CN208719363U - 提升阀和饮料处理设备和饮料灌装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型说明了提升阀，其特别地用于无菌生产线，提升阀包括：阀壳体，其具有管线连接件和在阀壳体中形成于管线连接件之间的阀座；封闭元件，其在阀壳体中能够轴向移位并且与阀座配合；以及膜，其绕着封闭元件延伸并且从封闭元件延伸至在壳体侧部的固定部位。由于弹簧弹性元件以及特别地环状元件被附加地设置以用于将预加载的膜固定于壳体侧部的事实，并且由于弹簧弹性元件被朝向密封固定部位细分成形成有延伸部的部分周向段的事实，延伸部将膜压抵筒状固定部位，并且通过这样使膜变形，即使内应力会由于使用而减小，也能够可靠地保持膜的预加载，因而在固定部位处实现可靠的气密密封效果以及膜的机械稳定的固定。

Description

提升阀和饮料处理设备和饮料灌装设备

技术领域

本实用新型涉及提升阀，其特别地用于无菌生产线。

背景技术

在食品生产领域中、特别地在饮料处理和/或灌装设备中，提升阀作为用于产品引导的座阀、双座阀或者控制阀使用。如通常所知，用于有卫生要求的应用的座阀具有阀杆密封件，以在阀行程期间密封阀腔。在无菌应用的情况下，供产品流过的区域必须针对周围环境以及与这些区域相关的驱动器和控制单元气密密封。为此，如通常所知，突出到提升阀的产品空间中的封闭元件能够借助于波纹管或盘状膜气密密封于阀壳体。

从EP 1 527 296 B1已知一种包括集成在封闭元件中的盘状膜的提升阀。膜在密封环与形成于阀壳体的止动部之间的轴向上的、位于阀壳体的侧部的固定部位处被轴向压缩，并以这种方式被固定。

DE 10 2005 016387 B3还公开了一种包括盘状膜的提升阀，该盘状膜在封闭元件的内部固定部位处和阀壳体的外部固定部位处固定至阀壳体。膜通过以有锯齿的锁紧垫圈的方式相互结合的支撑元件而稳定，所述支撑元件固定至阀壳体的罩并固定至封闭元件的杆。

为了将这种膜密封于阀壳体，能够使用弹性密封件以及压配合，而无需使用额外的密封件。弹性密封件的不利方面是弹性密封件经常对产品和/或清洁剂的耐受性不足。借助于压配合固定膜导致了使膜过载的风险。特别地成问题的是，在膜的确定的预加载下将膜固定在阀壳体中的金属止动部处。此外，必须在尽可能长的使用寿命内保持产品空间的可靠且无渗透的密封。

US 4 666 166明确提出了一种用于将似于波纹管地弯曲的膜固定于阀壳体的盘形弹簧。然而，这仅对于相对较厚的膜而言并且在没有任何预加载的情况下是可行的。

实用新型内容

因此，需要一种相比该现有技术有所改善的提升阀。

所提出的任务通过如下所述的提升阀解决。因此，该提升阀特别地适合用于无菌生产线。提升阀包括：阀壳体，其具有管线连接件和在阀壳体中形成于这些管线连接件之间的阀座；封闭元件，其在阀壳体中能够轴向移位并且与阀座配合；以及膜，其绕着封闭元件延伸并且从封闭元件延伸至在壳体侧部的固定部位。

根据本实用新型，提升阀还包括用于将预加载的膜固定于壳体侧部的弹簧弹性元件，该弹簧弹性元件特别地为环状元件。在这里，弹簧弹性元件被朝向固定部位细分成部分周向段。这些段另外地形成有延伸部，延伸部将膜压抵于特别地为筒状和/或截面为圆锥形的固定部位，并通过这样来压缩膜。在该过程中，膜被弹性压缩并且优选地还发生塑性变形，使得延伸部嵌入(dig into)膜中。

部分周向段允许膜被均匀地压抵在位于壳体侧部的固定部位，并允许在固定部位处实现阀腔的可靠的气密密封。

延伸部被构造成在安装状态下，延伸部在膜压缩的情况下与膜接合，而不撕裂膜。这具有如下效果：膜至少部分地被弹性压缩并且优选地塑性变形、即永久地变形。通过贯入/嵌入膜，延伸部允许弹簧弹性元件和膜之间的在筒状截面的区域中和/或拉动方向上的圆锥形固定部位的连接，从而特别地防止膜被从固定部位拉出。作用于膜并因此作用于延伸部的拉力将使部分周向段进一步压抵壳体侧部的密封部位、特别地压抵密封缘，并以这种方式增强密封效果。

