Устройство для охлаждения жидкости в резервуаре Советский патент 1992 года по МПК F25D13/00 A01J9/04 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для ох- лаждения жидкостей, например молока и соков.

Известно устройство, содержащее емкость для молока (флягу) и сосуд Дьюара с жидким азотом, снабженный капсулой с отверстием и клапаном, двумя трубопроводами, двухходовым краном и источником сжатого газа, а в емкости для молока установлена прлая штанга с распылительной головкой и конусообразными элементами. Капсула смонтирована на выходных участках трубопроводов, один из которых расположен в верхней части капсулы и связан с источником сжатого газа, а другой расположен в нижней части капсулы и связан со штангой.

Известно устройство, содержащее емкость (сосуд Дьюара) с охлаждающей жидкостью (жидким азотом), снабженную пробкой и камерой, капсулой и трубопроводом. Емкость через коллектор сообщена с полостью штанги, в нижней части которой установлена снабженная защитным кожухом поворотная распылительная головка. На ней закреплены направляющие втулки, охватываемые лопастями сильфонного типа. На концах лопастей установлены сопла, выходные участки которых направлены в противоположные стороны. За счет действия реактивных сил, создаваемых выходящей из сопел струей газифицированной охлаждаю-Ч 00

Јь

00

о

щей жидкости, происходит вращение распылительной головки и лопастей, которые перемешивают охлаждаемую жидкость в резервуаре.

Недостатком этого устройства является обрастание сопел и лопастей льдом, приводящее к Закупорке сопел и невозможности изъятия штангУГиз резервуара с охлаждаемой жидкостью.

Цель изобретения - повышение удобства пользования и надежности в работе устройства для охлаждения жидкости в резервуаре.

Сущность изобретения заключается в предотвращении обрастания сопл и лопастей льдом за счет исключения контакта сопел с охлаждающей жидкостью и лопастей - с низкотемпературным газом, поступающим из полости штанги. Для этого прворот- ный стакан распылительной головки выполняется содержащим сообщенные один с другим участки большего И меньшего поперечных сечений, первый из которых расположен выше нижней кромки защитного кожуха. Сопла укреплены на стенках поворотного стакана в верхней его части и сообщены с рабочей полостью через выполненные в стенках окна. В части поворотного стакана большего поперечного сечения установлен с возможностью вертикального перемещения поршень для обеспечения подачи хладагента к соплам и газа через участок меньшего поперечного сечения к лопастям.

На фиг. 1 показано устройство; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1, выполненный с разрезом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4-узел It на фиг. 1.

/ Устройство содержит емкость, выполненную в виде сосуда Дьюара 1 {фиг. 1), с охлаждающей жидкостью (жидким азотом) 2 и пробкой 3. В последней выполнены каналы 4, 5, б, в которых размещены трубопроводы 7, 8, 9 соответственно. Трубопровод 7 сообщает верхнюю часть капсулы 10 (фиг, 1) для дозированной выдачи хладагента (охлаждающей жидкости 2), расположенной в сосуде Дьюара 1. с установленной над пробкой 3 камерой 11 (фиг. 1). Трубопровод 8 сообщает газовую полость 12 (фиг. 1) сосуда Дьюара 1 с камерой 11. Трубопровод 9 сообщает нижнюю часть капсулы 10 через коллектор 13 (фиг. 1) с полостью 14 (фиг. 2) вводимой в резервуар 15 (фиг. 1) вертикальной штанги 16. На нижнем конце последней закреплен защитный кожух 17 и установлена с возможностью вращения распылительная головка 18 (фиг. 2), содержащая диаметрально расположенные сопла 19(фиг.2,3)для выхода хладагента 2 и поворотный стакан 20 (фиг. 2) с закрепленными на нем лопастями 21. Выходные участки сопел 19 направлены (фиг. 3) в противоположные стороны. Лопасти 21 выполнены в виде

5 сильфонов с расположенными внутри них направляющими втулками 22 (фиг. 2). Поворотный стакан 20 содержит сообщенные один с другим участки 23 и 24 (фиг. 2) большего и меньшего поперечных сечений соот0 ветственно. Участок 23 большего поперечного сечения расположен выше нижней кромки 25 (фиг. 2) защитного кожуха 17. Сопла 19 укреплены на стенке 26 (фиг. 2) участка 23 большего поперечного сечения в

5 верхней его части и сообщены с рабочей полостью 27 (фиг. 2) через выполненные в стенке 26 окна 28 (фиг. 2). На участке 23 большего поперечного сечения поворотного стакана 20 установлен с возможностью

0 вертикального перемещения поршень 29 (фиг. 2) для обеспечения подачи хладагента 2 к соплам 19 и газа через участок 24 меньшего поперечного сечения поворотного стакана 20 к лопастям 21.

