SE501111C2 - Förfarande och anordning vid högtrycksbehandling av flytande ämnen - Google Patents

Description

501 111 10 15 20 25 30 35 Genom att tex. på hydraulisk väg tillföra ett visst tryck till lågtryckskolven erhålls härvid ett högre tryck inuti högtryckskammaren.

Då flytande ämnen ska högtrycksbehandlas med rådande teknik förs en så stor mängd av ämnet som ryms i tryckförstärkaren till denna. Därefter trycksätts ämnet till det förutbestämda trycket och hålls i tryckförstärkaren vid detta tryck under den förutbestämda hålltiden. Efler utgången av den förutbestämda hålltiden reduceras trycket i tryckförstärkaren varvid ämnet dekomprimeras. Då dekomprimeringen är fullbordad förs ämnet från tryckförstärkaren och högtrycksbehandlingen är därmed avslutad.

Vid industriell fiamställning av exempelvis juice, men även av andra flytande produkter, används oñast ett processförfarande där alla behandlingssteg från råvaran till den färdiga och förpackade produkten genomförs i en obruten kedja. Då högtrycksbehandling tillämpas ingår således högtrycksbehandlingen som ett led i processkedjan. Härvid används med rådande teknik enligt ovan en eller upp till tre tryckförstärkare i en processkedja. I de fall tvâ eller tre tryckförstärkare används kan dessa genom att arbeta parallellt och med viss tidsförskjutning sinsemellan utnyttja ett och samma hydraulaggregat för generering av trycket.

Tekniskt problem Eftersom industriell framställning av exempelvis juice sker genom ett process- förfarande, blir det behandlingssteg i processkedjan som har den lägsta kapaciteten vad gäller behandlad volym per tidsenhet begränsande för hela processkedjans produktionskapacitet. Detta faktum medför problem vid högtrycksbehandling med den ovan beskrivna rådande tekniken.

Ett avsevärt problem ligger i att tryclcförstärkarens volym måste dimensioneras i förhållande till önskad produktionskapacitet hos hela processkedjan. Förutom högtrycksbehandlingen är ofia förpackningsprocessen den del i produktionskedjan som är begränsande för hela processens kapacitet. Nonnala förpackningsmaskiner för juice har idag en kapacitet på omkring 6 000 till l2 000 liter per timme. Om högtrycksbehandling ska ha en kapacitet på 6 000 liter per timme och den förutbestämda hålltiden är 5 minuter vid lämpligt tryck innebär detta att tryck- förstärkaren måste rymma omkring 500 liter juice. Vidare, eftersom tryckförstärkaren ska kunna generera extremt höga tryck är tillverkningskostnaden för den i exemplet 10 15 20 25 30 35 501 111 angivna tryckförstärkaren mycket högt. Härav följer att det, för att upprätthålla erforderlig kapacitet hos högtrycksbehandlingen, krävs en tryckförstärkare med en mycket hög maskintimkostnad, Dessutom står tryckförstärkaren overksam under större delen av högtrycksbehandlingen, nämligen under hela hålltiden. Detta innebär naturligtvis avsevärda ekonomiska nackdelar vid högtrycksbehandling med rådande _ teknik.

Genom att utnyttja flera tryckförstärkare parallellt kopplade till ett och samma hydraulaggregat kan eiïektiviteten hos hydraulaggregatet ökas något. Likväl kvarstår behovet av relativt stora tryckförstärkare och problemet med att dessa står overksamrna under hålltiden.

Vidare medför behovet av stora tryckförstärkare problem vad gäller energi- förbrukningen. För att erhålla optimal kapacitet vid högtrycksbehandlingen bör cykeltidema minimeras. Hålltiden kan inte minskas med mindre än att trycket ökas, vilket i sin tur medför ytterligare ökade tillverkningskostnader för tryckförstärkaren.

Cykeltidema kan iställetminskas genom att tiden för trycksättningsmomentet reduceras. Vid stor volym hos tryckförstärkaren medför detta emellertid att den energi som krävs för att bygga upp trycket ökar avsevärt. Detta leder i sin tur till höga driftskostnader samt till behovet av krafifirlla och dyrbara hydraulaggregat.

För att hålla cykeltidema nere är det även viktigt att tryckförstärkaren fylls och töms så hastigt som möjligt. Vid stor volym hos tryckförstärkaren medför detta pulserande flöden med höga flödeshastigheter, vilket leder till utmattningspåfrestningar hos kopplingar och andra ledningsdetaljer i anslutning till tryckförstärkaren.

Ytterligare ett problem med högtrycksbehandling enligt den rådande tekniken ligger i att de stora mängder energi som tillförs ämnet under trycksättningen inte på enkelt sätt går att återvinna under dekompressionen av ämnet. Detta medför naturligtvis högre driftskostnader än vad som skulle vara fallet om enkel återvinning av energin vore möjlig. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande och en anordning vid högtrycksbehandling av flytande ämnen vid vilka tryckförstärkarens volym inte behöver dimensioneras i förhållande till den önskade behandlings- '501111 l0 15 20 25 30 35 kapaciteten och vid vilka det på ett enkelt sätt är möjligt att återvinna den energi som tillförs ämnet vid trycksättningen av ämnet.

Lösningen Detta ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning med ett förfarande av det inledningsvis angivna slaget och som kännetecknas av att den begränsade mängden av ämnet, efter att ha trycksatts i tryckförstärkaren leds under huvudsakligt bibehållande av det förutbestämda trycket íiån tryckiörstärkaren till och via ett inlopp in i en i tryckkammare, vilken innehåller en förutbestämd större mängd av ämnet under väsentligen samma förutbestämda tryck, samt att ämnet hålls under det förutbestämda trycket under den förutbestämda tiden genom att det bringas att passera en förutbestämd sträcka mellan inloppet och ett i tryckkammaren anordnat utlopp.

