对非面向流动的关闭体区域的几何影响的制作方法

1.本发明涉及一种止回阀，该止回阀具有：阀壳体，其中阀壳体包括用于流体的入口和出口；具有密封表面的阀座；以及与阀座相对的打开止动件，其中具有表面的阀关闭体布置在阀座和打开止动件之间的阀壳体的内部空间中，其中，阀关闭体可以相对于阀壳体在关闭位置和打开位置之间往复运动，在关闭位置，阀关闭体与阀座的密封表面接合，在打开位置，阀关闭体与打开止动件接合，其中，当流体沿阻断方向流动穿过止回阀时，由于阀关闭体与阀座的密封表面密封接合，阀关闭体密封该止回阀。
2.本发明还涉及一种具有上述类型的止回阀的用于输送流体的装置，以及一种清洁布置在流体输送装置中的止回阀的方法。


背景技术：

3.止回阀在输送流体中发挥着重要作用。输送流体所必需的装置，尤其是泵，也经常用于必须满足某些卫生要求的领域。在这一点上，例如准确表述为食品业或医疗技术。
4.安装在这种装置中的止回阀通常是特别关键的区域，但这些区域难以清洗。为了清洁止回阀，通常在单独的清洁过程中用恒定的清洁剂流冲击它们。沿逆向于阻断方向的输送方向的清洁剂的恒定冲击将阀关闭体长期带入到其打开位置，在这个位置，阀关闭体与打开止动件接合。
5.在该清洁过程中，阀关闭体的静态位置导致清洁剂不能围绕阀关闭体的诸如阀关闭体后侧的非面向流动区域充分流动，阀关闭体的前侧则直接面向清洁流。这也导致整个阀关闭体清洁不充分。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是提供一种止回阀、或一种具有止回阀的装置、或一种清洁止回阀的方法，其中也确保充分清洁阀关闭体的非面向流动区域。
7.根据本发明，该目的通过上述类型的止回阀实现，其中，除了打开止动件之外，在打开止动件的区域中还提供了减小流动横截面的元件，以在阀关闭体处于打开位置且流体逆向于阻断方向流动穿过止回阀时，阀关闭体表面的非面向流动区域具有与阀关闭体表面的面向流动区域的平均壁面剪切应力相比至少是50％的平均壁面剪切应力。
8.减小流动横截面的元件影响在其流中的流体，使得在微观观察时，允许充分清洁的壁面剪切应力也作用在阀关闭体的非面向流动区域上。这通过作用在面向流动区域上的平均壁面剪切应力的至少50％的平均壁面剪切应力来确保。
9.阀关闭体的表面部分分配给非面向流动区域还是面向流动区域，取决于表面部分的相对于流体流动穿过止回阀的流体输送方向的相应定向。在本技术的含义中，非面向流动区域由此包括阀关闭体的这种表面部分，其表面法线包括在输送方向上的大于零的分量，当在阀关闭体的几何中心布置假想坐标系时，该假想坐标系的第一象限和第二象限沿输送方向位于第三象限和第四象限的下游。换言之，非面向流动区域的表面部分的表面法
线与输送方向围成小于90
°
的角度。另一方面，面向流动区域的表面部分的表面法线具有逆向于流体输送方向的小于零的分量。因此，沿输送方向流动穿过止回阀的流体流最初会冲击面向流动区域。面向流动区域的表面部分的表面法线也与流动方向围成小于90
°
的角度。
10.流体围绕物体的表面部分流动的程度可以用所谓的壁面剪切应力来量化。在流体力学中，壁面剪切应力被理解成指由于流动的流体而切向施加在物体的表面部分的单位面积上的力。现有技术的止回阀中，与面向流动区域的表面部分相比，对于非面向流动区域的表面部分，该力显著减小，因此，在现有技术中，仅可能在有限程度上通过围绕这些部分流动的清洁剂对它们进行清洁。
11.在一个实施例中，阀关闭体呈球形，其中阀关闭体由假想赤道分为第一半部和第二半部，其中该赤道与内部空间的纵向轴线正交定向，其中纵向轴线从阀入口中心经中心延伸至阀出口，其中第一半部的表面沿逆向于阻断方向的输送方向布置在第二半部的上游，并且是阀关闭体的面向流动区域，第二半部的表面是阀关闭体的非面向流动区域。
12.具体地，根据现有技术，由于尽管流体围绕阀关闭体流动，但它不会均匀地抵靠阀关闭体的所有表面部分切向地流动，因此几乎没有作用在非面向流动区域的特别是极点区域中的壁面剪切应力，所以止回阀中的球形阀关闭体具有负载低壁面剪切应力的区域。如果现在将减小流动横截面的元件布置成使得流体也被引导到非面向流动区域的表面部分上，就可以实现满足特殊卫生要求的阀关闭体的清洁，例如在食品业或医疗技术中的特殊卫生要求。
