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EP4359690A1 - Device for controlling the flow of a cryogenic medium - Google Patents

Device for controlling the flow of a cryogenic medium

Info

Publication number
EP4359690A1
EP4359690A1 EP22735894.2A EP22735894A EP4359690A1 EP 4359690 A1 EP4359690 A1 EP 4359690A1 EP 22735894 A EP22735894 A EP 22735894A EP 4359690 A1 EP4359690 A1 EP 4359690A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
plastic
cryogenic medium
container
shut
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22735894.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Emir Tebib
Denis Beil
Frank Gockel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer SE and Co KGaA
Messer France SAS
Original Assignee
Messer SE and Co KGaA
Messer France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer SE and Co KGaA, Messer France SAS filed Critical Messer SE and Co KGaA
Publication of EP4359690A1 publication Critical patent/EP4359690A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/064Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces the packing combining the sealing function with other functions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • F16K27/0209Check valves or pivoted valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/021Check valves with guided rigid valve members the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/025Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring
    • F16K15/026Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F16K15/065Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring spring pulling the closure member against the seat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/005Particular materials for seats or closure elements

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the flow of a cryogenic medium, having a fitting that is constructed from a plurality of functional elements that interact with one another, with at least one of the functional elements being designed as a plastic element.
  • cryogenic media such as cryogenic liquefied gases
  • the heat transfer takes place either indirectly on heat exchanger surfaces, i.e. without physical contact between the product to be cooled and the cryogenic medium, or by direct cooling of the product with the cryogenic medium.
  • direct cooling the product to be cooled is usually fed through a line or collected in a container and the cryogenic medium is introduced into the line or into the container via suitable nozzles or valves.
  • devices for metering a cryogenic medium into a container are known from EP 1 867902 A2 and EP 2309 160 A1. These devices serve in particular to mix a food product located in a container, for example a mixer, by feeding it of the cryogenic medium, the supply preferably taking place in a lower area of the container, ie in that area of the container which is filled with the product to be cooled during the treatment.
  • this procedure also referred to as "bottom injection” in technical jargon, care must be taken to ensure that the valve can be closed in order to prevent the product from penetrating into the interior of the device in phases during the treatment during which no cryogenic medium is introduced to prevent.
  • the devices have a closure body which is arranged in a guide channel of the housing with limited axial movement against the action of a spring and is equipped with a closing plate.
  • the spring causes the cryogenic medium to be supplied only above a predetermined positive pressure on the inflow side; if the pressure falls below this value, the closing disk is pressed against a valve seat on the housing in a flow-tight manner.
  • this structure means that the devices are composed of several parts, between which a sealant ensures the required flow tightness.
  • the object of the present invention is therefore to improve a device for controlling the flow of a cryogenic medium in such a way that the verification and compliance with the legal requirements for traceability is facilitated.
  • the device according to the invention thus has a functional element or several functional elements which is/are made of plastic (referred to here as “plastic element” or “plastic elements”), which or at least one of which is formed from a plastic mixed with metallic additives /are.
  • plastic material coming from the device in particular from plastic elements such as seals, can be made visible with metal-sensitive detectors, such as are already commonly used in food production.
  • metal-sensitive detectors such as are already commonly used in food production.
  • plastic particles get into the production process due to damage these are detected during ongoing production and the damaged fitting can be withdrawn from use as a result.
  • EU regulation 1935-2004 with regard to the plastic parts in the device are satisfied in a simple manner.
  • the metallic additives are either mixed into the raw mass of the plastic during the manufacture of the plastic elements or applied to the corresponding element as a coating.
  • the metallic additives are preferably small metal particles, in particular metallic nanoparticles, which are contained in a size between 10 nm and 1000 nm as a colloidal disperse phase in the plastic acting as the dispersion medium.
  • the elastic and low-temperature-resistant properties of the plastic are not or only slightly impaired by such nanoparticles, and at the same time they can be easily detected using conventional metal detectors used in food production.
  • the plastic of the plastic elements to which the metal additives have been added is in particular PTFE, nylon or polyethylene, with PTFE being particularly preferred because of its particularly good low-temperature properties.
  • the fitting is preferably a valve that can be connected to a supply line for the cryogenic medium for metering in the cryogenic medium Medium in a container, which is constructed from a plurality of metal parts that are detachably connected to one another, with plastic elements being arranged between at least some parts, which plastic elements are made of a plastic mixed with metal additives.
  • the plastic elements are in particular sealing means, for example sealing rings, made from a flexible but low-temperature-resistant plastic such as PTFE.
  • the valve serves in particular to introduce precisely measured amounts of cryogenic medium directly into a product located in the container in order to cool it, and the sealing means serve in particular to prevent the cryogenic medium from escaping from the valve and/or product or ambient atmosphere from entering into the valve to prevent
  • the valve is a device of the type described in EP 1 867 902 A2 or EP 2309 160 A1, to which express reference is made here.
  • a device of this type has a valve housing which is made up of at least a front housing part and a rear housing part, between which a sealing means in the form of a sealing ring is arranged.
  • a shut-off element is arranged in the valve housing and is equipped with a plate-shaped front section on the end face. The shut-off member is accommodated in the valve housing so that it can be moved to a limited extent against the action of a spring, with the movement preferably taking place towards the interior of the container in the opening direction. The restoring force of the spring determines a differential pressure above which the valve opens.
  • the differential pressure when using liquid nitrogen as the cryogenic medium is 2 to 2.5 bar, and when using liquid carbon dioxide it is 7 to 9 bar.
  • the plate-shaped front section rests on a valve seat of the valve housing, with a sealing means made of a flexible and low-temperature-resistant material in the form of a sealing ring ensuring flow-tight contact.
  • the sealing means is preferably attached to the plate-shaped front section of the shut-off element (on its side facing the valve seat) or in the valve seat, for example inserted in a groove running all around; however, sealing means can also be provided both in the front section and in the valve seat.
  • the sealing means is between the two housing parts and/or the sealant between the plate-shaped front section and the valve seat made of a plastic mixed with metallic additives.
  • the container is, for example, a line or a container, in particular a container of a mixer or cutter.
  • the valve can be arranged in such a way that it opens into a lower area of a container that is filled with product when the device is used.
  • the cryogenic medium comes into direct contact with the product to be cooled, which means that special attention must be paid to the traceability of undesired materials that can be introduced into the food product via the cryogenic medium.
  • Cryogenically liquefied nitrogen or liquid carbon dioxide is preferably used as the cryogenic medium.
  • FIG. 1 shows schematically a device according to the invention for metering a cryogenic medium into a container.
