蒸汽疏水器和无菌双座阀、饮料灌装设备的制作方法

文档序号:18679091发布日期:2019-09-13 22:54
蒸汽疏水器和无菌双座阀、饮料灌装设备的制作方法

本实用新型涉及蒸汽疏水器、无菌双座阀和饮料灌装设备。



背景技术:

在根据WO 2012/168221 A2的用于食品或饮料的灌装设备的无菌双座阀的蒸汽疏水器中,阀锥在小直径端部具有筒状延伸部,该筒状延伸部在关闭位置处以及打开位置处均突出到出口中,该出口被构造为筒状通道,并且该阀锥中限定有环状通流空间,该环状通流空间具有毛细管节流阀(capillary throttle)的形式,即使在打开位置处,环状通流空间的长度也随阀锥运动而改变。座和阀锥被安装为使得流动方向从具有大截面的座端部延伸到具有小截面的座端部、并延伸到出口中。阀锥和座具有相同的锥角,使得座紧密地关闭在关闭位置处。突出到出口中的阀锥延伸部的截面仅稍小于出口的截面,使得当经由出口排出冷凝物时蒸汽压降将被限制。利用冷凝物冲洗双座阀的泄漏室,以便经由蒸汽疏水器排出所述室中包含的污染物和颗粒,然后利用蒸汽消毒,以便至少在泄漏室中建立无菌状态。用于切换的驱动器具有气动特性。

US 42 34 008 A公开了具有阻气门单元的不可切换蒸汽疏水器,其中多个径向通道与中央轴向通道交叉,通道截面对于保证排出颗粒和异物来说足够大。

GB 25 12 210 A公开了用于管线的不可切换蒸汽疏水器,其包括固定节流阀,所述固定节流阀前面有用于抑制颗粒和污染物并且适于移除以用于清洁目的的上游机械过滤器。

现有技术的DE 10 2016 203 557 A提出了无菌双座阀的蒸汽疏水器,其中例如阀锥包括至少一个控制缺口,即使在关闭位置处,控制缺口由于与阀锥和座的相互作用也限定两件式嘴。阀锥由截头锥限定,截头锥的小直径端部在关闭位置处大致延伸到筒状入口中。DE 10 2016 203 557 A的全部公开通过引用并入本文,因为该文献公开了有助于理解本实用新型的这种蒸汽疏水器的结构特征和功能的信息。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供蒸汽疏水器、无菌双座阀和饮料灌装设备,其特征在于改善操作表现并减少维护和清洁频率。特别地,蒸汽疏水器在操作期间应当对由冷凝物/蒸汽夹带的颗粒具有大的抵抗力。

该目的由独立技术方案的特征实现,其中蒸汽疏水器包括壳体,所述壳体中形成有座,所述座用于蒸汽和/或冷凝物的入口与出口之间的封闭元件,所述封闭元件适于借助于驱动器在所述座中的关闭位置与从所述座抬起的打开位置之间切换,其特征在于,至少在所述关闭位置的端部位置处,用于至少预过滤冷凝物的环状间隙在从所述入口到所述出口的所述蒸汽和/或冷凝物的流动方向上形成于所述座的上游,所述环状间隙能够用于极大地阻止颗粒卡在所述座中以及嘴的堵塞,所述嘴适于形成于所述封闭元件与所述座之间。

根据有利实施方式,所述环状间隙通过所述封闭元件与所述壳体的距离形成。

根据有利实施方式,通过所述封闭元件的小直径端部区域中的环状凸缘以及通过所述入口以恒定的宽度界定所述环状间隙,所述封闭元件被构造为阀锥,所述入口被构造为所述座的小直径端部的轴向延伸部,所述环状凸缘和所述延伸部具有相同的轮廓。

