一種均化閥的製作方法
2023-05-18 23:50:31 2
一種均化閥的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種均化閥座構件(103)，其包括閥座板(201、301、401)。所述閥座板(201、301、401)具有垂直於所述中心軸的兩個端面，並且所述閥座板(201、301、401)具有用於置於均化器殼體(101)中的外圍座區域(202)。所述閥座構件(103)包括軸向延伸穿過所述閥座板(201)的多個孔(203、303、403)，其中，所述多個孔(203、303、403)中的至少一個孔形成所述端面之一上的連續口邊。所述閥座構件(103)的所述中心軸位於所述口邊外部。本發明還提供了一種擠壓器(102)、一種均化器設備(100)和一種用於均化的方法。
【專利說明】一種均化閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種均化閥，其包括受壓的、可移動的擠壓器、閥座構件和包圍所述擠壓器和所述閥座構件的閥殼體，所述擠壓器和所述閥座構件布置成在它們之間獲得均化間隙。
【背景技術】
[0002]均化是一種已被長期使用的工業工藝，其中，有待均化的液體例如脂肪乳液(例如牛奶)受力，以便將最大的脂肪顆粒分成較小的脂肪顆粒並且通過這種方式穩定脂肪乳液。例如就牛奶而言，這意味著防止了乳脂沉澱，並且今天所有的消費牛奶中的絕大部分都是經均化的。
[0003]均化通常通過機械處理來實現，從而處於高輸入壓力下的脂肪乳液被擠壓以高速穿過非常窄的間隙，其中，乳液的脂肪顆粒因在高速下發生的紊流並且通過在液體中瓦解的空穴氣泡而破裂。上述過程在非常短的一段時間內發生，並且在這段時期內發生的是，路徑上的脂肪乳液的速度在增加而壓力減小，結果是液體將沸騰。
[0004]均化器本質上由提供高壓的大活塞泵組成，使得有待均化的液體朝向並且穿過擠壓器與閥座之間的間隙，其中，有效地實現均化。所述擠壓器和所述閥座通常是旋轉對稱的並且布置成在這兩個部件之間發生徑向節流，這構成均化間隙。所述間隙的高度、寬度和長度決定發生均化的體積。這個體積應該儘可能小，以便獲得有效的均化。間隙高度在有待均化的液體的較高壓力下減小，同時較大的流意味著間隙高度增加了。
[0005]W098/47606公開了一種均化閥，其包括:受壓的、能移動的、閥錐體形式的擠壓器；閥座構件以及包圍所述錐體和閥座的閥殼體。所述閥錐體具有圓形的擠壓器板，擠壓器板帶有相應於閥座的同中心通道分布的同中心通道，從而在所述閥構件的通孔內邊緣與閥構件的同中心通道和所述擠壓器的同中心通道的邊緣與所述擠壓器的外邊緣之間形成間隙。該閥構件的環形部分與窄橋保持在一起，因此界定圍繞所述通道的均化效果。還有，間隙長度通過同中心通道的直徑來界定，所述直徑也限定了均化發生的體積。在巴氏消毒的牛奶的均化中，與UHT處理(超高溫瞬時處理)牛奶相比，同時使用了低壓，旨在提高流量。這反過來意味著均化閥構件會需要被製造得更大，以便能有它的更大直徑的同中心通道。因此，這種均化閥的成本相應地增加了。此外，可能有利的是，增加所述閥構件下遊的紊流和空化作用，以便能有更加高效的均化，進而，允許有更小和/或更高效的均化器，伴隨著更便宜的均化器裝備。
[0006]因此，將會有利的是，獲得一種新型的均化器，更具體地說是獲得所述擠壓器與所述閥座之間的一種新型交互，增加檔次升級的可能性。
【發明內容】
[0007]因此，本發明試圖通過提供一種具有中心軸的均化閥座構件單獨地或者以任何結合的方式緩和、減輕、消除或者規避現有技術中上述缺陷和缺點中的一個或者多個，所述均化閥座構件包括閥座板，所述閥座板具有垂直於所述中心軸的兩個端面，並且所述閥座板具有用於置於均化器殼體中的外圍座區域，所述閥座構件包括軸向延伸穿過所述閥座板的多個孔，其中，所述多個孔中的至少一個孔形成所述端面之一上的連續口邊，其中，所述閥座構件的所述中心軸位於所述口邊外部。
[0008]還提供了一種用於均化器的擠壓器，所述擠壓器包括擠壓器頭，所述擠壓器頭具有中心軸線和至少一個垂直於所述中心軸線的端面，所述擠壓器包括軸向延伸穿過所述擠壓器頭的多個孔，其中，所述多個孔中的至少一個孔形成所述端面上的連續口邊，其中，所述擠壓器頭的所述中心軸位於所述連續口邊外部。
