均化阀门制造技术

一种能提高均化效率的均化阀设计。相对阀座（即阀面）的表面长度受到这样的控制，以致超覆度得到限制。这允许湍流混合层和均化区之间的交汇。优选的是提供某种超覆度以保证阀门的稳定性和避免破坏性的振动。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的现有技术均化是打碎并混合流体成分的方法。一个众所周知的实例是乳液的均化，其中乳液的脂肪球被打碎并被分散到大部分乳液中。均化还被用于处理乳状液(如硅油)和处理分散体(如颜料、抗酸剂)和某些纸张涂料。最通用的均化装置是均化阀。在高压下将乳液或分散体引入起限流作用的阀门，以产生强烈的湍流。迫使高压流体通过狭窄的阀隙进入低压环境。均化作用发生在阀隙周围的区域中。流体被迅速地加速并伴有极大的压降。各种理论已经提出在这个区域中湍流和空化两者都有利于均化作用。现有的均化阀有一个借助某种典型的机械或液压作动系统推向阀座的阀片。例如，通过阀门和阀座之间的环形缝隙(即阀门狭缝)将乳液挤出。尽管现有的阀门具有结构比较简单的优点，但它不能有效地处理高速流动的乳液。在阀隙比较小的情况下均化作用最有效，这限制了给定压力下的乳液流速。因此，比较高的流速只有借助增大均化阀的直径或尺寸才能实现。比较新的均化阀设计在保持最佳阀隙的同时已能比较成功地适应高流速。这些设计中一些最好的实例是在授权给William D.Pandolfe的美国专利第4,352,573和4,383,769号中揭示的并且已转让给本受让人，在此通过引证将这些专利的内容并入。多个环形阀门零件被一个摞一个地垛起。这摞零件的中心孔定义一个通常是高压的公用舱。在每个阀门零件的顶面和/或底面上形成与该中心孔同心的环形槽。这些槽借助穿过这些零件延伸的轴向圆孔彼此连通，并且槽和孔一起定义一个通常是低压的第二舱。在每个阀门零件中，在中心孔和环形槽之间的壁面是有倒角的，以提供刃口。每个刃口形成一个阀座，该阀座与毗邻阀门零件上的对置阀门表面隔开一小距离。采用这种设计可以保持适合任何流速的最佳阀门间隔，简单地通过增加垛中的阀门零件的数量就可以适应比较高的流速。本专利技术的概述均化阀设计的继续发展通常受两件事的驱动。一方面，人们希望产品均匀一致。乳液的贮藏期限受从均化到乳液分层开始损害实际外观的时间限制。这是均化过程的逆过程，其中乳液的脂肪再次与大部分乳液分开。有时引起矛盾的第二件事是在很大程度上受消耗能量支配的均化成本。在均质乳液中脂肪球的大小决定乳液分层的速度。因此，为了延长贮藏期限，重要的是通过均化处理在均质乳液中形成小脂肪球。脂肪球越小，被分散的脂肪就越多，而且足够的脂肪球聚结和产生值得注意的乳液分层所需时间就越长。但是，均化越充分，通常所需要的压力就越高，这将削弱第二件事的基础，因为压力越高需要的能量输入也越大。但是，均质乳液中脂肪球尺寸的标准偏差也在确定乳液的贮藏期限方面起作用。某些阀门设计产生小脂肪球，这意味着贮藏期限长。但是，由于阀隙周围区域的特征，一些脂肪球在它们通过阀门时在很大程度上或完全逃脱均化处理。这些在均质乳液中的大脂肪球包含相当多的脂肪，而且与非常小的脂肪球相比它们将迅速分层。因此，即使在给定的乳液样品中脂肪球的平均尺寸比较小，但是由于有少量的大脂肪球存在贮藏期限仍然可能比较短。本专利技术的方向是改进可在Pandolfe专利所揭示的设计中应用的阀门零件设计。更广泛地说，本专利技术的要点可以应用于其它均化阀构型。一方面，本专利技术涉及均化器阀门，其中限流表面在横向延伸的阀隙两侧彼此对置。对置表面的下游末端彼此至少交错一段对抑制阀门振动必不可少的距离。研究业已证明没有超覆度的阀门可能是不稳定的，从而导致缩短其工作寿命。但是，超覆度需小到足以保证均化区域与混合层交汇或在混合层的全部宽度上延伸。这导致充分均化，因为流体的各部分都不可能绕过该区域。理论认为就稳定性而言在优选的实施方案中对置表面的下游末端应当至少交错一个阀隙高度，但就完全均化而言交错不应当超过大约10个阀隙高度。采用小于0.003英寸的间隙(实践中在0.0010英寸和0.0020英寸之间)进行乳液均化的实验表明交错即超覆度应当大于大约0.0010英寸但总是小于0.025英寸。