneten Art bestimmt, ist in der Regel, abhängig vom Milcheinzugsgebiet, regional einheitlich festgelegt und stellt jenen Wert dar, der aufgrund des Standes der Technik auf diesem Gebiet mit durchschnittlichem technischem Aufwand und fachmännischem Sachverstand möglich ist.

Die Fachwelt ist seit langem bemüht, Fortschritte auf dem Gebiet der Gasabscheidung aus Milch in Verbindung mit einer Mengenabgrenzung zu erzielen. Von diesem Bemühen, sogenannte Luftabscheider zu verbessern, zeugen eine Vielzahl Druckschriften, in denen die Nachteile des Standes der Technik erörtert und Maßnahmen zu deren Beseitigung vorgeschlagen werden (vgl. z.B. DE-PS 24 37 306, DE-PS 26 37 026, DE-OS 30 25 502, DE-OS 30 31 235, DE-OS 30 40 670) ,

Die bekannten Lösungsvorschläge sind durch folgende Gemeinsamkeiten gekennzeichnet:

1. Als Abscheidemechanismus wird der Gasblasenau^ytrieb im Schwerefeld der Erde genutzt und forciert. Als Konsequenz aus dieser Betrachtungsweise wird zwangsläufig eine möglichst lange Verweilzeit der Milch im Luftabscheider bei möglichst kleinen Auftriebswegen angestrebt. Es ergeben

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sich Behälter, die bezogen auf ihre Höhe groBe Durchmesser aufweisen (OE-PS 24 37 306, DE-PS 26 37 026, DE-OS 30 40 670) .

2. Die Rotation der im allgemeinen tangential in den oberen Bereich des Luftabscheiderbehälters eintretenden Milch wird entweder durch Einbauten im unteren Bereich nahezu vollständig aufgehoben (rotationsfreie Strömung wird angestrebt, vgl. DE-PS 24 37 306) oder es wird versucht, die Rotationskomponente aufrecht zu erhalten (Einbau von Leitblechen oder dgl., vgl. DE-PS 26 37 026).

Daß das vorliegende Problem mit den bekannten Lösungsmitteln als nicht befriedigend gelöst angesehen werden kann, beweisen einerseits die geltenten Umrechnungsfaktoren und andererseits die tatsächlich erreichten Milchdichten hinter dem Luftabscheider, die insbesondere bei kleinen anzunehmenden Milchmengen noch beträchtlich von der Dichte der v/ollständig entgasten Milch abweichen.

Die Erklärung für diesen Tatbestand liegt auf der Hand. Kleine und kleinste in Milch gelöste Gasblasen sind allein über Auftriebskräfte selbst bei großen Verweilzeiten, d.h. großen Abscheiderbehältern mit großen Flussxgkleitsvorlagen, nicht mehr austragbar. Ihre Aufstiegsgeschwindigkeit - dieses trifft vor allem für kalte Milch mit lioher Viskosität zu - ist selbst im beruhigten Kernbereich des Abscheiderbehälters nicht mehr ausreichend. Abgesehen davon sind im Durchmesser große Abscheiderbehälter bei den im allgemeinen beengten Platzverhältnissen im Umfeld einer Meßanlage nur schwer unterzubringen.

Einbauten zur Aufrechterhaltung der Rotationskomponente (vgl. DE-PS 26 37 026) sind unzureichend, da sie grundsätzlich reibungsbehaftet arbeiten und Rotationsenergie in Reibungswärme dissipieren.

Ein weiterer Nachteil trifft sämtliche bekannten Luftabscheider, i die mit möglichst großer Flüssigkeitsvorlage arbeiten. Es handelt i sich um die sogenannte Nachentgasung einer relativ jj

