CN1121369A - 用于卫生处理的压力隔离组件 - Google Patents

Abstract

形成一种隔离膜(13)并连接于一个支承件(16A)上使其周期性的承受高压清洗。隔离膜(13)具有连接在平支承(26)面上的边缘壁部分，且形成中心部分(38)。边缘壁和中心部分(38)由圆锥形、与中心部分(38)连接的倾斜壁(28)相连。支承件(16A)具有与倾斜环形壁(30)形状相应的凹陷(32)，壁(30)支承膜的圆锥壁(28)。膜(13)的中心部分(38)的基膜铰接点远离膜的边缘，从而调整了倾斜壁(28)和中心部分(38)的连接。

Description

用于卫生处理的压力隔离组件

本发明涉及一种与测压装置相连的压敏组件。尤其是这种组件通过隔离组件和压力传送器之间的适当管道所限定的液体接收和传递在饮料和食品加工中卫生处理介质的压力。

检测处理介质压力的公知方法利用一种与传送器相连的薄的隔离膜，该传送器设在压力传送器的壳体中。在处理条件要求远距离测量处理介质特性的地方，远距离密封或隔离组件包括柔性隔离组件，该组件向着处理介质敞开。这种处理介质通过不可压缩的液体传递压力，这种不可压缩的液体是由从远距离隔离组件连接到压力传送器中的传感器的毛细管来传输的。在食品和饮料加工工业中，要求卫生的处理条件并为隔离膜所充的液和管道不得对人体有害。因此，一旦膜破裂也不会有对人体有害的物质与处理介质接触。当然，由美国农业部认定的任一种液体均可作为适用的填充液。

与远距离隔离膜相连的压力传送器构成一种测量处理压力的可靠装置，同时防止了处理介质与内部传送器膜相接触。这样，远距离隔离膜就可以测量腐蚀处理介质、含悬浮固体的处理介质、超高温处理介质的压力特性；卫生或消毒处理条件以及在处理批量之间必须从管路和设备中流过的介质。卫生处理设备通常包括一个处理槽，该槽带有插入槽壁内表面中的隔离膜。这样，隔离膜与处理介质接触并通过适当的管路将压力信号传递给可手动的压力传送器。

在卫生处理过程中，在必须避免处理介质的污染的地方，清洗溶液周期性的剧烈射流冲刷处理介质容器，包括裸露对介质裸露的隔离膜，通常这将导致隔离膜的损坏。在使用中，移动射流的力冲击暴露的隔离膜表面并由此使充入的液体流向膜和膜支承件之间的连接件或密封处。膜密封连接件的这种应力可能会引起金属疲劳，因为大多数压力传感装置在柔性膜的整个表面上具有基本一样的压力梯度，所以上述条件对于卫生隔离膜比其他膜组件更可能出现。这样，在卫生处理工业中使用的清洗系统会降低隔离膜的特性并且会缩短膜的使用寿命。

自动清洗系统(即所谓的CIP(Clean—In—Place)系统)，以及卫生处理中使用的清洗系统两者同样都会引起隔离膜组件性能的下降。CIP和手动清洗系统在压力和温度提高的条件下，在从喷嘴来的清洗溶液的定向射流的控制下工作。CIP系统的射流喷嘴在整个暴露的处理表面上周期性地以一种控制的方式有规则地运动，由此引起隔离膜的变形。在使用现有的膜的时候，这种恶劣的工作条件将增加维修服务。

本发明包括一种隔离组件，该组件具有一卫生密封，该密封承受周期性的CIP处理，还包括使用热的、集中的、指向密封表面的高压液体射流。本发明的隔离组件利用一种与支承件相连的膜件，这种支承件围绕凹陷在第一突起处具有一个连接平支承面，并且支承面连接一个通至凹陷底面的环形倾斜面。所述底面在第二突起处。连接面支承膜，膜具有蒙住并覆盖倾斜面的面段。膜跨过支承件中的凹陷横越凹陷形成一个液体腔，该腔由基本上不可压缩的液体所充填。作用在膜的暴露表面上的压力使膜在倾斜面的下边缘处围绕基膜铰接点弯曲而不是在连接面处膜与支承件连接的位置。对支承膜的部位的形状的控制限制了膜密封上的应力，并且减少了膜的损坏和变形，尤其是当一个集中的射流在压力下冲击暴露的隔离膜表面的时候。

