DE1442516C3

DE1442516C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit in Anlagen mit Erhitzung der Flüssigkeit durch Zusammenführen mit Wasserdampf

Info

Publication number: DE1442516C3
Application number: DE19621442516
Authority: DE
Inventors: Willi Konolfingen Loelinger (Schweiz)
Original assignee: Alpura AG
Current assignee: Alpura AG
Priority date: 1962-01-04
Filing date: 1962-01-12
Publication date: 1975-08-28
Also published as: SE302879B; DE1442516A1; ES283510A1; BE626550A; NL114114C; NL274146A; DE1442516B2; DK137361B; CH395713A; GB956224A; DK137361C

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit relativ zum Anfangswert in Anlagen, in denen die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich über einen Wärmeaustauscher als Vorwärmer durch eine Erhitzungsvorrichtung geführt wird, in die unmittelbar Dampf eingebracht wird, mit einer Regelvorrichtung, welche die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Flüssigkeit im Vorwärmer und der Temperatur in einer der Erhitzungsvorrichtung nachgeschalteten Entspannungsvorrichtung und damit den Endwert des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit regelt.

Besondere Bedeutung hat eine solche Anlage für die Behandlung von Milch, die während sehr kurzer Zeit auf eine zur Vernichtung der Keime ausreichende Temperatur von beispielsweise 150⁰C erhitzt wird, wobei die unmittelbar anschließende Kühlung eine schädliche Veränderung der Milch ausschließt.

In Anlagen der geschilderten Art erfährt die zu behandelnde Flüssigkeit eine zweimalige Änderung ihres Wassergehaltes; durch das Zusammenführen mit Wasserdampf kondensiert Dampf in der Flüssigkeit, während bei der nachfolgenden Entspannung Wasserdampf aus der Flüssigkeit entweicht. Unter Umständen können weitere Änderungen des Wassergehaltes eintreten, wenn nämlich die Flüssigkeit vor ihrer Erhitzung einer Entgasung unterzogen wird, bei welcher durch Drucksenkung in der Flüssigkeit gelöste Gase, aber auch Wasserdampf aus ihr entweichen, oder wenn auf die erste Entspannung eine oder mehrere weitere Drucksenkungen erfolgen.

Die Beherrschung des spezifischen Endgewichtes der behandelten Flüssigkeit, d. h. der Konzentration der Flüssigkeit ist je nach den vorliegenden Bedingungen eine wichtige Voraussetzung. So wird naturgemäß bei der Behandlung von für Konsum bestimmter Frischmilch als selbstverständlich gefordert, daß die Konzentration der Milch, d. h. das Verhältnis zwischen Wassergehalt und Trockensubstanz, nach der geschilderten Behandlung denselben Wert aufweist wie die unbehandelte Milch. In anderen Fällen kann wiederum eine ganz bestimmte Eindikkung bzw. Verdünnung verlangt sein.

Es ist bereits bekannt, das spezifische Endgewicht der Flüssigkeit mittelbar durch Regelung der mit ihm zusammenhängenden Temperaturdifferenz zwischen Vorwärmtemperatur der Flüssigkeit vor ihrer Erhitzung durch Zusammenführen mit Wasserdampf und der Entspannungstemperatur zu beeinflussen. Man geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß der Wassergehalt der behandelten Flüssigkeit um so kleiner ist, je höher die Vorwärmtemperatur und je tiefer die Entspannungstemperatur gewählt wird und umgekehrt. So lehrt die FR-PS 1 125 190 die Differenz zwischen Vorwärmtemperatur und Entspannungstemperatur konstant zu halten.

