WO2020119867A1 - Hochdruckventil für eine zerstäuberdüse und verfahren zum nachreinigen eines hochdruckventils - Google Patents

Hochdruckventil für eine zerstäuberdüse und verfahren zum nachreinigen eines hochdruckventils Download PDF

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WO2020119867A1
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Matthias Lübbers
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Lübbers Anlagen- und Umwelttechnik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a high-pressure valve for an atomizer nozzle, the high-pressure valve having a valve inlet, a valve outlet, a fluid connection, at least a first movable piston and a tappet, and the valve inlet being connected via the fluid connection to the valve outlet, the tappet in the Fluid connection arranged and the atomizer nozzle can be connected to the valve outlet, wherein the plunger can be moved between a closed position and an open position by means of the first movable piston, and in the case of the open position of the plunger an atomizing liquid passes from the valve inlet through the fluid connection to the valve outlet and / or to the atomizer nozzle. Furthermore, the invention relates to a method for cleaning a high pressure valve.
  • High-pressure valves are used as components for shutting off and controlling a flow of a liquid or a gas in a wide variety of applications.
  • a high-pressure valve is arranged in front of a spray nozzle in a spray tower, in which the material to be dried is sprayed.
  • several spray nozzles are used in parallel in a spray tower, which are switched on and / or off depending on process fluctuations by means of a high-pressure valve.
  • After switching off the High-pressure valve settling and / or drying of the material to be dried or its components both in the high-pressure valve itself and in the connected spray nozzle is undesirable, since this represents a potential flame source (so-called hotspots) with an increased risk of fire and explosion.
  • a high pressure valve and / or a nozzle must be cleaned after switching off and / or use. To do this, the high-pressure valve and / or nozzle must first be removed and removed from the system. The high-pressure valve and / or nozzle itself is then disassembled and all (valve) parts which have come into contact with the spray liquid must be cleaned, inspected and / or, if necessary, overhauled. In the subsequent complex reassembly of the high-pressure valve and / or nozzle, maintenance work must also be carried out, such as introducing new sealing material and / or new lubrication.
  • DE 103 38 064 A1 discloses a method for rinsing a paint valve of a painting system and the feed line from a paint-carrying line to the paint valve. Both the supply line to the paint valve must be depressurized and the outlet of the color change block must be blocked in order to supply the open paint valve for cleaning at a low pressure of less than 1 MPa and thinner and to discharge it backwards through the supply line.
  • DE 199 51 956 A1 describes a method for flushing a color change valve arrangement in which a flushing agent and compressed air are alternately passed through the central color channel at a pressure below 1 MPa before a color change. The individual color valves of the color change valve arrangement are not rinsed.
  • the object of the invention is to improve the prior art.
  • a high-pressure valve for an atomizer nozzle having a valve inlet, a valve outlet, a fluid connection, at least a first movable piston and a tappet, and the valve inlet being connected to the valve outlet via the fluid connection, the tappet arranged in the fluid connection and the atomizer nozzle can be connected to the valve outlet, the plunger being movable between a closed position and an open position by means of the first displaceable piston and, in the case of the opened position of the plunger, an atomizing liquid coming from the valve inlet through the fluid connection to the valve outlet and / or to the atomizer nozzle , wherein the high pressure valve has a rinsing device for rinsing the high pressure valve and / or the atomizing nozzle with a rinsing liquid.
  • a high-pressure valve and / or a connected atomizer nozzle can be rinsed directly after switching off and / or using the rinsing device, without having to dismantle the high-pressure valve and / or the atomizer nozzle from the process system and manually disassemble, clean and reassemble the High pressure valve and / or the atomizer nozzle is required. It is particularly advantageous that rinsing and thus cleaning of the high-pressure valve and / or the atomizing nozzle is carried out automatically immediately after the valve is switched off, so that the time-consuming and personnel-intensive manual disassembly and cleaning of the high-pressure valve and / or the atomizing nozzle is dispensed with becomes.
  • the rinsing device is integrated within the high-pressure valve, the rinsing of the high-pressure valve and / or the atomizer nozzle can be used directly after operation, so that the residues of the atomizing liquid only accumulate within the high-pressure valve and / or the connected devices in a very short period of time Can deposit atomizer nozzle. Due to the prompt rinsing, the adherence of stubborn residues is avoided and the cleaning quality is improved. As a result, the quality of the product to be dried is prevented by residues in the high-pressure valve and / or the atomizing nozzle and in the event of product batch changes. [13] In addition, the formation of undesirable, potential sources of flame (hotspots) and the risk of fire and explosion are reduced.
  • An essential idea of the invention is based on the fact that by means of a rinsing device, the components of the high-pressure valve and / or the connected atomizer nozzle, which are filled with atomizing liquid and / or the connected atomizing nozzle, are promptly and directly rinsed free of disassembly of the high-pressure valve and / or the atomizing nozzle, so that Faults caused by residues of the atomizing liquid are avoided and the direct integration of the rinsing device into the high-pressure valve enables automatic and quick cleaning and thus quick recommissioning.
  • a “high-pressure valve” is in particular a component for shutting off and / or controlling a flow of a fluid (liquid and / or gas).
  • a high-pressure valve has a pressure of more than 10 MPa to 100 MPa in operation.
  • a high-pressure valve is in particular Made of stainless steel, for example with the material number 1.4439, 1.4571 and / or 1.4404, and is correspondingly resistant to pressure, wear and / or abrasion.
  • An “atomizing nozzle” (also “spray nozzle” or “high pressure nozzle”) is in particular a nozzle for spraying a liquid material to be dried into fine droplets and for simultaneously distributing the fine droplets in a drying gas.
  • the spray nozzle serves in particular to to produce a very large reactive surface of the atomizing liquid by spraying.
  • a spray nozzle is in particular a one-component nozzle, two-component nozzle, three-component nozzle, four-component nozzle and / or ultrasonic nozzle and / or the spray nozzle is integrated in a rotary atomizer.
  • the spray nozzle has in particular an opening of 0.1 mm to 5 mm, preferably 0.5 mm to 3 mm.
  • An “atomizing liquid” is in particular a liquid, such as a solution, suspension or emulsion, which is conveyed through the high-pressure valve and / or by means of the atomizing nozzle for drying and forming dry particles (individual particles, agglomerates and / or Granules) is sprayed.
  • valve inlet A part of the high-pressure valve through which the atomizing liquid enters the interior of the high-pressure valve is referred to as “valve inlet”.
  • a valve inlet can be, for example, a screw connection into the valve body, to which a pipeline is connected, which connects the Atomizing liquid continuously feeds the high pressure valve.
  • valve outlet is in particular a part of the high-pressure valve through which the atomizing liquid and / or a rinsing liquid leaves the high-pressure valve.
  • the valve outlet can also be a screwed connection, for example which can be arranged directly or with an intermediate pipe connection an atomizer nozzle.
  • a “fluid connection” is in particular a part of the high-pressure valve, which allows the atomizing liquid to flow through from the valve inlet to the valve outlet.
  • the fluid connection can be, for example, a pipeline within the high-pressure valve or a recess in the valve body of the high-pressure valve.
  • the fluid connection is used in particular to transport a fluid or several fluids (gas and / or liquid) within the high pressure valve.
  • a “piston” refers in particular to a movable component of the high-pressure valve which, together with its surrounding housing, forms a closed cavity, the volume of which changes due to a movement of the piston.
  • a piston can be, for example, a round disk, which is immersed in a tubular cylinder as a housing or a recess in the valve body. The respective position of the piston in the housing determines the volume of the cavity.
  • “Movable” means that the position of the piston in the housing can be changed.
  • the piston can be moved pneumatically, for example, by the action of compressed air on the rear of the piston.
  • a “tappet” is in particular a specially shaped rod which represents the closure part of the high-pressure valve.
  • the tappet is in particular in the Fluid connection arranged and movable by means of the first movable piston between a closed position in which the fluid connection is not continuous for a fluid, and an open position in which the fluid in the fluid connection can pass around the plunger.
  • the specially shaped plunger is moved by means of the movable piston and is thus brought into a position such that a sealing surface of the plunger is pressed against a sealing seat and thus blocks the fluid connection.
