專利名稱：將氣體噴入液流內(nèi)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將氣體噴入液流內(nèi)的裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及為了延長(zhǎng)乳制品的保存期限將二氧化碳噴入液態(tài)乳制品(例如牛奶)內(nèi)的裝置。
用于將氣體噴入液流內(nèi)的現(xiàn)有裝置主要針對(duì)流體，例如食用油、酒和碳酸飲料。對(duì)這類流體的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)則允許在常規(guī)的基礎(chǔ)上僅僅更換多孔噴射元件。一種用于這類流體的現(xiàn)有噴射器10示于

圖1。噴射器10包括具有縱向軸線14和內(nèi)徑16的第一管道12。第二管道18具有縱向軸線20和內(nèi)徑22。第二管道18與第一管道以流體相連通。如圖1所示，管道18相對(duì)于管道12成90°角度設(shè)置，從而形成一個(gè)T形接頭。
插塞24配置在管道18內(nèi)部。插塞24的外徑約為管道18內(nèi)徑的97％。因此，在插塞24的外徑與管道18的內(nèi)徑之間設(shè)有極小的環(huán)形縫隙25。對(duì)中銷26固定連接于插塞24。對(duì)中銷26容納于設(shè)置在管道18之內(nèi)圓柱壁上的槽28內(nèi)。從而確保噴射器相對(duì)于管道12的正確對(duì)中。插塞24的外圓柱表面與管道18的內(nèi)圓柱表面之間的窄縫隙25和槽28形成截留區(qū)，這有損于噴射器10的衛(wèi)生使用。
管32的第一軸向端固定連接于插塞24的第一末端。管32的另一軸向端固定連接于內(nèi)螺紋插塞38。外螺紋螺釘36固定連接于內(nèi)螺紋插塞38。環(huán)形多孔元件40連接于外螺紋螺釘36和內(nèi)螺紋插塞38。內(nèi)螺紋元件38具有盲孔42。該盲孔42經(jīng)由徑向延伸的孔34與管32以流體相連通。
盲孔42與設(shè)置在外螺紋螺釘36和內(nèi)螺紋插塞38的各軸向相對(duì)表面之間的徑向延伸縫隙35以流體相連通。因此，可以將氣體驅(qū)入管道12內(nèi)部的流體流中，即氣體沿箭頭A所示方向經(jīng)過第一通道30、通過管32、環(huán)繞插塞36的軸部分、然后徑向向外通過縫隙35并通過多孔元件40進(jìn)入第二管道12。
如圖1所示，噴射器元件40正好設(shè)置在管道18的下面。因此，通過多孔元件40的至少一部分氣體可能進(jìn)入插塞24與管道18之間的縫隙25并此后進(jìn)入槽28。
槽28、較窄的縫隙25和現(xiàn)有技術(shù)的噴射器的其他角度和連接部形成食品和/或其他物料的截留區(qū)。此外，由于毛細(xì)作用，即使管道被排空流體，液體也會(huì)被截留在槽28和縫隙25內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)的噴射器并未擬定于用來將氣體引入乳制品、例如牛奶中，因此，不符合美國(guó)農(nóng)業(yè)部(U.S.D.A)和3A商業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)乳制品的嚴(yán)格衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。乳制品工業(yè)一般要求在乳制品的管道之間產(chǎn)生無菌的保持清潔的流動(dòng)。但是，多孔元件一般不符合這些保持清潔的標(biāo)準(zhǔn)。因此，這些標(biāo)準(zhǔn)允許在新的制品流動(dòng)通過主管道之前能以新的無菌元件更換多孔元件。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種用于將氣體如二氧化碳噴入牛奶或其他乳制品流內(nèi)的裝置，其中該裝置在一段保持清潔的周期(aclean-in-place cycle)之前易于拆除，該裝置是自動(dòng)排空的并設(shè)計(jì)成能避免在其中截留物料。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)由以下結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的描述將顯而易見。
