ДВУХМЕМБРАННЫЙ НАСОС ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В АППАРАТЕ ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ТЕКУЧЕГО ПРОДУКТА И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТЕЧЕК В УКАЗАННОМ НАСОСЕ Российский патент 2021 года по МПК A01J11/16 F04B43/00 F04B43/67 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к двухмембранному насосу для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта и способу определения утечек в насосе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Предложенное здесь изобретение применимо в пищевой промышленности, в частности, в секторе молочного производства. Настоящее изобретение также применимо в химической, фармацевтической или косметической промышленности.

Хотя и с некоторыми различиями, в известных на сегодняшний день исполнениях аппарат для гомогенизации содержит насос высокого давления и гомогенизирующий клапан, действующий на текучие продукты, содержащие частицы, чтобы:

- дробить частицы для обеспечения равномерности их размеров, снижения среднего размера и различий распределения для стабилизации продукта и увеличения его срока хранения в случае эмульсий;

- разрушать клеточные мембраны для облегчения извлечения активных ингредиентов в случае применения в фармацевтике;

- модифицировать структуры частиц в случае применения в химической промышленности и производстве целлюлозы.

В этом контексте насосной системе придается особое внимание.

Из уровня техники известно применение мембранных (или диафрагменных) насосов, в которых используется гибкий элемент – точнее, «мембрана» или «диафрагма» - для передачи пульсирующего усилия текучей среде для гомогенизации, с обеспечением отделения самой текучей среды от (загрязненной) окружающей среды.

Например, в документе US2012/0011998 описан мембранный насос, в котором гибкий элемент выступает в качестве разделительного элемента между герметичной камерой для текучей среды, подлежащей гомогенизации, и гидравлической камерой, в которой содержится масло и находится поршень.

Гибкий элемент согласно US2012/0011998 предпочтительно образован двумя мембранами, расположенными так, чтобы задавать промежуточную камеру. Мембраны связаны с системой определения утечек, вызванных разрушением или повреждением одной из двух мембран, которая содержит датчик давления, способный определять изменения давления, обусловленные такими утечками.

Описанный выше способ определения утечек не позволяет идентифицировать мембрану, которая на самом деле повреждена. При этом, в результате повреждения мембраны в контакте с маслом, система для определения утечек отправляет сигнал, который вызывает отключение машины. В этом случае отключения машины можно было бы избежать, поскольку мембрана на «стороне продукта» все еще исправна и обеспечивает отделение от загрязненной зоны.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном контексте техническая задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в создании двухмембранного насоса для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта, а также способа определения утечек в насосе, в которых устранены вышеуказанные недостатки уровня техники.

В частности, целью настоящего изобретения является создание двухмембранного насоса для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта, в котором можно определять повреждение одной или другой мембраны и останавливать аппарат для гомогенизации только когда это действительно необходимо.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа определения утечек в двухмембранном насосе, с точной их локализацией без необходимости разборки насоса.

По существу вышеупомянутая техническая задача решена, а указанные цели достигнуты двухмембранным насосом для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта, который содержит:

- корпус насоса;

- первую вмещающую камеру, которая вмещает текучий продукт для гомогенизации, причем указанная первая камера выполнена в корпусе насоса;

- вторую вмещающую камеру, которая вмещает гидравлическую текучую среду и выполнена в корпусе насоса;

- первую мембрану и вторую мембрану, отстоящие друг от друга так, что образована промежуточная камера, содержащая рабочую текучую среду, причем указанная промежуточная камера получена в корпусе насоса, причем указанная первая мембрана расположена между первой камерой и промежуточной камерой для их разделения, причем указанная вторая мембрана расположена между промежуточной камерой и второй камерой для их разделения;

- поршень, частично помещенной во вторую камеру и установленный в ней с возможностью скольжения;

- устройство для определения утечек через по меньше мере одну из указанных мембран;

и отличается тем, что устройство для определения утечек содержит:

- по меньшей мере один первый датчик, выполненный с возможностью определения физической величины, представляющей свойство текучей среды, находящейся в промежуточной камере;

- модуль управления, выполненный с возможностью установления, связана ли физическая величина, определенная первым датчиком, с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с текучим продуктом, или связана ли определенная физическая величина со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с гидравлической текучей средой, или связана ли определенная физическая величина с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды и с текучим продуктом, и с гидравлической текучей средой.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, устройство для определения утечек дополнительно содержит память, выполненную с возможностью хранения:

- первого интервала значений физической величины, связанного с первым условием;

- второго интервала значений физической величины, связанного со вторым условием;

- третьего интервала значений физической величины (S), связанного с третьим условием.

