SE519035C2 - Högtryckspress innefattande en flytande kolv, användning av samt förfarande för drift av en sådan press - Google Patents

Description

25 30 35 519 055 . 2 cylinder, som är tätad vid den övre delen 3 och nedre delen, varvid det inneslutna utrymmet är uppdelat i tvä kammare av en fritt rörlig kolv. En kammare innehåller trycksättningsfluid, medan den andra innehåller en produkt avsedd att behandlas. Varje kammare har inlopps- och utloppsrör som är utrustade med ventiler. Ventilerna genom vilka produkten kommer in och lämnar behandlings- kammaren är införlivade i toppen av pressen, och ventilen som medger trycksättningsfluid att släppas ut är införlivad i basen.

Det finns emellertid vissa nackdelar med kända typer av fritt rörliga eller flytande kolvar med ett kolvtätningsorgan såsom beskrivits ovan. Under extremt höga tryck skulle ett tätningsorgan av den beskrivna typen, sàsom 4a i kolven 4 som visas i figurerna l, 3 i EP O 772 981 A1, kunna vara benägen att expandera under tryck till en utsträckning som inte exakt följer cylinders expansionsegenskaper. Detta kan förväntas med konventionella tätningar av typen Bridgeman under extremt högt tryck. En förminskad tätningseffekt hos tätningsorganet mellan kolven och cylindern i vilken den befinner sig, skulle medge läckage av produkten och/eller trycksättningsfluiden förbi tätningsorganet. Detta innebär att en högtryckspress antingen måste drivas med längre cykeltider vid lägre tryck för undvikande av läckage vid högt tryck, eller drivas vid höga cykeltider med en risk för att förorening äger rum. En viss förorening av produkten är tolererbar när trycksättningsfluiden är ren och kompatibel med produkten. Detta sätter emellertid ytterligare gränser med avseende på hàllbarheten för trycksättningsfluiden och ytterligare behandlinssteg och utrustning som behövs för filtrering eller rengöring av trycksättningsfluiden.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en press med en kolv som inte medger läckage av lO 15 20 25 30 35 519'o3S« ;¿gg;ggç.¿;, 3 trycksättningsfluid in i en produktkammare, eller av produkt in i en kammare för trycksättningsfluid.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma medel för insamling av en trycksättningsfluid eller produkt som läcker från en trycksatt kammare.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att àstadkomma medel för insamling och avlägsnande av en trycksättningsfluid eller produkt som läcker fràn en trycksatt kammare.

Dessa och andra ändamål realiseras genom en högtryckspress enligt krav 1, och ett förfarande för drift av en högtryckspress enligt krav 8. Föreliggande uppfinning innefattar en högtryckspress som inkluderar en tryckkammare och en flytande kolv med tätningsorgan, varvid nämnda flytande kolv innefattar ett dräneringsorgan för insamling av en fluid som läcker förbi den flytande kolvens tätningsorgan.

Dräneringsorganet är vidare anordnat att återföra insamlad fluid in i pressens tryckkammare.

Den första fördelen med föreliggande uppfinning är att ett trycksättningsmedium och en produkt för behandling hindras från att blandas med varandra och förorena varandra. Detta medger produktionscykler som är både snabba och vid högt tryck, varvid ökad produktivitet för maskinen och processen möjliggörs. En annan fördel är att utrustningen och driftsproceduren förenklas.

Förhindrande av läckage och blandning av produkt med tryckmedium innebär att ingen ytterligare separation eller rengöring, sterilisering, filtrering etc. av trycksättningsfluiden erfordras. Detta innebär att produktionen kan utföras fortare och till lägre kostnad.

Dessutom finns det en tids- och kostnadsbesparing eftersom inga processteg erfordras för rengöring eller sanering av trycksättningsfluid, vilken fluid också bör ha en längre hållbarhet.

En annan fördel är att en flytande kolv enligt uppfinningen kan anbringas i efterhand på befintliga lO 15 20 25 30 35 1519035 4 högtryckspressar som använder en flytande kolv enligt den kända tekniken, varvid befintlig utrustning sàledes förbättras till en lägre kostnad än ett inköp av en helt ny press. En ytterligare fördel med anordningen är att den kan tillämpas på ett större urval av matvaror eller till och med andra substanser, som inkluderar biologiska eller farmaceutiska substanser, eftersom högtrycksbehandling är mer ekonomisk vid användning av föreliggande uppfinning än befintliga pressar.