Vid högtrycksbehandling enligt uppfinningen kan tryckförstärkaren dimensioneras för att generera ett visst kapacitetsflöde oberoende av den erforderliga hålltiden.

Uppnåendet av hålltiden är vid ett visst kapacitetsflöde uteslutande 'beroende av tryckkammarens volym. Eftersom tryckförstärkaren härvid kan göras betydligt mindre än med tidigare känd teknik och eftersom tryckkammare är avsevärt billigare att tillverka per volymenhet än tryckförstärkare undanröjs de ovan angivna ekonomiska och tekniska problemen som är förknippade med stor volym hos tryckförstärkaren.

Enligt en föredragen utföringsform av förfarandet hålls det förutbestämda trycket i tryckkammaren väsentligen konstant genom att en väsentligen lika stor mängd av ämnet som tillförs tryckkammaren genom inloppet under samma cykel förs från tryckkarrunaren genom utloppet.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen tillförs ämnet efter att ha passerat tryckkarrunaren en dekomprimator, i vilken den tillförda mängden av ämnet dekomprimeras på ett kontrollerat sätt.

Ytterligare en utföringsforrn av förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av att det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom överförs till tryckförstärkaren och där bidrar till trycksättningen av den begränsade mängd av ämnet, som vid dekompressionen i dekomprimatom befinner sig i tryckförstärkaren. 10 151 20 25 30 35 501 111 Denna utföringsform av uppfinningen medger att den energi som fi-igörs i samband med dekompressionen av ämnet återvinns och används vid den annars relativt energikrävande trycksättningen. Detta innebär en väsentlig minskning av energiförbrukningen jämfört med högtrycksbehandling enligt den rådande tekniken.

Enligt ytterligare två utföringsforrner av uppfinningen kan den frigjorda energin överföras från dekomprirnatom antingen med hjälp av hydrauliska medel eller med hjälp av mekaniska medel.

Vidare medger förfarandet enligt uppfinningen vid en utföringsfonn att ämnet efter att ha förts från tryckkammaren, i stället för att ledas till dekomprimatom, bringas att passera åtminstone en strypning. Däreñer, enligt ytterligare en utforingsfonn, bringas ämnet att efter företrädesvis varje strypning passera en värmeväxlare varvid ämnets temperatur kompenseras för den temperaturförändring som uppstått vid passagen av strypningen, Dessa senaste båda utföringsforrner medger att, om så önskas, homogenisering av ämnet ingår som en del av högtrycksbehandlingen och att ämnets temperatur inte påverkas nämnvärt av denna homogenisering.

Föreliggande uppfinning avser även en anordning för utförandet av förfarandet enligt uppfinningen. Anordningen innefattar en i en cyklisk process arbetande trycldörstärkare anordnad att under varje cykel trycksätta en begränsad mängd av ämnet som ska behandlas till det förutbestämda trycket och kännetecknas av att en tryckkammare med ett inlopp och ett utlopp via inloppet och en första högtryckstörbindelse för transport av det trycksatta ämnet är förbunden med tryckförstärkaren, " att tryckkammaren är anordnad att hålla ämnet vid det förutbestämda trycket den förutbestämda tiden genom en av volymflöde och flödestvärsnitt tvångsmässigt bestämd minsta transportsträcka mellan inloppet och utloppet, samt att en ventil är anordnad för stängning och öppning av förbindelsen mellan tryckförstärkaren och tryckkammaren.

Tryckkanunaren kan enligt två olika utföringsforrner antingen vara utformad som ett rör, varvid rörets längd utgör den tvångsmässigt bestämda minsta transportsträckan mellan inloppet och utloppet, eller som en cylinder. 1501» 111 10 15 20 25 30 35 Vidare är tryckkammaren enligt en utföringsforrn försedd med styrmedel som är avsett att bringa det trycksatta ämnet att tillryggalägga den tvångsmässigt bestämda minsta sträckan mellan inloppet och utloppet. Enligt en utföringsform utgörs detta styrmedel av en ledning av flexibelt material, varvid ledningens ena ände är ansluten till tryckkammarens inlopp och ledningens andra ände är ansluten till tryckkammarens utlopp. Vidare enligt denna utföringsform har ledningen en viss längd som motsvarar den tvångsmässigt bestämda minsta sträcka som ämnet ska passera mellan inloppet och utloppet. Tryckkamrnaren är härvid fylld med ett tryckupptagande medium i vilket ledningen ligger inbäddad. Enligt en annan utföringsforrn utgörs styrrnedlet av en skruv som är anordnad koaxiellt med tryckkammaren och som har väsentligen samma ytterdiameter som tryckkamrnarens innerdiameter. Vidare, enligt ytterligare en utföringsforrn, är denna skruv fast anordnad på en axel som är koaxiell med tryckkammaren och skruven varvid axeln är roterban anordnad vid tryckkammarens båda gavlar och utskjutande genom åtminstone en av dessa gavlar.

Med hjälp av styrrnedlen enligt ovan bringas det trycksatta ämnet att passera en viss förutbestämd sträcka i 'tryckkammaren Härigenom tillförsäkras att ämnet uppehåller sig i tryckkammaren under den förutbestämda hålltiden. De olika utföringsformema av styrmedlen möjliggör samtliga en säker användning samt en enkel renhållning och diskning av tryckkammaren med styrmedel. I utföringsexemplet med en flexibel ledning sker diskning genom att disk- och därefter sköljvätska spolas genom ledningen, via tryckkammarens in- och utlopp. Då en roterbar skruv används som styrmedel sker diskning genom att tryckkammaren först fylls med diskvätska till en viss nivå, Därefter bringas skruven att rotera genom att den ur tryckkanunaren utskjutande axeln roteras, exempelvis med hjälp av en motor. Härvid kommer diskvätskan att sköljas runt i tryckkammaren och rengöra styrrnedlen samt tryckkammarens insida. Efter diskningen sköljs tryckkamrnaren på samma sätt med sköljvätska.

