SE532153C2 - Separeringsskiva och separator - Google Patents

Description

25 30 ¿,~_;ï¿:>'-..-r'. få - '^ fi; Uppfinningen avser även en mjölkseparator med en rotor som är roterbar kring en rotationsaxel och inrättad att förses med ett antal staplade separeringsskivor som är roterbara med rotorn, varvid separeringsskivorna är anordnade väsentligen koaxiellt med rotationsaxeln och åtminstone en huvuddel av de staplade separeringsskivorna utgörs av separeringsskivor enligt de ovan angivna.

Vid mjölkseparering -i synnerhet vid separering av kall mjölk (normalt vid ca 2 - 5 ° C) - kan den ur mjölken separerade grädden orsaka problem i form av igensättning av diverse flödespassager i separatorn, särskilt problematiska är de tunna flödesspalterna mellan separeringsskivorna. _ Kall grädde har relativt hög viskositet och sätter igen flödesspalterna genom att den fastnar pà separeringsskivornas ytor och bildar ansamlingar i flödesspalterna. Den kalla grädden uppvisar dessutom icke-newtonska egenskaper på så sätt att viskositeten är beroende av flödeshastigheten. Detta innebär att den kalla grädden får en så kallad flytgräns där dess rörelse avstannar helt- grädden stockar sig - när flödeshastigheten eller de skjuvspänningar som verkar på grädden underskrider ett visst värde. För att avhjälpa detta igensättningsproblem kan den kalla mjölken värmas upp (eller åtminstone inte kylas) innan separering. Utöver fördelen att grädden inte tenderar att stocka sig, är det även relativt enklare att separera grädde ur icke-kall mjölk, varför en större mängd icke-kall mjölk kan separeras per tidsenhet. En uppvärmning av mjölken kräver emellertid extra utrustning samt tillgång till värmeenergi. En uppvärmning av mjölken kan även påverka dess smak negativt.

SE115167 beskriver en känd separator med separeringsskiva av den inledningsvis angivna typen, varvid separeringsskivan givits en ”optimal” 10 15 20 25 30 124,23 a: .t a w »Sill Mi form utan att någon olägenhet uppkommer, exempelvis iform av att separerad lättfas stockar sig. Separatorn uppvisar en med rotorn förbunden pelare i form av ett centrumrör. Separeringsskivan bildar tillsammans med andra separeringsskivor en stapel av separeringsskivor som stöds av utsprång i form av vingar på centrumröret.

Separeringsskivan är försedd med ett hål som omger rotationsaxeln och som är inrättat att i stapeln av separeringsskivor bilda en strömningspassage, som sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor för bortledning av en ur vätskan separerad lättfas. lnnerkanten av flänselementet begränsar tillsammans med centrumrörets ytteromfàng och vingar således en axiell genomströmningsarea på den axiella strömningspassagen för lättfasen. Hastigheten för lättfasen i den axiella strömningspassagen innanför separeringsskivorna innerkant är beroende av genomströmningsarean på den axiella strömningspassagen och flödet genom separatorn (det vill säga den mängd vätska som per tidsenhet bringas att genomströmma hela separatorn). Eftersom grädden tar längre tid att separera ur kall mjölk än ur icke-kall mjölk, erfordras normalt ett relativt lägre flöde genom separatorn vid separering av kall mjölk ijämförelse med icke-kall mjölk. Med bibehållen genomströmningsarea för lättfasen kommer ett lägre flöde genom separatorn att medföra en lägre flödeshastighet genom strömningspassagen för lättfasen. En lägre flödeshastighet innebär dock en ökad risk för stockning vid strömningspassagen för den kalla grädden.

Flödeshastigheten på den kalla grädden kan emellertid höjas genom att reducera genomströmningsarean. Vid den kända separeringsskivan beror genomströmningsarean på diametern på separeringsskivans hål som omger rotationsaxeln i kombination med centrumrörets och de därpå anordnade vingarnas dimensioner. Den kända separeringsskivan uppvisar således nackdelen att genomströmningsarean är beroende av nämnda kombination. En hastighetsförändring kan därmed endast 10 15 20 25 30 åstadkommas om helheten - centrumrör med separeringsskivor - byts ut, eftersom diametern på separeringsskivornas hål och dimensionen på vingarna på centrumröret är beroende av varandra.

GB191404028 beskriver en känd separator för separering av kall mjölk.

