CN109563940A - 卫生换向阀、具有包括这种阀的改进型阀组件的干燥系统、以及清洁该系统的方法 - Google Patents

Abstract

卫生换向阀(70)用于干燥系统或粉末输送系统中，该干燥系统或粉末输送系统包括输送管线、和吹洗装置的吹洗管线。该卫生换向阀包括阀壳体(71)，该阀壳体具有多个开口(72，73，74)，这些开口配置为连接至该系统的相应管线。该阀壳体(71)基本上是圆柱形的，并且包括第一开口(72)、第二开口(73)以及第三开口(74)。此外，该换向阀(70)包括设置有流动通道(76)的可旋转的换向构件(75)，该流动通道具有第一端(76a)和第二端(76b)，在该阀壳体(71)与该可旋转的换向构件(75)之间限定有开放空间(77)。该可旋转的换向构件(75)配置为要在第一位置与第二位置之间旋转，以允许在该阀壳体(71)的第一开口(72)与第三开口(74)之间以及在该第一开口(72)与该第二开口(73)之间选择性地提供流体连通。

Description

卫生换向阀、具有包括这种阀的改进型阀组件的干燥系统、以 及清洁该系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于干燥系统或粉末输送系统中的卫生换向阀，该干燥系统或粉末输送系统包括一个或多个输送管线和吹洗装置的至少一个吹洗管线，该卫生换向阀包括具有多个开口的阀壳体，这些开口配置为连接至该系统的相应管线。本发明还涉及一种干燥系统，该干燥系统包括至少一个粉末回收单元、用于来自该粉末回收单元的比如细粉等粉末状材料的至少一个输送管线、连接至吹洗装置的至少一个吹洗管线、以及包括至少一个卫生换向阀的阀组件。本发明还涉及一种用于清洁系统的方法。

背景技术

在包括喷雾干燥系统的此类干燥系统中，存在如下装置，这些装置用于将粉末状材料从干燥室下游的粉末回收单元(比如旋风分离器和袋式过滤器)运送到比如干燥室本身的相关位置等上游单元或运送到比如振动流化器或集成/静态流化床等精加工处理单元，以便对从干燥室排放出的材料进行处理。典型地，这样的输送管线配置为运送呈细粉形式的粉末状材料，也就是说，具有令人满意的成分但尺寸和/或构造需要进一步加工以满足质量要求的粉末状材料，即所谓的细粉返回系统，在正常操作期间，相同的输送管线通常用于将粉末状材料运送到干燥室、并且用于通过使一个或更多个换向阀与输送管线成一条线来将粉末状材料运送到精加工处理单元。这种换向阀将流从粉末回收单元引导到多个目的地之一。因此，从换向阀通向非活动目的地的输送管线是空的。这些非活动输送管线被称为闲置管线。由于通常存在于喷雾干燥系统中的高温，闲置管线的温度低于活动管线的温度，因此空气中的任何水分都将会在闲置管线中冷凝。因此，当切换换向阀以启动先前的闲置管线时，粉末状材料将进入潮湿区段，由于上述吸湿性和粘性原因以及卫生和细菌原因，应避免使用潮湿区段。这个问题的常见解决方案是在换向阀的每个出口后面尽可能靠近阀添加吹洗气体阀，以便使吹洗气体运行穿过空载管线，从而去除冷凝水。此解决方案虽然在某种程度上缓解了该问题，但是由于吹洗气体阀永远不能足够靠近换向阀放置以去除所有水分，因此存在一些局限性。因此，将会存在一些水分。

干燥与粉末处理装备、即所谓的干燥区域的清洁要求可以通过干法或湿法或两者的组合来满足。干法涉及手动清扫与产品接触的表面，或通过允许高速气流从所讨论的表面上经过来进行空气清扫。湿法涉及手动用软管冲洗表面或通过使用自动化原位清洁系统(CIP系统)来更有效地进行。

例如，乳制品和食品的本质意味着工艺装备表面上形成产品沉积物的可能性始终是现实存在的。产品的脂肪、糖和蛋白质含量在加工过程中存在的温度和湿度条件下具有吸湿性和粘性。通常，对于干燥设备而言，为了减少设备的停机时间，为设备配备自动CIP通常是中肯且有利的。形成沉积物的风险随着设备的运行时间而增大。工业CIP系统可以清洁单独的物品或整个工艺设备，涉及将清洁喷嘴与其相关联的管道工程和仪器一起集成到设备部件中。

