罐顶保护装置及其气压保护系统 【技术领域】
本发明涉及罐顶保护领域，特别是一种罐顶保护装置及其气压保护系统。
背景技术
在生产过程中，啤酒、乳制品和药液都需要保存在储存罐内，由于上述液体在储存、进料、出料或清洗过程中会发生发酵等化学反应气体体积发生变化，使得液体上方的空气压力会发生变化(压力增大或减小)，这就需要在储存罐的顶部安装罐顶保护装置，对储存罐内的气体压力进行排气进气工作，以安全地储存和保存上述液体产品储罐。因此，罐顶保护装置广泛应用于在酒业、乳品业和药业等领域。
现有的罐顶保护装置通常包括过压保护阀、真空保护阀、清洗组件和气液切换部件等，具有供应气体(CO2、N2、空气)，回收气体(CO2)，进行CIP(即clean in place，指在线清洗)清洗和蒸汽杀菌，加速化学反应及消泡等功能。但是现有的罐顶保护装置的清洗功能只能清洗储存罐内部，而无法对过压保护阀和真空保护阀的阀芯进行清洗，长期使用过压保护阀(或称之为自动排气阀)和真空保护阀(或称之为防止真空阀)的内部，特别是在阀体内阀芯和密封圈的位置积存液体(或称之为物料)和污垢，严重时将导致阀芯开启高度不够或者密封不严，使过压保护阀和真空保护阀失去调节罐内气体压力的作用，影响过压保护阀和真空保护阀的正常使用，还存在一定的安全隐患，而且常此以往在积存液体和污垢的位置将会滋长细菌，细菌很可能污染储存罐内的液体，影响储存罐内液体产品的品质。
另外，现有技术的真空保护阀中设有与阀芯固定连接的弹簧，该弹簧用于当气压恢复正常后，拉回阀芯使之关闭密封，但是这种结构的真空保护阀在进行负压保护时，气体压力需要克服弹簧的阻力(即弹簧的拉伸力)才能将阀芯打开再补充气体，也就是说只有当储存罐内的负压足够大时才能将真空保护阀阀芯打开进行负压保护，这就大大降低了真空保护阀的灵敏度，使真空保护阀不能及时地对储存罐进行负压保护，存在安全隐患。
【发明内容】
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中罐顶保护装置无法对过压保护阀和真空保护阀进行阀芯清洗，而提供一种具有阀芯清洗功能而且拆装方便、使用安全的罐顶保护装置及其气压保护系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种罐顶保护装置，包括：
盖体；
正压保护机构，设置在所述盖体上，在储存罐内气体压力上升时对所述储存罐进行正压保护；
负压保护机构，设置在所述盖体上，在所述储存罐内气体压力下降时对所述储存罐进行负压保护；
清洗机构，设置在所述盖体上，所述清洗机构包括罐内清洗组件；
所述清洗机构还包括用于清洗所述正压保护机构和所述负压保护机构内部的阀芯清洗组件。
上述罐顶保护装置中，所述正压保护机构和所述负压保护机构通过连接腔室连通；所述阀芯清洗组件包括进水管路，设置于所述腔室内、与所述进水管路连通的喷洗部件。
上述罐顶保护装置中，所述喷洗部件为管壁上成型有若干小孔的自洗管。
上述罐顶保护装置中，所述正压保护机构和所述负压保护机构通过卡箍可拆卸地连接。
上述罐顶保护装置中，所述盖体上还设置有与所述储存罐内部和所述腔室连通的集合管；所述罐内清洗组件包括设置在所述集合管内的清洗管，所述清洗管的上端通过洗罐器与所述进水管路连通，所述清洗管的下端设置具有若干小孔的清洗球。
上述罐顶保护装置中，所述清洗球可旋转地设置在所述清洗管的所述下端。
上述罐顶保护装置中，所述罐顶保护装置还包括气液切换机构，所述气液切换机构包括切换部件，所述切换部件控制所述集合管与所述进水管路的连通/关断。
上述罐顶保护装置中，所述切换部件为止回阀、蝶阀或换向阀。
上述罐顶保护装置中，在所述正压保护机构和/或所述负压保护机构上设置有感应相应阀的阀芯开/关动作的位移传感器，所述位移传感器的信号输出端与控制系统电连接。
