Теплообменный аппарат для обработки вязких продуктов Советский патент 1991 года по МПК F28D11/02 F28G1/12 

Изобретение относится к устройствам для нагревания, либо охлаждения жидких и пастообразных продуктов, а точнее к теплообменникам с очищаемой поверхностью теплообмена, и может найти применение в пищевой и консервной промышленности для тепловой обработки вязких продуктов. Цель изобретения - интенсификация теплообмена и снижение энергоемкости.

На фиг.1 изображен теплообменный аппарат, продольный разрез, и схема включения в процессе.обработки продукта; на фиг.2 - теплообменный аппарат, поперечный разрез, и узел крепления скребков до подачи пара; на фиг.З -то же, после подачи пара; на фиг.4 - узел крепления скребков; на фиг.5 - узел 1 на фиг.4; на фиг.6 - скребок.

Теплообменный аппарат включает внутренний цилиндр 1 с выполненными на нем винтовыми выступами 2 и укрепленными на нем перегородками 3, на каждой из которой закреплен сильфон 4, расположенный в продуктовой камере 5 и сильфон 6, расположенный в полости внутреннего цилиндра 1, причем сильфон 4 имеет меньший диаметр, чем сильфон 6, на перегородке 3 имеется обратный клапан 7, состоящий из шарика 8, пружинки 9, корпуса 10 с отверстиями 11, и перепускное тормозное отверстие 12. Полости сильфонов 4 и 6 заполнены высококипящей жидкостью, верхнее основание сильфона 4 соединено со стойкой 13, имеющей кольцевой выступ 14, с опирающимся на него упругим элементом 15, упирающимся в поверхность скребка 16, имеющего окна 17, при этом наружная поверхность скребка 16 упирается в ограничитель 18, продуктовая камера 5 размещена в зазоре между наружной поверхностью внутреннего цилиндра 1 и греющей поверхностью наружного цилиндра 19, образующей с корпусом 20 паровую рубашку 21. Внутренний цилиндр 1, имеющий отверстие 22, соединен с распределителем 23 и приводом 24, в полость внутреннего цилиндра 1 введена труба 25 отвода конденсата, снабженная конденсатоотводчиком 26, соединенным с магистралью конденсата. Распределитель 23 и паровая рубашка 21 через регулятор пара 27 соединены с паровой магистралью . Регулятор давления продукта 29, установленный на выходе продукта из теплообменного аппарата, связан с емкостью 30, насосом 31, осуществляющим подачу продукта.

Теплообменный аппарат работает следующим образом.

С помощью привода 24 производится пуск внутреннего цилиндра 1, после чего

продукт из емкости 30 насосом 31 подается в теплообменный аппарат. До подачи пара в паровую рубашку 21, внутренний цилиндр 1 и регулятор давления продукта 29 рабочая

кромка скребка 16 образует с греющей поверхностью наружного цилиндра 19 зазор, что снижает энергозатраты, предотвращает избыточное истирание скребков 16 и повышает время их работы. Пар с помощью регу0 лятора пара 27 через распределитель 23 и отверстие 22 подается во внутренний цилиндр 1, паровую рубашку 21, а через вентиль 28 - на регулятор давления продукта 29. При этом устанавливается одинаковое

5 давление продукта в продуктовой камере 5 и пара в паровой рубашке 21 и во внутреннем цилиндре , что предотвращает вскипание и пригорание продукта.

Так как сильфон 6 имеет больший диа0 метр, чем сильфон 4, то происходит перемещение жидкости из полости сильфона 6 в полость сильфона 4 и при этом производится сближение и контакт скребка 16с греющей поверхностью цилиндра 19. Так как

5 полости сильфонов 4 и 6 разделены перегородкой 3, снабженной перепускным тормозным отверстием 12 и обратным клапаном 7, то перемещение скребка 16с греющей поверхности цилиндра 19 происходит

0 сразу, как только создается давление в продуктовой камере 5 и во вращающемся внутреннем цилиндре 1.При этом жидкость из полости сильфона 6, поднимая шарик 8 и сжимая пружину 9, поступает в полость

5 сильфона 4. Такой переход жидкости происходит и через перепускное отверстие 12 благодаря быстрому перетеканию с греющей поверхности цилиндра 19, что обеспе- чивает ускорение процесса вывода