großen Milchmenge im Luftabscheider, die dazu führt, daS der |

Milchspiegel zum Zeitpunkt des Abbruchs der Förderung eine |

Niveauhöhe im Luftabscheiderbehälter hat, die größer ist als jene, % welche der Milchspiegel einnehmen würde, wenn die Restmilchmenge im Luftabscheiderbehälter vollständig entgast wäre. Das Problem der Nachentgasung erschwert die einleitend beschriebene Mengenabgrenzung oder macht sie gar bei kleinen und kleinsten anzunehmenden Milchmengen im Rahmen der durch die Eichordnung vorgeschriebenen Eichfehlergrenzen unmöglich. Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden aufwendige Maßnahmen vorgeschlagen, wie beispielsweise eine Herabsetzung de? Milchförderleistung in der Endphase des Obernahmevorganges (DE-OS 30 31 235) oder aber durch aufwendige Ausgestaltung des Schwimmers in Verbindung mit besonderen Maßnahmen zur Bemessung der durchströmbaren lichten Querschnittsflächen des Luftabscheiderbehälters (DE-OS 30 25 502).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art zu schaffen, die mit kleinerer Milchvorlage als die bekannten Vorrichtungen arbeitet und dabei einen gegenüber diesen verbesserten Abscheidegrad von Luft aus Milch erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemSß dadurch gelöst, daß der Gehäusemantel einen gegenüber seiner Höhe kleinen Durchmesser im Bereich des EinlaufStutzens aufweist, daß der Auslaufstutzen tangential aus dem Gehäusemantel ausmündet, und daß der Schwimmer in meiner Schaltphase den Verdrängungskörper mit der Mittelöffnung umschließt.

Die erfindungsgemäße Lösung nutzt nicht mehr, wie die bekannten Anordnungen, allein den Abscheidemechanismus durch Gasblasenauftrieb im Schwerefeld der Erde, sondern sie macht sich gezielt die

erhöhte Abscheidewirkung durch die Fliehkräfte in einer rotierenden Strömung zu eigen. Dabei ist sichergestellt, daß die Rotationskomponente der Strömung nicht durch Einbauten, insbesondere unterhalb des Schwimmers, verringert wird. Neben der Orallerzeugung durch tangentialen Eintritt trägt der tangential aus dem Gehäusemantel ausmündende Auslaufstutzen besonders wirksam zur Drallerhaltung bei. Das Gas/Milch-Gemisch strömt mit hoher Geschwindigkeit dem oberen Bereich des Gehäuses zu und läuft an der Innenwandung des Gehäusemantels als dünner, energiereicher Film schraubenförmig herab. Die benachbarten Bereiche, einschließlich des Kernbereichs des Gehäuses, sind dabei ebenfalls mit Milch gefüllt. Die Gasblasen streben unter dem Einfluß der Fliehkraft mit der Schwebegeschwindigkeit

w = Kw (1)

radial nach innen in den Randbereich des energiereichen Flüssigkeitsfilms und werden von einer aufwärts gerichteten Sekundärströmung erfaßt. Mit

K=w² _t/(rg) (2)

bezeichnet man das Beschlsunigungsvielfache, wobei w die Umfangsgeschwindigkeit des einströmenden Gas/Milch-Gemisches, r der Behälterradius und g die Erdbeschleunigung ist.

Mit w wird die Aufstiegsgeschwindigkeit einer Gasblase im Erdschwerefeld bezeichnet, wobei diese Aufstiegsgeschwindigkeit unter anderem eine Funktion des Gasblasendurchmessers d ist:

w =f(d ) (3)

s &rgr;

An dem quantitativen Zusammenhang aus den Gleichungen (1) und (2) erkennt man, daß die radial nach innen gerichtete Schwebegeschwindigkeit w dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit w proportional

SZ &ngr;

und dem Radius und damit dem Durchmesser des; die Rotationsströmung berandenden Behälters umgekehrt proportional ist.

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Die Erfindung trägt dieser physikalischen Erkenntnis Rechnung, indem der Gehäusemantel einen gegenüber seiner Höhe kleinen Durchmesser aufweist. Damit andererseits ein bestimmter, vom Gasblasendurchmesser d abhängiger axialer Strömungsweg von jeder Gasblase zurückgelegt werden kann, und sie dadurch aus dem energiereichen Flüssigkeitsfilm in Wandnähe in dsn Bereich der aufwärts gerichtetem Sekundärströmung gelangt (vgl. Strömungsfelder in Hydrozyklonen, D.F. Kelsall, Trans. Inst. Chem. Engrs. 30, 87/108 (1952)), ist dei Schwimmer außerhalb seiner Schaltphase oberhalb des Verdrängungskörpers angeordnet, sind eine bezogen auf den Durchmesser des Gehäuses im Bereich des EinlaufStutzens große Höhe und eine möglichst kleine axiale Strömungskomponente am Eintrittsstutzen \axiale Neigung) vorgesehen

Es ist wichtig, daß die radialen Separationsbewegungen der Gasblasen aus dem energiereichen Flüssigkeitsfilm heraus nicht durch Einbauten behindert werden. Daher umfaßt der Schwimmer nur in seiner Schaltphase (Bereich oberhalb und in der Nähe der Abschaltstellung) den Verdrängungskörper. Bei hoher Annahmeleistung gibt der Schwimmer einen großen Strömungsquerschnitt zwischen Verdrängungskörper und Innenwand des Gehäusemantels frei. Die Gasblasen können sich dadurch in einem axial großen Bereich unterhalb des Schwimmers ungehindert radial nach innen unter dem Einfluß der

Fliehkräfte in Bereiche mit einer aufwärts gerichteten Vertikalströmung abscheiden. Da der erfindungsgemäß tangential ausmündende Austrittsstuzen außerordentlich wirksam zur Drallerhaltung beiträgt, beruht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung - im Gegensatz zu bekannten Anordnungen - der hohe Abscheidegrad von Luft aus Milch zu einem beträchtlichen Teil auf der strömungsgünstigen Ausbildung des Bereichs unterhalb des Schwimmers.

