DE2855653C2

DE2855653C2 - Vorrichtung zur Entgasung und Abgabe einer Flüssigkeit in eine Volumenmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2855653C2
Application number: DE2855653A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 2059 Büchen Stahlkopf
Original assignee: FA OTTO TUCHENHAGEN 2059 BUECHEN DE
Current assignee: FA OTTO TUCHENHAGEN 2059 BUECHEN DE
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1984-03-01
Also published as: DE2855653A1; NL7909278A; IT7928351A0; DK549279A; IT1126679B; ZA796729B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgasung und Abgabe einer Flüssigkeit in eine Volumenmeßeinrichtung, mit einem zylindrischen Gehäuse, in das im oberen Bereich ein Einlaufrohr tangential einmündet und aus dem am Boden ein Auslaufrohr zentral ausmündet, einer Be- und Entlüftungseinrichtung, einem die Be- und Entlüftungseinrichtung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse betätigenden Schwimmer, der an seinem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäuses einen Durchtritts-Ringspalt bildet und der eine zentrische, die obere und die untere Gehäusehälfte miteinander verbindende Mittelöffnung aufweist.

Derartige Vorrichtungen sind Bestandteil von Annahmesystemen, die der Volumenerfassung dienen. Die Volumenerfassung von Flüssigkeiten, insbesondere von Milch, kann nur dann mit der von der Eichbehörde geforderten Genauigkeit erfolgen, wenn die zu erfassende Milch, die im Verkauf des Annahmevorganges unvermeidlich begast wird, vor der Meßeinrichtung hinreichend entgast ist.

Es wird versucht, durch Vergrößerung des Luftblasenauftriebs im Zentrifugalfeld, der dann mich innen gerichtet ist, die Abscheidung vornehmlich kleiner und

kleinster Blasen zu verbessern. Dies führt zu Vorrichtungen mit tangentialem Flüssigkeitseintritt und Maßnahmen zur Erhaltung des Flüssigkeitsdralls. Die sich im Kern des Strömungswinkels sammelnden Blasen werden durch besondere konstruktive Vorkehrungen von der eintretenden begasten Milch abgeschirmt und zum Deckelteil des Gehäuses abgeleitet.

Über die Entgasung der Milch hinaus muß die Vorrichtung der einleitend gekennzeichneten Gattung sicherstellen, t'aß das jeweils angenommene Flüssig- i» keitsvolumen ohnt Verluste bzw. Anreicherung von Flüssigkeit weitergeleitet wird. Dies erfolgt bei allen bekannten orrichtungen über einen schwimmergesteuerten Flüssigkeitsstand.

Eine Entwicklungsrichtung im Hinbüc* ""' die ι > Ausbildung des Schwimmers innerhalb icr V richtung wie z. B. in DE-OS 24 37 306 ist rfadurcr: ·*-:!· cnnzeichnet, daß der Schwimmer im Sir-'.J-. ues großen Behälterdurchmessers der Vorric«·,..· ig angeordnet ist und daß in diesem Bereich ?. Reduzierung des freien 2» Behälterquerschnittes ein V« 'rängungskörper angeordnet ist, der mit der Wand des Behälters einen Spalt für den Durchtritt der Milch bildet und der eine mittige Öffnung für den Schwimmer aufweist.

Diese bekannte Vorrichtung und eine drauf aufbauen- r· de Vorrichtung gehen von der Annahme aus, daß der Bereich, in dem der Schwimmer angeordnet ist, mit dem Strömungsbereich des Spaltes zwischen Behälterwand und Verdrängungskörper wirkungsmäßig nach dem Prinzip einer kommunizierenden Röhre in Verbindung »<> steht Nun zeigt aber eine einfache Energiebetrachtung, daß das Prinzip der kommunizierenden Röhren dann nicht gilt, wenn unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten in den beiden Bereichen auftreten. Da sich bei der erstgenannten älteren Vorrichtung stark voneinan- Ji der unterscheidende Strömungsgeschwindigkeiten zwangsläufig einstellen und bei der zweitgenann'en jüngeren Vorrichtung diese Unterschiede konstruktiv dadurch erzwungen werden, daß der Verdrängungskörper einen seine Mittelöffnung umgebenden und sich von 4<i dieser bis nahe an den Deckelteil des Gehäuses heran erstreckenden Rohransatz aufweist, ist der Flüssigkeitsspiegel in der für das Einfahren auf den Normalpegel entscheidenden Endphase eines Annahmevorganges im inneren Ringspait stets höher als im äußeren. Dadurch schaltet der Schwimmer zu spät ab, da ihm ein höherer Flüssigkeitsstand als tatsächlich vorhanden signalisiert wird.

Es ict bei den erwähnten Vorrichtungen weiterhin nachteilig, daß die Austragung der Luftblasen infolge der relativ hohen abwärts gerichteten Strömungskomponente im äußeren Ringspait nur über den inneren Strömungsquerschnitt erfolgen kann. Da dieser als Ringspait ausgebildet ist, das heißt eine hohe spezifische Oberfläche der ihn berandenden Bauteile bezogen auf den eigentlichen Dudurittsquerschnitt besitzt, kann es bei geringen Spaltabmessungen zur LuftblasenDlockade infolge Wandeinflüssen (Adhäsion) kommen.