按照描述本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)選實(shí)施方案，提供一噴射器，它包括具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第一管道。第二管道具有一縱向軸線和一內(nèi)徑。第二管道與第一管道以流體相連通。第二管道以一預(yù)定的角度與第一管道交接。第三管道設(shè)置在至少第一和第二管道之一內(nèi)。第三管道的內(nèi)徑小于第一管道和第二管道的內(nèi)徑。第三管道終止于封閉的第一軸向端。至少一個(gè)多孔元件在鄰近該封閉的第一軸向端處連接于第三管道，從而形成第三管道外壁的一部分。多孔元件用來將通過第三管道供給的氣體發(fā)送(“噴射”)入流經(jīng)第一或第二管道的液流中。
上述設(shè)計(jì)使得第三管道安裝有多孔噴射元件的那部分和其封閉的軸向端在一段保持清潔的周期之前能容易地從第一和/或第二管道上拆離下來。在拆除多孔噴射元件及其封閉的軸向端之后，可采用一個(gè)普通的空蓋來封閉該第三管道。此后，可將都經(jīng)過預(yù)先消毒的新的噴射元件和封閉的軸向端插入管道以便可再次將氣體引入乳制品液流內(nèi)。
關(guān)于本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施方案的另一特征，多孔噴射元件軸向設(shè)置在第一和第二管道的交接處之外一預(yù)定距離處以便基本上通過多孔元件的全部氣體將由液態(tài)制品流帶走而不會(huì)向上游運(yùn)動(dòng)和被截留在第二管道內(nèi)。因而該噴射器的結(jié)構(gòu)阻止了氣體回流入液流中且阻止了與此相關(guān)的紊流和氣溝現(xiàn)象。
關(guān)于本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施方案的其他一些特征，第三管道的外徑比它所設(shè)置于其內(nèi)的第一或第二管道的內(nèi)徑小約0.65-1.0，從而在其間提供了大的間隙，以便無截留區(qū)形成并便于液體在管道之間自動(dòng)排空。此外，第三管道的固定件上設(shè)有圓角以阻止物料在交界處內(nèi)部的任何滯塞。以這種方式，本發(fā)明的噴射器遵守了對(duì)乳制品設(shè)備的安全和衛(wèi)生要求。
本發(fā)明的上述和其他一些目的、特征及優(yōu)點(diǎn)考慮到以下特別是結(jié)合附圖對(duì)其具體實(shí)施方案的詳述將變得顯而易見，附圖中在各不同圖上采用的同樣標(biāo)號(hào)表示同樣的部件，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的噴射器的剖視圖；圖2為本發(fā)明的一種一列式(in-line)噴射器的剖視圖；圖3為圖2所示一列式噴射器的分解圖；圖4為本發(fā)明安裝在一標(biāo)準(zhǔn)Y形接頭內(nèi)的另一種噴射器實(shí)施方案的剖視圖；以及圖5為本發(fā)明安裝在一標(biāo)準(zhǔn)彎管接頭內(nèi)的又一種噴射器實(shí)施方案的剖視圖。
開始參照?qǐng)D2和3所示實(shí)施方案，圖中示出本發(fā)明的一種噴射器元件50，用于將氣體如二氧化碳引入流體流如牛奶中。噴射器50包括具有縱向軸線54和內(nèi)徑56的第一管道52，液態(tài)制品流可流動(dòng)通過該管道。第二管道58具有縱向軸線60和內(nèi)徑62。第二管道58與第一管道52以流體相連通。在圖2所示實(shí)施方案中，管道52以90°角度與管道58交接。
