Устройство для охлаждения молока Советский патент 1993 года по МПК A01J9/04 

J

-г

/

VI Ю 00

ел

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к системам для охлаждения молока.

Известны установки для охлаждения молока в холодное время года, содержащие хладоэккумулирующую емкость, наполненную хладоносителем (водой), утепленную теплоизоляционным слоем по наружной обшивке с установленным внутри льдообразу- ющим конусом.

Недостатком описанного устройства является недостаточная рассеиваемая мощность и невозможность ее использования при температуре наружного воздуха выше -7°С.

Известны аккумуляторы естественного и искусственного холода, выполненные в виде резервуаров, расположенных в тепло- изолированных помещениях с открывающимися люками, через которые помещение соединяется с окружающим воздухом.

Недостатком этих устройств является их большая мзтериалоемкость, высокая стоимость и большие затраты производственной площади при ограниченности теплообменной поверхности.

Известно устройство для охлаждения молока, содержащее аккумулятор - теплообменник, выполненный в виде вертикального ряда резервуаров с крышками и двумя системами труб для их сообщения и установленной на открытом воздухе.

Недостатком данного устройства является то, что для его работы необходимо иметь электромеханическую автоматиче- скую систему, что существенно снижает надежность и повышает стоимость устройства.

Известно устройство для охлаждения молока, содержащее аккумулятор-теплооб- менник, выполненный в виде вертикального ряда резервуаров с переливными каналами, подводящие и отводящие трубы и двойную систему циркуляции хладоносителя в зависимости от температуры окружающего (на- ружногр) воздуха..

Недостатком данного устройства является то, что конструкция его не допускает промерзания воды в резервуарах аккумулятора на всю глубину, т.к. аккумулятор-тепло- обменник выйдет из строя. Это снижает надежность, аккумулирующую способность и интенсивность охлаждения и требует специальной теплоизоляции трубопроводов, что увеличивает материалоемкость устрой- ства.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для охлаждения молока, содержащее экран, под

которым размещен основной резервуар на опорах с установленными в его верхней части экранирующими элементами, зона между которыми сообщена посредством сливной трубки с верхней частью промежуточного резервуара, нижняя часть которого сообщена с последовательно установленными насосом и теплообменником и, далее, посредством трубопроводов с управляемыми клапанами, с расположенными между экраном и основным резервуаром - с системой распыления воды и с подающей трубой с форсунками, при этом, между экраном и верхней частью основного резервуара расположено ограждение, охватывающее основной резервуар по периметру;

Недостатком указанного устройства является большая материалоемкость, малая рассеивающая мощность.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства и снижение его материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство Снабжено теплоизолирующим корпусом, имеющим люки с крышками в верхней части и бортовым ограждением, размещённым по периметру этой части, при этом, теплоизолирующий корпус установлен с внешней стороны основного резервуара с зазором относительно поверхности последнего и опоры, на которой он расположен, а промежуточный резервуар выполнен двухсекционным и верхняя часть его первой секции сообщена со сливной трубкой, а зона, образованная бортовым ограждением, посредством наклонной трубы сообщена с верхней частью второй секции, при этом, нижние части .первой и второй секций посредством соответствующих трубопроводов с управляемыми клапанами сообщены с теплообменником молока, а система распыления воды выполнена в виде подающего опорного конуеа с распылительными трубами с отверстиями, при этом, к каждой трубе прикреплена под наклоном аэродинамическая пластина; тем.что нижняя часть второй секции промежуточного резервуара сообщена с конденсатором холодильной машины и, далее, посредством трубопровода с управляемым клапаном - с системой распыления воды; тем, что между выходом теплообменника молока и соответствующими управляемыми клапанами, сообщенными с системой распыления воды и подающей трубой с форсунками включен теплообменник холодильной машины; тем, что оно снабжено блоком управления, выходы которого связаны с входами управляемых клапанов; тем, что выход блока управления связан с управляющим входом насоса; тем, что оно

снабжено датчиком температуры охлажденной воды: тем, что снабжено датчиком температуры окружающей среды; тем, что оба датчика связаны с входами блока управления.

На фиг. 1 схематически показано устройство для охлаждения молока; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема блока управления.