Die Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus und beruht auf der folgenden Erkenntnis. Soll durch die Entspannung der Wassergehalt der Flüssigkeit beispielsweise auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt werden, muß das der Flüssigkeit bei der Erhitzung zugeführte Dampfgewicht gleich dem der Flüssigkeit entzogenen Dampfgewicht sein. Weil der zugeführte Wasserdampf einen höheren spezifischen Wärmeinhalt hat als der abzuführende Wasserdampf, ergibt sich eine gewisse Verschiebung zwischen der Temperatur unmittelbar vor der Erhitzung und der Temperatur der entspannten Flüssigkeit, und zwar in der Weise, daß die Entspannungstemperatur in der Regel etwas höher als die Vorwärmtemperatur liegt. Wird nun die Differenz zwischen Entspannungstemperatur und Vorwärmtemperatur zwecks Einhaltung des gleichen spezifischen Gewichtes vor der Erhitzung und nach der Entspannung auf einen konstanten Wert geregelt, wie gemäß der FR-PS 1 125 190, bleibt aber als Fehlerquelle immer noch zurück, daß bei Änderung des Niveaus von Anfangsund Entspannungstemperatur, sowohl infolge des temperaturabhängigen spezifischen Wärmeinhaltes des Entspannungsdampfes sowie infolge der geänderten Relation zwischen Erhitzungstemperatur und dem genannten Temperaturniveau, eine unerwünschte Abweichung der Endkonzentration der Flüssigkeit re-

sultiert. Die Entspannungstemperatur kann sich leicht ändern; z. B. kann die Kondenswassertemperatur im Kondensator der Entspannungsvorrichtung morgens bedeutend niedriger sein als später am Tag. Auch die Anfangstemperatur unterliegt beträchtlichen Änderungen. So ist die Temperatur von bereits am Vortag gelagerter Milch bedeutend niedriger als die von direkt verarbeiteter Milch. Weiterhin kann mit der Zeit eine Steinablagerung im Vorwärmer entstehen, wodurch der Wärmeübergang besonders verlangsamt wird. Dasselbe kann sich im zweiten Vorwärmer ereignen.

Die Erfindung bezweckt, die Genauigkeit der Regelung des spezifischen Gewichts der behandelten Flüssigkeit zu steigern, indem die störenden Einflüsse auf die Höhe der die Regelgröße der Einrichtung bildende Temperaturdifferenz neutralisiert werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Regelvorrichtung mindestens eine dieser beiden Temperaturen als Führungsgröße auf geschaltet ist, derart, daß die genannte Temperaturdifferenz in Abhängigkeit vom Niveau der Entspannungstemperatur und/oder der Vorwärmtemperatur so gesteuert wird, daß beim Ansteigen des Temperaturniveaus die Temperaturdifferenz in durch die Unterschiede der spezifischen Wärmeinhalte bei den betreffenden Temperaturen vorbestimmten Masse abnimmt, und beim Abnehmen des Temperaturniveaus die Temperaturdifferenz zunimmt, so daß das gewünschte Verhältnis zwischen dem Endwert und dem Anfangswert des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.

Die Einrichtung kann sich vorteilhaft dadurch auszeichnen, daß die Regelvorrichtung auf ein Regelventil wirkt, das die Zufuhr eines Erhitzungsmediums zur Vorwärmeinrichtung für die Flüssigkeit einstellt, oder aber daß die Regelvorrichtung auf Mittel zur Veränderung des Entspannungsdruckes der Flüssigkeit einwirkt.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Behandlung von Frischmilch, versehen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 eine Ausführungsform der in F i g. 1 schematisch dargestellten Einrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Differenz zwischen Entspannungstemperatur und Vorwärmtemperatur von der Höhe der Entspannungstemperatur bei einer Anlage entsprechend F i g. 1, in der das spezifische Gewicht der behandelten Milch auf dem Wert der zugeführten Rohmilch gehalten wird,

F i g. 5 eine Anlage entsprechend F i g. 1, in der jedoch die Differenz zwischen Vorwärmtemperatur und Entspannungstemperatur durch Veränderung des Entspannungsdruckes beeinflußt wird,

F i g. 6 eine Regeleinrichtung, in der die Differenz zwischen Entspannungstemperatur und Anfangstemperatur nach Maßgabe von Änderungen beider dieser Temperaturen verstellt wird,

F i g. 7 in einer graphischen Darstellung die Arbeitscharakteristik von in der Einrichtung nach F i g. 6 verwendbaren Temperaturfühler.