[0009]此外，還提供了一種均化閥，其包括殼體、擠壓器和具有中心軸的閥座構件，所述擠壓器和所述閥座構件位於所述殼體內部，其中，所述擠壓器和所述閥座構件布置成使得在它們之間產生均化間隙，從而有待均化的液體被推擠穿過所述閥座構件或者所述擠壓器上的孔，其中，所述閥座構件的所述中心軸位於所述間隙中的至少一個的邊界之外。
[0010]另外，還提供一種用於均化液體的方法，其包括以下步驟:推擠液體使其穿過擠壓器與具有中心軸的閥座構件之間的間隙，其中，所述閥座構件的所述中心軸位於所述間隙中的至少一個的邊界之外，使得所述液體被均化。
[0011]本發明的其他有利的特徵在從屬權利要求中加以限定。此外，本發明的有利特徵在這裡所公開的實施方式中加以詳細闡述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面參考附圖上所示的優選實施方式對本發明進行詳細闡述。
[0013]圖1不出一種均化器設備；
[0014]圖2不出根據一種實施方式的閥座構件的橫截面視圖和前視圖；
[0015]圖3示出根據另一種實施方式的閥座構件的橫截面視圖和前視圖；
[0016]圖4不出根據又一種實施方式的閥座構件的橫截面視圖和前視圖。
【具體實施方式】
[0017]本發明涉及一種均化器中的布局，更具體地說，涉及一種均化閥座構件以及一種均化設備，該均化設備包括這種閥座構件、殼體和擠壓器，所述布局用於例如通過增加間隙長度、空化作用、紊流等提高均化能力。
[0018]在圖1中公開了一種均化設備，例如一種均化閥100。所述均化閥100包括殼體101、擠壓器102和閥座構件103。有待均化的液體被擠壓穿過所述閥座構件103，然後穿過所述閥座構件103與所述擠壓器102上的擠壓器頭105之間產生的間隙104，所述均化在所述間隙104中和所述間隙104下遊有效地進行。在所述間隙104下遊安放有收集室106，有待均化的液體從所述收集室106流出所述均化閥100。
[0019]所述擠壓器102，並因此所述擠壓器頭105，能夠沿著它的所述中心軸被移置。因此，可以控制所述間隙104的高度，從而均化效果可以根據有待均化的液體的流動特性例如流速、粘度等加以適配。
[0020]能夠通過液壓系統來控制所述擠壓器102相對於所述閥座構件103的位置。也能夠通過氣動系統對所述擠壓器102施加壓力，但是能夠以更簡單的版本通過經由彈簧起作用的緊固螺絲來對所述擠壓器102施加壓力。所述擠壓器102也是能夠移動的，例如藉助於圓筒狀物中的油移動，以便吸收在有待均化的液體中發生的急流變化。這種彈性對於處理在活塞泵中自然發生的流動變化是有利的。
[0021]因此，所述收集室106沿著所述擠壓器102的周邊被合適的密封件例如合適的食品級橡膠的O形環所密封。所述擠壓器頭105可以是單獨的單元，其能夠以可鬆開的方式附在所述擠壓器102上。這可以通過使所述擠壓器頭105固定在所述擠壓器102的中央部分內來實現。例如，如圖1中所示，所述擠壓器頭105可以設計成在中央平面和橫向平面的兩側是相同的並且因此是可翻轉的，這意味著所述擠壓器102的所述擠壓器頭105的雙倍使用壽命。
[0022]在圖2中公開了閥座構件103的一種實施方式。儘管未進行圖解說明，但是所述閥座構件103可以具有對稱的端面。這就是說，所述閥座構件103關於其橫向平面是對稱的。因此，所述閥座構件103設計成在其中央和橫向平面的兩側是相同的，因此可以在所述殼體101內翻轉過來。通過這種方式，所述閥座構件103可以調轉過來，如果它的第一端側(在使用中面向下遊)由於均化期間的壓力已發生磨損的話。所述閥座構件103包括圓形的閥座板201。
[0023]在其外圍區域中，所述閥座板202設置有交互凸緣202,所述交互凸緣202旨在置於所述殼體101內的相應切槽中。所述交互凸緣202是環形的，位於所述閥座構件103的外圍區域處，並且從所述閥座板201軸向延伸。優選地，所述殼體101與所述凸緣202之間的交互面設置有密封構件，例如合適的食品級橡膠材料的O形環，從而在使用中能夠在所述閥座構件103的兩側之間獲得壓力差。為了便於在所述閥座構件103的一側磨損之後將所述閥座構件103調轉過來，所述密封構件布置在所述殼體101中。
