专利名称：用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的方法、控制器、阀门装置和分 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过打开和闭合挤压阀门对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的方法。此外，本发明涉及一种用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的控制器，包括用于控制挤压阀门的机构。最后，本发明涉及用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的一种具有挤压阀门的阀门装置以及一种分份设备。
背景技术：
在现代设备结构中，存在大量必须对具有流动性的物质进行分份的应用。以食品工业为例在食品工业这一广阔的应用领域中，须将各种各样的食品装填入各种各样的容器或灌注入各种各样的模具。一些例子如肉酱、烹制过的蔬菜(如菠菜泥)、糊状水果、所有种类的蛋糕、奶油甜食及巧克力。具有流动性的物质也见于其他工业领域。例如在浇灌混凝土砖和一般砖瓦时，也必须对混凝土和陶土进行分份。另一个例子是塑料技术，此时须将塑料灌注入模具，特别用于对电子元件及开关进行灌注成型。最后，颗粒状的材料在掺入联结剂后，也在工业设备中被分份后装填或灌注。显然，本文无法将全部可能的分份设备一一提及。因此以上的列举仅起到帮助理解此类装置的解释性作用。作为分份设备的一个具体的例子，WO 2008/141468中展示了一种装置及方法，用于由可灌注的物质、特别是诸如巧克力的油脂状物质灌注食品产品，。该灌注装置包含一个用于盛放可被灌注物质的物质容器和一个带有喷嘴的配量部件，喷嘴与物质容器的内腔构成可通过流体的连接。此配量部件在背向物质容器的一侧有一个包含数个喷嘴在内的喷嘴组，而在朝向物质容器的一侧有一个包含至少一个阀门在内的阀门组，其中，在喷嘴组和阀门组之间，限定出一个具有配量室容积的配量室，可以通过阀门组和喷嘴组之间的相互运动来改变配量室容积。灌注方法具有下列步骤a)将可被灌注的物质填充入物质容器；b) 通过阀门组和喷嘴组之间的第一相对运动扩大配量室的容积，从而将物质吸入配量室；C) 通过阀门组和喷嘴组之间的第二相对运动缩小配料室的容积，从而将物质挤出配量室。在上述的例子中，被分份的物质是在无压力的状态下。确切地说，通过所述的阀门组和喷嘴组之间的相对运动，一方面提供了挤出物质所需的压力，另一方面同时确定了挤出量。同样，如本身公知的活塞机构或齿轮泵也是适用于无压力状态下的物质。但在现代设备结构中，经常要对处于增压状态下的物质进行分份。这可通过各种各样的可将物质流增加、减少或闭锁的闭锁部件或阀门完成。而在这种情况下，所谓的“挤压阀门”因其特别适合而十分突出。挤压阀门由一个安置在由金属或塑料制成的管状壳体中的软管状闭锁元件构成。 该软管状闭锁元件由机械作用或由在外部输入的外部介质挤压在一起，直至达到封闭位置。通常外部介质的压力比需要被闭锁的介质的压力高2.0至2. 5巴。挤压阀门主要被用作稠的液态介质或固体的闭锁元件。通过不同的软管和密封圈的实施方式，挤压阀门可以控制极为不同的介质。目前所有的分份设备或多或少地存在残余流量或者渗漏的问题。例如，分份设备的活塞已经静止了或者分份设备的阀门已经闭合了，但物质仍然继续流过活塞或阀门后的输送管道；而当管道是以类似喷嘴的形式通入自由环境的时候，物质会仍然从输送管道渗漏出去。一方面，一直存在于输送管道中的超压可导致此类问题。超压可以被缓慢地削减。 另一方面，输送管道末端或喷嘴出口处发生的若干物理作用也会导致此类问题。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种克服或至少减少上述缺点的一种方法、一种控制器、 一种阀门装置和一种分份设备，用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份。根据本发明，该目的由具有权利要求1所述特征的方法、具有权利要求6所述特征的控制器、具有权利要求8所述特征的阀门装置和具有权利要求15所述特征的分份设备来实现。