根据现有技术已知利用蝶阀来打开和关闭负压室，例如用于将产品从该室排出。负压室是例如挤出机装置的真空室。蝶阀通常位于真空室的出口处。当准备将产品从室排出时，首先通过真空破坏阀让空气进入室内，然后打开蝶阀以允许产品离开室。从而产品可例如由于重力而离开室。然后，室再次减压，以再次允许将产品装入室内。在这种情况下，蝶阀通常位于室的底部部分。现有技术的蝶阀在其实际使用期间，通常采用时停时进的连续方法进行操作，以便将产品从室连续地排出。
然而，具体地讲，当准备从负压室排出的产品是吸湿产品，特别是热的(高达90℃)、多孔的吸水产品(例如，通过典型的挤出方法生产的产品)时，在此类装置中采用蝶阀具有若干弊端。此外，由于阀瓣存在于打开/排出位置处，蝶阀中的排出表面区域明显不利于产品流动。
也就是说，室内的吸湿产品往往会积聚在蝶阀上，使得该蝶阀在蝶阀的可旋转阀瓣的密封部分上受到紧压。因此，在经过一段持续时间之后蝶阀不能正确关闭，使潮湿的环境空气能够进入室内，从而很容易导致这些热的、吸湿的、通常非常多孔的产品结块。结块对最终产品质量产生不利影响。
再者，现有技术中目前采用的蝶阀也具有以下缺点：由于其侧向密封及其运行方式，它们相对易于磨损。因此，随着时间的推移发生泄漏的危险性相对较高。然而，此类泄漏也可能允许潮湿的环境空气进入处理室内。
所述蝶阀具有以下方面的另一缺点：在腔内在蝶阀阀瓣及其密封部分上积聚的产品倾向于导致阀的密封度退化。然而，这再次增加了潮湿的环境空气进入室内的风险。
总而言之，现有技术的蝶阀一般来说在运行经过较长时间范围时很容易发生泄漏。
鉴于目前采用的蝶阀的上述缺点，本发明旨在改进现有技术。具体地讲，本发明的目的是提供一种新型阀，其允许将产品、特别是吸湿产品、更特别是热的、多孔的吸水产品从特别是负压室更可靠地排出。新型阀应能够减少潮湿的环境空气泄漏到室中的风险。而且，新型阀应允许破坏室中的负压，同时利用尽可能大的充气区域。此外，新型阀应处理细小产品在阀上积聚的风险，以及随着时间的推移阀密封度退化的相关风险。最后，新型阀一般地应有助于减少或者甚至抑制产品在室内结块。
本发明的上述目的通过从属权利要求中分别描述的自充气阀、充气系统和排出方法来解决。从属权利要求的主题进一步阐述出了本发明的优点。
具体地讲，本发明涉及自充气阀，包括具有孔的阀体、旋转安装到阀体并且被构造成在用于关闭孔的关闭位置和用于打开孔的打开位置之间旋转的阀瓣，以及可连接到供气源的供气口，其中阀瓣被设计成处于关闭位置时将供给到供气口的空气释放到阀体的孔中，并且其中阀瓣、优选地阀瓣的表面区域包括连接到供气口的多孔膜，用于释放供给的空气。
通过能够在处于其关闭位置时将空气释放到阀体的孔中，自充气阀可用于破坏其附接到的室中的负压。在本发明中，术语“空气”应理解为适合用于此类负压室中的任何种类的气体，例如呼吸空气、氮气、二氧化碳、惰性气体或其混合物，优选地为呼吸空气或氮气。具体地讲，利用自充气阀可能将干燥且优选地还是冷的空气释放到孔中，这样可例如在室中从产品(例如高度吸湿产品)除去热和蒸气，而不会有从室的外侧引入潮湿的环境空气的风险。这显著地减少了产品在室内结块，具体地讲是产品聚集在自充气阀处及其上的风险。因此，提高了产品质量，并且实现了将产品从室更可靠地排出。
“凉的”或“冷的”空气指的是比环境空气冷、优选地比20℃冷的空气(或用于本发明的任何其他气体)。“干燥的”空气指的是比环境空气干燥、优选地比60％RH干燥的空气(或用于本发明的任何其他气体)。
