NL1009230C1 - Klep voor het regelen van de stroming door een vloeistofleiding. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Klep voor het regelen van de stroming door een vloeistofleiding.

De uitvinding ligt op het gebied van het gestuurde transport van vloeistoffen door leidingen in systemen, waarin een aseptische behandeling van de vloeistoffen, dus het voorkomen van van buitenaf binnendringen van micro-5 organismen en voor de vloeistoffen schadelijke gassen een eerste vereiste is. De term "vloeistoffen” dient daarbij ruim te worden opgevat en omvat zowel gemakkelijk stromende vloeistoffen, alsook meer visceuze materialen.

Een voorbeeld van het gestuurde transport van asep-10 tisch te behandelen vloeistoffen is het transport van vloeistoffen in de levensmiddelenindustrie.

In de ter inzage gelegde Nederlandse octrooiaanvrage 1002301 wordt een inrichting voor het aseptisch doseren of verpompen van vloeistoffen voorgesteld, waarin gebruikt 15 wordt gemaakt van een in een cilinder beweegbare stangloze zuiger, welke de translator vormt van een lineaire elektromotor, waarvan de statorspoelen rond de buitenzijde van de cilinder zijn opgesteld en waarbij de elektrische besturing van de spoelen plaatsvindt met terugkoppeling van de sig-20 nalen die afkomstig zijn van sensoren, waarmede de positie van de zuiger wordt gedetecteerd. Door het ontbreken van mechanische verbindingen tussen het vloeistof-verdringende element (de zuiger) en de omgeving is de werking van dit element inderdaad aseptisch. De stangloze zuiger laat zich 25 voorts, zonder montage, eenvoudig reinigen.

Nochtans staat en valt het nut van de voorgestelde, op zich als aseptisch te beschouwen pompzuiger c.q. doseer-zuiger met de kwaliteit van de kleppen, via welke de te verpompen c.q. te doseren vloeistof aan de zuiger wordt 30 toegevoerd en door de zuiger wordt afgevoerd. In genoemde octrooiaanvrage wordt ten aanzien van die kleppen heel algemeen gesproken van een balgklep, een membraanklep of een vlinderklep, waarbij in verband met de gewenste asep-ticiteit een voorkeur voor de beide eerstgenoemde kleptypen 2 wordt geuit. Niet duidelijk is, hoe deze kleptypen daadwerkelijk aseptisch zouden zijn uit te voeren. In elk geval zijn deze kleptypen niet eenvoudig in gemonteerde toestand te reinigen.

5 De uitvinding nu beoogt een aseptische klep te ver schaffen, die voorts eenvoudig, zonder (noemenswaardige) demontage, is te reinigen en die meer in het bijzonder geschikt is voor toepassing in aseptische pomp- c.q. doseersystemen. Van belang voor dergelijke toepassingen is 10 het verwezenlijken van nauwkeurig beheersbare, snelle openen sluitbewegingen (zoals een sluittijd, die minder dan 0,1 sec. bedraagt).

Overeenkomstig de uitvinding wordt voor het bereiken van bovenstaand doel uitgegaan van een klep voor het rege-15 len van de stroming door een vloeistofleiding, omvattende een in de leiding aangebrachte zitting, welke samenwerkt met een door een axiaal beweegbare klepstang gedragen klep-element. Een klep van dit type is algemeen bekend in een uitvoering, waarin de klepstang - bijvoorbeeld in een bocht 20 - door de leidingwand heen wordt gevoerd voor bediening door middel van b.v. een pneumatische cilinder, met alle gevaar voor het binnendringen van schadelijke micro-organismen en dergelijke.

Volgens de uitvinding nu is van het hier beschouwde 25 kleptype een aseptische versie verkregen, doordat de klepstang deel uitmaakt van een van doorlaatopeningen voor vloeistof voorzien lichaam uit magnetiseerbaar c.q. permanent magnetisch materiaal, welk lichaam als zuiger in de leiding beweegbaar is onder invloed van ten minste één de 30 leiding omgevende spoel, welke wordt bekrachtigd onder gebruikmaking van de signalen van een of meer sensoren, die de axiale positie van het lichaam detecteren. Doorvoer-verbindingen naar de omgeving zijn hiermede vermeden.

De wijze van bedienen van de klep volgens de uit-3 5 vinding komt in feite overeen met die van de stangloze zuiger in de pomp volgens de bovengenoemde octrooiaanvrage. In vergelijking met een pompzuiger gaat het bij het hier

100923CH

3 beschouwde type klep echter om zeer korte open- en sluit-bewegingen. Gebleken is, dat deze sluitbewegingen daadwerkelijk nauwkeurig te sturen zijn en dat sluittijden van minder dan 0,1 sec. daadwerkelijk te verwezenlijken zijn.