据此，本发明所述的用于将具有流动性的处于任意增压状态下的物质分份的方法，包含以下步骤a)打开第一挤压阀门，并且轻微闭合在物质的主流动方向上于第一挤压阀门之后设置的第二挤压阀门，b)当所期望的物质量通过挤压阀门之后，闭合第一挤压阀门，以及c)打开第二挤压阀门。其中，第一和/或第二挤压阀门的打开、轻微闭合和闭合通过压力介质完成。据此，本发明所述的用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的控制器包括用于控制下列步骤的机构a)将第一挤压阀门置于打开状态，且将在物质的主流动方向上于第一挤压阀门之后设置的第二挤压阀门置于轻微闭合状态，b)当所期望的物质量通过挤压阀门之后，将第一挤压阀门置于闭合状态，以及c)将第二挤压阀门置于较轻微闭合状态更为开放的状态其中，第一和/或第二挤压阀门的打开、轻微闭合和闭合通过压力介质完成。此外，本发明所述的用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的阀门装置包括-多个第一挤压阀门以及-在物质的主流动方向上于所述第一挤压阀门之后设置的第二挤压阀门。最后，本发明所述的用于对具有流动性的处于任意增压状态下的物质进行分份的分份设备包括-本发明所述的阀门装置以及-与按照本发明的阀门装置连接的本发明所述的控制器通过在第一挤压阀门被闭合之后打开第二挤压阀门，第二阀门部位的容积将会增大，因此在挤压阀门处将会产生压力降低或者说是真空，从而很快地截停物质流，并且完全阻止或至少是明显降低残余流量以及从可能安置于第二挤压阀门后方的喷嘴流出的渗漏。
而且，这种阀门装置十分易于清洁。由于此种阀门装置的内壁是光滑的，因此在通常情况下，在不拆卸的状态下即可清洗。由于其中没有在传统阀门中或在活塞和管道之间存在的裂缝，本发明所述的阀门装置可以明显地降低栓塞形成的倾向，这对食品工业是特别重要的。另外，本发明所述的阀门装置中不存在彼此相互摩擦表面的运动部件。因而这种阀门装置能够无需保养地持续运行。最后，这种阀门装置可以应要求，比如为了使物质有更佳的流动性，而被加热。为此，可以使用例如用于加热压力介质或压力室的内部或外部加热元件。有利的是，设置电热元件，或者设置设备已有或附设的水循环配件。通过加热提高物质的流动性这一方式可使得物质被喷注或灌注时仅需耗费较少的能量，从而并不明显提高渗漏的风险。故而本发明亦对提高能效有贡献。在此需要提示的是，增压状态并非必须由工艺方法，如借助于压缩机而实现。当将盛放被分配物质的容器设置在例如喷嘴等物质出口上方的时候，增压状态也可能由于重力作用而出现。本发明的有利的设计和改进在从属权利要求中以及在说明书中结合附图得出。如果在步骤C)之后再接步骤a)是有益的。通过这种方式，分份过程可以重复任意多次。进一步，如果物质在经过第二挤压阀门之后将流入环境中的话，是有益的。如前所述，物质可能在第二挤压阀门之后通过例如喷嘴流入环境中。例如将具有流动性的物质充入模具。在本发明中所述的“环境”，应被理解为下述空间在此空间中，造成物质前进的增压状态不再起作用。不过，环境并非一定意味着那些大气压在其中占主要地位的空间。有着较高或者较低压力的环境也是可以考虑的。如果在物质的主流动方向上在一个或多个第二挤压阀门之后设置一个/多个流入环境中的喷嘴，将是有益的。如果物质是由巧克力组成或者含有巧克力的话，是有益的。当喷注或灌注的量比较小，和/或物质较为昂贵的时候，渗漏特别有害。巧克力糖或巧克力块符合上述两种判据，故而本发明所述的处理方法特别适合用于处理巧克力或含有巧克力的物质。此外，本发明所述的方法、控制器、阀门装置以及分份设备适用于所有种类的具有流动性的物质，特别是其他食品工业中的物质，如黄油、酸奶或者水。如果在阀门装置中具有多个第一挤压阀门及在物质的主流动方向上于所述第一挤压阀门之后设置的第二挤压阀门，是特别有益的。借助于本发明的这一变型，可以同时， 即在一个工作循环中，同时生产多份产品。如果第一和/或第二挤压阀门由一个控制器同时控制的话，也是有益的。进而，如果第一挤压阀门被安置在第一压力仓中，是特别有益的。这种方法使得多个第一挤压阀门同时承受相同的增压。这样即可不必考虑一套昂贵的为第一挤压阀门供给第一控制介质的流通管网。如果将第二挤压阀门安置在第二压力仓中，也具有同样的意义。在此要指出的是，按照本发明的方法的实施方式以及由其产生的优点，同样与按照本发明的控制器、阀门装置和分份设备有关，反之亦然。上述的本发明的各种设计和改进，能够以任意形式和方式组合。