Устройство состоит из теплоизолиро- ванного корпуса 1. расположенных внутри его основного резервуара 2, экрана 3, например цилиндрического, подающей трубы 4, теплоизолированных съемных крышек 5 (соответствующих люков), системой распыления воды в виде подающего опорного ко- нуса 6, распылительных труб 7 с установленными на них под углом к плоскости установки распылительных труб 7 аэро- динамическими пластинами 8, вращающейся обоймы 9, а также экрана 10 подающей вертикальной трубы 11, блока управления 12, электрически связанного с управляемыми клапанами (вентили) 13 и 14, сливной 15 и наклонной 16 труб, проходящей через сетчатое ограждение 17 зоны охлаждения, датчика температуры 18, охлажденной воды.сливных отверстий 19, резервуара-теплообменника молока 20, секций 21 двухсекционного резервуара, теплообменника 23, испарителя холодильной машины, насоса 24, установленного на трубопроводе хладоно- сителя, управляемых клапанов 25 и 27, датчика температуры окружающей среды 28. Трубопровод 29 подходит к клапану 30, в корпусе которого на подводящем патрубке расположен массивный перекрывающий элемент 31. Отводящая от корпуса клапана 30 труба соединена трубопроводом со сливными отверстиями 19с вертикально подающей трубой 11 и подающей трубой 4. Отводящая труба секции 22 двухсекционного резервуара, через насос 32 (комплектация холодильной машины), вентили 27, конденсатор 33 холодильной машины, управляемый вентиль 34, вертикальную трубу 11 соединена с системой распыления воды (контур охлаждения конденсатора холодильной машины). Бортовое ограждение 35 позволяет удерживать охлаждаемую жидкость (хладоноситель) и пропускать ее через люки 36 в основной резервуар 2 или в сливную трубу 16 при закрытых люках 36.

Устройство работает следующим образом.

Устройство размещается на открытом воздухе у стеньг животноводческого помещения желательно с северной стороны здания, В резервуар 2. расположенный в

теплоизолированном корпусе 1 заливается хладоноситель - вода, уровень которой определяется сливной трубой 15. В холодное время года эта вода охлаждается наружным 5 воздухом, поступающим в пространство между резервуаром 1 и теплоизолирован- ным корпусом 2. В этом режиме охлаждения хладоносителя в резервуаре 1 происходит главным образом за счет конвекции. Для

0 ускорения процесса аккумулирования естественного холода включается насос 24. Вен- тиль 26 открыт, 14 и 34 закрыты. Хладоноситель из резервуара 21 поступает в теплообменник 20, откуда насосом 24 че5 рез управляемый клапан 13 подается в вертикальную трубу 11, затем попадает в подающий опорный конус 6, откуда во вращающуюся обойму 9 и в распылительные трубы 7, расположенные радиальноиравно0 мерно по окружности вращающейся обоймы 9. Хладоноситель (вода) на большой скорости, вырываясь из отверстий, расположенных по образующей распылительной трубы 7 создает вращающий момент и обой5 ма 9 с радиальными распылительными трубами начинает вращаться под действием реактивной силы распыляющих воду струй. Вместе с обоймой 9 приводятся во вращение связанные с распылительными трубами

0 7 аэродинамические плоскости (пластины) 8, создающие движение воздуха через пространство, ограниченнее сетчатым ограждением 17. В пространстве, ограниченном сетчатым ограждением 17, перемещаются

5 восходящие струи воздуха, которые поступают из нижней части .устройства в пространство между теплоизолированным корпусом 1 и резервуаром 2, а также засасываются через сетчатое ограждение 17 и

0 под действием аэродинамических пластин 8 выбрасываются в пространство под экран и затем выводятся наружу избыточным давлением аэродинамических пластин. В пространстве, ограниченном сетчатым

5 ограждением 17, воздух, поднимающийся вверх, встречается с распыленным хладоно- сителем, поступающим из отверстий (форсунок) распылительных труб 7. Таким образом

рассасываемый аэродинамическими пластинами 8 воздух охлаждает хладоноситель, находящийся в резервуаре 1 и поступающий из распылительных труб 7. Хладоноситель циркулирует по следующему контуру:

из отверстий (форсунок) распылительных труб 7 потоки хлэдоносителя перемещаются по сложной спирали, опускаясь внутри сетчатого ограждения 17, затем через открытые люки 36 хладоноситель попадает в резервуар 2. В резервуаре находится рзсположенный в центральной части экран 3, закрытый