5 Устройство функционирует следующим образом.

Испаряющийся в сосуде Дьюара 1 жидкий азот 2 переходит в газообразное состо- яние и из газовой полости 12 по

0 трубопроводу 8 поступает в камеру 11. При этом краны 30 (фиг. 1) и 31 (фиг. 4) находятся в следующих положениях: кран 30 перекрывает канал 4 и разобщает полости камеры 11 и капсулы 10, а кран 31 сообщает (фиг. 4)

5 полость камеры 11 с газовой полостью 12 сосуда Дьюара 1,

Давление газообразного азота в камере 11 увеличивается. При превышении расчетного значения давления часть азота автома0 тически сбрасывается в атмосферу через дренажно-предохранительный клапан 32 (фиг. 1). Таким образом создается и поддерживается необходимый для дальнейшей работы устройства запас газообразного азота

5 в камере 11. После помещения вертикальной штанги 16 с распылительной головкой 18 в резервуар (флягу) 15 поворотом крана 30 сообщают между собой полости камеры

11и капсулы 10. Одновременно поворотом 0 крана 31 разобщают полость камеры 11 с

газовой полостью 12 сосуда Дьюара 1 и сообщают газовую полость 12 с атмосферой через канал 33 (фиг, 4) корпуса 34 крана 31. Это обеспечивает отсутствие дополнитель- 5 ного наддува капсулы 10 из газовой полости

12сосуда Дьюара 1. При указанном положении крана 30 газообразный азот из камеры 11 по трубопроводу 7 под избыточным давлением поступает в капсулу 10 и вытесняет

из нее жидкий азот 2, который по трубопроводу 9 поступает в коллектор 13. При этом жидкий азот испаряется. Затем газообразный азот поступает в попую штангу 16 (возможно попадание в штангу 20 и незначительного количества жидкой фазы, окончательное испарение которой произойдет в ней).

Под действием давления газа поршень 29 перемещается до упора в участок 24 меньшего поперечного сечения поворотного стакана 20, Окна 28 перестают быть перекрытыми поршнем 29, газ истекает через сопла 19. Возникающие при истечении газа реактивные силы создают момент (вследствие центрально-симметричного относительно оси штанги 16 расположения сопел 19) и лопасти 21 начинают вращаться (вместе с поворотным стаканом 20), перемешивая охлаждаемую жидкость 35 (фиг. 1), например, молока, в резервуаре (фляге) 15.

Вытесняемая из подпоршневого пространства (при перемещении поршня 29 из верхнего з нижнее положение) газовая среда поступает по направляющим втулкам 22 в полости 26 (фиг. 2) сильфонных лопастей 21, создает в них избыточное давление, в результате чего они растягиваются. Растянутые лопасти 21 имеют большую площадь и, следовательно, более эффективно перемешивают охлаждаемую жидкость 35. Для достижения этой же цели между смежными гофрами сильфонных лопастей 21 закрепляются гибкие мембраны 37 (фиг. 2).

Прошедший через сопла 19 низкотемпературный газ выходит из-под кожуха 17 и поднимаясь вверх, охлаждает жидкость 35. Поскольку растягивание лопастей 21 производится не образующимся низкотемпературным газом, а газом, вытесняемым поршнем 29 из участка 23 большего поперечного сечения поворотного стакана 20, то температура лопастей 21 будет примерно равной температуре охлаждающей жидкости 35, т.е. лопасти 21 не будут обрастать льдом.

Наличие у поворотного стакана 20 участка 23 большего поперечного сечения обеспечивает необходимый запас не низкотемпературного (теплого) газа, требуемого для растяжения лопастей 21.

Наличие участка 24 меньшего поперечного сечения на поворотном стакане 20 также способствует этому, т.к. поскольку сильфонные лопасти 21 являются упругими и для их растяжения требуется повышенное давление, то дополнительный балластный обьем уменьшил бы степень растяжения сильфонных лопастей 21.

Размещение участка 23 большего поперечного сечения поворотного стакана 20 выше нижней кромки 25 защитного кожуха 17 исключает его обмерзание льдом (при нижнем положении поршня 29, т.е. когда на участке 23 большего поперечного сечения

поворотного стакана 20 находится холодный газ).

