СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА И СНЕГА И ЧИСТКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ Российский патент 2011 года по МПК F25B47/00 F04D29/70 

Описание

Устройство касается способа для удаления льда или снега и/или слоев грязи с роторных лопастей осевых вентиляторов в холодильных установках для охлаждения или замораживанния продуктов, а также устройства для осуществления способа.

Осевой вентилятор, известный из уровня техники, представляет собой лопастную машину, которая оснащена ротором, по периметру которого расположены роторные лопасти. Вследствие геометрической формы роторных лопастей вращающийся ротор может всасывать газ и направлять его далее в направлении своей оси вращения (в осевом направлении) с повышенным давлением, отчего говорят о стороне всасывания и напорной стороне роторной лопасти.

Для охлаждения и/или замораживания продуктов, в частности пищевых продуктов, часто используются холодильные установки, в которых продукты транспортируются через зону обработки, в которой за счет холодной атмосферы производится удаление из них тепла. Широко распространены, например, так называемые туннельные морозильники, при использовании которых продукты входят в контакт с холодным газом, например холодной двуокисью углерода, азотом или с холодным воздухом и в результате этого охлаждаются и/или замораживаются, непрерывно перемещаясь через выполненный в форме туннеля корпус. С целью улучшения теплопередачи от продуктов в холодную атмосферу циркуляция последней внутри зоны обработки часто обеспечивается с помощью одного или нескольких вентиляторов. Часть влаги, которая попадает вместе с подлежащими охлаждению продуктами или вместе с окружающим воздухом в зону обработки, поглощается холодной атмосферой и вновь осаждается в другом месте холодильного устройства в форме льда или снега. В результате этого эффекта на твердых поверхностях, в частности, также на роторных лопастях вентиляторов, образуются слои льда или снега. Роторные лопасти имеют геометрические формы, которые оптимальны в необледеневшем состоянии в отношении производительности вентилятора, то есть максимального объемного потока холодной атмосферы, циркуляция которой обеспечивается с помощью вентилятора. Отклонения от оптимальной геометрической формы, обусловленные наличием слоя льда, ведут, таким образом, к снижению производительности и, следовательно, к уменьшению скорости проходящего мимо продуктов холодного газа. Тот же эффект возникает в случае отложения слоев грязи на роторных лопастях.

Теплопередача между твердым телом и газом в существенной степени зависит от относительной скорости между газом и твердым телом: чем меньше относительная скорость, тем хуже теплопередача. Лед и/или слои грязи на роторных лопастях вентиляторов ведут поэтому к ухудшению теплопередачи от подлежащих охлаждению продуктов к холодной атмосфере и, следовательно, к снижению охлаждающей способности холодильной установки. В случае, если охлаждающая способность уменьшается до значения ниже заданного, в соответствии с уровнем техники необходимо прервать производственный процесс для того, чтобы открыть холодильную установку и произвести чистку роторных лопастей. По этой причине отложения льда и/или грязи на роторных лопастях ведут к существенному снижению рентабельности такого рода способов охлаждения и/или замораживания.

Задачей настоящего изобретения по этой причине является указание способа рассмотренного вначале рода, с помощью которого обеспечивается возможность быстрого удаления с роторных лопастей льда, и/или снега, и/или слоев грязи без прерывания производственного процесса.

В соответствии с изобретением эта задача решается за счет того, что поток чистящего вещества направляется на роторные лопасти осевого вентилятора таким образом, что лед, и/или снег, и/или слои грязи удаляются и отводятся, по меньшей мере, с поверхности роторных лопастей, причем во время воздействия на их поверхности потока чистящего вещества роторные лопасти вращаются с заданным числом оборотов.

С помощью такого рода способа производится удаление льда, и/или снега, и/или слоев грязи с роторных лопастей во время производственного процесса. Хотя в течение соответствующего изобретению процесса очистки вследствие изменения характеристик потока происходит снижение производительности вентилятора. Поскольку, однако, в соответствии с опытом такой процесс очистки занимает менее двух секунд, он оказывает лишь несущественное воздействие на охлаждающую способность холодильной установки. По этой причине целесообразно повторять соответствующий изобретению процесс очистки через более короткие промежутки времени, чем процесс очистки в соответствии с уровнем техники.

Целесообразным образом струи чистящего вещества вырабатываются с помощью чистящих сопел. Если в случае струи чистящего вещества речь идет о потоке газа, то потоки чистящего вещества формируются с помощью сверхзвуковых сопел, в результате чего потоки чистящего вещества - по меньшей мере, на выходе чистящих сопел - распространяются со сверхзвуковой скоростью. За счет использования сверхзвуковых сопел вырабатываются газообразные потоки чистящего вещества с высоким значением количества движения и, следовательно, с высоким очищающим эффектом.