由于自充气阀具有其阀体和旋转阀瓣的设计，进一步减少了特别是由产品在室中聚集在阀上导致的阀的密封度退化的风险。在这方面，通过自充气阀释放到孔中的空气在接近阀瓣处形成一个或多个小的旋转，这抵消了细小产品在阀瓣上积聚的风险。
例如，阀瓣通过旋转臂安装到阀体，该旋转臂被构造成旋转阀瓣分别远离孔和朝向孔。
有利的是，阀瓣被设计成释放空气通过其整个表面区域。阀瓣的整个表面区域优选地对应于基本上孔的整个区域。
由此，用于提升负压室中的压力的充气区域被最大化。此外，室中的产品，尤其是聚集在阀瓣处的那些被旋转向上和流态化，这样减少了产品结块的风险，并且使产品保持松散和干燥。在阀瓣旋转到其打开位置之后，可将松散产品从室更可靠地排出。由此，可例如通过重力将产品从室排出。
有利的是，阀瓣、优选地阀瓣的表面区域包括连接到供气口的多孔膜。
在本发明中，术语“连接”指的是用于相应特征部件之间(此处为多孔膜和供气口之间)的流体流动的至少一个连接(即，“流体连接”)。多孔膜允许空气进入阀体的孔中，而不会有产品夹杂到膜中的风险。该膜进一步允许将空气非常均质地引入到室中，这样使聚集在室中的产品流态化，并且使与阀瓣接触的产品松散，特别是均匀地散布在阀瓣的整个表面区域上。
优选地，多孔膜的厚度为约2至20mm、更优选地约5至12mm、最优选地约8mm。
有利的是，多孔膜是包括用于释放空气的多个小孔的塑料和/或陶瓷过滤器，多个小孔的尺寸在1至100μm、优选地10至40μm的范围内。
此类多孔膜是机械稳定的，但是制造仍然廉价。而且，所述多个小孔(例如孔径为40μm)允许空气分布式地释放到室中，而同时充当准备排出产品的过滤器。“孔径”指的是将小孔近似视为球体时的平均小孔直径。优选地，膜的材料是多孔聚乙烯。该材料也可很好地用于食物生产领域。
有利的是，阀体被设计成接收至少部分地处于关闭位置的阀瓣，其中优选地，阀瓣具有(截顶)圆锥形状，该形状可部分地插入到阀体的孔中，更优选地与界定孔的阀体的对应倾斜圆周表面进行面接触。
该设计提高了自充气阀的气密性。
有利的是，在关闭位置，密封件设置在阀瓣和阀体之间。阀体设置有可围绕孔的密封件，在关闭位置阀瓣被压在该密封件上。
该密封件例如是对于空气不可渗透的，即是空气密封件。该密封件也可是对于流体或液体不可渗透的。通过密封件，提高了阀的密封度，并且减少了允许潮湿的环境空气进入室内的泄漏的风险。
有利的是，阀体包括可连接到供气源的至少一个喷嘴。该供气源可与用于向供气口供给空气的供气源相同或不同。
有利的是，所述至少一个喷嘴连接到(即，至少流体地连接到)供气口。
所述至少一个喷嘴优选地设置在阀体的孔和阀瓣处或者至少与其极为贴近。在优选的实施方案中，所述至少一个喷嘴设置在阀体处，并且优选地被引导到孔(中)。优选地，所述至少一个喷嘴可相对于孔的径向方向倾斜，并且被引导到孔所跨过的平面中或者相对于孔所跨过的平面倾倒。有利的是，可优选地以均匀分布的方式围绕孔设置多个喷嘴。当通过所述至少一个喷嘴释放空气时，在阀瓣或更好是在孔的区域中形成湍流，使得在室中由产品排出导致的产品的任何残余物(特别是从阀的密封部分和阀瓣)被移除。由此，可保护阀的密封部分。此外，可进一步减少或者甚至可完全抑制潮湿的环境空气进入室内的风险。当阀瓣从其关闭位置旋转到其打开位置时，或者当阀瓣被保持在打开位置时，所述至少一个喷嘴也可用于释放空气，使得准备从室排出的产品与空气撞击，并且进一步松散和流态化。
由于自充气阀的这种设计，阀体中的完整孔可用于排出产品，这是相比于常用蝶阀的另一优点。
