RS58491B1 - Uređaj za doziranje kriogenih medijuma - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na uređaj za doziranje kriogenih medijuma koji ima kontejner sa zidom i najmanje jedan u zid kontejnera integrisan ventil za kriogeni medijum koji se može povezati sa dovodom za uvođenje kriogenog medija u kontejner, pri čemu je ventil opremljen prolazom koji se pruža kroz vodeći kanal kućišta ventila, gde je zaporni element predviđen na strani kontejnera sa prednjom sekcijom u obliku tanjira koji je pokretljiv u aksijalnom smeru, pri čemu prednja sekcija leži na zaptivnoj površini kućišta ventila u zatvorenom stanju ventila, dok je u otvorenom stanju odmaknuta od nje, gde je zaptivna površina kućišta ventila postavljena nazad na zid kontejnera tako da se zaporni element proteže površinom koja je okrenuta prema kontejneru svojom prednjom sekcijom u obliku tanjira u otvorenom stanju ventila, uglavnom poravnato sa unutrašnjom površinom kontejnera.

[0002] Kriogeni mediji, naročito kriogene tečnosti ili gasovi za hlađenje ili zamrzavanje tečnosti, pastuoznih ili čvrstih proizvoda, koriste se u mnogim industrijskim primenama. Prenos toplote se vrši indirektno, tj. bez kontakta materijala između proizvoda koji se hladi i kriogenog medija preko površina izmenjivača toplote ili direktnim kontaktom proizvoda sa kriogenim medijumom, kod koga se obično proizvod koji se hladi propušta kroz cev ili se sakuplja u kontejner, a kriogeni medijum se uvodi preko odgovarajućih mlaznica, ventila ili drugih elemenata za doziranje postavljenih u vodu ili u kontejneru. U daljem tekstu su termini „vod“ i „kontejner“ podvedeni pod pojam „kontejner“.

[0003] Ako se proizvod koji se hladi nalazi u kontejneru, na primer u mikseru, tada su dostupne različite mogućnosti za napajanje kriogenog medijuma: Kada se postave u gornji deo kontejnera, ulazna mesta za kriogeni medijum imaju mali ili nikakav kontakt sa proizvodom koji se hladi. Kako postoji određena udaljenost između proizvoda i ulaznih mesta, rizik od zaleđivanja ulaznih mesta je nizak. Stoga se mogu koristiti jednostavno konstruisani ventili ili mlaznice – na primer, mlaznice za raspršivanje ili kapilarne mlaznice koje su uvek otvorene prema unutrašnjosti kontejnera. Međutim, nedostatak ovih sistema je to što samo deo kriogenog medijuma dolazi u kontakt sa proizvodom i ta toplota može da se iskoristi, dok preostali, često veći deo odlazi u atmosferu ili se odvodi preko odvodnog voda. Još jedan nedostatak koji se tiče unutrašnjosti kontejnera je uvek otvorena mlaznica, tako preko nje mogu da prodru sredstvo za čišćenje ili voda. Pored mogućnosti formiranja bakterijskih gnezda, postoji opasnost da nakon uvođenja kriogenog medijuma dođe do kristalizacije tečnost koja je prodrla, što dovodi do začepljivanja elementa za doziranje.

[0004] Da bi se toplotna energija bolje prenela na kriogeni medijum, kriogeni medijum se alternativno uvodi direktno u proizvod. U tu svrhu, ulazna mesta za kriogeni medijum se ne nalaze u gornjem delu, već se nalaze u donjem delu kontejnera, tj. u području koje je napunjeno tokom tretmana proizvodom koji se hladi. Međutim, ovaj postupak, koji je u stručnom žargonu poznat kao „donje ubrizgavanje“ (Bottom injection), mora uvek da obezbedi da se ventil uvek može zatvoriti da bi se sprečilo zamrzavanje ulaznih mesta tokom tretmana proizvodom za zamrzavanje što dovodi do njihove blokade ili narušavanja njihove funkcije. Osim toga, neophodno je sprečiti prodiranje proizvoda u unutrašnjost mlaznice gde bi se trajno taložio, što dovodi do rizika od kontaminacije. Problem koji se ovde razmatra slično se odnosi i na ubrizgavanje rashladne tečnosti u vod kroz koji prolaze tečni ili generalno tečni proizvodi.