В соответствии с изобретением потоки чистящего вещества формируются из веществ, которые не ведут к загрязнению тех продуктов, которые охлаждаются и/или замораживаются в холодильной установке и которые не намерзают в каком-либо месте холодильной установки. Предпочтительно струи чистящего вещества формируются по этой причине из осушенного сжатого воздуха или газообразных азота или двуокиси углерода или смеси газообразного азота и/или двуокиси углерода и/или осушенного сжатого воздуха.

Одним вариантом соответствующего изобретению способа предусматривается, что из жидкой, находящейся под избыточным давлением двуокиси углерода за счет соответствующей декомпрессии формируют чистящие струи, содержащие двуокись углерода в твердой форме (сухой лед). Этот вариант является наиболее пригодным для чистки роторных лопастей в холодильных установках, в которых двуокись углерода в жидкой форме используется для охлаждения и/или замораживания продуктов.

Следующий вариант соответствующего изобретению способа предусматривает, что для формирования чистящих струй используется смесь пригодного газа и состоящего из твердой двуокиси углерода (сухого льда) гранулята.

Газ для выработки чистящих струй подводится к чистящим соплам в соответствии с изобретением с избыточным давлением, которое составляет от 1 до 60 бар, предпочтительно, однако, от 1 до 20 бар.

Одной формой выполнения изобретения предусматривается, что, по меньшей мере, одно чистящее сопло расположено в плоскости вращения подлежащих чистке роторных лопастей и на расстоянии от них таким образом, что выработанный чистящим соплом поток чистящего вещества проходит в плоскости вращения подлежащих очистке роторных лопастей. За счет использования расположенного таким образом сопла чистящий поток достигает как всасывающей стороны, так и напорной стороны роторных лопастей и освобождает их от налипшего льда и/или снега и/или слоев загрязнений.

Другим вариантом выполнения соответствующего изобретению способа предусматривается, что чистящие сопла на стороне всасывания и напорной стороне подлежащих очистке роторных лопастей расположены таким образом, что выработанные чистящими соплами потоки чистящего вещества попадают на поверхность подлежащих чистке роторных лопастей.

В соответствии с изобретением каждое чистящее сопло расположено таким образом, что наименьшее расстояние между чистящим соплом и роторной лопастью составляет от 1 до 100 мм, предпочтительно от 1 до 20 мм.

В соответствии с усовершенствованием соответствующего изобретению способа предлагается очистка роторных лопастей с управлением по времени, причем временной интервал между двумя следующими друг за другом процессами чистки составляет предпочтительно от 1 до 60 мин. Один вариант соответствующего изобретению способа предусматривает инициирование процесса очистки после того, как охлаждающая способность холодильной установки опустится ниже определенного значения, или как только необходимая для привода подлежащих очистке роторных лопастей мощность опустится ниже определенного значения.

Изобретение касается также устройства для удаления льда, и/или снега, и/или слоев загрязнений с роторных лопастей осевых вентиляторов в холодильных установках для охлаждения и/или замораживания продуктов.

Со стороны устройства поставленная задача решается за счет того, что, по меньшей мере, одно устройство для выработки струи чистящего вещества расположено вблизи роторных лопастей, и с помощью этого устройства через определенные промежутки времени вырабатывается направленная на роторные лопасти струя чистящего вещества, которая за счет своего количества движения удаляет и отводит с поверхности роторных лопастей лед и/или снег и/или слои зарязнений.

Предпочтительной формой выполнения соответствующего изобретению устройства предусмотрено, что устройство для выработки струи чистящего вещества состоит из сопла, к которому подводится смесь вещества для формирования струи чистящего вещества.

В соответствии с усовершенствованием соответствующего изобретению устройства предлагается, что одно или несколько сопел расположены в плоскости подлежащих очистке роторных лопастей и ориентрованы таким образом, что струи чистящего вещества, вырабатываемые соплами, проходят в плоскости вращения роторных лопастей и направлены к оси вращения роторных лопастей.

Одно выполнение соответствующего изобретению устройства предусматривает, что, по меньшей мере, одно чистящее сопло расположено на всасывающей стороне и, по меньшей мере, еще одно чистящее сопло расположено на напорной стороне подлежащих очистке роторных лопастей, причем каждое из чистящих сопел ориентировано таким образом, что поток чистящего вещества, вырабатываемый чистящими соплами, направлен на поверхности вращающихся роторных лопастей.

