专利名称：用于将粉末状材料引入液体中的粉末状材料引入装置和方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求ι的前序部分所述的粉末状材料引入装置和根据权利要求7的前序部分所述的用于将粉末状材料引入液体中的方法。
背景技术：
在本申请的上下文中，术语“气态介质”应该被理解为涵盖了“空气”或者任何其他气态介质，优选的是例如氮气、二氧化碳和/或大气的适于在食品工业中使用的气态介质。在本申请的上下文中，术语“粉末状材料(powder material) ”应该被理解为涵盖了“粉末(powder) ”或者任何其他粉末状材料，优选的是例如碳水化合物、蛋白质、稳定剂和 /或乳化剂的适于在食品工业中使用的粉末状材料。用于将粉末状材料引入液体中的粉末状材料引入装置和方法被用于诸如食品和饮料工业中以将粉末状产品引入处理容器中的液体中，尤其是其中需要将粉末状材料不连续地供应至液体中。在处理容器中，在液体上方提供低压或者真空以使得粉末状材料和气体/空气的混合物被抽吸进液体中。在一些已知的装置中，在将粉末状材料供应至粉末状材料弓I入装置之前也对粉末状材料进行加压。这些已知的粉末状材料弓I入装置包括用于打开或者关闭将粉末/气体混合物抽吸进处理容器中的液体中所通过的通道的阀门。通常地已知的粉末状材料引入装置装备有单座阀。粉末状材料引入装置的单座阀具有湿侧(即面对粉末状材料引入装置的出口或者处理容器中的液体的阀座部)和干侧(即面对粉末状材料引入装置的入口或者粉末储存器的阀座部)。因为尤其当阀门打开或者关闭时，存在湿的粉末状材料粘在密封件上的问题，所以已知的粉末状材料引入装置受到阀门的密封件寿命有限的困扰。当阀门打开时，处理容器中的液体上方的低压或者真空将产生粉末气体混合物至液体中的流动。重要的是粉末气体混合物的压力高于处理容器中的压力。因此粉末气体混合物的比质量流对保证阀座干侧上的压力高于处理容器中的压力来说是必要的。如果粉末气体混合物的压力变得过低，即低于处理容器中的压力，那么可能发生湿粉末甚至是来自处理容器的液体至阀门的回流，并且还使得阀门的干侧变湿。特别是如果粉末状材料具有高密度，那么在打开阀门之前粉末状材料将在其干侧的关闭的阀门前方等待。在这种情形中，将需要特定的时间以使粉末气体混合物加速以形成能够防止液体或者湿粉末接触单座阀的阀座的干侧的粉末气体混合物的流动。在能够形成粉末气体混合物的充分流动之前的时间期间，一些回流将会发生并且有时使得阀座的干侧变湿。包括阀座和其他密封区域的这些变湿的区域会为粉末结垢和/或覆盖变湿区域提供基础。当阀门关闭时，粉末气体混合物将在阀座和关闭构件之间继续流动，直至阀门被充分地关闭并且达成阀座和关闭构件之间的接触。因此在关闭阀门的结束时将使得粉末气体混合物加速，其中将产生热量。这将导致阀门的密封件的磨损。此外，由于所产生的热量， 结垢的粉末状材料在密封件和阀座上的覆盖层将变得非常干燥和坚硬。这可能最终导致通过阀门的泄露。由于这些问题，阀门的密封件的寿命有时仅有一天或者数天。
发明内容
因此本发明的目的在于提供具有较长工作寿命的根据权利要求1的前序部分所述的粉末状材料引入装置以及提供具有延长的工作周期的根据权利要求7的前序部分所述的用于将粉末状材料引入液体中的方法。本发明的目的分别是通过根据权利要求1的特征的粉末状材料引入装置和根据权利要求7的特征的方法实现的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。本发明的实施例具有以下优势保证了阀门，尤其是阀座、阀门密封件和阀门关闭构件保持干燥和清洁。这将保证阀门密封件的延长的寿命以及提供具有较少的由堵塞粉末状材料引入装置造成的故障次数的可靠的食品制造过程(或者其他生产过程)。此外，存在以下优势阀门系统能够被拆开以检查以及维修。具有第二阀的实施例具有附加的优势因为第二阀能够保持关闭，所以处理容器不需要被倒空以维修和清洁。优选地粉末引入通道能够被分成两段以维修和清洁，以使得一段安置第一阀而且另一段安置第二阀。气态介质引入装置出口能够位于第一段或者第二段中，但是优选的是使气态介质引入装置出口位于第一段中以使得粉末状材料引入装置能够几乎完全从处理容器拆除或者拆解，即不具有第二段以及第二阀。粉末状材料引入通道的第一段和第二段能够以本领域技术人员公知的方式连接。例如，能够设置法兰连接器件和/或夹连接器件和/或铰接器件。