上述罐顶保护装置中，所述罐顶保护装置还包括强制开启机构，所述强制开启机构包括压缩空气管路和与所述压缩空气管路连通的、设置在所述正压保护机构和/或所述负压保护机构的所述阀芯上的强制打开接口，所述控制系统根据所述位移传感器的感应信号控制所述压缩空气管路的通/断。
一种用于上述罐预保护装置的气压保护系统，所述气压保护系统包括正压保护机构和负压保护机构，所述正压保护机构和所述负压保护机构通过连接腔室连通为一体。
上述气压保护系统，所述负压保护机构为真空保护阀，包括真空保护阀阀体和真空保护阀阀芯，所述真空保护阀阀芯设置在所述真空保护阀阀体内的阀腔中，所述真空保护阀阀芯可依靠自身所受重力进行关闭密封。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：①本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，具有用于清洗正压保护机构和负压保护机构内部的阀芯清洗组件，能够对正压保护机构和负压保护机构的内部特别是阀芯和密封圈进行彻底清洗，以保持阀芯的干净卫生；②本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，正压保护机构(过压保护阀)和负压保护机构(真空保护阀)通过连接腔室连通，喷洗部件(自洗管)伸入腔室的内部，在清洗时通过自洗管管壁上的若干小孔向腔室内喷水，能充分地将阀芯清洗干净；③本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，正压保护机构和负压保护机构通过卡箍可拆卸地连接，能够实现快装和快拆，拆装方便省力、效率高；④本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，具有若干小孔的清洗球可旋转地设置在清洗管的下端，能够根据需要方便、彻底地清洗储存罐内的各个位置；⑤本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，还具有气液切换机构用于切换清洗和气体(如CO)供给，使储存罐具有气体回收功能；⑥本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，还设置有感应阀芯开/关动作的位移传感器，位移传感器地信号输出端与控制系统电连接，以随时监控阀芯的启/闭是否正常，一旦发生故障，控制系统将停止进料、出料或清洗作业，对设备进行检修；⑦本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，还具有强制开启机构，包括压缩空气管路和与压缩空气管路连通的、设置在阀芯上的强制打开接口，防止由于温度过低阀芯冻结或其它原因导致阀芯无法打开的情况发生，确保阀芯的正常使用，保证设备安全；⑧本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，其中气压保护系统的正压保护机构(过压保护阀)和负压保护机构(真空保护阀)通过连接腔室连通为一体，使整体装置结构更加紧凑合理；⑨本发明的罐顶保护装置及其气压保护系统，其中真空保护阀阀芯可依靠自身所受重力进行密封，而无需设置现有技术的真空保护阀中普遍设置的弹簧，简化了结构，而且使得在进行负压保护时，气体压力不需克服弹簧的阻力即可打开真空保护阀阀芯，也就是说，只要储存罐内的负压能将真空保护阀阀芯推开即可进行负压保护，这大大提高了真空保护阀的灵敏度，使真空保护阀能及时地对储存罐进行负压保护，更加安全可靠，而且真空保护阀阀芯还能依靠自身所受重力来实现严密地密封。
【附图说明】
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明罐顶保护装置的总装配图；