Первый интервал значений, второй интервал значений и третий интервал значений различны и не перекрываются.

В данном варианте осуществления модуль управления выполнен с возможностью установления, попадает ли физическая величина, определенная посредством первого датчика, в первый интервал значений или во второй интервал значений, или в третий интервал значений.

В соответствии с другим вариантом осуществления, устройство для определения утечек содержит память, выполненную с возможностью хранения:

- первого порогового значения физической величины, причем указанное первое пороговое значение связано с указанным первым условием;

- второго порогового значения указанной физической величины, причем указанное второе пороговое значение связано с указанным вторым условием;

- третьего порогового значения указанной физической величины, причем указанное третье пороговое значение связано с указанным третьим условием.

Первое пороговое значение, второе пороговое значение и третье пороговое значение различны.

В данном варианте осуществления, модуль управления выполнен с возможностью установления, не находится ли физическая величина, определенная посредством первого датчика, ниже только одного, двух или всех трех пороговых значений.

Предпочтительно модуль управления также выполнен с возможностью сравнения физической величины, определенной посредством первого датчика, с опорным значением, характеризующим рабочую текучую среду в чистом состоянии, и, в случае отклонения от указанного опорного значения выше предварительно заданного допустимого значения, с возможностью генерации предупреждающего сигнала и/или токового сигнала.

Например, предупреждающий сигнал относится к звуковому и/или световому типу.

Предпочтительно двухмембранный насос также содержит измерительную камеру, находящуюся снаружи корпуса насоса. Измерительная камера сообщается по текучей среде с промежуточной камерой.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, первый датчик расположен на первой стенке, ограничивающей измерительную камеру, или по меньшей мере частично погружен в текучую среду, содержащуюся в измерительной камере.

В так называемой «эхо-импульсной» конфигурации устройство для определения утечек дополнительно содержит отражатель, расположенный на второй стенке (противоположной первой стенке), ограничивающей измерительную камеру.

Первый датчик представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и приема звуковых волн, отраженных обратно указанным отражателем.

Таким образом, физической величиной является характеристическая физическая величина звуковых волн, например, выбранная среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере, акустическое сопротивление текучей среды, находящейся в измерительной камере, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере, спектр отраженной звуковой волны, амплитуда отраженной волны.

В так называемой конфигурации «прохождения» устройство для определения утечек содержит второй датчик (вместо отражателя), расположенный на второй стенке (противоположной первой стенке), ограничивающей измерительную камеру, или, по меньшей мере частично, погруженный в текучую среду, содержащуюся в измерительной камере.

Второй датчик представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц. Таким образом, первый датчик представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью приема этих звуковых волн.

Здесь также физическая величина представляет собой характеристическую физическую величину звуковых волн, например, выбранную среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере, акустическое сопротивление текучей среды, находящейся в измерительной камере, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере, резонансная частота.

Во всех предложенных вариантах устройство для определения утечек предпочтительно содержит датчик температуры.

По существу вышеупомянутая техническая задача решается, и указанные цели достигаются способом определения утечек рабочей текучей среды, содержащейся внутри двух мембран, которые отделяют гидравлическую секцию, содержащую гидравлическую текучую среду, от рабочей секции, содержащей текучий продукт для гомогенизации, в двухмембранном насосе, включающим этапы:

- определяют физическую величину, представляющую свойство текучей среды, содержащейся внутри мембран;

- устанавливают, связана ли определенная физическая величина с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с текучим продуктом, или, связана ли она со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с гидравлической текучей средой, или связана ли она с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с текучим продуктом и гидравлической текучей средой.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, этап установления, связана ли определенная физическая величина с первым или вторым или третьим условием, состоит в проверке, попадает ли указанная физическая величина в первый интервал значений, связанный с первым условием, или второй интервал значений, связанный со вторым условием, или третий интервал значений, связанный с третьим условием.

Первый интервал значений, второй интервал значений и третий интервал значений различны и не перекрываются.

Предпочтительно способ также включает этап сравнения определенной физической величины с опорным значением, характеризующим рабочую текучую среду в чистом состоянии, и в случае если отклонение от указанного опорного значения выше предварительно заданного допустимого значения, этап генерации предупреждающего сигнала и/или токового сигнала.