[0024]多個孔203布置在所述凸緣202內部的圈中，在基本上相應於所述擠壓器頭105的外圍的位置上。因此，所述孔203從所述閥座板201的第一端面延伸至所述閥座板201的第二端面，所述端面垂直於所述閥座構件103的中心軸。所述孔203布置成以陣列的方式形成共中心的圈，其中，孔203的外圈基本上相應於所述擠壓器頭105的外圍邊緣，並且以所布置的位置疊置在所述擠壓器頭105上，從而所述孔203的外圍部分相對於所述閥座板201靠近所述擠壓器頭105的外圍邊緣地安放。因此，所述擠壓器頭105的形狀在橫截面內呈圓形。
[0025]在圖3中公開了根據另一種實施方式的閥座構件。在這種實施方式中，所述閥座板301設置有中央孔307，以及在所述中央孔307周圍布置成共中心的圈的多個孔303。
[0026]在圖4中公開了根據另一種實施方式的閥座構件。在這種實施方式中，所述閥座板401設置有幾圈孔403，其中，中央組圈的孔408遠離外圍的組圈的孔409，其中，所述組圈的孔之間的間距相應於所述擠壓器中的通道或者孔。
[0027]然後，所述孔203、303、403在第一端面或者第二端面中的至少一個上優選是在兩者之上都具有它們的口，並因此具有端部邊緣，以形成其上的連續平面邊界。所述孔203、303,403布置成使得由所述孔形成的邊界中的至少一個沒有圍住所述閥座板201、301、401的中心軸，即所述閥座板201、301、401的中心軸位於所述孔203、303、403中的至少一個的端部邊緣的連續邊界之外。所述孔203、303、403具有統一的或者恆定的軸向延伸部，從而所述孔203、303、403在它們的孔邊緣處提供足夠的間隙邊緣。這意味著，穿過所述閥座板201、301、401的孔203、303、403的深度是均勻的和恆定的。變化的深度或者軸向延伸部會使得僅僅一部分孔外圍適於均化作用，因為只有一部分孔外圍會使得均化間隙適合於所述擠壓器102。所述孔203、303、403或者所述孔203、303、403的一個子集(例如至少兩個孔)具有幾何質心，所述幾何質心位於這些孔中的每一個的邊界內部。因此，所述孔203可以是凸狀的，例如圓形的或者橢圓形的。
[0028]所述孔203、303、403的準確數量和它們的直徑可以根據情況選擇。但是，優選地，所述孔203、303、403的直徑是4至8mm，例如5至7mm。孔的數量可以例如從50至200，例如從75至125，例如從100至120變化。
[0029]所述孔203、303、403可以設置有上部唇邊204(和下部唇邊，以維持相對於橫向面的對稱性)，其從所述閥座板201延伸而來。所述唇邊204圍繞所述孔203、303、403的外圍是連續的且具有均勻的軸向延伸部，從而所述孔203、303、403的軸向延伸部得以維持。通過這種方式，壓力從所述孔203、303、403內部朝向所述孔203、303、403的下遊超越所述擠壓器頭105的外圍邊緣106會急劇降低。
[0030]所述擠壓器頭105的較低的交互面107在形狀上相應於所述閥座構件103的上表面，從而所述孔203、303、403的唇邊204之間的間距可以保持基本恆定。優選的是，所述擠壓器頭105的較低的交互面107疊置在所述孔203、303、403上，因為它是平的。因此，如果所述閥座板201、301、401是平的並且所述唇邊204的軸向延伸部是恆定的，而且所述閥座板201、301、401和所述擠壓器頭105位於平行的平面內的話，那麼所述唇邊204與所述擠壓器頭105的交互面107之間的間距可以保持恆定，藉此可以通過控制所述擠壓器102的位置來適當地控制均化特性。
[0031]與用於產生閥座與擠壓器之間的間隙的同中心的通道或者同心圓相比較，多個孔203的布局顯著增加了間隙長度。