根据本发明提供了用于将粉末状材料引入液体中的粉末状材料引入装置，其包括-入口，流体化的粉末以第一压力被供应到所述入口；-通至液体容器中的出口，其具有小于所述入口处的第一压力的第二压力；-从所述入口至所述出口的粉末状材料引入通道；_第一阀，其用于关闭以及打开所述粉末状材料引入通道；以及-气态介质引入装置，其具有用于以高于第二压力的压力将气态介质引入所述粉末引入通道中的出口；其中，所述气态介质引入装置的出口位于所述第一阀下游的所述粉末状材料引入通道中，和/或所述气态介质引入装置的出口位于所述第一阀和所述粉末状材料引入装置的出口之间的所述粉末状材料弓I入通道中，和/或所述第一阀位于所述气态介质引入装置的出口和所述粉末状材料引入装置的入口之间的所述粉末状材料弓I入通道中。因为粉末状材料出口也是液体容器入口，所以所述通至液体容器中的出口还能够被称为“粉末状材料出口和液体容器入口”。也即是说，术语“通至液体容器中的出口”应当被理解为液体容器中的入口同时是粉末状材料引入装置的出口。因此，粉末状材料引入装置的出口(通至液体容器中的出口)同时是液体容器的入口。因为通至液体容器中的出口是液体容器入口，所以粉末状材料在粉末状材料弓I入装置出口处被供给进液体容器中的液体中。粉末状材料的流动方向是在粉末状材料引入通道中从粉末状材料引入装置的入口至粉末状材料引入装置的出口。因此，将气态介质引入装置定位于第一阀下游的粉末状材料引入通道中相当于如下特征气态介质引入装置的出口位于第一阀和粉末状材料引入装置的出口之间的粉末状材料引入通道中，和/或第一阀位于气态介质引入装置的出口和粉末状材料弓I入装置的入口之间的粉末状材料弓I入通道中。根据本发明，所述粉末状材料弓I入装置能够进一步包括用于关闭以及打开所述粉末状材料引入通道的第二阀。优选地，第二阀位于气态介质引入装置的出口下游，和/或气态介质引入装置的出口位于第一阀和第二阀之间，和/或第二阀位于气态介质引入装置的出口和粉末状材料引入装置的出口之间。根据本发明，所述第一阀和/或所述第二阀能够是或者能够包括开关阀。根据本发明，所述第一阀和/或所述第二阀能够是或者能够包括蝶形阀。根据本发明，所述第一阀和/或所述第二阀能够是或者能够包括座阀和/或单座阀。根据本发明，所述粉末状材料引入通道能够包括由连接器件连接的至少两段，以使得所述粉末状材料引入通道能够分开(s印arable)和/或隔开(dividable)和/或打开以维修和清洁。这些段能够如本领域技术人员所知地由法兰连接器件和/或夹连接器件和 /或铰接器件所连接。根据本发明，所述气态介质引入装置能够是或者能够包括气态介质引入阀，和/ 或例如正排量泵等正排量供给装置。根据本发明，提供了一种用于将粉末状材料引入液体中的方法，包括以下步骤(a)向液体施加真空或者低压；(b)通过粉末状材料引入通道使得粉末状材料进入液体中；(c)在所述粉末状材料引入通道中设置第一阀以关闭以及打开所述粉末状材料引入通道；以及(d)至少部分地在关闭和/或打开第一阀期间，将加压的气态介质供应至所述第一阀下游的和/或所述粉末状材料引入通道的出口与所述第一阀之间的粉末状材料引入通道中。根据本发明，所述方法能够进一步包括在所述粉末状材料引入通道中设置第二阀以关闭和打开所述粉末状材料引入通道的步骤，其中，所述第二阀设置在粉末状材料引入通道的如下的段的下游在该段处加压的气态介质被供应至所述粉末状材料引入通道中。根据本发明，所述方法能够进一步包括关闭所述第一阀的步骤，其中，至少在关闭所述第一阀结束之前，优选地至少在已经开始关闭所述第一阀之后直至关闭所述第一阀， 并且优选地至少从开始关闭所述第一阀直到完成关闭所述第一阀，将气态介质供应至所述第一阀下游的所述粉末状材料引入通道中。根据本发明，在所述第一阀已经被关闭或者所述第一阀待被打开之后，所述气态介质能够被供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中以清除粉末状材料从而清洁所述粉末状材料引入通道。根据本发明，所述方法能够进一步包括关闭所述第二阀的步骤，其中，在所述第一