图2是图1中A部分的内部放大图；
图3是图1中B部分的内部放大图；
图4是图1中C部分的内部放大图；
图5是图1中D部分的内部放大图；
图6是本发明罐顶保护装置在正常状态时的示意图；
图7是本发明罐顶保护装置在正压状态时的示意图；
图8是本发明罐顶保护装置在负压状态时的示意图；
图9是本发明罐顶保护装置在进行清洗时的示意图；
图10是本发明罐顶保护装置中过压保护阀的示意图；
图11是本发明罐顶保护装置中真空保护阀和腔室的示意图；
图12是另一实施例中切换部件为气动蝶阀的示意图；
图13是其他实施例中切换部件为气动换向阀的示意图。
图中附图标记表示为：1-盖体，2-过压保护阀，3-真空保护阀，4-腔室，5-清洗管，6-自洗管，7-集合管，8-洗罐器，9-清洗球，10-切换部件，11-引管，12-进水管路，13-正压排气口，14-负压进气口，15-位移传感器，16-引水管，17-过压保护阀阀芯，18-真空保护阀阀芯，19-真空保护阀阀体。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明罐顶保护装置及其气压保护系统的优选实施例，所述罐顶保护装置包括：盖体1，设置在所述盖体1上的正压保护机构、负压保护机构、清洗机构(CIP清洗)、气液切换机构和强制开启机构。
所述正压保护机构用于当储存罐内气体压力上升(即罐内气体压力大于罐外大气压)时，对所述储存罐进行正压保护。所述负压保护机构用于当所述储存罐内气体压力下降(即罐内气体压力小于罐外大气压)时，对所述储存罐进行负压保护。在本实施例中，所述正压保护机构为过压保护阀2，如图2所示，所述负压保护机构为真空保护阀3，如图3和图11所示；所述过压保护阀2和所述真空保护阀3通过腔室4连通为一体，在本实施例中所述过压保护阀2和所述真空保护阀3分别位于所述腔室4的上、下两端，所述过压保护阀2、所述真空保护阀3与所述腔室4通过卡箍可拆卸连接。如图10所示，所述真空保护阀3包括真空保护阀阀体19和真空保护阀阀芯18，所述真空保护阀阀芯18设置在所述真空保护阀阀体19内的阀腔中，所述真空保护阀阀芯18可依靠自身重力进行关闭密封。由于所述过压保护阀2为用于气压保护的常用阀，其工作原理和结构均为现有技术，此不赘述。
所述盖体1上还设置有与所述储存罐内部连通的集合管7，所述集合管7还与所述腔室4连通。所述清洗机构包括：用于清洗所述正压保护机构、所述负压保护机构内部的阀芯清洗组件和用于清洗所述储存罐内部的罐内清洗组件；所述阀芯清洗组件包括进水管路12和设置于所述腔室4内、与所述进水管路12连通的喷洗部件。如图5所示，所述喷洗部件为管壁上成型有若干小孔(出水孔)的自洗管6(小孔图中未示出)。
所述罐内清洗组件包括设置在所述集合管7内的清洗管5，所述清洗管5的上端通过洗罐器8与所述进水管路12连通，所述洗罐器8用于存储从所述进水管路12流进的水，在本实施例中所述洗罐器8可蓄水3-4公斤，所述清洗管5的下端设置具有若干小孔(出水孔)的清洗球9，所述清洗球9可旋转地设置在所述清洗管5的所述下端，所述洗灌器8中存储的水可以对所述清洗球9形成2-3bar(巴，1巴＝105帕斯卡)的水压。
所述气液切换机构用于将气体回收到所述储存罐中，如图4所示，所述气液切换机构包括切换部件10，所述切换部件10用于控制所述集合管7与所述进水管路12的连通/关断，在进行气体回收时所述进水管路12为回收管路，当所述储存罐进行气体回收时所述切换部件10打开，当进行清洗时所述切换部件10关闭。所述切换部件10可为止回阀、蝶阀或换向阀，在本实施例中所述切换部件10为所述止回阀。