Die zu behandelnde Milch wird aus einem nicht gezeichneten Vorratsbehälter durch die Pumpe 1 unter erhöhtem Druck über die Leitung 2 in den Vorwärmer 3 und durch die Leitung 4 in den Vorwärmer 5 geleitet und strömt in vorgewärmtem Zustand mit der Anfangs- bzw. Vorwärmtemperatur t₃ durca die Leitung 6 in die Erhitzungsvorrichtung 7. Die Erhitzungsvorrichtung 7 dient zur Entkeimung der Milch durch kurzzeitiges Erhitzen der Milch mittels direkter Einführung von Wasserdampf. Dieser gelangt aus einem nicht gezeichneten Dampferzeuger durch die Leitung 8 in die Erhitzungseinrichtung 7. Die Milch wird dabei z. B. auf eine Temperatur von 15O⁰C erhitzt. Zur Regelung der Erhitzungstemperatur t_t ist eine aus Temperaturfühler 9, Regler 10 und Regelventil 11 bestehende Regeleinrichtung vorgesehen, welche die zugeführte Dampfmenge im Sinne einer Konstanthaltung der Erhitzungstemperatur beeinflußt. Die Verhältnisse sind zweckmäßig so eingerichtet, daß der mit der Milch zusammengeführte Wasserdampf vollständig in der Milch kondensiert.

Um nachteilige Veränderungen der Milch infolge der verhältnismäßig hohen Erhitzungstemperatur auszuschalten, wird die Milch unmittelbar anschließend gekühlt. Dies erfolgt durch schnelle Drucksenkung in der Entspannungseinrichtung 12, welche über die Leitung 13 mit der Erhitzungsvorrichtung 7 verbunden ist. Im Inneren der als geschlossener Behälter ausgebildeten Entspannungseinrichtung 12 wird ein unter dem Atmosphärendruck liegender Druck aufrechterhalten. Bei der plötzlichen Drucksenkung entweicht nach Maßgabe des Entspannungsgdruckes eine gewisse Wassermenge und wird als Brüdendampf durch die Leitung 14' abgeführt.

Die auf eine unter dem atmosphärischen Siedepunkt liegende Temperatur t. abgekühlte Milch wird durch die Leitung 14 und die Pumpe 15 aus der Anlage abgeführt und kann beispielsweise zwecks weiterer Kühlung einem Plattenkühler üblicher Bauart zugeführt werden. Der durch die Leitung 14' entweichende Brüdendampf strömt zum Teil durch die Leitung 16 in den Kondensator 17 und zum Teil durch die Leitung 18 in den Dampfraum des Vorwärmers 3. Im Vorwärmer 3 wird im Brüdendampf enthaltene Wärme an die durchströmende Milch abgegeben. Das entstehende Kondensat wird auf nicht gezeichnete Weise über einen Abscheider in den Unterteil des Kondensators 17 geleitet. Dieser ist als Einspritzkondensator ausgebildet, wobei Frischwasser aus der Leitung 19 eingespritzt wird.

Zur Erzeugung eines geeigneten Unterdruckes im Inneren der Entspannungsvorrichtung 12 ist der Kondensator 17 über die Leitung 20 an die Vakuumpumpe 21 angeschlossen. Das Gemisch aus Einspritzwasser und Kondensat wird mit Hilfe der Kondensatpumpe 22 durch die Leitung 23 abgeführt.

Der dem Vorwärmer 3 nachgeschaltete Vorwärmer 5 wird mit einem durch die Leitung 24 zugeführten Heizmittel, z. B. Heißwasser oder Heizdampf, beheizt. Die Heizmittelzufuhr kann mit Hilfe des Regelventils 25 beeinflußt werden.