Der Durchtritts-Ringspalt zwischen Gehäusemantel und Außenumfang des Schwimmers ist so bemessen, daß selbst bei größter Annahmeleistung die gesamte Milchmenge diesen Querschnitt durchströmt, ohne dafi es dadurch zu einer Erhöhung der axialen oder tangentialen Geschwindigkeitskomponente kommt, pie radiale Separationsbewegung

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kleiner Luftblasen wird in diesem Bereich kaum behindert, da dit axiale Erstreckung des Schwimmers relativ klein ist. Große Luftblasen haben sich dagegen überwiegend oberhalb des Schwimmers über die Oberfläche des Rotationsparaboloiden abgeschieden.

L Aus der DE-PS 28 55 653 ist zwar bereits eine Vorrichtung zur Ent-" gasung und Abgabe einer Flüssigkeit in eine Volumenmeßeinrichtung f bekannt, bei der der Schwimmer - ebenso wie bei drr c Vorrichtung ^; nach der Erfindung - an einem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäuses einen Durchtritts-Ringspalt bildet, und bei der zumin- : dest ausweislich der Zeichnung, Figir 1, der Gehäusemantel einen ·. gegenüber seiner Höhe kleinen Durchmesser aufweist. Bei dieser bekannten Anordnung wird allerdings durch einen zweiten Schwimmer gezielt nur die Ausbildung der Strömung oberhalb eines ersten Schwimmers beeinflußt. Die tangentiale Geschwindigkeitskomponente der Strömung wird dabei unterhalb des ersten Schwimmers durch besondere Einbauten aufgehoben; die Abströmung erfolgt in konsequenter Verfolgung der der Vorrichtung zugrunde liegenden Intensionen über einen zentral angeordneten Auslaufstutzen.

Da der erste Schwimmer gleichzeitig die Funktion eines Ve?drängungskörpers übernimmt, wodurch seine axiale Beweglichkeit nach oben begrenzt und der Durchtritts-Ringspalt zwischen Schwimmer und Gehäusemantelmantel zwangsläufig bis weit in den unteren Bereich des Gehäuses hinabreicht, gibt diese bekannte Vorrichtung weder Hinweise auf die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe noch gibt sie Anregungen zu deren Lösung.

Um ein Mitreißen von unvollständig entgaster Milch aus dem Kernbereich des Gehäuses zu verhindern, sieht eine Weiterbidimg der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Einbauteil vor, das mit dem Gehäusemantel einen Ringspalt bildet und in Verbindung mit dem Bodenteii einen Ringraum begrenzt, der in den Auslaufstutzen ausmündet und über den Ringspalt mit dem mittleren Bereich des Gehäuses verbunden ist. Der Eintrittsquerschnitt des Ringraumes wird somit durch den e^qe.rsei.ts ,vor) de,r, Innenwandung des Gehäuse-

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mantels begrenzten Ringspalts gebildet, wodurch sichergestellt ist daß nur ein entgaster Flüssigkeitsfilm das Gehäuse über den Austrittsstutzen verlassen kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfdindung sieht vor, daß das Einbauteil an seinem den Ringspalt begrenzenden Umfang eine Schälkante aufweist, und daß am Gehäusemantel eine nach innen ausgebildete umlaufende Auswölbung vorgesehen ist, wobei die Schälkante innerhalb eines axialen Bereichs beiderseits der Auswölbung positioniert ist. An dieser sogenannten Schälstelle kann durch Positionierung der Schälkante des Einbauteils jene Filmdicke begrenzt werden, die in den Ringraum gelangen soll. Alle anderen Strömungsbereiche, die in radialer Richtung betrachtet, weiter innen liegen, werden umgelenkt und strömen aufwärts. Durch die Auswölbung des Gehäusemantels im Bereich der Schälkante erfährt die abwärts gerichtete Filmströmung eine nach innen gerichtete Krümmung, wodurch vorrangig die entgaste und damit schwerere Milch auf wandnahen Strömungsbahnen verbleibt, wogegen die unvollständig entgaste und damit leichtere Milch radial nach innen abgedrängt wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Schalkante etwas unterhalb der maximalen Auswölbung positioniert ist. Offenbar ist überwiegend nur die vollständig entgaste Milch auf wandnahmen Strömungsbahnen in der Lage, die durch die Auswölbung und die Schälkante geforderte zweifache Umlenkung zu realisieren.