Uppfinningen kan tillämpas inom en anordning som används som en tryckförstärkare för vilken fluid som helst.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas mer i detalj i samband med de bifogade ritningarna.

Figur 1 visar schematiskt en tvärsnittsvy av en högtryckspress med en flytande kolv enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar schematiskt ett diagram över tryck och tid enligt ett förfarande för drift av en press enligt en utföringsform av uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas med hänvisning till det utförande som visas schematiskt i figur 1. Figuren visar en cylindrisk högtryckspress 1 som innefattar en tryckkammare 2 och en flytande kolv 10. Ett trycksättningsmedium 6 indikeras ovanför den flytande kolven och en första substans, behandlas, Tryckkammaren 2 är tätad vid toppen och botten av en produkt 15 avsedd att visas nedanför kolven. ändlocken 3,4. Ändlocket 3 vid toppen innefattar ett ventilorgan 7 för tryckmediet 6 som skall komma in i tryckkammaren, och ett ventilorgan 5 för överflödigt tryckmedium som skall avlägsnas efter behandlingen enligt behov. Produkten 15 pumpas in i tryckkammaren 2 genom 10 15 20 25 30 35 5194035. 5 ändlocket 4 vid botten via ett ventilorgan 9 och avlägsnas efter behandling genom ett annat ventilorgan 8.

Den flytande kolven 10 innefattar en andra kolv 22.

Kolven 22 har tvà olika diametrar, en del med mindre diameter i en cylindrisk hålighet 20 och en del med större diameter i en ansluten hàlighet 21. Ett tätningsorgan 26 är anordnat pà den lilla änden av kolven 22 och ett annat tätningsorgan är anordnat pà den stora diametern av kolven 22 i hàligheten 21. Kolven 22 innefattar även en passage eller kanal 25 som inkluderar en backventil 33. En ny och uppfinningsenlig komponent, en elastisk dyna 28 är placerad i botten pá den större hàligheten 21 under kolven 22.

Den flytande kolven 10 innefattar ett övre och nedre tätningsorgan 11, 12 mellan kolven och tryckkammaren. Ett utrymme 24 visas, ritat i nàgot överdriven storlek för tydlighets skull, väggar 2. Utrymmet 24 avgränsas vidare vid den övre delen mellan kolven 10 och tryckkammarens och den nedre delen av det övre och nedre tätningsorganen ll, 12. och utgör förbindelse mellan utrymmet 24 och en cylinder En kanal 29 är anordnad i den flytande kolven 10 21 hos dräneringsorganet. Kanalen 29 är försedd med en backventil 23.

Vid början av en produktionscykel i högtryckspressen enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning, leds produkten 15 som skall behandlas in i den nedre kammaren. Överflödigt tryckmedium i den övre kammaren 6 medges att lämna den övre kammaren genom utloppsventilen 5 sä att den nedre kammare kan fyllas med produkten som skall behandlas. När den nedre kammaren väl innehåller tillräckligt med produkt, stängs inloppsventilen 9, och utloppsventilen 8 i den nedre kammaren stängs.

Trycksättning utförs genom att man pumpar in en trycksättningsfluid till den övre kammaren genom ventilen 7. Ett tryck P0 byggs upp i den övre kammaren, vilket överförs av den flytande kolven 10 till produkten 15 i l0 15 20 25 30 35 den nedre kammaren. Trycket byggs upp till ett arbetstryck pà mellan 3 000 - 10 000 bar och företrädesvis runt 4 000 bar. Det faktiska hálltrycket som väljs för användning som ett behandlingstryck, PW beror pà typen av fluid som behandlas och typen av enzym, mikroorganism eller bakterier som skall inaktiveras.

Hàlltrycket sträcker sig vanligen upp till mellan 5 000 - 7 000 bar.