清洁方案的复杂性质在包括细粉返回系统的喷雾干燥系统中特别明显。在这样的系统中，当然至关重要的是，在湿CIP之后用空气或其他气体彻底干燥粉末流的输送管线，以确保输送管线中的粉末流不会受到任何剩余水分的影响。

虽然这种CIP系统提供彻底清洁，但是也存在挑战：CIP液体需要排出并且所涉及的零件需要非常彻底地干燥以避免产品的污染和随后粘附的风险。清洁方案不涉及要通过CIP清洁的这种喷雾干燥系统的所有零件并不罕见。这尤其适用于系统的干燥部分，典型地包括细粉返回系统。

发明内容

因此在此背景下，本发明的目的是提供一种用于干燥系统或粉末输送系统的卫生换向阀，通过该卫生换向阀改善了这种系统的整体操作条件。

进一步目的是提高清洁过程的效率并且甚至进一步改善这种系统中的卫生条件。

在本发明的第一方面，通过引言中所提及类型的卫生换向阀来达到这些和进一步目的，此外，其特征还在于，该阀壳体是基本上圆柱形的，并且包括：多个开口，这些开口包括第一开口、第二开口以及第三开口；以及设置有流动通道的可旋转的换向构件，该流动通道具有第一端和第二端，在该阀壳体与该可旋转的换向构件之间限定有开放空间；所述可旋转的换向构件配置为要在第一位置与第二位置之间旋转，在该第一位置，该流动通道的第一端被定位成与该阀壳体的第一开口相对，并且该流动通道的第二端被定位成与该阀壳体的第三开口相对，在该第二位置，该流动通道的第一端被定位成与该阀壳体的第二开口相对，并且该流动通道的第二端被定位成与该阀壳体的第一开口相对，使得在该阀壳体的第一开口与第三开口之间以及第一开口与第二开口之间选择性地提供流体连通；以及在该第一位置，在该开放空间与该阀壳体的第二开口之间提供流体连通，而在该第二位置，在该开放空间与该阀壳体的第三开口之间提供流体连通。

设置这种卫生换向阀使得不仅可以在正常操作期间处理粉末而且还可以处理液体和空气/气体。进而，这使得可以非常彻底地清洁系统的输送管线和包括换向阀自己的阀组件。

卫生换向阀普遍适用于处理粉末的系统，并且该系统中的卫生要求使得该系统的输送管线和阀组件必须定期清洁。因此，卫生换向阀可以用于粉末输送系统以及干燥系统。要符合高卫生标准的典型产品包括乳制品、食品、化学品、农用化学品、能源、生物技术、制药、医疗保健等。

在本发明的目前优选实施例中，可旋转的换向构件的流动通道包括相对于彼此成一定角度延伸的两个通道区段，并且其中，该阀壳体的第二开口和第三开口被定位成使得该第二开口与该第三开口之间的中心角是该相对角度的两倍。这提供了机械结构非常简单、特别容易清洁的双向卫生换向阀。

根据要在其中安装双向卫生换向阀的系统中的管道布局的期望配置来选择成角度的通道区段之间的合适角度。在此目前优选实施例的进一步发展中，该角度在5°至85°、优选地10°至45°、更优选地20°至30°的范围内，最优选地约为与流动通道的成角度的通道区段的157.5°的夹角β相对应的22.5°。因此，可以有很宽的角度范围，并且在最优选的间隔下，找到系统配置的考虑因素与换向阀易于操作之间的最佳平衡。

在另一个实施例中，在阀壳体与阀壳体的多个开口中的相应的第一、第二以及第三开口中的一个或多个之间设置有密封件。

在第二方面，提供了一种干燥系统，其中阀组件的卫生换向阀连接至所述至少一个输送管线和所述至少一个吹洗管线，使得该卫生换向阀配置为作为选择性地用于液体、空气/气体和/或粉末的双向卫生换向阀而操作。

