專利名稱：改進的具有同心管的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進的同心管的換熱器。本發(fā)明具體涉及用于流質(zhì)食物產(chǎn)品的加 熱或冷卻處理的換熱器，該流質(zhì)食物產(chǎn)品或者含有固體件或者不含有固體件但是在任何情 況下易于泵送，其中待處理產(chǎn)品在長的圓筒形管中循環(huán)，該管的外部設(shè)置有加熱/冷卻覆 蓋層，通常已知為換熱流體的加熱或冷卻流體在該加熱/冷卻覆蓋層中循環(huán)。換熱流體通 常是熱水或冷卻水。在這些類型的換熱器中，在產(chǎn)品循環(huán)的管內(nèi)部設(shè)置有軸向中空體，換熱 流體被引入該軸向中空體中。該中空體通常被構(gòu)造成限定了優(yōu)選路徑，該優(yōu)選路徑分別用 于換熱流體出流和回流，并且該中空體被構(gòu)造成具有布置在中空體的相同端部處的用于換 熱流體的入口和出口，同時中空體的另一端閉合。概括地說，在這種類型的換熱器中，待處 理產(chǎn)品在環(huán)形截面腔體中循環(huán)，該環(huán)形截面腔體限定在用于產(chǎn)品循環(huán)的圓筒形管的內(nèi)壁與 布置在管內(nèi)部的中空體的外壁之間。在循環(huán)管的外部設(shè)置有覆蓋層，使得產(chǎn)品從管的外側(cè) 和從管的內(nèi)側(cè)接收或釋放熱。
背景技術(shù)：
為了防止產(chǎn)品循環(huán)的管長度過長，從圖1中可以看到，換熱器通常包括串聯(lián)布置 的多個直的部分，產(chǎn)品穿過這些部分，產(chǎn)品進入第一部分，離開第一部分以便進入下一個部 分等等，直到該產(chǎn)品從最終部分離開；但是這些部分均可以為幾米長。設(shè)置有用于產(chǎn)品進入 換熱器的入口連接件，其布置在換熱器自身的第一部分的開始處。當換熱器部分保持彼此 平行時，中間連接器設(shè)置在換熱器的多個部分之間并且大致為U形，該連接器將待處理產(chǎn) 品從一個部分帶到下一個部分。這些中間連接器設(shè)置有法蘭，該法蘭能夠連接到在產(chǎn)品循 環(huán)管上對應(yīng)的法蘭上。在法蘭之間設(shè)置有環(huán)形密封件，這確保了連接的密封。自然，在加熱 器僅僅具有一個部分的少數(shù)情況下，U形連接器不是必需的(實現(xiàn)管的一個部分的出口連 接件和下一個部分的入口連接件)，而是具有連接到圓筒形管的端部上的用于產(chǎn)品的入口 連接器和出口連接器。在多個外覆蓋層中循環(huán)的換熱流體被插入多個覆蓋層中，并且毫無問題地從一個 覆蓋物通過到另一個覆蓋物，因為覆蓋層的外結(jié)構(gòu)不涉及產(chǎn)品的軌跡。因為產(chǎn)品穿過的管 中具有的中空體的結(jié)構(gòu)是完全處于產(chǎn)品流內(nèi)部并且將換熱流體帶入中空體中的管必須穿 過產(chǎn)品流，所以更復(fù)雜的是將換熱流體引入到多個中空體中和將換熱流體從該多個中空體 中排出。為了解決上述問題，已知類型的換熱器將中心中空體延長至使其離開待處理產(chǎn)品 的路徑；延長部通常是從中間連接器離開。這樣，換熱流體可以引入中心中空體中和從該中 心中空體中排出，而流體不會與產(chǎn)品流干涉。自然，中空體的延長部與中間連接器的壁之間 的干涉區(qū)域必須完全密封，以便防止產(chǎn)品的泄露。這是通過在連接器壁上形成中間中空體 的延長部進入的孔并且通過將延長部的外壁焊接到連接器中形成的孔的周邊而非常簡單 地獲得的。已知的方案存在一些缺陷。