  • the specially shaped tappet In an "open position" of the tappet, the specially shaped tappet is brought into a position by the first movable piston in which a fluid can flow around the tappet through the fluid connection.
  • the atomizing liquid passes from the valve inlet through the Fluid connection past the tappet to the valve outlet and / or to the subsequently connected atomizer nozzle.
  • a “rinsing device” is, in particular, a device of the high-pressure valve which, after a flow of atomizing liquid through the fluid connection, serves to rinse the high-pressure valve and / or the atomizing nozzle with a rinsing liquid.
  • all parts of the high-pressure valve are rinsed by means of the rinsing device. which were wetted during the passage of atomizing liquid, rinsed and thus cleaned it can be, for example, a liquid container within the high-pressure valve and / or a connecting part for the external supply of rinsing liquid.
  • a “flushing liquid” is in particular a liquid with which the high-pressure valve and in particular its parts to which atomizing liquid is rinsed is carried out.
  • a flushing liquid can in particular be water or high-purity water.
  • a flushing liquid is in particular free of particles and
  • the rinsing liquid can have a chemical substance, for example sodium hydroxide solution or nitric acid, and a rinsing liquid can be a so-called CIP solution (Clean In Place), which is particularly specific to the process adapted and enables cleaning without dismantling the high-pressure valve on the surfaces in contact with the atomizing liquid, for this purpose, in particular, the composition of the rinsing liquid, the pressure or the pressure profile used and / or the temperature or the used Te temperature profile and the rinsing time reproducibly defined.
  • the rinsing device has a rinsing liquid inlet and / or a check valve. [30] Thus, after the high-pressure valve has been operated, a flushing liquid can be fed in continuously or discontinuously via the flushing liquid inlet.
  • the “flushing liquid inlet” can be, for example, a screw connection on which a pipeline and a high-pressure pump for supplying the flushing liquid are arranged.
  • the rinsing liquid inlet is preferably in a direct and very short connection to the fluid connection, so that rapid rinsing can be carried out free of larger dead spaces.
  • a “non-return valve” is in particular a component which allows a fluid (liquid, gas) to flow in only one direction. This prevents the atomizing liquid from flowing into the rinsing device.
  • the rinsing device is arranged on the fluid connection in such a way that the rinsing liquid strikes the plunger perpendicularly to a longitudinal orientation of the plunger.
  • the rinsing device is arranged directly on the fluid connection with a very short path, and on the other hand such that the fluid connection and the plunger are rinsed in different positions at the same time. It is particularly advantageous that the rinsing liquid supplied by means of the rinsing device flows directly along the fluid connection or a large part of the fluid connection and thereby strikes the movable plunger perpendicularly. By moving the plunger into different positions between the closed position and the open position, a pulsation of the rinsing liquid around the plunger and in the fluid connection can thus be realized and the rinsing and / or cleaning can thereby be improved.
  • the “longitudinal alignment” is in particular the alignment of the tappet in which the tappet has the greatest length.
  • the longitudinal alignment of the tappet is therefore in particular the direction of its greatest extent.
  • the longitudinal alignment of the tappet particularly coincides with the direction in which or against which the plunger moves due to the movement of the first movable piston.
  • the high-pressure valve is set up in such a way that the high-pressure valve is designed for a pressure in a range from 10 MPa to 50 MPa, preferably from 15 MPA to 35 MPa.
  • the high pressure valve can also be designed for higher pressures up to over 100 MPa.
  • Pressure here means in particular the fluid pressure, that is to say the pressure due to the atomizing liquid, rinsing liquid and / or a gas on a surface within the high-pressure valve.
  • the high-pressure valve has a ventilation tappet and a second movable piston, the ventilation tappet being arranged in the fluid connection and being movable by means of the second movable piston.
  • a “ventilation tappet” corresponds to the tappet defined above in terms of its design and movability. However, a ventilation tappet can have the atomizing liquid or the flushing liquid in the fluid connection and a gas flowing around it simultaneously or in succession.
  • the “second movable piston” corresponds to the movable piston defined above, the second movable piston, however, being assigned to the ventilation tappet.
  • the first movable piston and / or the second movable piston is or are each designed as a double-acting piston.
  • a “double-acting piston” (also called “tandem cylinder”) is in particular a piston which has two cylinders or piston disks which are connected to one another and arranged one after the other.
  • a double-acting piston in particular due to an increase in the effective piston area, achieves a greater force in spite of the smaller size.
  • the ventilation tappet In order to release a residual pressure caused by atomizing liquid, flushing liquid and / or gas in the high-pressure valve after using the high-pressure valve, the ventilation tappet is connected to a pressure outlet.
  • the ventilation tappet can be brought into such a position that the pressure outlet is released and a fluid with a residual pressure can leave the high-pressure valve. This increases the safety of the high pressure valve.
  • a “pressure outlet” is in particular a part of the high-pressure valve through which a fluid which is in the fluid connection can escape from the interior of the high-pressure valve, as a result of which, in particular, the residual pressure in the high-pressure valve drops to the ambient atmospheric pressure.
  • the ventilation tappet is connected to a gas inlet and / or a check valve.
  • the downstream process of atomization can be influenced by means of a connected atomizer nozzle are, for example, by adding a gas to the atomizing liquid in the fluid connection via the ventilation plunger.
  • a gas is fed into the interior of the high-pressure valve and / or the fluid connection via the gas inlet, so that after rinsing the high-pressure valve any liquid drops that may be present are pressed out of the high-pressure valve and the flushed parts of the high-pressure valve are dried by means of the gas become. This ensures that neither a material to be dried with a high viscosity nor the rinsing liquid remains inside the high-pressure valve, nor that deposits build up.
  • a “gas inlet” is in particular a part of the high-pressure valve, via which a gas reaches the interior of the high-pressure valve and / or the ventilation tappet and the fluid connection.
  • a gas inlet can be, for example, a push-in fitting.
  • the ventilation plunger is shaped such that it has an open position and a closed position with respect to the flow of a gas as well as with respect to the flow of a liquid through the fluid connection, all combinations of the respective open and closed positions being adjustable are.
  • the Ventilation tappets are arranged in the fluid connection in a flow direction of the atomizing liquid behind the tappet.
  • the atomizing liquid first flows past the tappet in the fluid connection and then past the ventilation tappet.
  • the shape of the ventilation plunger is such that the atomizing liquid can flow past the ventilation plunger with respect to a gas even when the ventilation plunger is in the closed position, and thus all possible switching and / or position combinations of the ventilation plunger and the plunger can be realized .
  • the “flow direction” is in particular the direction in which the atomizing liquid moves from the valve inlet to the valve outlet or the flushing liquid from the rinsing device and / or the flushing liquid inlet to the valve outlet.
  • the high-pressure valve has an inductive sensor or a plurality of inductive sensors such that a position of the first movable piston, the second movable piston, the tappet and / or the ventilation tappet can be determined.
  • the position of the first and / or second movable piston, the plunger and / or the ventilation plunger can not only be predetermined, but also in terms of measurement technology by means of an inductive sensor or several inductive sensors are determined and thus checked and / or regulated.
  • the inductive sensor or sensors can be connected to a control and / or regulating device of the process plant and used to control and / or regulate the high pressure valve.
  • An “inductive sensor” measures in particular the change in an inductance or its quality due to a change in position relative to a conductive and / or ferromagnetic part of the sensor.
  • the inductive sensor works with an inductance (open coil) which generates a magnetic field, wherein this is changed by an object, for example the movable piston, so that an angle, path, distance and / or speed can be measured without contact and without wear.
  • the object is achieved by a method for cleaning a high-pressure valve, the high-pressure valve being a previously described high-pressure valve, with the following steps:
  • This provides a method for rinsing and cleaning a high-pressure valve, which can be carried out directly after the regular operation of the high-pressure valve, without the high-pressure valve first having to be dismantled.
  • the method for post-cleaning can be carried out automatically, for example via a system control and / or regulating device.
  • a connected atomizer nozzle can be put back into operation promptly after a short after-cleaning of the high-pressure valve and / or the atomizer nozzle and can be integrated into the overall process.
