基于差压双密封防泄漏装置的研发

冯士活

【摘 要】带有酸碱清洗液的储液罐与加热菌罐之间只用一只蝶阀隔开，由于带酸碱液的储液罐压力往往比加热菌罐内的压力要高，一旦蝶阀泄漏，都会污染流体食品，对产品质量的危害是致命的。差压双密封防泄漏装置是专门用于需要时清洗反应釜管道的一种隔离智能阀，装置采用差压双密封防泄漏结构，无论在何种情况下，可以100%防止储液罐中的酸碱清洗液泄漏到杀菌反应釜中的流体食品内;采用連动式自动开启和关闭结构，使差压双密封防泄漏装置在清洗时能够自动关闭排气口，使酸碱清洗液能够顺利地通过差压双密封防泄漏装置到达加热菌罐。

【关键词】差压;双密封;防泄漏

0 前言

天然牛奶富含蛋白质和微量元素，对幼儿的身体成长、青少年体骼发育以及老年人的免疫力提升都起到非常重要的作用，因此，牛奶及其衍生产品如乳饮料、酸奶、布丁、奶粉、奶酪和黄油等被人们所喜爱，消费量大增。无论是天然牛奶，或者是牛奶的衍生产品都需要经过高温处理，以达到二次加工或者延长保质期和安全性的目的。在天然牛奶或奶制品高温处理过程中，由于加热温度比较高，牛奶及其衍生产品在流经反应釜或换热管道的内壁时，其粘稠成份常常会粘附在不锈钢罐体或管道的内壁上，若不及时清洗，会造成严重的细菌滋生等情况，破坏产品质量，所以在实际生产中反应釜或换热管道内壁每隔2-3小时必须进行一次彻底清洗。而反应釜或换热管道内壁是全封闭，整个过程又是连续的、自动化生产，如何对其进行清洁是众多食品机械研发人员研究的重点之一。目前所用的清洁方法是利用含5%的酸碱清洗液在一定的高压下冲刷反应釜或管道内壁，然后用清水冲洗，最后用无菌水冲洗才算清洗干净，如图1所示。传统的清洗系统在带有酸碱清洗液的储液罐与杀菌反应釜之间用一只蝶阀隔开，清洗时，打开蝶阀，酸碱清洗液从酸碱清洗液的储液罐1通过蝶阀2输送到加热罐体3进行清洗;清洗任务完成后，再把酸碱清洗液输送回酸碱清洗液的储液罐1，然后关闭蝶阀2。由于带酸碱液的储液罐2内的液体压力往往比加热罐体3内的液体压力要高，一旦蝶阀2发生泄漏，哪怕是一点点泄漏，都会污染牛奶，对产品质量的危害是致命的，该问题长期没有得到很好的解决，一直困扰着牛奶及其制品行业。

图1 清洗过程位置示意图

1.酸碱清洗液的储液罐;2.蝶阀;3.加热罐体

1 差压双密封防泄漏装置结构与工作原理

1.1 差压双密封防泄漏装置的结构

差压双密封防泄漏装置结构如图2所示，由酸碱清洗液的储液罐接口1、密封圈2、阀盖3、驱动器4、连杆5、放气活塞6、放气活塞座7、过滤器8、阀芯9、排放渣滓开关10、加热罐体接口11、阀体12等组成。阀体12的左右两边各安装了一个阀芯9，盖上阀盖3即组成一个完整的阀;在两个阀芯9的上部安装了驱动器4，两个驱动器4通过连杆5串联在一起;在阀体的内部安装了过滤器8，过滤器8的另一端连接排放渣滓开关10，随时可以把渣滓排泄出去;在阀体12的中间部位开设了放气活塞6和放气活塞座7。

1.2 差压双密封防泄漏装置的工作原理

在清洗时，给驱动器4输送打开动力，驱动器4旋转，通过阀杆带动左边的阀芯9，打开左边的阀;同时驱动器4通过连杆5带动右边的阀芯9，打开右左边的阀，于是酸碱清洗液从酸碱清洗液的储液罐通过差压双密封防泄漏装置的酸碱清洗液的储液罐接口1、两个阀、加热罐体接口11到达加热罐体。当清洗完成后，再给驱动器4输送关闭动力，驱动器4反向旋转，通过阀杆带动左边的阀芯9，关闭左边的阀;同时驱动器4通过连杆5带动右边的阀芯9，关闭右边的阀，于是切断酸碱清洗液的储液罐与加热罐体之间的液体流通通道。