[0005] Ventil pogodan za upotrebu u okviru „donjeg ubrizgavanja“ za uvođenje kriogenog medijuma opisan je u DE 10152 764 A1. Ventil je obuhvaćen u kućištu ventila koje je integrisano u zid kontejnera, na primer mikser. U kućištu ventila je postavljen otvor ventila sa malim poprečnim presekom, koji se može zatvoriti pomoću igle ventila tako da kada je ventil u zatvorenom stanju, čeona strana igle ventila je poravnata sa kućištem ventila ili unutrašnjom površinom kontejnera. Kada se ventil koristi, igla ventila je uvučena i rashladna tečnost, na primer, tečni azot, utiče kroz otvor ventila u unutrašnjost kontejnera i formira mlaz rashladnog sredstva koji duboko prodire u proizvod koji se hladi. Kada se ventil zatvara, igla ventila se pomera prema kontejneru i istiskuje svaki proizvod koji je ušao kroz otvor ventila. Ovaj raspored je nepogodan zato što se igla ventila mora aktivirati nezavisno od ulaza gasa, tako da postoji opasnost da proizvod može prodreti iz kontejnera u unutrašnjost ventila u slučaju naglog pada pritiska u dovodu rashladnog sredstva.

[0006] U WO 2008/007000 A2 opisan je drugi uređaj za doziranje kriogenog medijuma. Ovaj uređaj sadrži ventil sa telom zatvarača u obliku klipa, koji je pokretno postavljen u cevasti vodeći kanal i deluje u aksijalnom smeru protiv otpora opruge, a sa čeone strane je opremljen pločom za zatvaranje. Sa bočne strane ovog vodećeg kanala je predviđeno nekoliko uvodnika za uvođenje kriogenog medijuma, koji su fluidno povezani sa dovodom za kriogeni medijum. Ulazni otvori ovih uvodnika su postavljeni tako da se mogu zatvoriti pločom za zatvaranje tela zatvarača pod dejstvom opruge. Ako pritisak u dovodu rashladnog sredstva prekorači određenu graničnu vrednost koju definiše sila opruge, samim tim će biti prekoračen i u uvodnicima, i ventil će se otvoriti. Kada se pritisak u dovodu rashladnog sredstva smanji, klip i ploča za zatvaranje automatski se vraćaju u zatvoreno stanje pod dejstvom opruge.

Nedostatak ovog načina je, međutim, to što se protok kriogenog rashladnog medijuma koji prolazi kroz pojedinačne uvodnike teško može kontrolisati. Pored toga, precizno konstruisani uvodnici za kriogeni medijum uključuju rizik od zamrzavanja ili začepljenja tokom rada.

[0007] Uređaj za doziranje kriogenog medijuma opisan u EP 1867 902 A2 takođe ima prostor za tretman u kojem je telo zatvarača opremljeno pločom za zatvaranje postavljeno aksijalno pokretno u vodeći kanal i deluje u smeru protiv opruge. Za razliku od gore navedenog načina, vodeći kanal tela zatvarača istovremeno služi kao protočni kanal za kriogeni medijum, pri čemu je konstrukcija ventila pojednostavljena i rizik od zamrzavanja je smanjen. Međutim, problem je to što dvostruka funkcija vodećeg kanala dovodi do smanjene stabilnosti u vođenju tela zatvarača, što povremeno može dovesti do narušavanja funkcionisanja uređaja.

[0008] U patentu US 5,782,269 je objavljen zaporni ventil namenjen za ugradnju u zatezač lanca vozila sa gusenicom.

[0009] Cilj predloženog pronalaska je, prema tome, da obezbedi uređaj za doziranje kriogenog medijuma koji je po konstrukciji pogodan da sa visokom pouzdanošću vrši ubrizgavanje u donji deo kontejnera napunjenog proizvodom koji se hladi ili protiče kroz njega.

[0010] Rešenje ovog cilja je postignuto u uređaju na početku navedenog tipa i namene, koji je takav da je vodeći kanal po svom poprečnom preseku prilagođen poprečnom preseku zatvarača, ali da je obezbeđen najmanje jedan protočni kanal u obliku žleba koji se proteže aksijalno dužinom vodećeg kanala i ulazi u područje zaptivne površine kućišta, gde je protočni kanal u obliku žleba postavljen tako da se radijalni zazor zapornog elementa ne produžava u vodeći kanal.

[0011] Za razliku od načina u WO 2008/007000 A2 takođe se ne koriste posebni uvodnici pored ventila, već se kriogeni medijum vodi najmanje pretežno kroz vodeći kanal u obliku žleba, odnosno kroz protočni kanal/e koji su povezani sa zapornim elementom, pri čemu se zbog radijalnog zazora zaporni element ne produžuje u vodeći kanal. Ako je predviđeno više protočnih kanala u obliku žleba, potrebno je osigurati da su oni raspoređeni i dimenzionisani tako da na uzani radijalni vod zapornog elementa ne utiče vodeći kanal. Protočni kanali u obliku žleba, koji mogu imati okrugli ili pravougaoni poprečni presek, završavaju se u području zaptivne površine; ako su protočni kanali predviđeni i u zidu vodećeg kanala, oni se završavaju direktno na zaptivnoj površini. Ako su protočni kanali predviđeni u zapornom elementu, oni se završavaju na zaptivnoj površini korišćene donje strane prednje sekcije u obliku tanjira, tako da se kanali zatvaraju kada se ventil stavlja u zatvoreno stanje interakcijom prednje sekcije u obliku tanjira i zaptivne površine.