Предпочтительно способ также включает этапы:

- генерируют первую звуковую волну, имеющую частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и отправляют ее в рабочую текучую среду;

- принимают первую звуковую волну после ее прохождения через рабочую текучую среду, причем указанная физическая величина представляет собой характеристическую физическую величину первой звуковой волны, и этап определения указанной физической величины осуществляют путем измерения указанной физической величины в первой звуковой волне, принятой после ее прохождения через рабочую текучую среду.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, генерацию первой звуковой волны и прием первой звуковой волны после ее прохождения через рабочую текучую среду, осуществляют посредством двух различных ультразвуковых датчиков.

Например, физическую величину выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в рабочей текучей среде, акустическое сопротивление рабочей текучей среды, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в рабочей текучей среде, резонансная частота.

В соответствии с другим вариантом осуществления, первая звуковая волна генерируется первым ультразвуковым датчиком, отражается обратно отражателем и принимается первым ультразвуковым датчиком.

В этом случае физическую величину выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в рабочей текучей среде, акустическое сопротивление рабочей текучей среды, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в рабочей текучей среде, спектр отраженной звуковой волны, амплитуда отраженного сигнала.

В соответствии с другим вариантом осуществления, способ дополнительно содержит этапы:

- генерируют первое световое излучение в инфракрасной или ближней инфракрасной области спектра и отправляют его в рабочую текучую среду;

- принимают первое световое излучение после его прохождения через рабочую текучую среду.

В данном варианте осуществления изобретения физическая величина представляет собой характеристическую физическую величину первого светового излучения, для которого этап определения указанной физической величины осуществляют путем измерения указанной физической величины в первом световом излучении, принятом после прохождения через рабочую текучую среду.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут ясны после прочтения примерного и, соответственно, неограничивающего, описания предпочтительного, но не исключающего, варианта осуществления аппарата для гомогенизации текучего продукта и способа определения утечек в насосе, как показано на прилагаемых чертежах; в частности, на фиг. 1 и 2 схематично показан двухмембранный насос для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта согласно настоящему изобретению, соответственно, в первом и втором вариантах осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На чертежах ссылочное обозначение 1 относится к двухмембранному насосу, в частности, для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта P1.

Двухмембранный насос содержит корпус 2 насоса, внутри которого выполнены три отдельные камеры:

- первая камера 3, вмещающая текучий продукт P1 для гомогенизации;

- вторая камера 4, вмещающая гидравлическую текучую среду P2;

- промежуточная камера 5, вмещающая рабочую текучую среду P3.

Промежуточная камера 5 расположена между первой камерой 3 и второй камерой 4 и отделена от них благодаря двум мембранам 6, 16. Две мембраны 6, 16 отстоят друг от друга так, что задана промежуточная камера 5.

В частности, первая мембрана 6 отделяет промежуточную камеру 5 от первой камеры 3, а вторая мембрана 16 отделяет промежуточную камеру 5 от второй камеры 4.

Во второй камере 4 частично размещен поршень 7. Двухмембранный насос содержит подвижные средства (не показаны), функционально действующие на поршень 7, заставляя его скользить линейно внутри второй камеры 4. В частности, поршень 7 установлен с возможностью скольжения относительно внутренних стенок, ограничивающих вторую камеру 4.

Двухмембранный насос 1 дополнительно содержит устройство для определения утечек 10 через по меньшей мере одну из двух мембран 6, 16. В частности, если одна из двух мембран 6, 16 повреждена, рабочая текучая среда P3 загрязняется одной или двумя текучими средами, находящимися в смежных камерах (первой камере 3 и/или второй камере 4).

Предпочтительно устройство для определения утечек 10 содержит:

- по меньшей мере один первый датчик 11, выполненный с возможностью определения физической величины S, характеризующей свойство текучей среды, присутствующей в промежуточной камере 5;

- модуль 12 управления, выполненный с возможностью установления, связана ли физическая величина S, определенная посредством первого датчика 11, с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды P3 с текучим продуктом P1, или со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды P3 с гидравлической текучей средой P2, или с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды P3 и с текучим продуктом P1, и с гидравлической текучей средой P2.

Устройство для определения утечек 10 также содержит память 13, выполненную с возможностью хранения:

- первого интервала значений 11 физической величины S, связанного с первым условием;

- второго интервала значений 12 физической величины S, связанного со вторым условием;

- третьего интервала значений 13 физической величины S, связанного с третьим условием.