Maßgebend für den Wert des spezifischen Gewichtes der behandelten Milch ist die gegenseitige Beziehung zwischen Vorwärmtemperatur t₃ und Entspannungstemperatur f_s; diese Temperaturen werden durch die Temperaturfühler 26 und 27 gemessen. Es wird im folgenden vorausgesetzt, daß die durch die Leitung 14 abströmende Milch das gleiche spezifische

Gewicht wie die durch die Leitung 2 zugeführte Rohmilch aufweist.

Für die Erhitzung in der Einrichtung 7 läßt sich folgende Wärmebilanzgleichung aufstellen:

Q ■ C₁-1₃ +D₁-1₁ = Q-C₁-^ + D₁-C₂-t_x.

Die Gleichung zur Entspannungsstufe lautet:

β · C₁ · t_i + D₁ ■ C₂ · t_i = β · C₁ · f_s + D₂ ■ /₂.

Hierin bedeutet β die Durchsatzmenge der Milch, ' C₁ deren spezifische Wärme; c₂ die spezifische Wärme des Dampfkondensates; f₃ die Vorwärmtemperatur, t₄ die Erhitzungstemperatur; D₁ die zum Erhitzen der Milch in diese eingeführte Dampf menge; D₀ die Menge des bei der Entspannung aus der Flüssigkeit entweichenden Brüdendampfes; Z₁ den spezifischen Wärmeinhalt des Erhitzungsdampfes und i₂ den spezifischen Wärmeinhalt des Brüdendampfes.

Bei gleichem spezifischen Gewicht von Rohmilch und behandelter Milch muß D₁ = D₂ = D sein. Man erhält somit aus den obenstehenden Gleichungen je eine Beziehung für die Größe D, und diese Beziehungen ergeben, einander gleichgesetzt, folgende Glel· chung für die Temperaturdifferenz r₅ — t₃:

Aus naheliegenden Gründen wird man i₄ konstant halten. Aus der obenstehenden Schlußgleichung ist dann ersichtlich, daß zur Gewährleistung eines unveränderten spezifischen Gewichts der behandelten Milch jeder Entspannungstemperatur eine ganz bestimmte Temperaturdifferenz t_s — t₃ zugeordnet sein muß. F i g. 4 zeigt beispielsweise den Zusammenhang zwischen Entspannungstemperatur f₅ und der Temperaturdifferenz r₅—t₃ für eine Temperatur t_i von 150° C und Erhitzung der Milch mit Sattdampf von 175° C und einem Druck von 9 kg/cm².

Bei einer auf diese Weise errechneten Temperaturdifferenz sind allerdings die unvermeidlichen Wärmeverluste nicht berücksichtigt. Die Erfahrung zeigt, daß unter Berücksichtigung der jeweiligen Wärmeverluste, die tatsächlich erforderliche Temperaturdifferenz t_s —t₃ etwas kleiner gehalten werden muß.

In der Anlage nach Fig. 1 sind die vorstehend aufgezeigten Zusammenhänge wie folgt ausgenutzt. Die Signale der beiden Temperaturfühler 26 und 27 werden über Leitungen 28 und 29 in das Vergleichsorgan 30 geleitet, das in der Leitung 31 ein der Differenz der Temperaturen t_s und t₃ entsprechendes Signal zur Betätigung des Regelventils 25 erzeugt. Auf diese Weise wird selbsttätig die im Vorwärmer 5 an die Flüssigkeit abgegebene Wärmemenge im Sinne einer Konstanthaltung der Temperaturdifferenz t_s — t₃ beeinflußt.