  • the device shown in the drawing is used to introduce a cryogenic medium, for example a liquefied gas such as liquid nitrogen, liquid oxygen or liquid carbon dioxide or a cold gas, for example cryogenic gaseous nitrogen, into a substance to be cooled, which is about a gas , a liquid or a pasty, powdery or lumpy substance.
  • a cryogenic medium for example a liquefied gas such as liquid nitrogen, liquid oxygen or liquid carbon dioxide or a cold gas, for example cryogenic gaseous nitrogen
  • the device comprises a valve 1 which, in the exemplary embodiment, is mounted on a container 2 in which the substance to be cooled is stored or processed.
  • the valve 1 has a valve body consisting of two housing parts 6 , 7 .
  • the front housing part 6 is detachably fastened in a container wall 3 of the container 2 , for example screwed into a thread 5 , in such a way that the housing part 6 terminates at the front essentially flush with an inner surface 9 of the container wall 3 .
  • the rear housing part 7 of the valve body is on Front housing part 6 is also detachably fastened, for example by means of a thread 8 , the front side of the front housing part 6 facing the rear housing part 7 protruding with an annular shoulder 10 inside the rear housing part 7 .
  • connection 4 for connection to a supply line (not shown here) for a cryogenic medium.
  • the connection 4 is adapted to the type of feed line for the cryogenic medium and, in some cases, is designed to be pressure and/or low temperature resistant.
  • the connection 4 is a threaded connection or a flange.
  • a shut-off member 11 is accommodated in an axially movable manner, by means of which the valve 1 can be closed and opened.
  • the shut-off member 11 comprises a substantially cylindrical inner section 12, on the end of which facing the container 2 there is a plate-shaped front section 13 with a conical cross-section, which is adapted in shape to a conically shaped valve seat 15 in the front housing part 6.
  • a sealing ring 14 is arranged in a groove running all around, which is seated on the valve seat 15 when the valve 1 is closed.
  • the front section 13 with the sealing ring 14 is at a distance from the valve seat 15 .
  • Another sealing ring 16 made of a flexible, low-temperature-resistant material is arranged between the front housing part 6 and the rear housing part 7 in corresponding all-round grooves in the housing parts 6, 7.
  • the sealing ring 16 is intended in particular to prevent cryogenic medium from escaping in the area of the connection between the front housing part 6 and the rear housing part 7 during operation of the device.
  • annular flinter section 17 On the side of the inner section 12 of the shut-off member 11 facing away from the container 2, an annular flinter section 17 is provided which is detachably mounted on a holding section 18 of the inner section 12, for example is screwed.
  • the outer radius of the rear section 17 is larger than the inner diameter of the annular shoulder 10 of the valve body.
  • the inner section 12 of the shut-off member 11 is provided with a central bore 25 which is approximately in the middle of the inner section 12 opens into a radial bore 26, which in turn ends radially on the outside on the inner portion 12 of the shut-off member 11.
  • a spiral-shaped closing spring 22 extends between the rear section 17 and a spring seat 20 on the front housing part 6 of the valve body around the inner section 12 of the shut-off element 11.
  • the closing spring 22 is clamped between the spring seat 20 and the rear section 17 of the shut-off element 11 in such a way that it is already in the closed position of the valve 2 is under a certain pretension.
  • the valve 1 only opens when there is a certain differential value (limit pressure), determined by the spring force of the closing spring 20, between the pressure inside the valve body and the pressure in the container interior of, for example, 2 to 9 bar.
  • shut-off member 11 When the limit pressure is exceeded, the shut-off member 11 is displaced axially in the direction of the interior of the container against the action of the closing spring 22 due to the excess pressure acting on the plate-shaped front section 13 of the shut-off member 11 inside the valve body.
  • An annular gap opens between the front section 13 of the shut-off member 11 and the valve seat 15 and thus opens a flow path into the interior of the container 2 .
  • the conical shaping of the front section 13 of the shut-off member 11 means that the cryogenic medium is deflected in the radial direction as it flows into the container 2 and is distributed very widely in the container 2 .
  • the maximum advance of the shut-off member 11, determined by the distance between the rear section 17 and the annular shoulder 10 when the valve is closed is selected in such a way that the end face 24 of the front section 13 does not protrude any further into the interior of the container 2 than until it is arranged essentially flush with the inner surface 9 of the container wall 3 .
  • An agitator or slide arranged in the container 2, which extends to the container walls, is therefore not impeded by the valve 1.
  • the valve 1 closes automatically in that the shut-off element 11 moves into its blocked position under the action of the closing spring 22, in which the plate-shaped front section 13 with the sealing element 14 on the valve seat 15 rests. No external control of the shut-off element 11 is required for this; the amount of cryogenic medium introduced into the container 2 is metered directly by changing the pressure in the supply line or in the interior 23 of the valve 1 no product from the container 2 penetrate into the interior 23 of the valve 1. This applies in particular in the event of a sudden, unforeseen drop in pressure in the supply line for the cryogenic medium.
  • the device according to the invention is therefore also suitable for "bottom injection", ie for installing the valve 1 in an area of the container wall 3 which is wetted by the product to be cooled during use.
  • the valve 1 can also be arranged in the head space of the container 2 or in a product-carrying line.
  • the housing parts 6, 7 of the valve body, shut-off element 11 and spring 22 are made of a material that takes into account the low temperatures and/or the high pressures of the cryogenic medium used, for example a suitable, low-temperature-resistant stainless steel.
  • the process flow can be monitored using conventional metal detectors, such as an X-ray detector, in order to be able to detect metal particles originating from the valve in the event of damage.
  • metal detectors such as an X-ray detector
  • these are made of a plastic mixed with metallic additives.
  • material originating from the sealing rings 14, 16 can also be detected with conventional metal detectors.
  • the plastic is, for example, PTFE
  • the metal additives are, for example, metal microparticles or nanoparticles that were mixed into the liquid plastic mass during the production of the sealing rings 14 , 16 .
  • the device according to the invention meets the high hygienic requirements in the production or processing of food, for example for cooling dough, flour, mash or meat mass Sausage production or when dosing a cryogenic medium into a line through which a gas or liquid flows, for example in the treatment of wine, juices or milk for cooling or sterilization purposes, as well as in the production or processing of pharmaceutical products, preliminary products and ingredients or biological ones Rehearse.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

A process for cooling products is known in which a cryogenic medium, for example liquid nitrogen, liquid oxygen, or liquid carbon dioxide, is metered directly into a container which contains the product. In the event of damage to a fitting which conducts the cryogenic medium, parts of the material of the fitting can reach the product. While this can be quickly ascertained by metal detectors when using metal materials, a comparable verification can only be carried out with difficulty when using plastic parts. According to the invention, plastic elements contained in the device, such as seals for example, are made of a plastic which is mixed with metal additives. In the event of damage, particles originating from the plastic elements can thus also be reliably detected by metal detectors.

