De Laval rjómaskilvinda

Smíðaðu og prófaðu eingöngu innan traustrar hlífar. Jafnvægisstilltu vandlega, keyrðu upp hægt og opnaðu aldrei húsið á meðan eitthvað er á hreyfingu.

De Laval tilgreinir gírun til að ná sex eða sjö þúsund snúningum á mínútu með handsveif, og skilur af sextíu lítrum á klukkustund. Báðar tölurnar koma fram í lýsingunni.

Láttu nýmjólk standa í grunnum potti á svölum stað og skráðu hversu langan tíma tekur að rjómalag myndist. Sú tala — margar klukkustundir — er það sem verið er að skipta út.

Miðsóknarhröðun er ω²r. Við 7000 snúninga á mínútu á 50 mm radíus er hún nokkur þúsund g — sem er ástæðan fyrir því að sekúndur koma í stað klukkustunda.

Vélaðu skál sem gengur beint og rétt. Á þessum hraða er eitt gramm af ójafnvægi mikill sveifluþungi — jafnvægi er öryggiskrafa, ekki aukaatriði.

Styddu skálina á þunnum öxli frekar en stífum. Innsýn De Laval var sú að sveigjanlegur öxull leyfir skálinni að snúast um eigin miðju MASS yfir mikilvægum snúningshraða, í stað þess að berjast gegn ójafnvæginu.

Farðu hratt upp fram hjá resónansinum og fylgstu með titringshámarkinu sem síðan dettur niður. Að dvelja við mikilvægan hraða er það sem eyðileggur vélina.

Smíðaðu gírlest sem breytir þægilegum handhraða upp á 60 snúninga á mínútu í nokkur þúsund við skálina. Hlutföll yfir hundrað á móti einum eru það sem gerir hana yfirhöfuð handknúna.

Settu mjólkina niður ásinn. Hún verður að koma inn þar sem sviðið er veikast og berast út á við, annars blandar hún einfaldlega því sem þegar hefur skilist.

Settu tvö úttök í mismunandi geisla. Þétt undanrennan safnast við vegginn; létti rjóminn þrýstist inn á við — LIGHT fasinn fer í miðjuna, sem kemur fólki á óvart.

Settu inn hreiðraðar keilur þannig að mjólkin skiptist í þunn lög. Fitukúla þarf þá aðeins millimetra að ferðast í stað sentimetra, og aðskilnaðartíminn styttist verulega.

Safnaðu báðum úttakunum og berðu þau saman. Góð aðskilnaður skilur eftir undanrennu með broti úr prósentu af fitu, stöðugt, án nokkurrar biðar.

Ef fóðrun er hraðari versnar aðskilnaðurinn: dvalartími í skálinni hefur minnkað niður fyrir það sem kúlurnar þurfa til að ferðast. Afköst og hreinleiki vega beint hvort á móti öðru.

Finndu setið við vegginn — óhreinindi, frumur og rusl þyngra en mjólk. Skilvindan er einnig hreinsitæki og sá hreinlætisávinningur skipti jafn miklu máli og rjóminn.

Einkaleyfið. US 368,328, "Apparatus for working centrifugal machines", veitt 16. ágúst 1887 Gustaf de Laval frá Stokkhólmi, sem nær yfir stuðning og handstjórn lóðrétt uppsettra miðflóttarjóma-skilvinda. De Laval hafði smíðað fyrstu samfellt starfandi skilvindu sína árið 1878; mikilvægi orðsins "samfellt" felst í því að mjólk rennur inn og tvö straumfall renna út án þess að vélin stöðvist, en allar fyrri aðferðir voru lotuaðferðir sem þurfti að setja upp, bíða eftir og fleyta ofan af.

Eðlisfræðin er lögmál Stokes með þyngdaraflinu skipt út. Fitukúla rís upp gegnum mjólk með hraða sem ræðst af eðlisþyngdarmuninum, stærð kúlunnar í öðru veldi, seigju vökvans og hröðunarsviðinu. Þyngdaraflið gefur 1 g og rjómalína myndast á hálfum degi. Snúningur á 7000 snúningum á mínútu á 50 mm radíus gefur nokkur þúsund g, og sama aðskilnaður gerist á sekúndum. Mjólkin breytist ekki neitt — aðeins stærð sviðsins sem knýr aðskilnaðinn.

Diskastaflinn er önnur hugmyndin. Aðskilnaðartíminn ræðst einnig af því hversu FAR kúla þarf að ferðast, og sú vegalengd fer eftir dýpt vökvalagsins. Með því að hreiðra um sig stafla af keilulaga diskum er skálinni skipt í mörg þunn lög, þannig að hver kúla á mjög stutta leið að næsta fleti, þaðan sem hún rennur inn á við. Þetta er sama rökhugsun og á setþykkni í vatnshreinsun, og þess vegna er skálin í nútíma skilvindu full af pressuðum keilum.

Hitt framlag De Laval er öxullinn. Stíf spindill verður að vera nær fullkomlega jafnvægður, annars slitnar hann í sundur; grannur sveigjanlegur öxull hegðar sér öðruvísi. Fyrir ofan gagnrýninn hraða leyfir sveigjanlegur öxull snúningshlutanum að snúast um eigin massamiðju, þannig að afgangsójafnvægi er tekið upp frekar en mótstaða veitt — vél sem skelfur harkalega á einum tilteknum hraða og gengur svo mjúklega umfram hann. Þetta er nú staðlaður snúningsaflfræði (rotordynamics), og sami maður beitti síðar hraðsnúningi á de Laval gufuhverfilinn og gaf nafn sitt keiluopnum með þrengingu sem notað er í eldflaugavélum.