[0032]所述閥座構件103可以通過將所述閥座構件103銑削或者鑄造成單片來製造，隨後銑削或者鑽所述孔203、303、403。也可以直接利用精確鑄造將所述閥座構件103鑄造成帶有所述孔203、303、403的單片主體。如果所述孔203、303、403是從工件例如一塊金屬上切下來的並且所述孔同時包括從所述閥座板201、301、401軸向延伸出來的唇邊204，那麼所述唇邊的形成可能需要後續處理，例如通過磨削或者銑削，以便獲得所述唇邊204的適當特性，從而允許壓力跨越所述間隙104地急劇變化。
[0033]所述唇邊204構成所述均化間隙104的一個邊界限定。所述唇邊204可以具有尖銳的邊緣，也就是說大約90度的入口角和大約90度的出口角。可供選擇地，所述唇邊能夠以尖頭的方式成形，如圖4中所示。這可以通過使所述邊緣倒角來實現，從而所述入口角為20至40度，例如30度，而所述出口角為35-55度，例如45度。所述唇邊204的這種形成方式使得均化特性能夠增強，因為獲得了良好的紊流和空化，有助於例如在使牛奶均化的時候使脂肪顆粒破裂。
[0034]所述擠壓器102位於所述殼體101中，使得在所述擠壓器102與所述閥座構件103的唇邊204之間產生同中心布置的均化間隙104。所述擠壓器頭105的面向閥座構件103的側構成所述均化間隙104的第二邊界限定。還有，所述擠壓器頭105可以上設置有通道或者通孔，例如根據上面與所述閥座構件103有關的實施方式的通孔。因此，所述擠壓器頭105可以設置有孔，其布局、大小、數量等與根據所述閥座構件103所描述的所述孔203、303,403相適應。於是，這些通道或者孔可以在位置上相應於所述孔203、303、403在所述閥座構件103中的位置，從而所述擠壓器頭105的通道的各自邊緣和所述閥座構件103的孔彼此重疊，分別產生所述擠壓器頭105與通過孔的邊緣形成的閥座構件之間的間隙。通過這種方式，有待均化的液體例如牛奶將不得不穿過所述間隙104並且還改變方向；首先從所述中心軸穿過所述孔203、303、403，然後徑向朝外穿過所述間隙104，之後再次進入沿著擠壓器頭105中的孔的中心軸線的方向。
[0035]所述有待均化的液體(通常是牛奶)被引入所述均化器，在均化器裡，液體(通常是牛奶)被加壓至大約10至25Mpa。所述牛奶通常具有0.5%至3.5%的脂肪含量並且溫度處於55至80攝氏度。
[0036]所述液體被導入所述均化閥100。當它到達所述閥座構件103時，所述液體被分開並且被擠壓穿過所述孔203、303、403。此後，所述液體經過在所述擠壓器頭105與閥座構件103之間形成的間隙104，其中，發生均化並且所述液體此後自行分散。如果所述擠壓器頭105設置有通道或者通孔的話，那麼液體將會被擠壓到這些開口中並且圍繞所述擠壓器頭105的外圍邊緣，從而實現均化。由於所述液體總是力求沿最簡單的路徑流動，因此穿過所述均化間隙104將會獲得液體的相對均勻的分布。在均化之後，所述液體流出所述均化閥 100。
[0037]間隙高度通常為50至200微米。在過道中，存在非常急劇的壓降，低至OMpa，同時液體流速增大，導致的結果是液體開始沸騰。當液體離開所述間隙104的時候，它的速度降低並且壓力再次增大。液體停止沸騰並且液體中的蒸氣泡瓦解。整個過程發生在不到一秒的間隔內，並且在高速導致紊流和空化作用這樣的劇烈過程中，液體中的脂肪顆粒將會被分裂成更小的顆粒或者小球。
[0038]沒有進一步的詳述，相信本領域技術人員能夠使用前面的描述最大限度地利用本發明。因此，在這裡所描述的優選的【具體實施方式】應被理解為僅僅是示例性的，而並非以任何方式對說明書的剩餘部分進行限制。此外，儘管上面已經參考【具體實施方式】對本發明進行了描述，但是並不意味著將本發明限制在這裡所描述的具體形式上。
[0039]在權利要求中，術語「包括/包含」不排除其他元件或者步驟的存在。此外，儘管單個的特徵可以被包含在不同的權利要求中，但是這些特徵能夠以具有優點的方式結合，並且特徵包含在不同權利要求中並不意味著特徵的組合是不可行的和/或不利的。此外，單數引用不排除多數。術語「一」、「一個」、「第一」、「第二」等不排除多數。
【權利要求】