在構(gòu)造階段期間，因為連接器的內(nèi)部不容易到達，所以不是非常容易在中空體的延長部與連接器壁之間進行正確焊接。在加熱器運行期間，產(chǎn)品 頻繁地淤塞在中空體的延長部與連接器壁之間的接觸區(qū)域中的死點處；這使得必須頻繁地 進行產(chǎn)品路徑的清理操作，如果產(chǎn)品能夠自由地循環(huán)且不存在易于淤塞的區(qū)域，那么這種 清理操作的頻率就會低很多。此外，當需要更換密封件以確保法蘭之間的密封(這必須相 當頻繁地進行)時，與連接器焊接成單個部件的中空體必須從圓筒形管中完全取出，以便 能夠從中空體的自由側(cè)插入密封件或者能夠?qū)⒚芊饧迦肱c圓筒形管連接的法蘭中，該自 由側(cè)處于與從連接器伸出的端部相對的端部處。密封件的清理和更換操作均會使得中空體 被從圓筒形管中取出。因為中空體具有支撐件，該支撐件能夠維持中空體與中空體所插入 的管同軸，所以這種取出可能導(dǎo)致在圓筒形管內(nèi)部形成劃痕。最后，因為U形連接器將換熱 器的兩個部分連在一起，所以為了在一個單獨的部分中執(zhí)行密封件的清理和更換操作，必 須從相應(yīng)的圓筒形管中取出通過U形連接器連接的加熱器的兩個部分的中空體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供一種簡單地構(gòu)造、清理、安裝和拆卸以便執(zhí)行必要的 維護的換熱器來消除上述缺陷。本發(fā)明的優(yōu)點在于，其能夠快速、簡單和緊固地固定構(gòu)成本發(fā)明的元件。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，減少在待處理產(chǎn)品循環(huán)的管和連接器內(nèi)進行清理操作 的次數(shù)。通過以所附權(quán)利要求為特征的本發(fā)明來獲得所有的這些和其它的目的和優(yōu)點。


從以下借助附圖中非限制性例子示出的本發(fā)明實施例的詳細說明中，將會更好地 示出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中圖1是本發(fā)明的多部分換熱器的豎向正視圖；圖2是本發(fā)明的換熱器的圓筒形的管之間的連接區(qū)域-入口或出口、連接器和中 心中空體；圖3是本發(fā)明的換熱器的中間法蘭的前視圖。
具體實施例方式換熱器包括用于產(chǎn)品循環(huán)的圓筒形的管1，該管1設(shè)置有用于產(chǎn)品的帶法蘭的入 口 11和帶法蘭的出口 12。入口設(shè)置有法蘭11a，出口設(shè)置有法蘭12a。這些法蘭例如通過 焊接穩(wěn)固地連接到管的相應(yīng)端部。換熱器具有用于將產(chǎn)品引入管1中的帶法蘭的入口連接 器3和用于將產(chǎn)品從管1中排出的帶法蘭的出口連接器4。入口連接器和出口連接器均設(shè) 置有分別用3a和4a表示的法蘭，這些法蘭分別與管的入口 11的法蘭Ila和管的出口 12 的法蘭12a連接。在這些換熱器中，因為待處理的產(chǎn)品在其中循環(huán)的管必須具有相當長的長度，所 以為了防止單個管的長度太長，從圖1中可以看到，這些換熱器通常包括串聯(lián)布置的多個 直的部分，產(chǎn)品穿過這些部分，產(chǎn)品進入第一部分，離開第一部分以便進入第二部分，等等， 直到該產(chǎn)品從最終部分離開。這些部分均可以為幾米長。在這種情況下，在換熱器的各個部分之間設(shè)置有大致為U形的中間連接器，該中間連接器用作用于管的出口連接器和用于 下一個管的入口連接器。