CN112437839A - 高压均质器 - Google Patents

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Abstract

高压均质器(100)，包括：容积式活塞泵(1)，其包括多个泵送活塞(10)；均质阀(20)，其布置在容积式活塞泵(1)的下游；电动静液压型的线性运动传递装置(5)，其包括电动马达(6)和由电动马达(6)直接驱动的泵(7)，该泵(7)操作地作用在活塞(10)上；控制单元(40)，其配置成控制线性运动传递装置(5)，使得根据预先建立并且独立于其他活塞(10)的运动规律的运动规律将往复运动施加到每个活塞(10)。

Description

高压均质器
技术领域
本发明涉及一种特别用于乳制品行业的高压均质器。本发明还可用于化学或制药工业。
背景技术
众所周知，用于使流体均质化的设备压碎颗粒以使其尺寸均匀，从而减小了平均尺寸和颗粒尺寸分布的变化。
这些均质设备，在迄今已知的不同实施例中，还包括高压泵和均质阀。
发明内容
除了市场上可获得的各种方案外，高压泵是一种容积式泵，其各个活塞以往复运动而运动通过曲轴(或凸轮轴)，彼此同步且相移360°/n的角度，其中n是活塞数。
根据已知的方案，位于活塞泵下游的均质阀包括：第一腔室，其接收来自泵递送装置的高压流体；以及第二腔室，其能够供应低压的流出均质流体。通过迫使流体穿过设在第一腔室和第二腔室之间具有减小尺寸的空隙来获得均质作用。
该驱动是通过电动马达实现的，该电动马达通过齿轮减速器和合适的运动减速链条来驱动曲轴。
由于曲轴以固定的相对角度实现，因此活塞的脉冲之间的相移也固定。
最近，申请人开发了一种高压均质器，其中，每个活塞都通过其液压回路与对应油压缸相关联。电子控制单元独立地调节每个缸的回路的比例阀，从而对单个活塞施加运动规律。
该方案在WO 2014/097075中描述。
在该背景下，本发明的目的在于，提出一种高压均质器，其进一步增加了均质效率。
本发明的另一目的在于，提出一种高压均质器，与已知方案相比，该均质器在流速和压力方面具有更大的灵活度。
本发明的另一目的在于，提出一种高压均质器，该高压均质器可例如对于不同的应用及时根据变化的规格来配置和适配。
本发明的另一目的在于，提出一种相对于已知方案更易于维护的高压均质器。
在诸如航天领域之类的完全不同的领域中，电动静液压致动器是已知的(通常以首字母缩略词EHA表示)，即，由电动马达－泵系统直接控制的液压致动器。在US 2018/0087547中示出了使用EHA致动器来控制飞行器表面、比如襟翼的位置的示例。
应指出的是，某些制造商(比如Moog)使用术语“电动静液压致动器”，而其他制造商则使用术语“伺服液压致动器”(通常以首字母缩略词SHA表示)，或者更一般地，液压系统由无刷马达驱动。
所述的技术任务和规定的目的基本上通过一种高压均质器来实现，该高压均质器包括：
－容积式活塞泵，所述容积式活塞泵包括多个泵送活塞；
－均质阀，所述均质阀布置在所述容积式活塞泵的下游；
－线性运动传递装置，所述线性运动传递装置操作地作用在所述活塞上；
－控制单元，所述控制单元配置成控制所述线性运动传递装置，使得根据预先建立并且独立于其他活塞的运动规律的运动规律将往复运动施加到每个活塞，
其特征在于，所述线性运动传递装置是电动静液压型的，即所述线性运动传递装置包括电动马达和由所述电动马达直接控制的泵，所述泵操作地作用在所述活塞上。
特别地，电动马达是无刷电动马达。
所述预先建立的运动规律限定了恒定流速下的推力曲线。
响应于从电动马达接收的脉冲，泵沿着顺时针或逆时针旋转方向被驱动。
附图说明
本发明的其他特征和优点将对如在附图中示出的高压均质器的优选但非排他性实施例的示意性而非限制性的描述中变得更清楚，附图中：
－图1a－1b示出了根据本发明的高压均质器的两个不同的立体图；
－图2a－2b示意性地示出了施加到图1a－1b的均质器的活塞的线性运动传递装置的一个实施例；
－图3示出了根据本发明的高压均质器的框图；
－图4和图5是流速图表，分别涉及两个泵送活塞和三个泵送活塞；
－图6示出了可用于根据本发明的高压均质器中的独立泵送模块的一部分的立体图；
－图7示出了根据本发明的高压均质器的框图，其包括多个独立泵送模块1。
具体实施方式
参考附图，数字100表示高压均质器，该高压均质器包括：
－容积式活塞泵，其包括多个泵送活塞10；
－均质阀20，其布置在容积式活塞泵的下游；
－线性运动传递装置5，其操作地作用在活塞10上；
－控制单元40，其配置成控制线性运动传递装置5，使得根据预先建立并且独立于其他活塞10的运动规律的运动规律将往复运动施加到每个活塞10。
线性传递装置意指通过线性运动链控制活塞的装置，即，通过机械系统将马达的旋转运动转换成线性运动的装置。
特别地，对每个活塞10施加对应的预先建立的运动规律，以使得其综合结果限定出恒定流速下的推力曲线。
实践中，控制单元40配置成在每个活塞10上施加独立于其他活塞10的曲线的虚拟凸轮曲线。优选地，基于产品特征、压力、流速以及任何其他感兴趣的参数来建立虚拟凸轮曲线。
容积式活塞泵包括：
－流体的抽吸歧管2；
－压缩头部3，其位于抽吸歧管2下游，其由活塞10并由对应油压缸11形成；
－位于压缩头下游的流体的递送歧管(未示出)。
有利地，线性运动传递装置5是电动静液压型的，即其包括电动马达6和由电动马达6直接控制的泵7，该泵7操作地作用在活塞10上。
特别地，电动马达6是无刷类型的。无刷电动马达6使泵7旋转，该泵7响应于其接收到的脉冲类型可以沿一个方向或另一个方向转动，从而作用在活塞10上，并由此使对应油压缸11的前腔室或后腔室处于压力下。
电动静液压传递装置调节递送到油压缸11的油的压力和流量，并由此调节对应活塞10的推力和前进速度，而无需使用比例阀。这不同于WO2014/097075中提出的方案，在WO2014/097075中，不同的是，每个油压缸都有比例阀。
均质阀20是已知的类型，因此将不进一步描述。
优选地，均质器100包括操作地作用在递送歧管上的压力变送器。控制单元40优选是反馈控制单元，其配置成根据由压力变送器检测到的压力信号来校正入口设定点压力。控制单元40可以包括电子模块，该电子模块被适当地编程以执行所描述的功能，其可以对应于属于被编程模块的不同硬件和/或常规软件实体。
替代地或附加地，可以通过多个分布式电子模块来执行这样的功能。
控制单元40可以进一步利用一个或多个处理器来执行包含在存储器模块中的指令。
图4－5示出了一些活塞10的脉冲趋势。流速图表类似于文件WO2014/097075中提出的那些。
图6示出了容积式活塞泵的实施例。它是独立泵送模块的一部分，用附图标记1表示，包括：
－抽吸歧管2；
－压缩头部3；
－递送歧管4。
在图6中，压缩头部3包括与对应油压缸11相关联的单个活塞10，但是压缩头部3也可以包括多个活塞10，每个活塞10与包括对应油压回路的对应油压动力缸11相关联。活塞10在独立泵送模块1上由线性运动传递装置5控制而往复运动。
有利地，如上所述，线性运动传递装置5是电动静液压类型的。
替代于电动静液压致动器，还可从以下线性运动传递装置5中进行选择：
－机械致动器；
－机电致动器；
－气动致动器；
－电磁致动器。
例如，线性机械致动器由小齿轮齿条系统代表。另一线性机械致动器由曲轴代表，每个模块带有一个轴。
线性机电致动器旨在作为致动器，该致动器通过机械系统将马达的旋转运动转换为线性运动，在该机械系统中添加了允许控制运动的电动马达。例如，电动马达是无刷类型的，并且将运动传递到旋转的环形螺杆，其通过再循环滚珠或行星滚子系统将马达的旋转运动转换为线性运动。
线性气动致动器旨在作为致动器，该致动器使用受压空气使杆运动。例如，它将受压空气以往复运动发送到致动器的一侧和另一侧。
线性电磁致动器旨在作为致动器，该致动器包括电缆线圈。这些线圈布置成使得当电流流过时，它们生成电磁场，该电磁场使致动器往复运动。
均质器100可包括多个相同的独立泵送模块1，而初始的独立泵送模块(也称为前端)包括一些附加部件。
特别地，前端泵送模块包括压力计和安全阀。
施加到独立泵送模块1的活塞10上的运动规律取决于所安装的泵送模块的数量和类型。这些运动规律(即，虚拟凸轮曲线)在控制单元40中加载的软件内限定。运动规律的综合结果(就流速而言)限定了恒定流速下的推力曲线。
图7示出了高压均质器100的框图，其包括多个独立泵送模块1。
根据本发明的高压均质器的特征以及优点从以上描述中清楚地显现出来。
特别地，由于使用了电动静液压传递装置，因此本文提出的均质器比WO 2014/097075中提出的方案更高效。
此外，带有线性致动器的独立泵送模块允许在生产能力和其所用于的均质器的运行压力方面具有较高的灵活性。
实际上，通过添加根据特定需求设计的泵送模块，均质器可以轻易扩展，这也可能随时间变化。例如，考虑为了应对不断变化的生产需求而通过添加附加泵送模块来扩展均质器的需求。
模块化结构还允许简化不时直接作用于发生故障的泵送模块上的维护操作。
此外，模块的标准化允许更快速且更有效地响应客户需求：从以一定数量组合的几种类型的标准模块起，可以满足任何客户要求并简化库存物流。