有利的是，阀体包括为容器提供连接件的圆锥形延伸部分。
因此，自充气阀可在例如负压室和排出容器之间充当适配器，来自室的产品将被排出到其中。这样，进一步减少了产品与潮湿的环境空气接触的风险。排出容器可具有环境压力，或者可是加压的(或负压的)，但是具有比室更高的绝对压力。
有利的是，自充气阀被设计用于将吸湿产品、特别是热的(高达90℃)多孔的吸水产品从负压室(优选地从真空室)排出。
本发明还涉及用于负压室的充气系统，包括根据以上描述的自充气阀，以及连接到(即，至少流体连接到)自充气阀的供气口的供气源。
利用本发明的充气系统，可通过自充气阀将已干燥且优选地也已冷却的空气引入到负压室中。由此，实现了自充气阀的上述所有优点。
有利的是，供气源包括干燥单元，该干燥单元适于至少干燥且优选地还冷却通过供气源供给到供气口的空气。
因此，利用充气系统可实现将干燥的(和凉的)空气引入到室中的优点。
有利的是，充气系统被构造成至少在自充气阀的阀瓣从关闭位置旋转到打开位置之前向供气口供给空气、优选地比环境空气更干燥且更优选地还更冷的空气。
通过供给空气，室中的负压增加到例如环境压力，或者优选地甚至高于环境压力(1.2至1.9bar)。同时，在室中聚集在自充气阀处的产品被旋转向上和流态化，使得其后产品可更容易地(例如通过重力)以更可靠的方式从室排出，并且具有更少的由与潮湿环境空气相互作用导致的产品结块的风险。
有利的是，自充气阀的阀体包括连接(即，至少流体连接)到某个供气源或所述供气源的至少一个喷嘴，并且充气系统被构造成至少在阀瓣从打开位置旋转到关闭位置时向所述至少一个喷嘴供给空气、优选地比环境空气更干燥且更优选地还更冷的空气。
由此，在阀瓣或更好是在孔的区域中形成湍流，使得在室中由产品排出导致的产品的任何残余物(特别是从阀的密封部分和阀瓣)被移除。由此，可保护阀的密封部分。此外，目前正排出的产品又与空气撞击，从而使产品进一步松散。进一步松散甚至更多地减少了产品结块的风险。因此，可实现产品质量的另外提高。
有利的是，充气系统还包括用于聚集吸湿产品、特别是热的(例如，高达90℃)多孔的吸水产品的真空室，以及用于接收吸湿产品的排出区域、优选地为排出室或容器，其中自充气阀(功能上)设置在真空室和排出区域之间，并且真空室和排出区域可通过自充气阀选择性地连接(即，至少流体地连接)。
本发明还涉及用于将吸湿产品、特别是热的(高达90℃)多孔的吸水产品从负压室排出的方法，包括至少在将阀瓣从关闭位置旋转到打开位置之前向根据本发明的自充气阀的、优选地为根据本发明的充气系统的供气口提供空气、优选地比环境空气更干燥且优选地还更冷的空气。
术语“吸水的”指的是aw(水分活度)在0.1至0.4之间并且Tg(转变温度)在对应的aw下低于40℃、优选地在-10℃至40℃之间的产品。
术语“多孔的”指的是孔隙度并且是材料中的空隙(即，“空的”)空间的量度，并且是空隙的体积占总体积的分率。该分率在0.05至0.9之间。
术语“负压的”指的是真空的并且在1mbar至500mbar之间、优选地在1mbar至200mbar之间、更优选地在1mbar至100mbar之间。
由此，实现了自充气阀的上述优点并且付诸实践。
在下文中，将结合附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的实施方案的自充气阀。
图2示出了根据本发明的实施方案的自充气阀的不同视图。