Eine Verstärkung des vorgenannten Effektes wird durch eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung gemiB der Erfindung dadurch erreicht, wenn die Auswölbung und die zugeordnete Schälkante .in Mehrfachanordnung als Reihenschaltung vorgesehen sind.

Eine außerordentlich einfache Gehäusegestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt vor, wenn der Gehäusemantel über seine gesamte Höhe zylindrische Form aufweist. Gegenüber einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Gehäusemantels, wobei dieser sich zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufstutzen stetig konisch ver-

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jüngt, ergeben sich dadurch zumindest im Bereich unterhalb des Schwimmers keine strömungsmechanischen Nachteile. Oiese Tatsache läßt sich durch einschlägige Untersuchungen belegen. So schreibt H. Travinski in der Zeitschrift Chemie-Ingenieur-Technik, 30.Jahrg 1956/Nr. 2, daß der Zylinderzyklon wirkungsmäßig gegenüber dem Konuszyklon nicht benachteiligt ist. Die Mahl zwischen Konus- und Zylinderform könne ohne Veränderung der Abscheidewirkung aus reinen Zweckmäßigkeitsgründen getroffen werden.

Hit der konischen Ausbildung des Gehäusemantels ergibt sich der nachfolgend genannte Vorteil. Durch die senkrechte Auftriebsbewegung des Schwimmers wird zwangsläufig der Durchtritts-Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Schwimmers und der Innenwandung des konischen Gehäusemantels vergrößert. Das hat zur Folge, daß sich die Rotationsströmung noch wesentlich unbehinderter ausbilden kann, als dies bei der Zylinderform des Gehäusemantels der Fall ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, daß das Einbauteil als Flüssigkeitsverdrängfr ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird die Milchvorlage im Sinne der Aufgabenstellung weiter verringert. Reinigungs- und vor allem Entlüftungsprobleme am Einbauteil, denen in der Regel nur durch zusätzliche Öffnungen an kritischen Stellen abzuhelfen H/dre. werden dadurch sicher vermieden.

Eine einwandfreie Entleerung des Gehäuses wird sichergestellt, wenn, wie dies eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung vorsieht, der Bodenteil in radialer Richtung von außen nach innen stetig ansteigend ausgebildet ist.

Um eine vollständig ungestörte Ausbildung der Rotationsströmung innerhalb der Vorrichtung nach der Erfindung sicherzustellen, wird nach einer anderen Ausgestaltung vorgeschlagen, daß vor dem Durchströmen des Gehäuses der Schwimmer aus dem Strömungsbereich in eine Position oberhalb des EinlaufStutzens aufschwimmt. Die Kennzeich-

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nung "vor dem Durchströmen" soll verdeutlichen, daß zunächst das Flüssigkeitsniveau im Gehäuse soweit ansteigt, daß durch Kompression des Luftpolsters oberhalb des Flussigkeitsniveaus eine Milchverdrängung aus dem Gehäuse und damit dessen Durchströmen gegen den in der Regel vorhandenen Widerstand eines Rückschlagventils stattfinden kann. Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vakuum betrieben wird, setzt die Förderung von Milch infolge einer hinter dem Auslaufstutzen angeordneten Fördereinrichtung bekanntlich erst nach Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes oberhalb des Abschaltniveaus ein. Somit kann/auch(der Schwimmer^ bei dieser Betriebsweise vor dem Durchströmen des Gehäuses aus dem Strömungsbereich in eine Position oberhalb des EinlaufStutzens aufschwimmen.