另外，固定部位的区域中的延伸部与膜也可以在预先成型成使得彼此适配的区域处彼此接合。这意味着为了形状配合接合，膜被预成型有例如与延伸部互补的凹部。

阀壳体优选地具有用于流体的两个管线连接件，该流体可以例如是产品、产品成分、清洁剂、供给介质等。阀座优选地布置于阀壳体到一个管线连接件的过渡处。

然而，所述类型的两个提升阀还可以串联组合以形成双座阀。于是，双座阀的各个提升阀将具有根据所述实施方式中的至少一实施方式配合的膜、弹簧弹性元件和固定部位。

膜被构造成气密密封阀腔，阀腔由阀壳体、阀座、封闭元件和膜封闭。

封闭元件包括例如阀盘和阀杆。膜在另一固定部位处连接至密封元件或者与封闭元件一体地形成。

固定预加载的膜特别地意味着：在提升阀的封闭状态下以及在提升阀的打开状态下使膜在封闭元件与壳体侧部的固定部位之间弹性地延展。

延伸部优选地与弹簧弹性元件的部分周向段一体地形成。延伸部例如为手指形和/或爪形。术语“弹簧弹性”是指主要通过使各个支撑结构弹性弯曲、而非通过压缩各个支撑结构所实现的弹簧效果。因此，弹簧弹性元件基本上用作弹簧夹。

优选地，部分周向段在与膜的接触区域中具有圆弧形状和/或倒角的密封轮廓。密封轮廓提供了绕着弹簧弹性元件周向延伸的密封缘。该密封缘特别地被压入膜中并以气密密封的方式沿着固定部位的整周使膜压抵阀壳体。各个部分周向段允许弹簧弹性元件的形状与固定部位相适配，例如由于实际存在于固定部位处的制造公差和/或弹簧弹性元件和膜的安装位置，该适配是必要的。

优选地，延伸部以远离阀座定向的方式从部分周向段以倾斜角向外突出。尽管有预加载，这也允许膜的永久稳定的轴向位置，并且尽管在提升阀工作时发生动态负载，这也防止膜被从固定部位拉出。

优选地，在与膜的接触区域中，部分周向段之间的距离小于固定的膜在那里具有的厚度。以这种方式，在位于段之间的周向子区域中也能够实现可靠的气密密封。特别地，能够可靠地防止产品等沿着膜的整周进入膜后方的区域。

优选地，膜具有实质上的筒状外缘部，筒状外缘部在延伸部与固定部位之间被夹持就位。缘部优选地适配于弹簧弹性元件的原始轮廓、即仍未变形的轮廓，并且缘部被弹性地构造成：当缘部安装于阀壳体时，缘部将使其自身适配于筒状固定部位并以这种方式在延伸部中产生预加载。

优选地，弹簧弹性元件的延伸部通过缘部的塑性或弹性变形嵌入缘部。

优选地，弹簧弹性元件的延伸部被构造成使得在固定部位与膜的缘部之间产生的密封效果为不完全密封效果。

优选地，提升阀还包括用于支撑弹簧弹性元件并将弹簧弹性元件形状配合地锚固于阀壳体的锚固环以及用于支撑预加载的膜的支撑环，支撑环特别地在提升阀的打开状态下用于支撑预加载的膜。锚固环和支撑环以形状配合的方式或通过材料连接而相互连接，以将弹簧弹性元件固定于锚固环与支撑环之间。该连接能够例如通过螺纹、通过弯边、通过卡口锁或者优选地通过焊接来建立。这允许膜和弹簧弹性元件的简单的安装。支撑环特别地被构造成支撑膜的径向外部。

优选地，提升阀还包括形成于阀壳体并用于轴向地锚固锚固环的金属止动部。金属止动部特别地形成于阀壳体与控制外壳之间的法兰连接件的区域中。能够在法兰连接件的分离状态下安装锚固环，并且当法兰连接件闭合时，锚固环被轴向地以及也可能径向地固定于阀壳体。

优选地，支撑环具有用于膜的支撑轮廓，所述支撑轮廓具有朝向阀座的实质上的凸曲率。然后，膜将优选地沿着其整周置于设置有支撑轮廓的支撑面。凸曲率允许封闭元件的不同轴向位置处的均匀的预加载。