[0012] Poželjno usavršavanje ovog pronalaska je da se u zidu vodećeg kanala obezbede najmanje tri protočna kanala raspoređena na jednakim ugaonim rastojanjima, koji se protežu paralelno jedan prema drugom i po uzdužnoj osi vodećeg kanala. Na taj način se obezbeđuje pravolinijsko strujanje kriogenog medijuma sve do nailaska na prednju sekciju u obliku tanjira, preko koje se medijum kasnije zakreće u bočnom smeru. Podjednako ugaono rastojanje protočnih linija obezbeđuje ravnomerno isticanje kriogenog medijuma na otvoru ventila u svim radijalnim pravcima. Na ovaj način se mogu postaviti i četiri ili više kanala, pri čemu se njihov broj i površina poprečnog preseka biraju tako da se vođenje zapornog elementa nadalje obezbeđuje sa minimalnim zazorom u radijalnom pravcu.

[0013] Umesto ili pored protočnih kanala, koji su predviđeni u zidu vodećeg kanala, takođe je povoljno da se planiraju protočni kanali u telu zapornog elementa. I ovde podjednako ugaono rastojanje protočnih linija obezbeđuje ravnomerno isticanje kriogenog medijuma na otvoru ventila u svim radijalnim pravcima. U tom slučaju, vodeći kanal se može konstruisati, na primer, kao jednostavan okrugli provrt, a kriogeni medijum se u potpunosti vodi kroz protočne kanale koji su raspoređeni u zapornom elementu.

[0014] Pogodno je da je prednja sekcija zapornog elementa u obliku tanjira konusno oblikovana na strani okrenutoj prema zaptivnoj površini i da deluje zajedno sa odgovarajućom konusnom zaptivnom površinom. Takva konstrukcija je povoljna jer ima relativno mali otpor protoka, a pored toga odgovara širokoj raspodeli medijuma u kontejneru tokom dotoka kriogenog medija i, pored toga, ne pruža mogućnost za taloženje ostataka proizvoda.

[0015] Ventil je pogodno opremljen sredstvima koja iznad prethodno određene razlike pritiska između pritiska kriogenog medijuma u dovodnom vodu i pritiska u kontejneru omogućavaju uvođenje kriogenog medijuma u kontejner, dok zatvaraju ventil kada je razlika pritisaka manja od određene. Time se osigurava da nijedan proizvod ne može prodreti iz kontejnera u unutrašnjost ventila. Nivo diferencijalnog pritiska se bira u zavisnosti od korišćenog kriogenog medijuma i/ili proizvoda koji se hladi. Na primer, diferencijalni pritisak kod tečnog azota ili tečnog kiseonika iznosi između 0,5 i 6 bara, poželjno između 1,5 i 4 bara, kod ugljen-dioksida diferencijalni pritisak odgovara najmanje pritisku trostruke tačke (5,18 bara), poželjno 8 do 10 bara. Sam kontejner često radi bez pritiska, tj. unutar njega vlada pritisak okoline.

[0016] Poželjno je da je zaporni element bude izveden tako da može da se pomera suprotno dejstvu opružnog elementa, gde se kretanje prema unutrašnjosti kontejnera vrši u pravcu otvaranja. Ova realizacija naročito ima dve prednosti: S jedne strane, zaptivna površina za prednju sekciju zapornog elementa u obliku tanjira se može postaviti na ulazni otvor kućišta ventila sa strane kontejnera. Ventil se tako otvara ili zatvara direktno u području zida kontejnera. Više nema dužih deonica voda u kojima se proizvod može akumulirati tokom faze zatvaranja ventila. S druge strane, mogući diferencijalni pritisak pri kome se ventil otvara ili zatvara određen je povratnom silom opružnog elementa. Odgovarajućim izborom opruge ili varijacijom putanje opruge, diferencijalni pritisak se može lako podešavati u skladu sa zahtevima.

[0017] Poželjno je da zaporni element bude izveden sa pomakom zapornog elementa u ograničavaču puta u aksijalnom smeru. Pri tom se, na primer, radi o nosećoj sekciji koja je montirana na čeonoj strani nasuprot prednjoj sekciji u obliku tanjira i deluje zajedno sa odgovarajućom nosećom sekcijom kućišta ventila. Poželjno podesivi ograničavač puta sprečava duboko prodiranje zapornog elementa u unutrašnjost kontejnera, što može dovesti do zaprečavanja u kontejneru u kojem vladaju uslovi protoka ili u njemu smeštenih uređaja, kao što je na primer mešalica.

