SE506039C2 - Homogeniseringsventil - Google Patents

Description

15 20 25 30 '35 506 039 2 Ett annat sätt att lösa problemet är att parallellkoppla ett antal homogeniseringsspalter och på så sätt erhåller man en förlängning av spalflängden och därmed en minskning av spalthöjden. Denna typ av homogenisatorventil med parallellkopplade homogeniseringsspalter har emellertid en i det närmaste fixerad spalthöjd. Den har också nackdelen av att slitas på ett ojämnt och okontrollerbart sätt, vilket menligt påverkar homogeniseringsresultatet.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att erhålla homogeniseringsventil med en spalthöjd på homogeniseringsspalten som är lägre, utan ovanstående nackdelar.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att utforma ett ventilsäte som kan användas i befintliga homogeniseringsventiler av standardtyp och som medger en effektiv diskning av homogeniseringsventilen Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att homogeniseringsventilen av den inledningsvis beskrivna typen, getts kännetecknen av att homogeniseringsspalten är vågformigt anordnad utmed förträngningen.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av underkraven frarngående kännetecknen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu' närmare att beskrivas med hänvisning till bifagade ritning av vilka: Fig. 1 visar en sidovy av en homogeniseringsventil, delvis i sektion Fig. 2 visar en planvy av ett ventilsäte enligt uppfinningen.

Flitningarna visar endast de för förståelsen av uppfinningen väsentliga detaljerna och homogeniseringsventilens placering i homogenisatorn, vilken är välkänd för fackmannen är utelämnad.

En konventionell homogeniseringsventil 1, såsom visas i Fig. 1, består huvudsaklingen ett ventilhus 2 med ett inlopp 3 och ett utlopp 4 för den vätska som skall homogeniseras samt ett ventilkägla 5, ett ventilsäte 6 och vanligen också en förslitningsring 7. Ventilkäglan 5 och ventilsätet 6 är så anordnade att det dem emellan uppstår en förträngning, en homogeniseringsspalt 11. ventilsätet 6 i den föredragna utföringsformen är rotationssymetriskt och har en central genomloppskanal 8 för den vätska som skall homogeniseras, utgörande en förlängning av homogeniseringsventilens 1 inlopp 3. Ventilsätet 6 har vidare en central fläns 9 som utgör ventilsätes 6 fastsättningsdel i ventilhuset 2. Symmetriskt på båda sidor om flänsen 9 har ventilsätet 6 en rotationssymmetrisk hals 10. Detta innebär att ventilsätet 6 är vändbart i ventilhuset 2, vilket innebär dubbel livslängd för ventilsätet 6.

Halsen 10 är så utformad att den är något kortare in mot genomloppskanalen 8 än mot flänsen 9. närmast flänsen 9 har halsen 10 en horisontell yta 13 utgörande homogeniseringsspaltens 11 bredd b. Resterande yta 14 på halsen 10 är således något vinklad in mot ventilsätets (6) centrum, normalt med en vinkel på ca 5-450. 10 15 20 25 30 35 3 506 039 Ventilkäglan 5, också den rotationssymentrisk, är tryckbelastad, vanligen genom en hydraulisk eller pneumatisk kolv, men kan i enklare utförande tryckbelstas med en ställskruv, som verkar via en fjäder. Ventilkäglan 5 är också rörlig, t.ex. genom att oljan i cylindern, för att hunna ta upp de snabba flödesvariationer som uppståri den vätska som skall homogeniseras. Elasticiteten är nödvändig, för att klara de hos kolvpumpar naturligt förekommande flödesvariationerna. ventilkäglan 5 är så placerad i ventilhuset 2 att det mellan ventilkäglans 5 ändyta 12 och ventilsäteshalsens 10 horisontella yta 13, uppstår en förträngning vilken utgör homogeniseringsspaltens 11 höjd h.

Omgivande homogeniseringsspalten 11 är ventilens 1 förslitningsring 7 placerad. Förslitningsringen 7 såväl som ventilsätet 6 och ventilkäglan 5 är företrädesvis tillverkade av en hårdmetall, t.ex stellit för att kunna tåla den stora förslitningen som uppstår på grund av kavitationen under homogeniseringsprocessen.

Alternativt kan förslitningsring 7 och ventilsäte 6 tillverkas i ett stycke, så att förslitningsringen 7 blir en del av flänsen 9. Genom att förslitningsringen 7 har sin motsvarighet på båda sidor om flänsen 9, blir ventilsätet 6 vändbart för ökad livslängd.

- Ytterligare ett alternativ är att helt slopa förslitningsringen 7 och istället öka avståndet mellan homogeniseringsspaltens 11 utlopp och ventilhuset 2.

Homogeniseringsspalten utgöres således av utrymmet mellan ventilkäglan 5 och ventilsätet 6, definierad av spaltbredden b och spalthöjden h. Spaltlängden I utgöres i konventionella homogeniseringsventiler av halsens 10 yttre omkrets. l föreliggande uppfinning önskar man minska spalthöjden genom att förlänga Spaltlängden I för att kunna få en effektiv homogenisering vid ökat flöde och minskat tryck på den genomströmmande vätskan. Förlängningen har uppnåtts genom att den horisontala ytan på halsen 10 har getts ett vågformigt utseende, såsom visas i Fig. 2. Den vågformiga ytans 13 längd blir ca 1,2-3 gånger längre än för den konventionella radiella spalten. Förlängningsgraden beror i första hand på antalet vågor, d.v.s. delningen i mönstret. l andra hand beror förlängningsgraden på den radiella lägesskillnaden mellan vågens yttre och inre maxima relativt rotationscentrum.