13.在另一实施例中，非面向流动区域包括阀关闭体的表面的多个表面部分，其中非面向流动区域的表面部分的壁面剪切应力＜表面的面向流动区域的平均壁面剪切应力的25％，非面向流动区域的表面部分的总和最多为阀关闭体的表面的总表面积的25％。换言之，没有经受足够的用于清洁的壁面剪切应力的非面向流动区域的表面部分的定量表面比例＜阀关闭体的总表面积的25％。因此，可以整体确保对阀关闭体进行充分清洁。
14.在另一实施例中，当阀关闭体布置在打开位置时，与阀座的开口横截面相比，减小流动横截面的元件将减小流动横截面的元件的区域内的止回阀的流动横截面减小了至少25％，优选至少40％。
15.在另一实施例中，阀壳体包括至少在各截面形成圆柱形的内部空间，其中阀关闭体布置在内部空间的圆柱形部分中，其中减小流动横截面的元件径向延伸进入阀壳体的内部空间中。流体在其中流动的阀壳体的内部空间的圆柱形构造具有不会在内部空间边缘形成沉积物的优点。
16.具体地，减小流动横截面的元件具有面向阀关闭体的底侧，其中该底侧与内部空间的圆柱形部分的纵向轴线成小于90
°
、优选小于60
°
的角度，其中该底侧和该纵向轴线之间的角度限定成使得该角度处于底侧的面对阀出口的侧面上，并且从底侧观察时，处于底侧的假想延伸部，优选底侧的假想切向延伸部，与纵向轴线的交点之前。
17.如果再次考虑如前讨论的与非面向流动区域和面向流动区域相关的坐标系，并且其第一象限和第二象限沿输送方向布置在第三象限和第四象限的上游，若假定底侧与纵向轴线的交点为该坐标系的原点，则所要求的角度在该坐标系的第四象限。通过对角度要求的下限，特别有利地围绕阀关闭体引导流体，并且改善了清洁效果。
18.此外，在一个实施例中，底侧以半径r凹形地弯曲，其中半径r优选≥3毫米，优选≥
6毫米，更优选≥6.35毫米，其中处于该弯曲底侧的切线，优选任何切线，与纵向轴线围成小于90
°
、优选小于60
°
的角度，其中切线与纵向轴线之间的角度限定成该角度处于切线的面向阀门口的侧面，并且从切线观察时，在切线与纵向轴线的交点之前。换言之，切线和纵向轴线之间的角度的限定类似于先前的示例性实施例中的底侧和纵向轴线之间的角度的限定。这带来的优点是，无论是在清洁止回阀期间，还是在实际操作期间，都不会有残留物积聚在任何难以清洁的角落，并且，在清洁剂积聚的情况下，可能导致诸如食品的待加工产品的污染。
19.在另一实施例中，减小流动横截面的元件包括多个子元件，优选地为四个，这些子元件沿内部空间的圆柱形部分的周向方向等距布置。等距布置有目的地改善围绕阀关闭件引导流体，由此改善阀关闭体的非面向流动区域的清洁。
20.本发明的根本目的还通过一种用于输送流体的装置来实现，该装置具有至少一个前述止回阀，其中流体最好是液体食品。具体地，该装置被理解成指输送限定量的流体的泵，例如计量泵。
21.用该装置输送的流体不一定是用于清洁阀关闭体的流体。相反，任何流体，特别是诸如牛奶或蜂蜜的液体，都可以用这样的装置或根据本发明的具有止回阀的装置来输送。
22.本发明的根本问题还通过一种清洗布置在装置中的止回阀的方法得以解决，该装置优选用于计量流体的计量泵，其中该方法包括以下步骤：
23.a)提供具有止回阀的装置，其中止回阀包括具有用于流体的入口和出口的阀壳体、具有密封表面的阀座和与阀座相对的打开止动件，其中阀关闭体可相对于阀壳体移动并具有表面，并且布置在阀座和打开止动件之间的阀壳体中，其中，阀关闭体可以相对于阀壳体在关闭位置和打开位置之间往复运动，在关闭位置，阀关闭体与阀座的密封表面接合，在打开位置，阀关闭体与打开止动件接合，其中，当流体沿阻断方向流动穿过止回阀时，由于阀关闭体与阀座的密封表面密封接合，阀关闭体密封该止回阀。
24.b)用逆向于阻断方向的流体冲击该装置和止回阀，使阀关闭体与打开止动件接合，从而使阀关闭体的表面的非面向流动区域经受与阀关闭体的表面的面向流动区域的平均壁面剪切应力相比至少是50％的平均壁面剪切应力，其中面向流动区域沿逆向于流体阻断方向的输送方向布置在阀关闭体的非面向流动区域的上游。