[0018] Shodno ovom pronalasku, zaptivna površina kućišta ventila je postavljena pomerena unazad u zid kontejnera tako da zaporni element kada je u otvorenom stanju ne zalazi u unutrašnjost kontejnera. U otvorenom stanju, zaporni element je tada najviše produžen do zaptivne površine tako da se površina prednje sekcije u obliku tanjira okrenuta prema kontejneru proteže uglavnom u ravni sa unutrašnjom površinom kontejnera. Na taj način je naročito moguće da se u kontejneru postavi alat za mešanje ili sečenje koji se tokom rada proteže direktno na unutrašnji zid kontejnera a da ga otvoreni ventil pri tom ne ometa.

[0019] Da bi se postigla posebno dobra zaptivenost u zatvorenom stanju ventila, poželjno je da se na zaptivnoj površini kućišta ventila planira obodni zaptivni element, na primer, postavljanjem obodnog zaptivnog prstena, koji je izrađen od materijala otpornog na hladnoću, u obodni žleb.

[0020] Poželjno je da ventil sa unutrašnjim zidom kontejnera bude povezan sa mogućnošću odvajanja. Na primer, kućište ventila je planirano sa navojem koji se može zavrnuti u odgovarajući unutrašnji navoj u zidu kontejnera ili u prihvatu ventila koji je povezan sa zidom kontejnera. Na ovaj način se ventil može lako prilagoditi odgovarajućim zahtevima i lako zameniti ili naknadno ugraditi pri zameni kriogenog medijuma ili proizvoda koji se hladi.

[0021] U isto tako pogodnoj realizaciji pronalaska, kontejner predstavlja vod za transport tečnog ili gasovitog proizvoda. Vod pri tom može biti i vod pod pritiskom. Takvi sistemi se koriste naročito za uvođenje tečnog ugljen-dioksida u tečnosti, na primer u ekološkim tehnologijama za tretman otpadnih voda ili za osvežavanje ili dekontaminaciju tečnih namirnica kao što su vino, sokovi ili mleko. Uređaj shodno pronalasku pouzdano sprečava prodiranje proizvoda u unutrašnjost ventila ili u dovodni vod za kriogeni medijum, čak i u slučaju fluktuacija pritiska u vodu za proizvod ili u slučaju pada pritiska u dovodnom vodu za kriogeni medijum.

[0022] U drugoj realizaciji pronalaska, ventil je planiran u zidu kontejnera za mešanje ili pripremu proizvoda. Takvi kontejneri se koriste, na primer, u prehrambenoj industriji ili u farmaceutskoj industriji za serijsku proizvodnju proizvoda ili pretproizvoda.

[0023] Pogodan oblik realizacije ovog pronalaska pretpostavlja da je kontejner opremljen mešalicom za hlađenje proizvoda tokom procesa mešanja. Kontejner u ovom slučaju je, na primer, kontejner u kojem je postavljen uređaj za mešanje, ili je vod koji je predviđen u stacionarnom mikseru.

[0024] Da bi se postigao posebno dobar rashladni efekat, ventil je poželjno postavljen u području kontejnera, dakle u kontejner ili vod koji je tokom predviđene upotrebe kontejnera ovlažen proizvodom koji se dovodi u kontejner. U ovom postupku, koji se takođe naziva „donje ubrizgavanje“, rashladni medijum se uvodi direktno u proizvod i na taj način umešava u njega.

[0025] Poželjno je da se kao kriogeni medijum koriste azot, kiseonik, ugljen-dioksid, argon i/ili azotni oksid (NO2). Azot i argon su inertni i imaju dobre karakteristike hlađenja. Azotni oksid se široko koristi kao gas za sterilizaciju u prehrambenim primenama. Primena hladnog kiseonika za hlađenje, posebno mesa ili mesne mase, ne samo da dovodi do dobrog efekta hlađenja, već posebno doprinosi očuvanju boje crvenog mesa. Kao kriogeni medijum je takođe pogodan ugljen-dioksid koji se uvodi u tečnom stanju a pri ulasku u kontejner se rasterećuje kako bi nastao čvrsti ugljen-dioksid („sneg ugljen-dioksida“). Praškasti sneg ugljen-dioksida može direktno da se meša, posebno sa praškastim proizvodom, čime se postiže efikasno hlađenje.

[0026] U skladu sa crtežima, primer realizacije pronalaska će biti detaljnije objašnjen.