  • Drying means in particular the removal of liquid from the high-pressure valve and / or the spray nozzle. Drying in particular dries the liquid-wetted inner parts of the high-pressure valve and / or spray nozzle, a thermal and / or physical conversion of the liquid into the gaseous state takes place.
  • a “gas” is in particular air, an inert gas and / or protective gas, such as nitrogen or argon.
  • the gas can in particular have an ambient temperature or a temperature higher than the ambient temperature.
  • the gas is in particular free of particles .
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a high pressure valve with a water rinsing unit.
  • a high-pressure valve 101 has a valve body 103 made of chrome-nickel-molybdenum steel (material number 1.4404).
  • a liquid inlet 105 and a liquid outlet 107 are screwed into the valve body 103.
  • the liquid inlet 105 is connected to the liquid outlet 107 via a connecting line 109.
  • the high-pressure valve 101 has one
  • Tappet 113 and a ventilation tappet 123 each in its longitudinal direction perpendicular to a flow direction in the downward direction
  • Liquid outlet 107 leading connecting line 109 are arranged.
  • the plunger 113 and the ventilation plunger 123 each have a special shape.
  • the high-pressure valve 101 has two connections (not shown) for supplying compressed air.
  • the upper connection, not shown, for compressed air is operatively connected to the plunger 113 via a first double-acting piston 111 and an upper compression spring, not shown, while the lower connection, not shown, for compressed air is connected to the plunger via a second double-acting piston 121 and a lower compression spring, not shown Ventilation plunger 123 is operatively connected.
  • the ventilation plunger 123 On the side of the ventilation plunger 123 opposite the second double-acting piston 121, the ventilation plunger 123 is connected to an air inlet 125 and a check valve 127. Furthermore, the ventilation plunger 123 is connected to a pressure relief 139. The plunger 113 is also connected to a pressure release 129.
  • the high-pressure valve 101 has correspondingly arranged inductive sensors, not shown.
  • a water rinsing unit 115 is arranged on the connecting line 109.
  • the water rinsing unit 115 has a water rinsing inlet 117 and a check valve 119.
  • a spray nozzle, not shown, of a spray dryer, not shown, is arranged at the liquid outlet 107, with pre-thickened milk being sprayed in the spray dryer becomes.
  • pre-thickened milk with a pressure of 30 MPa is supplied to the liquid inlet 105 of the high-pressure valve 101 by means of a high-pressure pump (not shown), which flows around the plunger 113 and the ventilation plunger 123 through the connecting line 109 when the plunger 113 is open and continuously to the liquid outlet 107 and thus not shown spray nozzle arrives.
  • the high pressure pump, not shown, for the external supply of pre-thickened milk to the liquid inlet 105 of the high pressure valve 101 is stopped and the plunger 113 by means of a supply of compressed air at the upper connection 133, the first double-acting piston 111 and the upper compression spring, not shown, into the closed position in terms of the flow of thickened milk so that the liquid inlet 105 is no longer permeable to the pre-thickened milk.
  • the high-pressure valve 101 is then depressurized by opening the ventilation tappet 123, the ventilation tappet 123 being moved into the corresponding open position by means of compressed air at the lower connection, not shown, of the second double-acting piston 121 and the lower compression spring, not shown, in FIG the connecting line 109 Thickened milk remaining below the plunger 113 is discharged from the high-pressure valve 101 via the pressure discharge 139, and a pressure relief is thus carried out.
  • a rinsing pump (not shown) with a pressure of 15 MPa CIP solution, which has water and 3% by weight sodium hydroxide solution, passes through the water rinsing inlet 117 and the water cartridge 119 of the water rinsing unit 115 around the plunger 113 Connection line 109 supplied. As a result, a corresponding section of the connecting line 109 and the pressure relief 139 are first flushed.
  • the ventilation plunger 123 is closed by means of the second double-acting piston 121, so that the pressure relief 139 is closed.
  • the connecting line 109, the liquid outlet 107 and the connected spray nozzle (not shown) are now flushed and cleaned.
  • the ventilation plunger 123 is moved back and forth slightly about its open position by means of the second double-acting piston 121, so that the CIP solution impresses a pulsation in the connecting line 109 and thereby improves the cleaning performance and cleaning the ventilation plunger 123 itself is achieved.
  • the passage 139, the plunger 113, the connecting line 109, the ventilation plunger 123 and the spray nozzle, not shown, are rinsed and cleaned.
  • the ventilation plunger 123 is brought into its open position for air by means of the second double-acting piston 121, so that particle-free air with a pressure of 0.6 MPa and a temperature of 40 ° C. through the air inlet 125 and via the check valve 127 around it Ventilation tappet 123 flows and thereby flows into the connecting line 109 and through the liquid outlet 107 to the spray nozzle, not shown.
  • the high-pressure valve 101 is operated during the flushing in such a way that first the pressure connection 129 of the plunger 113, then the pressure discharge 139 of the ventilation plunger 123 and subsequently the complete connecting line 109 is flushed with the connected spray nozzle, not shown.
  • a step-by-step, multi-stage flushing of the high-pressure valve 101 is thus realized and recontamination during the flushing is prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckventil (101) für eine Zerstäuberdüse, wobei das Hochdruckventil (101) einen Ventileinlass (105), einen Ventilauslass (107), eine Fluidverbindung (109), mindestens einen ersten verfahrbaren Kolben (111) und einen Stößel (113) aufweist, und der Ventileinlass (105) über die Fluidverbindung mit dem Ventilauslass (107) verbunden ist, der Stößel (113) in der Fluidverbindung angeordnet und am Ventilauslass (107) die Zerstäuberdüse anschließbar ist, wobei mittels des ersten verfahrbaren Kolbens der Stößel (113) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist und im Falle der Öffnungsstellung des Stößels (113) eine Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass (105) durch die Fluidverbindung zum Ventilauslass (107) und/oder zur Zerstäuberdüse gelangt, wobei das Hochdruckventil (101) eine Nachspüleinrichtung (115) zum Nachspülen des Hochdruckventils (101) und/oder der Zerstäuberdüse mit einer Spülflüssigkeit aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachreinigen eines Hochdruckventils (101).

Description

Hochdruckventil für eine Zerstäuberdüse und Verfahren zum
Nachreinigen eines Hochdruckventils
[01] Die Erfindung betrifft ein Hochdruckventil für eine Zerstäuberdüse, wobei das Hochdruckventil einen Ventileinlass, einen Ventilauslass, eine Fluidverbindung, mindestens einen ersten verfahrbaren Kolben und einen Stößel aufweist, und der Ventileinlass über die Fluidverbindung mit dem Ventilauslass verbunden ist, der Stößel in der Fluidverbindung angeordnet und am Ventilauslass die Zerstäuberdüse anschließbar ist, wobei mittels des ersten verfahrbaren Kolbens der Stößel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist und im Falle der Öffnungsstellung des Stößels eine Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass durch die Fluidverbindung zum Ventilauslass und/oder zur Zerstäuberdüse gelangt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachreinigen eines Hochdruckventils.
[02] Hochdruckventile werden als Bauteile zum Absperren und Steuern eines Durchflusses einer Flüssigkeit oder eines Gases in verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise wird ein Hochdruckventil angeordnet vor einer Sprühdüse in einem Sprühturm eingesetzt, in dem das Versprühen eines zu trocknenden Gutes erfolgt. Üblicherweise werden in einem Sprühturm mehrere Sprühdüsen parallel eingesetzt, welche in Abhängigkeit von Prozessschwankungen jeweils mittels eines Hochdruckventils zu- und/oder abgeschaltet werden. Nach Abschalten des Hochdruckventils ist ein Absetzen und/oder Antrocknen des zu trocknenden Gutes oder seiner Bestandteile sowohl im Hochdruckventil selbst als auch in der angeschlossenen Sprühdüse unerwünscht, da dies einen potentiellen Flammherd (sogenannte Hotspots) mit einem erhöhten Brand- und Explosionsrisiko darstellt. Zudem besteht die Gefahr, dass aufgrund der abgesetzten und/oder angetrockneten Rückstände ein erhöhter Verschleiß des Hochdruckventils und/oder der angeschlossenen Sprühdüse (Hochdruckdüse) , insbesondere aufgrund eines vorliegenden Druckes von über 10 MPa, und eine Beeinträchtigung seiner oder ihrer Funktionsfähigkeit auftreten. Des Weiteren müssen verbliebene Rückstände aus dem Hochdruckventil und/oder -düse entfernt werden, wenn ein Einsatz einer neuen Charge und/oder ein Produktwechsel beim Versprühen erfolgt.