根据有利实施方式,所述环状凸缘为底切的环状凸缘。

根据有利实施方式,所述入口被构造为所述座的小直径端部的筒状轴向延伸部。

根据有利实施方式,所述环状凸缘和所述延伸部为圆形或多边形。

根据有利实施方式,所述座和所述阀锥具有作为座区域和密封面的截头锥形周向表面。

通过在入口中形成于座的上游作为预过滤器并且为大致线性形状并在流动方向上始终具有相同有效长度的间隙(特别是环状间隙),在冷凝物和/ 或蒸汽流中创建几何限定的通道,然而,所述通道特别地仅在关闭开关动作的最终阶段起作用,然而,在任何情况下,在阀锥的关闭位置处,优选地,不是在开关动作的剩余行程期间起作用,其中在该过程中预过滤器被自动清洁。

该间隙不必为圆环形。当在下文中使用术语环状间隙时,其它几何形状也被包括。然而,优选地,环状(annular)间隙为圆环形(ring)。

在阀锥的关闭位置处,环状间隙防止可能设置的控制缺口的堵塞,这对于蒸汽疏水器的功能至关重要。在关闭开关动作的最终阶段中,环状间隙还防止具有超过环状间隙的宽度的尺寸的颗粒穿入座中并卡在阀锥和座之间,这些颗粒会损害蒸汽疏水器的正常功能。这还确保了将可靠地到达阀锥的预定封闭位置。因此,蒸汽疏水器能够以无故障的方式操作,具有显著延长的工作寿命,然而,通过大幅地打开通道,中间清洁可以在任意时间进行。

配备有根据本实用新型的蒸汽疏水器的无菌双座阀的特征在于长的工作寿命以及可靠的冲洗和消毒循环,在每次冲洗和消毒循环之后,至少确保泄漏室的无菌状态。

根据有利实施方式,环状间隙通过在阀锥的小直径端部区域中的底切环状凸缘以及通过被构造为座的小直径端部的筒状延伸部的入口以大致恒定的宽度界定。换言之,环状间隙由关闭位置处的阀锥端部与中空入口之间的距离限定,中空入口优选地以环状围绕阀锥端部。由于阀锥端部的直径略小于入口的事实,限定该距离。因此,在生产技术方面容易实现环状间隙,并且使用已知的结构特征以功能简单的方式将环状间隙集成在蒸汽疏水器中。

根据本实用新型的另一重要方面,优选地在阀锥中设置有周向环状流动空间,当在流动方向上观察时,该周向环状流动空间至少大致平行于环状间隙、与环状间隙相邻并在环状间隙的下游。当冷凝物经过环状间隙时,该周向环状流动空间特别地能够用于在非常有利的流动状态下从整个周缘到控制缺口地引导冷凝物。根据有利实施方式,所述周向环状流动空间设置于被构造为阀锥的所述封闭元件中。

根据有利实施方式,环状凸缘的底切通过设置于阀锥并限定环状流动空间的周向槽形成。这在生产技术方面是有利的,并且允许限定环状间隙的环状凸缘精确地形成于阀锥,使得提供有利的流动状态。

关于环状间隙的区域中的完美流动状态,有利的是,分别将环状凸缘和周向槽的截面设置为凸曲率和凹曲率。所述环状凸缘和所述周向槽具有圆弧过渡。

根据有利实施方式,具有环状凸缘和周向槽的阀锥适于座,使得在关闭位置处,阀锥中的周向槽的边缘大致位于座的小直径端部的高度,所述边缘远离环状凸缘。以这种方式,预定阀锥的开关动作的最终阶段和初始阶段的特定行程长度,在该行程长度内环状间隙作为预过滤器起作用。

根据本实用新型的另一重要方面,阀锥的密封面和/或座的密封区域中设置有位于至少一个周向位置的控制缺口,所述控制缺口大致平行于锥轴线地延伸。该控制缺口可以例如为大致局部筒状铣出部。控制缺口起始于周向槽的边缘并且在关闭位置处限定打开的两件式嘴。设置于阀锥中的环状间隙的下游的周向槽允许冷凝物从环状间隙的整个周缘不受影响地流到嘴。通过该结构设计和环状间隙的配置,防止可能堵塞嘴的颗粒到达嘴处并堵塞嘴。因为过滤间隙的周向长度为嘴宽度的倍数,所以在完成环状间隙的密封之前,在环状间隙的前方会积聚非常大数量的颗粒。当环状间隙在其内侧由可移动阀锥界定时,在阀锥的各打开开关动作的情况下,环状间隙将被打开并被密集地清洗。这还应用于控制缺口。环状间隙还在阀锥的关闭开关动作的最终阶段中防止较大颗粒卡在阀锥与座之间,因为在阀锥与座接触之前环状间隙的形成已经开始,所以该颗粒将损害嘴的目标效果,即只要阀锥与座之间的空间对于利用流排出颗粒来说足够大,其中可能在该时刻已经进入的较大颗粒流入出口。