Description

Vorrichtung zum Steuern des Flusses eines kryogenen Mediums Device for controlling the flow of a cryogenic medium
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Flusses eines kryogenen Mediums, mit einer Armatur, die aus einer Mehrzahl von miteinander zusammenwirkenden Funktionselementen aufgebaut ist, wobei zumindest eines der Funktionselemente als Kunststoffelement ausgebildet ist. The invention relates to a device for controlling the flow of a cryogenic medium, having a fitting that is constructed from a plurality of functional elements that interact with one another, with at least one of the functional elements being designed as a plastic element.
In vielen industriellen Anwendungen, insbesondere im Bereich der Lebensmitteltechnologie, werden kryogene Medien, wie tiefkalt verflüssige Gase, zum Kühlen oder Frosten von flüssigen, pastösen oder festen Produkten eingesetzt. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei entweder indirekt an Wärmetauscherflächen, also ohne stofflichen Kontakt zwischen dem zu kühlenden Produkt und dem kryogenen Medium, oder durch eine direkte Kühlung des Produkts mit dem kryogenen Medium. Bei der direkten Kühlung wird üblicherweise das zu kühlende Produkt durch eine Leitung geführt oder in einem Behälter gesammelt und das kryogene Medium über geeignete Düsen oder Ventile in die Leitung oder in den Behälter eingebracht. Im Folgenden werden die Begriffe „Leitung“ und „Behälter“ unter dem Begriff „Behältnis“ subsumiert. In many industrial applications, especially in the field of food technology, cryogenic media, such as cryogenic liquefied gases, are used to cool or freeze liquid, pasty or solid products. The heat transfer takes place either indirectly on heat exchanger surfaces, i.e. without physical contact between the product to be cooled and the cryogenic medium, or by direct cooling of the product with the cryogenic medium. In the case of direct cooling, the product to be cooled is usually fed through a line or collected in a container and the cryogenic medium is introduced into the line or into the container via suitable nozzles or valves. In the following, the terms “line” and “container” are subsumed under the term “container”.
Die EG-Verordnung Nr. 1935/2004 regelt das Inverkehrbringen von Materialien und Gegenständen, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln unmittelbar oder mittelbar in Berührung zu kommen. Insbesondere regelt diese Verordnung die Notwendigkeit einer Rückverfolgbarkeit der Materialien, die auf sämtlichen Stufen gewährleistet sein muss. Nun weisen Gegenstände, die zum Fördern oder Steuern der Stoffströme kryogener Medien bestimmt sind, häufig Bestandteile aus unterschiedlichen Materialien auf. Dadurch wird ihre Verwendbarkeit im Lebensmittelbereich erheblich erschwert, da die gesetzlich geforderte Rückverfolgbarkeit nur mit entsprechend aufwändigen Detektormitteln, die die Vielheit der Materialien widerspiegeln, gewährleistet werden kann. EC Regulation No. 1935/2004 regulates the placing on the market of materials and objects that are intended to come into direct or indirect contact with food. In particular, this regulation regulates the need for traceability of the materials, which must be guaranteed at all levels. Objects that are intended for conveying or controlling the material flows of cryogenic media often have components made of different materials. This makes it considerably more difficult to use them in the food sector, since the traceability required by law can only be guaranteed with correspondingly complex detectors that reflect the multitude of materials.
Beispielsweise sind aus der EP 1 867902 A2 und der EP 2309 160 A1 Vorrichtungen zum Eindosieren eines kryogenen Mediums in einen Behälter bekannt. Dieser Vorrichtungen dienen insbesondere dazu, ein in einem Behälter, beispielsweise einem Mischer, befindliches Lebensmittelprodukt durch Zuführung des kryogenen Mediums zu kühlen, wobei die Zuführung bevorzugt in einem unteren Bereich des Behälters erfolgt, also in jenem Bereich des Behälters, der während der Behandlung mit dem zu kühlenden Produkt gefüllt ist. Bei dieser, im Fachjargon auch als „Bottom-Injection“ bezeichneten Vorgehensweise ist darauf zu achten, dass das Ventil verschließbar ist, um in solchen Phasen während der Behandlung, während denen kein kryogenes Medium eingebracht wird, ein Eindringen von Produkt in das Innere der Vorrichtung zu verhindern. Bei den aus der EP 1 867902 A2 und der EP 2309 160 A1 bekannten Vorrichtungen wird dies dadurch erreicht, dass die Vorrichtungen einen Verschlusskörper aufweisen, der in einem Führungskanal des Gehäuses axial gegen die Wirkung einer Feder begrenzt beweglich angeordnet und mit einem Schließteller ausgerüstet ist. Die Feder bewirkt, dass die Zuführung des kryogenen Mediums erst oberhalb eines vorgegebenem, zuströmseitigen Überdrucks ermöglicht wird; bei einem Unterschreiten dieses Druckwertes wird der Schließteller dagegen strömungsdicht gegen einen Ventilsitz am Gehäuse gepresst. Dieser Aufbau bedingt freilich, dass die Vorrichtungen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind, zwischen denen jeweils ein Dichtmittel die erforderliche Strömungsdichtigkeit gewährleistet. Bei den Gegenständen der EP 1 867902 A2 und der EP 2309 160 A1 bestehen diese Dichtmittel, ebenso wie auch bei anderen vergleichbaren Armaturen aus dem Stande der Technik, häufig aus einem flexiblen, tieftemperaturbeständigen Kunststoff, wie etwa PTFE, während die übrigen Teile der Armatur in der Regel aus Metall gefertigt sind. Bei der Verwendung dieser Gegenstände im Lebensmittelbereich führt dies aus dem oben genannten Grund zu einem erhöhten Aufwand hinsichtlich der Erfüllung der gesetzlichen Nachweispflichten. For example, devices for metering a cryogenic medium into a container are known from EP 1 867902 A2 and EP 2309 160 A1. These devices serve in particular to mix a food product located in a container, for example a mixer, by feeding it of the cryogenic medium, the supply preferably taking place in a lower area of the container, ie in that area of the container which is filled with the product to be cooled during the treatment. In this procedure, also referred to as "bottom injection" in technical jargon, care must be taken to ensure that the valve can be closed in order to prevent the product from penetrating into the interior of the device in phases during the treatment during which no cryogenic medium is introduced to prevent. In the devices known from EP 1 867902 A2 and EP 2309 160 A1, this is achieved in that the devices have a closure body which is arranged in a guide channel of the housing with limited axial movement against the action of a spring and is equipped with a closing plate. The spring causes the cryogenic medium to be supplied only above a predetermined positive pressure on the inflow side; if the pressure falls below this value, the closing disk is pressed against a valve seat on the housing in a flow-tight manner. Of course, this structure means that the devices are composed of several parts, between which a sealant ensures the required flow tightness. In the case of the objects of EP 1 867902 A2 and EP 2309 160 A1, as with other comparable fittings from the prior art, these sealants are often made of a flexible, low-temperature-resistant plastic such as PTFE, while the other parts of the fitting are made of are usually made of metal. For the above-mentioned reason, the use of these objects in the food sector leads to an increased effort in terms of fulfilling the legal obligation to provide evidence.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zum Steuern des Flusses eines kryogenen Mediums dahingehend zu verbessern, dass der Nachweis und die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit erleichtert wird. The object of the present invention is therefore to improve a device for controlling the flow of a cryogenic medium in such a way that the verification and compliance with the legal requirements for traceability is facilitated.
Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass wenigstens ein Kunststoffelement aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also ein Funktionselement oder mehrere Funktionselemente auf, das/die aus Kunststoff gefertigt ist/sind (hier „Kunststoffelement“ bzw. „Kunststoffelemente“ genannt), das bzw. von denen zumindest eines aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gebildet ist/sind. This object is achieved in a device of the type and purpose mentioned at the outset in that at least one plastic element is formed from a plastic mixed with metallic additives. The device according to the invention thus has a functional element or several functional elements which is/are made of plastic (referred to here as “plastic element” or “plastic elements”), which or at least one of which is formed from a plastic mixed with metallic additives /are.
Durch die metallischen Additive kann aus der Vorrichtung stammendes Kunststoffmaterial, insbesondere von Kunststoffelementen wie beispielsweise Dichtungen, mit metallempfindlichen Detektoren sichtbar gemacht werden, wie sie bereits jetzt in der Lebensmittelproduktion üblicherweise eingesetzt werden. Im Falle, dass bei einer Beschädigung Kunststoffpartikel in den Produktionsprozess gelangen, werden diese noch in der laufenden Produktion erkannt, und in der Folge kann die beschädigte Armatur aus dem Verkehr gezogen werden. Dadurch wird insbesondere den Anforderungen der EU-Verordnung 1935-2004 hinsichtlich der Kunststoffteilen in der Vorrichtung in einfacher Weise Genüge getan. Due to the metallic additives, plastic material coming from the device, in particular from plastic elements such as seals, can be made visible with metal-sensitive detectors, such as are already commonly used in food production. In the event that plastic particles get into the production process due to damage, these are detected during ongoing production and the damaged fitting can be withdrawn from use as a result. As a result, the requirements of EU regulation 1935-2004 with regard to the plastic parts in the device are satisfied in a simple manner.
Die metallischen Additive werden entweder während der Herstellung der Kunststoffelemente in die Rohmasse des Kunststoffs eingemischt oder als Beschichtung auf das entsprechende Element aufgetragen. Bei den metallischen Additiven handelt es sich bevorzugt um kleine Metallpartikel, insbesondere um metallische Nanopartikel, die in einer Größenordnung zwischen 10nm und 1000nm als kolloidale disperse Phase in dem als Dispersionsmedium fungierenden Kunststoff enthalten sind. Durch derartige Nanopartikel werden die elastischen und tieftemperaturbeständigen Eigenschaften des Kunststoffs nicht oder nur in geringem Umfang beeinträchtigt, zugleich sind sie mittels üblicher, in der Lebensmittelfabrikation eingesetzter Metalldetektoren gut detektierbar. The metallic additives are either mixed into the raw mass of the plastic during the manufacture of the plastic elements or applied to the corresponding element as a coating. The metallic additives are preferably small metal particles, in particular metallic nanoparticles, which are contained in a size between 10 nm and 1000 nm as a colloidal disperse phase in the plastic acting as the dispersion medium. The elastic and low-temperature-resistant properties of the plastic are not or only slightly impaired by such nanoparticles, and at the same time they can be easily detected using conventional metal detectors used in food production.
Bei den mit den metallischen Additiven versetzten Kunststoff der Kunststoffelemente handelt es sich insbesondere um PTFE, Nylon oder Polyethylen, wobei PTFE wegen seiner besonders guten Tieftemperatureigenschaften besonders bevorzugt ist. The plastic of the plastic elements to which the metal additives have been added is in particular PTFE, nylon or polyethylene, with PTFE being particularly preferred because of its particularly good low-temperature properties.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Armatur um ein mit einer Zuführleitung für das kryogene Medium verbindbares Ventil zum Eindosieren des kryogenen Mediums in ein Behältnis, das aus mehreren lösbar miteinander verbundenen metallischen Teilen aufgebaut ist, wobei zwischen zumindest einigen Teilen Kunststoffelemente angeordnet sind, die aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gefertigt sind. Bei den Kunststoffelementen handelt es sich insbesondere um Dichtmittel, beispielsweise Dichtringe, aus einem flexiblen, jedoch tieftemperaturfesten Kunststoff, wie beispielsweise PTFE. Das Ventil dient insbesondere dazu, genau bemessene Mengen an kryogenem Medium direkt in ein im Behältnis befindliches Produkt einzubringen, um dieses zu kühlen, und die Dichtmittel dienen insbesondere dazu, ein Austreten des kryogenen Mediums aus dem Ventil und/oder ein Eindringen von Produkt oder Umgebungsatmosphäre in das Ventil zu unterbinden. The fitting is preferably a valve that can be connected to a supply line for the cryogenic medium for metering in the cryogenic medium Medium in a container, which is constructed from a plurality of metal parts that are detachably connected to one another, with plastic elements being arranged between at least some parts, which plastic elements are made of a plastic mixed with metal additives. The plastic elements are in particular sealing means, for example sealing rings, made from a flexible but low-temperature-resistant plastic such as PTFE. The valve serves in particular to introduce precisely measured amounts of cryogenic medium directly into a product located in the container in order to cool it, and the sealing means serve in particular to prevent the cryogenic medium from escaping from the valve and/or product or ambient atmosphere from entering into the valve to prevent
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Ventil um eine Einrichtung der Art, wie sie in der EP 1 867 902 A2 oder der EP 2309 160 A1 beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Eine derartige Einrichtung weist ein Ventilgehäuse auf, das zumindest aus einem vorderen Gehäuseteil und einem hinteren Gehäuseteil aufgebaut ist, zwischen denen ein Dichtmittel in Gestalt eines Dichtrings angeordnet ist. Im Ventilgehäuse ist ein Absperrglied angeordnet, das stirnseitig mit einem tellerförmigen Vorderabschnitt ausgerüstet ist. Das Absperrglied ist gegen die Wirkung einer Feder begrenzt bewegbar im Ventilgehäuse aufgenommen, wobei in Öffnungsrichtung die Bewegung bevorzugt zum Inneren des Behältnisses hin erfolgt. Die Rückstellkraft der Feder bestimmt einen Differenzdruck, oberhalb dessen das Ventil öffnet. Beispielsweise beträgt der Differenzdruck bei Verwendung von Flüssigstickstoff als kryogenes Medium bei 2 bis 2,5 bar, bei flüssigem Kohlendioxid 7 bis 9 bar. Im Schließzustand liegt der tellerförmige Vorderabschnitt auf einem Ventilsitz des Ventilgehäuses auf, wobei ein Dichtmittel aus einem flexiblen und tieftemperaturbeständigen Material in Gestalt eines Dichtrings eine strömungsdichten Kontakt gewährleistet. Das Dichtmittel ist dabei