[03] Aus oben genannten Gründen muss ein Hochdruckventil und/oder eine -düse nach einem Abschalten und/oder Verwenden gereinigt werden. Hierzu muss das Hochdruckventil und/oder -düse zunächst aus der Anlage demontiert und entfernt werden. Anschließend wird das Hochdruckventil und/oder -düse selbst auseinandergenommen und alle (Ventil- ) Teile, welche mit der Sprühflüssigkeit in Kontakt getreten sind, müssen gereinigt, inspiziert und/oder gegebenenfalls überholt werden. Beim anschließenden aufwändigen Wiederzusammenbau des Hochdruckventils und/oder -düse müssen zudem Wartungsarbeiten, wie beispielsweise Einbringen von neuem Dichtungsmaterial und/oder einer neuen Schmierung, erfolgen. [04] Folglich ist das erforderliche Demontieren, Reinigen und Wiederzusammenbauen des Hochdruckventils und/oder -düse durch eine Person sehr aufwändig und kostenintensiv. Somit kann ein zu reinigendes Hochdruckventil und/oder Hochdruckdüse nicht zeitnah wieder in den Produktionsprozess integriert werden.
[05] Selbst wenn ein Hochdruckventil und/oder -düse nach dem Abschalten mit Luft ausgedrückt wird, bleiben dennoch aufgrund der Viskosität des zu versprühenden Produktes Rückstände und Tropfen in dem Hochdruckventil und/oder -düse zurück, welche die oben genannten Probleme verursachen .
[06] Aus der DE 103 38 064 Al ist ein Verfahren zum Spülen eines Farbventils einer Lackieranlage und der Zuleitung von einer farbführenden Leitung zu dem Farbventil bekannt. Hierbei muss sowohl die Zuleitung zum Farbventils drucklos gestellt als auch der Ausgang des Farbwechselblocks versperrt werden, um bei einem niedrigen Druck von unter 1 MPa Pulsluft und Verdünner dem geöffnetem Farbventil zur Reinigung zuzuführen und diese rückwärts durch die Zuleitung abzuführen.
[07] In der DE 199 51 956 Al wird ein Verfahren zum Spülen einer Farbwechselventilanordnung beschrieben, bei dem vor einem Farbwechsel abwechselnd ein Spülmittel und Druckluft mit einem Druck unter 1 MPa durch den zentralen Farbkanal geleitet werden. Ein Spülen der einzelnen Farbventile der Farbwechselventilanordnung erfolgt nicht. [08] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[09] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Hochdruckventil für eine Zerstäuberdüse, wobei das Hochdruckventil einen Ventileinlass, einen Ventilauslass, eine Fluidverbindung, mindestens einen ersten verfahrbaren Kolben und einen Stößel aufweist, und der Ventileinlass über die Fluidverbindung mit dem Ventilauslass verbunden ist, der Stößel in der Fluidverbindung angeordnet und am Ventilauslass die Zerstäuberdüse anschließbar ist, wobei mittels des ersten verfahrbaren Kolbens der Stößel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist und im Falle der Öffnungsstellung des Stößels eine Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass durch die Fluidverbindung zum Ventilauslass und/oder zur Zerstäuberdüse gelangt, wobei das Hochdruckventil eine Nachspüleinrichtung zum Nachspülen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse mit einer Spülflüssigkeit aufweist .
[10] Somit ist ein Hochdruckventil und/oder eine angeschlossene Zerstäuberdüse direkt nach einem Abschalten und/oder Verwenden mittels der Nachspüleinrichtung nachspülbar, ohne dass eine Demontage des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse aus der Prozessanlage sowie ein manuelles Zerlegen, Reinigen und Wiederzusammenset zen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse erforderlich ist . [11] Es ist besonders vorteilhaft, dass ein Nachspülen und somit ein Reinigen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse automatisch direkt nach einem Abschalten des Ventils erfolgt, sodass auf ein zeit- und personalaufwändiges manuelles Auseinanderbauen und Reinigen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse verzichtet wird. Dadurch wird in Abhängigkeit des Produktionsprozesses und/oder des Zustandes der Anlage schnell ein einzelnes Hochdruckventil und/oder die Zerstäuberdüse abgeschaltet und nach seinem Nachspülen kurzfristig wieder in den Betrieb genommen und dem Prozess zugeschaltet. Folglich ist auch im Falle einer Prozessstörung das Hochdruckventil und/oder die Zerstäuberdüse und somit die gesamte Anlage schneller wieder in Betriebsbereitschaft zu setzen.
[12] Dadurch, dass die Nachspüleinrichtung innerhalb des Hochdruckventils integriert ist, ist das Nachspülen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse direkt nach dem Betrieb anwendbar, sodass sich die Rückstände der Zerstäuberflüssigkeit nur in einem sehr kurzen Zeitraum innerhalb des Hochdruckventils und/oder der angeschlossenen Zerstäuberdüse absetzen können. Durch das zeitnahe Nachspülen wird somit die Anhaftung von hartnäckigen Rückständen vermieden und die Reinigungsqualität verbessert. Folglich wird eine Beeinträchtigung der Qualität des zu trocknenden Produktes durch Rückstände im Hochdruckventil und/oder der Zerstäuberdüse sowie bei Produktchargenwechseln verhindert . [13] Zudem wird die Ausbildung von unerwünschten, potentiellen Flammenherden (Hotspots) sowie die Brand- und Explosionsgefahr reduziert.
[14] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass mittels einer Nachspüleinrichtung ein zeitnahes und direktes Nachspülen der mit Zerstäuberflüssigkeit gefüllten Bestandteile des Hochdruckventils und/oder der angeschlossenen Zerstäuberdüse mit einer Spülflüssigkeit frei von einer Demontage des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse erfolgt, sodass Störungen durch Verbleib von Rückständen der Zerstäuberflüssigkeit vermieden und durch die direkte Integration der Nachspüleinrichtung in das Hochdruckventil eine automatische und schnelle Reinigung und somit eine schnelle Wiederinbetriebnahme erfolgen.
[15] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[16] Ein „Hochdruckventil" ist insbesondere ein Bauteil zum Absperren und/oder Steuern eines Durchflusses eines Fluides (Flüssigkeit und/oder Gas). Ein Hochdruckventil weist im Betrieb insbesondere einen Druck von über 10 MPa bis 100 MPa auf. Ein Hochdruckventil ist insbesondere aus Edelstahl gefertigt, beispielsweise mit der Werkstoffnummer 1.4439, 1.4571 und/oder 1.4404, und ist entsprechend druck- , verschleiß- und/oder abriebbeständig.
[17] Eine „Zerstäuberdüse" (auch „Sprühdüse" oder „Hochdruckdüse") ist insbesondere eine Düse zum Versprühen eines flüssigen, zu trocknenden Gutes in feine Tröpfchen und zur gleichzeitigen Verteilung der feinen Tröpfchen in einem Trocknungsgas. Die Sprühdüse dient insbesondere dazu, durch Versprühen eine sehr große reaktive Oberfläche der Zerstäuberflüssigkeit zu erzeugen. Bei einer Sprühdüse handelt es sich insbesondere um eine Einstoffdüse, Zweistoffdüse, Dreistoffdüse, Vierstoffdüse und/oder Ultraschalldüse und/oder die Sprühdüse ist in einem Rotationszerstäuber integriert. Die Sprühdüse weist insbesondere eine Öffnung von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 3 mm auf.
[18] Bei einer „Zerstäuberflüssigkeit" handelt es sich insbesondere um eine Flüssigkeit, wie eine Lösung, Suspension oder Emulsion, welche durch das Hochdruckventil gefördert wird und/oder mittels der Zerstäuberdüse zum Trocknen und Ausbilden von trockenen Partikeln (Einzelpartikel, Agglomerate und/oder Granulate) versprüht wird .