1.一種具有中心軸的均化閥座構件(103)，其包括閥座板(201、301、401)，所述閥座板(201,301,401)具有垂直於所述中心軸的兩個端面，並且所述閥座板(201、301、401)具有用於置於均化器殼體(101)中的外圍座區域(202)，所述閥座構件(103)包括軸向延伸穿過所述閥座板(201,301,401)的多個孔(203、303、403)，其中，所述多個孔(203,303,403)中的至少一個孔形成所述端面之一上的連續平口邊，其中，所述閥座構件(103)的所述中心軸位於所述口邊外部。
2.根據權利要求1所述的均化閥座構件(103)，其中，所述多個孔(203、303、403)中的至少兩個孔具有位於其自身的連續口邊內部的幾何質心。
3.根據權利要求1或2所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303、403)具有均一的外圍軸向延伸部。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，至少兩個孔(203、303.403)是凸狀的。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303、403)是圓形的或者橢圓形的。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述閥座板(201、30U401)在橫截面上是圓形的。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述外圍座區域(202)是環形凸緣(202)，所述凸緣(202)從所述閥座板(201、301、401)軸向延伸。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述閥座構件具有對稱的端面。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述圓形孔(203、303.403)安放在所述外圍座區域(202)的中央。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303.403)布置成至少一個同心圓。
11.根據權利要求10所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303、403)布置成至少三個同心圓。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303.403)的密度從最外面的一個孔開始沿向中心的方向降低。
13.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303、403)的最大直徑為4至8mm,例如為5至7mm。
14.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，孔(203、303、403)的數量為50至200個，例如為75至125個，例如為100至120個。
15.根據前述權利要求中的任一項所述的均化閥座構件(103)，其中，所述孔(203、303.403)在它們從所述閥座板(201)延伸而來的邊緣處設置有唇邊(204)。
16.一種用於均化器的擠壓器(102)，所述擠壓器(102)包括擠壓器頭(105)，所述擠壓器頭(105)具有中心軸線和至少一個垂直於所述中心軸線的端面，所述擠壓器(102)包括軸向延伸穿過所述擠壓器頭(105)的多個孔，其中，所述多個孔中的至少一個孔形成所述端面上的連續口邊，其中，所述擠壓器頭(105)的所述中心軸位於所述連續口邊外部。
17.根據權利要求16所述的擠壓器(102)，其中，所述多個孔中的至少兩個孔具有位於其自身的連續口邊內部的幾何質心。
18.根據權利要求16或17所述的擠壓器(102)，其中，所述孔具有均一的外圍軸向延伸部。
19.根據權利要求16或18所述的擠壓器(102)，其中，至少兩個孔是凸狀的。
20.根據權利要求16至18中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔是圓形的或者橢圓形的。