差压双密封防泄漏装置关闭后，装置的左边连接酸碱清洗液的储液罐，酸碱清洗液的储液罐内的酸碱清洗液通过酸碱清洗液的储液罐接口1给左边的阀芯施加了一个液体压力;装置的右边连接加热罐体，加热罐体内的牛奶通过加热罐体接口11给右边的阀芯施加了一个牛奶液体的压力;在阀体12的中间部位开设了放气活塞6和放气活塞座7。一旦装置左边的阀芯发生泄流，酸碱清洗液就会流到阀体12中间的空腔内，随着渗漏的液体增多，阀体12空腔内的压力增大，顶开放气活塞6，酸碱清洗液就会从放气活塞座7的孔中流出，加上阀体12空腔内的压力始终小于左边牛奶液体的压力，酸碱清洗液只会从放气活塞座7的孔中流出，而不会流向加热罐体，不会对加热罐体内的牛奶产生污染;同理，装置右边的阀芯部位产生泄流，牛奶也只会从放气活塞座7的孔中流出，而不会流到酸碱清洗液的储液罐。由于采用了双重差压保护装置，解决了传统蝶阀由于泄漏污染牛奶的难题。

图2 差压双密封防泄漏结构图

1.酸碱清洗液的储液罐接口;2.密封圈;3.阀盖;4.驱动器;5.连杆;6.放气活塞;

7.放气活塞座;8.过滤器;9.阀芯;10.排放渣滓开关;11.加热罐体接口

2 差压双密封防泄漏装置性能测试实验

为了保证差压双密封防泄漏装置在正常运行中能够满足使用要求，对其各项性能进行测试，包括密封压力测试、排气性能测试、过滤性能测试等几个方面。

2.1 密封性能测试

首先是密封性能测试，按照蝶阀的性能要求进行测试，采用逐步加大压力的方法，测试数据如下表1所示，差压双密封防泄漏装置能够承受的环境温度0℃-180℃之间，能够承受的压力3MPa，而平时使用环境都在0.3MPa以下，密封性能完全可满足使用要求。

表1 密封性能测试数据

2.2 排气性能测试

排气性能测试是模拟实际环境下进行试验，首先完全关闭左右两侧的蝶阀，然后给酸碱清洗液的储液罐接口1施加0.3MPa的液压，在此情况下，给左边的阀打开一点缝隙，产生部分泄漏，左边的液体通过缝隙进入阀体12的空腔，当空腔内的液体占整个空腔1/4左右，压力达到0.14MPa时，放气活塞6被顶开;当阀体12的空腔被液体充满后，液体就从放气活塞座7的孔流出，整个试验过程，加热罐体接口11没有液体流出，说明差压双密封防泄漏装置排气性能良好，这对差压双密封防泄漏装置非常重要，保证了差压双密封防泄漏装置在关闭状态下酸碱清洗液不能进入加热罐体，保证了牛奶及其制品的安全性。

2.3 过滤性能测试

由于整个系统是全封闭的，而加热罐体内壁不可避免产生一些渣滓，这些渣滓不及时排泄出来，对整个封闭循环系统造成污染，差压双密封防泄漏装置具备自动过滤功能和排泄功能，对其进行过滤性能测试也非常必要，过滤性能测试数据如表2所示，排泄颗粒大小处理与压力有关。

表2 过滤性能测试数据

3 结论

差压双密封防泄漏装置是专门用于需要时清洗反应釜管道的一种隔离智能阀，装置采用差压双密封防泄漏结构，无论在何种情况下，可以100%防止储液罐中的酸碱清洗液泄漏到杀菌反应釜中的流体食品内;采用连动式自动开启和关闭结构，使差压双密封防泄漏装置在清洗时能够自动关闭排气口，使酸碱清洗液能够顺利地通过差压双密封防泄漏装置到达加热菌罐，同时在清洗结束后能够自动打开排气口，使泄露的酸碱清洗液自动排放到外界，避免了污染;采用自动滤渣、快捷排渣结构，能够将清洗后的渣质在封闭的环境下自动地过滤掉，而且快捷地排泄出来。

【参考文献】

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[责任编辑：汤静]