在可切换蒸汽疏水器设置有控制缺口的情况下,配置传统的机械预过滤器是没有意义的,因为当蒸汽疏水器已经切换到打开状态时,入口的完整自由截面必须被打开,以便在冲洗循环中迅速排出冷凝物和产品残留物。另外,供流永久地经过的传统的预过滤器将在短时间的冲洗循环期间被产品残留物和颗粒堵塞,并且这将导致不可控的卫生条件。另一方面,如果不设置预过滤器,则嘴例如在消毒循环期间容易被来自冲洗循环的仍然存在的残留污染物堵塞,使得必须通过控制并入频繁的清洗循环,并且这转而将显著地增加消毒时间和蒸汽的消耗。然而,作为预过滤器的自动打开的环状间隙未展现出这些技术缺点。

根据有利实施方式,能够借助于至少一个控制缺口形成两件式嘴。从阀锥中的周向槽开始,当在流动方向上观察时,所述嘴首先限定宽度收缩,然后宽度随后增加。

为了构造座和阀锥,有两个概念是可能的。可以提供相同的锥角,或阀锥的锥角可以略小于座的锥角(例如比座的锥角小1°至5°)。如果座的锥角和阀锥的锥角相同,则控制缺口将分别从周向槽延伸直到座和阀锥的大直径端部。然而,如果阀锥的锥角较小,则控制缺口可以分别在距座和阀锥的大直径端部的一定距离处终止,因为阀锥的密封面与座的密封面间隔开。

另外,有利的是,当在流动方向上观察时,在壳体中座和阀锥的相应的小直径端部位于相应的大直径端部的上游,因为经过的流将以这种方式最佳地扩展。

根据有利实施方式,环状间隙的宽度小于由控制缺口限定的嘴的在最窄点处的径向深度,使得具有超过环状间隙的宽度的尺寸的颗粒将不会到达控制缺口处。该宽度可以特别地在0.1mm至0.4mm的范围。

换言之,在关闭位置处,环状间隙的宽度(阀锥与壳体之间的距离)小于(在密封区域上的法线方向上测量的)嘴的范围中的阀锥与座区域之间的最大宽度。

根据本实用新型的另一重要思想,环状间隙的截面面积分别为控制缺口和嘴的最窄截面面积的倍数。环状间隙的截面面积可以例如为大约十二倍大。

在整体环状间隙中能够看出本实用新型的主旨,该环状间隙在关闭位置处、特别地在关闭开关动作期间在入口侧形成有效的机械预过滤器并且在没有来自外部的干预仅通过阀锥的运动的情况下被自动清洁。

本实用新型还涉及饮料或食品灌装设备的无菌双座阀,其包括泄漏室,所述泄漏室适于利用冷凝物冲洗并且利用蒸汽消毒,其中,所述双座阀包括根据本实用新型的蒸汽疏水器,所述蒸汽疏水器具有连接到所述泄漏室的入口。

本实用新型还涉及具有包括该蒸汽疏水器的阀的饮料灌装设备。除了饮料灌装设备、特别是除了旋转型的饮料灌装机器,饮料灌装设备还可以包括供饮料或成分流动的诸如用于饮料的混合器、CIP设备、短时加热单元和/或脱气器的其它部件。借助于包括蒸汽疏水器的阀和/或借助于多个这种阀,流能够在特定点处被中断、释放或改道。该阀经由管道连接到上述部件。