[19] Als „Ventileinlass" wird insbesondere ein Teil des Hochdruckventils bezeichnet, durch welches die Zerstäuberflüssigkeit in das Innere des Hochdruckventils eintritt. Bei einem Ventileinlass kann es sich beispielsweise um eine Einschraubverschraubung in den Ventilkörper handeln, an welcher eine Rohrleitung verbunden ist, welche die Zerstäuberflüssigkeit kontinuierlich dem Hochdruckventil zuführt.
[20] Ein „Ventilauslass" ist insbesondere ein Teil des Hochdruckventils, durch welches die Zerstäuberflüssigkeit und/oder eine Spülflüssigkeit das Hochdruckventil wieder verlässt. Bei dem Ventilauslass kann es sich beispielsweise ebenfalls um eine Einschraubverschraubung handeln, an welcher direkt oder mit einer zwischengesetzten Rohrverbindung eine Zerstäuberdüse angeordnet sein kann.
[21] Eine „Fluidverbindung" ist insbesondere ein Teil des Hochdruckventils, welches ein Durchströmen der Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass zum Ventilauslass ermöglicht. Bei der Fluidverbindung kann es sich beispielsweise um eine Rohrleitung innerhalb des Hochdruckventils oder um eine Aussparung im Ventilkörper des Hochdruckventils handeln. Die Fluidverbindung dient insbesondere zum Transport eines Fluides oder mehrerer Fluide (Gas und/oder Flüssigkeit) innerhalb des Hochdruckventils .
[22] Als „Kolben" wird insbesondere ein bewegliches Bauteil des Hochdruckventils bezeichnet, welches zusammen mit seinem umgebenden Gehäuse einen abgeschlossenen Hohlraum bildet, dessen Volumen sich durch eine Bewegung des Kolbens verändert. Bei einem Kolben kann es sich beispielsweise um eine runde Scheibe handeln, die in einem rohrförmigen Zylinder als Gehäuse oder einer Aussparung des Ventilkörpers eintaucht. Hierbei bestimmt die jeweilige Stellung des Kolbens im Gehäuse das Volumen des Hohlraums.
[23] „Verfahrbar" bedeutet, dass die Stellung des Kolbens im Gehäuse veränderbar ist. Ein Verfahren des Kolbens kann beispielsweise pneumatisch mittels Einwirken von Druckluft auf die Kolbenrückseite erfolgen.
[24] Ein „Stößel" ist insbesondere ein speziell geformter Stab, welcher das Verschlussteil des Hochdruckventils darstellt. Der Stößel ist insbesondere in der Fluidverbindung angeordnet und mittels des ersten verfahrbaren Kolbens zwischen einer Schließstellung, in der die Fluidverbindung nicht für ein Fluid durchgängig ist, und einer Öffnungsstellung, in der das Fluid in der Fluidverbindung um den Stößel herum durchtreten kann, bewegbar .
[25] Bei einer „Schließstellung" des Stößels wird der speziell geformte Stößel mittels des verfahrbaren Kolbens derart verfahren und somit in eine Stellung gebracht, dass eine Dichtfläche des Stößels gegen einen Dichtungssitz gepresst wird und somit die Fluidverbindung blockiert.
[26] In einer „Öffnungsstellung" des Stößels ist der speziell geformte Stößel durch den ersten verfahrbaren Kolben in eine Stellung gebracht, in welcher ein Fluid um den Stößel herum durch die Fluidverbindung strömen kann. Somit gelangt bei einer Öffnungsstellung die Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass durch die Fluidverbindung am Stößel vorbei zum Ventilauslass und/oder zur nachfolgend angeschlossenen Zerstäuberdüse.
[27] Eine „Nachspüleinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung des Hochdruckventils, die nach einem Durchströmen von Zerstäuberflüssigkeit durch die Fluidverbindung dazu dient, dass das Hochdruckventil und/oder die Zerstäuberdüse mit einer Spülflüssigkeit nachgespült werden. Insbesondere werden mittels der Nachspüleinrichtung alle Teile des Hochdruckventils, welche beim Durchgang von Zerstäuberflüssigkeit benetzt wurden, gespült und somit gereinigt. Bei einer Nachspüleinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Flüssigkeitsbehälter innerhalb des Hochdruckventils und/oder um ein Verbindungsteil zur externen Zuführung von Spülflüssigkeit handeln .
[28] Eine „Spülflüssigkeit" ist insbesondere eine Flüssigkeit, mit welcher ein Nachspülen des Hochdruckventils und insbesondere seiner mit Zerstäuberflüssigkeit beaufschlagten Teile durchgeführt wird. Bei einer Spülflüssigkeit kann es sich insbesondere um Wasser oder hochreines Wasser handeln. Eine Spülflüssigkeit ist insbesondere frei von Partikeln und/oder anderen partikulären Bestandteilen. Zur Verbesserung der Reinigung kann die Spülflüssigkeit einen chemischen Stoff, beispielsweise Natronlauge oder Salpetersäure, aufweisen. Bei einer Spülflüssigkeit kann es sich um eine sogenannte CIP-Lösung (Clean In Place) handeln, welche insbesondere jeweils speziell auf den Prozess angepasst ist und eine Reinigung ohne Demontage des Hochdruckventils auf den zerstäuberflüssigkeitsberührten Flächen ermöglicht. Hierzu wird oder werden insbesondere die Zusammensetzung der Spülflüssigkeit, der verwendete Druck oder das verwendete Druckprofil und/oder die verwendete Temperatur oder das verwendete Temperaturprofil sowie die Spülzeit reproduzierbar festgelegt.
[29] In einer weiteren Ausführungsform des Hochdruckventils weist die Nachspüleinrichtung einen Spülflüssigkeitseinlass und/oder ein Rückschlagventil auf. [30] Somit ist nach einem Betrieb des Hochdruckventils über den Spülflüssigkeitseinlass direkt kontinuierlich oder diskontinuierlich eine Spülflüssigkeit zuführbar.
[31] Bei dem „Spülflüssigkeitseinlass" kann es sich beispielsweise um eine Verschraubung handeln, an welcher eine Rohrleitung und eine Hochdruckpumpe zum Zuführen der Spülflüssigkeit angeordnet sind.
[32] Bevorzugt steht der Spülflüssigkeitseinlass in einer direkten und sehr kurzen Verbindung zu der Fluidverbindung, sodass ein schnelles Nachspülen frei von größeren Toträumen realisiert werden kann.
[33] Ein „Rückschlagventil" ist insbesondere ein Bauteil, welches eine Strömung eines Fluids (Flüssigkeit, Gas) in nur einer Richtung zulässt. Somit wird ein Strömen der Zerstäuberflüssigkeit in die Nachspüleinrichtung verhindert .
[34] Um ein optimales Nachspülen der Fluidverbindung zu gewährleisten, ist die Nachspüleinrichtung derart an der Fluidverbindung angeordnet, dass die Spülflüssigkeit senkrecht zu einer Längsausrichtung des Stößels auf den Stößel auftrifft.
[35] Dadurch ist zum einen die Nachspüleinrichtung mit einem sehr kurzen Weg direkt an die Fluidverbindung angeordnet, und zum anderen derart, dass zeitgleich die Fluidverbindung sowie der Stößel in unterschiedlichen Stellungen gespült werden. [36] Es ist besonders vorteilhaft, dass mittels der Nachspüleinrichtung zugeführte Spülflüssigkeit direkt entlang der Fluidverbindung oder einen Großteil der Fluidverbindung strömt und dabei senkrecht auf den verfahrbaren Stößel auftrifft. Durch Verfahren des Stößels in unterschiedliche Stellungen zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung kann somit ein Pulsieren der Spülflüssigkeit um den Stößel und in der Fluidverbindung realisiert und dadurch das Nachspülen und/oder die Reinigung verbessert werden.
[37] Die „Längsausrichtung" ist insbesondere die Ausrichtung des Stößels, in welcher der Stößel die größte Länge aufweist. Die Längsausrichtung des Stößels ist somit insbesondere die Richtung seiner größten Ausdehnung. Die Längsausrichtung des Stößels fällt insbesondere mit der Richtung zusammen, in welcher oder entgegen welcher der Stößel sich aufgrund der Bewegung des ersten verfahrbaren Kolbens bewegt.