Eilte weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die wirkungsmäßig der vorstehenden gleichkommt, sieht vor, daß vor dem Durchströmen des Gehäuses ein in Segmente aufgeteilter Schwimmer aus dem Strömungsbereich in eine Position oberhalb des Verdrangungskörpers radial nach innen geführt wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, daß innerhalb der Öffnung des Verdrängungskörpers ein zweiter Schwimmer vorgesehen ist, der in der Abschaltctellunig des Schwimmers den Flüssigkeitsstand über mechanische Mittel in einem Bereich oberhalb des Deckelteils abbildet. Da sich der den Verdrängungskörper umschließende Schwimmer in seiner Abschaltste.llung ortsfest abstützt, kann durch ihn der zugeordnete Flüssigkeitsstand N nicht abgebildet werden. Ein in diesem Betriebszustand frei auf- und abwärts beweglicher,.in der zentrischen Öffnung des Verdrängungskörpers angeordneter, relativ kleiner zweiter Schwimmer ist demgegenüber in der Lage, den Flüssigkeitsstand N über geeignete mechanische Mittel in einem Bereich außerhalb des Gehäuses abzubilden. Durch eine derartige Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung kann auf die Anordnung von Schaugläsern im Bereich des Abschaltniveaus verzichtet werden. Bekanntlich schäumt Milch leicht auf, so daß die exakte Lage der Phasengrenzfläche zwischen Luft und Milch über ein Schauglas nicht

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immer eindeutig bestimmt werden kann. Ist als Kontrolleinrichtung des Flüssigkeitsniveaus ein Schauglas vorgesehen, so müssen nach der Eichordnung an diesem übereinander 3 Strichmarken angebracht sein, von denen die mittlere den Flüssigkeitsstand bezeichnet, der sich bei mittlerem VolumendurchfIuB des Zählers am Ende einer Messung einstellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Figur 1

einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei die Anordnung links von der Symmetrielinie die Vorrichtung in ihrer Abschaltstellung zeigt, während die rechtsseitige Darstellung die Vorrichtung im Betriebszustand bei voller Annahmeleistung beschreibt;

Figur 2a-2e

Querschnitte in schematischer Darstellung durch den unteren Bereich des Gehäuses, wobei verschiedene Ausführungsformen des Einbauteils dargestellt sind;

Figur 3

eine Draufsicht auf das Gehäuse der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei mögliche Stutzenanordnungen dargestellt sind;

Figur 4

einen Schnitt durch eine Schälstelle der Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Figur 5

einen Querschnitt in schematischer Darstellung durch ein konisch gestaltetes Gehäuse der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

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Ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit einem über seine gesamte Höhe zylindrischen Gehäusemantel 1a wird oberhalb von einem Deckelteil 1b und unterhalb von einem Bodenteil 1c, an das sich ein in den unteren Bereich des Gehäuses 1 hineinragendes Einbauteil 2 anschlieBt, begrenzt. Das Einbauteil 2 ist als Verdränger ausgebildet und begrenzt in Verbindung mit dem Bodenteil 1c einen Ringraum 3, der in einen tangential angeordneten Auslaufstutzen 1e ausmündet. An seinem äußeren Umfang weist das Einbauteil 2 eine Schälkante S auf, die mit dem Gehäusemantel 1a einen Ringspalt t bildet. Ober diesen Ringnpalt 4 ist der Ringraum 3 mit dem mittleren Bereich des Gehäuses 1 verbunden.

Im Bereich der Schälkante S ist an dem Gehäusemantel la eine nach innen ausgebildete umlaufende Auswölbung 1f vorgesehen, wobei die Schälkante S etwas unterhalb der Stelle der maximalen Auswölbung positioniert ist. In den oberen Bereich des Gehäuses 1 mündet ein Einlaufstutzen 1d tangential in den Behältermantel 1a ein. Der Einlaufstutzen 1d ist strichpunktiert dargestellt, da er vor der Zeichenebene liegt. Zwischen dem Bodenteil 1c und einem Kopfteil 1g, an das eine nicht dargestellt Entlüftungsvorrichtung angeschlossen ist, ist in der Symmetrieachse des Gehäuses 1 eine Halte- und Führungsstange 7 vorgesehen. Diese trägt im mittleren Bereich des Gehäuses 1 einen Verdrängungskörper S, der mit einer durchgehenden zentrischen Öffnung 5a versehen ist. Auf der Halte- und Führungsstange 7 ist ein begrenzt auf- und abbeweglich geführter Schwimmer 6 angeordnet, der eine den oberen und den unteren Bereich des Gehäuses 1 miteinander verbindende Mittelöffnung 6a aufweist und mit dieser in seiner Schaltphase den Verdrängungsköper 5 umschlieflt. Der Schwimmer 6 bildet über seinem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäusemantels 1a einen Durchtritts-Ringspalt &bgr; und über seine Mittelöffnung 6a im Zusammenwirken mit dem Außenumfang des Verdrängungskörpers 5 einen nicht näher .bezeichneten Ringspalt, der im wesentlichen der axialen Beweglichkeit des Schwimmers 6 dient. Ein mit dem Schwimmer 6 verbundenes Gestänge 6b verlängert sich im Bereich des Deckelteils 1b in ein Rohr 6c, das in das Kopfteil Ig eingreift und dort beispielsweise nicht näher dargestellte induktiv arbeitende Näherungsinitiatoren steuert.