Under högt tryck kan en tryckskillnad förekomma i det slutna utrymmet 24 mellan tätningarna 11, 12 hos den flytande kolven 10. i utrymmet 24 runt den flytande kolven. Eftersom trycket Ett reducerat tryck P1 kan förekomma i utrymmet 24 kan reduceras till P1 jämfört med det omgivande trycket P0, kan läckage av tryckmedium in i utrymmet 24 förekomma. Eventuellt läckage som inträffar hanteras av dräneringsorganet i kolven 22. Trycket som överförts av trycksättningsfluiden, visas som Pm påverkar den ände hos kolven 22 som har den mindre diametern, vilken kolv överför ett reducerat tryck P3 via den större änden av kolven i den cylindriska hàligheten 21 till den elastiska dynan 28. Trycket P0 stiger under en behandlingscykel, vilket medför att trycket P3 stiger proportionellt, gradvis sammantryckande den elastiska dynan 28. Sammantryckning av den elastiska dynan 28 alstrar ett undertryck P2 i dräneringsorgancylindern 21, vilket tryck är anordnat att vara lägre än trycket P1 i utrymmet 24 mellan tätningarna 11, 12 vid denna punkt i tryckcykeln. Eventuellt tryckmedium som har läckt in i utrymmet 24, dräneras sàledes via kanalen 29 in i cylindern 21. Ventilen 23 mellan utrymmet 24 och cylindern 21 är en backventil, liksom ventilen 33, i kanalen som utgör förbindelse mellan cylindern 21 genom kolven 22 in i den övre tryckkammaren 6. leds tryckmedium som eventuellt har läckt in i utrymmet 24 av Under sänkning av trycksättningen av pressen, tryckskillnaden (P1-P2) in i dräneringsorgancylindern 21 genom kanalen 29 som är försedd med backventilen 23. 10 l5 20 25 30 35 fnvoss- 7 Under trycksänkning är trycket Pzi allmänhet alltid större än trycket P1. När trycket P0 i pressen sänks, leds tryckmedium i dräneringsorgancylindern 21 via kanalen 25 och backventilen 33 tillbaka den övre tryckkammaren 6 så snart som trycket P2 i cylindern 21 överstiger trycket i den övre kammaren, Po.

Sàdan tryckfluid fràn den övre kammaren 6 som läcker förbi tätningsorganet 11 in i utrymmet 24, àterförs pà detta sätt till den övre kammaren utan att komma i kontakt med produkten i den nedre kammaren 15.

Figur 2 visar en tryck~mot-tid-kurva för en högtryckspress enligt en utföringsform av uppfinningen.

Tryck i tryckkammaren visas som P0, tryck i utrymmet 24 mellan tätningarna visas som P1, tryck i dräneringsorgan- cylindern 21 visas som P2, och tryck i dräneringsorganets elastiska dyna 28 visas som P3. En produktionscykel börjar med att P0 ökar. Trycket P0 överförs av dräneringsorganets kolv 22 som ett reducerat tryck P3 till den elastiska dynan 28. Trycket P3 pà den elastiska dynan 28 ökar, även om det sänkts från P0 genom tryckreduceringsfunktionen hos dräneringsorganet, proportionellt med trycket P0. Ett undertryck P1 alstras gradvis i utrymmet 24 mellan tätningarna, liksom ett annat undertryck P2 i dräneringsorgancylindern 21.

Trycket i tryckkammaren P0 hàlls konstant vid ett lämpligt hàlltryck eller behandlingstryck under en förbestämd tid, varvid trycket här exempelvis visas som 4 kbar.

Dà P0 sänks kan man se i diagrammet att undertrycket P2 i dräneringsorganet sänks och ändras istället till ett lätt övertryck, varvid eventuell tryckfluid som samlats i cylindern 21 drivs genom backventilen 33 in i tryckkammaren 6. Under större delen av trycksänknings- fasen är P2 alltid högre än P1. Samtidigt börjar undertrycket P1 att sänkas, något fördröjt efter Pzdà tryckskillnaden mellan Pooch P1 reduceras, så att P1 10 15 20 25 30 35 519 ozsÛ 8 ändras till ett litet övertryck innan P0 återgår till noll.

Enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen, har uppfinningen beskrivits i termer av insamling av läckage av tryckfluid och àterföring av det till en tryckkammare utan att det skall komma i kontakt med produkten. Enligt en annan utföringsform av uppfinningen insamlas en fluidprodukt som läckt förbi ett tätningsorgan såsom 11 eller 12 och àterförs till tryckkammaren utan att produkten kommer i kontakt med en trycksättningsfluid.

I en ytterligare utföringsform av uppfinningen, kan den elastiska dynan 28 hos dräneringsorganet i kolven 10 ersättas med en fjäder, såsom en spiralfjäder tillverkad av ett lämpligt rostfritt stål. Fjädern är enklare att anbringa och kan ha en längre livslängd. Den är emellertid mer komplicerad att använda i praktiken eftersom den inte fyller volymen under kolven 22 och erfordrar ytterligare dräneringskanaler och -organ för att den läckta fluid som insamlats under kolven 22 skall avlägsnas.