Diese Nachteile vermeidet eine andere aus DE-OS 26 37 026 bekannte Vorrichtung, die dadurch gekenn- to zeichnet ist, daß der Schwimmer im Bereich des großen Behälterdurchmessers der Vorrichtung angeordnet ist und diesen Bereich bis auf einen mit der Wand des Behälters gebildeten Ringspait für den Durchtritt der Milch und eine mittige Öffnung mit Kreisquerschnitt für die unbehinderte Austragung der Luftblasen vollständig ausfüllt

Für alle bekannten Vorrichtungen sind in den Grenzen des vom Eichamt vorgegebenen Meßfehlers die nachfolgend beschriebenen Verhaltensweisen, die eine vollständige Entgasung der Milch beeinträchtigen, mehr oder weniger typisch.

1. Bei intermittierender Flüssigkeitsförderung und zwischenzeitlichem Luftsaugen erfolgt die schwimmergesteuerte Durchsatzdrosselung zu spät, so daß Luft in den äußeren Ringspait eintritt und unter den Verdrängungskörper bzw. den Schwimmer mitgerissen wird. Die nachfolgende Milch verhindert ein Entweichen der Luft über den äußeren Ringspait in den Kopfteil der Vorrichtung. Die Austragung der Luft über die mittige Öffnung ist in der Regel aus den unter Punkt 2 genannten Gründen nur unvollständig möglich.

2. Die abwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente der Milchströmung im äußeren Ringspait ist um ein Vielfaches größer als die Auftriebsgeschwindigkeit selbst der größten vorkommenden Luftblasen. Die Folge davor ist, daß alle im Einzugsbereich des äußeren Ri.ir palts von der Strömung erfaßten Luftblasen, die nicht oberhalb des Verdrängungskörpers bzw. des Schwimmers abgeschieden wurden, unterhalb desselben mitgerissen werden. Es ist bekannt, daß die Strömungsgeschwindigkeit nicht auf beliebig kurzem Wege in dem Maße verzögert werden kann, wie es die unstetige Querschnittserweiterung unterhalb des Verdrängungkörpers bzw. Schwimmers rechnerisch möglich erscheinen läßt. Die erforderlichen Strömungswege für eine ablösungsfreie Strömungserweiterung stehen in den bekannten Vorrichtungen, die ja aus einem bereits erwähnten Grunde relativ gedrungen gebaut werden, nicht zur Verfügung, so daß in der Regel das den äußeren Ringspait durchströmende Milch-Luft-Gemisch bis zum Auslaufrohr durchschlägt.

3. Infoige der Wandreibung an der Behälter, Verdrängungskörper- bzw. Schwimmerwand wird die den waagrechten Auftrieb der Luftblasen bewirkende tangential« Geschwindigkeitskomponente der Strömung beim Durchströmen der Vorrichtung zunehmend abgebaut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung der einleitend gekennzeichneten Gattung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schwimmer im Bereich des großen Behalterdurchn.essers der Vorrichtung angeordnet ist und diesen Bereich bis auf einen mit der Wand des Behälters gebildeten Ringspait für den Durchtriü der Milch und eine mittige Öffnung mit Kreisquerschnitt für die unbehinderte Ausfragutig der Luftblasen vollständig ausfüllt, so zu verbessen, daß die eine vollständige Entgasung der Milch beeinträchtigenden, unter Punkt 1 bis 1 beschriebenen Verhaltensweisen ganz oaer zumindest teilweise im Sinne einer vollständigen Entgasung der Milch verändert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oberhalb des ersten Schwimmers (5) ein zweiter Schwimmer (6) angeordnet ist, der von der Schwimmerstange (7) des ersten Schwimmers (5) vertikal geführt ist und ein die Schwimmerstange (7) ^gebendes Schwimmerrohr (8) aufweist, daß der zweite Schwimmer (6) an seinem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäuses (1) einen Durchtritts-Ringspalt (6c) bildet und sich in seiper unteren Lage auf dem ersten

Schwimmer (5) ein Ringspalt (ßd) zwischen sich und dem ersten Schwimmer (5) bildend abstützt, und daß die Be- und Empfangseinrichtung betätigende Stellungsmelder (10a, iOb) von der Schwimmerstange (7) bzw. dem Schwimmerrohr (8) betätigbar sind, wobei die beiden Schwimmer (5, 6) um den in Richtung der Längsachse der Vorrichtung gemessenen Absland (inzwischen dem Boden des Führungslagers (4a) am Anschlagteil (4) und der Stirnfläche des Kopfteiles (7a,) gekoppelt verschiebbar sind und der Schwimmer (6) relativ zum Schwimmer (5) maximal um den in gleicher Richtung gemessenen Abstand (y„) zwischen der Unterkante des Kopfteils (3) und dem Rohranschlag (8a) verschiebbar ist. wobei der Abstand fr;,) dem Abstand (h) der Stellungsmelder (10a. \0b) zuzüglich dem Abschaltweg fö> zwischen der Mitte des Stellungsmelders (XOb) und der Oberkante des Schwimmerrohres (8) entspricht und die Bedingung h > a > 2 ζ erfüllt ist.