为确保所述过压保护阀2和所述真空保护阀3的正常工作，在所述过压保护阀2和所述真空保护阀3的下端设置有用于感应所述过压保护阀2和所述真空保护阀3的阀芯(即过压保护阀阀芯17和所述真空保护阀阀芯18)开/关动作的位移传感器15，所述位移传感器15的信号输出端与控制系统电连接。在本实施例中，所述位移传感器15为接近开关，在一定感应距离范围之内，所述接近开关可以感应所述阀芯的开/关动作。所述罐顶保护装置还进一步设置有用于感应所述储存罐罐内压力的压力传感器。
所述强制开启机构包括压缩空气管路和与所述压缩空气管路连通的、设置在所述过压保护阀2和所述真空保护阀3的所述阀芯上的强制打开接口，所述控制系统可根据所述位移传感器15和所述压力传感器发送的感应信号控制所述压缩空气管路的通/断。
本发明提供的所述罐顶保护装置的具体工作过程详述如下：
第一，将所述罐顶保护装置安装在所述储存罐的罐口，所述罐顶保护装置处于正常状态时，如图6所示；
第二，当所述储存罐内气体压力上升即所述罐顶保护装置处于正压状态时，此时罐内气体压力大于罐外大气压，罐内气体压力将推开所述过压保护阀阀芯17，多余气体通过正压排气口13从引管11排出，以降低罐内气压，使气压恢复正常，如图7所示，图7中箭头为气体流动方向；
第三，当所述储存罐内气体压力下降即所述罐顶保护装置在负压状态时，此时罐内气体压力小于罐外大气压，罐外气体大压力将推开所述真空保护阀阀芯18，气体从负压进气口14进入罐内，向罐内补充气体，使罐内气压升高，恢复正常，如图8所示，图8中箭头为气体流动方向；
第四，当所述罐顶保护装置进行清洗时，清洗水将从所述进水管路12存储在所述洗罐器8中，并进入所述清洗管5，然后从所述清洗球9上的若干小孔喷出，所述清洗球9在所述控制系统的控制下可进行旋转，以对所述储存罐内各处进行清洗，如图9所示，另一面所述自洗管6通过引水管16与所述进水管路12连通，清洗水从所述自洗管6的若干小孔中喷出，以对所述过压保护阀2和所述真空保护阀3的所述阀芯进行清洗，清洗后的污水流进所述储存罐的罐内，图9中箭头为清洗水的流动方向；
第五，当需要将气体回收到所述储存罐中时(所述回收管路中的气体压力大于罐内气体压力)，所述回收管路中的气体压力将所述止回阀打开，将气体回收到所述储存罐中；
第六，当所述存储罐进行清洗或者进行进料、出料时，所述储存罐内的气体压力必然会发生变化(这种变化可由所述压力传感器来检测)，而罐内气压变化必然会使所述过压保护阀2或者所述真空保护阀3的所述阀芯发生动作，如果所述位移传感器15没有检测到所述阀芯的启/闭动作，证明所述过压保护阀2或者所述真空保护阀3的所述阀芯出现异常，特别是在寒冷地区，这时所述阀芯很可能是由于温度过低而冻住，此时所述控制系统将打开所述压缩空气管路，并向所述阀芯上的所述强制打开接口通入压缩空气(气压为8bar-10bar)，以强制打开所述阀芯，使罐内气体压力恢复正常，如果强制开启机构无法强制打开所述阀芯，所述控制系统将发出指令信号停止进料、出料或清洗作业，对设备进行检修。
在其他实施例中，可以根据需要选择在所述过压保护阀2和所述真空保护阀3之一上设置所述位移传感器15，也可以不设置所述压力传感器。在其他实施例中，可以根据需要选择不设置所述气液切换机构和所述强制开启机构。
在其他实施例中，所述气液切换机构中的所述切换部件10还可为蝶阀，如气动蝶阀，如图12所示，所述气动蝶阀设置在所述回收管路上，为常开状态，在进行清洗时所述控制系统将所述气动蝶阀关闭，使清洗水从所述进水管路12进入所述洗罐器8。所述气液切换机构中的所述切换部件10还可为换向阀，如气动换向阀，如图13所示，所述气动换向阀设置在所述回收管路上，当气体回收时所述气动换向阀的上阀芯(或下阀芯)打开，下阀芯(或上阀芯)关闭，当进行清洗时上阀芯(或下阀芯)关闭，下阀芯(或上阀芯)打开。
在其他实施例中，所述正压保护机构和所述负压保护机构还可通过法兰等可拆卸地连接。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。