Separatorns rotor innefattar ett antal staplade separeringsskivor som är anordnade roterbara med rotorn, varvid angränsande separeringsskivor mellan sig bildar tunna flödesspalter för separering av kall grädde från inmatad kall mjölk. Separeringsskivan är försedd med ett hål som omger rotationsaxeln och som är inrättat att i stapeln av separeringsskivor bilda en strömningspassage, som sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor. Fördelade på en radie, i närheten av hålet som omger rotationsaxeln, uppvisar respektive separeringsskiva ett antal för grädden anordnade genomströmningshål. Syftet med genomströmningshålen är att minska nämnda igensättning genom att separeringsskivan har en relativt mindre yta på vilken grädden kan fastna ijämförelse med en separeringsskiva utan genomströmningshål. Genomströmningshålen medför emellertid även att separeringsskivan uppvisar en reducerad hållfasthet och styvhet i förhållande till en separeringsskiva utan sådana genomströmningshål. Vid drift av separatorn kommer den rotationsalstrade centrifugalkraften att medför pàkänningar på separeringsskivan. Sådana pàkänningar kan förutom att deformera separeringsskivan, även medföra utmattningsskador i form av sprickbildningar i separeringsskivan som ofta uppstår vid hål i separeringsskivan, såsom vid nämnda genomströmningshål. 10 15 20 25 30 I »så lufl SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en separeringsskiva och en separator för mjölkseparering, som helt eller delvis undanröjer ovan nämnda nackdelar.

Enligt den föreliggande uppfinningen uppnås detta genom den inledningsvis angivna separeringsskivan som kännetecknas av att urtagen är formade så att pelarens utsprång fyller ut väsentligen hela urtagen och att urtagen har en radiell utbredning motsvarande åtminstone 20 % av flänselementets radiella utbredning, varvid pelarens utsprång är inrättade för medbringning av lättfasen under drift av mjölkseparatorn.

Att pelarens utsprång fyller ut väsentligen hela urtagen betyder i första hand att pelarens utsprång har en bredd som motsvarar en bredd på urtagen, för att därmed åstadkomma en korrekt polär styrning och således undvika en relativ rotationsrörelse eller ett glapp mellan pelaren och separeringsskivorna vid rotorns rotation. Glappet mellan utsprångens bredd och urtagens bredd bör därför vara minimalt, men naturligtvis tillräckligt stort för att möjliggöra en montering av separeringsskivorna på pelaren. Härvid är det inte lika viktigt att den radiella utsträcknlngen på utsprången på samma sätt motsvarar den radiella utsträcknlngen på urtagen. Det vill säga det radiella glappet mellan dessa kan vara större utan att det påverkar pelarens polära styrning av separeringsskivorna.

Genom uppfinningen möjliggörs att genomströmningsarean och därmed flödeshastigheten genom den axiella strömningspassagen kan varieras eller anpassas på ett enkelt sätt genom att enbart ändra diametern på hålet som omger rotationsaxel på separeringsskivan och bibehålla samma pelare med utsprång. Det lägre flöde genom separatorn som 10 15 20 25 30 krävs vid separering av kall mjölk, medför i allmänhet en hastighetssänkning på flödet genom separatorn och i synnerhet- vid bibehållandet av samma genomströmningsarea - en hastighetssänkning pà flödet i genomströmningspassagen för grädden. Flödeshastigheten för den kalla utseparerade grädden riskerar därmed att bli för låg och orsaka nämnda stockning. Genom föreliggande uppfinning kan en hastighetsökning på den utseparerade grädden åstadkommas genom att separeringsskivorna byts till sådana med mindre diameter på hålet som omger rotationsaxeln, det vill säga genom att utöka flänselementets radiella utbredning i förhållande till den väsentligen koniska ytans radiella utbredning och samtidigt öka urtagens radiella utbredning av den ringformade flänsytans radiella utbredning. Genom att enbart byta en stapel av separeringsskivor möjliggörs således en enkel anpassning av genomströmningsarean och därmed flödeshastigheten för lättfasen mellan separering av icke-kall mjölk och separering av kall mjölk.

Samtidigt uppvisar separeringsskivan en särskild fördelaktig utformning som minskar igensättningsproblemen vid separering av just kall mjölk.