[0027] Ilustracije u šematskim prikazima:

Sl. 1: Uzdužni presek uređaja za doziranje kriogenog medijuma shodno pronalasku u kontejneru,

Sl. 2: Poprečni presek uređaja sa sl.1 duž linije preseka II - II

Sl. 3: Vodeći kanal alternativne konstrukcije uređaja shodno pronalasku

[0028] Uređaj sadrži ventil 1, koji je montiran na kontejneru, koji je posebno predviđen za prihvat proizvoda koji se hladi u kontejneru 2, ili cevovod za transport fluida. Ventil 1 ima telo ventila koje se sastoji od dva dela kućišta 6, 7. Prednji deo kućišta 6 tela ventila je odvojivo pričvršćen u zid kontejnera 3 kontejnera 2, na primer, zavrtnjima. Zadnji deo kućišta 7 tela ventila je takođe odvojivo pričvršćen na prednji deo kućišta 6, na primer, pomoću zavrtanja, pri čemu je zadnji deo kućišta 7 okrenut prema čeonoj strani prednjeg dela kućišta 6, sa prstenastim ramenom 10 u unutrašnjem delu zadnjeg kućišta 7. Suprotno od prednjeg dela kućišta 6, zadnji deo kućišta 7 ima priključak 4 za povezivanje sa dovodnim vodom , za kriogeni medijum, koji ovde nije prikazan. Priključak 4 je prilagođen tipu dovodnog voda za kriogeni medijum, a u zavisnosti od slučaja izveden je kao otporan na pritisak/niske temperature. Na primer, priključak 4 je navojni priključak ili prirubnica. Kao kriogeni medijum se, na primer, koristi tečni gas, kao što su tečni azot, tečni kiseonik ili tečni ugljen-dioksid, ili hladni gas, kao što su gasoviti kriogeni azot, azotni oksid ili argon. Uređaj shodno ovom pronalasku se generalno može koristiti i za doziranje gasa ili tečnosti u gas, tečnosti ili pastuozne, praškaste ili grudvaste materijale.

[0029] U unutrašnjosti tela ventila prihvata se zaporni element 11 koji je aksijalno pokretljiv, kojim se ventil 1 može zatvoriti i otvoriti. Zaporni element 11 se uglavnom sastoji od cilindrične unutrašnje sekcije 12, 12', na koju se povezuje prednja sekcija 13 u obliku tanjira okrenuta prema čeonoj strani kontejnera 2. Unutrašnja sekcija 12, 12’ ima kružni poprečni presek i svojom prednjom sekcijom je smeštena u vodeći kanal 14 prednjeg dela kućišta.

[0030] Na sl.2 i 3 su prikazani poprečni preseci dva vodeća kanala 14, 14’ koji se mogu planirati u okviru pronalaska, iako za njih, naravno, nisu dati potpuni detalji o svim mogućim realizacijama u okviru pronalaska. Vodeći kanali 14, 14’ obuhvataju centralni provrt sa približno kružnim poprečnim presekom koji je po svom spoljašnjem prečniku prilagođen spoljašnjem obodu odgovarajuće unutrašnje sekcije 12, 12' tako da je s jedne strane obezbeđena laka aksijalna pokretljivost zapornog elementa 11, a s druge strane, minimizovan je njegov zazor u radijalnom smeru kako bi se sprečilo zakretanje ili zaglavljivanje u radijalnom smeru. U svakom slučaju, radijalno sa spoljne strane su na centralnom provrtu na podjednakim udaljenostima raspoređeni protočni kanali u obliku žleba 15, 15 ', pri čemu primer realizacije sa slike 2 ima tri protočna kanala a primer realizacije sa slike 3 četiri. Protočni kanali 15, 15‘ u primeru realizacije u svakom slučaju imaju poprečni presek u obliku kružnog izreza i na taj način u vodeći kanal 14, 14' vrše ukupan prenos koji u poprečnom preseku ima izgled deteline sa tri ili četiri lista. Međutim, drugi poprečni preseci za protočne kanale, kao što su pravougaoni ili trougaoni poprečni preseci, takođe se mogu planirati u okviru ovog pronalaska. Protočni kanali 15, 15’ služe za transport kriogenog medijuma kroz vodeći kanal 14, 14' i protežu se duž čitave dužine vodećeg kanala 14, 14 '. Zbir njihovih poprečnih preseka je dimenzionisan tako da se protočni kanali 15, 15’ mogu preći dovoljnom količinom kriogenog medijuma za hlađenje, a s druge strane kroz delove zidova centralnog provrta koji nisu prošireni protočnim kanalima 15, 15’ obezbeđeno je sigurno vođenje zapornog elementa 11. Što je veći broj protočnih kanala i/ili veći poprečni presek protočnih kanala, to je protok kriogenog medijuma ravnomerniji. S druge strane, ako je broj preveliki, postoji rizik da će se radijalni zazor zapornog elementa 14 u vodećem kanalu 15, 15’ znatno povećati.