图1为三维视图，表示两个安装在普通分压传送器上的平螺旋形远程隔离膜组件；

图2为一种现有技术的远程隔离密封膜组件的部分剖视侧视图；

图3为一种在使用局部压力梯度时的现有技术的远程隔离密封膜组件的部分剖视侧视图；

图4为一种本发明远程隔离密封膜组件的部分剖视侧视图；

图5为一种表示在使用局部压力梯度时的本发明远程隔离密封膜变形的部分剖视侧视图；

图6为本发明远程隔离组件端部的侧视放大部分示意图。

附图中的零件没有按照比例绘制，而是夸张表示以便突出表示其中物体的突出特性。同样，为了简单在各附图中也使用了同样的编号表示同一物体。

下面参照附图，在图1中表示了相同的远程密封隔离组件12，其中的每一个都具有一个隔离膜10的暴露表面9，用于传感压力。每一个膜10的外圆周边都密封在支承件16的边缘上，这样便如图2所示的那样在上述两者之间形成一个腔室21。液体管路15将由膜10所形成的充液腔连接到一个适宜的压力传送器14上。如图1所示，该隔离压力传送器14可以直接与隔离组件12相连，或远程地与适宜的管路相连。在上述两种情况中，通过充入液体的移动，由膜10的位移将压力信号从远程隔离膜传递到安装在压力传送器14中的检测膜上，所述的液体占据了膜10及其支承件16之间的腔体并充入管路15。

图2表示了一个现有技术中的远程密封隔离膜10，该膜在支承件16的周边处沿着一条密封线连接在18处并且基本上与支承表面22处于同一平面中。在图示的实施例中，连接密封线18为一条普通的钨极惰性气体(TIG)焊缝，该焊缝围绕着充液腔21的周边为膜10提供了一种液密密封。

图3示意地表示了一种现有技术的远程密封隔离组件的横截面，并且表示的是在如箭头17所示的那样有一种从一个喷嘴喷出的局部高强度射流的情况。膜10的变形是由基本上不可压缩的隔离填充液的运动引起的，这种液体位于膜10和支承16的表面22之间的腔21中。因而，膜10的这种变形在靠近膜10的边缘的连接处18产生基膜铰接线19，并且该膜在液体膨胀的时候受到很高的应力。射流17产生脉动并且移动到不同的地方，这将导致受载的膜10疲劳。

图4表示一个根据本发明制造的远程密封组件23。在支承件16A上的一个相当大的圆形连接支承面26上，由连接介质或材料24将柔性隔离膜13的圆周边缘部分连接在支承件16A上。支承面26的内缘27与一个圆形(部分为锥形)的倾斜面30相连接。倾斜面30向下变小并且在形成槽32底部的第二突起部分与支承件16A的第二中心表面29相连接。表面29由膜13覆盖。膜13和第二表面29形成一个由所需数量的不可压缩液体充满的隔离腔34。膜13包括一个在轮廓和形状方面与倾斜面30一样的倾斜壁段28；和一个与上述段连成一体的中心柔性部分38(该部分暴露于处理介质)。在支承件16A中形成的面30在横截面中是直的并且最好如图5所示相对一个与支承面26平行的平面倾斜大约35度。换句话说，这部分倾斜圆锥表面相对于支承面26的垂直线成55度角设置。

在一种推荐的模式中，连接材料24为一种钎焊材料，以便在支承面26和膜13的圆周边缘部分之间形成一种液密钎焊连接。如图6中的虚线所示，在将材料连接之前设在支承件16A中并向着面26敞开的环形槽31容纳预变形钎焊线材。在将膜13放在面26之上并且对膜和支承16A加热的时候，槽31中的钎焊材料就会在膜13的相对表面部分中从槽31流到连接面26，从而基本上在整个连接面26上形成一种液体密封。钎焊材料最好包括一种约含82％金和18％镍的线材合金，但是本发明也可以使用所有适用的钎焊合金，即那些具有不低于1000摄氏度连接温度的合金。

图5表示了本发明的远程密封组件23的动态特性，即在使用如箭头33所示的高压清洗溶剂(即CIP系统)的情况下的动态特性，这种溶剂通常是由喷嘴供入的。如箭头33所示从喷嘴射出的高压溶剂为了清洗卫生表面通常以一定的角度冲击膜13的一部分，并且趋于将不可压缩液体推向腔34的一侧。在推荐的模式中，膜13的环形壁段28形成一个与壁30相对于连接支承面26的角度相等的锐角。

还是在该例中，如图6中的箭头40所示，面29相对于实际的支承面26向下凹入或位移0.030—0.050英寸。在该实例中，在偏转时基膜的铰接线为在环形倾斜壁段28的下缘和中心内壁38的连接处的一条线35，因此当受到如箭头33所示的局部高压冲击力时，膜13不会变形并基本上是向着面30在膜13的铰接区与其相接触。中心内部分38如图6中虚线所示的那样突起。中心内部分38的铰接线35靠近倾斜壁段28的底部，并且既不在膜13的周边处亦不在连接面积26的内边缘27处。膜在铰接线35的附近移动靠近面30，并且限制壁30的边缘处的空间，这样腔34中的液体就不能流入面30和膜段28之间。因此，腔34中的基本上不可压缩的充入液就不会在连接介质附近引起膜13的膨胀和弯曲。由高压清洗射流33所引起的应力将集中在支承件16A环形倾斜面30的较低段。本发明在使用CIP或手动清洗系统的场合中是十分有用的，在上述场合中将导致从柔性膜13的暴露表面上移过的压力梯度不相等。