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Eine andere Ausführungs-form der Vorrichtung nach der Erfindung mit einem konischen Gehäusemantel 1a ist in Figur 5 dargestellt. Teile, die in ihrer Funktion jenen der Ausführungsform gemäß Fig.1 entsprechen, sind mit den dort verwendeten Bezeichnungen gekennzeichnet. Eine nähere Erläuterung erübrigt sich deshalb. Der Schwimmer 6 besitzt eine dem Gehäusemantel la entsprechende Konusform, so daß er in seiner Abschaltstellung einen allseits äquidistanten Abstand zur Innenwandung des Gehäusemantels 1a aufweist. Der Verdrängungskörper 5 ist lediglich einseitig fliegend über die Halte- und Führungsstange 7 gelagert. Das Gestänge 6b des Schwimmers 6 ist zentrisch innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und wird einerseits im Verdränger 5 und andererseits in dem Deckelteil 1b geführt. Durch die Konusform des Gehäusemantels 1a ergibt sich in der Batriebsstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (rechtsseitige Darstellung) ein gegenüber der Abschaltstellung (linksseitige Darstellung) beträchtlich vergrößerter Durchtritts-Ringspalt 8 zwischen Schwimmer 6 und der Innenwandung des Gehäusemantels 1a.

Innerhalb der mittigen Öffnung 5a des Verdrängungskörpers 5 ist ein zweiter Schwimmer 9 angeordnet, der sich in diesem Bereich frei auf-und abwärts bewegen kann und über geeignete mechanische Mittel, bespielsweise über eine durch das Gestänge 6b hindurchgeführte Schwimmerstangä 9a, den Flüssigkeitsstand N in einem Bereich oberhalb des Deckelteils Ib abbilden kann. Die Anordnung eines zweiten Schwimmeis 9 bleibt nicht allein auf eine Vorrichtung gemäß Figur 5 beschränkt. Die Vorrichtung gemäß Figur 1 kann in gleicher Weise mit einem derartigen zweiten Schwimmer 9 ausgestattet werden. Dazu iöt lediglich notwendig, daß die mit dem zweiten Schwimmer 9 verbundene Schwimmerstange 9a bis in den Bereich oberhalb des Deckelteils 1b hineingeführt wird.

In Figur 2a ist eine andere Ausführungsform des als Verdränger ausgebildeten Einbauteils 2 dargestellt. Es bildet, wie bereits vorstehend beschrieben, mit dem Gehäusemantel 1a einen Ringspalt 4 und begrenzt in Verbindung mit dem Bodenteil 1c den Ringraum 3.

In den Figuren 2b bis 2e sind jeweils Einbauteile 2 dargestellt, b«i denen eine Verdrängerwirkung gemäß Figur 1 und Figur 2a nicht gegeben ist. Sie stellen äußerst einfache Ausgestaltungen dar, wobei zum einen die Bildung des Ringspaltes 4 und zum anderen in Verbindung mit einem zum Innenraum des Gehäuses 1 konvex gewölbten Bodenteil 1c (Figur 2b, Figur 2c) oder in Verbindung mit einem ebenen Bodenteil 1c (Figur Zd₁ Figur 2e) die Begrenzung des Ringraumes 3 in jedem Falle sichergestellt ist.

Figur 3 zeigt zwei alternativ mögliche Anordnungen des Einlaufstut zens 1d bzw. 1d* in Bezug auf den Auslaufstutzen Ie. Oie Stutzen können jedoch bezüglich ihrer Anordnung auf dem Umfang auch jede andere Position einnehmen, wenn nur sichergestellt ist, daß sie in Stromungsrichtung gesehen jeweils tangential ein- bzw. ausmünden.