以下的說明涉及被認為是獨立元件的入口連接器和出口連接器， 均制成為U形且具有相似的形式，例如中空螺旋管形或中空圓筒形，并且相互之間成90° 角地進行連接。在這種類型的換熱器中，設(shè)置有中空體2，該中空體2同心地布置在管1的內(nèi)部； 加熱流體在該中空體內(nèi)部循環(huán)，該中空體通常由圓筒形的管構(gòu)成。中空體被構(gòu)造成使得其 內(nèi)部限定了約束路徑，該約束路徑分別用于換熱流體的出流和回流。換熱流體的入口和出 口也布置在同一端部處，并且在管1的端部附近。如圖所示，通常是通過使中空體具有兩個 同心管來獲得這種構(gòu)造，其中外管2a在一端開口且在另一端閉合，而內(nèi)管2b在該外管的閉 合端處為開口端，并且遠離外管的開口端的內(nèi)管2b的另一端也是開口的。這樣，換熱流體 流入在外管和內(nèi)管之間限定的冠部中，直到到達外管的閉合端，進入內(nèi)管并且通過從外管 的開口端伸出的內(nèi)管的端部離開該中空體；自然，換熱流體的流動還可以沿著相反的方向。在這些換熱器中還設(shè)置有包圍所述管1的加熱/冷卻覆蓋層50 (在換熱器具有多 于一個的部分的情況下可以使用多于一個的覆蓋層來覆蓋各個管1)，換熱流體在該加熱/ 冷卻覆蓋層50中流動；這個覆蓋層通常焊接到管1的外側(cè)并且設(shè)置有用于換熱流體的入口 嘴51和出口嘴52。在這些換熱器中，產(chǎn)品從管的外側(cè)、從在覆蓋層中循環(huán)的流體以及從管 的內(nèi)側(cè)、從在中空體中循環(huán)的流體接收或釋放熱；在這些換熱器中使用的流體通常是水。以上是該類型換熱器的構(gòu)造的部分現(xiàn)有技術(shù)。在本發(fā)明的換熱器中，中空體的各端均設(shè)置有用于流體的入口和出口，中間法蘭5 通常通過焊接穩(wěn)固地連接到從管1伸出的中空體上。法蘭5設(shè)置有用于待處理產(chǎn)品的通道孔5c ；該法蘭還設(shè)置有用于換熱流體的入口 嘴5a和出口嘴5b，該入口嘴5a和出口嘴5b分別連接至換熱流體的出流和回流。通道孔 5c、入口嘴5a和出口嘴5b彼此不連接。中間法蘭5具有中心轂6，該中心轂6分為彼此隔開的兩個區(qū)域，這兩個區(qū)域分別 連接到換熱流體的出流(即中空體外部的管)以及換熱流體的回流(即中空體內(nèi)部的管)。 中心轂6通過兩個輻條7a和7b連接到外冠部7上，該外冠部7的內(nèi)徑等于管1的內(nèi)徑。用于換熱流體的入口嘴5a和出口嘴5b分別設(shè)置在各自的輻條7a、7b內(nèi)部；這些 嘴由徑向孔構(gòu)成，該徑向孔分別在中空體的外管和內(nèi)管的內(nèi)部開口。兩個輻條7a、7b的與 待處理產(chǎn)品流接觸的外表面是漸縮的和圓形的。用于待處理產(chǎn)品的通道孔5c設(shè)置在通槽中，該通槽沿軸向方向穿過中間法蘭，并 且由中心轂6、外冠部7以及輻條7a和7b界定；這些元件的形狀限定了兩個具有豆形截面 的槽。中心轂6在與面對管1內(nèi)側(cè)的一側(cè)相對的一側(cè)上被拱形蓋10閉合，該拱形蓋10 防止換熱流體從中空體的內(nèi)管向待處理產(chǎn)品的路徑流出。該拱形蓋的拱形形狀與輻條的漸 縮和圓形形狀一起提供了對流體流動的低阻力，防止出現(xiàn)過度的湍流，并且不會導(dǎo)致停滯 時間，從而防止產(chǎn)品淤塞。