МОЛОЧНАЯ АВТОЦИСТЕРНА Российский патент 2012 года по МПК A01J9/04 B60P3/22 F25B39/02 

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в сельском хозяйстве, агропромышленном комплексе и фермерских хозяйствах, обслуживающих стадо с суточным надоем до 1200 л молока.

Известны молочные автоцистерны, предназначенные для приемки с ферм, перевозки и сдачи молока на молокозаводы объемом от 1000 л до 13400 л (см. Г6-ОПА33086 и Г6-ОПА-5322 [1, 2]), производства Вологодского машиностроительного завода, веб-сайт www.vmz.ru. Они устанавливаются на раму шасси автомобиля УАЗ-33036, ГА3-33021 «ГАЗель», ЗИЛ-5301 «Бычок», КАМАЗ-53229. При этом известно из опыта розничных продаж цельного молока, что наиболее удобным объемом для рыночной выездной торговли является вместимость 1000…1200 л на шасси УАЗ-33036 и ГАЗ-33021, которая позволяет за один день на рынках реализовать все молоко. При этом молоко на фермах охлаждается в молокоохладителях, затем перегружается в изотермические автоцистерны в охлажденном состоянии и доставляется потребителю.

С другой стороны, известны молочные холодильные установки, предназначенные для сбора, охлаждения и хранения 2000…3000 л молока при +4°С на молочно-товарных фермах, открытого типа по патенту РФ №2337534 [3]. Они содержат мотор-редуктор с мешалкой, глубоковальцованный щелевой испаритель днища [3], полученный шовной сваркой, компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА), причем всасывающий трубопровод ККА соединен с коллектором, а нагнетательный трубопровод ККА - с инжектором щелевого испарителя. Они обеспечивают охлаждение молока в течение 2…3 часов после дойки, тем самым останавливают рост БАК-обсемененности и блокируют размножение молочно-кислых бактерий. Однако для доставки потребителю молоко необходимо перегрузить в изотермическую закрытую автоцистерну. Холодильная мощность ККА составляет 12…15 кВт, электрическая мощность 3,5…5 кВт, питание - промышленная трехфазная сеть 380 В × 50 Гц, что позволяет большие объемы молока 1000…1500 л охладить до +4°С за короткое время.

Из известных наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является автоцистерна Г6-ОТА-1,2 вместимостью 1200 л на шасси ГАЗ 33021 (ГАЗель) [1]. Она содержит внутреннюю эллиптическую емкость, выполненную из пищевой нержавеющей стали, верхний люк с герметичной крышкой и сливным патрубком. Наружная обшивка - также из нержавеющей стали. Между внутренней емкостью и облицовкой размещен надежный слой термоизоляции, обеспечивающий постоянство температуры охлажденного молока при перевозке и временном хранении.

Основным недостатком автоцистерны Г6-ОТА-12 для потребителя является необходимость применения двух молочных резервуаров для сохранения и сбыта молока: молокоохладителя и автоцистерны. Каждый резервуар выполнен из пищевой нержавеющей стали, достаточно дорог и сложен в производстве, к тому же автоцистерна должна иметь повышенную прочность с учетом динамических нагрузок от колебаний молока при движении. Эта динамическая прочность может быть достигнута только за счет дополнительных закладных элементов между резервуаром и облицовкой. Дополнительные закладные элементы автоцистерны представляют собой фактически дополнительные «тепловые мостики» по сравнению со станционарными закрытыми молокоохладителями, поэтому их теплопроводность (она обратна коэффициенту теплоизоляции) всегда выше, а коэффициент теплоизоляции ниже. Улучшение теплоизолирующих свойств автоцистерны может быть достигнуто за счет усложнения конструкции (металлополимерных закладных элементов), но это приводит к неизбежному удорожанию. Реальная теплоизоляция автоцистерны Г6-ОТА-1,2 при температуре, равной 30°С, может приводить к подъему температуры остатков молока до 10…15°С и к их прокисанию в конце выездной розничной торговли. Другим недостатком является внесение дополнительной БАК-обсемененности при перегрузке из молокоохладителя в автоцистерну.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса сбора охлаждения, доставки высококачественного цельного молока с молочно-товарной фермы потребителю, а также реализация холодильной автоцистерны для розничной суточной торговли.

С этой целью в молочную автоцистерну, содержащую теплоизолированный эллиптический резервуар 1 с верхним люком, герметичной крышкой и сливным патрубком, согласно изобретению введены глубоковальцованный щелевой испаритель днища с продольными щелевыми каналами, выполненный шовной сваркой с разворотной полостью, инжектором и всасывающим коллектором, мотор-редуктор с мешалкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат, закрепленный на единой раме с автоцистерной, причем всасывающий трубопровод ККА соединен с верхней частью коллектора, а нагнетательный трубопровод ККА - с нижней частью инжектора; для автономности в молочную автоцистерну по п.1 введен бензоэлектрогенератор, электрически соединенный с компрессорно-конденсаторным агрегатом и мотор-редуктором.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен сборочный чертеж молочной автоцистерны, на фиг.2 - развертка щелевого испарителя днища.