优选地，提升阀还包括紧固至封闭元件并且用于支撑膜的支撑体，支撑体特别地在提升阀的封闭状态下用于支撑膜。支撑体特别地被构造成支撑膜的径向内部。于是，支撑体将优选地具有支撑轮廓，支撑轮廓具有凸曲率，所述支撑轮廓朝向阀座形成于支撑体。这允许在阀的封闭或几乎封闭的状态下的膜的均匀的预加载。

优选地，封闭元件包括阀盘和阀杆，并且膜在阀杆与支撑体之间固定就位。阀杆和/或阀盘可以一体地形成或者形成为多部件式组件。阀盘、阀杆和支撑体可以例如借助于中心螺栓彼此连接。

优选地，弹簧弹性元件由金属或含金属复合材料构成。以这种方式，能够保证：即使膜的内应力会减小，弹簧弹性元件也将在足够高的预加载下使膜永久地压抵固定部位。此外，金属或含金属复合材料对安装过程期间发生的热载荷以及载荷特别地耐受。

优选地，弹簧弹性元件由塑料材料或含塑料复合材料构成、该塑料材料特别地为PEEK。这允许通过注射成型等以相对合理的价格制造弹簧弹性元件。

优选地，于是塑料材料或含塑料复合材料耐温将高达至少150℃、特别地高达至少200℃。因此能够有利地将提升阀用于例如饮料处理和/或灌装设备中、特别地无菌生产线中/上的产品的有卫生要求的处理。

优选地，提升阀特别地是气动驱动，并且被构造成无菌座阀、无菌双座阀或无菌控制阀。能够以特别有利的方式在这种阀中使用气密密封膜的同样热稳定和机械稳定的固定。

所提出的任务还通过饮料处理和/或填充设备得到解决。该设备包括根据上述实施方式中的至少一个实施方式的至少一个提升阀。

附图说明

附图中示出了本实用新型的优选实施方式，其中：

图1示出了提升阀的纵向截面；

图2示出了弹簧弹性元件的斜视图；

图3示出了图1的子区域的纵向截面；以及

图4以斜视图示出了固定部位的局部截面。

具体实施方式

如能够从图1中看出的，在优选实施方式中，提升阀1被构造成包括阀壳体2、用于流体的第一管线连接件3和第二管线连接件4的座阀。该流体为诸如饮料、产品成分、清洁剂等的产品。阀壳体2与封闭元件6以已知的方式配合封闭了下至阀座5的阀腔1a，封闭元件6能够沿轴向A在阀壳体2内移位。

封闭元件6包括例如阀盘6a、阀杆6b、用于膜7的支撑体6c以及中央连接螺栓6d。膜7以盘形并以气密密封的方式绕着封闭元件6延伸，并且从封闭元件6延伸至位于壳体的侧部的固定部位8。膜7以力配合的方式固定于例如阀杆6b与支撑体6c之间。还参照图3，膜7的径向向内部7a特别地在提升阀1的封闭状态下由支撑体6c支撑。

膜7在弹簧弹性元件9的辅助下在固定部位8的区域中密封地压抵密封缘 2b的整周。如能够在图2中看出的，弹性弹簧元件9实质上构造成环状的盘，并且沿向外方向细分成形成有手指形和/或爪形延伸部9b的部分周向段9a。此外，还参照图4，在各部分周向段9a之间确定了距离9d。

弹簧弹性元件9优选由金属、含金属复合材料、塑料材料或含塑料复合材料制成。金属或含金属复合材料适于以例如通过激光切割、水射流切割或线侵蚀等适合的方式被分段。关于塑料材料，考虑到其耐温性，PEEK将特别地适合。

如能够从图3和图4中详细地看出的，弹簧弹性元件9在锚固环10与支撑环11之间至少在轴向A上被牢固地夹持就位、并且优选地还在径向R上被牢固地夹持就位。为此，锚固环10和支撑环11在共用连接点12处相互连接。

锚固环10的外侧包括与形成于阀壳体2的金属止动部2a配合的凸缘10a，并且凸缘10a用于固定锚固环10和弹簧弹性元件9的轴向位置。

优选地，金属止动部2a形成于阀壳体2至相邻的控制外壳14等的法兰连接件13。控制外壳14用于以已经已知的方式借助于气动驱动器(未示出)等轴向地操作封闭元件6。这是已经已知的因而不详细示出。