Первый интервал значений 11, второй интервал значений 12 и третий интервал значений 13 различны и не перекрываются.

Модуль 12 управления выполнен с возможностью установления, попадает ли физическая величина S, определенная посредством первого датчика 11, в первый интервал значений 11 или во второй интервал значений 12 или в третий интервал значений 13.

В альтернативном варианте память 13 выполнена с возможностью хранения:

- первого порогового значения Th1 физической величины S, связанного с первым условием;

- второго порогового значения Th2 физической величины S, связанного со вторым условием;

- третьего порогового значения Th3 физической величины S, связанного с третьим условием.

Первое пороговое значение Th1, второе пороговое значение Th2 и третье пороговое значение Th3 различны.

В данном случае модуль 12 управления выполнен с возможностью установления, находится ли физическая величина S, определенная посредством первого датчика 11, ниже только одного порогового значения, двух пороговых значений или трех пороговых значений.

Предпочтительно устройство для определения утечек 10 также содержит датчик температуры (не показан). Например, датчик температуры расположен так, чтобы определять температуру текучей среды, присутствующей в измерительной камере 14.

Предпочтительно двухмембранный насос 1 также содержит измерительную камеру 14 снаружи корпуса 2 насоса.

Измерительная камера 14 сообщается по текучей среде с промежуточной камерой 5 с тем, чтобы принимать рабочую текучую среду Р3. Например, измерительная камера 14 сообщается по текучей среде с промежуточной камерой 5 через канал 15, выполненный в корпусе 2 насоса.

В оптимальных условиях (целые мембраны 6, 16, то есть не поврежденные), измерительная камера 14 заполнена рабочей текучей средой P3.

Предпочтительно первый датчик 11 расположен на первой стенке 14а, ограничивающей измерительную камеру 14, как показано на фиг.1 и 2.

Положение и наклон первого датчика 11 на первой стенке 14а выбирают в зависимости от типа рабочей текучей среды P3 и физической величины S, которую необходимо определить.

В соответствии с первым вариантом осуществления, представленным на фиг.1, устройство для определения утечек 10 дополнительно содержит отражатель 17, расположенный на второй стенке 14b, ограничивающей измерительную камеру 14 и противоположной первой стенке 14а.

В данном случае первый датчик 11 представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и приема звуковых волн, отраженных обратно отражателем 17.

Другими словами, отражатель 17 находится на противоположной стороне от первого датчика 11 относительно текучей среды, заполняющей измерительную камеру 14.

В альтернативном варианте осуществления, не показанном на чертежах, первый датчик 11, по меньшей мере частично, погружен в текучую среду, содержащуюся в измерительной камере 14. В данном случае первый датчик 11 введен в измерительную камеру 14 через прорези или отверстия, выполненный в стенке, ограничивающей измерительную камеру 14.

В данном контексте термин «отражатель» означает любой объект, имеющий отражательные свойства. Например, подразумевается, что стальная пластина является отражателем

Например, вторая стенка 14b может быть изготовлена из стали, сама по себе образуя отражатель 17.

Таким образом, в первом варианте осуществления первый датчик 11 выполняет функцию излучателя и приемника сигнала (здесь: звуковой волны) с помощью простого отражателя 17. Данная конфигурация известна в данной области техники как «эхо-импульсная».

Таким образом, физическая величина S, определенная посредством первого датчика 11, является характеристической физической величиной звуковых волн.

Например, в первом варианте осуществления физическую величину S выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, акустическое сопротивление текучей среды, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, спектр отраженной звуковой волны, амплитуда отраженного сигнала.

Выбор физической величины S связан с соответствующими текучими средами, то есть, текучим продуктом P для гомогенизации, рабочей текучей средой Р3 и гидравлической текучей средой Р2.

В одной из вариаций «эхо-импульсной» конфигурации, не показанной на чертежах, предусмотрено применение множества первых датчиков 11, которые установлены на первой стенке 14а или частично погружены в текучую среду, находящуюся в измерительной камере 14, и каждый выполнен с возможностью определения разной характеристической физической величины S звуковых волн.

Каждый из первых датчиков 11 может быть соединен с соответствующим отражателем 17. В альтернативном варианте, при выполнении второй стенки 14b из стали она действует как единый отражатель 17 для всех первых датчиков 11.