[38] In einer weiteren Ausführungsform ist das Hochdruckventil derart eingerichtet, dass das Hochdruckventil für einen Druck in einem Bereich von 10 MPa bis 50 MPa, bevorzugt von 15 MPA bis 35 MPa ausgelegt ist.
Selbstverständlich kann das Hochdruckventil auch für höhere Drücke bis über 100 MPa ausgelegt sein.
[39] Unter „Druck" wird hier insbesondere der Fluiddruck, also der Druck aufgrund der Zerstäuberflüssigkeit, Spülflüssigkeit und/oder eines Gases auf eine Fläche innerhalb des Hochdruckventils verstanden. [40] Um der Zerstäuberflüssigkeit Gas beizumischen und/oder einen gaspulsierenden Betrieb des Hochdruckventils zu ermöglichen, weist das Hochdruckventil einen Belüftungsstößel und einen zweiten verfahrbaren Kolben auf, wobei der Belüftungsstößel in der Fluidverbindung angeordnet und mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens bewegbar ist.
[41] Ein „Belüftungsstößel" entspricht in seiner Ausgestaltung und Verfahrbarkeit dem oben definierten Stößel. Ein Belüftungsstößel ist jedoch zeitgleich oder nacheinander von der Zerstäuberflüssigkeit oder der Spülflüssigkeit in der Fluidverbindung und von einem Gas umströmbar .
[42] Der „zweite verfahrbare Kolben" entspricht dem oben definierten verfahrbaren Kolben, wobei der zweite verfahrbare Kolben jedoch dem Belüftungsstößel zugeordnet ist .
[43] In einer weiteren Ausführungsform des Hochdruckventils ist oder sind der erste verfahrbare Kolben und/oder der zweite verfahrbare Kolben jeweils als doppelwirkender Kolben ausgebildet.
[44] Durch die Ausbildung als doppeltwirkender Kolben weist der erste verfahrbare Kolben und/oder der zweite verfahrbare Kolben jeweils die doppelte Kolbenfläche auf, wodurch jeweils der Kolben selbst und somit das Hochdruckventil eine kleinere Baugröße aufweist. [45] Ein „doppelwirkender Kolben" (auch „Tandemzylinder" genannt) ist insbesondere ein Kolben, welcher zwei Zylinder oder Kolbenscheiben aufweist, welche miteinander verbunden und nacheinander angeordnet sind. Durch einen doppelwirkenden Kolben wird insbesondere aufgrund einer Vergrößerung der wirkenden Kolbenfläche trotz geringerer Baugröße eine größere Kraft erzielt.
[46] Um nach Verwenden des Hochdruckventils einen Restdruck verursacht durch Zerstäuberflüssigkeit, Spülflüssigkeit und/oder Gas im Hochdruckventil abzulassen, ist der Belüftungsstößel mit einem Druckauslass verbunden.
[47] Somit kann mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens der Belüftungsstößel in eine derartige Stellung gebracht werden, dass der Druckauslass freigegeben ist und ein Fluid mit einem Restdruck das Hochdruckventil verlassen kann. Dadurch wird die Sicherheit des Hochdruckventils erhöht.
[48] Ein „Druckauslass" ist insbesondere eine Teil des Hochdruckventils, durch welches ein Fluid, welches sich in der Fluidverbindung befindet, aus dem Inneren des Hochdruckventil austreten kann, wodurch insbesondere der Restdruck in dem Hochdruckventil auf den umgebenden Atmosphärendruck abfällt.
[49] In einer weiteren Ausgestaltung des Hochdruckventils ist der Belüftungsstößel mit einem Gaseinlass und/oder einem Rückschlagventil verbunden.
[50] Somit kann der nachgelagerte Prozess der Zerstäubung mittels einer angeschlossenen Zerstäuberdüse beeinflusst werden, indem beispielsweise der Zerstäuberflüssigkeit in der Fluidverbindung über den Belüftungsstößel ein Gas beigemischt wird.
[51] Es ist besonders vorteilhaft, dass über den Gaseinlass ein Gas in das Innere des Hochdruckventils und/oder der Fluidverbindung zugeführt wird, sodass nach einem Nachspülen des Hochdruckventils eventuell vorhandene Flüssigkeitstropfen aus dem Hochdruckventil herausgedrückt und die gespülten Teile des Hochdruckventils mittels des Gases getrocknet werden. Somit kann sichergestellt werden, dass weder ein zu trocknendes Gut mit einer hohen Viskosität noch die Spülflüssigkeit im Inneren des Hochdruckventils verbleibt noch Ablagerungen sich festset zen .
[52] Ein „Gaseinlass" ist insbesondere ein Teil des Hochdruckventils, über welches ein Gas in das Innere des Hochdruckventils und/oder zum Belüftungsstößel und der Fluidverbindung gelangt. Bei einem Gaseinlass kann es sich beispielsweise um eine Steckverschraubung handeln.
[53] Es ist besonders vorteilhaft, dass der Belüftungsstößel derart geformt ist, dass dieser jeweils eine Öffnungsstellung und eine Schließstellung bezüglich des Durchströmens eines Gases als auch bezüglich des Durchströmens einer Flüssigkeit durch die Fluidverbindung aufweist, wobei sämtliche Kombinationen der jeweiligen Öffnungs- und Schließstellungen einstellbar sind.
[54] Um ein optimales Zusammenwirken des Stößels und des Belüftungsstößels zu gewährleisten, ist der Belüftungsstößel in der Fluidverbindung in einer Fließrichtung der Zerstäuberflüssigkeit hinter dem Stößel angeordnet .
[55] Dadurch strömt in der Öffnungsstellung des Stößels die Zerstäuberflüssigkeit zunächst an dem Stößel in der Fluidverbindung vorbei und anschließend an den Belüftungsstößel. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass der Belüftungsstößel in seiner Form so ausgeführt ist, dass die Zerstäuberflüssigkeit auch bei Schließstellung des Belüftungsstößel bezüglich eines Gases an dem Belüftungsstößel vorbeifließen kann und dadurch sämtliche möglichen Schalt- und/oder Stellungskombinationen des Belüftungsstößels und des Stößels realisiert werden können.
[56] Die „Fließrichtung" ist insbesondere diejenige Richtung, in welche sich die Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass zum Ventilauslass oder die Spülflüssigkeit von der Nachspüleinrichtung und/oder dem Spülflüssigkeitseinlass zum Ventilauslass bewegt.
[57] In einer weiteren Ausführungsform weist das Hochdruckventil einen induktiven Sensor oder mehrere induktive Sensoren derart auf, dass eine Stellung des ersten verfahrbaren Kolbens, des zweiten verfahrbaren Kolbens, des Stößels und/oder des Belüftungsstößels ermittelbar ist.
[58] Somit kann die Stellung des ersten und/oder zweiten verfahrbaren Kolbens, des Stößels und/oder des Belüftungsstößels nicht nur vorgegeben, sondern auch messtechnisch mittels eines induktiven Sensors oder mehrerer induktiver Sensoren ermittelt und somit überprüft und/oder geregelt werden. Zudem kann der induktive Sensor oder die induktiven Sensoren mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Prozessanlage verbunden und zum Ansteuern und/oder Regeln des Hochdruckventils verwendet werden .
[59] Folglich wird die Betriebssicherheit des
Hochdruckventils erhöht.
[60] Ein „induktiver Sensor" misst insbesondere die Änderung einer Induktivität oder deren Güte durch eine Lageveränderung relativ zu einem leitfähigen und/oder ferromagnetischen Teil des Sensors. Hierbei arbeitet der induktive Sensor mit einer Induktivität (offene Spule) , welche ein Magnetfeld erzeugt, wobei dieses durch ein Objekt, beispielsweise den verfahrbaren Kolben, verändert wird. Dadurch kann berührungslos und verschleißfrei ein Winkel, Weg, Abstand und/oder eine Geschwindigkeit gemessen werden .