接下来，将借助在示意性附图中给出的实施例对本发明作进一步阐述。其中
图Ia示意性示出了第一阀门装置；图Ib示出了图Ia的阀门装置处于第一状态下；图Ic示出了图Ia的阀门装置处于第二状态下；图Id示出了图Ia的阀门装置处于第三状态下；图2示出了一种具有一个物质容器及多个第一和第二挤压阀门的装置；图3示出了一种具有中心管道的阀门装置；图4示出了具有阀门装置及与之相连的控制器的分份设备。在示意性视图中，相同或相似的部件使用了相同的附图标记；除非实施方式不同， 功能类似的元件和特征，则用同一参考标记但不同后标的方式标注。
具体实施例方式图Ia示意性示出了第一阀门装置3，其具有管道4以及沿着管道4设置的第一挤压阀门1和沿着管道4设置的第二挤压阀门2。具有流动性的物质m流过管道4，在这个实施范例中，物质加载的压力为P。主流动方向用箭头表示。第一挤压阀门包括控制接口，具有第一控制压力P1的控制介质能流过该控制接口。最后，第二挤压阀门具有控制通路，具有第二控制压力P2的控制介质能流过该控制接口。两个挤压阀门都具有如本身公知的结构形式。在所示范例中，它们由压力气体控制。原则上，利用其它控制介质控制挤压阀门1和2也是可能的。利用压力气体，可以使一个柔韧的管状膜(图中用粗线表示)变形，使得阀门的横截面变狭窄或者令阀门完全闭合。 因此，要相应选择高于物质压力P的第一及第二控制介质压力P1和P2。在图Ia中没有施加控制压力P1和P2，因而第一挤压阀门和第二挤压阀门1和2的膜处于初始状态且贴靠在外部的阀门管的内壁上。在图Ia中，膜的存在使得第一和第二挤压阀门1和2的管道横截面变得狭窄。然而，这并非是不可避免的必要结构形式。膜当然也可以沿着管道4设置，也就是说与管道同心。此外，在图Ia及后续图中还示出了圆形截面的管道。这也并非是不可避免地必要的。 本发明当然可以应用于截面是其它形状如矩形、多边形或椭圆形的管道。图Ib示出了图Ia中阀门装置3现处于第一状态a)。在此状态下，第一挤压阀门 1完全打开，而第二挤压阀门不完全地、轻微地闭合。这可由适当的控制压力Pl和P2完成。 相应地，物质m可以通过阀门装置3。图Ic示出了图Ia中阀门装置3现处于第二状态b)。在此状态下，第一挤压阀门闭合。此时物质整体流动停止了。当足够的物质m流过阀门装置3时，阀门装置3将受控进入状态b)。即将物质m按照预期的方式进行了分份。图Id示出了图Ia中阀门装置3现处于第三状态C)。在此状态下，第一挤压阀门 1保持闭合。与此相反，第二挤压阀门完全打开。在这一过程中，阀门装置3中的容积增大， 导致物质m的压力降低，或者甚至导致物质m逆着初始流动方向略微运动，即被吸回。这在物质m通过阀门装置3之后便流出到环境的情况下特别有利。其中应将环境理解为一切空间，在这些空间中不再对物质m进行增压。通常，物质会流出到大气压占主要地位的自由环境。但原则上物质m也可以流入到一个封闭环境。通过打开第二挤压阀门造成的吸回效应， 将有利于避免在目前现有技术下经常出现的渗漏。在第三状态c)之后，循环可以从第一状
7态a)重新开始。在此要说明的是，如果第三状态C)中的第二挤压阀门2不是完全打开，而是部分打开的话，所述过程仍然成立。因为这只会影响容积的改变量以及与之相关的压降和吸回的效应。还要说明的是，既可以通过同时操作第一和第二挤压阀门1和2实现第一状态a) (接在第三状态c)之后)，也可以通过依次操作两阀门达到同样目的。举例来说，为此可以先打开第一挤压阀门1，然后轻微闭合第二挤压阀门。不过在打开第一阀门1之前便轻微闭合第二挤压阀门2也是可行的。图2示意性示出了一种装置。其中，物质m在增压ρ下流入一个物质容器5 ；从物质容器5中流出后经过多个第一挤压阀门Ia…Ic及多个第二挤压阀门加…2c，最终通过多个喷嘴8a…8c流到自由环境中。在这种布局中，第一挤压阀门Ia…Ic处于第一压力仓 6中，且通过对第一压力仓6施加第一控制压力P1被同时控制。类似地，第二挤压阀门加… 2c处于第二压力仓7中且通过对第二压力仓7施加第二控制压力P2被同时控制。第一和第二压力仓6和7的存在使得仅需简单的钻孔而无需将挤压阀门Ia…Ic 及加夂2(的控制开孔连接到管网上。也可以考虑仅由当控制压力P1和P2提高时便会被压合的弹性管或软管构成挤压阀门Ia…lc&^r"2c。