这提供了极好的卫生性能，因为该系统清洁简单高效，并且随后彻底干燥。此外，由于卫生换向阀能够作为双向阀而操作，因此与传统系统相比需要的阀更少。

干燥系统可以是处理粉末并包括任何操作单元的任何系统，因此也合并了粉末处理系统。然而，本发明的基本原理在包括具有干燥室的喷雾干燥器和工艺气体供应装置的干燥系统中特别有用。

在目前优选的实施例中，干燥系统还包括连接至所述至少一个吹洗管线的原位清洁CIP装置。这允许特别彻底地清洁系统。

在进一步实施例中，该阀组件包括第二阀，该第二阀通过包含在阀壳体的多个开口中的第四开口连接至该双向卫生换向阀，所述第四开口与该双向换向阀的开放空间处于流体连通。这提供了机械上简单且可靠的阀组件，该阀组件允许容易操作和清洁。在进一步的发展中，该第二阀配置为与该至少一个输送管线和该至少一个吹洗管线处于流体连通，并且优选的是，该第二阀是具有适于关闭阀壳体的第四开口的塞端的旋塞阀。

在替代性应用中，提供了旁路装置，该旁路装置包括至少一个进一步卫生双向换向阀，该双向换向阀连接至可选地可连接至次要目的地的次要输送管线。这种配置提供最佳的干燥系统操作灵活性。

在本发明的第三方面，提供了一种用于清洁上述类型的系统的方法。

附图说明

下面将通过本优选实施例的非限制性实例并参考示意性附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了现有技术的喷雾干燥系统的示意图；

图2示出了分别指示现有技术的喷雾干燥系统的处于操作模式和吹洗模式的流程的功能流程图；

图3示出了根据本发明的干燥系统的实施例的示意图；

图4示出了根据本发明的干燥系统的实施例的示意性流程图；

图5示出了根据本发明的干燥系统的实施例中的阀组件的换向阀的示意性平面图；

图6示出了图5的阀组件的侧视图；

图7示出了图5和图6的阀组件的平面图；

图8是本发明的实施例中的阀组件在第二阀的关闭位置时的侧视图；

图9是图8的阀组件处于打开位置的侧视图；

图10是对应于图5的、根据本发明的喷雾干燥系统的实施例中的阀组件的视图，该阀组件处于第一位置并指示了穿过换向阀的流动；

图11是对应于图5的、根据本发明的干燥系统的实施例中的阀组件的视图，该阀组件处于第二位置并指示了穿过换向阀的流动；并且

图12是图5的阀组件的细节的更大比例的示意性平面图。

具体实施方式

图1示出了喷雾干燥系统1'的主要部件的示意图。以本身已知的方式，喷雾干燥系统1'包括具有干燥室2'的喷雾干燥器、以及工艺气体供应装置，该工艺气体供应装置典型地包括空气分散器3'。应指出的是，术语“气体”将与术语“空气”一起使用、并且应被解释为涵盖适合作为这种喷雾干燥系统中的工艺气体的任何气体。干燥室2'还结合有雾化装置，比如喷嘴和/或雾化轮。

在干燥室2'的下端，设置了用于已干燥材料的出口5'。在所示的喷雾干燥系统1'中，设置了呈振动流化器6'或集成静态流化床形式的后处理单元。在一端，振动流化器6'接收来自干燥室2'的出口5'的已干燥材料，以进行材料的进一步处理，然后在振动流化器的另一端的出口收集该材料。还可以存在进一步的但与本发明无关的下游装备。

此外，喷雾干燥系统1'包括至少一个粉末回收单元4'，工艺气体中夹带有颗粒的废工艺气体经由排气管线(未示出)传导至该粉末回收单元。粉末回收单元4'可以采取旋风分离器或袋式过滤器、或其任何组合的形式。