Ytterligare en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen kännetecknas av att tryckkammaren via utloppet och en andra högtrycksförbindelse för transport av det trycksatta ämnet är förbunden med en dekomprimator, samt att en andra ventil är anordnad för stängning och öppning av förbindelsen mellan tryckkammaren och dekomprimatom. 00 in 10 15 20 25 30 35 Med denna uttöringsfomt möjliggörs att ämnet dekomprimeras kontrollerat och att oönskad homogenisering av ämnet härvid undviks.

Enligt en utföringsforrn utgörs de båda högtrycksförbindelsema av raka högtrycksrör.

Detta innebär en avsevärd fördel eñersom korsborrningar och andra i högtryck- sarnmanhag oíördelaktiga geometrier härvid undviks.

Dekomprimatom är enligt en utföringsform försedd med medel för tillvaratagande av det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatorn, varvid dessa medel står i förbindelse med tryckgenererande medel i tryckförstärkaren.

Denna senast nämnda utföringsform medger att den energi som frigörs i samband med dekompressionen av ärnnet ätervinns och används vid den annars relativt energi- krävande trycksättningen. Detta innebär en väsentlig minskning av energiförbrukningen jämfört med högtrycksbehandling enligt den rådande tekniken.

Ytterligare en utföringsforrn av anordningen enligt uppfinningen kännetecknas av att tryckförstärkaren innefattar en första högtryckskammare för upptagande av ämnet som trycksätts, en i denna första högtryckskammare förskjutbar första högtryckskolv med en första högtrycksarea, en första lågtryckskammare för upptagande av ett tryck- medium, en i denna första lågtryckskammare förskjutbar och med den första högtryckskolven fast förenad första lågtryckskolv med en första lågtrycksarea som är större än den första högtrycksarean, samt att dekomprimatorn innefattar en andra högtryckskarrunare för upptagande av det trycksatta ämnet, en i denna andra högtryckskammare förskjutbar andra högtryckskolv med en andra högtrycksarea, en andra lågtryckskarnmare för upptagande av ett tryckmedium och en i denna andra lâgtryckskarrunare förskjutbar och med den andra högtryckskolven fast förenad lågtryckskolv med en andra lâgtrycksarea som är större än den andra högtrycksarean.

Härvid kännetecknas ytterligare en utföringsforrn av att medlen för tillvaratagande av det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom innefattar den andra högtrycks- kolven, den andra lågtryckskammaren och den andra lågtryckskolven, att de tryck- genererande medlen innefattar den första högtryckskolven, den första lågtrycks- kammaren och den första lågtryckskolven. 501 111 - 1501111 10 15 20 25 30 35 Genom att kombinera dessa senast nämnda utföringsfonner ges flera olika möjligheter att återvinna den energi som frigörs i samband med dekompressionen. En sådan möjlighet representeras av en utföringsform av uppñnningen som kännetecknas av att den första lågtryckskamrnaren och den andra lågtryckskammaren utgörs av en gemensam lågtryckskammare, samt att den första lågtryckskolven och den andra lågtryckskolven utgörs av en gemensam lågtryckskolv varvid den första och andra högtryckskolven är anordnade på varsin sida om denna gemensamma lågtryckskolv.

Med denna utföringsforrn överförs det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom på mekanisk väg från dekomprimatom till tryckförstärkaren, Då ämnet i dekomprimatom expanderar förskjuts den andra högtryckskolven, varvid även den gemensamma lågtryckskolven och den första högtryckskolven förskjuts.

Förskjutningen av den första högtryckskolven bidrar därvid till trycksättningen av ämnet i tryckförstärkarens högtryckskammare. Om den första och den andra högitrycksarean är lika stora kommer dekompressionen och trycksättningen att fortgå tills dess att tryckskillnaden mellan trycket hos ämnet i dekomprimatom och trycket hos ämnet i tryckförstärkaren har i det nännaste försvunnit. För att ämnet i tryckförstärkaren ska erhålla det förutbestämda trycket måste härvid ytterligare tryck tillföras den första högtryckskolven. Detta kan åstadkommas genom att tryckmediet i den gemensamma lågtryckskammaren, på den sida av den gemensamma lågtryckskolven som är motstående den första högtryckskolven trycksätts på hydraulisk väg. Ytterligare en utföringsforrn kännetecknas emellertid av att den första högtrycksarean är mindre än den andra högtrycksarean. Detta medför att dekompressionen av ämnet i dekomprimatom resulterar i ett högre tryck hos ämnet i tryckíörstärkaren. Härvid kommer endast ett ringa extratryck att behöva tillsättas lågtryckskolven, för att övervinna eventuella fiiktionsförluster. Denna utföringsform erbjuder således en enkel lösning på energiåtervinnihgsproblemet vid högtrycksbehandling.

En annan möjlighet att överföra det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom erbjuds i en utföringsforrn som kännetecknas av att den första lågtryckskammaren är hydrauliskt förbunden med den andra lågtryckskammaren. Tryckförstärkaren och dekomprimatom är således åtskilda, men de står i hydraulisk förbindelse via sina respektive lågtryckskammare. På samma sätt som vid utföringsforrnen med mekanisk trycköverföring kan det förutbestämda trycket i dekomprimatom bringas att bidra till trycksättningen av ämnet i tryckförstärkaren. Detta âstadkommes i en utföringsfonn e 0000 in l Inn 10 15 20 25 30 35 501 111 genom att den första högtrycksarean är mindre än den andra högtrycksarean och i en annan utföringsform genom att den första lågtrycksarean är större än den andra lågtrycksarean. Dessa senaste båda utföringsfonner har den fördelen att de tillåter användandet av en liten och billig hydraulpump för genereringen av den sista tryckhöjningen upp till det förutbestämda trycket.

