СИСТЕМА ПРОЧИСТКИ ТРУБ
TUBE CLEANSE SYSTEM

Область техники
Изобретение относится к системе прочистки трубы, т.е. к системе очистки трубы от ее содержимого, и, более конкретно, к способам и устройствам прочистки отрезка трубы потоком воздуха.
Уровень техники
Удаление содержимого из обычной трубы часто может вызывать трудности, связанные с характером содержимого или с геометрией самой трубы. Например, вязкая жидкость может быть с трудом приведена в движение, причем значительная ее часть может остаться на стенках трубы.
Известные системы, использующие поток воздуха, обычно содержат крупные, мощные нагнетатели, чтобы обеспечить давление и скорость воздуха, необходимые для практически полного удаления содержимого из трубы, включая основную часть осадка на ее стенках. Однако воздух, используемый для прочистки трубы, в некоторых случаях может загрязнить ее содержимое. Известны отдельные системы санитарной обработки, однако они дополнительно повышают сложность системы в целом.
В связи с этим существует потребность в упрощенной системе прочистки труб, способной обеспечить быструю и эффективную прочистку отрезка трубы, включая удаление осадка со стенок трубы при сохранении санитарного состояния системы в целом.
Раскрытие изобретения
Изобретение обеспечивает создание способа очистки трубы от ее содержимого посредством воздушной системы. Данный способ может включать подачу, посредством воздушной системы, воздуха под высоким давлением и с малой скоростью до тех пор, пока содержимое не начнет перемещаться внутри трубы; подачу воздуха под низким давлением и с высокой скоростью до тех пор, пока основная часть содержимого не будет удалена из трубы, и продолжение подачи воздуха под низким давлением и с высокой скоростью до тех пор, пока из трубы не будут удалены, по существу, все остатки содержимого.
Высокое давление может составлять около 50-200 кПа, а низкое давление - около 20 кПа. При этом высокая скорость может составлять до 10 м/с. Шаг продолжения подачи воздуха под низким давлением и с высокой скоростью до тех пор, пока из трубы не будут удалены, по существу, все остатки содержимого, может включать подачу остатков содержимого, посредством воздуха под давлением, в сепаратор газ/жидкость. Способ может также дополнительно включать промывку воздушной системы, а также ее просушку и хлорирование.
Изобретение охватывает также систему прочистки трубы. Система по изобретению может содержать связанную с трубой воздушную систему, систему подачи хлорированной воды, связанную с воздушной системой, и связанную с трубой систему сбора. Воздушная система может содержать источник сжатого воздуха и нагнетатель, тогда как система сбора может содержать сепаратор газ/жидкость.
Воздушная система может содержать также связанный с трубой разделительный клапан и спускной клапан, установленный по направлению потока за разделительным клапаном. Данная система может содержать также регулятор давления, воздушный фильтр, связанный с источником сжатого воздуха, и воздушный фильтр, связанный с нагнетателем. Кроме того, она может содержать расходомер и измеритель давления. Система сбора может содержать накопительный танк и "систему очистки на месте", в которой может иметься распылительный шар, помещенный в накопительный танк. Система подачи хлорированной воды может содержать источник обработанной воды.
Изобретение охватывает также систему очистки трубы от содержимого. Эта система может содержать связанный с трубой воздухопровод; источник сжатого воздуха, связанный с воздухопроводом; связанный с воздухопроводом нагнетатель; связанную с воздухопроводом систему санитарной обработки и связанную с трубой систему сбора. Источник сжатого воздуха может функционировать в режиме высокого давления для приведения в движение содержимого трубы и в режиме низкого давления после начала указанного движения.
Краткое описание чертежа
На чертеже представлена схема системы прочистки трубы согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Система по изобретению предназначена для прочистки трубы 10, которая может иметь любые форму и размеры и может быть изготовлена из материала любого типа. В рассматриваемом примере труба 10 используется, чтобы соединить смесительный танк 20 с наполнителем (филлером) 30 системы розлива напитка в бутылки. Смесительный танк 20 может служить для смешивания различных ингредиентов с получением напитка, основы напитка, сока или смеси соков и, в общем случае, жидкости любого типа. Например, смесительный танк 20 может быть применен для смешивания сиропа и воды для получения типичного газированного напитка. Труба 10 может вести к наполнителю 30, который осуществляет розлив напитка в бутылки, банки, кеги, фляги и другие контейнеры традиционных типов. На трубе 10 могут быть установлены фильтр 40 и несколько клапанов. Использование смесительного танка 20 и наполнителя 30 упомянуто только в качестве примера. Труба 10 может также идти от одного смесительного танка к другому. Данная труба 10 может быть использована для транспортирования продуктов любого типа из любого места в любое место. Аналогично, системы, рассматриваемые в данном описании, могут производить очистку от любого из таких продуктов.
На чертеже показана также система 100 прочистки и санитарной обработки, которая служит для прочистки трубы 10 по завершении описанных выше операций розлива и/или смешивания.