Перекрытие поршнем 29 (в его верхнем положении) окон 28, выполненных на стенках 26 участка 23 большего поперечного сечения поворотного стакана 20 обеспечивает исключение сообщения полостей 36 (фиг, 2) сильфонных лопастей 21 с пространством, ограниченным защитным кожухом 17, т.е. исключает попадание холодного газа в лопасти 21.

Для обеспечения нахождения поршня 29 в нижнем положении (для максимального растягивания сильфонных лопастей 21 при подаче газа) нужно повышенное давление

газа над поршнем 29, что обеспечивается соответствующим выбором геометрических размеров сопел 19 и лопастей 21 (учитывается создаваемое ими противодавление при движении поршня 29).

Когда весь жидкий азот 2 из капсулы 10

вытеснен, газифицировался и вышел через сопла 19, то давление над поршнем 29 падает и становится меньшим, чем давление под поршнем 29. Сильфонные лопасти 21 сжимаются, и поршень 29 перемещается, занимая верхнее положение. Затем штангу 16 поднимают, резервуар 15 отводят в сторону и закрывают, а на его место устанавливают другой резервуар (флягу) 15.

Перед поднятием штанги 16 из резервуара 15 поворотом крана 30 разобщают полость капсулы 10 от полости камеры 11 и поворотом крана 31 сообщают полость камеры 11 с газовой полостью 12 сосуда Дьюара 1. Газообразный азот заполняет камеру 11, Одновременно давлением столба жидкого азота 2 в сосуде Дьюара 1 клапан 38 (фиг, 1) открывается и через отверстие 39 капсула 10 заполняется очередной дозой жидкого

азота 2.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить удобство пользования и надежность в работе устройства для охлаждения жидкости в резервуаре

(за счет исключения закупоривания сопел и нарастания льда на сильфонных лопастях) и может быть использовано для охлаждения жидкостей (молока, молочных продуктов, соков и т.д.) в мелкотоварном производстве,

например в сельском хозяйстве.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения жидкости в резервуаре, содержащее емкость для охлаждающей жидкости с расположенной в ней капсулой для дозированной подачи хладагента и пробкой, в каналах которой размещены трубопроводы,1 один из которых сообщает верхнюю часть капсулы с установленной над пробкой камерой, другой - газовую полость емкости с указанной камерой, а третий - нижнюю часть капсулы через коллектор с полостью вводимой в ре зервуар вертикальной штанги, на нижнем конце которой укреплен защитный кожух и установлена с возможностью вращения распылительная головка, содержащая диаметрально расположенные сопла для выхода хладагента, выходные участки которых направлены в противоположные стороны, и поворотный стакан с закрепленными на нем

0

5

лопастями, выполненными в виде сильфо- нов с расположенными внутри них направляющими втулками, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства в пользовании и надежности в работе, поворотный стакан содержит сообщенные один с другим участки большего и меньшего поперечного сечения, первый из которых расположен выше нижней кромки кожуха, при этом сопла укреплены на его стенках в верхней части и сообщены с рабочей полостью через выполненные в стенке окна, причем в этой части поворотного стакана установлен с возможностью вертикального перемещения поршень для обеспечения подачи хладагента к соплам и газа через участок меньшего поперечного сечения к лопастям.

Использование: в холодильной технике для охлаждения жидкостей, например молока и соков. Сущность изобретения: устройство содержит емкость для охлаждения жидкости с расположенной в ней капсулой для дозированной подачи хладагента и пробкой и размещенной над последней камерой. В каналах пробки размещены трубопроводы для сообщения верхней части капсулы и газовой полости емкости с камерой и нижней части капсулы с полостью вводимой в резервуар штанги. На ней укреплены защитный кожух и установлена с возможностью вращения распылительная головка, содержащая сопла и поворотный стакан с лопастями. Последний содержит участки большего и меньшего поперечного сечения. Сопла укреплены на стенках стакана на участке большего сечения и расположены под защитным кожухом. В полости стакана установлен поршень для обеспечения подачи хладагента к соплам через окна в стенке стакана и подачи газа через участок меньшего поперечного сечения к лопастям. 4 ил.

91

К

(U8№u

шгЗ

Редактор

Составитель Ю.Сеченов Техред М.Моргентал

17

23

29

3V

ШигА

Корректор Н.Слободяник