设置了输送管线11'用于将回收在粉末回收单元4'中的粉末状材料运送到比如干燥室2'本身等上游装备的任意位置(比如空气分散器3等)和/或运送到室底部锥体，或者运送到振动流化器6'或集成静态流化床，同样运送到这些单元中的任意位置。典型地，所回收的材料呈细粉的形式，细粉是具有令人满意的成分但具有需要进一步处理以满足质量要求的尺寸和/或构型的粉末状材料。细粉返回到上游单元中的引入位置典型地取决于材料的尺寸和/或构型以及干燥室2'和振动流化器6'中的主要操作条件。阀组件7'也存在于系统中，以确保返回的细粉适当地分选和分配到上游单元，并且确保喷雾干燥系统可以被吹洗，即被气体或空气吹扫。为此目的，吹洗阀8'连接至相应的换向阀9'，以允许通过吹洗管线10'供应吹洗气体。

在下文中，将描述根据本发明的干燥系统的实施例。具有与现有技术喷雾干燥系统相同、类似或相对应功能的元件将用与现有技术喷雾干燥系统的说明中相同的附图标记表示，除了对现有技术的喷雾干燥系统加以说明的标记“'”已被移除。在下文中，干燥系统将以喷雾干燥系统的形式描述。然而，应该理解的是，本发明的原理适用于任何种类的干燥系统，该干燥系统包括一个或多个粉末回收单元、用于运送粉末的输送管线、以及吹洗管线。这种干燥系统的实例包括喷雾干燥系统，该喷雾干燥系统包括除所示和所述之外的操作单元、流化床系统、闪蒸干燥系统等。

现在参考图3，本实施例的喷雾干燥系统1包括具有干燥室2的喷雾干燥器和呈空气分散器3形式的工艺气体供应装置。存在至少一个粉末回收单元，此处是两个旋风分离器4。用于来自旋风分离器4的粉末状材料的输送管线11通向一组阀组件7，此处是三组阀组件7。

细粉从阀组件7穿过进一步输送管线(未示出)被输送到上游单元中的各个位置，这些上游单元包括干燥室2或振动流化器6或集成静态流化床。

阀组件7还连接至吹洗管线10，在所示实施例中，该吹洗管线的作用还起到下面要进一步详细描述的CIP液体和干燥空气的导管的作用。

用于提供输送空气和吹洗空气的装置也存在于喷雾干燥系统中，但是在附图中未详细指示。

图4示出了另一个实施例中的包括阀组件7的喷雾干燥系统的细节的示意性流程图。

现在具体参考图5至图7和图10至图12，阀组件7包括根据本发明的卫生双向换向阀70。换向阀70设置有基本上圆柱形的阀壳体71，该阀壳体具有多个开口，这些开口包括第一开口72、第二开口73以及第三开口74。

在安装好状态下，第一开口72可以连接至输送管线11，而第二开口73和第三开口74可以连接至上述从阀组件7引出的进一步的输送管线。

可旋转的换向构件75位于壳体71中并且通过轴柱75a与其连接，该轴柱轴颈连接在壳体71的顶壁中。换向构件75设置有流动通道76，该流动通道具有第一端76a和第二端76b。在阀壳体71与可旋转的换向构件75之间限定有开放空间77。应指出的是，阀壳体71的开放空间77应具有与可旋转的换向构件75的体积相同大小的体积，以便确定阀壳体71中的良好流动状态。例如，可设想到的是，开放空间77的体积与可旋转的换向构件75的体积之比在1:4至1:1的范围内，但是本领域技术人员可设想任何合适的比率。

可旋转的换向构件75配置为在图5至图7和图10中所示的第一位置与图11中所示第二位置之间旋转，在该第一位置，流动通道76的第一端76a被定位成与阀壳体71的第一开口72相对，并且流动通道76的第二端76b被定位成与阀壳体71的第三开口74相对，该第二位置，流动通道76的第一端76a被定位成与阀壳体71的第二开口73相对，并且流动通道76的第二端76b被定位成与阀壳体71的第一开口72相对。以这种方式，在阀壳体71的第一开口72与第三开口74之间以及在第一开口72与第二开口73之间选择性地提供流体连通。进而，这意味着在第一位置时，在开放空间77与阀壳体71的第二开口73之间提供流体连通，而在第二位置时，在开放空间77与阀壳体71的第三开口74之间提供流体连通。

