盤管式熱交換器的制造方法
【專利摘要】提供了一種盤管式熱交換器，其包括：密閉容器(20)，其具有用于接收傳熱介質的入口(21)和用于排放傳熱介質的出口(22)；管狀導管(30)，其在所述容器(20)內從所述容器(20)的下部(23)螺旋延伸到所述容器(20)的上部(24)，以輸送將要通過所述傳熱介質加熱的液體產品；以及由所述管狀導管(30)的環(huán)(32)包圍并將所述傳熱介質密封的內殼(40)，其中，所述內殼(40)包括朝向所述盤管式熱交換器(10)外部的環(huán)境的開放通道(42)。
【專利說明】盤管式熱交換器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種盤管式熱交換器。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在液體產品的處理系統(tǒng)中在傳熱介質和液體產品之間傳遞熱量的改進的盤管熱交換器。
【背景技術】
[0002]盤管式熱交換器是已知的，其在封閉在容器內的傳熱介質和流過在傳熱介質容器內延伸的管狀盤管(tubular coil)的液體產品之間進行熱傳遞。這樣的盤管式熱交換器已被證明對于某些類型的具有相對高粘度的液體產品是特別有效的。例如，盤管式熱交換器通常用于高粘度流體的液體食品加工中，高粘度流體如醬、甜點布丁、湯等。這些種類的流體流過管狀盤管，同時在傳熱介質和液體產品之間進行熱傳遞。
[0003]因此，容器儲存和運輸很大量的繞著管狀盤管流動的傳熱介質，以進行期望的熱傳遞。傳熱介質通過該容器的流動使得容器內的壓強增大，因而容器在其上端由被緊緊地擰到容器上的平坦的蓋封閉。
[0004]為了提高熱交換效率，內部容器可被設置成使得管狀盤管的環(huán)包圍內殼。因此，容器內的讓傳熱介質流動的體積顯著減少，使得流動的傳熱介質在內殼和容器之間的區(qū)域循環(huán)。
[0005]在已知的盤管式熱交換器中，內殼與所述容器流體連接，使得所述傳熱介質會填充內部容器。這樣的解決方案提高了傳熱效率，但是，由于需要加熱內殼中的固定量的傳熱介質，因而使得預滅菌時間很長，這是主要的缺點。
[0006]另外，在液體處理系統(tǒng)中使用的盤管式熱交換器必須能夠維修和維護，同時盤管式熱交換器的內部必須是能進入的。因此，容器的上端通過被緊緊地擰到容器的開口上端的氣缸頭密封。
[0007]由于所描述的盤管式熱交換器作為大型加工系統(tǒng)使用，因而對支承它的底盤(floor)總有高的要求。因具有高達數米的盤管式熱交換器，所以支承底盤必須仔細構建，以便給處理設施提供必要的安全性。
[0008]最近的改進包括提供了一種解決方案，在該方案中，內殼限定了填充有空氣的密閉空間。這種解決方案的主要優(yōu)點在于，盤管式熱交換器的總重量減少了。
[0009]然而，任何傳熱介質泄漏到內殼中將降低盤管式熱交換器的效率以及增大總重量。這可能由于容器內的壓強高而發(fā)生，容器內的壓強通常為約10巴。所以，這樣的解決方案有很大風險。
[0010]由此，對于能降低故障的風險的盤管熱交換器就有了需求。此外，對于能避免在故障模式下操作的盤管式熱交換器也存在需求。

【發(fā)明內容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的是克服或減輕上述問題。
[0012]基本構思是提供一種使得故障檢測容易進行的盤管式熱交換器。[0013]另一個構思是提供一種在操作期間具有減小的重量的盤管式熱交換器。
[0014]又一個構思是提供一種降低材料成本的盤管式熱交換器。
[0015]根據第一方面，提供了一種盤管式熱交換器。盤管式熱交換器包括:密閉容器，其具有用于接收傳熱介質的入口和用于排放傳熱介質的出口；管狀導管，其在所述容器內從所述容器的下部螺旋延伸到所述容器的上部，以輸送將要通過所述傳熱介質加熱的液體產品；以及由所述管狀導管的環(huán)包圍并將所述傳熱介質密封的內殼，其中，所述內殼包括通向所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境的開放通道。