图3示出了根据本发明的实施方案的自充气阀。
图4示出了根据本发明的实施方案的自充气阀的不同视图。
图5示出了根据本发明的实施方案的充气系统。
图1示出了根据本发明的实施方案的自充气阀1。自充气阀1包括具有孔3的阀体2。优选地，阀体2是圆形的并且以圆环形包围设置在其中心的孔3。然而，阀体2和孔3也可具有其他形状，例如椭圆形、矩形或正方形。优选地，阀体2的材料是塑料、陶瓷或金属。自充气阀1还包括旋转安装到阀体2的阀瓣4。优选地，阀瓣4通过旋转臂10旋转安装到阀体2。旋转臂10优选地被构造成旋转阀瓣4分别远离孔3和朝向孔3。可例如通过马达或驱动器机械地或电力地操作旋转臂10。一般来说，阀瓣4能够至少在关闭位置和打开位置之间旋转，当处于关闭位置时阀瓣关闭阀体2的孔3，当处于打开位置时阀瓣打开阀体2的孔3。阀瓣4和旋转臂10优选地由与阀体2相同的材料制成。
图1的自充气阀1还包括供气口5，例如可通过供气单元或供气回路向其供给空气，即该供气口可连接到供气源。阀瓣4被构造成将供给到供气口5的任何类型的空气释放到阀体2的孔3中，特别是当阀瓣4处于其关闭位置时。例如，如图1中所示(但是在图2中更清晰可见)，供气口5可直接设置在阀瓣4的表面上，当阀瓣处于关闭位置时该表面背离阀体2。另选地，供气口5也可设置在旋转臂10的旋转轴线处或在旋转臂本身处。然后阀瓣4将优选地例如通过旋转臂10内的流体连接件流体连接到供气口5。
优选地，阀瓣4被设计成跨过其完整表面区域6将空气释放到孔3中，优选地均匀地分布。为此，阀瓣4并且优选地其表面区域6可包括-如图1中所示-多孔膜7，该多孔膜流体地连接到供气口5。多孔膜7优选地由塑料和/或陶瓷制成。一方面，此类多孔膜7可充当用于自充气阀1安装到的室中的任何产品的过滤器，并且另一方面可通过阀瓣4的整个表面区域实现均匀的空气释放。为此，多孔膜7的小孔的尺寸(直径)优选地在1至100μm的范围内，更优选地在10至40μm的范围内。此类膜提供了良好的过滤功能，即使对于比中等孔径小得多的产品也是如此。优选地，多孔膜7由多孔聚乙烯制成。
图1中的阀瓣4被示出处于打开位置。当阀瓣4旋转到关闭位置时，其优选地至少部分地被阀体2接收(如图2中所示)。为此，阀瓣4优选地是圆锥形的或者更好地具有截顶圆锥形状，并且可至少部分地滑入孔3中，其中阀体2优选地具有界定孔3并且适于与截顶圆锥形的阀瓣4面接触的对应倾斜圆周表面。为了达到相同的效果，阀瓣4还可以其他方式偏斜或者成形为具有与阀体2的对应圆周表面(例如具有对应的台阶)接合的台阶。当阀瓣4旋转到关闭位置时，密封部分8优选地布置在阀体2和阀瓣4之间。优选地，阀体2可设置有密封部分8，该密封部分有利地沿循阀体2的形状，并且因此优选地围绕孔3布置。优选地将阀瓣4紧压在密封部分8上，以便为自充气阀1提供低泄漏风险。
图2示出了处于关闭位置的自充气阀1，例如在(a)中的顶视图中。阀瓣4现在部分地插入阀体2中，并且孔3完全关闭。处于该位置时，自充气阀1能够维持室(例如，真空室)中的压力。图2还在(a)中示出了设置在阀体2处的多个喷嘴9。具体地讲，图2中示出了三个喷嘴9。然而，阀体2可仅配备有一个此类喷嘴9或者配备有任何数量的可实际适配到阀体2中的喷嘴9。所述多个喷嘴9优选地围绕阀体2(即，也是围绕孔3)等距地分布。所述一个或多个喷嘴9例如可从阀体2的外侧连接到供气源。喷嘴9也可连接到与阀瓣4的表面区域6相同的供气源。为此，喷嘴9可流体地连接到供气口5。