в верхней части, вода опускается вдоль охлаждающих стенок резервуара 2, проходит под нижним краем экрана 3 и попадает в его внутреннюю часть. Затем вода поднимается вверх и по наклонной трубе 15 переливается в секцию 21 двухсекционного резервуара. Если поверхность воды в резервуаре 2 замерзла, то вода, протекая по ней и переливаясь в отверстия в верхней части экрана,по наклонной, трубе 15 попадает в секцию 21 двухсекционного резервуара, а затем в резервуар-теплообменник молока 20 и насос 24, затем через вентиль 13, трубу 11, опорный конус 6, обойму 9 к распылительным трубам 7 и цикл повторяется. .

Если температура воздуха резко снижается (-10°С и ниже), то по команде датчика температуры наружного воздуха 28, поступающего в блок управления 12, управляе- мы.й клапан 13 перекрывается, а управляемый клапан 14 открывается и хла- дбноситель поступает в подающую трубу 4, откуда через распылители на поверхность воды или льда в резервуаре 2, Далее контур циркуляции хладоносителя происходит как в описанном выше цикле,

В теплое время года нижняя частьтеп- лоизолированного корпуса изолируется любым теплоизолирующим материалом (например, опилками), крышки 5 закрыва- ются. Тогда в аккумуляторе циркулируют два .потока хладоносителя. Первый поток циркулирует по контуру: из отверстий (форсунок) распылительных труб 7 потоки хладоносителя опускаются навстречу воздуху, поступающему через сетчатое пространство и попадая на верхнюю стенку теплоизо- лированного корпуса (при закрытых крышках) по наклонной трубе 16 сливается в резервуар 22, откуда через вентиль 25 в резервуар-теплообменник молока 20, затем насосом 24через вентиль 13,трубу Напорный конус б, обойму 9 к распылительным трубам 7 и цикл повторяется. При действии этого контура охлаждения молока в пере- ходноё и теплое время года, температура охлаждаемого молока будет определяться температурой наружного воздуха. Если температура охлаждения молока недостаточна, то по сигналу датчика температуры 28 и бло- ка управления 12 включается второй контур охлаждения. При этом открывается вентиль 26 и закрываются вентили 25, 13. Тогда хла- доноситель из резервуара 21 через вентиль 26 насосом 24 перекачивается через тепло- обменник (испаритель холодильной машины) 23, вентиль 14 в подающую трубу 4 и подается на поверхность воды в резервуаре 2. Если поверхность воды не замерзла, то хладоноситель, перейдя под нижним краем

экрана 3, поступает в его центральную часть, а затем по наклонной трубе в секцию 21 двухсекционного резервуара и цикл повторяется; Если поверхность воды замёрзла, то протекая по поверхности льда она попадает в отверстия в верхней части экрана 3, а затем попадает в наклонную трубу 15, затем в секцию 21 и цикл повторяется. Если холода в теплое время года не хватает, то холод транспортируется хладоносителем из льдохранилищ или хладоагентом, вырабатываемым компрессором холодильной машины и далее подается в теплообменник (испаритель) 23, где передается хладоноси- телю. Холод может подаваться в теплообменник 23 как во время цикла охлаждения молока, так и между дойками. Тогда он накапливается (аккумулируется) в резервуаре 2 (автоматизированное льдохранилище на рис. не показано). Тогда на широте Москвы для круглогодового охлаждения молока, получаемого от коровника на 50 коров, вместимость льдохранилища с установкой данного типа может составлять не более 15-20 м2. При использовании холодильной установки для доохлаждения молока в теплое время года первый контур охлаждения может быть использован вместо градирни для охлаждения конденсатора 33 холодильной машины. В холодное и переходное время года предлагаемое устройство может целиком охлаждать молоко за счет естественного холода. Причем, для охлаждения молока могут быть использованы теплообменники как емкостного (как показано на фиг.1), так и проточного типа.