[0031] Na strani koja je okrenuta suprotno od kontejnera 2, konusno oblikovana prednja sekcija 13 zapornog elementa 11 formirana je tako da kada je ventil 2 u zatvorenom stanju – kao što je prikazano na sl. 1 – ona se zatvara na odgovarajućem konusno oblikovanom sedištu ventila 16 prednjeg dela kućišta 6. Da bi se dodatno poboljšala zaptivenost, zaptivni prsten 19 od fleksibilnog materijala otpornog na hladnoću postavljen je u odgovarajućem obodnom žlebu sedišta ventila 16. Na strani unutrašnje sekcije 12 zapornog elementa 11, koja je okrenuta od kontejnera 2, predviđena je prstenasta zadnja sekcija 17 koja je montirana na noseću sekciju 18 unutrašnje sekcije 12, na primer, pomoću zavrtnja. Spoljni poluprečnik zadnje sekcije 17 je veći od unutrašnjeg prečnika prstenastog ramena 10 tela ventila. Kada je ventil 2 otvoren, prstenasto rame 10 tako ograničava aksijalno pomeranje zapornog elementa 11 u smeru unutrašnjosti kontejnera 2. U stanju maksimalnog otvaranja, zadnja sekcija 17 leži na prstenastom ramenu 10. Kada je ventil 2 zatvoren, zadnja sekcija 17 je, međutim, odmaknuta od prstenastog ramena 10. Podešavanjem položaja zadnje sekcije 17 na zapornom elementu 16, maksimalni pomak zapornog elementa 16 može da se menja. Da bi se osigurala protočna veza u unutrašnjosti tela ventila na obe strane zadnje sekcije 17, čak i ako zadnji deo 17 naleže na prstenasto rame 10, unutrašnji deo 12 zapornog elementa 11 ima centralni provrt 25, koji je približno jednak polovini dužine unutrašnje sekcije 12, međutim, gledano od zadnje sekcije 17, postavlja se ispred vodećeg kanala 15, 15’ u radijalnom otvoru 26, koji se pak završava radijalno sa spoljne strane na unutrašnjoj sekciji 12 zapornog elementa 11. U unutrašnjosti tela ventila, kriogeni medijum se zatim ravnomerno raspodeljuje na protočne kanale 15, 15'.

[0032] Vodeći kanal 14 prednjeg dela kućišta 6 se na svom kraju okrenutom od kontejnera 2 u unutrašnjosti 23 otvara sa povećanim poprečnim presekom, tako da formira opružno sedište 20 prstenastog ramena. Između ovog opružnog sedišta 20 i zadnje sekcije 17 pričvršćena je spiralna opruga za zatvaranje 22 tako da je već u zatvorenom položaju ventila 2 pod određenim naprezanjem. Usled toga se ventil 1 otvara samo u prisustvu određene, preko sile opruge za zatvaranje 20 definisane razlike (granični pritisak) između pritiska u unutrašnjosti 23 tela ventila i pritiska u unutrašnjosti kontejnera. Kada se prekorači granični pritisak, zaporni element 11 se pomera aksijalno prema unutrašnjosti kontejnera zbog delovanja natpritiska na tanjirastu prednju sekciju 13 zapornog elementa 11 u unutrašnjosti tela ventila suprotno delovanju opruge za zatvaranje 22. Istovremeno se oslobađaju protočni kanali 15, 15', koji se završavaju na sedištu ventila 16 sa svojim ulaznim otvorima 27 i kriogeni medijum može da utiče u unutrašnjost kontejnera 2. Na primer, ako je granični pritisak pri korišćenju tečnog azota 0,5 bara, puni hod zapornog elementa, tj. maksimalni pomak se postiže na natpritisku od 1 bara. Kada se ugljen-dioksid koristi kao medijum za hlađenje, važno je osigurati da se granični pritisak podesi na nivo koji obezbeđuje da ugljen-dioksid bude iznad trostruke tačke, tj. iznad 5,18 bara, kako bi se sprečilo da u ventilu 2 formira suvi led, što može dovesti do zatvaranja ventila pod određenim okolnostima. Na primer, u takvom slučaju bi diferencijalni pritisak trebalo da iznosi 7 bara, gde u kontejneru vlada pritisak okoline (1 bar); ventil će se tada otvoriti samo kada se na dotok kriogenog medijuma primeni pritisak od najmanje 8 bara. Doziranje količine kriogenog medijuma koji se dovodi u kontejner je stoga direktno zavisno od promene pritiska u dovodnom vodu, što je u korelaciji sa pritiskom u unutrašnjosti 23 tela ventila.