0 теплообменного аппарата на режим. По завершению процесса тепловой обработки производится отключение подачи пара. При этом происходит закрытие обратного клапана 7 и избыточная жидкость из поло5 сти сильфона 4 поступает в полость сильфона 6 только через перепускное тормозное отверстие 12. При этом перемещение скребка 16 от греющей поверхности цилиндра 19 и образование зазора между ними

0 происходит мгновенно, в течение времени, требуемого для остывания продукта, что предотвращает пригорание продукта на горячей поверхности цилиндра 19. Плавность работы скребка 16 обеспечивается упругим элементом 15, расположенным между коль5 цевым выступом 14 стойки 13 и скребком 16. Фиксация скребка 16 на стойке 13 обеспечивается ограничителем 18. При движении скребка 16 продукт проходит в прорези 17, что снижает сопротивление движению, а

следовательно, расход энергии на вращение внутреннего цилиндра 1. Конденсат отводится из внутреннего цилиндра 1 с помощью трубы 25 и конденсатоотводчика 26. Направление вращения внутреннего цилиндра 1 выбирается таким, чтобы обеспечить ход витков навивки выступов 2 против осевого направления движения продукта. При этом увеличивается интенсивность турбулентных пульсаций в пограничном слое продукта, прилегающего к внутреннему цилиндру 1. Величина выступа 2 и их шаг таковы, что не происходит отрыва турбулентных вихрей в ядро потока, благодаря чему увеличивается интенсивность теплоотдачи от поверхности внутреннего цилиндра 1, предотвращается явление массовой ротации без существенного увеличения гидравлического сопротивления.

Во вращающийся цилиндр подается пар, при этом получается дополнительная греющая поверхность, что позволяет увеличить производительность аппарата. Конструкция узла крепления скребка не требует дополнительной системы управления скребком, включающей подачу инертного газа, В теп- лообменном аппарате удлиняется межремонтный период, так как скребки не вержены быстрому истиранию, износу. Формула изобретении Теплообменный аппарат для обработки

вязких продуктов, содержащий корпус, подключенный к конденсатоотводчину и трубопроводам для подачи продуктов и пара, снабженным регуляторами давления, причем в корпусе коаксиально установлены наружный и внутренний цилиндры, в зазоре между которыми размещены скребки и узлы крепления скребков с сильфонами, закрепленными на внутреннем цилиндре, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена и снижения энергоемкости, каждый скребок выполнен с окнами, на наружной поверхности внутреннего цилиндра выполнены винтовые выступы, а в полости внутреннего цилиндра по

одной оси с сильфонами узлов крепления размещены дополнительные сильфоны большего диаметра, причем полости силь- фонов разделены закрепленной на внутреннем цилиндре перегородкой с

перепускным тормозным отверстием, снаб-. женной обратным клапаном.

Изобретение относится к устройствам для нагревания либо охлаждения жидких и пастообразных продуктов и может найти применение в пищевой и консервной промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса теплообмена и снижение энергоемкости. Теплообменный аппарат содержит внутренний цилиндр 1 с винтовыми выступами и перегородками 3, на каждой из которых закреплен сильфон 4 в продуктовой камере 5 и сильфон 6 во внутреннем цилиндре 1, причем сильфон 4 имеет меньший диаметр, чем сильфон 6. На перегородке 3 имеется обратный клапан 7 и перепускное тормозное отверстие 12. Полости сильфонов заполнены высококипящей жидкостью. К верхнему основанию сильфона 4 присоединена стойка 13, имеющая кольцевой выступ 14 с опирающимся на него упругим элементом 15, упирающимся в поверхность скребка 16, имеющего окна 17. Продуктовая камера 5 образована наружной поверхностью внутреннего цилиндра 1 и греющей поверхностью наружного цилиндра 19, образующей с корпусом паровую рубашку. Конструкция теплообменного аппарата обеспечивает интенсификацию теплообмена и предупреждает пригорание продукта. 6 ил.

-г

27

Пар

г-г-гW

Конденсат

3/

г28.

-Iг-г-г

16 I 20 11 2 5

//////

Конденсат

Фиг.1

20

№/гЗ

16

Л

фиг. 2

Фиг. 6