Система 100 прочистки и санитарной обработки трубы содержит воздушную систему 110, которая связана с трубой 10 через трехходовой клапан 120 и воздухопровод 130. Трехходовой клапан 120 может быть автоматическим разделительным клапаном, предотвращающим любое загрязнение воздушной системы 110 содержимым трубы 10. Воздухопровод 130 может быть изготовлен из нержавеющей стали марки 316 или из аналогичных материалов.
Воздушная система 110 может содержать источник 140 сжатого воздуха, который может подавать сжатый воздух, например под давлением около 600 кПа, через регулятор 145 давления. Можно использовать и другие значения давления. Источник 140 сжатого воздуха может содержать стандартный воздушный компрессор, систему аккумуляции воздуха или другие устройства аналогичного назначения и может быть связан с воздухопроводом 130 через один или более стерильных воздушных фильтров 150, которые могут иметь обычную конструкцию и соответствовать системе фильтрации класса Н 13 с эффективностью около 99,9% для частиц размерами около 0,01 мкм. Могут быть использованы различные варианты подобных фильтров. С любой стороны воздушных фильтров 150 можно установить один или более клапанов 160, 165 сжатого воздуха.
Воздушная система 110 может содержать также нагнетатель 170, связанный с воздухопроводом 130. Нагнетатель 170 может представлять собой обычный вентилятор или иное устройство для нагнетания воздуха. Нагнетатель 170 может подавать воздух со скоростью до 45 м/с. Можно использовать и другие скорости. Перед нагнетателем 170 (в направлении потока воздуха) можно установить один или более стерильных воздушных фильтров 180. Эти фильтры могут иметь обычную конструкцию и иметь в своем составе, например, систему фильтрации класса Н 13 с эффективностью около 99,9% для частиц размерами около 0,01 мкм. Могут быть использованы и другие варианты фильтров. Нагнетатель 170 может быть связан с воздухопроводом 130 через нагнетательный клапан 190 и соединительную линию 195.
Воздушная система 110 может содержать расходомер 200 и измеритель 210 давления. Расходомер 200 может иметь обычную конструкцию и обеспечивать возможность измерения подаваемого под давлением потока воздуха при изменении давления в интервале, составляющем примерно 0-300 кПа. Расходомер 200 измеряет скорость потока воздуха через воздухопровод 130. Аналогично, измеритель 210 давления может иметь обычную конструкцию и измерять давление в потоке воздуха в воздухопроводе 130. Воздушная система 110 может также содержать спускной клапан 220, установленный по направлению потока за трехходовым клапаном 120. Спускной клапан 220 позволяет удалять жидкость, применяемую для санитарной обработки, как это будет подробно описано далее.
Система 100 прочистки и санитарной обработки трубы содержит также водную систему 250. Водная система 250 содержит источник 260 обработанной воды. Обработка воды может включать декарбонизацию посредством гидроксида кальция с последующим хлорированием (для обеспечения возможности хранения) при содержании хлора на уровне 3 миллионных долей и с проведением угольной фильтрации перед ее использованием. Могут быть применены и аналогичные альтернативные методы. Водная система 250 содержит линию 270 подачи воды, связанную с воздухопроводом 130 воздушной системы 110. Линия 270 подачи воды может быть изготовлена из нержавеющей стали марки 316 или из аналогичных материалов. Она подсоединена к воздухопроводу 130 через водяной клапан 280. Водная система 250 содержит также систему 290 хлорирования, использующую хлорные таблетки для получения хлорного раствора с содержанием хлора около 150 миллионных долей. Могут использоваться и другие растворы. Система 290 хлорирования может хлорировать и дезинфицировать воду, чтобы обеспечить санитарную обработку воздухопровода 130, как это будет подробно описано далее.
Система 100 прочистки и санитарной обработки трубы содержит также систему 300 сбора, подсоединенную к трубе 10 через приемный клапан 310. В качестве этого клапана может быть использован стандартный трехходовой клапан или клапан аналогичного типа. Система 300 сбора содержит также накопительный танк 320. Накопительный танк 320 может иметь любые желательные размеры и конструкцию. Санитарная обработка накопительного танка 320 может обеспечиваться системой 325 "очистки на месте" ("clean in place"). Система использует распылительный шар (spray ball) 330, установленный внутри указанного танка 320. Данный шар 330 связан с трубой 10 посредством CIP-линии 340 и стандартного клапана-бабочки 360. Накопительный танк 320 функционирует как сепаратор газ/жидкость, т.е. он отделяет поток воздуха от содержимого трубы 10. Жидкость под действием силы тяжести опускается в нижнюю часть танка 320, а воздух выходит из танка.
Накопительный танк 320 может быть подсоединен к приемному клапану 310 посредством линии 350 приема и стандартного механизированного клапана-бабочки 360. Линия 350 приема может быть изготовлена из нержавеющей стали марки 316 или из материалов аналогичного типа. Накопительный танк 320 может быть также функционально связан с наполнителем 30 по наполнительной линии 370.