附图说明

将参照附图说明本实用新型的实施方式,其中:

图1示出了处于关闭位置的蒸汽疏水器的纵向截面,

图2以放大的比例示出了图1中由圆圈强调的细节,

图3示出了蒸汽疏水器的阀锥的立体图,

图4示出了蒸汽疏水器的分别在打开开关动作的初始阶段结束时和在关闭开关动作的最终阶段起始时的纵向截面,

图5以放大比例示出了图4中由圆圈强调的细节,以及

图6示出了蒸汽疏水器的阀锥处于打开位置的纵向截面。

具体实施方式

图1至图6示出了优选地适于与食品或饮料灌装设备(未示出)的双座阀 1组合的蒸汽疏水器A,但该蒸汽疏水器A还可以用于诸如蒸汽的加热的气体介质被处理的其它预期目的。蒸汽疏水器A主要对应于DE 10 2016 203 557A 中说明的蒸汽疏水器,该专利文献为现有技术并通过引用并入本文。

在作为非限定性示例示出的情况下,蒸汽疏水器A经由入口12(入口管线)连接到双座阀1的泄漏室9、至少经由管线6向泄漏室9供应蒸汽和/或冷凝物以进行冲洗和消毒循环。

图1中的蒸汽疏水器A包括界定阀室17并且包括座19的壳体16,座19具有用于阀锥18的锥形密封面20的锥形座区域21。座19的宽度在流动方向R上从入口12朝向阀室17锥形地增加,阀室17连接到出口13,出口13例如可以连接到用于收集冷凝物和污染物的冲击吸收器15。在图1所示的关闭位置处,阀锥18从下方大致完全延伸到座19中,使得密封面20和作为座阀的座区域21将密封地切断在流动方向R上的从入口12到出口13的通道。然而,阀锥18和座 19在示出的关闭位置处限定有至少一个控制槽22和两件式嘴D,通过控制槽 22和两件式嘴D即使在关闭位置处也能提供限定的流(例如用于消毒循环)。在示出的实施方式中,控制槽22形成于密封面20、例如作为局部筒状铣出部。在关闭位置处由控制槽22形成的嘴D在流动方向R上限定缩颈部并且宽度随后增加。

阀锥18配置于杆23,杆23连接到驱动器14的活塞25,并且杆23适于受到室27中的压力流体的作用,以便调整图1所示的关闭位置。在相反的方向上,弹簧26起作用,所述弹簧26调整蒸汽疏水器A的打开位置(图6)。杆23借助于密封件24从阀室17密封。

在未示出的替代的情况下,控制槽22可以配置于座19的座区域21,或者周向排列的控制槽可以设置于座区域21以及密封面20。此外,可以设置在周向上分布的多个控制槽22。

入口12被构造为座19的小直径端部的筒状延伸部28,使得入口12具有筒状延伸部的直径,并且与设置于阀锥18的端部的环状凸缘30一起在所示关闭位置处形成恒定宽度(例如从0.2mm到0.4mm)的周向延伸的环状间隙P,只要在阀锥18的打开开关动作和关闭开关动作期间具有环状凸缘30的阀锥18 的小直径端部延伸进筒状延伸部28就仅形成所述环状间隙P。当在流动方向R 上观察时,阀锥18内与环状间隙P相邻地形成有环状流动空间31、例如周向槽32(图2),其大致平行于环状间隙P地延伸并且供嘴D起始。

具有环状间隙P的蒸汽疏水器A还可以在没有控制槽22的情况下操作。

在根据图1和图2的实施方式中,座19和阀锥具有不同的锥角、即阀锥18 的密封面20的锥角比座19的座区域21的锥角小角度α。这些角度之间的差值可以在大约1°至4°的范围。这具有如下效果:当阀锥18的小直径端部处的密封面20抵靠座19的小直径端部处的座区域21时,将在流动方向R上创建打开空间,嘴D打开到该打开空间中,根据图3,所述嘴D仅在密封面20的轴向高度的一部分上从周向槽32的边缘33延伸。嘴D具有如下截面,该截面首先在流动方向R上变窄,然后宽度从最窄点开始增加、例如具有开放空间。