6阀已经被关闭之后以及所述第二阀被充分关闭之前，优选地在开始关闭所述第二阀之前， 将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中以清除粉末状材料从而清洁所述第二阀和/或所述第二阀的密封器件，其中，优选地在所述第二阀完全被关闭之前供应所述气态介质。根据本发明，所述方法能够进一步包括打开所述第一阀的步骤，其中至少在开始打开所述第一阀之前，优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至所述第一阀已经几乎被完全打开，并且优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至完全打开所述第一阀，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中。根据本发明，所述方法能够进一步包括在打开所述第一阀之前打开所述第二阀以及在所述第一阀已经至少部分地、并且优选地被完全打开之后打开所述第一阀的步骤，其中，至少在开始打开所述第二阀之前，优选地至少从开始打开所述第二阀之前直至所述第一阀已经几乎被完全打开，并且优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至完全打开所述第一阀，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中。 根据本发明，所述方法能够通过根据本发明的粉末状材料弓I入装置来实施。根据本发明，所述粉末状材料能够是或者包括食品材料和/或食品级添加剂。例如，粉末状材料能够是或者能够包括制糖材料和/或碳水化合物和/或蛋白质和/或稳定剂和/或乳化剂。
将参照附图更加详细地介绍本发明，其中使用了以下附图标记1粉末引入装置2粉末状材料弓I入通道入口3粉末状材料引入通道出口4粉末状材料引入通道10 第二阀11关闭构件12 轴线20 第一阀21关闭构件22 轴线30气态介质引入装置31关闭构件32致动构件33气态介质引入通道34气态介质引入装置的出口40粉末气体流41进入的粉末气体流42流出的粉末气体流43粉末气体流的部分堵塞部
44粉末气体流的通过部45由关闭的第一阀堵塞的粉末气体流46待由气态介质流50挤出粉末状材料引入通道的粉末气体流的残余47由关闭的第一阀堵塞的粉末气体流50气态介质流51气态介质流60指示粉末状材料引入通道可能分开成两段以用于维修和/或清洁的线在附图中示出了本发明的优选实施例图1是在粉末流被切断之前处于打开位置的根据本发明的实施例的粉末引入装置的示意图。图2是图1的粉末引入装置的示意图，示出了切断粉末引入的第一步骤。图3是图1的粉末引入装置的示意图，示出了切断粉末引入的第二步骤。图4是在粉末引入已经切断之后处于关闭位置的图1的粉末引入装置的示意图。图5是在形成粉末引入流之前处于关闭位置的图1的粉末引入装置的示意图。图6是图1的粉末引入装置的示意图，示出了形成粉末引入流的第一步骤。图7是图1的粉末引入装置的示意图，示出了形成粉末引入流的第二步骤。图8是在已经形成粉末引入流之后处于打开位置的图1的粉末引入装置的示意图。
具体实施例方式图1示出了本发明的优选实施例。粉末引入装置具有总的附图标记1并且包括粉末状材料引入通道入口 2、粉末状材料引入通道出口 3和从粉末状材料引入通道入口 2延伸至粉末状材料引入通道出口 3的粉末状材料引入通道4。存在填充有液体的处理容器(未示出)，粉末状材料待引入其中。在压力容器中， 以本领域技术人员公知的方式在液体的表面上方提供了低压或者真空。将以本领域技术人员公知的方式向粉末状材料引入装置1的粉末状材料引入装置入口 2提供粉末状材料。在粉末状材料引入通道4中设置了第一阀20，所述第一阀20具有关闭构件21和轴线22，关闭构件21围绕轴线22被转动以打开和关闭粉末状材料引入通道4。在所示的实施例中，第一阀20是蝶形阀。然而，能够使用任何其他适当的阀门。例如取而代之地能够使用单座阀。其他的选择有球阀、隔膜阀、闸阀和/或夹管阀。气态介质引入装置30位于粉末状材料引入通道4中的第一阀20的下游。气态介质引入装置30包括用于提供以及堵塞至粉末状材料引入通道4中的气态介质流的关闭构件31。此外，存在致动构件32 (例如滴状构件(drop member)或者任何其他适当的器件) 和从气态介质储存器(未示出)或者从环境大气(空气或者氮气等)延伸至气态介质引入装置30的出口 ；34的气态介质引入通道33。还在位于气态介质弓I入装置30的出口 34下游的粉末状材料弓I入通道4中设置有