bevorzugt am tellerförmigen Vorderabschnitt des Absperrglieds (auf dessen dem Ventilsitz zugewandten Seite) oder im Ventilsitz befestigt, beispielsweise in einer rundum laufenden Nut eingesetzt; es können jedoch auch Dichtmittel sowohl im Vorderabschnitt als auch im Ventilsitz vorgesehen sein. Dabei besteht erfindungsgemäß das Dichtmittel zwischen den beiden Gehäuseteilen und/oder das Dichtmittel zwischen tellerförmigem Vorderabschnitt und Ventilsitz aus einem mit metallischen Additiven versetztem Kunststoff. In a particularly preferred embodiment, the valve is a device of the type described in EP 1 867 902 A2 or EP 2309 160 A1, to which express reference is made here. A device of this type has a valve housing which is made up of at least a front housing part and a rear housing part, between which a sealing means in the form of a sealing ring is arranged. A shut-off element is arranged in the valve housing and is equipped with a plate-shaped front section on the end face. The shut-off member is accommodated in the valve housing so that it can be moved to a limited extent against the action of a spring, with the movement preferably taking place towards the interior of the container in the opening direction. The restoring force of the spring determines a differential pressure above which the valve opens. For example, the differential pressure when using liquid nitrogen as the cryogenic medium is 2 to 2.5 bar, and when using liquid carbon dioxide it is 7 to 9 bar. In the closed state, the plate-shaped front section rests on a valve seat of the valve housing, with a sealing means made of a flexible and low-temperature-resistant material in the form of a sealing ring ensuring flow-tight contact. The sealing means is preferably attached to the plate-shaped front section of the shut-off element (on its side facing the valve seat) or in the valve seat, for example inserted in a groove running all around; however, sealing means can also be provided both in the front section and in the valve seat. According to the invention, the sealing means is between the two housing parts and/or the sealant between the plate-shaped front section and the valve seat made of a plastic mixed with metallic additives.
Beim Behältnis handelt es sich beispielsweise um eine Leitung oder um einen Behälter, insbesondere um einen Behälter eines Mischers oder Cutters. Das Ventil kann dabei so angeordnet sein, dass es in einen unteren Bereich eines Behälters einmündet, der beim Einsatz der Vorrichtung mit Produkt gefüllt ist. Bei einer solchen, auch als „bottom injection“ bekannten Ausgestaltung kommt das kryogene Medium unmittelbar mit dem zu kühlenden Produkt in Berührung, wodurch auf die Rückverfolgbarkeit unerwünschter Materialien, die über das kryogene Medium in das Lebensmittelprodukt eingetragen werden können, besonderes Augenmerk zu richten ist. The container is, for example, a line or a container, in particular a container of a mixer or cutter. The valve can be arranged in such a way that it opens into a lower area of a container that is filled with product when the device is used. In such an embodiment, also known as "bottom injection", the cryogenic medium comes into direct contact with the product to be cooled, which means that special attention must be paid to the traceability of undesired materials that can be introduced into the food product via the cryogenic medium.
Als kryogenes Medium kommt vorzugsweise tiefkalt verflüssigter Stickstoff oder flüssiges Kohlendioxid zum Einsatz. Cryogenically liquefied nitrogen or liquid carbon dioxide is preferably used as the cryogenic medium.
Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Eindosieren eines kryogenen Mediums in einen Behälter. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The single drawing (FIG. 1) shows schematically a device according to the invention for metering a cryogenic medium into a container.
Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung dient dazu, ein kryogenes Medium, beispielsweise ein verflüssigtes Gas wie Flüssigstickstoff, Flüssigsauerstoff oder flüssiges Kohlendioxid oder auch ein kaltes Gas, beispielsweise tiefkalter gasförmiger Stickstoff, in einen zu kühlenden Stoff einzuleiten, bei dem es sich etwa um ein Gas, eine Flüssigkeit oder um einen pastösen, pulverförmigen oder stückigen Stoff handeln kann. The device shown in the drawing is used to introduce a cryogenic medium, for example a liquefied gas such as liquid nitrogen, liquid oxygen or liquid carbon dioxide or a cold gas, for example cryogenic gaseous nitrogen, into a substance to be cooled, which is about a gas , a liquid or a pasty, powdery or lumpy substance.
Die Vorrichtung umfasst ein Ventil 1 , das im Ausführungsbeispiel an einem Behälter 2 montiert ist, in dem der zu kühlende Stoff gelagert oder verarbeitet wird. Das Ventil 1 weist einen aus zwei Gehäuseteilen 6, 7 bestehenden Ventilkörper auf. Das vordere Gehäuseteil 6 ist lösbar in einer Behälterwand 3 des Behälters 2 befestigt, beispielsweise in ein Gewinde 5 eingeschraubt, und zwar derart, dass das Gehäuseteil 6 frontseitig im Wesentlichen bündig mit einer Innenfläche 9 der Behälterwand 3 abschließt. Das hintere Gehäuseteil 7 des Ventilkörpers ist am vorderen Gehäuseteil 6 ebenfalls lösbar, beispielsweise mittels Gewinde 8, befestigt, wobei die dem hinteren Gehäuseteil 7 zugewandte Stirnseite des vorderen Gehäuseteils 6 mit einer Ringschulter 10 im Innern des hinteren Gehäuseteils 7 vorsteht. Auf seinem vom vorderen Gehäuseteil 6 entgegen gesetzten Ende weist das hintere Gehäuseteil 7 einen Anschluss 4 zum Verbinden mit einer hier nicht gezeigten Zuführleitung für ein kryogenes Medium auf. Der Anschluss 4 ist dabei an die Art der Zuführleitung für das kryogene Medium angepasst, und fallweise druck- und/oder tieftemperaturfest ausgelegt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Anschluss 4 um einen Gewindeanschluss oder einen Flansch. The device comprises a valve 1 which, in the exemplary embodiment, is mounted on a container 2 in which the substance to be cooled is stored or processed. The valve 1 has a valve body consisting of two housing parts 6 , 7 . The front housing part 6 is detachably fastened in a container wall 3 of the container 2 , for example screwed into a thread 5 , in such a way that the housing part 6 terminates at the front essentially flush with an inner surface 9 of the container wall 3 . The rear housing part 7 of the valve body is on Front housing part 6 is also detachably fastened, for example by means of a thread 8 , the front side of the front housing part 6 facing the rear housing part 7 protruding with an annular shoulder 10 inside the rear housing part 7 . On its end opposite the front housing part 6, the rear housing part 7 has a connection 4 for connection to a supply line (not shown here) for a cryogenic medium. The connection 4 is adapted to the type of feed line for the cryogenic medium and, in some cases, is designed to be pressure and/or low temperature resistant. For example, the connection 4 is a threaded connection or a flange.