In Figur 4 ist eine sogenannte Schälstelle im Bereich der Schälkante S des Einbauteils 2 dargestellt. Die Schälkante S besitzt einen kleinsten Abstand von der Kontur der Auswölbung If₁ der als Breite O des Ringspaltes 4 bezeichnet ist. Die Schälkante S ist in der dargestellten Anordnung um den axialen Betrag z=+a unterhalb der Stelle des kleinsten Durchmessers der Auswölbung 1f positioniert. Prinzipiell ist »ine die Luftblasenabscheidung aus der Milch günstig beeinflussende Positionierung der Schälkante S in einem Bereich -a<g<+G angezeigt und möglich.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird anhand Figur 1 qualitativ erläutert. Die folgenden Ausführungen sind sinngemäß auch auf die Ausführungsform gemäß Figur .5 übertragbar. In der linksseitigen Darstellung hat der Schwimmer 6 seine tiefste Lage «ingenommen. In dieser Stellung befindet sich das Milchniveau auf einer mit N bezeichneten Höhe. Sobald ein Gas/Milch-Gemisch über die Einlauföffnung E des EinlaufStutzens 1d in das Gehäuse 1 eintritt, beginnt der Schwimmer 6 aufzuschwimmen und bewegt 3ich dadurch aufwärts. Hat das Milchniveau beispielsweise eine in der rechtsseitigen Darstellung gezeigte Höhe erreicht (Kontur des Rotationsparaboloiden), so nimmt der Schwimmer dabei seine obere

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Lage ein. Diese Lage ist durch die nach oben hin begrenzte Aufwärtsbewegung des Gestänges 6b mit dem Rohr 6c gegeben. Letzteres hat beispielsweise eine nicht dargestellte Entlüftungsvorrichtung geschlossen, so daß die Luft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels komprimiert ist, wodurch ein Durchströmen des Gehäuses 1 gegen den Widerstand eines der Auslaßöffnung A nachgeschalteten Rückschlagventils sichergestellt ist.

Falls die Vorrichtung c'emäß der Erfindung im Vakuumbeti. ieb arbeitet, steuert der Schwimmer 6 über sein Gestänge 6b und das Rohr 6c eine der Auslauföffnung A nachgeschaltete Fördereinrichtung.

Eine Momentanaufnahme der in betrieb befindlichen Vorrichtung gemäß der Erfindung könnte das rechtsseitig in Figur 1 qualitativ dargestellte Strömungsfeld zeigen. Ein mit einer großen tangentialsn und einer kleinen axialen Strömungsgeschwindigkeit in das Gehäuse 1 eintretendes Gas/Milchgemisch strömt schraubenförmig im Bereich der Innenwandung dnis Gehäusemantels la abwärts (M). Bereits oberhalb des Schwimmers 6 bildet sich eine Sekundärströmung M aus, «us der sich eine Gasströmung L über die Oberfläche des Rotation sparaboloiden abscheide!:. Bei dieser ersten Abscheidung handelt &bull;s sich um Gasblasen größeren Durchmessers, während jene kleineren Durchmessers über den Milchstrom M^ innerhalb des Durchtritts-Ringspaltes &bgr; in den Bereich unterhalb des Schwimmers 6 transportiert werden. Infolge der Fliehkraftwirkung wandern zunächst die größeren und weiter abwärts die kleineren Gasblasen radial nach innen und reichern dort Teilströme Hu. an. tiach den vorstehend erwähnten Kelsallschen Messungen herrscht außerhalb einer Grenzfläche G Abwärtsströmung (Mj) >ind innerhalb Aufwärtsströmung (M_ß). Die Mit Gasblasen unterschiedlichen Durchmessers angereicherten Teilntröme durchdringen diese Grenzfläche G und bilden ciie aufwärts gerichtete Sekundärströmung M.. Im Bereich der Schälkante S am

Einbauteil 2 erfolgt eine nochmalige Aufteilung des ankommenden Milchstrome, M₃ in einen weitestyehend entgasten Teilstrom M7 und einen nach oben umgelenkten Teilstrom M_. Über die mittige Öffnung

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gungskörpers 5 kann ein mit Gasblasen beladener Teilstrom Mg auf steigen. Oberhalb des Verdrängungskörpers 5 vereinigt sich dieser mit dem Teilstrom Mg und gelangt über die Mittelöffnung 6a als Teilstrom Mg in den Bereich der Sekundärströmung oberhalb des Schwimmers 6. Aus dem Kernbereich des Gehäuses 1 verläßt ein Gasstrom 1-2 die Milch, um zusammen mit dem Gasstrom U den Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zunehmend zu erweitern. Dadurch wird das Flüssigkeitsniveau nach unten verdrängt, so daß der Schwimmer 6 sich abwärts bewegt. Durch diese Abwärtsbewegung wird entweder die Entlüftungsvorrichtung angesteuert, wobei die Luft oberhalb des Milchspiegels entweichen kann oder aber eine der Auslauföffnung A nachgeschaltete Fördereinrichtung wird gedrosselt, wobei gleichzeitig über eine am Deckelteil 1b angeschlossene Vakuumeinrichtung Gas aus dem oberen Bereich des Gehäuses 1 abgesaugt wird. Damit sich auch kleinste Gasblasen aus dem energiereichen Flüssigkeitsfilm in Wandnähe radial nach innen in den Bereich der Aufwärtsströmling abscheiden können, ist erfindungsgemäß ein hinreichend langer axialer Strömungsweg zwischen dem Ende des Durchtritt s-Ringspaltes 8 und der Schälkante S am Einbauteil 2 vorgesehen, wobei gleichzeitig durch den tangential ausmündenden Auslaufstutzen 1c wirksam für eine Erhaltung des Flüssigkeitsdralls gesorgt wird.