Die Erfindung resultiert aus Beobachtungen an einer bekannten Vorrichtung, die ergaben, daß die Milch immer dann vollständig entgast wurde, wenn sich der Strömungswirbel oberhalb des Schwimmers infolge des tangentialen Milcheintrittes bei hinreichendem Milchangebot ungestört ausbilden konnte. Bei ungestörter voller Ausbildung nimmt der Flüssigkeitsring bekannterweise die Form eines Rotationsparaboloiden an. Weiierhin ergaben die Beobachtungen, daß eine vollständige Entgasung der Milch dann nicht mehr gegeben ist wenn bei vermindertem Milchangebot durch Luftsaugen der Rotationsparaboloid zusammenbricht und Luft in den äußeren Ringspalt zwischen Behälterwand und Schwimmer eintritt Die Drosselung der Milchabfuhr im Auslaufrohr, die schwimmergesteuert durchgeführt wird, erfolgt zu spät, um die Milchvorlage oberhalb des Schwimmers und damit den Flüssigkeitsring zu erhalten und einen Lufteintritt in den Ringspalt zu verhindern.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung eines zweiten Schwimmers, der oberhalb des ersten Schwimmers angeordnet ist. unabhängig von diesem arbeitet und der den oberen, die Be- und Entlüftungsvorrichtung betätigenden Stellungsmelder schaltet, wird erreicht, daß bei reduzierter oder vollständig aussetzender Milchförderung, wie es beim Luftsaugen der Fall ist. die Milchabfuhr im Auflauf rohr unverzüglich über eine diesem nachgeschaltete Drosseleinrichtung — in der Regel ist dies ein Zweistufenventil — gedrosselt wird. Dadurch wird die Milchvorlage oberhalb des Schwimmers bis /um nächsten Milchschub stabilisiert Für den Fall, daß keine nennenswerten Milchmengen mehr gefördert werden, wird der Milchspiegel langsam in den Normalpegel eingefahren, ohne daß Luft im Ringspalt mitgerissen wird. Die Anordnung eines zweiten Schwimmers verändert im Sinne einer vollständigen Entgasung die unter Punkt 1 als typisch gekennzeichnete Verhaltensweise bekannter Vorrichtungen.

Durch die Ausbildung der Erfindung mit den in der F i g. 1 festgelegten Größen 3. h und z, für die die Bedingung h > a > 2 ζ gelten sol!, wird eine optimale Arbeitsweise der Vorrichtung im Rahmen der ais typisch zu kennzeichnenden Betriebsbedingungen erreicht

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der obere Durchtritts-Ringspalt zwischen der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses und dem Außenum- b5 fang des Schwimmers mindestens so groß wie der Durchtritts-Ringspalt der ve der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses und dem Außenumfang des Schwimmers begrenzt wird. Durch diese konstruktive Maßnahme wird erreicht, daß der zweite Schwimmer keinen nennenswerten zusätzlichen Druckverlust erzeugt

Nach einer weiteren vorteilhaften Aüsführungsförm der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der zweite Schwimmer so ausgebildet, daß er bei größtmöglichem Auftrieb mit der größtmöglichen Massenträgheit ausgestattet ist. Durch diese Maßnahme werden unkontrollierte Osziliationsbewegungen des zweiten Schwimmers insbesondere im Bereich des oberen Schaltpunktes weitestgehend verhindert.

Die Forderung, den zweiten Schwimmer bei größtmöglichem Auftrieb mit der größtmöglichen Massenträgheit auszustatten, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfind mg dadurch erfüllt, daß der zweite Schwimmer vorzugsweise als zylindrischer Ring mit Rohrquerschnitt aasgebildet ist. Der auf diese Weise ausgebildete zweite Schwimmer wirkt wie ein Damm, der ein Überströmen, des der Mittelöffnung des Kernrohrcs entquellenden Milch/Luftgemisches in den oberen Durchtritts-Ringspalt weitgehend verhindert.
. Um die Entgasung der Milch unterhalb des Schwimmers zu begünstigen, ist dieser nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung an seiner Ur.terseite mit einem kegelförmigen Boden ausgestattet, der sich zur Mittelöffnung hin verjüngt und in das diese umschließende Kernrohr einmündet

Um c j Milchströmung zu beruhigen und ihr nachhaltig Gelegenheit zur Entgasung zu geben, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung am Bodenteil des Gehäuses mitteh Abstandshalter ein Umlenk- und Sammelkegel befestigt dessen Unterkante mit dem Bodenteii des Gehäuses einerseits einen Boden-Ringspalt begrenzt und dessen Oberkante andererseits in das die Mittelöffnung umschließende zentrale EntlOftungsrohr einmündet.

Zur Erhaltung des nach innen gerichteten Luftblasen-Auftriebs im Zentrifugalfeld, der die Abscheidung vornehmlich kleiner und kleinster Blasen verbessert, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Flüssigkeitsdrall unterhalb des Schwimmers dadurch aufrechterhalten, daß Leitbleche innerhalb des Gehäuses unterhalb des Schwimmers angeordnet sind, die gleichmäßige Abstände voneinander haben und die Strömung radial von außen nach innen unter Beibehaltung ihrer Dralikomponente führen. Diese Austührungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Vorrichtung für mittlere bis große Annahmeleistungen auszulegen ist

Für große und größte Annahmeleistungpn der Vorrichtung ist es nach einer weiteren Ausführungsiorm der Erfindung vorteilhaft die LeitbJeche am Zylindermantel des Gehäuses anzuordnen.