5 Toegepast bij een pomp- c.q. doseersysteem als beschreven in de bovenvermelde octrooiaanvrage, draagt de klep volgens de uitvinding bij tot het verwezenlijken van zeer nauw-keurige doseringen (bijvoorbeeld met een nauwkeurigheid binnen 0,5%) van vloeistoffen onder aseptische omstandig-heden. De 10 klepbediening kan daarbij eenvoudig worden geïn-tegreerd in de programma-gestuurde aandrijving van de zuiger van het pomp- c.q. doseersysteem.

Een praktische uitvoering van de klep volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt, dat het het klepelement 15 dragende lichaam tenminste twee schuivend in de leiding passende poolschijven van magnetiseerbaar materiaal met daartussen een permanente magneet bevat, waarbij rondom tussen de permanente magneet en de leidingwand doorlaat-ruimte voor vloeistof aanwezig is en in het axiale ver-20 lengde van die doorlaatruimte doorlaatuitsparingen in de poolschijven zijn aangebracht.

Uit een oogpunt van slijtvastheid en optimale reinig-baarheid verdient het aanbeveling de poolschijven te voorzien van een laag hardchroom of dergelijk slijtvast 25 materiaal.

In een eenvoudige uitvoeringsvorm van de klep volgens de uitvinding loopt de klepstang tot in het poolschijf/-permanente-magneetlichaam door en houdt deze klepstang de poolschijven en de permanente magneet bijeen.

3 0 Een voorkeursuitvoering van de klep volgens de uit vinding wordt gekenmerkt door ten minste twee spoelen, waartussen tenminste een sensor van het Hall-type is aangebracht .

Ter bevordering van de nauwkeurigheid van de detectie 35 van de axiale positie van de klep, zijn de spoelen in cascade geschakeld, waardoor de door de spoelen gaande elektrische stromen geen invloed op de werking van de Hall- 1 0092303 4 sensor(en) hebben.

De uitvinding wordt hieronder aan de hand van de tekening met een uitvoeringsvóorbeeld nader toegelicht.

Fig. 1 toont een schematische doorsnede door de klep 5 volgens de uitvinding in een toepassing als inlaatklep bij een zuigerstangloze doseerpomp; fig. 2 is een aanzicht in perspektief van het trans-latorgedeelte van de klep in fig. 1, zonder permanente magneet; 10 fig. 3 is een langsdoor snede door een praktische uitvoeringsvorm van de klep volgens de uitvinding, meer in het bijzonder bestemd als inlaatklep; fig. 4 laat op schematische wijze het verloop van het magnetische veld zien, onder invloed waarvan het het klep-15 element dragende translatorgedeelte in de sluit- resp. openingsrichting wordt bewogen; fig. 5 toont op schematische wijze het magnetische veld, dat door een tussen twee statorspoelen aangebrachte sensor wordt gedetecteerd; en 2 0 fig. 6 toont een schematisch eindaanzicht van een statorschijf met meerdere, in dit geval vier, onderling over hoekafstanden van dertig graden versprongen liggende sensoren.

In fig. 1 is met 1 het linker einde van een pomp-25 cilinder weergegeven, waarin een zuiger 2 beweegbaar is. 3 is een inlaatleiding met een daarin opgenomen, volgens de uitvinding uitgevoerde inlaatklep, 3a is een uitlaat-leiding, waarin een soortgelijke klep als uitlaatklep kan dienen. De inlaatklep omvat een translatorgedeelte 4 en een 30 statordeel 5. Het translatorgedeelte omvat een klepelement 6, dat samenwerkt met een zitting 7 en vastzit aan een klepstang 8, die op zijn beurt vastzit aan een in de leiding 3 verschuifbaar lichaam, dat gevormd wordt door een tweetal poolschijven 9 van magnetiseerbaar materiaal met daartussen 35 een permanente magneet 10. De poolschijven 9, die voorzien zijn van meerdere, i.c. een drietal regelmatig over de omtrek verspreid liggende vloeistof-doorlaatopeningen 9a,

1 00923CP

5 worden, met de elektromagneet 10 daartussen gelegen, bijeengehouden door de klepstang 8, welke laatste daartoe van schroefdraad kan zijn voorzien, (zie fig. 2) . Tussen de leidingwand en de permanente magneet 10 bestaat een 5 ringvormige ruimte, die tezamen met de uitsparingen 9a in de poolschijven 9 een vloeistofdoorlaat vormt. De stator 5 bestaat in hoofdzaak uit spoelen 11, welke worden omgeven door een mantel van magnetiseerbaar materiaal.