Den vågformade ytans 13 mönster utformas så att det finns plats både för att leda in och ut vätskan genom spalten 11, utan att förosaka onödigt tryckfall. Den vågformade ytan 13 bör vidare utformas så att man minimerar slitaget på homogeniseringsspalten 11.

Den vätska, vanligen mjölk, som skall homogeniseras leds in i homogenisatorn där den trycksättes till ca 10-25 MPa. Mjölken har normalt en fetthalt på 0,5-3,5°/° och en temperatur på 55-80°C. En homogeniseringsventil 1 enligt uppfinningen har även vid försök visat sig ha god effekt vid partiell homogenisering, med fetthalter på upp till 12%. 10 15 20 25 30 35 506 039 4 Vätskan leds genom ventilsätets 6 genomloppskanal 8 över den vinklade ytan 14, där man fàr en nägot kontrollerad hastighetsökning och när därefter homogeniseringsspalten 11. Här tvingas vätskan genom den tränga spalten 11.

Spalthöjden h är normalt 50-200 um. l passagen fär man ett mycket snabbt tryckfall ner mot 0 MPa samtidigt som vätskans hastighet ökar, vilket leder till att vätskan börjar koka. Dä vätskan lämnar spalten 11, minskar hastigheten och trycket stiger äter.

Vätskan slutar att koka och ängbubblorna i vätskan imploderar.

Hela förloppet sker under nägra fä bräkdelar av en sekund och iden våldsamma processen där den höga hastigheten ger upphov till turbulens och kavitation kommer de fettpartiklar som finns i vätskan att splittras till mindre partiklar. Där vätskan lämnar spalten 11 omges vanligen ventilsätet 6 och ventilkäglan 5 av en förslitningsring 7 vilken tar emot vätskan och man kan pä detta sätt minska slitaget pä själva ventilhuset 2.

Genom den minskade höjden pà homogeniseringsspalten 11 kan man fä en effektiv homogenisering i befintliga homogenisatorer med ett ingàngstryck pà vätskan pà 10-15 MPa och trots ett väsentligt ökat flöde. l en jämförelse mellan en konventionell radiell homogeniseringsspalt och en spalt 11, enligt uppfinningen kan man uppnä 16- 24% lägre homogeniseringstryck med bibehällen effekt.

Alla homogeniseringsventiler 1 utsätts för ett stort slitage genom kavitation. Ju effektivare homogenisering, desto mer kavitation och ökat slitage pà homogeniseringsventilens 1 delar. Genom att utforma ventilsätet 6 sä att det har en vàgformig pä bada sidor om flänsen 9 ökar man livslängden för ventilsätet 6, genom att det kan vändas i ventilhuset 2. Ett ventilsäte 6 enligt uppfinningen slits jämnare än de delar som används för parallellkopplade homogeniseringsspalter och ventilsätet 6 enligt uppfinningen är också lätt att diska med konventionell utrustning.

Som framgätt av ovanstående beskrivning àstadkommes med föreliggande uppfinning en homgeniseringsventil 1 med en en lägre spalthöjd h pà homogeniseringsspalten 11, vilket medger att man kan minska trycket och öka flödet i den vätska som skall homogeniseras.

Vidare fär man enligt uppfinningen en homogeniseringsventil, vilken utan ombyggnad kan användas i befintliga homogenisatorer och som kan diskas med befintlig utrustning.

Claims (5)

10 15 20 25 5 506 039 PATENTKFIÅV

1. Homogeniseringsventil (1) innefattande en trycksatt, rörlig ventilkägla (5), ett ventilsäte (6) samt ett käglan (5) och sätet (6) omgivande ventilhus (2), nämnda kägla (5) och nämnda säte (6) är sä anordnade, att dem emellan uppstàr en förträngning, utgörande en homogeniseringsspalt (11), kännetecknad därav att homogeniseringsspalten (11) är vägformigt anordnad utmed förträngningen.

2. Homogeniseringsventil (1) i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att homogeniseringsspalten (11) är radiellt anordnad.

3. Homogeniseringsventil (1) i enlighet med patentkravet 2, kännetecknad , därav att ventilkäglan (5) och ventilsätet (6) är rotationssymmetriska.

4. Homogeniseringsventil (t) i enlighet med patentkravet 1, kånnetecknad därav att homogeniseringsspaltens (11) geometri bestäms av en horisontell yta (13) pä ventilsätet (6) vars bredd utgör homogeniseringsspaltens (11) bredd b, avståndet mellan ventilkäglans (5) ändyta (12) och den horisontella ytan (13) på ventilsätet (6) utgör homogeniseringsspaltens (11) höjd h, samt att den vàgformiga utbredningen av homogeniseringsspalten (11) utgör spaltens (11) längd I.

5. Homogeniseringsventil (1) i enlighet med patentkravet 3, kännetecknad därav att homogeniseringsspaltens längd l är 1,2-3 gånger längre än den horisontella ytans (13) yttre omkrets.