Genom pelarens utsprång medbrlngas dessutom grädden som strömmar inåt längsmed flänselementet i den horisontella delen av separeringsskivan, varigenom ett lägre tryckfall erhålls genom denna del av separeringsskivan. i KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika r såsom exempel visade utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar ett vertikalt snitt genom en rotor tillhörandes en separator enligt en utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 i* fl lL-.l fw mä " Tl rara! Fig. 2 visar en vy av pelaren med separeringsskivor i Fig. 1.

Fig. 3 visar en vy från ovan av pelaren med separeringsskivor i Fig. 1 och 2.

Fig. 4 visar en w från ovan av en separeringsskiva enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig. 5 visar en vy från ovan av pelaren med separeringsskivor enligt en tredje utföringsform av uppfinningen.

Fig. 6 visar en vy från ovan av en separeringsskiva enligt en fjärde utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 visar en rotor 1 till en separator för separering av grädde från mjölk.

Rotorn 1 är anordnad roterbar kring en rotationsaxel x och innefattar ett separeringsutrymme 2 för den till rotorn 1 tillförda mjölk som ska separeras. Separatorn är därvid försedd med ett inlopp (icke visat) som sträcker sig in i separeringsutrymmet 2 för inmatning av den mjölk som ska separeras, och åtminstone två utlopp (icke visade) för utmatning från separeringsutrymmet av grädde respektive skummjöik. Rotorns separeringsutrymme 2 är inrättat att förses med ett antal staplade separeringsskivor 3 som roterar med rotorn 1 kring rotationsaxeln x.

Separeringsskivan 3 innefattar en stympat väsentligen konisk del 3a och - ett flänselement 3b som är förbunden med den koniska delen vid dess minsta radie och därifrån sträcker sig radiellt inåt väsentligen vinkelrätt mot rotationsaxeln x. Vid den visade utföringsformen har flänselementet 3b en radiell utbredning som motsvarar ca 35 % av den väsentligen koniska delens 3a radiella utbredning. Separeringsskivan 3 är försedd med ett hål 3c som omger rotationsaxeln x och som är inrättat att i stapeln av separeringsskivor 3 bilda en strömningspassage, som sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor 3 för bortledning av ur 10 15 20 25 30 ïïíšíšíïï 'l 53 mjölken separerad grädde. Stapeln av separeringsskivor 3 är väsentligen koaxiellt anordnad med rotationsaxeln x på en med rotorn förbunden pelare 4 som sträcker sig koaxiellt genom hålen 3c som omger rotationsaxeln x på stapeln av separeringsskivor 3.

Fig. 2 och 3 visar en vy av pelaren 4 med separeringsskivorna 3. Pelaren 4 innefattar ett antal utsprång i form av så kallade vingar 4a som stäcker sig radiellt ut från och axiellt längsmed pelaren 4, varvid separeringsskivorna 3 innefattar motsvarande urtag 3d (se fig. 4) som är anpassade för vingarna 4a, så att urtagen 3d och vingarna 4a bildar en polär styrning och centrering av separeringsskivorna 3 relativt pelaren 4 och rotorn 1. Separeringsskivans hål 3c som omger rotationsaxeln x bildar strömningspassagen, som sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor 3 för bortledning av grädden, varvid flänselementens 3b innerkant tillsammans med pelarens ytteromfång och vingar begränsar en axiell genomströmningsarea vid strömningspassagen för grädden.

I fig. 1 och 2visas schematiskt - av tydlighetsskäl - endast tre separeringsskivor 3 på stort avstånd från varandra. Det skall dock noteras att en separator i verkligheten normalt innefattar ett avsevärt större antal staplade separeringsskivor på betydligt mindre avstånd från varandra, det vill säga med betydligt tunnare flödesspalter mellan sig.

Därvid är separeringsskivorna 3 försedda med distansorgan 3e, 3e' som är anordnade att hålla angränsande separeringsskivor i stapeln på ett axiellt avstånd från varandra så att separeringsskivorna 3 mellan sig bildar tunna flödesspalter för den mjölk som ska separeras medelst centrifugalkraft under drift av mjölkseparatorn. Separeringsskivorna är utformade med hål 3f på den koniska delen 3a för att i stapeln av separeringsskivor medge en inmatning och fördelning av mjölken i de tunna flödesspalterna mellan separeringsskivorna. Distansorganen kan 10 15 20 25 30 vara punktformiga 3e eller långsträckta 3e' separata element som anbringas på separeringsskivans yta medelst exempelvis lödning eller svetsning. l den visade utföringsformen innefattar separeringsskivan en kombination av punktformiga 3e och långsträckta distansorgan 3e' i form av element som anbringats på separeringsskivans koniska del 3a.