Таким образом, предложенное устройство позволяет достигнуть поставленную цель -увеличение рассеиваемой мощности, что достигается также за счет применения роторного распылительного аэродинамического устройства, включающего подающий опорный конус 6 с подводящей трубой 11, вращающуюся обойму 9, распылительные трубы с отверстиями (форсунками) .7, аэродинамические пластины 8. Это усхройство, вращаясь за счет реактивной силы выбрасываемых струй хладоносителя, распыляет его, придавая сложное спиральное движение распыленной жидкости, опускающейся вниз относительно поднимающегося навстречу холодного воздуха,побуждаемого аэродинамическими пластинами. Воздух обтекает поверхность резервуара 2 с хладоносителем, и частично засасывается через сетчатое ограждение 17. В этих условиях распыленный хладоноситель, интенсивно рассеивает тепло в атмосферу.Подаваемый насосом 24 хладоноситель проходит по трубопроводу 29 и через поднятый перекрывающий элемент поступает в корпус клапана 30, а затем по вертикальному трубопроводу подающего опорного конуса или подающей трубы 4. При этом хладоноситель попадает через сливные отверстия 19 в секции 21 и 22 двухсекционного резервуара. При отключении насоса 4 давление в трубопроводе 29 падает и переключающий элемент 31 перекрывает подводящий трубопровод 29, и весь хладоноситель через сливное отверстие 19 стекает в секции 21 и 22 двухсекционного, резервуара, расположенного в отапливаемом помещении. Таким образом, весь хладоноситель (вода) стечет из труб, расположенных на открытом воздухе и ее замерзание будет предотвращено. Клапан 30 предотвратит стекание хладоносителя из

трубопроводов, расположенных в отапливаемом помещении.

Увеличение аккумулирующей способно- сти достигается за счет того, что применение описанного выше устройства и экрана 3, размещаемого в резервуаре 2, позволяет интенсивно охлаждать находящийся в этом резервуаре хладоноситель и в период меж- ду дойками, охлаждая хладоноситель до более низких температур и тем самым увеличивая аккумулирующую способность и хладовосприятие аккумулятора естественного и искусственного холода, что значи- тельно улучшает технико-экономические характеристики и расширяет зону его применения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к системам для охлажде- ния молока. Сущность изобретения: устройство содержит основной резервуар 2, двухсекционный резервуар, резервуар-теплообменник 20, насос 24, теплообменник 23, конденсор 32 холодильной машины, блок 12 управления, систему распыления воды и теплоизолирующий корпус с люками .35. Вода, распыляясь, поступает либо в основной резервуар 2 и в первую секцию 21 или на верхнюю поверхность тёплоизолиру- ющего корпуса 1 и во вторую секцию 22 и далее в резервуар-теплообменник 20. Далее насосом вода подается для охлаждения либо в систему распыления, либо в подающую трубу с форсунками, 7 з.п. ф-лы, 3 ил,

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я 1. Устройство для охлаждения молока, содержащее экран, под которым размещен основной резервуар на опорах с установленными в его верхней части экранирующими элементами- зона между которыми сообщена посредством сливной трубки с верхней частью промежуточного резервуара, нижняя часть которого сообщена с последовательно установленными насосом и теплообменником и далее посредством трубопроводов-с управляемыми клапанами, с расположенной между экраном и основным резервуаром системой распыления воды и с подающей трубой с форсунками, при этом между экраном и верхней частью основного резервуара расположено ограждение, охватывающее основной резервуар по периметру, отличающееся тем-, что, с целью повышения эффективности работы устройства и снижения его матёриалоемкости, оно снабжено теплоизолирующим корпусом, имеющим люки с крышками в верхней части, и бортовым ограждением, размещенным по периметру этой части, при этом, тепло- изолирующий корпус установлен с внешней стороны основного резервуара с зазором относительно поверхности последнего и опоры, на которых он расположен, а промежуточный резервуар выполнен двухсекционным и верхняя часть его первой секции сообщена со сливной трубкой, а зона, образованная бортовым ограждением, посредством наклонной трубы сообщена с верхней частью второй секции, при этом нижние части первой и второй секций посредством соответствующих трубопроводов с управляемыми клапанами сообщены с теплообменником молока, а система распыления воды выполнена в виде подающего опорного конуса с распылительными трубами с отвер- стиями, при этом к каждой трубе прикреплена под наклоном аэродинамическая пластина.

Фиг. 2

Редактор С.Кулакова

Составитель Ф.Марьяхин

Техред М.МоргенталКорректор А.Филь

Фиг. 3

- усилитель