I en ytterligare och mindre föredragen utföringsform av uppfinningen kan dräneringsorganet hos kolven 10 vara ett passivt dräneringsorgan. Ett ihåligt utrymme inuti kolven 10, 1, men utan några rörliga delar såsom kolven 22, ansluten såsom en kammare där cylindern 21 är i figur genom en eller flera kanaler, såsom 25, som kommunicerar med utrymmet 24 mellan kolvens 10 tätningar 11, 12. För ett passivt dräneringsorgan skulle cylindern 21 vara anordnat längre ned i kolven 10 så att fluid skulle insamlas under höjden av utrymmet 24 mellan kolvens 10 tätningar 11, 12. Ett sådant passivt dräneringsorgan är enkelt att anordna, men det är svårt att säkerställa att allt eventuellt läckage i utrymmet 24 strömmar in i ett passivt dräneringsorgans insamlingsutrymme såsom en tom cylinder i cylinderns 21 position.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 '(519 (oss), __ 9 PATENTKRAV

1. Högtryckspress, innefattande en flytande kolv (ll, 12), (10) innefattar ett dräneringsorgan för (24) av eventuell fluid som läckt förbi ett (10) kännetecknad av att den flytande kolven med tätningsorgan insamling, fràn ett utrymme som är beläget mellan tätningsorganen, tätningsorgan, varvid dräneringsorganet innefattar en tryckreducerare (22) som är anordnad inuti den flytande kolven, och anordnad att till följd av ett presstrycksättningstryck P0 överföra trycket P0 som ett reducerat tryck P3 till ett fjäderorgan (28) hos dräneringsorganet.

2. Högtryckspress enligt krav 1, kännetecknad av att (28) hos dräneringsorganet innefattar en (21) hos fjäderorganet elastisk dyna som är placerad i en cylinder dräneringsorganet.

3. Högtryckspress enligt nàgot av kraven 1 - 2, kännetecknad av att tryckreduceraren (22) hos till (24) mellan den flytande kolvens tätningar (11, (24) leds in dräneringsorganet är ansluten via en backventil (23) utrymmet 12) sä att fluid som befinner sig i utrymmet till dräneringsorganet.

4. Högtryckspress enligt krav 3, kännetecknad av att dräneringsorganets tryckreducerare är ansluten via en backventil (33) (6). till högtryckspressens (1) tryckkammare

5. Högtryckspress enligt krav 1, kännetecknad av att dräneringsorganets fjäderorgan (28) innefattar en fjäder som är placerad i dräneringsorganets cylinder (21).

6. Förfarande för drift av en högtryckspress för ástadkommande av tryckbehandling för en produkt, vilken 10 l5 20 25 30 35 “ '(519 035- 10 högtryckspress innefattar en tryckcylinder (1) och en flytande kolv (10), kännetecknat av att den flytande kolven innefattar dräneringsorgan och att en produktionscykel innefattar stegen: - att införa produkten i en tryckkammare, - att applicera ett tryck P0 via ett tryckmedium i en första del (6) kolv (10) till en produkt i en andra del (15) av tryckkammaren, av tryckkammaren via nämnda flytande - att alstra ett reducerat tryck P1 i ett utrymme (24) (ll, 12) hos den flytande kolven, mellan tätningsorgan - att reducera trycket P0 i tryckkammaren, - att pumpa eventuell fluid som befinner sig i dräneringsorganets cylinder (21) första del till tryckkammarens (6) när ett tryck P2 i dräneringsorganet överskrider trycket P0 i tryckkammarens första del.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av det ytterligare steget: - att leda eventuell fluid som befinner sig i från utrymmet in i dräneringsorganet (29) kanal är försedd med ett första backventilorgan utrymmet (24) vilken (23). medelst en kanal som är ansluten till båda,

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av det ytterligare steget: - att överföra eventuell fluid som befinner sig i dräneringsorgancylindern (21) in i tryckkammaren (6) (25) cylindern (21) och tryckkammaren medelst en kanal som skapar förbindelse mellan (6), försedd med ett andra backventilorgan vilken kanal är (33).

9. Användning av en högtryckspress enligt något av kraven l - 5 för trycksättning av en fluid. 10 519 035 ll

10. Användning av en högtryckspress enligt något av kraven l - 5 för högtrycksbehandling av en icke- livsmedelsprodukt.

11. ll. Användning av en högtryckspress enligt något av kraven l - 5 för högtrycksbehandling av en livsmedelsprodukt.