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Luftabscheider für eine Meßanlage insbesondere zur Milch-
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annahme Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftabscheider für eine
Meßanlage insbesondere zur Milchannahme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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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 Luftabscheiders herum. Die Milch muß durch
den äußeren bzw. durch beide Spalte nach unten fließen.
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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 + 0,8 cm sein gemäß der Eichordnung.
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Die Reduzierung des freien Luftabscheiderquerschnittes durch den Verdränger
ist umso größer, je kleiner die zulässige Mindestübernahme der Meßanlage ist, da
das Volumen bei dem vorgegebenen Niveau-Unterschied nur 1 der kleinsten zulässigen
Annahmemenge sein darf.
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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 , in den genannten
Patentschriften bereits angeführten Nachteilen, daß die Luftabscheidung in einen
oberen und unteren Bereich aufgeteilt wird, der durch den Verdränger unterbrochen
ist. Es müssen besondere Vorkehrungen getroffen
werden, um die Strömung
in geeigneter Weise vom Oberteil des Luftabscheiders in den Bereich unterhalb des
Verdrängers zu leiten.
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Andere Luftabscheider (DE-PS 14 82 689) haben im Bereich der Schaltstrecke
des Schwimmers eine Einschnürung des Luftabscheiderquerschnittes, um in diesem Bereich
die eichrechtlichen Forderungen zu erfüllen. Auch bei diesen Luftabscheidern wird
sich die Geschwindigkeitserhöhung in der Querschnittsreduzierung des Luftabscheiders
negativ auf die nachfolgende Luftabscheidung aus. Auch hier müssen Vorkehrungen
getroffen werden, um diese nachteiligen Auswirkungen zu reduzieren, ohne sie jedoch
gänzlich vermeiden zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftabscheider der
im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art zu schaffen, bei welchem der
Verdränger keinen negativen Einfluß auf die Luftabscheidung, Strömungsführung und
Meßgenauigkeit ausüben kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen
wird auf die Ansprüche 2 bis 5 verwiesen.
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Die Erfindung sieht vor, den Verdränger nicht fest, sondern in der
Längsachse des Luftabscheiders vertikal heb-und senkbar anzuordnen und vor dem Fördern
der Milch durch den Luftabscheider so weit anzuheben, daß er der Durchströmung des
Luftabscheiders und der Entgasung der Milch nicht hinderlich ist, sowie den Verdränger
rechtzeitig vor Beendigung des Meßvorganges, wenn keine Milch mehr in den Luftabscheider
gefördert wird, in seine untere fixierte Position abzusenken, damit dieser nunmehr
seine Funktion, die Schaltgenauigkeit zu erhöhen, übernehmen kann.
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Zu diesem Zweck ist der Verdränger vorteilhaft als Schwimmerkörper
ausgebildet, der sich zwischen einer oberen und einer unteren Begrenzung entsprechend
dem Füllzustand
des Luftabscheiders frei bewegen kann. Wenn der
Luftabscheider im Betriebszustand ganz gefüllt ist, befindet sich der Verdränger
in seiner oberen Position und der Milcheintrittsstutzen ist unterhalb des Verdrängers.
Die Milch kann ungehindert in den Luftabscheider eintreten, die Luft kann ohne Unterbrechung
durch den Verdränger ungehindert abgeschieden werden und die Milch ohne Änderung
der Fließgeschwindigkeit und des Strömungsbildes durch den Luftabscheider zum Austrittsstutzen
gefördert werden.
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Nach Beendigung der Milch förderung in den Luftabscheider nimmt dann
der Verdränger die untere Position seiner Stellung ein und der Schwimmer kann die
Messung bei einem Niveaustand der Milch innerhalb des durch den Verdränger reduzierten
Querschnittes eichgenau beenden.
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Der Schwimmerverdränger kann so gestaltet werden, daß durch die Verdränger-Mittelöffnung
keine Milch geleitet wird und diese ausschließlich für die aufsteigende Luft von
jeglicher Strömung freigehalten wird. Auch die Unterseite des Schwimmerverdrängers
kann so ausgeführt werden, z.B. als innen ansteigender Kegel um die abgeschiedene
Luft zur Mittelöffnung des Verdrängers zu leiten.
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Denkbar ist auch eine zweiteilige Ausführung des Verdrängers in Schwimmerkörper
und Verdränger. Bei dieser Ausführung kann der Verdränger sehr flach ausgeführt
werden. Der Schwimmerkörper ist dann mit Haltestangen o.ä. mit dem Verdränger verbunden.
Bei dieser Ausführung wird der Verdränger etwas verzögert aufschwimmen, welches
bei stoßweiser Zuförderung der Milch am Ende eines Meßvorganges vorteilhaft ist.
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Wenn darüberhinaus der Verdränger flacher gehalten wird als die Eintrittsöffnung
der Milch, kann auch in einer Übergangssituation, wo der Verdränger etwas angehoben
ist, der Milcheinlauf durch den Verdränger nicht behindert werden.