В соответствии со вторым вариантом осуществления, представленным на фиг.2, предусмотрены два датчика: один для излучения, другой - для приема звуковых волн.

Таким образом, данная конфигурация, известная в данной области техники как конфигурация «прохождения», предусматривает по меньшей мере одну пару датчиков (излучатель-приемник), между которыми находится рабочая текучая среда P3.

Первый датчик 11 представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью приема звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц. Далее первый датчик 11 указан как «приемник».

Второй же ультразвуковой датчик 21, указанный далее как «излучатель», выполнен с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц.

На фиг.2 первый датчик 11 расположен на первой стенке 14а измерительной камеры 14, в то время как второй датчик 21 расположен на второй стенке 14b, напротив первой стенки 14а.

В альтернативном варианте осуществления, не показанном на чертежах, и первый датчик 11, и второй датчик 21 по меньшей мере частично погружены в текучую среду, содержащуюся в измерительной камере 14. В данном случае первый датчик 11 и второй датчик 21 введены в измерительную камеру 14 через прорези или отверстия, выполненные в стенке, ограничивающей измерительную камеру 14.

Например, во втором варианте осуществления физическую величину S выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, акустическое сопротивление текучей среды, время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, резонансная частота.

Расстояние между излучателем и приемником, их положение и взаимный наклон выбирают в зависимости от характеристик рабочей текучей среды P3 и физической величины S, подлежащей определению.

Выбор физической величины S связан с соответствующими текучими средами, то есть, текучим продуктом P1 для гомогенизации, рабочей текучей средой P3 и гидравлической текучей средой P2.

В одном из вариаций конфигурации «прохождение», не показанной на чертежах, предусмотрено применение множества первых датчиков 11 и вторых датчиков 21, установленных соответственно на первой стенке 14а и на второй стенке 14b (или частично погруженных в текучую среду, присутствующую в измерительной камере 14), причем каждый из них выполнен с возможностью определения/излучения разной характеристической физической величины S звуковых волн.

Во всех описанных вариантах осуществления модуль 12 управления выполнен с возможностью установки различных параметров звуковой волны, таких как, например, окно излучения, усиление или затухание звуковой волны, временное окно, в пределах которого определяется характеристическая физическая величина звуковой волны.

Предпочтительно, как в первом варианте осуществления, так и во втором варианте осуществления модуль 12 управления также выполнен с возможностью сравнения физической величины S, определенной первым датчиком 11, с опорным значением S_rif, характеризующим рабочую текучую среду в чистом состоянии P3, то есть, не смешанной с текучим продуктом P1 для гомогенизации и/или с гидравлической текучей средой P2. В ответ на отклонение от опорного значения S_rif выше предварительно заданного допустимого значения Δ, модуль управления 12 генерирует предупреждающий сигнал звукового и/или светового типа.

В альтернативном варианте или дополнительно модуль 12 управления генерирует токовый сигнал 4-20 мА, который можно увидеть на экране (например, на PLC).

Модуль 12 управления предпочтительно состоит из электронного модуля, подходящим образом запрограммированного на выполнение описанных выше функций, которые могут соответствовать различным объектам аппаратного обеспечения и/или объектам программного обеспечения, принадлежащим запрограммированному модулю.

Как альтернатива ультразвуковой технологии, описанной выше со ссылкой на различные варианты осуществления изобретения, также применимы оптические технологии, например, оптическая микроскопия или NIR технология (полное название «Near Infra Red»/«ближнее инфракрасное излучение»).

В случае технологии оптической микроскопии первый датчик 11 представляет собой оптический датчик, а определенной физической величиной является световой сигнал, испускаемый источником. Получают изображения текучей среды, присутствующей в промежуточной камере 5, и их анализ дает информацию о загрязнении рабочей текучей среды P3 текучим продуктом P1 (следовательно, применимо «первое условие»), или гидравлической текучей средой P2 (следовательно, применимо «второе условие»), или и частью текучего продукта P1, и частью гидравлической текучей среды P2 (следовательно, применимо «третье условие»).

Вместо этого, в случае NIR технологии осуществляют спектрофотометрический анализ рабочей текучей среды P3.

NIR спектрофотометр состоит из источника света (например, вольфрамовой галогенной лампы), монохроматора, пробоотборника или интерфейса для представления образца и детектора для измерения отражательной способности и пропускающей способности (например, кремний, сульфат свинца и арсенид галлия и индия).