Figgrbeskiivning Exemplifierande utfönngsforrner av uppfinningen beskrivs nedan i anslutning till de bifogade ritningama.

' Figur l visar en schematisk skiss av förfarandet och anordningen enligt en utforingsforrn av uppfinningen.

Figur 2 visar en schematisk skiss av en annan utfönngsfonn av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen.

Figur 3 visar en schematisk skiss av ytterligare en utföringsform av förfarandet och anordningen enligt uppfiruiingen.

Den i figur 1 visade anordningen för högtrycksbehandling av flytande ämnen innefattar en tryckforstärkare 1 som har en högtryckskamrnare 2 for uppta-gande av ämnet som ska trycksättas och en lågtryckskammare 3 fór upptagande av hydraulvätska.

Högtryckskammaren 2 är försedd med ett forsta inlopp 4 och ett forsta utlopp 5 for till- respektive frånförsel av ämnet som ska behandlas. I högtryckskarnrnaren 2 är vidare en första högtryckskolv 6 med en första högtrycksarea förskjutbart anordad.

Den första högtryckskolven 6 är fast förbunden med en lâgtryckskolv 7 som har en första lågtrycksarea och som är förskjutbart anordnad i lågtryckskammaren 3. Den första lågtrycksarean är större än den första högtrycksarean, vilket medför att om hydraulvätskan i lågtryckskammaren 3 trycksätts till ett visst tryck, resulterar detta i ett högre tryck hos ämnet högtryckskammaren 2. Det ovan nämnda ryms inom ramen för känd teknik.

Vidare innefattar anordningen enligt uppfinningen en första högtrycksförbindelse 8 som förbinder det första utloppet 5 på tryckförstärkaren l med ett andra inlopp 9a på en cylindriskt utformad tryckkammare l0. På denna första högtrycksförbindelse 8 är 5501111 10 20 25 30 35 10 en första ventil ll anordnad, vilken ventil 11 möjliggör öppning och stängning av förbindelsen mellan tryckförstärkaren 1 och tryckkammaren 10. Denna ventil behöver inte vara placerad på högtryckstörbindelsen 8, utan kan även vara anordnad exempelvis inuti tryckkammaren 10 i anslutning till det andra inloppet 9a, eller inuti tryckförstärkarens 1 högtryckskamrnare 2 i anslutning till det fösta utloppet 5.

Tryckkammaren 10 är vidare försedd med ett andra utlopp 9b, som via en andra högtrycksförbindelse 12 står i förbindelse med ett tredje inlopp 13 på en dekomprimator 14. Denna andra högtrycksfcárbindelse 12 är försedd med en andra ventil 15, som möjliggör avstägning av förbindelsen mellan tryckkammaren 10 och dekomprimatom 14. Analogt med den första ventilen 11 behöver denna andra ventil 15 inte vara anordnad just på högtrycksförbindelsen 12. Dekomprimatom innefattar en andra högtryckskammare 16 i vilken en andra högtryckskolv 17 är förskjutbart anordnad. Denna andra högtryckskolv 17, som har en andra högtrycksarea är fast förenad med tryckförstärkarens 1 lâgtryckskolv 7. Dekomprimatom 14 och tryckförstärkaren l har således en gemensam lågtryckskammare 3 och lågtryckskolv 7.

Dekomprimatom 14 är vidare försedd med ett tredje utlopp 18 från den andra högtryckskammaren 16.

Areoma hos de båda högtryckskolvarna 6, 17 är så utformade att den forsta högtrycksarean är mindre än den andra högtrycksarean.

I tryckkammaren 10 är en skruv l9a anordnad koaxiellt med tryckkammaren 10.

Denna skruv l9a är fast förbunden med en axel 20, vilken axel 20 är koaxiell med tryckkammaren 10 och roterbart anordnad i tryckkammarens båda gavlar. Vidare är axeln 20 så anordnad att åtminstone en av dess ändar sträcker sig ut genom tryckkammarens 10 gavel.

Anordningen är sammankopplad med den övriga tillverkningskedjan via en tilloppsledning 21, som har en tilloppsventil 22 och en frånloppsledning 23 som har en frånloppsventil 24. l det följande beskrivs den i figur 1 visade utföringsformen av förfarandet vid högtrycksbehandling av flytande ämnen enligt uppfinningen.

Vid början av en behandlingscykel befinner sig den första högtryckskolven 6 i fullt inskjutet läge och den andra högtryckskolven 17 befinner sig i fullt utskjutet läge. 10 15 20 25 30 35 501 111 ll Dessa lägen är streckmarkerade och har benämningen Ai figur 1. Den första högtryckskarnmaren 2 är tom och den andra högtryckskammaren 16 är fylld med nyligen dekomprimerad vätska. Vidare är ventilema 1 1 och 15 stängda liksom till- och frånloppsventilema 22 respektive 24.

En cykel börjar med att tilloppsventilen 22 och frånloppsventilen 24 öppnas. Därefter bningas lågtryckskolven 7 hydrauliskt att förskjutas åt vänster i figuren. De båda högtryckskolvarna 6 och 17 förskjuts därmed till sina respektive lägen B. Härvid töms den andra högtryckskamrnaren 16 genom frånloppsledningen 23. Samtidigt tillförs en förutbestämd mängd av ämnet som ska tryckbehandlas via tilloppsledningen 21 till den första högtryckskammaren 2. Tillförseln kan åstadkommas exempelvis med en vanlig lågtryckspump (ej visad). Storleken på den tillförda mängden av ämnet bestäms av tryckförstärkarens 1 slagvolym och kan i det visade exemplet vara omkring 20 till 30 liter.