Verschiebt sich nun aber aus irgendeinem Grunde die absolute Höhe der Entspannungstemperatur bzw. der Vorwärmtemperatur, so resultiert daraus trotz gleichbleibender Temperaturdifferenz /,— /., eine unerwünschte Abweichung des spezifischen Gewichtes. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß die genannte TemperaturdirTcrenz nach Maßgabe von Änderungen der Entspannungstemperatur i, verstellt. Zu diesem Zweck ist ein zusätzliches Organ 32 vorhanden, dem das der Höhe der Entspannungstemperatur /, entsprechende Signal des Fühlers 27 über die Leitung 33 zugeführt wird. Über die Leitung 34 schickt das Organ 32 dann nach einer vorbestimmten, dem Verlauf der Kurve nach Fig. 4 entsprechenden Charakteristik, ein Verstellsignal in das Vergleichsorgan 30, derart, daß das davon durch die Leitung 31 ausgehende Signal eine der Änderung der Entspannungstemperatur t₅ entsprechende Umformung aufweist.

Es gelingt auf die geschilderte Weise, die für ein gleichbleibendes spezifisches Gewicht der behandelten Flüssigkeit notwendige Temperaturdifferenz t_s — t₃ selbsttätig dem der jeweiligen Entspannungstemperatur t₅ bzw. Vorwärmtemperatur t₃ entsprechenden Temperaturniveau anzupassen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Entspannungstemperatür f₃ ohne weiteres durch Handeinstellung auf eine dem behandelten Gut angepaßte Höhe eingestellt werden kann, z. B. durch entsprechende Einstellung der Ventile 35 und 36. Für Milch empfiehlt sich eine Entspannungstemperatur t₅ von etwa 80° C; der entsprechende Druck bewirkt dann ein vorteilhaftes Austreiben unerwünschter Stall- und Futtergerüche. Es ist leicht einzusehen, daß mit Hilfe der Erfindung es auch möglich ist, das spezifische Gewicht der behandelten Flüssigkeit so zu steuern, daß es sich im voraus bestimmten Maße vom spezifischen Gewicht der zugeführten Flüssigkeit unterscheidet. Es muß hierzu einzig eine der gewünschten Eindickung bzw. Verdünnung entsprechende Differenz zwischen Anfangstemperatur t₃ unmittelbar vor der Erhitzung und Entspannungstemperatur t₅ rechnerisch oder durch Versuche bestimmt werden. Ferner ist die Arbeitscharakteristik des Organs 32 der Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz i₅—/₃ von unterschiedlichen Entspannungstemperaturen anzupassen.

F i g. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der in F i g. 1 schematisch dargestellten Regeleinrichtung. Die Temperaturen t₃ und r₅ werden durch die mit einer verdampfbaren Flüssigkeit gefüllten Temperaturfühler 41 bzw. 42 gemessen, die im Innern der Federdosen 43 und 44 auf bekannte Weise einen den Meßwerten entsprechenden Druck erzeugen. Die Bewegung der Federdosen wird derart auf den Hebel 45 übertragen, daß sein Mittelpunkt 46 bzw. die an ihm angelenkte Stange 47 in Richtung des Doppelpfeiles 48 eine Bewegung ausführt, die Änderungen der Temperaturdifferenz t_s —1₃ entspricht. Bei größer werdender Temperaturdifferenz t_s—1₃ ergibt sich eine Bewegung in Plusrichtung des Pfeiles 48, verkleinert sich hingegen die Temperaturdifferenz, bewegt sich die Stange 47 in Minusrichtung des Pfeiles 48 nach oben.

Die Stange 47 trägt an ihrem unteren Ende eine Zahnstange 48', in welche das Zahnrad 49 auf der Welle 50 eingreift. Auf der Welle 50 ist der Steuerkörper 51 derart gelagert, daß er wohl jede Drehung der Welle 50 mitmacht, sich jedoch außerdem in Achsrichtung relativ zur Welle verschieben kann. Die Mantelfläche des Steuerkörpers 51 dient als Steuerfläche zur Steuerung der Ventilstange 52 des in der Leitung 24 befindlichen Regelventils 25. Letzteres dient zur Einstellung der dem Vorwärmer 5 zugeführten Heizmittelmenge. Wie F i g. 3 zeigt, ist die Steuerfläche des Körpers 51 so geformt, daß eine Abwärtsbewegung der Stange 47 eine Aufwärtsbewegung der Ventilstange 52 in Plusrichtung des Pfeiles 58 und damit eine Vergrößerung der zugeführten Heizmittelmenge bewirkt, so daß durch die hierdurch entstehende Erhöhung der Vorwärmtemperatur t₃

der Flüssigkeit in der Leitung 6 die Temperaturdifferenz t₅—1₃ wieder auf ihren Sollwert vermindert wird.