Um ein Durchschlagen des Müeh/Luft-Gemisches vom Austritt des Durchtritts-Ringspaftes zum Auslaufrohr weitestgehend zu verhindern bzw. zu erschweren, ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das Auslaufrohr im Zentrum des Bodenteils des Gehäuses seitlich an eine Haube angeschlossen, deren Öffnung dem Bodenteil des Gehäuses zugewandt ist und das den Zylindermantel des Gehäuses in der Höhe des Haubenanschlusses durchdringt

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Schwimmer eine Rotationsbewegung um seine Mittelachse ausführen. Dadurch wird die den waagrechten Auftrieb der Luftblasen unterhalb des Schwimmers bewirkende tangentiale Geschwindig-

keitskomponente der Strömung weniger stark abgebaut, als dies bei feststehendem Schwimmer der Fall ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der zweite Schwimmer eine Rotationsbewegung um seine Mittelachse ausführen. Dadurch wird die Ausbildung des Flüssigkeitsringes zu einem Rotationsparaboloid oberhalb des zweiten Schwimmers begünstigt, so daß die Entgasung in diesem Bereich insgesamt verbes^rt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dsr Schwimmer und der zweite Schwimmer unabhängig voneinander Rotationsbewegungen um ihre Miitelachsen ausfüllten können. Durch diese Ausführungsform erreicht man in den Bereichen oberhalb und unterhalb der Schwimmer eine durch waagrechten Luftblasenauftrieb im Zentrifugalfeld verbesserte Entgasung.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, die Entgasung von Milch in Vorrichtungen der einleitend gekennzeichneten Gattung über den nach dem bisherigen Stand der Technik möglichen Entgasungsgrad hinaus zu verbessern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig.) einen Mittelschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Darstellung links von der Mittellinie die beiden Schwimmer in ihrer Ruhelage im unteren Totpunkt beim Normalpegel N und die Darstellung rechts von der Mittellinie die beiden Sch'vimmer am oberen Anschlag in ihrem oberen Totpunkt zeigt;

Fig.2—2e in schematischer Darstellung den Funktionsablauf bei einem Annahmevorgang und das Schaltspiel zwischen unterem und oberem Totpunkt.

Das zylindrische Gehäuse 1 (Fig. 1) trägt an seinem oberen Ende den Behälterflansch la und ist mit dem Deckel 2 verschlossen. Der Deckel 2 besitzt eine zentrische kreisförmige Öffnung, in der das Kopfteil 3 eingeschweißt ist. Im oberen Teil des zylindrischen Gehäuses 1 mündet tangential das Einlaufrohr Xb ein. Das Auslaufrchr Xc ist im Bereich des Bodenteils des Gehäuses 1 angeordnet und besitzt einen als Haube id ausgebildeten Einlauf. Die Haubenöffnung ist dem Bodenteil des Gehäuses 1 zugewandt.

Im Bereich des Ha'.iptteils des zylindrische· Gehäuses 1 befindet sich der Schwimmer 5, der koaxial zum Zylindermantel des Gehäuses 1 angeordnet ist und an seinem Außenumfang mit der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses 1 einen Dui chtritts-Ringspalt Sc so bildet Der Schwimmer 5 wird an seiner Unterseite durch einen kegelförmigen Boden begrenzt, der sich zur Mittelöffnung 5e hin verjüngt und in das diese umschließende Kernrohr 5a einmündet. Die Schwimmerstange 7 ist koaxial mittels Rippen 5b im Kernrohr 5a fixiert und wird einerseits im unteren Führungslager l/in der Haube id und andererseits mit seinem nichtmetallischen Kopfteil 7a im oberen Führungslager 4a, das am oberen Anschlagteil 4 ausgebildet ist, geführt Das obere Anschlagteil 4 ist formschlüssig im Kopfteil 3 befestigt und läßt sich in begrenztem Umfang in diesem vertikal verschieben. Die vertikale Auftriebsbewegung des Schwimmers 5 ist damit über seine Schwimmerstange 7 und das nichtmetallische Kopfteil 7a nach oben durch das obere Anschlagteil 4 begrenzt, wogegen die Ruhelage im unteren Totpunkt durch das untere Anschlagteil Ie bestimmt wird.

Oberhalb des Schwimmers 5 ist ein zweiter Schwimmer 6 angeordnet, der von der Schwimmerstange 7 über ein diese koaxial umschließendes, durch Bügel 6a mit dem Schwimmer 6 verbundenen Schwimmerrohr 8 vertikal geführt wird. Der zweite Schwimmer 6, der an seinem Außenumfang mit der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses 1 einen oberen Durchtritts-Ringspalt 6c· bildet, stützt sich in seiner unteren Ruhelage mittels mehrerer über seine dem Schwimmer 5 zugewandte untere Begrenzungsfläche verteilte Füße 66 derart auf dem Schwimmer 5 ab, daß ein Ringspalt 6d zwischen ihm und dem Schwimmer 5 gebildet wird. Nach oben wird die Auftriebsbewegung des zweiten Schwimmers 6 über den Rohranschlag 8a im Zusammenwirken mit dem Kopfteil 3 begrenzt.

Unterhalb des Schwimmers 5 ist am Bodenteil des Gehäuses 1 mittels Abstandshalter 9a ein Umlenk- und Sammelkegel 9 befestigt, dessen Unterkante mit dem Bodenteil des Gehäuses 1 einerseits einen Boden-Ringspalt 9e begrenzt und dessen Oberkante andererseits in das die Mittelöffnung 9d umschließende zentrale Entlüftungsrohr 9b einmündet. Auf der Oberseite des Umlenk- und Sammelkegels 9 sind Leitbleche 9c angeordnet, die gleichmäßige Abstände voneinander haben und die Strömung radial von außen nach innen unter Beibehaltung ihrer Drallkomponenten führen.

In einer nicht dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung sind diese Leitbleche 9c am Zylindermantel des Gehäuses 1 unterhalb des Schwimmers 5 befestigt.