När tryckförstärkaren 1 är fylld och dekomprimatom 14 är tömd, stängs till- och frånloppsventilema 22 respektive 24. Därefter öppnas ventilen 15, varvid det tryck som råder i tryckkamrnaren 10 kommer att verka på den andra högtryckskolven 17.

Trycket i tryckkamrnaren 10 kan i det visade exemplet vara omkring 4 000 bar.

Eftersom den andra högtryckskolven 17 är fast förenad med den första högtryckskolven 6 kommer nu en tryckbalans mellan den första och den andra högtryckskammaren 2 respektive 16 att uppstå. Ämnet i den första högtryckskammaren 2 trycksätts därvid till samma tryck som råder i tryckkammaren 10, vilket tryck motsvarar det fönitbestämda trycket. För att övervinna friktionen vid tryckutjämningen mellan den första och den andra tryckkammaren 2 respektive 16 är den andra högtrycksarean hos den andra högtryckskolven 17 större än den första högtrycksarean hos den första högtryckskolven 6.

När trycket i den första högtryckskammaren 2 har uppnått det förutbestämda trycket öppnas ventilen 11. Därefter bringas lågtryckskolven 7 hydrauliskt att förskjutas åt höger. De båda högtryckskolvama 6 och 17 förs därvid till sina respektive lägen C i figuren. Dessa lägen C är så placerade att sträckoma AC i det visade exemplet motsvarar omkring 10-15 % av sträckoma AB, varvid sträckoma AB utgör respektive högtryckskolvs 6 och 17 slaglängd. Sträckan AC kan variera vid behandling av olika ämnen och sträckan väljs i beroende av det behandlade ämnets kompressionsgrad. Då de båda högtryckskolvama 6 och 17 förs från läge B till läge C skjuts en viss mängd av 10 15 20' 25 30 35 'S01 111 12 ämnet i den första högtryckskannnaren 2 via det första utloppet 5, den första högtryckstörbindelsen 8, och det andra inloppet 9a in i tryckkammaren 10. Samtidigt förs en väsentligen lika stor mängd av ämnet från tryckkammaren 10 via det andra utloppet 9b, den andra högtrycksförbindelsen 12 och det tredje inloppet 13 in i den andra högtryckskammaren 16. Härvid kommer det förutbestämda trycket att väsentligen bibehållas i den första högtryckskarnmaren 2, den första högtrycksförbindelsen 8, tryckkammaren 10, den andra högtrycksförbindelsen 12 och i den andra högtryckskammaren 16.

När de båda högtryckskolvarna 6 och 17 har nått sina respektive lägen C stängs ventilen 15. Däreñer bringas lågtryckskolven 7 hydrauliskt att förskjutas den resterande sträckan till höger i figuren. Härvid förskjuts de båda högtryckskolvama till sina respektive utgångslägen A. Under denna förskjutning från läge C till A kommer den resterande mängden av ämnet i den första högtryckskarnrnaren 2 att skjutas ut genom det första utloppet S och via den första högtrycksförbindelsen 8 och det andra inloppet 9a ledas in i tryckkammaren 10. Samtidigt dekomprimeras den mängd av ämnet som befinner sig i den andra högtryckskarnmaren 16. Dekompressionens hastighet kan härvid kontrolleras genom att lågtryckskolvens 7 rörelse regleras hydrauliskt.

Då de båda högtryckskolvama 6 och 17 har nått sina respektive utgångslägen A är den första högtryckskammaren 2 tom och den andra högtryckskammaren 16 är fylld med nyligen dekomprimerad vätska. Därmed är högtrycksbahandlingscykeln avslutad och en ny mängd av ânmet kan tillföras tryckförstärkaren 1 under utskjutning av den dekomprimerade mängden från dekomprimatom 14.

Som framgår av beskrivningen ovan arbetar tryckförstärkaren 1 som en högtryckspump, vilken under varje cykel pumpar in en viss mängd av ämnet som behandlas i tryckkammaren 10. Tryckkammaren 10 är avsedd att tillförsäkra att varje mängd av ämnet hålls vid det förutbestämda trycket under den förutbestämda hålltiden.

Härav följer att tryckkammarens 10 volym dimensioneras efier önskad behandlingskapacitet mätt i behandlad volym vätska per tidsenhet och efier önskad hålltid. Antag exempelvis att den önskade behandlingskapaciteten är 6 000 liter per timme och den förutbestämda hålltiden är S rninuter. Flödet genom tryckkammaren 10 blir då 100 liter per minut och för att ämnet ska uppehålla sig i tryckkammaren 10 under 5 minuter ska dess volym vara 500 liter. 501 111 13 För att tillförsälcra att ingen delmängd av ämnet i tryckkammaren 10 passerar mellan det andra inloppet 9a och det andra utloppet 9b på tryckkammaren 10 på kortare tid än den förutbestämda hålltiden är tryckkammaren försedd med inre styrmedel 19. I det i 5 figur l visade utföringsexemplet utgörs detta styrmedel 19 av en skruv l9a . Denna skruv är koaxiell med tryckkammaren l0 och har en väsentligen lika stor ytterdiaineter som tryckkammarens innerdiaineter. Ämnet som tillförs tryckkammaren 10 genom det andra inloppet 9a tvingas således att tillryggalägga en viss sträcka som bestäms av skruvens l9a geometri. Därmed tillforsäkras att ingen delmängd av ämnet passerar 10 väsentligen hastigare genom tryckkammaren än vad som erfordras för uppnåendet av den förutbestämda hålltiden.