[61] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Nachreinigen eines Hochdruckventils, wobei das Hochdruckventil ein zuvor beschriebenes Hochdruckventil ist, mit folgenden Schritten:
- Beenden einer externen Zufuhr von
Zerstäuberflüssigkeit zum Ventileinlass des
Hochdruckventils ,
- Verfahren des Stößels in die Schließstellung mittels des ersten verfahrbaren Kolbens des Hochdruckventils, sodass der Ventileinlass geschlossen und der Spülflüssigkeitseinlass geöffnet ist,
- Druckentlasten des Hochdruckventils durch ein Öffnen des Belüftungsstößels mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens und ein Druckableiten über den Druckauslass,
- Zuführen von Spülflüssigkeit durch den
Spülflüssigkeitseinlass und/oder über das
Rückschlagventil in die Fluidverbindung des
Hochdruckventils, sodass der Druckauslass gespült wird,
- Schließen des Belüftungsstößels mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens des Hochdruckventils und dadurch Schließen des Druckauslasses,
Weiteres Zuführen von Spülflüssigkeit derart, dass die Fluidverbindung, der Stößel, der Belüftungsstößel und/oder die Zerstäuberdüse durch die Spülflüssigkeit gespült wird oder werden.
[62] Somit wird ein Verfahren zum Nachspülen und Nachreinigen eines Hochdruckventils bereitgestellt, welches direkt nach dem regulären Betrieb des Hochdruckventils durchgeführt werden kann, ohne dass das Hochdruckventil zunächst demontiert werden muss. Insbesondere kann das Verfahren zum Nachreinigen automatisiert, beispielsweise über eine Anlagensteuer- und/oder -regelungseinrichtung, durchgeführt werden. [63] Zudem kann nach einer Störung und/oder einem Abschalten des Hochdruckventils eine angeschlossene Zerstäuberdüse nach einer kurzen Nachreinigung des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse zeitnah wieder in den Betrieb genommen und in den Gesamtprozess eingebunden werden.
[64] In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird als Spülflüssigkeit Wasser mit einem Druck in einem Bereich von 5 MPa bis 25 MPa, bevorzugt 10 MPa bis 20 MPa, verwendet .
[65] Um Rückstände der Zerstäuberflüssigkeit und/oder der Spülflüssigkeit zu vermeiden und die Produktqualität beim Zerstäuben zu gewährleisten, wird nach dem Nachreinigen ein Trocknen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse durch Einbringen eines Gases durch den Gaseinlass und/oder das gasseitige Rückschlagventil durchgeführt.
[66] Dadurch wird an den flüssigkeitsbenetzten Teilen des Hochdruckventils und/oder der Zerstäuberdüse die verbliebene Flüssigkeit nicht nur herausgedrückt, sondern auch getrocknet. Folglich findet bei einem nachfolgenden Betrieb keine Vermischung von neuer Zerstäuberflüssigkeit und Spülflüssigkeit und/oder alter Zerstäuberflüssigkeit statt .
[67] Unter „Trocknen" wird insbesondere ein Entzug von Flüssigkeit aus dem Hochdruckventil und/oder der Sprühdüse verstanden. Durch das Trocknen werden insbesondere die flüssigkeitsbenetzten Innenteile des Hochdruckventils und/oder Sprühdüse getrocknet, wobei eine thermische und/oder physikalische Umwandlung der Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand stattfindet.
[68] Bei einem „Gas" handelt es sich insbesondere um Luft, ein Inertgas und/oder Schutzgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon. Das Gas kann insbesondere eine Umgebungstemperatur oder eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur aufweisen. Das Gas ist insbesondere frei von Partikeln.
[69] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Hochdruckventils mit einer Wasserspüleinheit .
[70] Ein Hochdruckventil 101 weist einen Ventilkörper 103 aus Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl (Werkstoffnummer 1.4404) auf. In den Ventilkörper 103 sind ein Flüssigkeitseinlass 105 und ein Flüssigkeitsauslass 107 eingeschraubt. Der Flüssigkeitseinlass 105 ist über eine Verbindungsleitung 109 mit dem Flüssigkeitsauslass 107 verbunden.
[71] Des Weiteren weist das Hochdruckventil 101 einen
Stößel 113 und einen Belüftungsstößel 123 auf, welche jeweils in ihrer Längsausrichtung senkrecht zu einer Durchflussrichtung in der nach unten zum
Flüssigkeitsauslass 107 führenden Verbindungsleitung 109 angeordnet sind. Der Stößel 113 und der Belüftungsstößel 123 weisen jeweils eine spezielle Form auf. [72] Zudem hat das Hochdruckventil 101 zwei nicht gezeigte Anschlüsse zum Zuführen von Druckluft. Hierbei ist der nicht gezeigte obere Anschluss für Druckluft über einen ersten doppelwirkenden Kolben 111 und eine obere nicht gezeigte Druckfeder mit dem Stößel 113 wirkverbunden, während der untere nicht gezeigte Anschluss für Druckluft über einen zweiten doppelwirkenden Kolben 121 und einer unteren, nicht gezeigten Druckfeder mit dem Belüftungsstößel 123 wirkverbunden ist.
[73] Auf der dem zweiten doppelwirkenden Kolben 121 gegenüberliegenden Seite des Belüftungsstößels 123, ist der Belüftungsstößel 123 mit einem Lufteinlass 125 und einem Rückschlagventil 127 verbunden. Des Weiteren steht der Belüftungsstößel 123 mit einem Druckablass 139 in Verbindung. Ebenso ist der Stößel 113 mit einem Druckablass 129 verbunden.
[74] Zum messtechnischen Bestimmen einer Stellung des Stößels 113, des ersten doppelwirkenden Kolbens 111, des Belüftungsstößels 123 und des zweiten doppelwirkenden Kolbens 121 weist das Hochdruckventil 101 entsprechend angeordnete, nicht gezeigte induktive Sensoren auf.
[75] Oberhalb des Stößels 113 ist an der Verbindungsleitung 109 eine Wasserspüleinheit 115 angeordnet. Die Wasserspüleinheit 115 weist einen Wasserspüleinlass 117 und ein Rückschlagventil 119 auf.
[76] An dem Flüssigkeitsauslass 107 ist eine nicht gezeigte Sprühdüse eines nicht gezeigten Sprühtrockners angeordnet, wobei in dem Sprühtrockner voreingedickte Milch versprüht wird. Dazu wird mittels einer nicht gezeigten Hochdruckpumpe voreingedickte Milch mit einem Druck von 30 MPa dem Flüssigkeitseinlass 105 des Hochdruckventils 101 zugeführt, welche durch die Verbindungsleitung 109 bei Öffnungsstellung des Stößels 113 den Stößel 113 und den Belüftungsstößel 123 umströmt und kontinuierlich zum Flüssigkeitsauslass 107 und somit der nicht gezeigten Sprühdüse gelangt.
[77] Aufgrund einer Prozessschwankung muss die nicht gezeigte Sprühdüse abgestellt werden. Daraufhin werden mit dem Hochdruckventil 101 folgende Arbeitsvorgänge realisiert :
[78] Die nicht gezeigte Hochdruckpumpe zur externen Zufuhr von voreingedickter Milch zum Flüssigkeitseinlass 105 des Hochdruckventils 101 wird gestoppt und der Stößel 113 mittels einer Zufuhr von Druckluft am oberen Anschluss 133, des ersten doppelwirkenden Kolbens 111 und der oberen, nicht gezeigten Druckfeder in die Schließstellung bezüglich des Durchflusses von eingedickter Milch gebracht, sodass der Flüssigkeitseinlass 105 nicht mehr für die voreingedickte Milch durchgängig ist.
[79] Anschließend erfolgt ein Druckentlasten des Hochdruckventils 101 durch ein Öffnen des Belüftungsstößels 123, wobei der Belüftungsstößel 123 mittels Druckluft am nicht gezeigten unteren Anschluss des zweiten doppelwirkenden Kolbens 121 und der unteren, nicht gezeigten Druckfeder in die entsprechende Öffnungsstellung verfahren wird, und die in der Verbindungsleitung 109 unterhalb des Stößels 113 verbliebene verdickte Milch über den Druckablass 139 aus dem Hochdruckventil 101 abgelassen und somit eine Druckentlastung durchgeführt wird.