Oberhalb des Deckels 2 sind am Kopfteil 3 im Abstand Λ voneinander der obere und der untere berührungslos arbeitende Stellungsmelder 10a, 1Oi? angeordnet, die eine nicht näher dargestellte Be- und Entlüftungsvorrichtung schalten. Diese Be- und Entlüftungsvorrichtung ist mit dem aus dem Kopfteil 3 ausmündenden Be- und Entlüftungsrohr 3a verbunden. Der Abstand der Stellungsmelder h ist durch die den oberen und unteren berührungslos arbeitenden Stellungsmelder 10a bzw. XQb aufnehmende Halterung 11 festgelegt, durch die gleichfalls der Abschaltweg i. vorgegeben wird. Der Abschaltweg ζ wird definiert als der Abstand zwischen der Mitte des unteren berührungslos arbeitenden Stellungsmelders 106 und der Oberkante des Schwimmerrohres 8. Der unabhängige Auftriebsweg a des Schwimmers 5 ergibt sich aus dem Abstand zwischen dem oberen Anschlagteil 4 und dem nichtmetallischen Kopfteil 7a der Schwimmerstange 7. Damit das nichtmetallische Kopfteil 7a innerhalb des oberen Führungsiagers 4a unbeeinflußt von der dort eingeschlossenen Luft arbeiten kann, sind Ausgleichsbohrungen Ab vorgesehen. Mit dem Abstand y„ ist der abhängige Auftriebsweg des zweiten Schwimmers gekennzeichnet, der in der ersten Auftriebsphase aliein vom Schwimmer 5 und in der zweiten nur noch vom zweiten Schwimmer 6 allein erzeugt wird.

Der Eintritt des Milch/Luft-Gemisches in das Gehäuse 1 erfolgt über die Einlauföffnung A des Einlaufrohres Xb. Die entgaste Milch verläßt das Gehäuse 1 über die Auslauföffnung B des Auslaufrohres Ic. Die abgeschiedene Luft verläßt das Gehäuse 1 über das Kopfteil 3, das Be- und Entlüftungsrohr 3a und die Entlüftungsöffnung C. Etwa in der Mitte des zylindrischen Gehäuses 1 ist mit JV der Normalpegel markiert, auf den der Milchspiegel am Ende eines jeden Annahmevorganges mit den vom Eichamt zulässigen Abweichungen eingefahren wird.

In der linken Hälfte der Darstellung der F i g. 1 sind

ίο

der Schwimmer 5 und der zweite Schwimmer 6 in ihrer Ruhelage am unteren Totpunkt dargestellt. Der zweite Schwimmer 6 stützt sich über seine Füße 66 auf dem Schwimmer 5 ab. Sowohl die den unteren Stellungsmelder 106 schaltende Trennfläche zwischen dem nichtmetallischen Kopfteil 7a und der metallischen Schwimmerstange 7 als auch die gleichfalls den unteren Stellungsmelder iO6 schaltende Oberkante des Schwimmerrolires 8 befinden sich um den Abschaltweg ζ unterhalb der Mitte des unteren Stellungsmelders 106.

In der rechten Hälfte der Schnittdarstellung der F i g. 1 befinden sich sowohl der zweite Schwimmer 6 als auch der Schwimmer 5 unter der Auftriebswirkung des sich zu einem Rotationsparaboloiden R ausgebildeten Flüssigkeitsrings in ihrem oberen Totpunkt. Die Auftriebsbewegung des Schwimmers 5 ist über den Anschlag des nichtmetallischen Kopfteils 7 a am oberen Anschlagteil 4, die des zweiten Schwimmers 6 über den Rohranschlag 8a am Kopfteil 3 begrenzt. Während der untere berührungslos arbeitende Stellungsmelder 106 sowohl von der Trennfläche zwischen der Schwimmerstange 7 und deren nichtmetallischem Kopfteil Ta als auch von der Oberkante des Schwimmerrohres 8 geschaltet werden kann, wird der obere berührungslos arbeitende Stellungsmelder 10a nur noch von der Oberkante des SchwimmerrohreE 8 allein geschaltet

Aus dem oberhalb des zweiten Schwimmers 6 rotierenden Milch/Luft-Gemisch M wird infolge senkrechten und waagrechten Luftblasen-Auftriebes im Schwerefeld bzw. Zentrifugalfeld der Luftstrom +L abgeschieden. Dieser Luftstrom und alle weiteren im Verlauf der Milch/Luftströmung durch die Vorrichtung abgeschiedenen Luftströme werden über die Be- und Entlüftungsbohrungen 36 im Kopfteil 3 zur Entlüftungsöffnung C abgeleitet Der Milch/Luftstrom M strömt vorzugsweise über den oberen Durchtritts-Ringspalt 6c in den Durchtritts-Ringspalt 5czwischen Gehäuse 1 und Schwimmer 5. um letzteren unter diffasorartiger Erweiterung im Bereich unterhalb des Schwimmers 5 zu verlassen. Eine Aufteilung des Milch/Luftstromes M in drei Teilströme M'. M"' und /Vf erscheint wahrscheinlich.