Vidare är skruven l9a fast förenad med en axel 20, som är koaxiell med tryck- kammaren l0. Denna axel 20 är roterbart lagrad i tryckkammarens 10 båda gavlar och 15 sträcker sig ut genom den ena gaveln. Detta utförande medger enkel diskning av tryckkammaren l0.' Då tryckkammaren 10 ska diskas töms den först på sitt innehåll.

Därefier tillförs diskvätska exempelvis genom det andra inloppet 9a. Då tryck- karnmaren 10 är fylld med diskvätska till en viss nivå sätts skruven 19ai rotation.

Rotationen åstadkoms exempelvis genom att en motor kopplas till den del av axeln 20 20 som sträcker sig utanför tryckkammaren l0. Under rotationen av skruven l9a sköljs diskvätskan runt inuti tryckkammaren 10 varvid tryckkammarens inre och dess skruv _ _ l9a med axel 20 diskas. Efier diskningen kan sköljning ske på samma sätt varvid å; i _5 diskvätskan byts ut mot sköljvätska. 25 Med hjälp av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen kan den dyrbara tryckförstärkarens 1 volym dimensioneras oberoende av hålltiden. Tryckförstärkarens 1 volym dimensioneras i stället beroende av önskad behandlingskapacitet och pumpfrekvens hos tryckforstärkaren. Antag exempelvis att den önskade z' gr; behandlingskapaciteten som tidigare är 6 000 liter per timme och att tryckförstärkaren ' 30 ska arbeta med 20 pumpslag per minut. Den erforderliga volymen hos tryck- förstärkaren l blir därmed 5 liter. En sådan tryckförstärkare år avsevärt billigare att tillverka än en tryckförstärkare med volymen 500 liter, vilken skulle vara nödvändig utan användandet av en separat tryckkammare. i 35 Den i figur 2 visade utföringsfomien av anordningen enligt uppfinningen innefattar en tryckförstärkare l, en tryckkammare l0 och en dekomprimator 14. Tryck- 501111 10 15 20 25 30 35 14 förstärkaren l och dekomprimatom är åtskilda varvid tryckförstärkaren l har en egen första lågtryckskammare 3, och i vilken den första lågtryckskolven 7 är förskjutbart anordnad. Likaså har dekomprimatom en egen andra lågtryckskammare 25, i vilken en andra lågtryckskolv 26 är förskjutbart anordnad. Den första lågtryckskolven 7 har en viss första lågtrycksarea, som är större än en andra lågtrycksarea hos den andra lågtryckskolven 26. De båda lågtryckskolvama 7, 26 är fast förenade med sina respektive högtryckskolvar 6, 17. Vidare är de båda lågtryckskarnmrama 3, 25 fyllda med ett tryckmedium och sinsemellan förbundna via en hydraulisk ledning 27.

Det i figur 2 visade utföringsexemplet av förfarandet enligt uppfinningen skiljer sig från det i figur l visade utföringsexemplet genom att det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom l4 överförs till tryckförstärkaren l via den hydrauliska ledningen 27.

Vid början av dekompressionen befinner sig de båda högtryckskolvama 6 och 17 i sina respektive lägen B. Den första högtryckskammaren 2 är fylld med vätska som ska trycksättas. Ventilema 1 l och 15 är stängda, likaså in- och utloppsventilema 22 respektive 24. När ventilen 15 öppnas kommer trycket fi'ån ämnet i högtrycksförbindelsen 12 och i trycktanken lO att verka på den andra högtryckskolven 17. Eñersom denna andra högtryckskolv 17 är fast förenad med den andra lågtryckskolven 26 trycksätts även tryckmediet i den andra lågtryckskammaren 25.

Trycket i den andra lågtryckskammaren 25 överförs via hydraulledningen 27, den första lågtryckskammaren 3, den första lågtryckskolven 7 och den första högtryckskolven 6 till ämnet i den första högtryckskanunaren 2. Härvid uppstår en tryckbalans mellan den första och den andra högtryckskammaren 2 respektive 16. Ämnet i den första högtryckskammaren 2 trycksätts därvid till samma tryck som råder i tryckkammaren 10, vilket tryck motsvarar det förutbestämda trycket.

Däreñer öppnas ventilen ll och de båda högtryckskolvama bnngas att förskjutas till sina respektive lägen C. Detta åstadkoms genom att en hydraulpump 28 pumpar in ytterligare tryckmedium i den första lågtryckskammaren 3. I och med att den första lågtrycksarean är större än den andra lågtrycksarean är det tillräckligt att använda en förhållandevis liten och billig hydraulpump 28.

För att erhålla denna fördel att möjliggöra användandet av en liten hydraulpump är det även möjligt att de båda lågtrycksareoma är lika stora, men att den första högtrycksarean är mindre än den andra högtrycksarean. 10 15 '20 25 30 35 501 111 i När de båda högtryckskolvama 6 och 17 har förskjutits till sina respektive lägen C stängs ventilen 15. Därefter bringas de båda högtryckskolvama hydrauliskt att förskjutas till sina respektive lägen A, varvid den resterande mängden av ämnet i tryckförstärkaren 1 förs till tryckkammaren 10 samtidigt som ämnet i dekomprimatorn 14 dekomprimeras.