Следующее предпочтительное выполнение соответствующего изобретению устройства предусматривает, что чистящие сопла выполнены в качестве сверхзвуковых сопел, в которых могут быть выработаны выходящие со сверхзвуковой скоростью газообразные струи чистящего вещества.

Предпочтительным образом каждое из чистящих сопел расположено на минимальном расстоянии от роторных лопастей, которое составляет от 1 до 100 мм, предпочтительно от 1 до 20 мм.

Изобретение пригодно для чистки роторов осевых вентиляторов во всех возможных холодильных установках для охлаждения и/или замораживания продуктов. Особенно существенны преимущества, которые могут быть достигнуты с помощью изобретения, когда речь идет об установках, в зоны обработки которых поступают большие количества влаги, например о туннельных морозильниках, в которых осуществляется охлаждение и/или замораживание неупакованных пищевых продуктов. В зоны обработки такого рода туннельных морозильников влага поступает, с одной стороны, вместе с пищевыми продуктами, которые в целом имеют высокое содержание воды, и, с другой стороны, вместе с влажным окружающим воздухом, который всасывается с обоих открытых концов туннельного морозильника.

По отношению к уровню техники изобретение содержит ряд преимуществ.

Очистка роторных лопастей осевых вентиляторов в холодильных установках осуществляется через более короткие промежутки времени, так как очистка производится без прерывания производственного процесса. Тем самым, очистка осуществляется при ограниченном снижении производительности, в результате чего отчетливо повышается средняя производительность установки для охлаждения и/или замораживания. Кроме того, возрастает эффективность комплексного производственного процесса, в котором охлаждение и/или замораживание продуктов представляет собой лишь частичный аспект, вследствие в основном неизменной производительности производства.

В последующем изобретение поясняется более подробно на основании схематически изображенных на фигурах чертежей.

Чертежи показывают:

Фиг.1 - Ротор осевого вентилятора, вид сбоку и вид сверху, с одним соплом для выработки струи чистящего вещества.

Фиг.2 - Ротор осевого вентилятора, вид сбоку и вид сверху, с четырьмя соплами для выработки струи чистящего вещества.

Фиг.3 - Ротор осевого вентилятора, на стороне всасывания и напорной стороне которого расположены по две сопловые балки для выработки большого числа струй чистящего вещества.

Фиг.4 - Ротор осевого вентилятора с полым приводным валом, из которого через отверстия выходят струи чистящего вещества.

В этих четырех примерах выполнения одни и те же элементы установки обозначены одними и теми же символами.

На фиг.1 изображен вращающийся ротор R осевого вентилятора, который состоит из одного расположенного на стороне всасывания вала W ротора и четырех роторных лопастей В. На расстоянии приблизительно 10 мм от концов роторных лопастей В и в их плоскости вращения расположено сопло D для выработки струи S чистящего вещества, в которую через линию 1 подводится азот. Сопло D ориентировано таким образом, что выработанная в нем струя S чистящего вещества направлена к валу W ротора и проходит в плоскости вращения роторных лопастей В. Часть SU потока S чистящего вещества омывает напорные стороны роторных лопастей В, в то время как другая часть SO охватывает их сторону всасывания. Вследствие вращения ротора R все четыре роторных лопасти R омываются струей S чистящего вещества и за счет ее количества движения очищаются со всех сторон от льда и грязи.

Изображенный на фиг.2 пример выполнения отличается от изображенного на фиг.1 количеством струй чистящего вещества. По окружности ротора расположены четыре сопла D, в которых вырабатываются четыре струи S чистящего вещества. За счет этого сокращается время очистки и одновременно достигается лучшая производительность очистки.

На фиг.3 также изображен вращающийся ротор R осевого вентилятора, который состоит из одного расположенного на стороне всасывания вала W ротора и четырех роторных лопастей В. На стороне всасывания и напорной стороне роторных лопастей расположены сопловые балки DL, каждая из которых содержит один открытый и один закрытый концы. Через открытый конец в сопловые балки DL сопел подводится газообразный азот, который вновь выходит наружу через множество отверстий D. С помощью отверстий D, которые действуют в качестве сопел, вырабатывается большое количество струй S чистящего вещества, которые направлены параллельно валу W ротора и обеспечивают очистку роторных лопастей В с обеих сторон.

На фиг.4 изображен вращающийся ротор R осевого вентилятора, состоящий из расположенного на стороне всасывания, выполненного в качестве полого вала W ротора и четырех роторных лопастей В. Вал W ротора имеет один открытый и один закрытый концы. Через открытый конец газообразный азот вводится в вал W ротора и вновь выходит наружу через восемь отверстий D. С помощью восьми отверстий D, которые действуют в качестве сопел, вырабатываются восемь струй S чистящего вещества, причем на каждую сторону четырех роторных лопастей направлено по одной струе S чистящего вещества.