图2在(d)中示出了通过自充气阀1(即沿着(a)中示出的线C-C)的剖视图。图2在(e)中进一步示出了沿着(a)中示出的线A-A通过自充气阀1的剖视图。在自充气阀1的这些剖视图(d)和(e)中可以看出，阀体2(例如在(e)中从左上到右下的阴影线所示)部分地接收阀瓣4(例如在(e)中从右上到左下的阴影线所示)，以便提供阀1处于关闭位置时的高密封度。还可以看出，当通过供气口5引入空气时，阀瓣4优选地包括充当干燥或压缩空气腔室的腔室4a。然后将空气从空气腔室4a通过多孔膜7释放到孔3中。
在图2(f)中示出了图2的(d)中被圆环线环绕的用‘E’示出的区域的放大图。在放大图中，可以看出，阀瓣4是圆锥形的并且滑入孔3中，从而与对应成形的阀体2接合。由于该接合，阀1表现出提高的气密性。布置在处于关闭位置的阀瓣4和阀体2之间的密封件8进一步增强了气密性。密封件8可为设置在阀瓣4中的圆周槽内的O形环等。放大图还示出了喷嘴9，该喷嘴被引导以将空气吹到阀瓣4和阀体2之间的接合部分上，并且-在处于打开位置时-吹到密封件8上，以便移除产品残余物。
图2进一步在(b)中示出了自充气阀1的透视图，并且在(c)中示出了自充气阀的侧视图。在自充气阀1的所有视图(a)-(e)中，示出了旋转臂10、至少一个喷嘴9和阀体2，阀瓣4在处于关闭位置时至少部分地插入该阀体中。
图3示出了自充气阀1在处于阀瓣4的关闭位置时的另一视图。该视图是从与图2(a)中的视图的相反侧观察的。具体地讲，可看到表面区域6，至少当阀瓣4和阀体2接合在关闭位置时，可跨过该表面区域将空气释放到孔3中。
图4示出了图1和图2的自充气阀1的变型，其中阀体2还设置有圆锥形延伸部分2a。通过该圆锥形延伸部分2a，可将排出容器直接连接到自充气阀1。因此，自充气阀1在所述排出容器和例如负压室之间相应地起适配器的作用，阀1安装到该负压室并且产品将从该负压室排出。(负压)室可通过其法兰部分2b连接到阀1。在图4中，在旋转臂处示出了供气口5的可选位置。这对于具有圆锥形延伸部分2a的自充气阀1是有利的，因为即使排出容器连接到自充气阀1，供气口也可容易地连接到供气源。
图5示出了根据本发明的实施方案的充气系统11。充气系统11包括自充气阀1，该自充气阀可在真空下附接到类似罐的负压室14。自充气阀1优选地如上文结合图1至图4所描述地构造。在图5中，示出了自充气阀1的阀体2、具有可选腔室4a的阀瓣4、多孔膜7、多个喷嘴9和旋转臂10。
充气系统11还包括至少一个供气源12，该供气源具有用于干燥准备通过供气源12供给到阀1的供气口5的空气的至少一个干燥单元13。干燥单元13也可用于冷却准备供给的空气。这在当准备通过阀1释放的材料不仅是吸湿性的而且是多孔的、特别是热的且多孔的时特别有用。就这一点而言，干燥单元13可被分成两个单元(即，一个用于冷却的单元和一个用于干燥的单元)，然后适于冷却和干燥通过供气源12最终供给到阀1的供气口5的空气。供气源12和阀1可例如通过导管或任何其他类型的管连接件19流体地连接。干燥单元13可为具有用于例如从环境提供的空气的进气口，并且具有冷却入口和冷却出口(这因此也使得空气自动冷却)的常规空气干燥器。
充气系统11或更好是供气源12还可包括泵18，以便将空气从干燥单元13泵送到自充气阀1，即通过供气源12。再者，系统11或更好是供气源12可包括干燥空气缓冲罐16，以便储存(已冷却且)干燥的空气。这样贮存空气允许当操作充气系统11时更快地反应。这意味着(凉且)干燥的空气可在需要时立即提供到自充气阀1，而不必等待空气干燥器13。再者，真空破坏阀15可设置在充气系统11或更好是供气源12中，即在干燥单元13和自充气阀1的供气口5之间，以允许来自供气源12的干燥空气在阀1打开之前进入室14内。