第三管道64設(shè)置在第二管道58和第一管道52的一部分之內(nèi)以將氣體噴入管道52中的液流內(nèi)。管道58由端蓋90封閉，端蓋90具有容納第三管道64的居中通孔。第三管道64的內(nèi)徑66小于第一管道52的內(nèi)徑56和第二管道58的內(nèi)徑62。第三管道64終止于封閉的第一軸向端，該端總體上用標(biāo)號(hào)68表示。固定螺母70以螺紋方式安裝在第三管道64的軸向端68上。固定螺母優(yōu)選用塑料制成且固定螺母與第三管道64之軸向端68之間的螺紋連接為5/8″(英寸)×8 ACME(英制梯形螺紋)(即每英寸8道)或更粗牙的。第一環(huán)形噴射多孔元件72在鄰近于封閉的第一軸向端68處連接于第三管道64，從而形成第三管道64外壁的一部分。第二環(huán)形噴射元件74也沿軸向在鄰近于封閉的第一軸向端68處連接于第三管道64，從而也形成第三管道外壁的一部分。元件72和74固定于第三管道64。在目前的優(yōu)先實(shí)施方案中，元件72和74用燒結(jié)的31b不銹鋼制成。正如本領(lǐng)域的一位技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到的，多孔元件可以用其他的300系列不銹鋼、塑料、蒙乃爾合金、陶瓷和/或玻璃材料等制造。正如本領(lǐng)域的一位技術(shù)人員也會(huì)容易認(rèn)識(shí)到的，優(yōu)選采用多個(gè)O形圈76以便在多孔元件72、74與第三管道64的外壁之間形成密封。
管道58以90°角度與管道52交接。管道58和52沿制品流向82的下游交接處用標(biāo)號(hào)78示于圖2中。多孔元件72沿軸向設(shè)置在下游或設(shè)置在交接邊界78之外一預(yù)定的距離80處。在目前的優(yōu)選實(shí)施方案中，該預(yù)定距離80對(duì)于1又3/8英寸的內(nèi)徑56來說至少為1/4英寸。這樣，流經(jīng)第三管道64并通過多孔元件72(以眾多很小的氣泡形式)噴入管道52中的氣流65基本上完全被牛奶或其他乳制品沿箭頭82所示方向帶走。因此，使通過多孔元件72的氣體避免向上游運(yùn)動(dòng)和進(jìn)入管道58。
制品流速優(yōu)選約為每秒鐘4英尺或更高。對(duì)于乳制品流體，制品流速可高達(dá)每秒鐘10英尺。但即使在較低的速率每秒鐘4英尺時(shí)，氣泡也不大可能進(jìn)入管道58，從而提高了本發(fā)明的噴射器50的清潔度。當(dāng)然，正如本領(lǐng)域的一位技術(shù)人員會(huì)容易認(rèn)識(shí)到的，預(yù)定距離80將隨流體流率、相應(yīng)流體流的粘度和管道的尺寸等而改變。然而，預(yù)定的距離優(yōu)先為至少為第一管道52的內(nèi)徑56的10％。
如圖2所示，第三管道64的內(nèi)徑66基本上沿第三管道64的全長(zhǎng)是不變的。一徑向延伸的第一通孔84在鄰近于封閉的軸向端70處設(shè)置在第三管道64中。通孔84可簡(jiǎn)單地為通過第三管道64的徑向延伸的鉆孔。第二徑向延伸的通孔86可通過第三管道64類似地鉆出。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置與圖1所示現(xiàn)有的技術(shù)相比，在所有其他因素相同的情況下，進(jìn)入第一管道52中的制品流內(nèi)的氣流將增加15％。這樣，第三管道64分別經(jīng)由通孔84、86且通過多孔元件72、74與第一管道52以流體相連通。
第三管道64具有外徑88。第三管道64的外徑88與第二管道58的內(nèi)徑62之比小于約0.65至1.0，并優(yōu)選小于約0.50至約1.0。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，外徑88為1/2英寸而內(nèi)徑62為1又3/8英寸，相當(dāng)于比值約為36％。因此，在第三管道64的外圓柱壁與第二管道58的內(nèi)圓柱壁之間存在相當(dāng)大的間隙89，從而將不會(huì)由噴射器50形成截留區(qū)并且該噴射器將是自動(dòng)排空的(即，基本上將沒有液體會(huì)因毛細(xì)作用而遺留在管道內(nèi)部)。此外，第三管道64與端蓋90之間的交界處由切成的圓角92來形成，該圓角92的半徑至少為1/4英寸。另外，全部的內(nèi)表面優(yōu)選經(jīng)過拋光到180粘著碳化硅砂紙(180 grip siliconcarbide paper)的拋光光潔度，這相當(dāng)于約32μrms(均方根值)更好。