DE1442516C3 - Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit in Anlagen mit Erhitzung der Flüssigkeit durch Zusammenführen mit Wasserdampf - Google Patents
Einrichtung zum selbsttätigen Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit in Anlagen mit Erhitzung der Flüssigkeit durch Zusammenführen mit WasserdampfInfo
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Description
45
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
tt 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
fs; 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-tx.
Die Gleichung zur Entspannungsstufe lautet:
β · C1 · ti + D1 ■ C2 · ti = β · C1 · fs + 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 ts — t3 zugeordnet sein
muß. F i g. 4 zeigt beispielsweise den Zusammenhang zwischen Entspannungstemperatur f5 und der
Temperaturdifferenz r5—t3 für eine Temperatur ti
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 ts —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 ts 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
ts — 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 ts — 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
ts —13 entspricht. Bei größer werdender
Temperaturdifferenz ts—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 th 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 ts —t3
selbsttätig derart Änderungen der Entspannungstemperatur ts 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
ts 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 ts—/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,
409584/3
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 (3)
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).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH4362A CH395713A (de) | 1962-01-04 | 1962-01-04 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Endwertes des spezifischen Gewichtes einer Flüssigkeit in Anlagen mit Erhitzung der Flüssigkeit durch Zusammenführen mit Wasserdampf |
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