支撑环11的面向阀座5的一侧具有支撑轮廓11a，支撑轮廓11a优选地具有凸曲率，并且膜7的径向外部7b置于支撑轮廓11a。这用于在封闭元件6的不同位置处(特别地在提升阀1的打开状态下)保持固定了的膜中的预加载。另外，通过分段地支撑于支撑环11和封闭元件6的支撑体6c增大了膜7的机械承载能力。

如还能够从图3看出的，封闭元件6的支撑体6c能够轴向地移动穿过支撑环11中的中央开口11b。在提升阀1关闭期间，支撑体6c与膜7的轴向内部7a 越来越接触并且优选地在保持膜7的预加载的同时支撑膜7的轴向内部7a。这有助于在封闭元件6的不同位置处使膜7的载荷均匀。

如能够另外地从图3看出的，部分周向段9a在与膜7接触的区域中具有圆弧形状和/或倒角的密封轮廓9c。以这种方式，设置了绕着弹簧弹性元件9分段延伸并且优选地与形成于阀壳体2的密封缘2b以相对关系定位的密封缘。密封轮廓9c压向膜7并且通过压缩膜7来提供对阀壳体2的气密密封。通过密封轮廓9c对膜7的压缩优选地为弹性的。

另外，能够从图3看出，部分周向段9的延伸部9b以远离阀座5定向的方式以倾斜角向外突出。借助于延伸部9b的弹簧张力，延伸部9b压向膜7的实质上的筒状缘部7c，因而使膜7的大致筒状缘部7c变形。通过膜7的压缩或塑性变形，在弹簧弹性延伸部9c与缘部7c之间建立可靠的力配合或形状配合，从而确保膜不会被撕裂。此外，膜7仅部分地压抵固定部位8，从而防止了在固定部位8处的全密封，因而允许关于密封缘2b的泄露检测。

除上述之外，能够想到在如下区域处提供密封轮廓9c和/或延伸部9b与膜 7的形状配合连接：该区域被预成形使得密封轮廓9c和/或延伸部9b与膜7彼此适配。膜7可以在例如其筒状缘部7c的区域中设置有互补的凹部(未示出)。

为了可靠地防止流体沿着膜7的整周进入密封缘2b后方的区域，在与膜7 的接触区域中的各部分周向段9a之间的距离9d优选地小于那里固定的膜7具有的厚度7d。这能够在图4中看出，图4还示出了通过密封轮廓9c对膜7的大致无损压缩。以这种方式避免了膜7在固定部位8处被撕裂、特别地避免了膜 7在密封缘2b处被撕裂，并且建立了在轴向A上的可靠的力配合以及可靠的气密密封。

膜7优选地在密封元件的侧部的固定区域15处、在阀杆6b与支撑体6c之间被夹持就位。由于位于密封元件侧部的固定区域15的实质上径向的取向，在固定区域15处的盘状膜7的机械负荷比位于壳体侧部的实质上轴向取向的固定部位8处的机械载荷小。此外，通过压缩阀杆6b与支撑体6c之间的膜7，能够以相对简单的方式建立相对于控制外壳14的必要的气密密封。

为了完整起见，示出了用于将锚固环10周向地密封于阀壳体2的第一密封环16和用于将升降杆18密封于控制外壳14的第二密封环17，所述升降杆18 连接至封闭元件6。

所说明的提升阀1可以被构造成例如气动驱动无菌座阀、无菌双座阀或无菌控制阀。提升阀1可以以特别有利的方式用于饮料处理和/或灌装设备(未示出)。有利地，可以将提升阀1连接至无菌生产线。

Claims (26)

1.一种提升阀，所述提升阀(1)包括：阀壳体(2)，其具有管线连接件(3，4)和在所述阀壳体(2)中形成于所述管线连接件(3，4)之间的阀座(5)；封闭元件(6)，其在所述阀壳体(2)中能够轴向移位并且与所述阀座(5)配合；以及膜(7)，其绕着所述封闭元件(6)延伸并且从所述封闭元件(6)延伸至位于所述壳体的侧部的固定部位(8)，其特征在于，所述提升阀(1)包括用于将预加载的所述膜(7)固定于所述壳体的侧部的弹簧弹性元件(9)，所述弹簧弹性元件(9)朝向所述固定部位(8)被细分成部分周向段(9a)和形成于所述部分周向段(9a)的延伸部(9b)，所述延伸部(9b)将所述膜(7)压抵所述固定部位(8)，并且通过这样来压缩所述膜。

