Демпферное устройство для поршневого насоса

1 Область применения изобретения Настоящее изобретение имеет отношение к созданию демпферного устройства для поршневого насоса, которое содержит частично заполненную воздухом вертикальную трубку, установленную на входе поршневого насоса, и частично заполненную воздухом вертикальную трубку, установленную на выходе поршневого насоса, причем обе вертикальные трубки взаимно соединены друг с другом при помощи отсечного клапана. Предпосылки к созданию изобретения Поршневой насос представляет собой нагнетательный насос высокого давления, который, по существу, включает мощный электродвигатель, передаточный механизм и кривошипно-шатунный механизм, причем такой насос обычно входит в комплект, образованный насосным блоком, клапанами и несколькими плунжерами или поршнями. При работе поршневого насоса вращательное движение от электродвигателя преобразуется при помощи передаточного механизма в возвратно-поступательное движение поршней. Одной из основных областей практического применения нагнетательного насоса высокого давления поршневого типа является гомогенизация. При использовании нагнетательного насоса высокого давления при гомогенизации насосный блок дополняют одним или несколькими устройствами для гомогенизации (гомогенизаторами) или устройствами с противодавлением, в которых надлежащим образом протекает процесс гомогенизации. Гомогенизация представляет собой широко применяемый промышленный процесс, прежде всего, в молочной промышленности, где гомогенизацию используют для расщепления шариков жира в молоке, чтобы за счет этого предотвратить сгущение сливок. Почти все используемое в настоящее время молоко гомогенизируют. Следует отметить, что применение в пищевой промышленности накладывает чрезвычайно строгие требования к гигиене не только самого устройства для гомогенизации, но и всего вспомогательного оборудования. При работе поршневого насоса на стороне всасывания насоса при каждом ходе поршня создается ускорение столба жидкости, такой как молоко. Это приводит к возникновению потока жидкости с высокими пульсациями, что создает риск повреждения насоса и вспомогательного оборудования. Для исключения такого риска необходимо снабжать поршневой насос демпферами. В наиболее простом виде демпфер представляет собой частично заполненную воздухом вертикальную трубку, которая имеет прямую связь с поршневым насосом. Многие имеющиеся на рынке гомогенизаторы содержат такие демпферы как на стороне всасывания, так и на стороне повышенного давления насоса. 2 В большинстве практических случаев применения демпфер такого типа является эффективным с точки зрения демпфирования, однако, чистка такого демпфера обычно не может быть проведена в системе CIP (система чистки на месте) молокозавода. Поэтому приходится демонтировать прямые секции трубок и промывать их вручную. Кроме того, такой демпфер не подходит для асептических применений, так как вертикальную трубку трудно стерилизовать одновременно со стерилизацией остального оборудования. При работе демпфера такого типа воздух,захваченный в вертикальную трубку, будет постепенно потребляться потоком жидкости. При работе завода нет возможности восполнить это потребление, поэтому приходится останавливать производство, что приводит к потерям времени и снижению производительности. Требования высокой производительности и длительной продолжительности работы, например, в пищевой промышленности, а также использования более высокого давления на стороне повышенного давления насоса приводят к невозможности использования демпферов описанного здесь выше типа, так как они обеспечивают слишком малую продолжительность непрерывной работы в результате того, что воздух в вертикальных трубках быстро поглощается и поэтому приходится останавливать производство. Необходимо отметить, что на рынке имеется также большое число демпферов других типов. В мембранных демпферах имеется заполненное газом пространство, разделенное от продукта мембраной. Такие демпферы имеют высокую стоимость эксплуатации, так как мембрану приходится часто заменять. Имеются также специальные демпферы, которые могут быть выключены и освобождены от продукта,после чего воздух вновь может быть пополнен. Однако использование таких демпферов приводит к заметной потере продукта. Специальные впускные демпферы, в которых используют внешний слой пара, имеют большое число деталей, которые трудно чистить, что может создавать проблемы, связанные со стерильностью на асептических заводах. Еще одним типом демпфера является демпфер с резонатором, недостатком которого является трудность чистки и, следовательно, невозможность использования в пищевых применениях. Задачи изобретения Одной задачей настоящего изобретения является создание демпфера, который может быть использован как на входе, так и на выходе поршневого насоса или гомогенизатора. Такой демпфер может быть также адаптирован к высокому давлению, которое может преобладать. Другой задачей настоящего изобретения является создание демпфера, который может быть полностью промыт с использованием систе 3 мы промывки, которую используют и для остального оборудования, например, на молокозаводе. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание демпфера, который может снабжаться свежим воздухом в ходе работы, что снижает число остановок производства и потери продукта в демпферах. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание демпфера, который простым образом может быть адаптирован для асептических применений. Решение Эти и другие задачи настоящего изобретения могут быть решены при помощи демпфера описанного во введении типа, в котором в соответствии с отличительными признаками использован воздухозаборный клапан для подачи воздуха к каждой вертикальной трубке, причем эти клапаны, в свою очередь, соединены с источником для подачи воздуха. Предпочтительные варианты настоящего изобретения имеют отличительные признаки,определенные в дополнительных пунктах формулы изобретения. Краткое описание сопроводительных чертежей Один из предпочтительных вариантов настоящего изобретения будет описан далее более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 схематично показан демпфер в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2 показан вид сбоку в сечении воздухозаборного клапана в соответствии с настоящим изобретением. Следует отметить, что на сопроводительных чертежах показаны только те детали и узлы, которые являются существенными для понимания настоящего изобретения, причем как поршневой насос/гомогенизатор, так и другое оборудование завода опущены. Описание предпочтительного варианта На фиг. 1 схематично показано демпферное устройство для поршневого насоса или гомогенизатора (причем поршневой насос или гомогенизатор на чертежах не показаны) в соответствии с настоящим изобретением. Демпферное устройство содержит частично заполненную воздухом вертикальную трубку 1, которая установлена на впускной трубе 2 поршневого насоса. Демпферное устройство также содержит частично заполненную воздухом вертикальную трубку 3, которая установлена на выпускной трубе 4 поршневого насоса. Демпферное устройство обычно выполнено в виде единого целого с гомогенизатором или поршневым насосом. Две вертикальные трубки 1 и 3 соединены друг с другом при помощи трубки 5, в которой установлен отсечной клапан 6. Отсечной клапан 6 установлен таким образом, что он может частично служить в качестве предохранительного клапана, а частично в качестве клапана, который может устанавливать сообщение между двумя 4 вертикальными трубками 1, 3. Если происходит засорение в выпускной трубе 4 поршневого насоса, то отсечной клапан 6 открывается и в этом состоянии образует предохранительный клапан. Отсечной клапан 6 также открывается при промывке и стерилизации. Например, поршневой насос или гомогенизатор могут быть использованы на молокозаводе, при этом их подключают к промывной системе молокозавода, а именно к так называемой CIP системе (к системе чистки на месте). При этом промываются обе вертикальные трубки 1 и 3, впускная труба 2 насоса, его выпускная труба 4, а также трубка 5 между двумя вертикальными трубками 1 и 3 с отсечным клапаном 6. Если молокозавод является асептическим, то его узлы и детали стерилизуют ранее начала выпуска продукции. Стерилизацию проводят при помощи горячей воды,аналогично CIP промывке. Воздухозаборные клапаны 7, 8 также подключены к соответствующим вертикальным трубкам 1, 3. Воздухозаборные клапаны 7, 8, как это показано на фиг. 1, могут быть установлены в нижней части вертикальных трубок 1, 3 или,альтернативно, в верхней части вертикальных трубок 1, 3. Воздухозаборные клапаны 7 и 8 могут иметь конструкцию, показанную на фиг. 2. Воздухозаборный клапан 7, 8 (фиг. 2) имеет впуск 9 для воздуха или пара и выпуск 10,соединенный с одной из вертикальных трубок 1,3, причем воздухозаборный клапан 7, 8 соединен с одной из вертикальных трубок 1, 3 герметично. Воздухозаборный клапан 7, 8 также соединен с перепускным клапаном 12, 13 через выпуск 11. Между каждым воздухозаборным клапаном 7, 8 и каждым перепускным клапаном 12, 13 установлен отсечной клапан 14, 15. Отсечные клапаны 14, 15 используют для закрывания выпуска, когда воздух подают в соответствующую вертикальную трубку 1, 3 через воздухозаборный клапан 7, 8. В тех случаях, когда демпферное устройство используют при низком давлении и на не асептическом заводе, перепускные клапаны 12, 13 могут быть заменены дроссельным клапаном или дроссельными прокладками. Впуски воздухозаборных клапанов 1, 8 соединены с одним и тем же источником сжатого воздуха (не показан). На каждом впускном трубопроводе предусмотрен соответствующий отсечной клапан 16, 17, так что воздух не может одновременно поступать в оба воздухозаборных клапана 7, 8. Воздух, поступающий от источника сжатого воздуха, должен быть чистым и подходящим для применения в пищевой промышленности. Давление воздуха от источника сжатого воздуха должно быть ориентировочно на 1 бар выше, чем самое высокое давление на установке,в которой используют демпферное устройство. В тех случаях, когда демпферное устройство используют при высоком давлении, требуется бустер 18, который сжимает поступающий 5 воздух и создает достаточно высокое давление воздуха в воздухозаборных клапанах 7, 8. Бустер 18 имеет впускной воздуховод 19 для воздушного контроля и впускной воздуховод 20 для подачи воздуха. В выходном трубопроводе 21 бустера 18 предусмотрены манометр 22, а также (если демпферное устройство предназначено для использования на асептическом заводе) запорный или обратный клапан 23 и отсечной клапан 24. В тех случаях, когда демпферное устройство предназначено для асептических применений, в воздухозаборные клапаны 7, 8 подается пар. Поступающий в устройство воздух должен иметь давление около 1,5 