那么原则上也可将如图Ia至图Id所示的硬质外管道忽略。还可以考虑处在第一和/或第二压力仓6和7中的介质是能够被加热的，该能够被加热的介质通过第一和第二挤压阀门Ia…Ic和还加热具有流动性的物质m。图2中所示的装置的功能与图Ia至图Id所示的阀门装置3的功能是相同的，只是此处是多个阀门装置3同时工作。因此这种装置特别适合于要将物质m在一个工序中分配成多个等量份额的情况。例如可以同时装填多个模具。图3示意性示出了阀门装置3的另一种实施方式，其中，附加一根中心管9，将其引导到与阀门装置3相连的喷嘴8。借助这种装置，可将两种不同的流动性物质同时或时移地喷注。在第一种变型中，中心管9是硬质的，因此它在第一或第二挤压阀门1或2闭合的时候也仍然保持打开。在第二种变型中，中心管9是柔韧的，或者至少在挤压阀门1或2的范围内具有柔韧的分段。这样，中心管9内的物质流也会被第一和第二控制压力P1和/或？2 所影响。当然，也可通过中心管9输送诸如具有液芯或坚果的糖球这样的硬质物体，接着可向它们喷涂诸如巧克力外层。最后，图4示意性示出了一种分份设备15，其中，控制器与第一控制阀门10和第二控制阀门11连接。控制阀门10和11可以采用例如电磁阀门。原则上此处也可采用其它种类的阀门，并无优劣之分。控制器12在工作循环中控制着控制阀门10和11且特别是可以与上一级的控制器一起工作，或者其本身便是上一级控制器的一部分。为简单起见，仅针对第一和第二挤压阀门1和2的通气设置控制阀门10和11。当然，也可使用其它的排气方法(此处未示出)，例如使用附加的抽气阀门。控制阀门10和11 能够允许或阻截压力为第一控制压力P1或第二控制压力P2的控制介质流过其中，也可使用能够在圆柱体中滑动的活塞替代控制阀门，其将控制介质压入或抽离第一挤压阀门1或第二挤压阀门2。第一挤压阀门1及在物质m主流动方向上于第一挤压阀门1之后设置的第二挤压阀门2通过一个中间段16彼此相连，成为一体。中间段16有利地至少有部分固定于管道4的内壁上。在给出的例子中，控制器12本身包括中央运算器13和与之相连的存储器14。在存储器14中存储着例如实施按照本发明所述的方法所需的步骤以及为此所需的变量。当然，也可以考虑借助于诸如逻辑门电路将本发明所述的方法构造成硬件。最后，软硬件混合式的实施方式也是可以考虑的。正如已经阐述过的，控制器12可以与一个上一级的控制器合作，或本身就是一个上一级控制系统的一部分。可以考虑，阀门装置3或者多个阀门装置 3是一个大型设备的一部分，该大型设备由一个中央控制系统操控。本发明用途广泛。例如在食品工业中，对肉酱、糊状蔬菜、或水果、布丁、奶油甜食等，特别是巧克力进行分份，均可使用本发明。也可考虑在混凝土砖或砖瓦生产中使用本发明。最后还可考虑用其分装呈液态的塑料及颗粒状的材料，特别是掺入了联结剂的颗粒状材料。对此要明确声明，不应将所举的实施例理解为本发明应用领域仅局限于此。这些实施例更多地是对专业人员的启发，使得他们可以轻易地发现本发明更广泛的应用领域，并使本发明适于他们的需求。
[0061 [0062 [0063 [0064 [0065 [0066 [0067 [0068 [0069 [0070 [0071 [0072 [0073 [0074 [0075 [0076 [0077 [0078 [0079 [0080 [0081
附图标记列表
1,1a. . . Ic第一挤压阀门
2,2a. . . 2c第二挤压阀门
3阀门装置
4管道
5物质仓
6第一压力仓
7第二压力仓 8,8a. . . 8c喷嘴
9中心管
10第一控制阀门
11第二控制阀门
12控制器
13中央运算器
14存储器
15分份设备
16中间段 m物质
P物质的压力
P1第一控制压力
P2第二控制压力
权利要求