Während der Teilstrom M' auf dem kürzesten Weg über den Ringspalt 9e in den Umlenk- und Sammelkegel 9 einströmt, dort den Luflblasenstrom L"abscheidet, als Milchstrom M" in die Haube \d eintritt und über das Auslaufrohr Ic abgeführt wird, verbleiben die Teilströme M'" und M* zunächst im Bereich unterhalb des Schwimmers 5. Aus dem Teilstrom M'" wird durch senkrechten und waagrechten Luftblasen-Auftrieb der Luftblasenstrom L"' abgeschieden. Der Teilstrom M* wird von den Leitblechen 9c erfaßt und scheidet den Luftblasenstrom L⁺ aus. Der über die Mittelöffnung 9d des Umlenk- und Sammelkegels 9 entweichende Luftblasenstrom L" und die Luftblasenströme L'" und L* sammeln sich im kegelförmigen Boden des Schwimmers 5 und verlassen diesen über die Mittelöffnung 5e als Luftblasenstrom L Das die Mittelöffnung 5e umschließende Kernrohr 5a ist so weit über die Oberkante des Schwimmers 5 hochgezogen, daß seine Oberkante in den Luftraum oberhalb des Rotationsparaboloiden R ausmündet Die entlüfteten, aus den Teilströmen M'" und Af hervorgegangenen Milchströme zirkulieren unterhalb des Schwimmers 5 und reichern den Milch/Luftstrom M' kontinuierlich mit luftarmer Milch an. Der Luftbk-enstrom L fördert nach dem Wirkungsprinzip einer Mai nutpumpe ein Milch/ Luft-Gemisch aus dem Kernrohr 5a in den Luftraum

oberhalb des Rotationsparaboloiden Ft empor. Der quasi als Damm wirkende ringförmige zweite Schwimmer 6 verhindert weitestgeheind ein Überströmen dieser Quellströmung in den oberen Durchtritts-Ringspalt 6c. Die F i g. 2a—2e zeigen in ischematischer Darstellung den Funktionsablauf der Vorrichtung gemäß der Erfindung bei einem Annahmevorgang und das Schaltspiel zwischen unterem und oberem Totpunkt. In Fig.2a befinden sich die beiden Schwimmer in ihrer unteren Ruhelage. Die in der Vorrichtung vorgelegte Milchmenge ergibt den im folgenden als Normalpegel N gekennzeichneten Flüssigkeitsstand. Die Entlüftungsöffnung Cist über eine nicht näher gekennzeichnete Be- und Entlüftungseinrichtung geöffnet. Die sich an die Auslauföffnung B anschließende und ebenfalls nicht näher gekennzeichnete Drosseleinrichtung — in der Regel ist dies ein Zweistufenventil — ist vollständig geschlossen. Die Einlauföffnung A steht ständig über die nicht dargestellte Pumpendruckleitung mit der Pumpe in Verbindung. Die Pumpe ist ausgeschaltet. Der Schwimmerstange 7 mit ihrem nichtmetallischen Kopfteil 7a steht der unabhängige Auftriebsweg a bis zum oberen Anschlagteil 4 (numerische Bezugszeichen vgl. F i g. 1) zur Verfügung. Die Oberkante des Schwimmerrohres 8 befindet sich zusammen mit der Trennfläche zwischen nichtmetallischem Kopfteil 7a und Schwimmerstange 7 um den Abschaltweg ζ unterhalb der Mitte des unteren berührungslos arbeitenden Stellungsmelders 106. Dem zweiten Schwimmer 6 steht ein abhängiger Auftriebsweg y = y_o zur Verfügung. Der Abstand y_o ist konstruktiv festgelegt und ergibt sich aus dem Abstand der Stellungsmelder h und dem Abschaltweg z. Für optimales Schaltspiel ist die Bedingung h> a > 2 ζ einzuhalten.

Sobald nun ein Milch/Luft-Gemisch mittels der picht dargestellten Pumpe über die Einlauföffnung A in die Vorrichtung gefördert wird, unterlieg; der Schwimmer 5 einer zunehmend größer werdenden Auftriebskraft, die für den Fall, daß sie größer als die Gewichtskraft der Schwimmer 5, 6 wird, dies in vertikaler Richtung aufwärts bewegt. Die über das einströmende Milch/ Luft-Gemisch verdrängte Luft entweich' über die Entlüftungsöffnung C. Der obere Totpunkt des Schwimmers 5 ist erreicht, wenn dieser den Auftriebsweg a zurückgelegt hat und mit seinem nichtmetallischen Kopfteil 7a am oberen Anschlagtei! 4 zur Anlage kommt.

Dem zweiten Schwimmer, der zunächst noch unter dem Einfluß eines Teils seiner Gewichtskraft auf dem Schwimmer 5 ruht steht in dieser Stellung nur noch der Auftriebsweg y = y„ — a zur Verfügung. Die Oberkante des Schwimmerrohres 8 befindet sich zwischen den beiden berührungslos arbeitenden Steliungsmeldern 10a bzw. 106. In dieser Phase der Befüllung der Vorrichtung wird aus dem rotierenden, allerdings noch nicht voll parabelförmig ausgebildeten Milchwirbel durch senkrechten bzw. waagrechten Luftblasen-Auftrieb Luft ausgeschieden. Der Schwimmer 5 verhält sich im dargestellten oberen Totpunkt wie ein am Gehäuse befestigten Verdrängungskörper.