Van de klep in fig. 1 is in fig. 3 een praktische 10 uitvoering op grotere schaal weergegeven. Het de klepstang 8 dragende samenstel van poolschijven 9 met de daartussen gelegen permanente magneet 10 is daarbij verschuifbaar opgenomen in een cilindrisch leidingdeel 12 van geringe wanddikte en bestaande uit roestvrijstaal, dat van boven 15 vloeistofdicht aansluit op een eindstuk 13, en van onderen aansluit op een ringvormig eindstuk 14, dat op zijn beurt is verbonden met een de zitting 7' voor het klepelement 6' bevattende sectie 15. Rond het leidingdeel 12 zijn twee ringvormig gewikkelde spoelen 16 aangebracht met daartussen 2 0 een kunststof ring 17 en daaromheen een mantel 18 van magnetiseerbaar materiaal. Het samenstel van de spoelen 16, de kunststof tussenring 17 en de mantel 18 zit gevat tussen eindringen 19 van kunststof en zit tesamen met deze eindringen en een 0-ring 20 opgesloten tussen de met trek- 25 stangen 21 op afstand gehouden delen 13 en 14, 15. In de tussenring 17 zijn uitsparingen aangebracht voor het opnemen van een sensor, waarmede op elk ogenblik de axiale positie van het poolschijf/magneetsamenstel 9, 10 kan worden afgetast. In het beschouwde uitvoeringsvoorbeeld is een 30 sensor 22 van het Hall-type toegepast, waarvan het werkingsprincipe nader is verduidelijkt in fig. 5. De sensor 22 meet de sterkte van het magnetische veld tussen de poolschijven 9, welke sterkte lineair varieert met de axiale positie van de klep. In fig. 6 is daarbij het gebruik van 3 5 een viertal Hall-sensoren toegepast om er zeker van te zijn, dat bij eventuele draaibewegingen van het poolschijf/magneetsamenstel 9, 10 binnen het leidingdeel 12 1 0 0 92 3 0 6 er altijd een sensor is, die in de optimale meetpositie staat en de grootste waarden meet.

Het bewegen van het poolschijf/magneetsamenstel 9, 10 met het klepelement 61 vindt plaats onder invloed van het 5 magnetische veld tussen de statorspoelen 16 en de poolschi jven 9. Dit principe is nader verduidelijkt in fig. 4, waarbij links de spoelbekrachtiging voor een beweging naar boven, met een kracht Fl, en rechts de bekrachtiging van de spoelen voor een beweging naar beneden, met kracht F2, is 10 aangegeven.

Claims (6)

1. Klep voor het regelen van de stroming door een vloeistof leiding, omvattende een in de leiding aangebrachte zitting, welke samenwerkt met een door een axiaal beweeg- 5 bare klepstang gedragen klepelement, met het kenmerk, dat de klepstang deel uitmaakt van een van doorlaatopeningen voor vloeistof voorzien lichaam uit magnetiseerbaar c.q. permanent magnetisch materiaal, welk lichaam als zuiger in de leiding beweegbaar is onder invloed van ten minste een de 10 leiding omgevende spoel, welke wordt bekrachtigd onder gebruikmaking van de signalen van een of meer sensoren, die de axiale positie van het lichaam detecteren.

2. Klep volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het het 15 klepelement dragende lichaam tenminste twee schuivend in de leiding passende poolschijven van magnetiseerbaar materiaal, met daartussen een permanente magneet bevat, waarbij rondom tussen de permanente magneet en de leidingwand door-laatruimte voor vloeistof aanwezig is en in het axiale ver-20 lengde van die doorlaatruimte doorlaatuitsparingen in de poolschijven zijn aangebracht.

3. Klep volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de poolschijven zijn voorzien van een laag hardchroom of 25 dergelijk slijtvast materiaal.

4. Klep volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de klepstang tot in het poolschijf/permanente-magneet-lichaam doorloopt en deze klepstang de poolschijven en de permanente 30 magneet bijeenhoudt.

5. Klep volgens conclusies 1-4, gekenmerkt door tenminste twee spoelen, waartussen ten minste een sensor van het Hall-type is aangebracht. 35

6. Klep volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de spoelen in cascade zijn geschakeld. 1 00 92 3 0‘1