[0016]所述開放通道在使用中被布置在所述內殼的下端，從而少量的泄漏很容易檢測至IJ，因為重力將促使這樣從所述內殼漏出的液體到達底層(ground floor)。
[0017]所述容器和所述內殼在使用中可以從支承板向上延伸，這是有利的，因為所述容器和所述內殼可以被拆卸下來，以便能對所述熱交換器進行維修和維護。
[0018]可以通過O形環(huán)抵靠所述支承板密封所述容器。因此，以簡單和具成本效益的方式提供了有效的密封。
[0019]所述支承板可以具有將所述內殼與所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境連接的通孔。這是有利的，因為任何泄漏會直接輸送到在所述支承板下面的底盤上，從而使所述泄漏很容易檢測到。
[0020]所述容器和/或所述內殼可具有圓筒形的形狀，這使得它非常耐用，且易于制造。
[0021]所述容器可以包括管狀體和封閉的上端，其中，所述封閉的上端可以具有彎曲的形狀。因此，盤管式熱交換器的整體重量減小，而又不降低盤管式熱交換器的耐壓性和安全性。所述容器的封閉的上端還可以被焊接到所述管狀體上，從而不需要螺栓或其它緊固件。
[0022]所述內殼可包括管狀體和封閉的上端，其中，所述封閉的上端具有彎曲的形狀。另夕卜，在這種情況下，盤管式熱交換器的整體重量減小，而不降低所述盤管式熱交換器的耐壓性和安全性。
[0023]所述內殼的所述封閉的上端可以被焊接到所述管狀體上。
[0024]根據第二方面，提供了一種液體產品處理系統(tǒng)，其包括至少一個根據第一方面所述的盤管熱交換器。
[0025]根據第三方面，提供一種液體食品處理裝置，其包括根據第二方面所述的液體處理系統(tǒng)。
[0026]根據第四方面，提供了一種用于提供盤管式熱交換器的方法。所述方法包括以下步驟:提供密閉容器，該密閉容器具有用于接收傳熱介質的入口和用于排放傳熱介質的出口 ；提供管狀導管，該管狀導管從所述容器的下部螺旋延伸到所述容器的上部，以輸送將要通過所述傳熱介質加熱的液體產品；并提供由所述管狀導管的環(huán)包圍并將所述傳熱介質密封的內殼，其中，所述內殼包括通向所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境的開放通道。
[0027]根據第五方面，提供了一種用于在傳熱介質和液體產品之間進行熱交換的方法。該方法包括以下步驟:提供根據第四方面所述的盤管式熱交換器；引入傳熱介質到所述密閉容器內；并且使液體產品流動通過所述管狀導管。
[0028]根據本發(fā)明的第六方面，提供了一種盤管式熱交換器。所述盤管式熱交換器包括:密閉容器，其具有用于接收傳熱介質的入口和用于排放傳熱介質的出口 ；管狀導管，其在所述容器內從所述容器的下部螺旋延伸到所述容器的上部，以輸送將要通過所述加熱介質加熱的液體產品；以及由所述管狀導管的環(huán)包圍并將所述加熱介質密封的內殼，其中，所述容器包括管狀體和封閉的上端，其中，所述封閉的上端可以具有彎曲的形狀。因此，所述盤管式熱交換器的整體重量減小，而又不喪失盤管式熱交換器的耐壓性和安全性。
[0029]所述容器的所述封閉的上端可以被焊接到所述管狀體上，從而不需要螺栓或其它緊固件。
[0030]所述內殼可以包括通向所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境的開放通道。這是有利的，因為降低了發(fā)生故障的風險，并可避免所述盤管式熱交換器的故障模式操作。
[0031]所述開放通道可優(yōu)選被布置在所述內殼的下端，從而泄漏很容易檢測到，因為重力將促使這樣從所述內殼漏出的液體到達底層。
[0032]所述容器和所述內殼可以從支承板向上延伸，這是有利的，因為所述容器和所述內殼可以被拆卸下來，以便能對所述熱交換器進行維修和維護。