在具体实施例中，可旋转的换向构件75的流动通道76包括相对于彼此成角度α延伸的两个通道区段761和762(尤其参照图7)。

原则上，可以自由地选择角度α，只要可以将可旋转的换向构件75定位成流动通道76的通道区段761、762与开口71、72、73相对即可。优选地，角度α在5°至85°、优选地10°至45°、更优选地20°至30°的范围内，最优选地约为与流动通道(76)的成角度的通道区段761、762的157.5°的夹角β相对应的22.5°。这两个区段不一定必须形成为两个直的通道区段761、762，但也可设想到圆形形状。

对应于具体实施例，阀壳体71的第二开口73和第三开口74被定位成使得第二开口73与第三开口74之间的中心角是可旋转的换向构件75的流动通道76的通道区段的相对角度α的两倍。也就是说，在所示实施例中，中心角是45°。

卫生双向换向阀70的部件的材料是依据根据本发明的干燥系统的应用领域中的特定要求来选择的。典型地，阀壳体71和换向构件75由卫生级不锈钢制成。

原则上，阀组件的换向阀70的第一和第二位置除了用于输送输送管线11中的细粉以将细粉分配到其他操作单元之外，还可以用于吹洗输送管线和阀组件7本身。然而，优选的是，喷雾干燥系统1包括连接至所述至少一个吹洗管线10的原位清洁CIP装置。

因此，除了用于提供输送空气和吹洗空气的装置之外，在所示实施例中，喷雾干燥系统中还存在用于供应CIP液体和干燥空气的装置，但是在附图中未详细指示出来。

现在换向转到图8和图9，阀组件7包括第二阀90，该第二阀通过包含在阀壳体71的多个开口中的第四开口78连接至双向换向阀70。第四开口78与双向换向阀70的开放空间77处于流体连通。

第二阀90配置为从图8所示的关闭位置移动到图9所示的打开位置，在该打开位置，该第二阀通过换向阀70与输送管线11和吹洗管线10处于流体连通。

在图8和图9所示的实施例中，第二阀是旋塞阀90，该旋塞阀具有适于关闭阀壳体71的第四开口78的塞端91。

因此，图9、图10和图11示出了穿过优选实施例的阀组件7的流动。

当确定执行CIP程序时，将CIP液体供应到阀组件7并且在清洁之后，CIP液体还可以穿过相同的管线和流动路径排出。一旦CIP液体被排出，干燥空气就吹过阀组件7，从而干燥并且还可能加热整个阀组件7。

现在参考图12，在阀壳体71与阀壳体71的多个开口中的相应第一开口72、第二开口73以及第三开口74中的一个或多个之间设置有密封件80。在所示实施例中，密封件80设置在所有开口71、72、73处，示出了第二开口73。

替代性地或此外，可以在阀壳体71与阀壳体71的多个开口中的相应第一开口72、第二开口73以及第三开口74中的一个或多个之间设置间隙(未示出)。通过将阀壳体71加压到轻微的过压，防止粉末从输送线渗入，从而防止污染。

图3示出了阀组件207的替代性用途，其中提供了旁路装置，该旁路装置包括至少一个进一步双向换向阀270，该双向换向阀连接至可选地可连接至次要目的地的次要输送管线。

本领域技术人员应认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内能够进行许多修改和变化。

Claims (14)

1.一种用于干燥系统或粉末输送系统中的卫生换向阀(70)，该干燥系统或粉末输送系统包括一个或多个输送管线、和吹洗装置的至少一个吹洗管线，该卫生换向阀包括具有多个开口(72，73，74)的阀壳体(71)，这些开口配置为连接至该系统的相应管线，

其特征在于，

该阀壳体(71)是基本上圆柱形的，并且包括第一开口(72)、第二开口(73)以及第三开口(74)；该换向阀(70)还包括设置有流动通道(76)的可旋转的换向构件(75)，该流动通道具有第一端(76a)和第二端(76b)，在该阀壳体(71)与该可旋转的换向构件(75)之间限定有开放空间(77)；所述可旋转的换向构件(75)配置为要在第一位置与第二位置之间旋转，在该第一位置，该流动通道(76)的第一端(76a)被定位成与该阀壳体(71)的第一开口(72)相对，并且该流动通道(76)的第二端(76b)被定位成与该阀壳体(71)的第三开口(74)相对，在该第二位置，该流动通道(76)的第一端(76a)被定位成与该阀壳体(71)的第二开口(73)相对，并且该流动通道(76)的第二端(76b)被定位成与该阀壳体(71)的第一开口(72)相对，使得在该阀壳体(71)的第一开口(72)与第三开口(74)之间以及在该第一开口(72)与该第二开口(73)之间选择性地提供流体连通；以及在该第一位置，在该开放空间(77)与该阀壳体(71)的第二开口(73)之间提供流体连通，而在该第二位置，在该开放空间(77)与该阀壳体(71)的第三开口(74)之间提供流体连通。