Молочная автоцистерна (фиг.1) содержит теплоизолированный внутренний эллиптический резервуар 1, выполненный из пищевой нержавеющей стали толщиной 2 мм с наружным теплоизоляционным покрытием 2 и облицовкой 3 габаритными размерами 2000×1300×700 мм. Для компенсации динамических нагрузок от «плеска» молока резервуар 1 помещен в усиленный каркас (на фиг.1 не показан), расположенный внутри теплоизоляционного покрытия 2 с закладными элементами. Эллиптическая конструкция резервуара 1 по сравнению с цилиндрической обеспечивает понижение центра тяжести заполненной автоцистерны и повышение устойчивости от опрокидывания при движении на виражах.

Резервуар 1 содержит верхний люк 4 с герметичной крышкой 5 на замках, исключающих выплеск молока при движении, а также мотор-редуктор 6 с мешалкой 7 и подпятником 8. Подпятник 8 исключает поломку мешалки от реакции на перемещения молока внутри резервуара 1 при движении автоцистерны. В днище резервуара 1 введен глубоковальцованный щелевой испаритель 9 с продольными щелевыми каналами, разворотной полостью 10, инжектором 11 и всасывающим коллектором 12, выполненный шовной сваркой (фиг.2). Глубоковальцованный щелевой испаритель днища 9 содержит 28 треугольных щелей (14 - «вперед» и 14 «назад») глубиной h=3 мм и шириной основания b=32 мм, площадью сечения F=0,5×32×3=48 мм² (см. фиг.2). Общая площадь сечения однонаправленного потока хладона через 14 щелей составляет Q=14×48=672 мм². Для использования возможностей щелевого испарителя 9 на полную мощность сечения разворотной полости 10, инжектора 11 и коллектора 12 должны быть такого же порядка, что и суммарная площадь щелей, т.е. треугольного профиля с шириной не менее 50 мм и высотой h=25 мм. На единой раме впереди между кабиной «ГАЗели» и резервуаром 1 установлен компрессорно-конденсаторный агрегат 13, состоящий из хладонового компрессора 14, конденсатора 15 воздушного охлаждения, ресивера 16, фильтра-осушителя 17, терморегулирующего вентиля (ТРВ) 18. Всасывающий трубопровод 19 ККА 13 с условным проходом dy 30 мм соединен с верхней частью коллектора 12, а нагнетательный трубопровод ККА 13 (dy=14 мм) соединен с нижней частью инжектора 11. Общий путь хладона от инжектора 11 до коллектора 12 увеличивается вдвое благодаря разворотной полости 10 и достигает 4 м (см. фиг.2). За счет этого реализуется более полное прокипание хладона и равномерность потока холода по всему щелевому испарителю 9.

Общая площадь теплового контакта щелевого испарителя с молоком S=28×0,032×1,9=1,7 м². Она может пропустить через себя поток мощности N=qS=10 кВт, где q=6 кВт/м² - удельная мощность щелевого испарителя 9 хладона. Этого потока мощности вполне достаточно, чтобы обеспечивать быстрое охлаждение половины резервуара за 2,5 часа при двухдоечном применении. Холодильная мощность Р [кВт], которую необходимо развить для охлаждения m=600 кг молока, определяется из формулы W_[кДж]=m·c·ΔT=P·t, где с=3,9 кДж/(кг·град) - теплоемкость молока, ΔT=28°С - перепад температур от 32°С до 4°С, t=2,5×3600=9000 с - время охлаждения. Откуда Р=7,3 кВт. Для удобства применения целесообразно запитать ККА 13 от однофазного напряжения 220 В, например, на базе компрессора TFH4531F, «Юните Герметик», имеющего холодильную мощность Р=7,5 кВт при температуре кипения хладона R22 +7°С и потребляющего от однофазной сети 220 В, 50 Гц, 3 кВт. Такой источник электропитания через вилку-удлинитель доступен на ферме и на простейших оборудованных розеткой 220 В стоянках. Для охлаждения в автономном режиме без внешнего электропитания и при движении в молочной автоцистерне должен быть предусмотрен однофазный бензоэлектрогенератор 21 мощностью до 4 кВт (220 В, 50 Гц). В автономном режиме он электрически соединен через сеть питания с ККА 13 и мотор-редуктором 6.

