活塞和该活塞的用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及活塞，尤其涉及适于在活塞泵中使用的一种活塞。根据另一方面，本发 明涉及一种在活塞泵中使用的活塞泵密封件。
【背景技术】
[0002] 在食品加工领域内，使用活塞泵的一个典型的例子是在均化器中。均化涉及脂肪 乳剂的稳定化，使得其不会受重力分离的影响。通过均化例如奶、奶油和其它乳制品，使得 它们在保质期期间不会分离到任何显著的程度。均化也会影响到经历过均化的产品的味道 和其它特性。均化的主要目的的初步解释是，脂肪球被破裂成不容易通过重力分离的较小 的脂肪球。
[0003] 脂肪球的破裂是通过施加力造成的，并且一个普通的方法是迫使产品在高压（匀 化压力）下通过小的缝隙。当产品通过缝隙时，其速度将快速增大。流将变成紊流，从而产 生湍流漩涡，并且升高的速度将产生如此显著的压力降，以致产品会开始沸腾。有助于均化 的第一个效果是，剧烈的漩涡会将脂肪球撕裂开，并且第二个效果是，在沸腾时所产生的内 爆气泡的空穴效应会使脂肪球破裂。
[0004] 本领域技术人员清楚地知道上述技术，但对于研宄本发明的非本领域技术人员， 认识到均化是需要大量能源的工艺是重要的。由于相当低的效率，所施加的大量能量被转 换成热量，其可能是问题或可能不是问题，具体取决于应用的性质。
[0005] 在典型的均化器中，具有在气缸中进行往复运动的活塞的活塞泵用于加压的目 的。在进气冲程中，进气阀门打开，并且当活塞向下行进到其下死点时，产品进入气缸。随 后，压缩冲程开始，并在某一点，出口阀打开，从而形成缝隙，迫使产品通过该缝隙。出口阀 包括环形阀座和致动冲头（即阀）。阀座和阀设计成能承受所产生的高压和摩擦力。虽然 在涉及均化器的实施方式中的本发明不应当受限于规定的参数，但是典型的均化压力可以 在100-250巴的范围内，而形成阀座与促动器之间的缝隙的环形间隙具有约0. 1mm的宽度。
[0006] 与食品接触的活塞泵（这可以是本发明的应用的情况）需要有在卫生方面经过验 证的性能。将包括曲轴箱和将活塞与曲轴箱连接的曲轴的活塞泵的不卫生侧与包括气缸的 与食品材料接触的部分的卫生侧分离可能是困难的。在器件的操作期间，活塞必然相对于 气缸移动，并且这面临挑战。
[0007] 第一个挑战是在气缸和活塞之间会存在环形间隙，由于其连接不卫生侧和卫生 侦牝因而这必需加以解决。这可通过布置活塞密封件来解决。活塞密封件通常是环形的，并 布置在气缸壁（其与布置在活塞的侧面上的活塞环是相对的）上。一种常见的方法是安排 两个隔开的活塞密封件，它们用水或蒸汽冷凝物冷却和润滑。如用在其它一些活塞泵上的 润滑油之类的普通润滑剂因明显的原因而不能使用，但对于一些应用，可使用食品级油。水 可注入密封件之间的位置。现有技术被公开在本申请人的W02011/002376中，以及在该申 请引用的参考文件中。
[0008] 第二个挑战是沿气缸（和/或活塞的部分）的延伸部的表面部分在泵循环期间将 在不卫生侧和卫生侧两者上或在两者之间的区域内，从而导致再感染的风险。这一挑战已 经通过注入过热水或蒸汽到相关的表面部分得以解决。其一个方面将在详细描述中详细公 开。
[0009] 活塞泵在均化器以外的其它区域用作为电路中的独立元件，并且，虽然之前和之 后的实施例将涉及到均化器，但是对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本发明将为这 样的活塞泵提供益处。
[0010] 因此，本发明旨在通过提供用于活塞泵的新方法和装置，从而提供一种减轻现有 技术的缺点的解决方案。
【发明内容】
[0011] 为了上述目的，本发明提供了一种活塞，其被配置用于在气缸孔中往复运动并用 于与活塞密封件密封接触。所述活塞的第一端被布置用于与待处理的产品接触，而第二端 被配置成用于耦合到驱动活塞的往复运动的活塞驱动装置。所述活塞其特征在于，被设置 用于与所述活塞密封件接触的活塞的至少一部分被涂覆有低摩擦材料。活塞特别合适地适 于用在一般的活塞泵中以及在均化器中所使用的特定活塞泵中。本发明因此也可以用在其 他情况下。活塞的不同端部的用途的阐明仅是说明性的，并被添加以简化理解。
[0012] 根据一个或多个实施方式，其中所述活塞的第一端涂覆有低摩擦材料。在进一步 的实施方式中，整个活塞可以涂覆有低摩擦材料。
[0013] 在与食品的加工相关的实施方式中，优选的是低摩擦材料是食品级材料。可以使 用的一些低摩擦材料是PTFE或DLC。
[0014] 以上和以下描述的活塞可以在活塞泵中使用，一个实施例是在均化器中使用的活 塞栗。
[0015] 活塞涂层添加的有益效果是，活塞泵可以包括布置于气缸壁中的环形槽中并延伸 到与活塞密封接触的至少一个活塞泵密封件，其中密封件的径向内表面部分可以设置有低 摩擦材料涂层。在还有的其他实施方式中，密封件的整个周缘表面涂覆有低摩擦材料。