充气系统11还可为可由控制单元17控制的。具体地讲，控制单元17可适于控制真空破坏阀15(打开或关闭)、干燥单元13(开始和停止提供干燥且优选地还已冷却的空气)、泵18(开始和停止通过供气源12供给空气)，以及自充气阀1(旋转阀瓣4，打开或关闭供气口5处的任何可选阀)。通过利用控制单元17控制充气系统11，充气系统11可被构造成至少在自充气阀1的阀瓣4从关闭位置旋转到打开位置之前供给空气。再者，充气系统11可被构造成至少在阀瓣4从打开位置旋转到关闭位置时，向所述至少一个喷嘴9供给例如空气。
具体地讲，充气系统11可以如下方式控制：如果已在室14内积聚了来自准备排出产品的足够多的产品，则需要打开自充气阀1的阀瓣4以排出产品。在阀瓣4仍然处于关闭位置时，维持室14中的负压。负压对于保护室14中的产品免受潮湿的环境空气影响可为必要的。为了现在打开阀瓣4，首先，需要减少甚至消除负压室14的内侧和室14的另一侧(即阀瓣4的另一侧)之间的压力差，所述另一侧可位于环境中或者具有比室14更高压力的另一室中。为此，优选地控制充气系统11以向自充气阀1的供气口5提供已干燥的(且已冷却的)空气，然后该空气通过多孔膜7被释放到室14中。由于被释放到室14中的空气，避免或移除了聚集在自充气阀1处的产品的结块。
室14中的压力优选地增大到环境压力(或相应地为阀瓣4的另一侧的压力)，更优选地甚至增大到高于环境压力(或相应地高于阀瓣4的另一侧的压力)的压力。由此，当阀瓣4打开时，避免了环境空气进入室14内，该环境空气通常足够潮湿而会导致室中的产品(特别是如果这些产品是高度吸湿的)结块。一旦室14中的压力处于所需水平，阀瓣4就打开以便排出产品。
由于优选地通过阀瓣4的多孔膜7引入的空气，室14中的产品被旋转向上和流态化，使得在打开阀瓣4之后，产品可更容易地并且在没有结块的情况下-即总的来说以更可靠的方式(例如通过重力)离开室14。
在产品排出期间，即在将阀瓣4保持处于打开位置时，可向所述至少一个喷嘴9供给空气，以便使排出产品与空气撞击，进而使得产品进一步松散，并且因此减少结块的风险。
在阀瓣4打开之前不久和/或在阀瓣4关闭之前不久，向所述至少一个喷嘴9供给空气也是可能的甚至是有利的，以便避免在室14中细小产品或产品残余物聚集在阀瓣4和/或其密封部分8的区域中。
在将产品从室14排出之后，阀瓣4有利地尽可能快地关闭，以便快速地在室14中重建负压。由此，避免了使潮湿的环境空气进入室14内。当阀瓣4接近或再次处于关闭位置时，可向所述至少一个喷嘴9供给空气，以便在接近自充气阀1处形成湍流，这有助于特别是从阀瓣4和/或密封部分8移除产品的残余物。供给到所述至少一个喷嘴9的空气也避免了在阀瓣4进入或处于关闭位置时环境空气进入室14内。
总而言之，本发明提供了更可靠的排出系统，具体地讲是用于从负压室排出吸湿产品的排出系统。吸湿产品可例如是挤出产品或共挤出产品，特别是食物产品或宠物食物产品、薄片、松脆片、泡芙、粗磨食物、球丸、糖果等，所有上述产品通常都是多孔的。自充气阀1和充气系统11分别使得至少部分地在真空下执行的产品生产方法(例如，挤出方法)的机械加工性和稳定性成为可能。具体地讲，可显著地改进吸湿产品的生产方法，吸湿产品是对水分高度敏感的产品。