In Fig.2c hat sich der zweite Schwimmer 6 vom Schwimmers gelöst und erreicht mit der Oberkante des Schwimmerrohres 8 gerade den obe^ren berührungslos arbeitenden Stellungsmelder 10a. Seine weitere Auftriebsbewegung unter dem Einfluß des unvermindert zuströmenden Milch/Luft-Gemisches wird über den Rohranschlag 8a im Zusammenwirken mit dem Kopfteil 3 begrenzt Der Abstand y'isl damit zu null geworden. In

it

dieser Stellung öffnet der obere berührungslos arbeitende Störungsmelder 10« über ein binäres digitales Ausgangssignal die Drosseleinrichtung hinter der Ablauföffnung B. Gleichzeitig wird die Entlüftungsöffnung C über die nicht dargestellte Be- und Entlüftungsiinrichtung geschlossen. Das über die Einlauföffnung A unvermindert nachströmende Milch/Luft-Gomisch komprimiert die in der Vorrichtung vorhandene Luft, wodurch entgaste Milch aus dem Bereich unterhalb des Schwimmers 5 über die Auslauföffnung B aus der Vorrichtung verdrängt wird. Der Rotatioiisparaboloid oberhalb des zweiten Schwimmers 6 ist voll ausgebildet: die Entlüftung der Milch findet überwiegend in diesem Bereich der Vorrichtung statt. Der zweite Schwimmer 6 arbeitet in seinem oberen Totpunkt wie ein mit dem Gehäuse der Vorrichtung verbundener Verdrängungskörper.

Wenn die Milchförderung beispielsweise in der Endphase eines Annahmevorganges durch zusätzliches Luftsaugen reduziert wird oder auch wenn dies während des Annahmuvorganges geschieht, wird schlagartig ein Ungleichgewicht zwischen der durch die Druckverhältnisse in der Vorrichtung bestimmten abströmenden Milchmenge und der zuströmenden Milchmenge hergestellt, was zur Folge hat. daß die Oberfläche des Rotationsparaboloiden unmittelbar danach zunächst absackt, um dann anschließend zusammenzubrechen. In dieser Phase der Beiullung der Vorrichtung reagiert der zweite Schwimmer 6 erfindungsgemäß sofort, indem er mit seiner Oberkante, der Scha'tkante, am Schwimmerrohr 8 den oberen berührungslos arbeitenden Stellungsmelder verläßt. Die Entlüftungsöffnung C wird sofort geöffnet, die Drosseleinrichtung hinter der Auslauföffnung B drosselt den über das Auslauf rohr Ic austretenden entgasten Milchstrom.

Für den Fall, daß der zweite Schwimmer 6 vorleilhafterweise so ausgebildet ist, daß er um seine Mittelachse rotieren kann, ist sehr schnell sichergestellt, daß s'ch ein neuer Rotationsparaboloid unterhalb des vorhergehenden ausbilden und stabilisieren kann. Dies ist strömungsmechanisch dadurch begründet, daß die Reibung zwischen Schwimmerwand und rotierender Flüssigkeit wesentlich vermindert wird. Sogenannte stick-slip-Effekte durch Reibung der Schwimmerkonstruktion an den sie führenden Teilen des Gehäuses treten durch den Wegfall der Verdrehsicherung nicht mehr auf.

Ähnlich günstige Verhältnisse ergeben sich für den Schwimmer 5, wenn er um seine Mittelachse rotieren kann. Bei ihm wirkt sich zusätzlich vorteilhaft aus, daß durch Rotation der Druckverlust im Durchtritts-Rirjspalt 5c vermindert wird. Eine Verminderung des Druckverlustes hat eine geringere Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit in den Bereichen oberhalb und unterhalb des Schwimmers 5 zur Folge. Dies wiederum bewirkt eine geringere Eintauchtiefe des Schwimmers 5 in die Milch und somit ein weniger träges Schwimmverhalten.
Für den Fall, daß ausgehend von den Betriebsbedingungen gemäß Fig.2d über die Einlauföffnung A nu. noch Luft gefördert wird, sinkt der zweite Schwimmer 6 abwärts und legt sich auf den Schwimmer 5. Sein Abstand y von der oberen Totpunktlage, der in Fig. 2d y„ — h betrug, wächst wieder, wie in F i g. 2b dargestellt.

I¹; auf den Wert >,, - u. Obwohl die Entlüftungsöffnung C. wie in F i g. 2d dargestellt, geöffnet ist. kann Milch über die Auslauföffnung B noch kurzzeitig ausströmen. Irst wenn der Schwimmer 5 mit dem absinkenden Flüssigkeitsstand sich soweit nach unten bewegt hat.

daß sein nichtmetallisches Kopfteil Ta das obere AnsL'hlagteil 4 verlassen hat. wird die Entlüftungsöffnung C geschlossen. Da im Annahmesystem eine selbstansaugende Pumpe eingebaut ist. die in der Lage ist. Luft zu fördern, wird die in der Vorrichtung

2^r) befindliche Milch über die nach wie vor im Auslaufrohr Ic nachgeschaltete, sich in Drosselstellung befindende Drosse'dnrichtung langsam, jedoch kontinuierlich aus der Vorrichtung bis zum Normalpegel N verdrängt. Sobald der Normalpegel N erreicht ist, der in der Fig.2e dargestellte Abstand y = y„ -2z sich in den Abstand y = y_o vergrößert hat, schließt die dem Auslaufrohr Ic nachgeschaltete Drosseleinrichtung vollständig, während die der Entlüftungsöffnung C vorgeschaltete Be- und Entlüftungseinrichtung öffnet.