[0016] 在一个或多个实施方式中，包括根据一个实施方式的创造性的活塞的活塞泵的气 缸可包括用于润滑流体或消毒流体的入口和出口（例如在气缸壁与活塞之间的环形缝隙 中的水或其它流体）。
[0017] 根据第二构思，本发明涉及密封件，该密封件包括由弹性材料（elast)形成的环 形密封件主体，所述环形密封件主体被配置为布置在气缸壁和可移动活塞之间。密封件的 特征在于密封件的径向内表面部分设置有低摩擦材料涂层。密封件主要用于活塞泵，然而 可以构思其它实施方式，在该其他实施方式中，在部件之间存在以类似方式进行的相对运 动。
[0018] 在一个或多个实施方式中，环形密封件主体包括与所述环形密封件主体一体成型 并从所述环形密封件主体的径向内部沿轴向方向延伸的突起密封唇状物。
[0019] 在更进一步的实施方式中，密封件的整个周缘表面设置有低摩擦材料涂层。
[0020] 为了优化的目的，在本发明的一个或多个实施方式中，所述涂层的厚度在整个所 述密封件的外周表面变化。
[0021] 在一个或多个实施方式中，所述涂层被限制在不包括所述密封唇状物的表面，使 得密封唇状物可以执行朝向活塞的无约束的动作。
[0022] 在一些实施方式中，为了调整到不同的磨蚀磨损的目的和/或为了避免密封件的 变形，所述涂层的厚度沿远离所述密封件的包括密封唇状物的轴向端部的方向减小。该厚 度也可以以其他的方式改变。
【附图说明】
[0023] 图1A是包括本发明的第一实施方式的活塞泵的剖视图。
[0024] 图1B是活塞的剖视图，示出了本发明的不同的实施方式。
[0025] 图2是密封件的剖视图和俯视图，该密封件可以在本发明的实施方式中使用。
[0026] 图3示意性示出了图2的密封件的进一步的实施方式。
【具体实施方式】
[0027] 图1示出了包括本发明的第一实施方式的均化器的活塞泵的一部分。活塞102被 布置在包括气缸孔106 (在下面称为"气缸"）的气缸壳体104内。活塞102被连接到活塞 驱动器，即一种用于给活塞102的往复运动提供传动力的致动机构（未示出）。在本实施方 式中，可优选使用连接活塞102到曲轴（未示出）的连接杆（未示出），但其它驱动机构不 应排除，例如不应排除液压或气动装置、凸轮机构、或伺服电机。
[0028] 两个环形活塞密封件108、110被布置在气缸106的外周壁（被称为气缸壁）中的 环形槽中。每个活塞密封件108、110延伸到气缸106内并密封地接触活塞102。通道112 在密封件108、110之间的位置朝气缸106内开放。通道112将灭菌流体和/或润滑流体 (水、无菌水、热的无菌水或混有蒸汽的热无菌水、乙醇或其他卫生流体）导向活塞102和气 缸壁之间的区域中。另一通道114引导流体离开该区域。在其他实施方式中，可以布置几 个这样的通道112/114。还应该提到的是只使用一个活塞密封件的实施方式可以是相关的 替代方案。
[0029] 在其中密封件布置在气缸壁上而不是在活塞本身上的活塞泵中，单词"杆"在本申 请中有时用于称作"活塞102"的部件。
[0030] 在一个或多个实施方式中，气缸壳体104可以由两个部分104A和104B(其也示于 图1A中）形成。
[0031] 在本实施方式中，活塞的一些部分涂覆有低摩擦材料。这些部分可以选自包含下 述部分的群组中：在设备的操作期间与活塞密封件接触的部分、在设备的操作期间与产品 接触的部分、以及在设备的操作期间不与活塞密封件或产品接触的部分、或它们的组合。涂 覆活塞的与活塞密封件接触的部分将导致摩擦降低的效果。减小的摩擦所产生的好处在本 说明书的末尾列出。涂覆活塞的与产品接触的部分会降低产品粘附到活塞的倾向，从而使 清洁简化。此外，如果例如蛋白质粘附到活塞的表面上，则它会被密封件刮下，从而导致污 染活塞和密封件两者，此污染可能会导致密封性能的劣化。涂层的施加也将确保产品和活 塞之间可预测的接触。此外，用化学制品清洁的过程中，活塞可被保护不受有相当腐蚀性的 清洁剂的影响，从而可以被用来确保适当的清洁。涂覆活塞的其余部分也将提供组合的效 果，相对于摩擦、产品和其它流体为活塞提供充分保护。其他实施例包括：用低摩擦材料涂 覆活塞的顶部和侧边，即涂覆活塞的尤其是暴露于摩擦、产品、或其它流体的部分。活塞可 以优选由食品级不锈钢制造，但活塞完全涂覆的实施方式使得能够使用其它材料。因此，铝 或其他质量的钢等也是可能的替代方案。
[0032] 图1B是一示意图，示出了涂层的延伸部的一些部分。在1中，整个活塞被涂覆，在 2中，主要暴露于摩擦磨损的部分（活塞的在其筒状部上的侧面）和活塞的顶部被涂覆，最 后，在3中，仅仅侧面被涂覆。
[0033] 就下文描述的密封件而言，活塞的涂层可以