在外冠部7的每個側(cè)向表面上設(shè)置有至少一個環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體布置在冠部 7的內(nèi)徑附近，即布置成緊鄰管1的內(nèi)表面，環(huán)形腔體被指定用來接收密封環(huán)8 ；對于無菌應(yīng) 用，如圖所示的實施例，在外冠部7的每個側(cè)向表面上設(shè)置有兩個環(huán)形腔體，第一個腔體布置在外冠部的內(nèi)徑附近，第二個腔體布置在距第一個腔體一定徑向距離處，該徑向距離等 于每個腔體的寬度的大約兩倍，所有的這些腔體被指定用來接收密封環(huán)。同心雙密封件確 保了更好的密封，并且能夠在容納密封件的溝槽之間設(shè)置另一個環(huán)形溝槽，無菌流體可以 在該環(huán)形溝槽中循環(huán)(已知為無菌屏障的構(gòu)造)，這將在下面更完整地解釋。為了容納密封 環(huán)，還有一種可能的方案是開口溝槽，即直接位于法蘭的內(nèi)邊緣上的溝槽，其能夠使密封件 面對產(chǎn)品。使外冠部7的徑向厚度以及由此中間法蘭的外徑為容納環(huán)形腔體且確保冠部的 機械抗力所需的最小值。換言之，由于將在下文中更好地解釋的原因，期望的是中間法蘭的 外徑比密封環(huán)的直徑大盡可能地小的量。在中間法蘭的側(cè)向表面上且在入口嘴5a和出口嘴5b處形成有兩個平坦區(qū)域55、 56，該平坦區(qū)域55、56彼此平行。平坦區(qū)域55、56能夠使得入口嘴5a和出口嘴5b容易地 連接到換熱流體的輸送和排放管，并且能夠使得中間法蘭具有較小的徑向?qū)挾?。在本發(fā)明的換熱器的優(yōu)選實施例中，連接器的法蘭通過四個貫通螺栓9連接到管 1的法蘭上，該貫通螺栓9將法蘭彼此鎖定并且布置在方形的角上。中間法蘭5固定在上述 法蘭之間且由于存在密封環(huán)而確保連接器與管1之間的連接密封，該中間法蘭5的直徑尺 寸使其容納在所述方形(螺栓9設(shè)置在該方形的角上)的理想周界內(nèi)部這使得中間法蘭 具有極小的徑向尺寸并且在任何情況下都大大小于連接器和管1兩者的法蘭的徑向尺寸。 更一般地，η(例如6或8)個螺栓可以布置在多邊形的角上，該多邊形的理想周界內(nèi)部可以 容納中間法蘭的外徑。在這種類型的換熱器中，如本文所述，管1和中空體2相當長(長達5-6米)；設(shè) 置突片60以使維持中空體同心地處于管1內(nèi)部，該突片60穩(wěn)固地連接到中空體的外壁上， 這防止中空體在管內(nèi)部進行徑向運動，并且確保管內(nèi)部的湍流，從而提高換熱率。由于將在 下文中更完全地解釋的原因，這些突片具有無棱邊的輪廓。因為所有需要焊接的區(qū)域都很容易接近，所以本發(fā)明的換熱器的構(gòu)造相當簡單。換熱器的安裝非常簡單，以下將參考單個連接區(qū)域來說明換熱器的安裝，在該單 個連接區(qū)域中具有用于流體進入中空體的入口和流體從中空體離開的出口 ；這種類型的所 有其它連接區(qū)域都是相同的。將一端連接中間法蘭的中心體從另一端插入管1的內(nèi)部，直到中間法蘭與管1的 法蘭接觸。中空體的突片60的輪廓沒有棱邊，這個事實防止了或至少有力地限制了在管1 的內(nèi)表面上形成劃痕的可能性。然后，將產(chǎn)品的入口(或出口)連接器靠近中間法蘭，并且通過螺栓9將這兩個部 件固定在一起，連接器和管的兩個法蘭包圍中間法蘭，中間法蘭的密封環(huán)確保連接密封。然 后，將換熱流體輸送和排放管道連接到中間法蘭的入口和出口嘴；此外，換熱流體的輸送和 排放管道連接到外加熱覆蓋層的入口嘴和出口嘴上。注意到，在多部分換熱器的情況下，具 有中空體中流體的入口和出口的連接區(qū)域?qū)⑷课挥谙嗤瑐?cè)，并且一個部分的出口連接器 與相繼部分的入口連接器將為典型的U形。本發(fā)明的換熱器的構(gòu)造不存在待處理產(chǎn)品可能淤塞的死點，使得換熱器能夠長時 間運行，完全不需要進行頻繁的清理操作，而采用已知類型的換熱器則會出現(xiàn)這種情況。