25.在一个实施例中，该装置受到基本在时间上恒定的流体流的冲击。这样具有的好处是，在清洁过程的开始阶段后，相同的壁面剪切应力始终作用于阀关闭体，从而持续去除任何污染物。
附图说明
26.以下对本发明实施例的描述中说明了本发明的其他优点、特征和构造。相同的部件由相同的附图标记进行标示。
27.图1示出了安装在用于计量流体的装置中的止回阀的实施例的示意图，所述止回阀处于关闭位置。
28.图2示出了图1中示出的实施例的示意图，其中止回阀处于其打开位置。
29.图3示出了根据图1和图2示出的本发明的止回阀的实施例在减小流动横截面的元件的区域中的横截面示意图。
具体实施方式
30.图1示出了装置1，装置1中安装了根据本发明的止回阀10的实施例。止回阀10具有入口12、出口13和阀壳体11，流体可穿过这三者沿逆向于阻断方向100的输送方向101穿过止回阀10进行输送，而止回阀10在流体沿阻断方向100穿过止回阀10移动时中断流体的输送。
31.为了该目的，止回阀10包括阀座14，阀座14又具有密封表面14a。止回阀10还包括与阀座14相对的打开止动件15，其中阀关闭体16布置在阀座14与打开止动件15之间的阀壳体中。
32.阀关闭体16可以相对于阀壳体11在关闭位置和打开位置之间往复运动，关闭位置如图1所示，其中阀关闭体16与阀座14的密封表面14a接合，打开位置如图2所示，其中阀关闭体16与打开止动件15接合。
33.此外，阀关闭体呈球形，并布置在阀壳体11的内部空间18中，其截面为圆柱形。减小流动横截面的元件17径向延伸进入阀壳体11的内部空间18中，并包括多个子元件(参见图3)。
34.减小流动横截面的元件17还具有底侧17a，该底侧17a呈凹形弯曲，半径r为6.35毫米。凹形弯曲底侧17a的假想切向延伸部与内部空间18的圆柱形部分的纵向轴线50成60
°
的角度延伸。因此，凹形弯曲底侧17a的任何切线与内部空间18的纵向轴线50围成最大60
°
的角度。
35.图3再次示出了止回阀10的横截面的平面图，其中阀关闭体16未示出在本图示的内部空间18中。图3清楚地示出，减小流动横截面的元件17包括四个子元件，这些子元件围绕止回阀10的内部空间18的圆柱形部分沿周向方向等距排列，以与打开止动件15一起成苜蓿叶状结构。尽管打开止动件15进一步伸入阀壳体11的内部空间18，但减小流动横截面的元件17确保仍有足够的流体能够流动穿过止回阀10，其中，由于流体的引导，流体同时以足以清洁的方式抵靠阀关闭体16流动。
36.在图1所示的止回阀10的关闭位置，由于流体沿阻断方向100流动穿过止回阀10，阀关闭体16与阀座14的密封面14a密封接合，因此止回阀10是密封的，并且流体不能穿透止回阀10。
37.另一方面，如果流体，例如清洁剂，以逆向于阻断方向100的在时间上恒定的流体流流动穿过止回阀，则阀关闭体16移入到其打开位置中，在该位置，其与打开止动件15接合，并保持在那里。止回阀10的打开位置由图2示出。
38.如果阀关闭体16处于打开位置，且清洗剂逆向于阻断方向100流动穿过止回阀10，则可以为阀关闭体16限定面向流动区域16b和非面向流动区域16a，其中，面向流动区域16b沿逆向于阻断方向100的输送方向101布置在阀关闭体的非面向流动区域16a之前。
39.减小流动横截面的元件17的构造引起流动中的流体围绕阀关闭体16流动，使得阀关闭体16的表面的非面向流动区域16a经受与阀关闭体的表面的面向流动区域16b的平均壁面剪切应力相比至少是50％的平均壁面剪切应力。
40.以此方式，与打开止动件15接合的阀关闭体16的表面的非面向流动区域16a也得以充分清洁。此外，当装置在正常操作中运行，例如用于计量食品时，减小流动横截面的元件17不影响流体的输送。
41.附图标记列表
42.1装置
43.10止回阀
44.11阀壳体
45.12入口
46.13出口
47.14阀座
48.14a密封表面
49.15打开止动件
50.16阀关闭体
51.16a非面向流动区域
52.16b面向流动区域
53.17减小流动横截面的元件
54.17a底侧
55.18内部空间
56.50纵向轴线
57.100阻断方向
58.101输送方向