优选的均化器阀门包括一套定义中心孔和轴向流体导管的环形阀门零件。这种构型可用于需要500加仑/分钟或更高流速的工业应用。安装在阀门零件上的弹簧槽中的环形弹簧用于使毗邻的数对阀门零件对正。当流体穿越夹在中心孔与轴向流体导管当中的环形阀隙时发生均化作用。优选的是毗邻的每对阀门零件的对置表面之一是刃口接触面，该接触面的总长度优选介于0.015至0.020英寸之间，但总是小于0.06英寸。现在将参照附图更详细地介绍在权利要求书中指出的本专利技术的上述特征和其它特征(包括各种结构和零件组合的新颖细节)以及其它优点。人们将理解体现本专利技术的具体方法和装置是作为图解说明展示的，而不是作为对本专利技术的限制。在不脱离本专利技术范围的情况下，这项专利技术的原理和特征可以在各种各样的实施方案中使用。附图简要说明在不同的附图中，相同的参考符号始终指的是同一零部件。这些附图不必按比例制图，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。附图说明图1是均化器阀门的剖视图，说明按照本专利技术的阀门零件。图2是局部剖开的透视图，说明本专利技术的阀门零件在均化系统的阀门零件垛中。图3是成垛的阀门零件的局部剖视图，说明现有技术的均化阀和本专利技术的均化阀的阀隙区域。图4是现有技术的阀隙区以及通过该阀隙涌出的流体的流动条件的剖视图。图5是依据本专利技术的阀隙区域的剖视图，其中在喷嘴缝隙的上下表面之间不存在超覆。图6是依据本专利技术的阀隙区域的剖视图，说明只有中等超覆度的阀门。图7是在工业规模的乳液均化期间针对不同的阀门超覆距离获得的微滴大小随均化压力变化的曲线。图8是采用补脂乳在40加仑/小时的流速下针对不同的均化压力获得的微滴大小随超覆度变化的曲线。本专利技术的详细叙述图1是均化系统的剖视图，该系统涉及在Pandolfe的专利中揭示的设计。这个系统包括按照本专利技术构成的阀门零件100，参照图2可以更好地理解这些零件的许多细节。参照图1和图2，在进口法兰114上形成的入口112将高压流体输送到阀门零件垛116。高压流体被引入由数个通常呈环形的阀门零件100的中心孔103定义的内舱118。然后，高压流体通过阀隙102挤入由阀门零件100的轴向孔122和该阀门零件上的环形槽124定义的低压舱。挤入低压舱的流体进入排放法兰组件130上的排放口126。阀门零件100的垛116借助底部的阀门零件132实现对进口法兰114的密封。最上方的阀门零件与密封内舱118的顶部阀塞140衔接。顶部阀塞140是由伺服筒组件142靠液压或压缩空气施加载荷的，该伺服筒组件包括在伺服筒活塞146周围并借助O形圈148密封的伺服筒体144。活塞146借助伺服杆150与顶部阀塞140连接。伺服筒导向板152在筒体144和排放法兰组件130之间。通过改变空腔154内的液压流体压力或气动压力，阀隙102的大小可以由于引起阀门零件100的径向挠曲而得到调节。借助限制在每个阀门零件100的另外两个外缘平面上形成的组合弹簧槽136、138内的阀门蛇形弹簧134使底部的阀门零件132和其它阀门零件100彼此对正并保持垛的形状。图3是在阀隙附近的阀门零件的剖视图，说明现有技术的阀隙区160和在本专利技术的均化阀中的阀隙区170。两种阀隙的高度都优选介于0.0015至0.0020英寸之间，通常大约是0.0018英寸，而且无论如何要小于0.003英寸。这个尺寸是作为阀座本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均化器阀，包括在横向延伸的阀隙（１７０）两侧彼此对置的限流表面（１５６、１５８），其中所述对置表面的下游末端（１８８、１８７）至少交错一段抑制阀门振动必不可少的距离而且超覆度小到足以使被挤出阀隙的流体混合层与在该表面末端外面的均化区交汇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德R奇尼，威廉姆D潘多夫，R丹尼尔费尔古逊，
申请(专利权)人：理查德R奇尼，威廉姆D潘多夫，R丹尼尔费尔古逊，
类型：发明
国别省市：US[美国]