Im Innern der jeweils im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebauten Gehäuseteile 6, 7 ist ein Absperrglied 11 axial beweglich aufgenommen, mittels dessen das Ventil 1 geschlossen und geöffnet werden kann. Das Absperrglied 11 umfasst einen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Innenabschnitt 12, an dessen dem Behälter 2 zugewandten Stirnseite sich ein tellerförmiger, im Querschnitt konischer Vorderabschnitt 13 anschließt, der in seiner Form einem konisch geformten Ventilsitz 15 im vorderen Gehäuseteil 6 angepasst ist. Auf der dem Ventilsitz 15 zugewandten Seite des Vorderabschnitts 13 des Absperrglieds 11 ist in einer rundum laufenden Nut ein Dichtring 14 angeordnet, der im Schließzustand des Ventils 1 auf dem Ventilsitz 15 aufsitzt. Im Öffnungszustand dagegen steht der Vorderabschnitt 13 mit dem Dichtring 14 - wie in Fig. 1 gezeigt - beabstandet vom Ventilsitz 15 vor. Inside the essentially rotationally symmetrical housing parts 6, 7, a shut-off member 11 is accommodated in an axially movable manner, by means of which the valve 1 can be closed and opened. The shut-off member 11 comprises a substantially cylindrical inner section 12, on the end of which facing the container 2 there is a plate-shaped front section 13 with a conical cross-section, which is adapted in shape to a conically shaped valve seat 15 in the front housing part 6. On the side of the front section 13 of the shut-off member 11 facing the valve seat 15, a sealing ring 14 is arranged in a groove running all around, which is seated on the valve seat 15 when the valve 1 is closed. In the open state, on the other hand, the front section 13 with the sealing ring 14—as shown in FIG. 1—is at a distance from the valve seat 15 .
Ein weiterer Dichtring 16 aus einem flexiblen, tieftemperaturbeständigen Material ist sich zwischen vorderem Gehäuseteil 6 und hinterem Gehäuseteil 7 in entsprechenden rundum laufenden Nuten in den Gehäuseteilen 6, 7 angeordnet. Der Dichtring 16 soll insbesondere verhindern, dass im Betrieb der Vorrichtung kryogenes Medium im Bereich der Verbindung zwischen vorderem Gehäuseteil 6 und hinterem Gehäuseteil 7 austritt. Another sealing ring 16 made of a flexible, low-temperature-resistant material is arranged between the front housing part 6 and the rear housing part 7 in corresponding all-round grooves in the housing parts 6, 7. The sealing ring 16 is intended in particular to prevent cryogenic medium from escaping in the area of the connection between the front housing part 6 and the rear housing part 7 during operation of the device.
An der vom Behälter 2 abgewandten Seite des Innenabschnitts 12 des Absperrglieds 11 ist ein ringförmiger Flinterabschnitt 17 vorgesehen, der auf einem Halteabschnitt 18 des Innenabschnitts 12 lösbar aufmontiert, beispielsweise verschraubt ist. Der Außenradius des Hinterabschnitts 17 ist größer als der Innendurchmesser der Ringschulter 10 des Ventilkörpers. Beim Öffnen des Ventils 2 begrenzt somit die Ringschulter 10 die axiale Verschiebbarkeit des Absperrglieds 11 in Richtung auf das Innere des Behälters 2, im maximalen Öffnungszustand liegt der Hinterabschnitt 17 auf der Ringschulter 10 auf. Im Schließzustand des Ventils 2 ist der Hinterabschnitt 17 dagegen beabstandet von der Ringschulter 10 angeordnet. Um eine Strömungsverbindung im Innern des Ventilkörpers zu beiden Seiten des Hinterabschnitts 17 sicher zu stellen, auch wenn der Hinterabschnitt 17 an der Ringschulter 10 anliegt, ist der Innenabschnitt 12 des Absperrglieds 11 mit einer zentralen Bohrung 25 versehen, die etwa in der Mitte des Innenabschnitts 12 in eine Radialbohrung 26 einmündet, die wiederum radial außenseitig am Innenabschnitt 12 des Absperrglieds 11 endet. On the side of the inner section 12 of the shut-off member 11 facing away from the container 2, an annular flinter section 17 is provided which is detachably mounted on a holding section 18 of the inner section 12, for example is screwed. The outer radius of the rear section 17 is larger than the inner diameter of the annular shoulder 10 of the valve body. When the valve 2 is opened, the annular shoulder 10 thus limits the axial displaceability of the shut-off member 11 towards the interior of the container 2; in the maximum opening state, the rear section 17 rests on the annular shoulder 10. In contrast, when the valve 2 is closed, the rear section 17 is arranged at a distance from the annular shoulder 10 . In order to ensure a flow connection inside the valve body on both sides of the rear section 17, even when the rear section 17 is in contact with the annular shoulder 10, the inner section 12 of the shut-off member 11 is provided with a central bore 25 which is approximately in the middle of the inner section 12 opens into a radial bore 26, which in turn ends radially on the outside on the inner portion 12 of the shut-off member 11.