2.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述提升阀(1)用于无菌生产线。

3.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，所述弹簧弹性元件(9)为环状元件。

4.根据权利要求1所述的提升阀，其特征在于，压缩所述膜(7)使所述膜(7)弹性变形和塑性变形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述部分周向段(9a)在与所述膜(7)的接触区域中具有圆弧形状和/或倒角的密封轮廓(9c)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述延伸部(9b)以远离所述阀座(5)定向的方式从所述部分周向段(9a)以倾斜角向外突出。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，在与所述膜(7)的接触区域中，所述部分周向段(9a)之间的距离(9d)小于所述膜(7)在那里具有的厚度(7d)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述膜(7)具有实质上的筒状外缘部(7c)，所述筒状外缘部(7c)在所述延伸部(9b)与所述固定部位(8)之间被夹持就位。

9.根据权利要求8所述的提升阀，其特征在于，所述弹簧弹性元件(9)的延伸部(9b)通过所述缘部(7c)的塑性或弹性变形嵌入所述缘部(7c)。

10.根据权利要求8所述的提升阀，其特征在于，所述弹簧弹性元件(9)的延伸部(9b)被构造成使得在所述固定部位(8)与所述膜(7)的缘部(7c)之间产生的密封效果为不完全密封效果。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述提升阀(1)还包括用于支撑所述弹簧弹性元件(9)并将所述弹簧弹性元件(9)形状配合地锚固于所述阀壳体(2)的锚固环(10)以及用于支撑预加载的所述膜(7)的支撑环(11)，所述支撑环(11)用于支撑预加载的所述膜(7)，所述锚固环(10)和所述支撑环(11)以形状配合的方式或通过材料连接而相互连接，以将所述弹簧弹性元件(9)固定于所述锚固环(10)与所述支撑环(11)之间。

12.根据权利要求11所述的提升阀，其特征在于，所述支撑环(11)在所述提升阀(1)的打开状态下用于支撑预加载的所述膜(7)。

13.根据权利要求11所述的提升阀，其特征在于，所述提升阀(1)还包括形成于所述阀壳体(2)并用于轴向地锚固所述锚固环(10)的金属止动部(2a)。

14.根据权利要求11所述的提升阀，其特征在于，所述支撑环(11)具有用于所述膜(7)的支撑轮廓(11a)，所述支撑轮廓(11a)具有朝向所述阀座(5)的实质上的凸曲率。

15.根据权利要求11所述的提升阀，其特征在于，所述提升阀(1)还包括固定至所述封闭元件(6)并且用于支撑所述膜(7)的支撑体(6c)，所述支撑体(6c)用于支撑所述膜(7)。

16.根据权利要求15所述的提升阀，其特征在于，所述支撑体(6c)在所述提升阀(1)的封闭状态下用于支撑所述膜(7)。

17.根据权利要求15所述的提升阀，其特征在于，所述封闭元件(6)包括阀盘(6a)和阀杆(6b)，并且所述膜(7)在所述阀杆(6b)与所述支撑体(6c)之间固定就位。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述弹簧弹性元件(9)由金属或含金属复合材料构成。

19.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述弹簧弹性元件(9)由塑料材料构成或含塑料复合材料构成。

20.根据权利要求19所述的提升阀，其特征在于，所述塑料材料为PEEK。

21.根据权利要求19所述的提升阀，其特征在于，所述塑料材料或所述含塑料复合材料耐温高达至少150℃。

22.根据权利要求21所述的提升阀，其特征在于，所述塑料材料或所述含塑料复合材料耐温高达至少200℃。

23.根据权利要求1至4中任一项所述的提升阀，其特征在于，所述提升阀被构造成无菌座阀、无菌双座阀或无菌控制阀。

24.根据权利要求23所述的提升阀，其特征在于，所述无菌座阀、所述无菌双座阀或所述无菌控制阀是气动的。

25.一种饮料处理设备，其特征在于，其包括至少一个阀(1)，所述至少一个阀为根据前述权利要求中至少一项所述的提升阀(1)。

26.一种饮料灌装设备，其特征在于，其包括至少一个阀(1)，所述至少一个阀为根据权利要求1至24中至少一项所述的提升阀(1)。