бар, чтобы обеспечить асептические условия. Паропровод 25 должен быть снабжен манометром 26, запорным или обратным клапаном 27 и отсечным клапаном 28. Обратный клапан 27 предназначен для того,чтобы предотвратить поступление воздуха в паропровод 25, аналогично тому, как обратный клапан 23 в воздуховоде 21 предназначен для того, чтобы предотвратить поступление пара в воздуховод 21. Для асептического применения требуется также стерильный фильтр 29, например мембранный фильтр, через который проходит воздух, поступающий в воздухозаборные клапаны 7, 8. Асептичность стерильного фильтра 29 обеспечивается за счет подачи пара. Подачу воздуха производят с определенными интервалами, длительность которых изменяется и зависит от процессов, в которых используют демпферное устройство. Альтернативно, может быть использован датчик для индикации уровня воздуха, захваченного в вертикальных трубках 1, 3. За счет поочередного использования одного из отсечных клапанов 16,17 воздух поочередно подается в одну из вертикальных трубок 1, 3. Воздух поступает в воздухозаборные клапаны 1, 8 через впуск 9 (фиг. 2) и затем проходит в соответствующую вертикальную трубку 1, 3 через соответствующий клапан 7, 8 с открытым конусом тарелки клапана 30 на выходе 10. За счет особой конструкции конуса тарелки клапана 30 только узкий зазор открывается в соответствующую вертикальную трубку 1, 3. В том случае, когда демпферное устройство используют при высоком давлении, отсечной клапан 14, 15 должен быть закрыт для выпуска 11 (фиг. 2) и для соответствующего воздухозаборного клапана 7, 8, в котором пополняется воздух. При асептическом применении клапан 28 для подачи пара закрыт. Для обеспечения асептических условий при использовании демпферного устройства на стерильном заводе пар должен всегда поступать в воздухозаборные клапаны 7, 8, когда они не используются для пополнения воздуха в вертикальных трубках 1, 3. После завершения операции пополнения воздуха клапан 24 для воздуха закрывается и открывается клапан 28. Оба кла 004810 6 пана 16, 17 на впускных трубопроводах к воздухозаборным клапанам 7, 8 и клапаны 14, 15 на выпускных трубопроводах должны быть открыты. Конус тарелки клапана 30 воздухозаборного клапана 7, 8 закрывает выпуск 10. Пар, который входит в воздухозаборные клапаны 7, 8, поступает в них через впуск 9(фиг. 2) и проходит через зазор для пара 31 для того, чтобы потом выйти из воздухозаборных клапанов 7, 8 через выпуск 11. Воздухозаборные клапаны 7, 8 могут быть также продуты от пара, который конденсируется в них через зазор 32. Перепускные клапаны 12, 13 могут быть образованы при помощи клапанов противодавления или, альтернативно, при помощи термодинамического конденсационного горшка. За счет поддержания некоторого избыточного давления пара может быть создано эффективное препятствие, обеспечивающее асептические условия в воздухозаборном клапане 7, 8. Перепускной клапан 12, 13 также служит в качестве индикатора утечки в том случае, когда утечка появляется в уплотнительном соединении 10 с вертикальной трубкой 1, 3. Трубопроводы, ведущие в воздухозаборные клапаны 7, 8, и стерильный фильтр 29 являются стерильными в результате подачи пара, поэтому воздух, который поступает в вертикальные трубки 1, 3 при каждом пополнении, также будет стерильным. Как это легко понять из приведенного выше описания, в соответствии с настоящим изобретением предлагается демпферное устройство для поршневого насоса или гомогенизатора,которое может быть использовано как на впуске, так и на выпуске поршневого насоса, причем демпферное устройство адаптировано для случая повышенных давлений, которые могут возникать на выпуске. Более того, демпферное устройство выполнено таким образом, что может производиться пополнение воздухом вертикальных трубок в ходе работы, что сводит к минимуму остановки производства и снижает любые возможные потери продукта, вызванные демпферами. Демпферное устройство выполнено для гигиенических применений и легко может быть адаптировано для асептических заводов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Демпферное устройство для поршневого насоса, содержащее частично заполненную воздухом вертикальную трубку (1), установленную на впуске (2) поршневого насоса, а также частично заполненную воздухом вертикальную трубку (3), установленную на выпуске (4) поршневого насоса, причем обе вертикальные трубки (1, 3) взаимно соединены друг с другом при помощи отсечного клапана (6), отличающееся тем, что каждая вертикальная трубка (1,3) соединена с соответствующим воздухозаборным клапаном (7, 8), причем воздухозаборные клапаны (7, 8) соединены с источником для подачи воздуха. 2. Демпферное устройство по п.1, отличающееся тем, что воздухозаборный клапан (7,8) имеет один выпуск (10), герметично соединенный с вертикальной трубкой (1, 3), и один выпуск (11), соединенный с перепускным клапаном (12, 13). 3. Демпферное устройство по п.2, отличающееся тем, что демпферное устройство адаптировано для асептической работы при по 8 мощи воздухозаборных клапанов (7, 8) и стерильного фильтра (29), которые соединены с источником подачи пара. 4. Демпферное устройство по п.3, отличающееся тем, что источник подачи воздуха соединен со стерильным фильтром (29). 5. Демпферное устройство по п.2, отличающееся тем, что демпферное устройство адаптировано для повышенного давления при помощи бустера (18), установленного в воздуховоде (21).