Zwischen dem Hinterabschnitt 17 und einem Federsitz 20 am vorderen Gehäuseteil 6 des Ventilkörpers erstreckt sich rings um den Innenabschnitt 12 des Absperrglieds 11 herum eine spiralförmige Schließfeder 22. Die Schließfeder 22 ist derart zwischen Federsitz 20 und Hinterabschnitt 17 des Absperrgliedes 11 eingespannt, dass sie bereits in der Schließposition des Ventils 2 unter einer gewissen Vorspannung steht. Dadurch öffnet sich das Ventil 1 erst bei Vorliegen eines bestimmten, durch die Federkraft der Schließfeder 20 festgelegten Differenzwertes (Grenzdruck) zwischen dem Druck im Innern des Ventilkörpers und dem Druck im Behälterinnenraum von beispielsweise 2 bis 9 bar. Bei Überschreiten des Grenzdrucks wird das Absperrglied 11 aufgrund des auf den tellerförmigen Vorderabschnitt 13 des Absperrglieds 11 wirkenden Überdrucks im Innern des Ventilkörpers gegen die Wirkung der Schließfeder 22 axial in Richtung auf das Behälterinnere verschoben. Dabei öffnet sich zwischen dem Vorderabschnitt 13 des Absperrglieds 11 und dem Ventilsitz 15 ein Ringspalt und gibt so einen Strömungsweg in das Innere des Behälters 2 frei. A spiral-shaped closing spring 22 extends between the rear section 17 and a spring seat 20 on the front housing part 6 of the valve body around the inner section 12 of the shut-off element 11. The closing spring 22 is clamped between the spring seat 20 and the rear section 17 of the shut-off element 11 in such a way that it is already in the closed position of the valve 2 is under a certain pretension. As a result, the valve 1 only opens when there is a certain differential value (limit pressure), determined by the spring force of the closing spring 20, between the pressure inside the valve body and the pressure in the container interior of, for example, 2 to 9 bar. When the limit pressure is exceeded, the shut-off member 11 is displaced axially in the direction of the interior of the container against the action of the closing spring 22 due to the excess pressure acting on the plate-shaped front section 13 of the shut-off member 11 inside the valve body. An annular gap opens between the front section 13 of the shut-off member 11 and the valve seat 15 and thus opens a flow path into the interior of the container 2 .
Die konische Zuformung des Vorderabschnitts 13 des Absperrglieds 11 führt dazu, dass das kryogene Medium beim Einströmen in den Behälter 2 in radialer Richtung abgelenkt wird und sich sehr breit im Behälter 2 verteilt. Die durch den Abstand zwischen dem Hinterabschnitt 17 und der Ringschulter 10 im Schließzustand des Ventils festgelegte maximale Vorschub des Absperrglieds 11 ist dabei so gewählt, dass die Stirnfläche 24 des Vorderabschnitts 13 nicht weiter in das Innere des Behälters 2 vorsteht, als bis sie im Wesentlichen bündig mit der Innenoberfläche 9 der Behälterwand 3 angeordnet ist. Ein im Behälter 2 angeordnetes Rührwerk oder Schieber, das bzw. der bis zu den Behälterwänden ausgreift, wird durch das Ventil 1 also nicht behindert. The conical shaping of the front section 13 of the shut-off member 11 means that the cryogenic medium is deflected in the radial direction as it flows into the container 2 and is distributed very widely in the container 2 . The maximum advance of the shut-off member 11, determined by the distance between the rear section 17 and the annular shoulder 10 when the valve is closed is selected in such a way that the end face 24 of the front section 13 does not protrude any further into the interior of the container 2 than until it is arranged essentially flush with the inner surface 9 of the container wall 3 . An agitator or slide arranged in the container 2, which extends to the container walls, is therefore not impeded by the valve 1.
Unterschreitet der Druck im Innenraum 23 des Ventilkörpers den oben definierten Grenzdruck, so schließt das Ventil 1 automatisch dadurch, dass sich das Absperrglied 11 unter der Wirkung der Schließfeder 22 in seine Sperrposition begibt, in der der tellerförmige Vorderabschnitt 13 mit dem Dichtelement 14 auf dem Ventilsitz 15 aufliegt. Dazu ist keine externe Ansteuerung des Absperrglieds 11 erforderlich; eine Dosierung der in den Behälter 2 eingeführten Menge an kryogenem Medium erfolgt direkt durch die Änderung des Drucks in der Zuführleitung bzw. im Innenraum 23 des Ventils 1. Da der Grenzdruck aufgrund der Vorspannung der Schließfeder 22 größer als der Innendruck im Behälter 2 ist, kann kein Produkt aus dem Behälter 2 in den Innenraum 23 des Ventils 1 eindringen. Dies gilt insbesondere auch im Falle eines plötzlichen, unvorherge sehenen Druckabfalls in der Zuführleitung des kryogenen Mediums. Daher ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum „bottom injection“ geeignet, also zum Einbau des Ventils 1 in einem Bereich der Behälterwand 3, der beim Einsatz vom zu kühlenden Produkt benetzt wird. Natürlich kann das Ventil 1 jedoch auch im Kopfraum des Behälters 2 oder in einer produktführenden Leitung angeordnet sein. If the pressure in the interior 23 of the valve body falls below the limit pressure defined above, the valve 1 closes automatically in that the shut-off element 11 moves into its blocked position under the action of the closing spring 22, in which the plate-shaped front section 13 with the sealing element 14 on the valve seat 15 rests. No external control of the shut-off element 11 is required for this; the amount of cryogenic medium introduced into the container 2 is metered directly by changing the pressure in the supply line or in the interior 23 of the valve 1 no product from the container 2 penetrate into the interior 23 of the valve 1. This applies in particular in the event of a sudden, unforeseen drop in pressure in the supply line for the cryogenic medium. The device according to the invention is therefore also suitable for "bottom injection", ie for installing the valve 1 in an area of the container wall 3 which is wetted by the product to be cooled during use. Of course, the valve 1 can also be arranged in the head space of the container 2 or in a product-carrying line.
Die Gehäuseteile 6, 7 des Ventilkörpers, Absperrglied 11 und Feder 22 sind aus einem Material gefertigt, dass den tiefen Temperaturen und/oder den hohen Drücken des jeweils zum Einsatz kommenden kryogenen Mediums Rechnung trägt, beispielsweise aus einem geeigneten, tieftemperaturfesten Edelstahl. Im Falle einer Beschädigung, bei der Ventilmaterial über das kryogene Medium in das Produkt im Behälter gelangen kann, kann der Prozessablauf mit üblichen Metalldetektoren, beispielsweise einem Röntgenstrahldetektor, überwacht werden, um im Beschädigungsfall vom Ventil stammende Metallpartikel erkennen zu können. Um eine Detektion von Partikeln zu ermöglichen, die von den Dichtringe 14, 16 stammen, sind diese aus einem mit metallischen Additiven versetzen Kunststoff hergestellt. Dadurch kann auch von den Dichtringen 14, 16 herrührendes Material mit üblichen Metalldetektoren erfasst werden. Bei dem Kunststoff handelt es sich beispielsweise um PTFE, bei den metallischen Additiven beispielsweise um metallische Mikro- oder Nanopartikel, die bei der Herstellung der Dichtringe 14, 16 in die flüssige Kunststoffmasse eingemischt wurden. The housing parts 6, 7 of the valve body, shut-off element 11 and spring 22 are made of a material that takes into account the low temperatures and/or the high pressures of the cryogenic medium used, for example a suitable, low-temperature-resistant stainless steel. In the event of damage, where valve material can leak into the product in the vessel via the cryogenic medium, the process flow can be monitored using conventional metal detectors, such as an X-ray detector, in order to be able to detect metal particles originating from the valve in the event of damage. In order to enable detection of particles originating from the sealing rings 14, 16, these are made of a plastic mixed with metallic additives. As a result, material originating from the sealing rings 14, 16 can also be detected with conventional metal detectors. The plastic is, for example, PTFE, and the metal additives are, for example, metal microparticles or nanoparticles that were mixed into the liquid plastic mass during the production of the sealing rings 14 , 16 .