I den i figur 2 visade utföríngsformen av anordningen enligt uppfinningen utgörs tryckkammarens 10 inre styrmedel 19 av en flexibel slang l9b. Denna slang l9b ligger inbäddad i ett tryckupptagande medium 29 inuti tryckkamrnaren 10. Slangen l9b, som exempelvis kan vara av teflonmaterial, har en viss längd som motsvarar den förutbestämda sträcka som ämnet ska passera i tryckkammaren 10 för att uppehålla sig i tryckkammaren 10 under den förutbestämda hålltiden. Denna utföringsforrn av de inre styrmedlen 19 ger en säker och lättskött lösning. Vid diskning exempelvis, lossas de båda högtrycksförbindelsema 8 och 12 från tryckkarrunaren 10, vareñer disk- och sköljvätska kan spolas genom slangen l9b då den fortfarande befinner sig i tryckkamrnaren 10.

I den i figur 2 visade utföringsforrnen av anordningen enligt uppfinningen utgörs vidare de båda högtrycksförbindelsemaß och 12 av raka högtrycksrör. Att högtrycks- förbindelsema 8 och 12 är raka medför en stor fördel. Detta eftersom korsborrningar och rörböjar, eller -vinldar därmed undviks, vilka annars medför läckage- och brottrisker då de utsätts fór höga tryck. ' Den i figur 3 visade utföringsformen av uppfinningen innefattar en tryckförstärkare l, en tryckkammare 10 och medel 30, 31, 32, 33 för homogenisering av det tryckbehandlade ämnet. Tryckförstärkaren 1 verkar som i de tidigare visade utföringsforrnema. Tryckkammaren 10 är utfonnad som ett långsmalt rör, varvid rörets längd utgör den sträcka som ämnet ska passera för att uppehålla sig i tryckkammaren 10 under den förutbestämda hålltiden. Den andra högtrycksförbindelsen 12 är ansluten till en första strypning 30, som sitter i nära anslutning till en första värmeväxlare 31. Vidare är en andra strypning 32 med vänneväxlare 33 ansluten till den första värmeväxlaren 31.

Denna utföríngsform användes då ämnet som högtrycksbehandlas även ska homogeniseras. Ämnet som lämnar tryckkammaren 10 leds under bibehållet tryck till den första strypningen 30. Då ämnet passerar denna strypning 30 reduceras trycket 00 501 111 10 16 hastigt varvid ämnet homogeniseras. Vidare ökar ämnets temperatur i samband med den hastiga tryckförändringen. Eñer passagen av strypningen 30 leds ämnet till värmeväxlaren 31 som väsentligen återställer ämnets temperatur till de ursprungliga.

Efier passagen av den forsta strypningen 30 och värmeväxlaren 31 leds ämnet till en andra strypning 32 och värmeväxlare 33 varvid trycket reduceras ytterligare med åtföljande temperaturkompensation. I det visade exemplet sker homogeniseringen i två steg, men det är även möjligt att utföra homogeniseringen i ett steg eller i flera steg än två.

Claims (25)

Oo 0000 en o 10 15 20 25 30 501 111 17 Patentkrav

1. Förfarande vid högtrycksbehandling av flytande ämnen, exempelvis livsmedel, varvid ämnet genomgår en cyklisk process där en begränsad mängd av ämnet under varje cykel trycksätts i en tryckförstärkare (1) till ett förutbestämt tryck och därefler hålls vid detta tryck under en viss förutbestämd tid, kännetecknat av att den begränsade mängden av ämnet, efier att ha trycksatts i tryckförstärkaren (l) leds under huvudsakligt bibehållande av det förutbestämda trycket från tlyclcförstärkaren (1) till och via ett inlopp (9a) in i en tryckkammare (10), vilken innehåller en förutbestämd större mängd av ämnet under väsentligen samma förutbestämda tryck, samt att ämnet hålls under det förutbestämda trycket under den förutbestämda tiden genom att det bringas att passera en förutbestämd sträcka mellan inloppet (9a) och ett i tryckkammaren (10) anordnat utlopp (9b).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att det förutbestämda trycket i tryckkammaren hålls väsentligen konstant genom att en väsentligen lika stor mängd av ärnnet som tillförs tryckkammaren ( 10) genom inloppet (9a) i samma cykel förs från tryckkammaren (10) genom utloppet (9b).

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kíinnetecknat av att den mängd av ämnet som förs från tryckkamrnaren (10) tillförs en dekomprimator och att den tillförda mängden av ämnet i dekomprimatom (14) dekomprimeras på ett kontrollerat sätt.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom (14) överförs till tryckförstärkaren (i) och där bringas att bidra till trycksättningen av den begränsade mängd av ämnet, som vid dekompressionen i dekomprimatorn (14) befinner sigi tryckförstärkaren (1).

5. Förfarande enligt krav 4, finnetecknat av att det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom (14) överförs med hydrauliska medel (27).

6. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom ( 14) överförs med mekaniska medel. '501111 10 15 20 25 30 18

7. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att ämnet efter att ha förts från tryckkammaren (10) bringas att passera åtminstone en strypning (30, 32), varvid ämnet dekomprimeras hastigt och samtidigt homogeniseras.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att ärnnet eñer företrädesvis vaije strypning (30, 32) bringas att passera en värmeväxlare (31, 33), för kompensering av den temperaturförändring som uppstår vid passagen av strypningen (30, 32).

9. Anordning för utförande av förfarandet enligt krav l, vid högtrycksbehandling av flytande ämnen, exempelvis livsmedel, där ämnet som ska behandlas trycksätts till ett förutbestämt tryck och hålls vid detta tryck under en förutbestämd tid, innefattande en i en cyklisk process arbetande tryckförstärkare (l) anordnad att under varje cykel trycksätta en begränsad mängd av ämnet som ska behandlas till det förutbestämda trycket, kännetecknad av att en tryckkammare (10) med ett inlopp (9a) och ett utlopp (9b) via inloppet (9a) och en första högtrycksförbindelse (8) för transport av det trycksatta ämnet är förbunden med tryckförstärkaren (l), att tryckkammaren (10) är anordnad att hålla ämnet vid det förutbestämda trycket den förutbestämda tiden genom en av volymflöde och flödestvärsnitt bestämd minsta transportsträcka mellan inloppet (9a) och utloppet (9b), sarnt att en ventil (1 l) är anordnad för stängning och öppning av förbindelsen mellan tryckförstärkaren (l) och tryckkammaren (10).