Längden på de långsträckta distansorganen 3e' kan naturligtvis variera. l fig. 4 visas en vy från ovan av en ensam separeringsskiva enligt en andra utföringsform av uppfinningen, där de långsträckta distansorganen 3e" är något kortare än de långsträckta distansorganen 3e' på separeringsskivorna i fig. 2 och 3. Det bör noteras att den exakta utformningen på och placeringen av distansorganen på separeringsskivan kan variera. Det kan exempelvis tänkas att de långsträckta distansorganen är anordnade i vinkeln med separeringsskivans radie utmed den koniska delen på separeringsskivan och/eller att distansorganen sträcker sig utmed den koniska delen i en krökt bana. Distansorganen kan även vara utformade i ett stycke med separeringsskivan, på så sätt att separeringsskivans material bildar distanser i form av lokala upphöjningar. Även flänsdelen 3b av separeringsskivan 3 skulle kunna innefatta punktformiga 3e och/eller långsträckta distansorgan 3e', 3e'”. Långsträckta distansorgan 3e', 3e” kan med fördel anordnas på flänsdelen 3b om en ökad medbringning av vätskan önskas i denna del av flödesspalten mellan separeringsskivorna, varigenom ett lägre tryckfall erhålles genom denna del av flödesspalten.

Enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, se fig. 5, har separeringsskivan en större diameter på det hål 3c' som omger rotationsaxeln än vad som visas i de tidigare utföringsformerna.

Separeringsskivan i fig. 5 har staplats på samma pelare 4 med vingar 4a som de föregående separeringsskivorna. I förhållande till de föregående 10 15 20 25 30 ”i 10 utföringsformerna innefattar således dessa separeringsskivor något kortare flänselement 3b' och urtag 3d' (se fig. 6), varvid urtagen 3d' är anpassade för vingarna 4a, så att urtagen 3d' och vingarna 4a bildar en polär styrning och centrering av separeringsskivorna relativt pelaren 4 och rotorn 1. Genom att byta från separeringsskivor med relativt större hål 3c' enligt den tredje utföringsformen till separeringsskivor enligt de tidigare utföringsformerna med relativt mindre hål 3c - och bibehålla samma pelare 4 med vingar 4a - kommer genomströmningsarean för grädden att reduceras, varigenom en anpassning av flödeshastigheten för grädden mellan separering av icke-kall mjölk och separering av kall mjölk möjliggörs. En hastighetsökning på grädden kan därmed åstadkommas genom att separeringsskivorna byts till sådana med mindre diameter på hålet 3c som omger rotationsaxeln, det vill säga genom att utöka flänselementets 3b radiella utbredning i förhållande till den väsentligen koniska ytans 3a radiella utbredning och samtidigt öka urtagens 3d radiella utbredning av det ringformade flänselementets 3b radiella utbredning. Om exempelvis den i fig. 5 visade utföringsformen av separeringsskivan används vid separering av icke-kall mjölk, skulle de tidigare utföringsformerna av separeringsskivorna enligt fig. 1 - 4 kunna användas vid separering av kall mjölk. För övrigt uppvisar alla utföringsformerna av separeringsskivan en särskild fördelaktig utformning som minskar igensättningsproblemen vid separering av just kall mjölk. l Fig. 6 visas en vy från ovan av en ensam separeringsskiva enligt en fjärde utföringsform av uppflnningen, där de långsträckta distansorganen Se” är något kortare än de långsträckta distansorganen 3e' på separeringsskivorna i Fig. 5.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (13)