1.一种对具有流动性的处于任意增压状态下的物质(m)进行分份的方法，包括下列步骤a)打开第一挤压阀门(1，Ivlc)，并且轻微闭合在物质(m)主流动方向上设置在所述第一挤压阀门(l，la"'lc)之后的第二挤压阀门0，2a"'2c)，b)当所期望的物质(m)量通过挤压阀门(l，la "lC，2，2a "2C)之后，闭合第一挤压阀门(l，la"'lC)以及c)打开第二挤压阀门0，2a"'2c)，其中，打开、轻微闭合和闭合第一挤压阀门(l，lvlc)和/或第二挤压阀门0，2a··· 2c)通过压力介质完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤c)后重新接着实施步骤a)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于物质(m)在经过第二挤压阀门Q，2v2c)后流出至环境中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于具有流动性的物质(m)由巧克力构成或含有巧克力。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于具有流动性的物质(m)被加热。
6.一种对具有流动性的处于任意增压状态下的物质(m)进行分份的控制器(12)，包括机构(13，14)，用于控制下列步骤a)将第一挤压阀门(1，Ia…Ic)置于开放状态，将在物质(m)的主流动方向上设置在所述第一挤压阀门(l，la "lc)之后的第二挤压阀门(l，la "lC)置于轻微闭合状态，b)当所期望的物质(m)量通过挤压阀门(l，la "lC，2，2a "2C)之后，将第一挤压阀门 (1,1a-Ic)置于闭合状态以及c)将第二阀门0，2v2c)置于与轻微闭合状态相比更为开放的状态，其中，打开、轻微闭合和闭合第一挤压阀门(l，lvlc)和/或第二挤压阀门0，2a··· 2c)通过压力介质完成。
7.—种控制器(12)，其特征在于控制机构(13，14)能够同时控制多个第一挤压阀门 (1,1a-Ic)和/或多个第二挤压阀门0，2ει···2()。
8.一种对具有流动性的处于任意增压状态下的物质(m)进行分份的阀门装置(3)，包括多个第一挤压阀门(l，la*"lC)以及在物质(m)的主流动方向上设置在所述第一挤压阀门(1，Ia…Ic)之后的第二挤压阀门 Q，2a...2c)。
9.根据权利要求8所述的阀门装置(3)，其特征在于第一挤压阀门(la…Ic)设置在第一压力仓(6)中。
10.根据权利要求8或9所述的阀门装置(3)，其特征在于第二挤压阀门设置在第二压力仓(7)中。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的阀门装置(3)，其特征在于将第一挤压阀门 (Ia-Ic)和在物质(m)的主流动方向上设置在所述第一挤压阀门(Ivlc)之后的第二挤压阀门Qa··· 2c)构造为一体。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的阀门装置(3)，其特征在于在物质(m)的主流动方向上，一个或多个第二挤压阀门之后，设置有一个或多个通往环境中的喷嘴(8a... 8c)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的阀门装置(3)，其特征在于具有流动性的物质(m)由巧克力构成或含有巧克力。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的阀门装置(3)，其特征在于设置对具有流动性的物质(m)进行加热的加热元件。
15.一种对具有流动性的处于任意增压状态下的物质(m)进行分份的分份设备(15)， 包括根据权利要求8至14中任一项所述的阀门装置C3)，以及连接在所述阀门装置C3)上的、根据权利要求6至7中任一项所述的控制器(12)。
全文摘要
本发明涉及一种对具有流动性的处于增压状态下的物质进行分份的方法。第一步，打开第一挤压阀门(1，1a…1c)，并且轻微闭合在物质(m)主流动方向上于第一挤压阀门(1，1a…1c)之后设置的第二挤压阀门(2，2a…2c)。当所期望的物质(m)量通过挤压阀门(1，1a…1c，2，2a…2c)之后，闭合第一挤压阀门(1，1a…1c)。随后，打开第二挤压阀门(2，2a…2c)。打开、轻微闭合和闭合第一挤压阀门(1，1a…1c)和第二挤压阀门(2，2a…2c)通过压力介质完成。此外，本发明还涉及为了实施按照本发明所述的方法而使用的一种控制器、一种阀门装置(3)和一种对物质进行分份的设备。
文档编号G01F11/02GK102388297SQ201080016193
公开日2012年3月21日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年2月13日
发明者莱奥·布勒尔 申请人:莱奥·布勒尔