2.根据权利要求1所述的卫生换向阀(70)，其中，该可旋转的换向构件(75)的流动通道(76)包括相对于彼此成角度(α)延伸的两个通道区段(761，762)，并且其中，该阀壳体(71)的第二开口(73)和第三开口(74)被定位成使得该第二开口(73)与该第三开口(74)之间的中心角是该相对角度(α)的两倍。

3.根据权利要求2所述的卫生换向阀(70)，其中，该角度(α)在5°至85°、优选地10°至45°、更优选地20°至30°的范围内，最优选地约为与该流动通道(76)的这些成角度的通道区段(761，762)的157.5°的夹角(β)相对应的22.5°。

4.根据前述权利要求中任一项所述的卫生换向阀(70)，其中，在该阀壳体(71)与该阀壳体(71)的这多个开口中的相应第一、第二以及第三开口(72，73，74)中的一个或多个之间设置有密封件(80)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的卫生换向阀，其中，在该阀壳体(71)与该阀壳体(71)的这多个开口中的相应第一、第二以及第三开口(72，73，74)中的一个或多个之间设置有间隙。

6.一种干燥系统(1)，该干燥系统包括至少一个粉末回收单元(4)、用于来自该粉末回收单元(4)的比如细粉等粉末状材料的至少一个输送管线(11)、连接至吹洗装置的至少一个吹洗管线(10)、以及包括至少一个如权利要求1至5中任一项所述的卫生换向阀(70)的阀组件(7)，其中，所述卫生换向阀(70)连接至所述至少一个输送管线(11)和所述至少一个吹洗管线(10)，使得该卫生换向阀(70)配置为作为选择性地用于液体、空气/气体和/或粉末的双向卫生换向阀而操作。

7.根据权利要求6所述的干燥系统(1)，其中，该干燥系统包括具有干燥室(2)的喷雾干燥器、以及工艺气体供应装置(3)。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的干燥系统，其中，该干燥系统(1)包括连接至所述至少一个吹洗管线(10)的原位清洁CIP装置。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的干燥系统，其中，该阀组件(7)包括第二阀(90)，该第二阀通过包含在该阀壳体(71)的这多个开口中的第四开口(78)连接至该双向卫生换向阀(70)，所述第四开口(78)与该双向换向阀(70)的开放空间(77)处于流体连通。

10.根据权利要求9所述的干燥系统，其中，该第二阀(90)配置为要与该至少一个输送管线(11)和与该至少一个吹洗管线(10)处于流体连通。

11.根据权利要求10所述的干燥系统，其中，该第二阀是旋塞阀(90)，该旋塞阀具有适于关闭该阀壳体(71)的第四开口(78)的塞端(91)。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的干燥系统，其中，提供了旁路装置，该旁路装置包括至少一个进一步卫生双向换向阀(270)，该双向换向阀连接至可选地可连接至次要目的地的次要输送管线(211)。

13.一种用于清洁系统的方法，该清洁系统包括一个或多个输送管线、和吹洗装置的至少一个吹洗管线、以及包括至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的卫生换向阀(70)的阀组件(7)，其中，该阀组件(7)的卫生换向阀(70)在正常操作中连接至该至少一个输送管线(11)，该方法包括以下步骤：

确定要启动CIP程序，

穿过该至少一个吹洗管线(10)将CIP液体供应到该阀组件(7)，

在该系统的CIP程序完成后，从该系统中排出该CIP液体，

将干燥空气/气体吹过该阀组件以干燥该系统。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述供应CIP液体的步骤之后，将该阀组件的卫生换向阀从该第一位置移动到该第二位置，或反之亦然。