1. 0 15 20 25 30 11 Patentkrav

2. 1. Separeringsskiva (3) inrättad att vara monterad i en mjölkseparator innefattande en rotor (1), att tillsammans med rotorn (1 ) vara roterbar kring en rotationsaxei (x) och att tillsammans med andra separeringsskivor (3) bilda en stapel av separeringsskivor (3), som monterad i rotorn (1) väsentligen är koaxiell med rotationsaxeln (x), varvid distansorgan (3e, 3e') är anordnade att hålla angränsande separeringsskivor i stapeln på ett axiellt avstånd från varandra så att separeringsskivorna (3) mellan sig bildar tunna flödesspalter för mjölk som ska separeras under drift av mjölkseparatorn medelst centrifugalkraft, varvid separeringsskivan (3) innefattar en stympat väsentligen konisk del (3a), ett ringformat flänselement (3b) som är förbunden med den koniska delen (3a) vid dess minsta radie och därifrån sträcker sig radiellt inåt väsentligen vinkelrätt mot rotationsaxeln (x), varvid separeringsskivan (3) är försedd med ett hål (3c) som omger rotationsaxeln (x) och som är inrättat att i stapeln av separeringsskivor (3) bilda en strömningspassage, som sträcker sig axiellt genom stapeln av separeringsskivor (3) för bortledning av ur mjölken separerad grädde, varvid flänselementen begränsar en axiell genomströmningsarea vid strömningspassagen för grädden, att flänselementet (3b) har en radiell utbredning som motsvarar åtminstone 10 % av den väsentligen koniska delens (3a) radiella utbredning, och att flänselementets (3b) inre radiella kant är försedd med ett antal urtag (3d) fördelade utmed kantens omkrets, varvid urtagen (3d) är anpassade för utsprång (4a) på en rotorn (1 ) förbunden pelare (4) som sträcker sig koaxiellt genom stapeln av separeringsskivor (3), så att urtagen (3d) och utsprången (4a) bildar en polär styrning och centrering av 10 15 20 25 12 separeringsskívorna (3) relativt pelaren (4) och rotorn (1), kännetecknad av att urtagen (3d) är formade så att utsprången (4a) fyller ut väsentligen hela urtagen (3d) och att urtagens (3d) radiella utbredning motsvarar åtminstone 20 % av flänselementets (3b) radiella utbredning, varvid pelarens utsprång (4a) är inrättade för medbringning av grädden under drift av mjölkseparatorn. .

3. Separeringsskiva (3) enligt krav 1, kännetecknad av att flänselementets (3b) radiella utbredning motsvarar åtminstone 15 % av den koniska delens (3a) radiella utbredningen. .

4. Separeringsskiva (3) enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att flänselementets (3b) radiella utbredning motsvarar 20 - 50 % av den koniska delens (3a) radiella utbredningen. .

5. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flänselementets (3b) radiella utbredning motsvarar ca 35 % av den radiella utbredningen på den väsentligen koniska delen (3a). .

6. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flänselementet (3b) är anpassat att tillsammans med pelaren (4) begränsa genomströmningsarean vid strömningspassagen så att en minsta strömningshastighet erhålles för grädden genom strömningspassagen. _ Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att urtagen (3d) är formade så att utsprången (4a) fyller ut väsentligen hela urtagen och att urtagen (3d) har en 10 15 20 25 30 13 huvudsakligen radiell utbredning motsvarande åtminstone 50 % av flänselementets (3b) radiella utbredning.

7. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att urtagen (3d) är formade så att utspràngen (4a) fyller ut väsentligen hela urtagen (3d) och att urtagen (3d) har en radiell utbredning motsvarande väsentligen hela flänselementets (3b) radiella utbredning.

8. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flänselementet (3b) innefattar punktformiga distansorgan (3e).

9. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att flänselementet (3b) innefattar linjeformiga distansorgan (3e', 3e") som stäcker sig radiellt utmed en huvuddel av flänselementets (3b) radiella utbredning.

10. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den koniska delen (3a) har fördelningshål (3f) anordnade att leda och fördela mjölken in i respektive flödesspalt i stapeln av separeringsskivor (3) vid drift av mjölkseparatorn.

11. Separeringsskiva (3) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den koniska delen (3a) är försedd med punktformiga distansorgan (3e).

12. Separeringsskiva enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den koniska delen (3a) är försedd med linjeformiga distansorgan (3e', 3e"). 10 15 20 1553 14

13. Mjölkseparator med en rotor (1) som är roterbar kring en rotationsaxel (x) och inrättad att förses med ett antal staplade separeringsskivor (3) som är roterbara med rotorn (1 ), varvid separeringsskivorna (3) är anordnade väsentligen koaxiellt med rotationsaxeln (x) kännetecknad av att åtminstone en huvuddel av de staplade separeringsskivorna (3) utgörs av separeringsskivor enligt något av kraven 1 - 12.