比较好的粘接方法是以平的膜件13开始的，这样这种膜一开始便沿着支承面的一个平面延伸，从而在钎焊的加热期间使钎焊材料在面26和膜13配合面之间流动或迁移，但是由于由支承16A的倾斜的面30所形成的突然开启比较大，所以钎焊材料停止在内缘27处。然后在钎焊组件冷却以后，压力便基本正常地施加于膜13的表面上，从而使得膜13对着槽32的表面变形并基本上等于支承件16A的表面29和30。在粘接步骤之后，将基本上不可压缩的液体充入支承件16A和膜13之间的流体密封腔34。如图所示，面29和所形成的膜13具有圆环形波纹。

虽然上面已经参照附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本领域的普通技术人员都会认识到可以在不脱离本发明的精神和范围的条件下进行变化。例如，根据某一种特殊应用，或者远程地或者紧靠地与一个适宜的压力传送器相连接，在平螺旋、法兰安装、延展的膜和螺旋密封形状等方面对本发明是等效的。

Claims (14)

1.一种在卫生处理过程中使用的压感远程隔离膜组件，在上述用途中使用高强度液体清洗系统，该组件包括：

一个隔离膜支承件，它具有一个平的外缘面，一个凹陷内表面部分，其间具有圆环形倾斜面，以及一个设在凹陷内部分中的孔；

一个薄的柔性隔离膜，该膜具有一个与支承件的平的表面密封地粘在一起的周边部分和一个带槽的柔性内部分，一个在周边部分和内部分之间覆盖于支承件的凹陷内表面部分上的环形倾斜段；

一个与所述的孔相连接的管路，该管路通至一个压力源并且在支承件的凹陷内表面部分和膜之间形成一个封闭的液体密封腔；以及

处于液体密封腔中的不可压缩的液体，该液体用于通过上述的管路将膜的运动传递给所连接的压力传感器。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，环形倾斜面为圆锥形且其截面是直的。

3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，倾斜面以一个基本上为35度的锐角相对支承件的平的外缘面倾斜。

4.如权利要求2所述的组件，其特征在于，包括设置于支承件的凹陷面积和隔离膜的凹陷内部分中的基本相同的圆环形突起。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，管路为毛细管。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，隔离膜的内部分基本上从膜的边缘部分凹陷0.030—0.050英寸。

7.一种在卫生处理过程中使用的压感远程隔离膜组件，在上述用途中使用高强度液体清洗系统，该组件包括：

一个支承件，该件具有一个用于支承膜的突起的平的圆环面和一个凹陷面，该凹陷面具有一个从平的环形面偏移的中心面，该支承件还具有一个位于环形面和偏移的中心面之间的倾斜面；

一个柔性膜，该膜具有一个凹陷的内表面，一个突起的环形平的边缘面和一个位于平的边缘面和内表面之间的倾斜壁部分，从而使其总是与支承件的凹陷面相适应；

一种粘接材料，用于基本上在支承件的突起的平的环形面的整个表面上将升高的平的环形面的支承件固定于膜的平的边缘面上，从而在膜和凹陷的中心表面以及支承件的倾斜表面之间形成一个液体密封腔；

一种设置于液体密封腔中用于传递由柔性膜的变形所引起的压力变化的不可压缩的液体，这种液体包括通常被认为在卫生处理工业中是安全的液体；以及

一种在膜的凹陷内表面变形时用于将从中流过的液体引导到压力传感器的密封通路。

8.如权利要求7所述的组件，其特征在于，以这样一个角度设置倾斜的表面，即使膜上的力首先在倾斜壁部分和膜的内表面积之间的连接处形成膜的变形。

9.如权利要求7所述的组件，其特征在于，倾斜壁部分和倾斜表面相对于凹陷的内表面成一个角度，当膜凹陷的内表面的变形趋于将不可压缩的液体推向倾斜表面的时候，凹陷表面和膜的倾斜壁部分之间的连接便被推向支承件的倾斜表面从而限制沿着倾斜表面向平的圆环面的液体通路。

10.一种将薄的膜安装于支承件上的方法，包括：

形成一个支承件以提供一个由具有偏离中心面的平的环形面的段所连接的腔，所述的段还包括一个连接平的环形面和中心面的倾斜的侧面；

在支承件的平的环形面段中形成一个环形槽；

将一段预钎焊材料放在环形槽中；

使一个薄的、柔性膜外平边缘部分与环形平面段相接触；

对支承件和膜进行加热，从而使钎焊材料从环形槽中流出并在倾斜的侧面和平的环形面的连接处和膜的外边缘之间与膜接触；

将一定量的不可压缩液体充入膜和中心面之间的腔中。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，还包括将压力施加于膜上从而使其变形进入与中心和倾斜的侧面相对的腔中。

12.如权利要求10所述的组件，其特征在于，施压步骤跟随着加热步骤。

13.如权利要求1所述的组件，其特征在于，用于连接的装置为一种钎焊材料。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，支承件包括一个设在支承件中面向平外边缘面敞开的环形凹槽，钎焊材料的一部分位于环形凹槽中的。

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