Da somit im Falle einer Beschädigung in das Produkt gelangende Partikel aller Bestandteile des Ventils 1 leicht erkannt werden können, genügt die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere den gehobenen hygienischen Anforderungen bei der Herstellung oder Verarbeitung von Lebensmitteln, etwa zum Kühlen von Teig, Mehl, Maische oder Fleischmasse zur Wurstherstellung oder beim Eindosieren eines kryogenen Mediums in eine von einem Gas oder einer Flüssigkeit durchströmten Leitung, beispielsweise bei der Behandlung von Wein, Säften oder Milch zu Zwecken der Kühlung oder Entkeimung, ebenso wie bei der Herstellung oder Verarbeitung pharmazeutischer Produkte, Vorprodukte und Inhaltsstoffe oder biologischer Proben. Since particles of all components of the valve 1 that get into the product can be easily recognized in the event of damage, the device according to the invention meets the high hygienic requirements in the production or processing of food, for example for cooling dough, flour, mash or meat mass Sausage production or when dosing a cryogenic medium into a line through which a gas or liquid flows, for example in the treatment of wine, juices or milk for cooling or sterilization purposes, as well as in the production or processing of pharmaceutical products, preliminary products and ingredients or biological ones Rehearse.
Bezuqszeichenliste Reference character list
1. Ventil 1. valve
2. Behälter 2. container
3. Behälterwand 3. container wall
4. Anschluss 4. Connection
5. Gewinde 5. Thread
6. vorderer Gehäuseteil des Ventilkörpers6. front housing part of the valve body
7. hinterer Teil des Ventilkörpers 7. rear part of the valve body
8. Gewinde 8. Thread
9. Innenoberfläche (der Behälterwand)9. Inner surface (of the container wall)
10. Ringschulter 10. ring shoulder
11. Absperrglied 11. Shut-off member
12. Innenabschnitt 12. Interior section
13. Vorderabschnitt 13. Anterior section
14. Dichtring 14. Sealing ring
15. Ventilsitz 15. Valve seat
16. Dichtring 16. Sealing ring
17. Hinterabschnitt 17. Posterior section
18. Halteabschnitt 18. Holding section
19. -19th -
20. Federsitz 20. Spring seat
21 21
22. Schließfeder 22. Closing spring
23. Innenraum des Ventilkörpers 23. Interior of valve body
24. Stirnfläche 24. Face
25. zentrale Bohrung 25. central hole
26. Radialbohrung 26. Radial bore

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Vorrichtung zum Steuern des Flusses eines kryogenen Mediums, mit einer Armatur, die aus einer Mehrzahl von miteinander zusammenwirkenden Funktionselementen aufgebaut ist, wobei zumindest eines der Funktionselemente als Kunststoffelement (14, 16) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kunststoffelement (14, 16) aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gefertigt ist. 1. Device for controlling the flow of a cryogenic medium, with a fitting which is constructed from a plurality of functional elements which interact with one another, wherein at least one of the functional elements is designed as a plastic element (14, 16), characterized in that at least one plastic element (14 , 16) is made of a plastic mixed with metallic additives.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff in dem wenigstens einen mit metallischen Additiven versetzten Kunststoffelement (14, 16) PTFE, Nylon oder Polyethylen zum Einsatz kommt. 2. Device according to claim 1, characterized in that PTFE, nylon or polyethylene is used as the plastic in the at least one plastic element (14, 16) mixed with metallic additives.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als metallische Additive im Kunststoffelement (14, 16) metallische Nanopartikel zum Einsatz kommen. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that metallic nanoparticles are used as metallic additives in the plastic element (14, 16).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Armatur ein mit einer Zuführleitung für das kryogene Medium verbindbares Ventil (1) zum Eindosieren des kryogenen Mediums in ein Behältnis (2) vorgesehen ist, welches Ventil (1) aus mehreren lösbar miteinander verbundenen metallischen Teilen (6, 7, 13) aufgebaut ist, wobei zwischen den Teilen (6, 7, 13) wenigstens ein Kunststoffelement (14, 16) angeordnet ist, das aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gefertigt ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a connectable with a supply line for the cryogenic medium valve (1) for metering the cryogenic medium into a container (2) is provided as a fitting, which valve (1) from several detachable metal parts (6, 7, 13) connected to one another, at least one plastic element (14, 16) being arranged between the parts (6, 7, 13) and made of a plastic mixed with metal additives.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1 ) ein Ventilgehäuse und ein mit einem tellerförmigen Vorderabschnitt (13) ausgestattetes Absperrglied (11) umfasst, wobei das Ventilgehäuse aus einem vorderen Gehäuseteil (6) und einem hinteren Gehäuseteil (7) aufgebaut ist, zwischen denen ein Dichtmittel (14) angeordnet ist, und das Absperrglied (11) gegen die Wirkung einer Feder (22) in einen Öffnungszustand hin bewegbar ist, im Schließzustand des Ventils (1) dagegen mit dem tellerförmigen Vorderabschnitt (13) auf einem Dichtmittel (16) aufliegt, das in einem Ventilsitz (15) des Ventilgehäuses oder im Vorderabschnitt (13), auf dessen dem Ventilsitz (15) zugewandten Seite, angeordnet ist, wobei wenigstens ein Dichtmittel (14, 16) aus einem mit metallischen Additiven versetzten Kunststoff gefertigt ist. 5. Device according to Claim 4, characterized in that the valve (1) comprises a valve housing and a shut-off element (11) equipped with a plate-shaped front section (13), the valve housing consisting of a front housing part (6) and a rear housing part (7 ) is constructed, between which a sealing means (14) is arranged, and the shut-off member (11) against the action of a spring (22) in one in the open state, but in the closed state of the valve (1) the plate-shaped front section (13) rests on a sealing means (16) which is in a valve seat (15) of the valve housing or in the front section (13) on which the valve seat (15 ) facing side, is arranged, wherein at least one sealant (14, 16) is made of a plastic mixed with metallic additives.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (2) in einer Mischeinrichtung für ein Produkt, insbesondere für ein Lebensmittelprodukt, integriert ist. 6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the container (2) is integrated in a mixing device for a product, in particular for a food product.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als kryogenes Medium Flüssigstickstoff oder flüssiges Kohlendioxid zum Einsatz kommt. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that liquid nitrogen or liquid carbon dioxide is used as the cryogenic medium.
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