Claims (5)

1.一种高压均质器(100)，包括：
容积式活塞泵(1)，所述容积式活塞泵包括多个泵送活塞(10)；
均质阀(20)，所述均质阀布置在所述容积式活塞泵(1)的下游；
线性运动传递装置(5)，所述线性运动传递装置操作地作用在所述活塞(10)上；
控制单元(40)，所述控制单元配置成驱动所述线性运动传递装置(5)，使得根据独立于其他活塞(10)的运动规律的预先建立的运动规律使每个活塞(10)往复运动，
其特征在于，所述线性运动传递装置(5)是电动静液压型的，即所述线性运动传递装置(5)包括电动马达(6)和由所述电动马达(6)直接驱动的泵(7)，所述泵(7)操作地作用在所述活塞(10)上。
2.根据权利要求1所述的高压均质器(100)，其特征在于，所述电动马达(6)是无刷马达。
3.根据权利要求1或2所述的高压均质器(100)，其特征在于，所述泵(7)响应于从所述电动马达(6)接收到的脉冲沿着顺时针或逆时针旋转方向被驱动。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的高压均质器(100)，其特征在于，还包括用于每个活塞(10)的油压缸(11)。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的高压均质器(100)，其特征在于，所述预先建立的运动规律限定了恒定流速下的推力曲线。
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