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，圖中示出噴射器50′的另一種實(shí)施方案，它按照本發(fā)明安裝于Y形接頭內(nèi)。按照該實(shí)施方案，第二管道58′以相對(duì)于第一管道52′成約30°角度設(shè)置。除了第三管道64安裝于Y形接頭內(nèi)以外，噴射器50′的操作與噴射器50的操作是相同的，因此，為了簡(jiǎn)潔起見將不再重復(fù)。例如，多孔元件72′設(shè)置在離交接邊界78′向下游一預(yù)定的距離80′處以便由多孔元件72′進(jìn)入第一管道52′的氣泡將不會(huì)向上游運(yùn)動(dòng)和進(jìn)入第二管道58′而被截留在第二管道58′內(nèi)并成為潛在的污染源。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，圖中示出一種噴射器50″，它按照本發(fā)明安裝于一彎管接頭內(nèi)。按照該實(shí)施方案，制品流由第二管道58″進(jìn)入并轉(zhuǎn)彎90°角度進(jìn)入第一管道52″。第三管道64″僅設(shè)置在第一管道52″內(nèi)。但是，該裝置的其余操作類似于以上圖2-4所示其他的實(shí)施方案。例如，多孔元件72″軸向設(shè)置在離交接邊界78″向下游一預(yù)定的距離80″處以便由多孔元件72″、74″進(jìn)入第一管道52″的氣泡將不會(huì)向上游運(yùn)動(dòng)和進(jìn)入第二管道58″而被截留在第二管道58″內(nèi)并成為潛在的污染源。因此，為了簡(jiǎn)潔起見將省略噴射器50″的操作的其余描述。
對(duì)本發(fā)明的用于將氣體經(jīng)由噴射器引入在管道中流動(dòng)的液體內(nèi)的裝置，已描述了其目前優(yōu)選的示例性實(shí)施方案，相信本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員根據(jù)文中陳述的宗旨可以提出其他一些改型、變化和改變。例如可只采用一個(gè)多孔元件。或者，可以采用兩個(gè)或更多個(gè)多孔元件。因此，應(yīng)當(dāng)理解所有這些改型，變化和改變都被認(rèn)為落在附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種噴射器，包括具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第一管道；具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第二管道，該第二管道與所述第一管道以流體相連通，第二管道以一預(yù)定的角度與第一管道交接；設(shè)置在所述第一管道和第二管道中至少一個(gè)之內(nèi)的第三管道，該第三管道的內(nèi)徑小于第一管道和第二管道的內(nèi)徑，第三管道終止于封閉的第一軸向端；以及在鄰近于所述封閉的第一軸向端處連接于所述第三管道的至少一個(gè)多孔元件，從而形成該第三管道外壁的一部分，該元件實(shí)現(xiàn)第三管道與所述第一管道和第二管道至少二者之一間的流體連通，該元件軸向設(shè)置在所述交接處之外一預(yù)定距離處以便阻止由第三管道通過該多孔元件噴射出的氣體向上游流入所述第一或第二管道中。
2.權(quán)利要求1的噴射器，其特征在于所述至少一個(gè)多孔元件為環(huán)形。
3.權(quán)利要求2的噴射器，其特征在于所述至少一個(gè)多孔元件包括沿軸向定位的兩個(gè)或多個(gè)元件。
4.權(quán)利要求2的噴射器，其特征在于所述預(yù)定的角度約為90°。
5.權(quán)利要求2的噴射器，其特征在于所述預(yù)定的角度約為30°。
6.權(quán)利要求1的噴射器，其特征在于所述預(yù)定的距離為至少所述第一管道和第二管道二者之一的內(nèi)徑的至少10％。