第二阀10。第二阀10能够类似于第一阀20或者能够是例如如上文关于第一阀10所提到的其他适当的阀类型，并且包括关闭构件11和轴线12，关闭构件11围绕轴线12被转动以打开和关闭粉末状材料引入通道。然而明显的是第一阀和第二阀能够是不同的。可选阀可以用于第一阀20和/或第二阀10，例如这样的阀其中关闭构件沿着轴线22移动(例如被推和被拉和/或抵靠弹性构件被推)以打开以及关闭粉末引入通道4。根据本发明，可以省略第二阀10。这种实施例可以包括第一阀(仅为区分这个“第一”阀和用于设置了至少两个阀的实施例中的“第二”阀而添加了这个第一)和在粉末状材料引入通道中位于其下游的气态介质引入装置。对于这个实施例，优选的是在关闭第一阀之后直至重新打开第一阀一直保持使得气态介质流进处理容器中。粉末状材料引入通道4可以实施为能够分开成两段以维修和/或清洁，线60示出了可能的分开位置。这些段能够以本领域技术人员公知的器件连接，诸如使用法兰连接器件和/或夹器件。图1至图4示出了关闭粉末状材料引入装置1的粉末状材料引入通道4的优选方式。图1示出了充分打开的粉末状材料引入通道4。气态介质引入装置30被关闭。存在从粉末状材料引入通道4的入口 2至出口 4的粉末气体流40，具有来自粉末储存器(未示出)的进入的粉末气体流41和进入处理容器(未示出)中的流出的粉末气体流42，处理容器容置粉末待被引入的液体。为了关闭粉末状材料引入装置1的粉末状材料引入通道4，气态介质引入装置被打开从而形成流至处理容器的液体中的气态介质流50并且第一阀20将开始被关闭。因此粉末气体流将被部分地堵塞，使得存在粉末气体流的堵塞部43和粉末气体流的通过部44。图3示出了其中第一阀20被充分关闭的状态。气态介质流50防止了湿的粉末状材料或者液体回流进粉末状材料引入通道4中以及影响第一阀20的密封功能。存在由关闭的第一阀20堵塞的粉末气体流45。粉末气体流的残余46被气态介质流50挤出粉末状材料引入通道4从而清洁第二阀10。然后关闭第二阀10。图4中示出了这个状态。粉末气体流47由关闭的第一阀20 堵塞。液体和湿粉末状材料由关闭的第二阀10堵塞。因为在两个关闭阀20和10之间中形成的压力，气态介质流51将较少。图5至图8示出了打开粉末状材料引入装置1的粉末状材料引入通道4的优选方式。图5示出了充分关闭的粉末状材料引入装置1，即阀门10和阀门20都关闭。气态介质引入装置可以被打开。如果气态介质引入装置关闭，其需要被打开以在粉末状材料引入通道4中在阀10和阀20之间的空间建立压力。然后，如图6所示，第二阀10被打开。因为在阀门10、20之间的空间中的压力以及打开的气态介质引入装置，通过打开第二阀10几乎立即形成了气态介质流50。然后，如图7所示，第一阀20将被打开。存在粉末气体流的堵塞部43和粉末气体流的通过部44。最后，如图8所示，两个阀都被完全打开并且已经建立了粉末气体流40。
权利要求
1.一种用于将粉末状材料引入液体中的粉末状材料引入装置，其包括 -入口，流体化的粉末以第一压力被供应到所述入口 ；-通至液体容器中的出口，其具有小于所述入口处的第一压力的第二压力； -从所述入口至所述出口的粉末状材料引入通道；以及 _第一阀，其用于关闭以及打开所述粉末状材料引入通道；其特征在于气态介质引入装置，其具有用于以高于所述第二压力的压力使气态介质引入粉末引入通道中的出口；其中，所述气态介质引入装置的出口位于所述第一阀下游的所述粉末状材料引入通道中。
2.根据权利要求1所述的粉末状材料引入装置，其进一步包括用于关闭以及打开所述粉末状材料引入通道的第二阀。
3.根据权利要求2所述的粉末状材料引入装置，其中，所述第二阀位于所述气态介质引入装置的出口下游，和/或所述气态介质引入装置的出口位于所述第一阀与所述第二阀之间，和/或所述第二阀位于所述气态介质引入装置的出口与所述粉末状材料引入装置的出口之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的粉末状引入装置，其中，所述第一阀和/或所述第二阀是或者包括开关阀和/或座阀和/或单座阀。
5.根据前述权利要求中任一项所述的粉末状引入装置，其中，所述粉末状材料引入通道包括由连接器件连接的至少两段以使得所述粉末状材料引入通道能够被分开和/或隔开和/或打开以维修和清洁。
6.根据前述权利要求中任一项所述的粉末状引入装置，其中，所述气态介质引入装置是或者包括气态介质引入阀，和/或正排量供给装置。