[0033] Konusni oblik prednje sekcije 13 zapornog elementa 11 dovodi do toga da se kriogeni medijum skreće u radijalnom pravcu dok utiče u kontejner 2. Kriogeni medijum tada neće, kao kod DE 10152 764 A1 da ulazi kroz uzani kanal da bi stvorio mlaz rashladnog sredstva u proizvodu, već se široko i ravno raspodeljuje u kontejneru. Na ovaj način se izbegava lokalna hipotermija usled intenzivnog fokusiranja rashladnog sredstva u proizvodu. Rastojanje između zadnje sekcije 17 i prstenastog ramena 10 kada je ventil u zatvorenom stanju definiše maksimalni pomak zapornog elementa 11 i pri tom je izabran tako da čeona strana 24 prednje sekcije 13 ne ulazi dalje u unutrašnjost kontejnera 2, jer se postavlja u nivou sa unutrašnjom površinom 9 zida kontejnera 3. Mešalica ili klizač koji su postavljeni u kontejner 2, odn. koji se protežu do zida kontejnera 3, prema tome, nije ograničen ventilom 1.

[0034] Ako pritisak u unutrašnjem prostoru 23 tela ventila padne ispod gore navedenog graničnog pritiska, ventil 1 se automatski zatvara tako da se zaporni element 11 pomera pod delovanjem opruge za zatvaranje 22 u svoj položaj za blokiranje, pri čemu prednja sekcija u obliku tanjira 13 naleže na zaptivnu površinu 16. U tu svrhu nije potrebna spolja regulacija zapornog elementa 11. Pošto je granični pritisak usled prednaprezanja opruge za zatvaranje 22 uvek veći od unutrašnjeg pritiska u kontejneru 2, nijedan proizvod iz unutrašnjosti kontejnera 2 ne može da prodre u unutrašnjost 23 ventila 2. Ovo posebno važi u slučaju iznenadnog, nepredviđenog pada pritiska u vodu za dovod kriogenog medijuma. Prema tome, uređaj shodno ovom pronalasku takođe je pogodan za „donje ubrizgavanje“, tj. za postavljanje u oblast zida kontejnera 3 koji se navlažuje proizvodom koji se hladi. Naravno, ventil 1 takođe može biti postavljen u gornji deo kontejnera 2 ili u dovodnom vodu.

[0035] Delovi kućišta 6, 7 tela ventila, zapornog elementa 11 i opruge 22 su izrađeni od materijala koji je otporan na niske temperature i/ili visoke pritiske u skladu sa korišćenim kriogenim medijumima, na primer, od odgovarajućeg nerđajućeg čelika otpornog na niske temperature. Pored toga, oni imaju zaobljene ivice tako da nijedan proizvod ne može da se lepi na ventil i da uzrokuje bakteriološku kontaminaciju. Osim toga, delovi 6, 7, 11 i 22 su poželjno odvojivo povezani jedan sa drugim i na kontejner 2, što olakšava ne samo moguće održavanje, već se i ventili mogu prilagoditi određenom korišćenom kriogenom medijumu i/ili zadatku tretmana. Da bi se ventil 1 prilagodio izmenjenim zahtevima, zadnji deo kućišta 7 se odvaja od prednjeg dela kućišta, pri čemu se opruga 22 zamenjuje odgovarajućom, npr. tvrđom oprugom ili oprugom koja u instaliranom stanju ima veće prednaprezanje, i zatvara telo ventila. Alternativno, ventil 1 se može potpuno zameniti.

[0036] Uređaj shodno pronalasku zadovoljava specijalno povišene higijenske zahteve u obradi namirnica, kao što su testo, brašno, kaša ili mesna masa za proizvodnju kobasica, ili u proizvodnji farmaceutskih proizvoda, pretproizvoda i sastojaka, zato što se ulazak proizvoda iz kontejnera ili voda u ventil pouzdano izbegava. Uređaj shodno ovom pronalasku takođe je pogodan za obradu drugih materijala, na primer za agregate građevinske industrije, kao što su cement ili beton. Druga oblast primene odnosi se na ubrizgavanje kriogenog medijuma u vod kroz koji teče gas ili tečnost, na primer u tretmanu otpadnih voda ili tretmanu vina, soka ili mleka.