Die Bewegung der Federdose 43 wird zusätzlich auf den Winkelhebel 53 geleitet, der im Drehpunkt 54 fest gelagert ist. Er trägt an seinem anderen Ende die Gabel 55, welche den Rand der Scheibe 56 umfaßt, die ihrerseits fest mit dem Körper 51 verbunden ist. Die Wirkungsweise ist derart, daß eine Zunahme der Entspannungstemperatur t_h eine Verschiebung des Steuerkörpers 51 in Plusrichtung des Pfeiles 57 bewirkt; entsprechend der Neigung der Mantelfläche des Steuerkörpers 51 ergibt sich dann eine Bewegung der Ventilstange 52 in Plusrichtung des Pfeiles 58 und folglich eine Öffnungsbewegung des Ventils 25. Die Bewegung der Ventilstange 58 setzt sich also aus zwei einander überlagerten Bewegungen zusammen, und zwar aus der soeben besprochenen Bewegung und aus der, die nach Maßgabe der Änderungen der Temperaturdifferenz i₅—t₃ stattfindet. Mit anderen Worten wird auf die im Zusammenhang mit F i g. 1 geschilderte Weise die Temperaturdifferenz t_s —t₃ selbsttätig derart Änderungen der Entspannungstemperatur t_s angepaßt, daß die behandelte Flüssigkeit immer das gleiche spezifische Gewicht wie dasjenige der zugeführten Flüssigkeit aufweist.

F i g. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Fig. 1 entsprechende Anlage. Der Unterschied besteht einzig darin, daß zur Regelung der Differenz zwischen Entspannungstemperatur i₅ und Vorwärmtemperatur t₃ nicht die im Vorwärmer 5 an die Flüssigkeit abgegebene Wärmemenge beeinflußt wird. Vielmehr wird das vom Organ 32 umgeformte Ausgangssignal des Vergleichsorgans 30 über die Leitung 61 auf das Regelventil 62 in die Leitung 16 geleitet. Änderungen des Durchflußquerschnitts dieses Ventils bewirken eine Änderung des Druckes in der Entspannungseinrichtung 12 und damit der Entspannungstemperatur t₅, und zwar hat eine Schließbewegung des Ventils 62 ein Ansteigen der Entspannungstemperatur /_s zur Folge und umgekehrt.

Nach den bisher geschilderten Ausführungsbeispielen wird die Temperaturdifferenz zwischen Vorwärmtemperatur t_s und Entspannungstemperatur t₅ nach Maßgabe von Änderungen der Entspannungstemperatur t₅ verstellt. Weil beide Temperaturen durch die Regelung ihrer Differenz fest miteinander gekoppelt sind, kann natürlich die für ein bestimmtes spezifisches Endgewicht erforderliche Verstellung dieser Temperaturdifferenz beliebig nach Maßgabe von Änderungen einer der beiden Temperaturen erfolgen, welche diese Differenz bestimmen, im vorliegenden Fall z. B. auch nach Maßgabe von Änderungen der Vorwärmtemperatur t₃. Bei der Anlage nach F i g. 1 wäre dann das zusätzliche Organ 32 an-. statt durch die Entspannungstemperatur f₅ durch die Vorwärmtemperatur f₃ zu beeinflußen, so daß dann die Temperaturdifferenz t_s—/₃ für verschiedene Vorwärmtemperaturen t₃ korrigiert wird.