[80] Als nächster Schritt wird mittels einer nicht gezeigten Spülpumpe mit einem Druck von 15 MPa CIP-Lösung, welche Wasser und 3 Gew.-% Natronlauge aufweist, durch den Wasserspüleinlass 117 und die Wasserkartusche 119 der Wasserspüleinheit 115 um den Stößel 113 herum der Verbindungsleitung 109 zugeführt. Dadurch wird zunächst ein entsprechender Abschnitt der Verbindungsleitung 109 und der Druckablass 139 gespült.
[81] Daraufhin erfolgt ein Schließen des Belüftungsstößels 123 mittels des zweiten doppelwirkenden Kolbens 121, sodass der Druckablass 139 geschlossen ist. Dadurch nun wird die Verbindungsleitung 109, der Flüssigkeitsauslass 107 und die angeschlossene nicht gezeigte Sprühdüse gespült und gereinigt. Während des Durchtritts der CIP-Lösung durch die Verbindungsleitung 109 wird der Belüftungsstößel 123 mittels des zweiten doppelwirkenden Kolbens 121 leicht um seine Öffnungsstellung hin und her bewegt, sodass der CIP- Lösung in der Verbindungsleitung 109 eine Pulsation aufgeprägt und dadurch die Reinigungsleistung verbessert sowie eine Reinigung des Belüftungsstößels 123 selbst erzielt wird.
[82] In diesem Spülvorgang mit einer Dauer von 30 Sekunden wird somit der Durchlass 139, der Stößel 113, die Verbindungsleitung 109, der Belüftungsstößel 123 und die nicht gezeigte Sprühdüse gespült und gereinigt. [83] Abschließend wird der Belüftungsstößel 123 in seine Öffnungsstellung für Luft gebracht mittels des zweiten doppelwirkenden Kolbens 121, sodass partikelfreie Luft mit einem Druck von 0,6 MPa und einer Temperatur von 40 °C durch den Lufteinlass 125 und über das Rückschlagventil 127 um den Belüftungsstößel 123 strömt und dadurch in die Verbindungsleitung 109 sowie durch den Flüssigkeitsauslass 107 zur nicht gezeigten Sprühdüse strömt. Somit liegt in der Verbindungsleitung 109 partikelfreie und getrocknete Luft vor, welche die Feuchtigkeit der mit CIP-Lösung benetzten Verbindungsleitung 109, des Stößels 113, des Belüftungsstößels 123 und des Flüssigkeitsauslasses 107 sowie der daran angeschlossenen nicht gezeigten Sprühdüse aufnimmt und diese trocknet.
[84] Dadurch kann nach dem integrierten CIP-Spülen des Hochdruckventils 101 mittels der Wasserspüleinheit 115 und durch Nachtrocknen innerhalb von 3 Minuten eine Wiederinbetriebnahme des Hochdruckventils 101 erfolgen, ohne dass verbliebene Rückstände eine Prozessstörung verursachen .
[85] In einer Alternative wird das Hochdruckventil 101 beim Spülen derart betrieben, dass zunächst über den Druckablass 129 des Stößels 113, anschließend über den Druckablass 139 des Belüftungsstößels 123 und nachfolgend die vollständige Verbindungsleitung 109 mit der angeschlossenen, nicht gezeigten Sprühdüse gespült wird. Somit wird ein schrittweises, mehrstufiges Spülen des Hochdruckventils 101 realisiert und eine Rekontamination beim Spülen verhindert. Bezugs zeichenliste
101 Hochdruckventil
103 Ventilkörper
105 Flüssigkeitseinlass
107 Flüssigkeitsauslass
109 Verbindungsleitung
111 erster doppeltwirkender Kolben 113 Stößel
115 Wasserspüleinheit
117 Wasserspüleinlass
119 Rückschlagventil
121 zweiter doppeltwirkender Kolben 123 Belüftungsstößel
125 Lufteinlass
127 Rückschlagventil
129 Druckablass
139 Druckablass

Claims

Patentansprüche :
1. Hochdruckventil (101) für eine Zerstäuberdüse, wobei das
Hochdruckventil einen Ventileinlass (105), einen Ventilauslass (107), eine Fluidverbindung (109), mindestens einen ersten verfahrbaren Kolben (111) und einen Stößel (113) aufweist, und der Ventileinlass über die Fluidverbindung mit dem Ventilauslass verbunden ist, der Stößel in der Fluidverbindung angeordnet und am Ventilauslass die Zerstäuberdüse anschließbar ist, wobei mittels des ersten verfahrbaren Kolbens der Stößel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist und im Falle der Öffnungsstellung des Stößels eine Zerstäuberflüssigkeit vom Ventileinlass durch die Fluidverbindung zum Ventilauslass und/oder zur Zerstäuberdüse gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil eine Nachspüleinrichtung (115) zum Nachspülen des Hochdruckventils und/oder der
Zerstäuberdüse mit einer Spülflüssigkeit aufweist.
2. Hochdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachspüleinrichtung einen
Spülflüssigkeitseinlass (117) und/oder ein
Rückschlagventil (119) aufweist.
3. Hochdruckventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachspüleinrichtung derart an der Fluidverbindung angeordnet ist, dass die Spülflüssigkeit senkrecht zu einer Längsausrichtung des Stößels auf den Stößel auftritt.
4. Hochdruckventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil derart eingerichtet ist, dass das Hochdruckventil für einen Druck in einem Bereich von 10 MPa bis 50 MPa, bevorzugt von 15 MPa bis 35 MPa ausgelegt ist.
5. Hochdruckventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil einen Belüftungsstößel (123) und einen zweiten verfahrbaren Kolben (121) aufweist, wobei der Belüftungsstößel in der Fluidverbindung angeordnet und mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens bewegbar ist.
6. Hochdruckventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste verfahrbare Kolben und/oder der zweite verfahrbare Kolben jeweils als doppeltwirkender Kolben ausgebildet ist oder sind.
7. Hochdruckventil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsstößel mit einem Druckauslass (139) verbunden ist.
8. Hochdruckventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsstößel mit einem Gaseinlass (125) und/oder einem Rückschlagventil (127) verbunden ist.
9. Hochdruckventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsstößel in der Fluidverbindung in einer Fließrichtung der
Zerstäuberflüssigkeit hinter dem Stößel angeordnet ist.
10. Hochdruckventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckventil einen induktiven Sensor oder mehrere induktive Sensoren derart aufweist, dass eine Stellung des ersten verfahrbaren Kolbens, des zweiten verfahrbaren Kolbens, des Stößels und/oder des Belüftungsstößels ermittelbar ist.
11. Verfahren zum Nachreinigen eines Hochdruckventils, wobei das Hochdruckventil ein Hochdruckventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte : Beenden einer externen Zufuhr von
Zerstäuberflüssigkeit zum Ventileinlass des Hochdruckventils ,
Verfahren des Stößels in die Schließstellung mittels des ersten verfahrbaren Kolbens des Hochdruckventils, sodass der Ventileinlass geschlossen und der Spülflüssigkeitseinlass geöffnet ist,
Druckentlasten des Hochdruckventils durch ein Öffnen des Belüftungsstößels mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens und ein Druckableiten über den Druckauslass ,
Zuführen von Spülflüssigkeit durch den
Spülflüssigkeitseinlass und/oder über das
Rückschlagventil in die Fluidverbindung des Hochdruckventils, sodass der Druckauslass gespült wird,
Schließen des Belüftungsstößels mittels des zweiten verfahrbaren Kolbens des Hochdruckventils und dadurch Schließen des Druckauslasses,
Weiteres Zuführen von Spülflüssigkeit derart, dass die Fluidverbindung, der Stößel, der Belüftungsstößel und/oder die Zerstäuberdüse durch die Spülflüssigkeit gespült wird oder werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülflüssigkeit Wasser mit einem Druck in einem Bereich von 5 MPa bis 25 MPa, bevorzugt 10 MPa bis 20 MPa verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Nachreinigen ein Trocknen des Hochdruckventils durch Einbringen eines Gases durch den Gaseinlass und/oder über das Rückschlagventil durchgeführt wird.
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