Lista oznaka

[0037]

1. Ventil

2. Kontejner

3. Zid kontejnera

4. Priključak

5. -6. Prednji deo kućišta tela ventila

7. Unutrašnji deo kućišta tela ventila 8. Ulaz (ventila)

9. Unutrašnja površina (zid kontejnera) 10. Prstenasto rame

11. Zaporni element

12., 12'. Unutrašnja sekcija

13. Prednja sekcija

14., 14'. Vodeći kanal

15., 15'. Protočni kanal

16. Sedište ventila

17. Zadnja sekcija

18. Noseća sekcija

19. Zaptivni prsten

20. Opružno sedište

21. -22. Opruga za zatvaranje

23. Unutrašnji prostor tela ventila

24. Čeona površina

25. Centralni otvor

26. Radijalni otvor

27. Ulazni otvor

Claims (13)

Patentni zahtevi

1. Uređaj za doziranje kriogenih medijuma koji ima kontejner (2) sa zidom (3) i najmanje jedan u zid (3) kontejnera (2) integrisan ventil (1) za kriogeni medijum koji se može povezati sa dovodom za uvođenje kriogenog medija u zidu (3) kontejnera (2), pri čemu je ventil (1) opremljen prolazom koji se pruža kroz vodeći kanal (14, 14’) kućišta ventila (1), gde je zaporni element (11) predviđen na strani kontejnera (2) sa prednjom sekcijom (13) u obliku tanjira koja je pokretljiva u aksijalnom smeru, pri čemu prednja sekcija (13) leži na zaptivnoj površini (16) kućišta ventila u zatvorenom stanju ventila (1), dok je u otvorenom stanju odmaknuta od nje, gde je zaptivna površina (16) kućišta ventila postavljena nazad na zid (3) kontejnera (2) tako da se zaporni element (11) proteže površinom koja je okrenuta prema kontejneru svoje prednje sekcije (13) u obliku tanjira u otvorenom stanju ventila (1), uglavnom poravnato sa unutrašnjom površinom (9) kontejnera (2).

naznačen time

što je vodeći kanal (14, 14') po svom poprečnom preseku prilagođen poprečnom preseku zapornog elementa (11), ali time što je obezbeđen najmanje jedan protočni kanal (15, 15’) u obliku žleba koji se proteže aksijalno dužinom vodećeg kanala (14, 14’) i ulazi u područje zaptivne površine (16) kućišta, gde je protočni kanal (15, 15’) u obliku žleba postavljen tako da se radijalni zazor zapornog elementa (11) ne produžava u vodeći kanal (14, 14’).

2. Uređaj shodno patentnom zahtevu 1, naznačen time što se u zidu vodećeg kanala (14, 14’) obezbeđuju najmanje tri protočna kanala (15, 15’) paralelno raspoređena na jednakim ugaonim rastojanjima, koji se protežu paralelno jedan prema drugom i po uzdužnoj osi vodećeg kanala (14, 14’).

3. Uređaj shodno patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačen time što se u telu zapornog elementa (11) obezbeđuju najmanje tri protočna kanala (15, 15’) paralelno raspoređena na jednakim ugaonim rastojanjima, koji se protežu paralelno jedan prema drugom i po uzdužnoj osi vodećeg kanala (14, 14’).

4. Uređaj shodno prethodnim patentnim zahtevima, naznačen time što se formira zaptivna površina (16) kućišta ventila, koje se proteže u unutrašnjost kontejnera (2), i time što svojim konusnim oblikom deluje zajedno sa prednjom sekcijom (13) u obliku tanjira.

5. Uređaj shodno predloženom pronalasku, naznačen time što je ventil (1) pogodno opremljen sredstvima (6, 7, 11, 22) koja iznad prethodno određene razlike pritiska između pritiska kriogenog medijuma u dovodnom vodu i pritiska u kontejneru (2) omogućavaju uvođenje kriogenog medijuma, dok zatvaraju ventil (1) kada je razlika pritisaka manja od određene.

6. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što zaporni element (11) ima ograničavač puta (17) koji ograničava aksijalni pomak zapornog elementa.

7. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je u zaptivnoj površini (16) predviđen obodni zaptivni element, kao što je zaptivni prsten (19) u obodnom žlebu.

8. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je ventil (1) odvojivo povezan sa zidom (3) kontejnera (2).

9. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je ventil (1) montiran u zidu voda za tečni ili gasoviti proizvod.

10. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je ventil (1) predviđen u zidu kontejnera za mešanje ili pripremu proizvoda.

11. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je kontejner (2) opremljen uređajem za mešanje proizvoda, a posebno namirnica.

12. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je ventil (1) raspoređen u područje kontejnera i time što se pri pravilnoj upotrebi kontejnera navlažuje proizvodom koji se nalazi u kontejneru.

13. Uređaj shodno jednom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što se kao kriogeni mediji mogu koristiti azot, ugljen-dioksid, argon i/ili azotni oksid.