Работает молочная автоцистерна следующим образом.

При включении ККА 13 жидкий хладон из ресивера 16, проходя через фильтр-осушитель 17, поступает в ТРВ 18, где, дросселируясь, по нагнетательному трубопроводу 20 подается в инжектор 11 и вскипает. Далее равномерно по щелям испарителя 9 хладон кипит и перемещается «вперед» до разворотной полости 10 и «назад» к коллектору 12. Пары насыщенного хладона собираются в верхней части коллектора 19, всасываются компрессором 14. Насыщенный хладоновый пар сжимается компрессором 14 в конденсатор 15 воздушного охлаждения, где превращается в жидкость и вновь поступает в ресивер 16 жидкого хладона. Мотор-редуктор 6 с мешалкой 7 обеспечивают хороший теплообмен испарителя 9 и молока, исключая образование льда. По мере охлаждения молока ТРВ 18 автоматически уменьшает поток жидкого хладона через свой дроссель. После охлаждения молока до +4°С термодатчик молока (не показан) обесточивает компрессор 14, вентилятор конденсатора 15 и мотор-редуктор 6. Теплоизоляция 2 ограничивает приток тепла от окружающего воздуха. С учетом усиленного каркаса резервуара 1 и его закладных элементов (тепловых мостов) теплоприток при внешней температуре +30°С не превышает 0,5 кВт, с чем легко справляется ККА 13, имеющий на порядок большую холодильную мощность Р [кВт]. При повышении температуры молока до +5°С термодатчик снова включает ККА 13 и мотор-редуктор 6, охлаждая молоко до +4°С. Для выездной торговли охлажденным молоком в оборудованных местах достаточно иметь розетку 220 В × 50 Гц 3 кВт для подключения ККА. В автономном режиме необходимо использовать бензоэлектрогенератор 21, который имеет габариты 500×800×700 мм, массу до 70 кг и легко монтируется в кузове на единой раме. Для удобства эксплутации резервуар 1 и ККА 13 монтируют также на единой раме, которую закрепляют на бортовом автомобиле «ГАЗель». После продажи (или сдачи) молока герметичную крышку 5 люка 6 открывают и промывают резервуар 1 высоконапорной струей воды.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом и аналогами позволяет упростить доставку цельного молока потребителю, исключить дополнительный холодильный резервуар на ферме и дополнительную перегрузку из молокоохладителя в автоцистерну, подавать молоко при дойке непосредственно в автоцистерну, поддерживать оптимальную температуру молока +4…+5°С все время розничной торговли. Молочная автоцистерна внедрена в серийное производство ООО «НПП «Автомаш-Владимир» с мая 2009 г.

Источники информации

1. Автоцистерна для перевозки пищевых жидкостей Г6-ОТА-1,2, веб-сайт: www.vmz.ru, вместимость 1200 л.

2. Автоцистерна для перевозки пищевых жидкостей Г6-ОПА-5322, веб-сайт: www.vmz.ru, вместимость 13400 л.

3. Патент RU №2337534 от 26.12.2005 г. Молочная холодильная установка.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложенная молочная автоцистерна содержит закрепленные на единой раме молочной автоцистерны термоизолированный эллиптический резервуар 1 с верхним люком 4, герметичной крышкой 5 и сливным патрубком, глубоковальцованный щелевой испаритель днища 9, мотор-редуктор 6 с мешалкой 7, компрессорно-конденсаторный агрегат 13. Глубоковальцованный щелевой испаритель 9 днища выполнен шовной сваркой с продольными каналами и разворотной полостью 10, инжектором 11 и всасывающим коллектором 12. Всасывающий трубопровод 19 компрессорно-конденсаторного агрегата 13 соединен с верхней частью коллектора 12, нагнетательный трубопровод 13 компрессорно-конденсаторного агрегата 13 - с нижней частью инжектора 11. Изобретение упрощает процесс охлаждения молока, длительное время поддерживает его оптимальную температуру. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Молочная автоцистерна, содержащая теплоизолированный эллиптический резервуар с верхним люком, герметичной крышкой и сливным патрубком, отличающаяся тем, что в нее введены глубоковальцованный щелевой испаритель днища с продольными щелевыми каналами, выполненный шовной сваркой с разворотной полостью, инжектором и всасывающим коллектором, мотор-редуктор с мешалкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат, закрепленные на единой раме с молочной автоцистерной, причем всасывающий трубопровод ККА соединен с верхней частью коллектора, а нагнетательный трубопровод ККА - с нижней частью инжектора.

2. Молочная автоцистерна по п.1, отличающаяся тем, что в нее введен бензоэлектрогенератор, электрически соединенный с компрессорно-конденсаторным агрегатом и мотор-редуктором.