Из приведенного выше описания ясны характеристики двухмембранного насоса для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта и способа определения утечек в указанном насосе, в соответствии с настоящим изобретением, а также их преимущества.

В частности, устройство для определения утечек в промежуточной камере позволяет различать, связаны ли такие утечки с повреждением/разрушением мембраны со «стороны продукта» или мембраны со «стороны поршня» или обеих мембран.

По сути, модуль управления также способен установить, относится ли такое повреждение/разрушение к первой мембране (сторона продукта), ко второй мембране (сторона поршня) или к им обеим, благодаря определению характеристического свойства рабочей текучей среды, содержащейся между мембранами, соответствующим образом загрязненной текучим продуктом для гомогенизации, или гидравлической текучей средой, в которую погружен поршень, или обеими этими текучими средами.

В первом случае, текучий продукт для гомогенизации фактически смешивается с рабочей текучей средой, загрязняя ее и реализуя «первое условие», выявляемое средствами измерения физической величины.

Поскольку повреждение подразумевает загрязнение «на стороне продукта», его может сопровождать остановка аппарата для гомогенизации.

Во втором же случае рабочая текучая среда загрязняется гидравлической текучей средой («второй условие»), и тогда остановка аппарата для гомогенизации может быть необязательной, до тех пор, пока «сторона продукта» предохраняется от загрязнения.

В третьем случае загрязнение рабочей текучей среды происходит как «на стороне продукта», так и «на стороне поршня», после чего следует остановка аппарата для гомогенизации.

Выбор интервалов значений (или пороговых значений), которые различны и не перекрываются по физической величине, позволяет распознать, какая из мембран повреждена/разрушена и могут быть выполнены определенные (различные) действия в отношении аппарата для гомогенизации, в котором применяется такой двухмембранный насос.

Предложенное решение позволяет заранее идентифицировать, какая из мембран повреждена/разрушена, избегая остановки системы и удаления частей, когда это не необходимо.

Кроме того, способность определять различные физические величины позволяет использовать предложенный способ с различными текучими продуктами, проходящими обработку.

Группа изобретений относится к двухмембранному насосу для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта и способу определения утечек в указанном насосе. Способ включает этапы, на которых определяют физическую величину, представляющую свойство текучей среды, содержащейся внутри мембран (6, 16), и устанавливают, связана ли определенная физическая величина с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с указанным текучим продуктом, или связана ли она со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с гидравлической текучей средой, или связана ли она с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды с текучим продуктом и c гидравлической текучей средой. Группа изобретений направлена на обеспечение возможности обнаружения повреждений мембран, точного определения их местоположения без необходимости разборки насоса. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухмембранный насос (1) для использования в аппарате для гомогенизации текучего продукта (P1), содержащий:

- корпус (2) насоса;

- первую камеру (3), вмещающую текучий продукт (P1) для гомогенизации, причем первая камера (3) выполнена в корпусе (2) насоса;

- вторую камеру (4), вмещающую гидравлическую текучую среду (P2), причем вторая камера (4) выполнена в корпусе (2) насоса;

- первую мембрану (6) и вторую мембрану (16), отстоящие друг от друга так, что образована промежуточная камера (5), содержащая рабочую текучую среду (P3), причем промежуточная камера (5) получена в корпусе (2) насоса, при этом первая мембрана (6) расположена между первой камерой (3) и промежуточной камерой (5) для их разделения, а вторая мембрана (16) расположена между промежуточной камерой (5) и второй камерой (4) для их разделения;

- поршень (7), частично помещенный во вторую камеру (4) и установленный в ней с возможностью скольжения;

- устройство для определения утечек (10) через по меньше мере одну из указанных мембран (6, 16);

отличающийся тем, что устройство для определения утечек (10) содержит:

- по меньшей мере один первый датчик (11), выполненный с возможностью определения физической величины (S), представляющей свойство текучей среды, находящейся в промежуточной камере (5);

- модуль (12) управления, выполненный с возможностью установления, связана ли физическая величина (S), определенная первым датчиком (11), с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (Р3) с текучим продуктом (Р1), или связана ли определенная физическая величина (S) со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (Р3) с гидравлической текучей средой (Р2), или связана ли указанная определенная физическая величина (S) с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (P3) как с текучим продуктом (Р1), так и с гидравлической текучей средой (Р2).