Sobald der Schwimmer 6 in den Bereich seiner Abschaltstellung absinkt, umfaßt er mit seiner Mittelöffnung 6a den Verdrängungskörper 5. Der unterhalb des Schwimmers zur Verfugung stehende Abscheideweg wird zwangsläufig kürzer. Dieser Nachteil wird teilweise dadurch kompensiert, daß die axiale Strömungskomponente infolge reduzierter Annahmeleistung bei gleichzeitigem Abbau des die Durchströmung des Gehäuses 1 betreibenden Gasdrucks oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und erhöhter Druckverlustbeiwerte infolge Querschnittsreduzierung in der Schaltphase ebenfalls herabgesetzt wird.

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE

   . Vorrichtung zur Gasabscheidung aus Milch und Abgrenzung von Milchmengen

   als Teil einer Meßanlage zur Annahme von Milch aus Milchbehältern und zur Überführung der Milch in einen Sammelbehäter.

   bestehend aus einem Gehäuse mit einem in den oberen Bereich tangential einmündenden Einlaufstutzen, einem aus dem unteren Bereich-ausmündenden Auslaufstutzen, einer dem Deckelteil des Gehäuses zugeordneten Entlüftungsvorrichtung, einem die Entlüftungsvorrichtung in abhängigkeit vom Milchspiegel im Gehäuse betätigenden und begrenzt auf- und abbeweglich geführten Schwimmer, der an einem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäusemantels einen Durchtritts-Ringspalt bildet, und der eine den oberen und den unteren Bereich des Gehäuses miteinander verbindende Mittel-Öffnung aufweist, sowie einem im mittleren Bereich des Gehäuses angeordneten Verdrängungskörper, der mit einer durchgehenden zentrischen öffnung versehen ist, dadurch gekannzeichnet, daß ,

   der Gehäusemantel (1a) einen gegenüber seiner Höhe kleinen Durchmesser im Bereich des Einlaufstutzens (Id) aufweist, daß der Auslaufstutzen (Ie) tangential aus dem Gehäusemantel (Ie) ausmündet, und daß der Schwimmer (6) in seiner Schaltphase den Verdrängungskörper (5) mit der Mittelöffnung (6a) umschließt.

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   ein Einbauteil (2) vorgesehen ist, das mit dem
   Gehäusemantel (la) einen Ringspalt (4) bildet und in Verbindung mit dem Bodenteil (Ic) einen Ringraum (3) begrenzt, der in den Auslaufstutzen (le) ausmündet
   und über den Ringspalt (4) mit dem mittleren Bereich des Gehäuses (l) verbunden ist.

   3. Vorrichtung nach Anpruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   das Einbauteil (2) an seinem den Ringspalt (4)
   begrenzenden jÄefeHg ■ eine Schälkante (S^ aufweist, und daß am Gehäusemantel (la) eine nach innen ausgebildete umlaufende Auswölbung (If) vorgesehen ist, wobei die Schälkante (S) innerhalb eines axialen Bereichs
   beiderseits der Auswölbung (If) positioniert ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   der. Gehäusemantel (la) über seine gesamte Höhe zylindrische Form aufweist.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis .3, dadurch gekennzeichnet, daß

   sich der Gehäusemantel (1a) zwischen dem Einlauf- und dem Auslaufstutzen Md bzw. Ie) stetig konisch verjüngt .

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 od. 5, dadurch gekennzeichnet, daß

   das Einbauteil (2) als Flüssigkeitsverdränger ausgebildet ist.

   I · Il ,, ,

   7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Bodenteil (1c) in radialer Richtung von außen nach innen stetig ansteigend ausgebildet ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß

   innerhalb der ö-ffnung (5a) des Verdrängungskörpers (5) ein zweiter Schwimmer (9) vorgesehen ist, der ir der Abschaltstellung des Schwimmers (6) den Flüssigkeitsstand (N) über mechanische Mittel (9a) in einen Bereich oberhalb des Deckelteils (1b) abbildet.