7.一种用于将粉末状材料引入液体中的方法，包括以下步骤(a)向所述液体施加真空或者低压；(b)通过粉末状材料引入通道使得粉末状材料进入所述液体中；(c)在所述粉末状材料引入通道中设置第一阀以关闭以及打开所述粉末状材料引入通道；其特征在于(d)至少部分地在关闭和/或打开所述第一阀期间将加压的气态介质供应至所述第一阀下游的和/或所述粉末状材料引入通道的出口与所述第一阀之间的粉末状材料引入通道中。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在所述粉末状材料引入通道中设置第二阀以关闭和打开所述粉末状材料引入通道的步骤，其中，所述第二阀设置在粉末状材料引入通道的如下的段的下游在该段处加压的气态介质被供应至所述粉末状材料引入通道中。
9.根据权利要求7或8所述的方法，进一步包括关闭所述第一阀的步骤，其中，至少在关闭所述第一阀结束之前，优选地至少在已经开始关闭所述第一阀之后直至关闭所述第一阀，并且优选地至少从开始关闭所述第一阀直到完成关闭所述第一阀，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的所述粉末状材料引入通道中。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，在所述第一阀已经被关闭或者所述第一阀待被打开之后，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中以清除粉末状材料从而清洁所述粉末状材料弓I入通道。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，进一步包括关闭所述第二阀的步骤，其中，在所述第一阀已经被关闭之后以及所述第二阀被充分关闭之前，优选地在开始关闭所述第二阀之前，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中以清除粉末状材料从而清洁所述第二阀和/或所述第二阀的密封器件，其中，优选地在所述第二阀完全被关闭之前供应所述气态介质。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，进一步包括打开所述第一阀的步骤，其中至少在开始打开所述第一阀之前，优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至所述第一阀已经几乎被完全打开，并且优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至完全打开所述第一阀，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料弓I入通道中。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，进一步包括在打开所述第一阀之前打开所述第二阀以及在所述第一阀已经至少部分地并且优选地被完全打开之后打开所述第一阀的步骤，其中，至少在开始打开所述第二阀之前，优选地至少从开始打开所述第二阀之前直至所述第一阀已经几乎被完全打开，并且优选地至少从开始打开所述第一阀之前直至完全打开所述第一阀，将所述气态介质供应至所述第一阀下游的粉末状材料引入通道中。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，所述方法通过根据权利要求1至6中任一项所述的粉末状材料引入装置实施。
15.一种根据前述权利要求中任一项所述的用于将粉末状材料引入液体中的方法或者粉末引入装置，其中，所述粉末是或者包括食品材料和/或食品级添加剂。
全文摘要
本发明涉及一种用于将粉末状材料引入液体中的粉末状材料引入装置(1)，其包括入口(2)、出口(3)、从入口(2)至出口(3)的粉末状材料引入通道(4)、第一阀(20)，以及具有用于将气态介质引入粉末引入通道(4)中的出口(34)的气态介质引入装置(30)，出口(34)位于第一阀(20)下游的通道(4)中。本发明还涉及一种用于将粉末状材料引入液体中的方法，包括以下步骤(a)向液体施加真空或者低压；(b)通过粉末状材料引入通道(4)使得粉末状材料进入液体中；(c)在粉末状材料引入通道(4)中设置第一阀(20)以关闭以及打开粉末状材料引入通道(4)；以及(d)至少部分地在关闭和/或打开第一阀(20)期间将加压的气态介质(50)供应至第一阀(20)下游的粉末状材料引入通道(4)中。
文档编号B65G53/28GK102459043SQ201080031623
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月28日
发明者本特·彼泽森 申请人:Spx Apv丹麦公司