2. Двухмембранный насос (1) по п.1, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит память (13), выполненную с возможностью хранения первого интервала значений (11) указанной физической величины (S), связанного с указанным первым условием; второго интервала значений (12) указанной физической величины (S), связанного с указанным вторым условием, и третьего интервала значений (13) указанной физической величины (S), связанного с указанным третьим условием, причем указанный первый интервал значений (11), указанный второй интервал значений (12) и указанный третий интервал значений (13) различны и не перекрываются, причем указанный модуль (12) управления выполнен с возможностью установления, попадает ли физическая величина (S), определенная первым датчиком (11), в указанный первый интервал значений (11) или в указанный второй интервал значений (12), или в указанный третий интервал значений (13).

3. Двухмембранный насос (1) по п.1, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит память (13), выполненную с возможностью хранения первого порогового значения (Th1) указанной физической величины (S), связанного с указанным первым условием; второго порогового значения (Th2) указанной физической величины (S), связанного с указанным вторым условием, и третьего порогового значения (Th3) указанной физической величины (S), связанного с указанным третьим условием, причем указанное первое пороговое значение (Th1), указанное второе пороговое значение (Th2) и указанное третье пороговое значение (Th3) различны, при этом указанный модуль (12) управления выполнен с возможностью установления, находится ли физическая величина (S), определенная первым датчиком, (11), ниже только одного, двух или всех из указанных пороговых значений (Th1, Th2, Th3).

4. Двухмембранный насос (1) по любому из пп.1-3, причем модуль (12) управления также выполнен с возможностью сравнения физической величины (S), определенной посредством первого датчика (11), с опорным значением (S_rif), характеризующим рабочую текучую среду (Р3) в чистом состоянии, и, в случае отклонения от указанного опорного значения (S_rif) выше предварительно заданного допустимого значения (Δ), с возможностью генерации предупреждающего сигнала и/или токового сигнала.

5. Двухмембранный насос (1) по п.4, причем предупреждающий сигнал относится к звуковому и/или световому типу.

6. Двухмембранный насос (1) по любому из пп.1-5, дополнительно содержащий измерительную камеру (14), находящуюся снаружи корпуса (2) насоса, причем измерительная камера (14) сообщается по текучей среде с указанной промежуточной камерой (5).

7. Двухмембранный насос (1) по п.6, причем первый датчик (11) расположен на первой стенке (14а), ограничивающей указанную измерительную камеру (14).

8. Двухмембранный насос (1) по п.7, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит отражатель (17), расположенный на второй стенке (14b), ограничивающей указанную измерительную камеру (14) и противоположной указанной первой стенке (14а), причем указанный по меньшей мере один датчик (11) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и приема звуковых волн, отраженных указанным отражателем (17), причем указанная физическая величина (S) представляет собой характеристическую физическую величину звуковых волн.

9. Двухмембранный насос (1) по п.6, причем первый датчик (11), по меньшей мере частично, погружен в текучую среду, содержащуюся в измерительной камере (14).

10. Двухмембранный насос (1) по п.9, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит отражатель (17), расположенный на стенке (14b), ограничивающей указанную измерительную камеру (14), причем указанный по меньшей мере один датчик (11) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и приема звуковых волн, отраженных обратно указанным отражателем (17), причем указанная физическая величина (S) представляет собой характеристическую физическую величину звуковых волн.

11. Двухмембранный насос (1) по п.8 или 10, причем указанная физическая величина (S) выбрана среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере (14), акустическое сопротивление текучей среды, находящейся в измерительной камере (14), время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере (14), спектр отраженной звуковой волны, амплитуда отраженной волны.

12. Двухмембранный насос (1) по п.7, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит второй датчик (21), расположенный на второй стенке (14b), ограничивающей указанную измерительную камеру (14) и противоположной указанной первой стенке (14а), причем указанный второй датчик (21) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, причем указанный по меньшей мере один первый датчик (11) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью приема звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, причем указанной физической величиной (S) является характеристическая физическая величина звуковых волн.

13. Двухмембранный насос (1) по п.9, причем устройство для определения утечек (10) дополнительно содержит второй датчик (21), по меньшей мере частично погруженный в текучую среду, находящуюся в измерительной камере (14), причем указанный второй датчик (21) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью генерации звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, причем указанный по меньшей мере один первый датчик (11) представляет собой ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью приема звуковых волн, имеющих частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, причем указанной физической величиной (S) является характеристическая физическая величина звуковых волн.