Изобретение предназначено для использования в холодильной технике при удалении льда, и/или снега, и/или слоев загрязнений с роторных лопастей осевых вентиляторов, используемых для охлаждения и/или замораживания продуктов. Через определенные временные интервалы, по меньшей мере, одну струю чистящего вещества направляют на роторные лопасти осевого вентилятора. Во время воздействия струй чистящего вещества на их поверхности роторные лопасти вращаются с заданным числом оборотов. Используют чистящие вещества, которые не приводят к загрязнению пищевых продуктов. Это может быть осушенный сжатый воздух или газообразная двуокись углерода или смесь азота и/или газообразной двуокиси углерода и/или осушенного сжатого воздуха.2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ для удаления льда, и/или снега, и/или слоев грязи с роторных лопастей осевых вентиляторов в холодильных установках для охлаждения и/или замораживания пищевых продуктов, отличающийся тем, что через определенные промежутки времени, по меньшей мере, одну струю чистящего вещества направляют на роторные лопасти осевого вентилятора таким образом, что производится удаление льда, и/или снега, и/или слоев грязи, по меньшей мере, с поверхностей роторных лопастей, причем роторные лопасти во время воздействия на них струй чистящего вещества вращаются с заданным числом оборотов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи чистящего вещества вырабатываются чистящими соплами.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что струи чистящего вещества образуются из веществ, которые не приводят к загрязнению тех пищевых продуктов, которые охлаждаются и/или замораживаются в холодильной установке, и не намерзают в каком-либо месте холодильной установки.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что струи чистящего вещества формируют из осушенного сжатого воздуха, или газообразной двуокиси углерода, или смеси азота, и/или газообразной двуокиси углерода, и/или осушенного сжатого воздуха.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что из жидкой находящейся под избыточным давлением двуокиси углерода за счет соответствующей декомпрессии формируют струи чистящего вещества, содержащие двуокись углерода в твердой форме (сухой лед).

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для выработки струй чистящего вещества используют смесь из пригодного газа и гранулята, состоящего из двуокиси углерода в твердой форме (сухого льда).

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что с помощью ультразвуковых сопел вырабатывают распространяющиеся со сверхзвуковой скоростью струи чистящего вещества.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку роторных лопастей осуществляют с управлением по времени, причем временной интервал между двумя следующими друг за другом операциями очистки составляет от 1 до 60 мин, предпочтительно от 1 до 20 мин.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс очистки роторных лопастей инициируют сразу после того, как холодильная производительность холодильной установки опустится ниже определенного значения или как только мощность, которая необходима для привода подлежащих очистке роторных лопастей, упадет ниже определенного значения или превысит его.

10. Устройство для удаления льда, и/или снега, и/или слоев грязи с роторов осевых вентиляторов в установках для охлаждения и/или замораживания продуктов, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно устройство для выработки струи чистящего вещества расположено вблизи роторных лопастей и с его помощью через определенные промежутки времени может вырабатываться направленная на роторные лопасти струя чистящего вещества, которая за счет своего количества движения обеспечивает удаление и отвод с поверхностей роторных лопастей льда, и/или снега, и/или слоев загрязнений.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что устройство для выработки струи чистящего вещества состоит из сопла (чистящего сопла), к которому может подводиться вещество или смесь вещества для формирования струи чистящего вещества.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что одно или несколько чистящих сопел располагаются в плоскости вращения подлежащих очистке роторных лопастей и ориентируются таким образом, что струи чистящего вещества, которые могут быть выработаны чистящими соплами, проходят в плоскости вращения роторных лопастей и направлены к оси вращения роторных лопастей.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно чистящее сопло располагается на стороне всасывания и, по меньшей мере, еще одно чистящее сопло располагается на напорной стороне плоскости вращения подлежащих очистке роторных лопастей, причем каждое из чистящих сопел ориентировано таким образом, что струя чистящего вещества, выработанная чистящими соплами, направлена на поверхности вращающихся роторных лопастей.

14. Устройство по одному из пп.11-13, отличающееся тем, что каждое чистящее сопло расположено на минимальном расстоянии от роторных лопастей, которое составляет от 1 до 100 мм, предпочтительно от 1 до 20 мм.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что чистящие сопла выполнены в форме сверхзвуковых сопел, в которых вырабатываются газообразные струи чистящего вещества, выходящие наружу со сверхзвуковой скоростью.