根据未示出的替代实施方式,阀锥18和座19的锥角可以相同。在该情况下,(密封面20中的或座区域21中的或所述构件两者中的)控制槽22延伸到密封面20的或座区域21的大直径端部。相应的锥角可以在大约30°与60°之间,并且优选地为大约40°的角度(顶端角)。

环状间隙P由阀锥18的小直径端部处的环状凸缘30以及筒状延伸部28的内壁限定。环状凸缘30可以由周向槽32底切,具有圆弧截面和圆弧过渡的轮廓在这里是有利的。在图1和图2所示的关闭位置处,周向槽32的边缘33大致位于座19的座区域21的小直径端部29的高度。在关闭位置处,嘴D具有比环状间隙P的宽度X大的径向宽度Y。

在图3中,在阀锥18上的周向位置处仅示出了一个控制槽22。替代地,在周向上可以分布有多于一个的控制槽。

图4示出了处于与阀锥18的关闭开关动作的最终阶段起始相对应的位置处的蒸汽疏水器A、即流可以通过环状间隙P,该流用于在阀座最终关闭时冲洗阀座。该通流(flowthrough)远高于图1中的关闭位置处的通流,但是远低于图6中的打开位置处的通流。

在未示出的另一替代的情况下,可以省略控制槽22,使得环状间隙P单独确定根据图1和图4的位置之间的通流。

图5以放大比例示出了图4中由圆圈强调的细节。与筒状延伸部28一起界定环状间隙P以及宽度X的环状凸缘30大致位于座19的小直径端部29的高度,而周向槽32位于小直径端部29的下方。在密封面20中,控制槽22已位于距座区域21相当大的距离Y1处,所述距离Y1是宽度X的倍数、例如为宽度X的十二倍。

在图6所示并且通过弹簧26切换的蒸汽疏水器A的打开位置处,阀锥18 被从座19大致向下拉出到座19的大直径端部,使得大致对应于筒状延伸部28 的截面和出口13的截面的大流量截面被打开。

环状间隙P用于双重目的:在根据图1的关闭位置处,环状间隙P分别防止包含在冷凝物/蒸汽中的并具有大于环状间隙P的宽度X的尺寸的颗粒进入嘴D和座19。以这种方式,将防止嘴D的堵塞。在阀锥的关闭开关动作的最终阶段中(图5与图2之间),环状间隙P防止较大颗粒穿过密封面20与座区域 21之间,此处较大颗粒可能卡住并阻挡或防止到达根据图1的关闭位置并堵塞嘴D。通过环状间隙P的流从所有侧方流入周向槽32并从所述周向槽32流到嘴D和出口13。

因为环状间隙P的周向长度为嘴宽度的倍数,所以许多颗粒能够在环状间隙P被完全阻挡之前沿着环状间隙P积聚。当阀锥18的打开开关动作已经开始时,并且当环状凸缘30被拉出座19时,大流量截面将打开,使得快速流动的冷凝物将集中清洁嘴D和控制槽22(如果存在的话)、座区域21和密封面20。在堵塞的情况下,可以执行受控的中间清洁步骤(例如通过朝向根据图6的位置拉动阀锥18长达一小段时间,并且当污染物已经被冲洗走时,使阀锥18 返回到关闭位置或根据图4的位置)。在阀锥18的关闭开关动作期间,环状间隙P防止较大颗粒卡在座19中,因为环状间隙P在阀锥18与座19接触之前已经开始起作用,并且因为在该阶段中阀锥18与座19之间的空间对于将具有比环状间隙P的宽度X大的尺寸的穿过的颗粒向外排出到出口13来说仍足够大。

例如在双座阀1的泄漏室9中利用蒸汽进行消毒循环期间,图1所示的关闭位置被切换,而图6所示的打开位置属于冲洗循环,在该冲洗循环的过程中,利用液体冷凝物或冷凝物和蒸汽的混合物清洁泄漏室9。

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