21.根據權利要求16至20中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述擠壓器頭(105)具有對稱的端面。
22.根據權利要求16至21中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔布置成至少一個同心圓。
23.根據權利要求22所述的擠壓器(102)，其中，所述孔布置成至少三個同心圓。
24.根據權利要求16至23中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔的密度從最外面的一個孔開始沿向中心的方向降低。
25.根據權利要求16至24中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔的最大直徑為4至8mm,例如為5至7_。
26.根據權利要求16至25中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔(203)的數量為50至200個，例如為75至125個，例如為100至120個。
27.根據權利要求16至26中的任一項所述的擠壓器(102)，其中，所述孔設置有從所述孔的邊緣軸向延伸而來的唇邊。
28.—種均化器設備(100)，其包括殼體(101)、擠壓器(102)和具有中心軸的閥座構件(103)，所述擠壓器(102)和所述閥座構件(103)位於所述殼體內部，其中，所述擠壓器(102)和所述閥座構件(103)布置成使得在它們之間產生均化間隙(104)，從而有待均化的液體被推擠穿過所述閥座構件(103)或者所述擠壓器(102)上的孔(203、303、403)，其中，所述閥座構件(103)的所述中心軸位於所述間隙(104)中的至少一個的邊界之外。
29.根據權利要求28所述的均化器設備(100)，其中，要麼所述擠壓器(102)是根據權利要求16至27中的任一項所述的擠壓器(102)，要麼所述閥座構件(103)是根據權利要求1至15中的任一項所述的閥座構件(103)。
30.根據權利要求28或29所述的均化器設備(100)，其中，所述閥座構件(103)是根據權利要求1至15中的任一項所述的閥座構件(103)。
31.根據權利要求30所述的均化器設備(100)，其中，孔(203)安放成與所述擠壓器(102)的外圍相對應，例如與所述擠壓器(102)的擠壓器頭(105)的外圍相對應。
32.根據權利要求30所述的均化器設備(100)，其中，孔(203、303、403)的外圈對應於所述擠壓器(102)的外周邊沿，例如所述擠壓器頭(105)，並且疊置在所述擠壓器(102)上，例如所述擠壓器頭(105)上。
33.根據權利要求28至32中的任一項所述的均化器設備(100)，其中，所述擠壓器(102)能夠沿著它的中心軸、朝向或者遠離所述閥座構件(103)地被移位。
34.根據權利要求28至33中的任一項所述的均化器設備(100)，其中，所述擠壓器(102)通過液壓系統或氣動系統被操作來能在所述殼體(101)內部被移位。
35.根據權利要求28至34中的任一項所述的均化器設備(100)，其中，所述擠壓器(102)具有與所述閥座構件(103)旋轉對稱的擠壓器頭(105)。
36.根據權利要求28至35中的任一項所述的均化器設備(100)，其中，所述間隙(104)是徑向設置的。
37.一種用於均化液體的方法，其包括以下步驟:推擠所述液體使其穿過擠壓器(102)與具有中心軸的閥座構件(103)之間的間隙(104)，其中，所述閥座構件(103)的所述中心軸位於所述間隙(104)中的至少一個的邊界之外，使得所述液體被均化。
【文檔編號】A01J11/16GK104411391SQ201380035628
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2012年7月5日
【發明者】裡卡德·漢森 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司