Es ist andererseits auch möglich, zum Konstanthalten eines gewünschten Endwertes des spezifischen Gewichtes die Temperaturdifferenz zwischen Vorwärmtemperatur J₃ und Entspannungstemperatur t₅ nach Maßgabe von Änderungen beider Temperaturen zu verstellen. F i g. 6 veranschaulicht hierfür ein schematisches Ausführungsbeispiel. Entsprechend F i g. 2 wirken die durch Fühler 71 und 72 in Drücke umgewandelte Entspannungstemperatur /₅ und Vorwärmtemperatur i₃ auf Federdosen 79 bzw. 74. Die beweglichen Enden der Federdosen sind durch Stangen 75 und 76 mit den Enden eines Hebels 77 so verbunden, daß die Lage dessen Mittelpunktes 78 relativ zu einem festen Bezugspunkt ein Maß für die Größe der Temperaturdifferenz r₅ — t₃ darstellt. Insbesondere wird sich bei einer Vergrößerung dieser Temperaturdifferenz der Punkt 78 in Plusrichtung des Pfeiles 79 bewegen und umgekehrt.

Am Mittelpunkt 78 des Hebeies 77 ist nun die Stange 80 angelegt, die mit der Ventilstange 81 des in der Leitung 24 angeordneten Ventils 25 (Fig. 1) verbunden ist. Es sei daran erinnert, daß dieses Ventil zur Mengeneinstellung des dem Vorwärmer 5 zugeführten Heizmittels dient. Die Arbeitsweise der geschilderten Einrichtung ist derart, daß eine unerwünschte Vergrößerung der Temperaturdifferenz eine Aufwärtsbewegung des Hebelpunktes 78 und damit eine Öffnungsbewegung des Ventils 25 herbeiführt; damit steigt-die Vorwärmtemperatur t₃, und die Temperaturdifferenz wird wieder auf den gewünschten Wert zurückgeführt. Umgekehrt bewirkt eine Verkleinerung der Temperaturdifferenz — entweder durch unerwünschtes Absinken der Entspannungstemperatur oder ein Ansteigen der Vorwärmtemperatur — eine Schließbewegung des Ventils 25. Die Ventilstange 81 kann mit Hilfe der Stellschraube 82 relativ zur Stange 80 verschoben und so der Sollwert der einzuhaltenden Temperaturdifferenz eingestellt werden.

Es sei nun angenommen, daß in der gezeichneten Lage des Hebels 77 die Entspannungstemperatur i₅ z. B. 80° C und die zugeordnete Vorwärmtemperatur t₃ 75,5° C betragen. Die Differenz f₅ —t₃ beträgt dann 4,5° C und entspricht z.B. dem durch die Kurve in F i g. 4 gegebenen Wert für Verhältnisse mit gleichbleibendem spezifischen Gewicht, allerdings ohne Berücksichtigung der äußeren Wärmeverluste. Dieser Zustand ist in F i g. 7 durch die Punkte S₃ und S₅ veranschaulicht; in Abszissenrichtung ist die Temperatur t₅ aufgezeichnet und in Ordinatenrichtung die einer bestimmten Entspannungstemperatür r₅ und einer vorbestimmten Temperaturdifferenz zugeordneten Abstände s₅ bzw. s₃ der Enden des Hebels 77 von einer Referenzlage, in welcher beide Temperaturfühler sich auf gleicher Temperatur befinden.

Sofern beide Temperaturfühler 71, 73 bzw. 72, 74 dieselbe Charakteristik aufweisen, würden bei einer Änderung des Niveaus der ermittelten Temperaturdifferenz in F i g. 7 die beiden Punkte S₃ und S₅ auf zwei Parallelen wandern, z. B. auf den beiden Geraden α' und b'. Hierbei wird selbsttätig durch die geschilderte Einrichtung eine konstante Temperaturdifferenz zwischen Entspannungstemperatur und Vorwärmtemperatur aufrechterhalten.