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Ein flachgehaltener Verdränger hat auch den Vorteil, daß sein negativer
Einfluß auf densimetrischen Maßeausgleich
durch einen zylindrischen
Schwimmer reduziert wird.
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Denkbar ist auch, den Verdränger mechanisch zu heben und zu senken,
z.B. durch einen von dem zentralen Schwimmer gesteuerten Druckluftzylinder o.ä.
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In den anliegenden Zeichnungen sind zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele
des Luftabscheiders dargestellt und sollen nachfolgend näher erklärt werden.
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Es zeigen: - Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Luftabscheider
- Fig. 2 ebenfalls einen vertikalen Schnitt durch einen Luftabscheider mit einem
2-teiligen Schwimmerverdränger Der in Fig. 1 dargestellte Luftabscheider besteht
im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einem zylindrischen Hauptteil 2, auf dem
oben ein kegeliges Übergangsteil 3 angeflanscht ist.
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Das Deckelteil 4 trägt eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Entlüftungsvorrichtung,
mit deren Hilfe der Innenraum des Gehäuses 1 mit der Umgebung oder einer Vakuumquelle
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. Dieser Schwimmer ist im Querschnitt unterschiedlich ausgeführt, und
zwar jeweils proportional dem jeweligen freien Querschnitt des Luftabscheiders,
mit dem Verdränger in seiner unteren Endlage.
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Durch diese Form des Schwimmers ist ein densimetrischer Masseausgleich
gegeben, d.h., der Schwimmer schaltet stets bei gleichem Masseinhalt des Luftabscheiders
unabhängig davon, ob das spezifische Gewicht des Inhaltes durch Restlufteinschlüsse
unterschiedlich ist.
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An dem Gehäusehauptteil schließt sich nach unten hin ein Bodenteil
7 an, aus dem ein Milchauslaufstutzen 8 zentral ausmündet, an dem eine Förderleitung
anflanschbar ist.
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Im oberen Teil des Gehäusehauptteils 2 mündet tangential ein Milcheinlaufstutzen
10 ein, der seinerseits in geeigneter Weise mit einer Milchförderleitung verbindbar
ist.
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Bei anderen Ausführungsformen von Luftabscheidern ist dieser Milcheinlaufstutzen
nicht tangential angeordnet, sondern so, daß eine Verteilung der Strömung über den
gesamten Luftabscheiderquerschnitt erreicht wird.
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In diese Milchförderleitung kann eine Förderpumpe eingeschaltet sein,
mit deren Hilfe Milch z.B. über eine Saugleitung aus Milchbehältern angesaugt und
in das Gehäuse 1 des Luftabscheiders gedrückt wird. Unter der Förderwirkung der
Pumpe strömt die Milch zugleich aus dem Gehäuse des des Luftabscheiders 1 über den
Milchauslaufstutzen 8 und eine Förderleitung zu einem Sammelbehälter, z.B. zu dem
eines Milchsammelwagens, wobei die Milch auf ihrem Weg vom Luftabscheider zum Sammelbehälter
einen Durchlaufzähler passiert.
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Statt einer Förderpumpe in der Förderleitung zum Milcheinlaufstutzen
10, kann eine Pumpe in die Förderleitung vom Auslaufstutzen 8 zum Zähler eingebaut
sein, oder die Milchförderung durch den Luftabscheider und Zähler nur mittels Vakuum
erfolgen.
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Der in Höhe des Gehäuseteils 2 angeordnete Schwimmer 6 ist von einem
Verdrängerkörper 11 umgeben, der als schwimmfähige dicke Scheibe ausgebildet ist.
Dieser Schwimmerverdränger 11 ist zwischen einem oberen Anschlag am konischen Deckel
3 und einem unteren Anschlag 20 im zylindrischen Hauptteil 2 des Luftabscheiders
in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau beweglich.
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Am oberen Ende des Schwimmer verdränge rs 11 ist eine kegelige Siebscheibe
21 angebracht, die Luft frei durchläßt, einen Milchdurchtritt aber behindern soll.
Dadurch wird erreicht, daß zu Beginn einer Milchübernahme, wenn der Verdränger sich
noch in seiner unteren Position oder in einer Zwischenposition befindet, auch bei
voller Förderleistung in den Luftabscheider hinein, keine oder nur wenig Milch durch
die Mittelöffnung des Verdrängers 11 fließen und die abgeschiedenen Luft hier ungehindert
aufsteigen kann.
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Die kegelige Siebscheibe ist mit Führungsnuten versehen, die in Führungsleisten
22 greifen und ein Rotieren des Schwimmerverdrängers 11 verhindern.
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Der Schwimmerverdränger 11 kann an der Oberseite 14 und der Unterseite
15 als Doppelkegel ausgebildet sein und hat etwa im Bereich bei Pos. 9 seinen Schwimmpunkt.