7.一種噴射器，包括具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第一管道；具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第二管道，該第二管道與所述第一管道以流體相連通，第二管道以一預(yù)定的角度與第一管道交接；設(shè)置在所述第一管道和第二管道中至少一個(gè)之內(nèi)的第三管道，該第三管道沿其全長(zhǎng)具有基本上不變的內(nèi)徑，第三管道的內(nèi)徑小于第一管道和第二管道的內(nèi)徑，第三管道終止于封閉的第一軸向端，第三管道具有至少一個(gè)鄰近于該封閉的第一軸向端的徑向延伸通孔；以及在鄰近于所述至少一個(gè)徑向延伸的通孔處連接于所述第三管道的至少一個(gè)多孔元件，該至少一個(gè)元件因此形成第三管道外壁的一部分，該元件經(jīng)由所述至少一個(gè)徑向延伸的通孔實(shí)現(xiàn)第三管道與所述第一管道和第二管道至少二者之一間的流體連通。
8.一種噴射器，包括具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第一管道；具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第二管道，該第二管道與所述第一管道以流體相連通，第二管道以一預(yù)定的角度與第一管道交接；設(shè)置在所述第一管道和第二管道中至少一個(gè)之內(nèi)的第三管道，該第三管道終止于封閉的第一軸向端，其特征在于，該第三管道的外徑小于第一管道和第二管道的內(nèi)徑；并且第三管道的外徑與第一管道和第二管道中至少一個(gè)管道的內(nèi)徑之比小于約0.65；在鄰近于所述封閉的第一軸向端處連接于所述第三管道的至少一個(gè)多孔元件，從而形成該第三管道外壁的一部分，該元件實(shí)現(xiàn)第三管道與所述第一管道和第二管道至少二者之一間的流體連通。
9.權(quán)利要求8的噴射器，其特征在于所述比值小于約0.50。
10.一種噴射器，包括具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第一管道，具有一縱向軸線和一內(nèi)徑的第二管道，該第二管道與所述第一管道以流體相連通，第二管道以一預(yù)定的角度與第一管道交接；設(shè)置在所述第一管道和第二管道至少一個(gè)之內(nèi)的第三管道，該第三管道終止于封閉的第一軸向端，該第三管道在鄰近于所述封閉的第一軸向端處具有至少一個(gè)徑向延伸的通孔，第三管道具有一外徑和沿其全長(zhǎng)基本上不變的內(nèi)徑，該第三管道的內(nèi)徑小于第一管道和第二管道的內(nèi)徑，并且其中第三管道的外徑與第一管道和第二管道至少二者之一的內(nèi)徑之比小于約0.65；在鄰近于所述至少一個(gè)徑向延伸的通孔處連接于所述第三管道的至少一個(gè)多孔元件，該至少一個(gè)多孔元件因此形成第三管道外壁的一部分，該多孔元件經(jīng)由所述至少一個(gè)徑向延伸的通孔實(shí)現(xiàn)第三管道與所述第一管道和第二管道至少二者之一間的流體連通，該多孔元件軸向設(shè)置在所述交接處之外一預(yù)定距離處以便阻止由第三管道通過該多孔元件噴射的氣體向上游流入所述第一或第二管道內(nèi)。
全文摘要
一種噴射器,包括流體連通且以預(yù)定角度交接的第一、第二管道。第三管道設(shè)置在至少這兩個(gè)管道之一內(nèi),其內(nèi)徑小于這兩個(gè)管道的內(nèi)徑且終止于封閉的第一軸向端。至少一個(gè)多孔元件在鄰近于該軸向端處連接于第三管道以形成該管道外壁的一部分,其實(shí)現(xiàn)第三管道與第一、二管道至少二者之一間的流體連通,其軸向設(shè)置在第一、二管道交接處之外一預(yù)定距離處。第三管道沿全長(zhǎng)具有基本不變的內(nèi)徑且在鄰近于該第一軸向端處具有至少一個(gè)徑向延伸通孔。
文檔編號(hào)B01F3/04GK1242172SQ9910430
公開日2000年1月26日 申請(qǐng)日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者T·J·特雷德, R·A·敏贊伯格 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司