is Da die Oberkante des Schv immerrohres 8, seine Schaltkante, und die TrcnnfUche zwischen dem nichtmetallischen Kopfteil 7a und der Schwimmerstange 7 sich auf einer Höhenlage befinden, schalten sie gemeinsam den unteren berührungslos arbeitenden Stellungsmelder iOb. Das von ihm ausgehende binäre digitale Ausgangssignal, das nur bei der Abwärtsbewegung der beiden vorgenannten Schaltelemente von dem unteren berührungslos arbeitenden Stellungsmelder iOb abgegeben wird, schaltet in der vorstehend beschriebenen Weise gleichzeitig die Be- und Entlüftungseinrichtung vor der Entlüftungsöffnung C und die der Auslaßöffnung B nachgeschaltete Drosseleinrichtung. Die Ruhestellung gemäß F i g. 2a ist wieder erreicht. Ein neuer Annahmevorgang kann gestartet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 28 55

1. Vorrichtung zur Entgasung und Abgabe einer Flüssigkeit in eine Volumeftmeßeinrichtüng, mit einem zylindrischen Gehäuse, in das im öbereti Bereich ein Einlaufrohr tangential einmündet ühd aus dem am Boden ein Auslaufrohr zentral ausmündet, einer Be- und Entlüftungseinrichtung, einem die Be- und Entlüftungseinrichtung in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse betätigenden Schwimmer, der an einem Außenumfang mit der Innenwandung des Gehäuses einen Durchtritts-Ringspalt bildet und der eine zentrische, die obere und die untere Gehäusehälfte miteinander verbindende Mittelöffnung aufweist, dadurch is gekennzeichnet, daß oberhalb des ersten Schwimmers (5) ein zweiter Schwimmer (6) angeordnet ist, der von der Schwimmerstange (7) des ersten Schwimmers (5) vertikal geführt ist und ein die Schwimmerstange (7) umgebendes Schwimmerrohr (8) aufweist, daß der zweite Schwimmer (6) an seinem AuDe !umfang mit der Innenwandung des Gehäuses (1) einen Durchtritts-Ringspalt (6c) bildet und sich in seiner unteren Lage auf dem ersten Schwimmer (5) einen Ringspalt (6d) zwischen sich und dem ersten Schwimmer (5) bildend abstützt und daß die Be- und Entlüftungseinrichtung betätigende Stellungsmelder (10a, iOb) von der Schwimmerstange (7) bzw. dem Schwimmerrohr (8) betätigbar sind, wobei die beiden Schwimmer (5, 6) um den in Richtung der Längsachse der Vorrichtung gemessenen Abstar·⁴ (a)zuhchen dem Boden des Führungslagers (4a) am Anschlagteil (4) und der Stirnfläche des Kopfteiies (7a) gekoppelt v-rschiebbar sind und der Schwimmer (6) reiptiv 7um Schwimmer (5) maximal um den in gleicher Richtung gemessenen Abstand (y_o) zwischen der Unterkante des Kopfteils (3) und dem Rohranschlag (Sa) verschiebbar ist, wobei der Abstand (y_o) dem Abstand (h) der Stellungsmelder (10a, 10ö) zuzüglich dem Abschaltweg (z) zwischen der Mitte des Stellungsmelders (Wb) und der Oberkante des Schwimmerrohres (8) entspricht und die Bedingung h > a > 2 ζ erfüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Durchtritts-Ringspalt (6c,¹ zwischen der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses (1) und dem Außenumfang des Schwimmers (6) mindestens so groß wie der Durchtritts-Ringspalt (5c^ ist, der von der Innenseite des Zylindermantels des Gehäuses (1) und dem Außenumfang des Schwimmers (5) begrenzt wird.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwimmer (6) so ausgebildet ist, daß er bei größtmöglichem Auftrieb mit der größtmöglichen Massenträgheit ausgestattet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Dis i, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwimmer (6) als zylindrischer Ring mit Rohrquerschnitt ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (5) an seiner Unterseite einen kegelförmigen Boden besitzt, der sich zur Mittelöffnung (5e) hin verjüngt und in das diese umschließende Kernrohr (5a) <>5 einmündst.

6. Vorrichtung nach einei der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Bodenteil des Gehäuses (i) mittels Abstandshalter (3a) ein Ümlenk- und Sämmelkegel (9) befestigt ist, dessen Unterkäme mit dem Bodenteil des Gehäuses (1) einerseits einen Boden-Ringspalt (9e) begrenzt und dessen Oberkante andfsrerseits iri das die Mittelöffhung (9d) umschließende zentrale Elitlüftungsrohr (ay einmündet

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß Leitbleche (SqJ innerhalb des Gehäuses (1) unterhalb des Schwimmers (5) angeordnet sind, die gleichmäßige Abstände voneinander haben und die Strömung radial von außen nach innen unter Beibehaltung ihrer Drallkomponenten führen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (9c) auf dem Umlenk- und Sammelkegel (9) angeordnet sind.

9.Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Leitbleche (9c) am Zylindermantel des Gehäuses (1) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das Auslaufrohr (ic) im Zentrum des Bodenieils des Gehäuses (1) seitlich an eine Haube (id) angeschlossen ist deren Öffnung dem Bodenteil des Gehäuses (1) zugewandt ist und das den Zylindermantel des Gehäuses (1) in der Höhe des Haubenanschlusses durchdringt

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der Schwimmer (5) eine Rotationsbewegung um seine Mittelachse ausführen kann.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Schwimmer (6) eine Rotationsbewegung um seine Mittelachse ausführen kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der Schwimmer (5) und der zweite Schwimmer (6) unabhängig voneinander Rotationsbewegungen um ihre Mittelachsen ausführen können.