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In Fig. 1 ist der Luftabscheider auf der rechten Seite im Betriebszustand
und auf der linken Seite im Ruhezustand zwischen zwei Messungen dargestellt. Die
Pos. 12 und 13 bezeichnen das Flüssigkeitsniveau in Ruhe- und Betriebszustand.
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Der Schwimmer 6 ist an seiner Oberseite mit einer Schwimmerstange
16 verbunden, die koaxial im Luftabscheider angeordnet ist, im Bereich der Entlüftungsvorrichtung
5 axial verschiebbar geführt ist und an ihrem oberen Ende z.B.
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einen Ventilkörper der Entlüftungsvorrichtung 5 trägt.
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An der Unterseite ist der Schwimmer 6 mit einer koaxialen Führungsstange
17 verbunden, die in einem Führungslager 18 im Milchauslaufstutzen 8 axial verschiebbar
gelagert ist.
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Auf dem Bodenteil 7 des Gehäuses 1 stützt sich ein Einbau 19 ab, der
die Aufgabe hat, die rotierende Milchströmung unmittelbar vor dem Austritt zu beruhigen.
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Zu Beginn der Messung tritt Milch über den tangential angeordneten
Einlaufstutzen 10 in den Luftabscheider ein.
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Das Niveau steigt an und mit steigendem Niveau wird auch
der
Schwimmer 6 angehoben und bewegt sich mit fortschreitendem Ansteigen des Milchspiegels
im Gehäuse 1 nach oben in seine Endstellung, in der die Belüftungsvorrichtung 5
die Verbindung des Innenraumes des Behälter 1 mit der Umgebung vollständig abschließt.
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Infolge des vollständigen Abschlusses des Behälterinnenraumes mit
der Umgebung durch den Schwimmer 6, 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. Mit dem weiter angestiegenem Niveau wurde auch
der Schwimmerverdränger 11 bis in seine obere Endlage angehoben und befindet sich
oberhalb des Eintrittsstutzens 10. Die Milch kann jetzt ungehindert durch den Luftabscheider
strömen, wie bei einem Luftabscheider ohne Verdrängereinbau. Es wird eine optimale
Luftabscheidung errreicht.
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Sinkt im Zuge der Luftabscheidewirkung der Milchspiegel im Gehäuse
1 ab, so bewegt sich zunächst auch der Schwimmer 6 entsprechend nach unten und betätigt
die Entlüftungsvorrichtung 5 so, daß Luft aus dem Innern des Gehäuses 1 nach außen
entweichen kann und der Milchspiegel wieder ansteigt.
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Es ist auch denkbar, daß der Schwimmerverdränger 11 sich zunächst
mit dem sinkenden Niveau nach unten bewegt und daß dieser eine Schaltfunktion für
die Zwischenentlüftung übernimmt.
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Wird am Ende eines Annahme vorgang es zunehmend und schließlich nur
noch Luft in den Luftabscheider gefördert, so senkt sich der Milchspiegel im Gehäuse
1 ebenfalls ab.
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Mit dem sinkenden Milchspiegel senkt sich zunächst der Schwimmer 6,
dann der Schwimmerverdränger 11 ebenfalls ab. Der Schwimmerverdränger 11 eilt dem
Schwimmer 6 etwas vor und erreicht den Anschlag 20. Nun bewegt sich
nur
noch der Schwimmer 6 mit dem sinkendem Niveau bis dieser seine untere Schaltstellung
im querschnittsreduztertrn er t e n Bereich innerhalb des Verdrängers 11 erreicht
hat und über die Entlüftungsvurrichtung 5 die volle Verbindung zwischen dem Innenraum
im Gehäuse 1 und der Umgebung herstellt.
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Zu diesem Zeitpunkt endet die Weiterförderung von Milch aus dem Luftabscheider
infolge des völligen Druckausgleiihres zur Umgebung hin, wonach ein neuer Milchannahmevorgang
vorgenommen werden kann.
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In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des Luftabscheitiers dargestellt
und zwar ebenfalls in der rechten Bildhälfte im Betriebszustand und links im Ruhezustand
zwischen zwei Messungen.
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Der Verdränger 11 ist hier als flache Scheibe ausgeführt, die über
Distanzstücke 11' mit dem Schwimmerkörper 11" verbunden ist. Dieser Schwimmerkörper
11" hebt und senkt die Verdrängerscheibe 11 dem jeweiligen Flüssigkeitsniveau folgend
in eine obere und untere Endlage.
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Der Eintrittsstutzen 10 ist an seiner Einmündung in das Gehäuse 1
so erweitert, daß die Verdrängerscheibe 11 auch in einer Zwischenstellung den Zulauf
der Milch nicht drosselt.
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Der Schwimmer 6 ist als zylindrischer Schwimmer ausgeführt, da die
relativ dünne Verdrängerscheibe 11 nur eine geringe Störgröße für die densimetrische
Funktion des Schwimmers bedeutet.
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Die Funktion dieses Luftabscheiders entspricht der unter tjg I beschriebenerl
Arbeitsweise.
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