Um erfindungsgemäß eine Verstellung der Temperaturdifferenz nach Maßgabe von Änderungen der Entspannungstemperatur und der Vorwärmtemperatur herbeizuführen, wird durch geeignete Mittel die Charakteristik der beiden Temperaturfühler so verändert, daß sie gemäß der Linie α bzw. b in F i g. 7 verläuft. Dies kann z. B. erreicht werden durch die Wahl unterschiedlicher Medien für die Fühler 71 und 72, ferner angenähert durch Verlegung des Hebelgelenkes 78 nach rechts, so daß ungleiche Hebelarme entstehen, oder durch die Wahl geeignet angepaßter Federkonstanten für die Federdosen 73 und 74. Die Charakteristiken α und b sind so gewählt,

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daß entsprechend der im Zusammenhang mit F i g. 4 geschilderten Verhältnisse die Differenz s₅ — s₃ und damit die Temperaturdifferenz t₅ — t₃ bei zunehmender Entspannungs- oder Anfangstemperatur im Sinne einer Verkleinerung verstellt wird und umgekehrt. Die geschilderte Einrichtung führt diese Verstellung also nach Maßgabe von Änderungen der Entspannungstemperatur wie auch der Vorwärmtemperatur herbei.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sei festgehalten, daß der Einfachheit halber für die Regeleinrichtungen nur proportional und ohne Servohilfe arbeitende Regelorgane gezeigt sind, daß aber selbstverständlich Regler mit anderem Zeitverhalten — z. B. proportionalintegral wirkende Regeler — benutzt werden können. Auch sind mit Ausnahme von F i g. 6 keine Mittel gezeigt, zur Verstellung des Sollwertes

für die Differenz zwischen Entspannungstemperatur und Anfangstemperatur, wenn z. B. von einem ersten spezifischen Endgewicht auf ein zweites übergegangen werden soll. Die Erfindung ist ferner auch nicht beschränkt in der Anwendung in Vorrichtungen zur Entkeimung von Flüssigkeiten; sie läßt sich auch dann, anwenden, wenn durch das Zusammenführen mit Wasserdampf nur die pathogenen Keime vernichtet werden, wie das beim Pasteurisieren der Fall ist. Schließlich ist die Erfindung auch nicht auf die besondere Art der Flüssigkeit beschränkt. Neben der Behandlung von Milch kann es sich auch um die Behandlung von Fruchtsäften, pharmazeutischen Hilfsstoffen usw. handeln. Auch ist die Erfindung unabhängig von der Art des Zusammenführens von Flüssigkeit und Wasserdampf; zum Beispiel könnte die Flüssigkeit auch in eine Dampfatmosphäre versprüht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit relativ zum Anfangswert in Anlagen, in denen die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich über einen Wärmeaustauscher als Vorwärmer durch eine Erhitzungsvorrichtung geführt wird, in die unmittelbar Dampf eingebracht wird, mit einer Regelvorrichtung, welche die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Flüssigkeit im Vorwärmer und der Temperatur in einer der Erhitzungsvorrichtung nachgeschalteten Ent-Spannungsvorrichtung und damit den Endwert des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit regelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelvorrichtung (30) mindestens eine dieser beiden Temperaturen (t₃, t₅) als Führungsgröße aufgeschaltet ist, derart, daß die genannte Temperaturdifferenz in Abhängigkeit vom Niveau der Entspannungstemperatur (r₅) und/oder der Vorwärmtemperatur (i₃) so gesteuert wird, daß beim Ansteigen des Temperaturniveaus die Temperaturdifferenz in durch die Unterschiede der spezifischen Wärmeinhalte bei den betreffenden Temperaturen vorbestimmten Masse abnimmt und beim Abnehmen des Temperaturniveaus die Temperaturdifferenz zunimmt, so daß das gewünschte Verhältnis zwischen dem Endwert und dem Anfangswert des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit aufrechterhalten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung auf ein Regelventil (25) wirkt, das die Zufuhr eines Erhitzungsmediums zur Vorwärmvorrichtung (5) für die Flüssigkeit einstellt (Fig. 1).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung auf Mittel (62) zum Verändern des Entspannungsdruckes der Flüssigkeit einwirkt (F i g. 5).