當需要相當頻繁地執(zhí)行密封環(huán)更換操作時，本發(fā)明的換熱器結(jié)構(gòu)是尤其有利的。為了執(zhí)行這種更換，只要斷開換熱流體輸送和排放管道與中間法蘭的入口和出口嘴的連 接，并且通過松開螺栓9斷開連接器與管法蘭的連接，從而釋放中間法蘭，這就足夠了。通 過將中間法蘭_即中空體的中間法蘭朝向外側(cè)稍稍移動，中間法蘭就從管的法蘭釋放(在 連接器拆除之后相對的壁就已經(jīng)釋放了)，從而在中間法蘭和管法蘭之間形成小的間隔。假 定中間法蘭的外徑與密封環(huán)的直徑之間的差有限，通過利用密封環(huán)的天然彈性，能夠使得 密封環(huán)稍稍變寬并且使密封環(huán)在中間法蘭上穿過，然后將密封環(huán)定位在法蘭與中空體連接 的壁中。這不需要將中空體從管1中完全取出，而采用已知的換熱器則需要完全取出，以便 能夠從中空體的自由端插入密封件。除了使得密封環(huán)的更換更加快速和容易之外，這還防 止了盡管突片60的輪廓沒有棱邊也可能導(dǎo)致的劃痕，無論如何，這極大地減小了在中空體 相對管運動之后形成劃痕的可能性。對于具有多個串聯(lián)部分的換熱器，通過將中間法蘭從 連接法蘭的輸送和排放管道拆下，獲得中空體與各個部分的中間法蘭完全獨立，使得能夠 在一個部分上執(zhí)行任何操作而不用對與其連接的部分做任何操作。
權(quán)利要求
1.一種改進的同心管換熱器，包括用于循環(huán)待處理產(chǎn)品的至少一個圓筒形的管(1)，所述至少一個圓筒形的管(1)設(shè)置 有用于產(chǎn)品的帶法蘭的入口(11)和帶法蘭的出口(12)；中空體(2)，換熱流體在所述中空體(2)內(nèi)循環(huán)，所述中空體同心地布置在所述管(1) 的內(nèi)部，所述中空體被構(gòu)造成在所述中空體的內(nèi)部限定分別用于換熱流體的出流和回流的 約束路徑，并且所述中空體被構(gòu)造成具有設(shè)置在中空體的同一端部處并且鄰近所述管的一 端部的用于所述換熱流體的入口和出口；帶法蘭的入口連接器(3)，其用于將產(chǎn)品引入所述管(1)中，所述入口連接器的法蘭 (3a)與所述管的入口(11)的入口法蘭(Ila)連接；帶法蘭的出口連接器(4)，其用于從所述管(1)中排出產(chǎn)品，所述出口連接器的法蘭 (4a)與所述管的出口(12)的出口法蘭(12a)連接；其特征在于中間法蘭(5)與所述中空體的設(shè)置有用于所述換熱流體的入口和出口的端部穩(wěn)固地 連接，所述中間法蘭(5)從所述管(1)伸出，并且設(shè)置有用于待處理產(chǎn)品的通道孔(5c)和 用于換熱流體的入口嘴(5a)和出口嘴(5b)，所述入口嘴(5a)和所述出口嘴(5b)分別與 換熱流體的出流和回流的路徑連接；所述通道孔(5c)、所述入口嘴(5a)和所述出口嘴(5b) 不相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述中間法蘭(5)具有中心轂(6)，所 述中心轂(6)被分為彼此隔開的兩個區(qū)域，這兩個區(qū)域分別與換熱流體的出流路徑和回流 路徑連接；所述中心轂(6)通過兩個輻條(7a、7b)與外冠部(7)連接，所述外冠部(7)的 內(nèi)徑等于所述管(1)的內(nèi)徑，所述用于換熱流體的入口嘴(5a)和出口嘴(5b)設(shè)置在所述 兩個輻條內(nèi)部；所述通道孔(5c)設(shè)置在由所述中心轂(6)、所述外冠部(7)以及所述輻條 (7a、7b)界定的通槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，在所述外冠部(7)的每個側(cè)向表面上設(shè) 置有至少一個環(huán)形腔體，所述環(huán)形腔體鄰近所述外冠部(7)的內(nèi)徑布置并且被指定用來容 納密封環(huán)(8)；使所述外冠部(7)的徑向厚度為容納所述環(huán)形腔體且確保所述外冠部的機 械抗力所需的最小值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，在所述外冠部(7)的每個側(cè)向表面上設(shè) 置有至少兩個同心的環(huán)形腔體，所述至少兩個環(huán)形腔體中的第一個環(huán)形腔體鄰近所述外冠 部(7)的內(nèi)徑布置，所述至少兩個環(huán)形腔體中的第二個環(huán)形腔體位于距所述第一個腔體一 定徑向距離處，所述徑向距離等于每個腔體的寬度的兩倍，各個環(huán)形腔體被指定用來容納 密封環(huán)(8)；使所述外冠部(7)的徑向厚度為容納所述環(huán)形腔體且確保所述外冠部的機械 抗力所需的最小值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于，所述中心轂(6)在與面對所述管(1)內(nèi) 側(cè)的一側(cè)相對的一側(cè)上被拱形蓋(10)閉合；所述兩個輻條(7a、7b)的與待處理的產(chǎn)品流接 觸的外表面是漸縮的和圓形的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，在所述中間法蘭的側(cè)向表面上且在所 述入口嘴(5a)和所述出口嘴(5b)處形成有兩個彼此平行的平坦區(qū)域(55、56)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述連接器的法蘭通過貫通螺栓(9)與所述管的法蘭連接，所述貫通螺栓(9)將法蘭緊固在一起并且被布置在多邊形的角上，所述中間 法蘭(5)的直徑尺寸使所述中間法蘭(5)容納在所述螺栓(9)位于其角上的所述多邊形的 理想周界內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于，所述中空體(2)通過突片(60)被維持 在所述管(1)內(nèi)部與所述管(1)同心的位置，所述突片(60)穩(wěn)固地連接到所述中空體的外 壁上并且具有無棱邊的輪廓。
全文摘要
一種同心管換熱器，包括循環(huán)待處理產(chǎn)品的至少一個圓筒形管，設(shè)置有產(chǎn)品的帶法蘭入口和帶法蘭出口；中空體，換熱流體在其內(nèi)循環(huán)，同心地布置在管內(nèi)部，在中空體的內(nèi)部限定分別用于換熱流體的出流和回流的約束路徑，具有設(shè)置在中空體同一端部且鄰近管的一端部的換熱流體的入口和出口；帶法蘭的入口連接器，將產(chǎn)品引入管中，入口連接器法蘭與管入口的入口法蘭連接；帶法蘭的出口連接器，從管中排出產(chǎn)品，出口連接器法蘭與管出口的出口法蘭連接；中間法蘭與中空體設(shè)有換熱流體入口和出口的端部穩(wěn)固連接，中間法蘭從管伸出，設(shè)有待處理產(chǎn)品的通道孔和換熱流體的入口嘴和出口嘴，其分別與換熱流體的出流和回流連接；通道孔、入口嘴和出口嘴不相互連接。
文檔編號F28F9/26GK101995177SQ201010242060
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者L·貝勒蒂, R·卡特利 申請人:Cft有限公司