14. Двухмембранный насос (1) по п.12 или 13, причем указанная физическая величина (S) выбрана среди следующего: скорость звуковой волны в текучей среде, находящейся в измерительной камере (14), акустическое сопротивление текучей среды, находящейся в измерительной камере (14), время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в текучей среде, находящейся в указанной измерительной камере (14), резонансная частота.

15. Двухмембранный насос (1) по любому из пп.1-14, причем устройство для определения утечек (10) содержит датчик температуры.

16. Способ определения утечек рабочей текучей среды (Р3), содержащейся внутри двух мембран (6, 16), отделяющих гидравлическую секцию, содержащую гидравлическую текучую среду (Р2), от рабочей секции, содержащей текучий продукт (Р1), подлежащий гомогенизации в двухмембранном насосе (1), причем способ включает этапы:

- определяют физическую величину (S), представляющую свойство текучей среды, содержащейся внутри указанных мембран (6, 16);

- устанавливают, связана ли определенная физическая величина (S) с первым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (P3) с текучим продуктом (Р1), или связана ли указанная определенная физическая величина (S) со вторым условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (Р3) с гидравлической текучей средой (Р2), или связана ли указанная определенная физическая величина (S) с третьим условием, характеризующим смешивание рабочей текучей среды (Р3) с текучим продуктом (Р1) и гидравлической текучей средой (Р2).

17. Способ по п.16, причем этап установления, связана ли определенная физическая величина (S) с первым или вторым или третьим условием, состоит в проверке, попадает ли указанная физическая величина (S) в первый интервал значений (11), связанный с первым условием, или во второй интервал значений (12), связанный со вторым условием, или в третий интервал значений (13), связанный с третьим условием, причем указанный первый интервал значений (11), указанный второй интервал значений (12) и указанный третий интервал значений (13) различны и не перекрываются.

18. Способ по п.16 или 17, дополнительно включающий этап сравнения определенной физической величины (S) с опорным значением (S_rif), характеризующим рабочую текучую среду (Р3) в чистом состоянии, и, в случае отклонения от указанного опорного значения (S_rif) выше предварительно заданного допустимого значения (Δ), включающим этап генерации предупреждающего сигнала и/или токового сигнала.

19. Способ по любому из пп.16-18, дополнительно включающий этапы:

- генерируют первую звуковую волну, имеющую частоту в диапазоне от 20 кГц до 100 МГц, и отправляют ее в рабочую текучую среду (Р3);

- принимают первую звуковую волну после ее прохождения через рабочую текучую среду (Р3), причем указанная физическая величина (S) представляет собой характеристическую физическую величину первой звуковой волны, и этап определения указанной физической величины (S) осуществляют путем измерения указанной физической величины (S) в первой звуковой волне, принятой после ее прохождения через рабочую текучую среду (P3).

20. Способ по п.19, причем генерацию первой звуковой волны и прием первой звуковой волны после ее прохождения через рабочую текучую среду (Р3) осуществляют посредством двух различных ультразвуковых датчиков (11, 21).

21. Способ по п.20, причем физическую величину (S) выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в рабочей текучей среде (Р3), акустическое сопротивление рабочей текучей среды (Р3), время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в рабочей текучей среде (Р3), резонансная частота.

22. Способ по п.19, причем первую звуковую волну генерируют посредством первого ультразвукового датчика (11), отражают обратно посредством отражателя (17) и принимают первым ультразвуковым датчиком (11).

23. Способ по п.22, причем физическую величину (S) выбирают среди следующего: скорость звуковой волны в рабочей текучей среде (P3), акустическое сопротивление рабочей текучей среды (P3), время распространения звуковой волны, затухание звуковой волны в рабочей текучей среде (P3), спектр отраженной звуковой волны, амплитуда отраженного сигнала.

24. Способ по любому из пп.16-18, дополнительно включающий этапы:

- генерируют первое световое излучение в инфракрасной или ближней инфракрасной области спектра и отправляют его в рабочую текучую среду (Р3);

- принимают указанное первое световое излучение после его прохождения через рабочую текучую среду (P3), причем указанная физическая величина (S) представляет собой характеристическую физическую величину первого светового излучения, для которого осуществляется этап определения физической величины (S) путем измерения указанной физической величины (S) в первом световом излучении, принятом после прохождения через рабочую текучую среду (P3).