В процессе использования система 100 прочистки и санитарной обработки трубы может обеспечивать прочистку трубы 10 различными способами, некоторые из которых будут описаны далее только в качестве примеров. Например, прочистку трубы 10 можно провести способом, включающим 5 шагов (операций), а именно: выталкивание, отчистку, промывку, сушку и хлорирование сушкой; однако применимы и другие способы.
В одном из примеров труба 10 заполнена содержимым, например текучей средой, в типичном случае вязкой жидкостью. На шаге выталкивания открывают трехходовой клапан 120 воздушной системы 110, а также клапан 160 сжатого воздуха на воздухопроводе 130. В результате источник 140 сжатого воздуха подает контролируемый ламинарный поток воздуха под давлением около 600 кПа, которое с помощью регулятора 145 давления снижают примерно до 50-200 кПа. Поток воздуха начинает проталкивать содержимое трубы 10 по ее длине. Источник 140 сжатого воздуха может подавать воздух под высоким давлением и с малой скоростью до тех пор, пока содержимое трубы 10 не начнет перемещаться. При этом давление, примерно равное 50-200 кПа, может соответствовать скорости воздуха примерно 0-10 м/с. Могут быть использованы и другие значения давления и скорости.
Когда содержимое начинает перемещаться (течь), давление уменьшают, например до значений 40-60 кПа. На этом шаге могут быть использованы и другие давления. Когда содержимое трубы начинает перемещаться, основную его массу направляют к наполнителю 30 и подают в него; альтернативно подача может производиться в накопительный танк 320.
На шаге отчистки закрывают клапан 160 сжатого воздуха и открывают нагнетательный клапан 190 на воздухопроводе 130, чтобы продолжить перемещение содержимого. Благодаря этому нагнетатель 170 подает в воздухопровод 130 и далее в трубу 10 воздух с высокой скоростью. Давление при этом может быть понижено примерно до 20 кПа, тогда как нагнетатель может подавать воздух со скоростью около 45 м/с, хотя могут быть использованы и другие значения давления и скорости. Поток воздуха, имеющий теперь уменьшенное давление, но увеличенную скорость, способен выводить основную массу содержимого в наполнитель или в накопительный танк 320. По завершении удаления основной части содержимого открывают приемный клапан 310, так чтобы, по существу, весь остаток содержимого направлялся в накопительный танк 320. Как уже упоминалось, посредством сепаратора газ/жидкость из содержимого в накопительном танке 320 может быть удален воздух. Собранное содержимое может быть затем перемещено в наполнитель 30 по наполнительной линии 370.
На шаге промывки открывают трехходовой клапан 120 таким образом, чтобы связать воздухопровод 130 и трубу 10 с наполнителем 30 при перекрытом отрезке воздухопровода 130 к спускному клапану 220. Затем в воздухопровод 130 может быть инжектировано небольшое количество воды из источника 260 обработанной воды в составе водной системы 250. Расход воды может составлять примерно 5-10 м/мин, но могут быть использованы и другие расходы. Комбинация нагнетателя 170 и водной системы 250 создает вихревое движение воздушного потока с водой, что обеспечивает очищение воздухопровода 130 и других элементов.
На шаге осушки водную систему 250 отключают посредством клапана 280. Нагнетатель 170 продолжает работать, чтобы удалить из воздухопровода 130 любую влагу, остававшуюся в нем после вышеописанного шага промывки; клапан 220 на этом шаге открыт.
На шаге хлорирования с осушкой используется система 290 хлорирования в составе водной системы 250. При этом в воздухопровод 130 из водной системы 250 инжектируют дополнительное количество воды. Система 290 хлорирования обеспечивает санитарную обработку воздухопровода 130, чтобы устранить любое микробиологическое загрязнение жидкости в трубе 10, которое могло бы быть в нее занесено через воздухопровод 130. Система 290 хлорирования может включаться по регулярному графику, например через каждые несколько недель, или в любом желательном режиме. В систему 290 хлорирования может быть помещена хлорная таблетка, которую заливают обработанной водой, чтобы получить раствор с содержанием хлора примерно 150 миллионных долей. Могут использоваться и растворы других типов. Клапаны 280, 120, 220 открывают, чтобы хлорный раствор мог течь по воздухопроводу 130. Когда он заполнен, закрывают спускной клапан 220 на заданное время контакта, составляющее, например, около 5 мин. Можно использовать и другие длительности этого шага. Затем открывают спускной клапан 220 и промывают воздухопровод 130 обработанной водой до полного удаления хлора. После этого воздухопровод 130 может быть просушен с помощью нагнетателя 170. Трубу 10 также можно подвергнуть аналогичной санитарной обработке.
Таким образом, сначала используют более высокое давление, чтобы привести в движение содержимое трубы 10. Когда содержимое находится в движении, но труба 10 еще не полностью опустошена, давление воздуха понижают, а его скорость увеличивают. Поток при пониженном давлении и повышенной скорости продолжают подавать и после удаления основной массы содержимого, чтобы удалить из нее также любые остатки содержимого. В результате воздухопровод 130 будет очищен и подвергнут санитарной обработке.