10. Anordning enligt krav 9, kännétecknad av att tryckkammaren (10) är utformad som ett rör, vars längd utgör den bestämda minsta transportsträckan mellan inloppet (9a) och utloppet (9b).

11. ll. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att tryckkammaren (10) är utformad som en cylinder.

12. Anordning enligt krav 9 eller ll, kännetecknad av att tryckkammaren (10) är försedd med inre styrmedel (l9a, l9b) för att bringa det trycksatta ämnet att tillryggalägga den bestämda minsta transportsträckan mellan inloppet (9a) och utloppet (9b).

13. Anordning enligt krav 12, kännetecknad av att styrmedlet utgörs av en ledning (l9b) av flexibelt material, att denna lednings (l9b) ena ände är ansluten till 20 25 30 35 501 111 19 tryckkammarens (10) inlopp (9a) och dess andra ände till tryckkamrnarens (10) utlopp (9b), att ledningen (19b) har en längd som motsvarar den bestämda minsta transportsträckan mellan inloppet (9a) och utloppet (9b) samt att tryckkammaren (10) är fyllt med ett tryckupptagande medium (29), i vilket medium (29) ledningen (19b) är inbäddat.

14. Anordning enligt krav 12, kännetecknad av att styrmedlet är utformat som en skruv (l9a), som är anordnad koaxiellt med tryckkammaren (10) och som har väsentligen samma ytterdiameter som tryckkammarens ( 10) innerdiameter.

15. Anordning enligt krav l4, kíinnetecknad av att skruven (l9a) är fast anordnad på en axel (20) som är koaxiell med tryckkammaren (10) och skruven (l9a), att axeln (20) är roterbart lagrad vid tryckkammarens (10) båda gavlar och att axeln (20) sträcker sig utanför tryckkammaren (10) genom åtminstone en av tryckkamrnarens gavlar.

16. Anordning enligt något av kraven 9-15, kännetecknad av att tryckkammaren (10) via utloppet (9b) och en andra högtrycksförbindelse (12) för transport av det trycksatta ämnet är förbunden med en dekomprimator (14), samt att en andra ventil (15) är anordnad för stängning och öppning av förbindelsen mellan tryckkarnmaren (10) och dekomprimatom (14).

17. Anordning enligt något av kraven 9 - 16, kännetecknad av att den första högtrycksförbindelsen (8) och den andra högtrycksförbindelsen (12) utgörs av raka högtrycksrör.

18. ; Anordning enligt krav 16, kännetecknad av att dekomprimatom (14) är försedd med medel för tillvaratagande av det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom ( 14) och att dessa medel står i förbindelse med tryckgenererande medel i tryck- förstärkaren (1).

19. Anordning enligt något av kraven 16-18, kännetecknad av att tryckförstärkaren (1) innefattar en första högtryckskammare (2) för upptagande av ämnet som trycksätts, en i denna första högtryckskamrnare (2) förskjutbar första högtryckskolv (6) med en första högtrycksarea, en första lågtryckskarrirnare (3) för upptagande av ett tryckmedium, en i denna första lågtryckskammare (3) förskjutbar och med den första 501-111 10 l5 20 25 30 20 högtryckskolven (6) fast förenad första lågtryckskolv (7) med en forsta lågtrycksarea som är större än den forsta högtrycksarean, samt att dekomprimatom (14) innefattar en andra högtryckskarrimare (16) för upptagande av det trycksatta ämnet, en i denna andra hogtryckskarrtrnare (16) förskjutbar andra högtryckskolv (17) med en andra hogtrycksarea, en andra lågtryckskammare (25) för upptagande av ett tryckmedium och en i denna andra lâgtryckskammare (25) förskjutbar och med den andra högtryckskolven (17) fast förenad lågtryckskolv (26) med en andra lågtrycksarea som är större än den andra högtrycksarean.

20. Anordning enligt krav 18 och 19 kännetecknad av att medlen för tillvaratagande av det tryck som uppbärs av ämnet i dekomprimatom (14) innefattar den andra högtryckskolven (17), den andra lågtryckskammaren (25) och den andra lågtryckskolven (26), samt att de tryckgenererande medlen innefattar den första högtrycksko1ven(6), den första lågtryckskammaren (3) och den första lågtryckskolven (7).

21. Anordning enligt krav 20, kännetecknad av att den forsta lågtryckskarnmaren (3) och den andra lågtryckskammaren (25) utgörs av en gemensam lågtryckskarnrnare, samt att den första lågtryckskolven (7) och den andra lågtryckskolven (26) utgörs av en gemensam lågtryckskolv varvid den första och andra högtryckskolven (6 resp 17) är anordnade på varsin sida om denna gemensamma lågtryckskolv. i

22. Anordning enligt krav 21, kännetecknad “av att den första högtrycksarean är mindre än den andra högtrycksarean.

23. Anordning enligt krav 20, kännetecknad av att den forsta lågtryckskammaren (3) är hydrauliskt förbunden med den andra lågtryckskarnxnaren (25).

24. Anordning enligt krav 23, kännetecknad av att den forsta lågtrycksarean är större än den andra lågtrycksarean.

25. Anordning enligt krav 23 eller 24, kännetecknad av att den första högtrycksarean är mindreän den andra högtrycksarean.