[0033]可以通過O形環(huán)抵靠所述支承板密封所述容器。因此，以簡單和具成本效益的方式提供了有效的密封。
[0034]所述支承板可以具有將所述內殼與所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境連接的通孔。這是有利的，因為任何泄漏物會直接輸送到在所述支承板下面的底盤上，從而使所述泄漏物很容易檢測到。
[0035]所述容器和/或所述內殼可具有圓筒形的形狀，這使得它非常耐用，且易于制造。
[0036]所述內殼可以包括管狀體和封閉的上端，其中，所述封閉的上端具有彎曲的形狀。因此，所述盤管式熱交換器的整體重量減小，而又不降低所述盤管式熱交換器的耐壓性和安全性。
[0037]所述內殼的所述封閉的上端可以被焊接到所述管狀體上。
[0038]根據第七方面，提供了一種液體產品處理系統(tǒng)，其包括至少一個根據第六方面所述的盤管式熱交換器。
[0039]根據第八方面，提供一種液體食品處理裝置，其包括根據第七方面所述的液體處理系統(tǒng)。
[0040]根據第九方面，提供了一種用于提供盤管式熱交換器的方法。所述方法包括以下步驟:提供密閉容器，該密閉容器具有用于接收傳熱介質的入口和用于排放傳熱介質的出口 ；提供管狀導管，該管狀導管從所述容器的下部螺旋延伸到所述容器的上部，以輸送將要通過所述加熱介質加熱的液體產品；并提供由所述管狀導管的環(huán)包圍并將所述加熱介質密封的內殼，其中，所述容器可以包括管狀體和封閉的上端，且其中，所述封閉的上端可以具有彎曲的形狀。
[0041]根據第十方面，提供了一種用于在傳熱介質和液體產品之間進行熱交換的方法。該方法包括以下步驟:提供根據第九方面所述的盤管式熱交換器；引入傳熱介質到所述密閉容器內；并且使液體產品流動通過所述管狀導管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]通過以下參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的說明性而非限制性的詳細描述，將更好地理解以上所述的以及附加的本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點，其中:
[0043]圖1是根據一個實施方式所示的盤管式熱交換器的剖視圖?！揪唧w實施方式】
[0044]從圖1開始，其示出了盤管式熱交換器10。盤管式熱交換器10由密閉容器20從支承板50延伸而構成。容器20具有圓筒形狀，并且包括連接到所述支承板50的管狀體25和封閉的上端26。容器20包括用于接收傳熱介質(例如水)的入口 21和用于排放傳熱介質的出口 22。入口 21和出口 22可以連接至鄰近傳熱介質設備(未示出)處，傳熱介質設備如平衡罐、加熱器等。
[0045]容器20優(yōu)選地通過螺栓(未示出)連接到支承板50，優(yōu)選地設置O形環(huán)52以確保容器20充分密封到支承板50上。
[0046]容器20的封閉的上端26具有彎曲的形狀，這是有利的，因為它相比于平坦的封閉的上端可以承受較高的內部壓強。另外，可以將封閉的上端26焊接到管狀體25上，使得封閉的上端26和管狀體25之間不需要進行額外的密封。焊接優(yōu)選沿著沿容器20的周邊延伸的焊接線27進行。
[0047]封閉的上端26的曲率可以優(yōu)選是對稱的，并且可以例如呈半球形的形狀。然而其他彎曲形狀也是可行的，只要它們比平坦的上端對內部壓強有較強的抗性即可。
[0048]封閉的上端26可以進一步設置有升降裝置，如吊鉤或類似物，以便一旦將容器20連接到支承板50的連接裝置(例如螺栓)已被釋放，則容器20就能從支承板50拆下。
[0049]通過設置彎曲的上端26，相比于使用平坦的頂部，材料厚度可顯著減小。因此，盤管式熱交換器的整體重量減輕。
[0050]管狀導管30被布置在所述容器20內。管狀導管具有對應于盤管的螺旋形的形狀，并從容器20的下部23延伸到容器20的上部24。由于有盤管的形狀，管狀導管30形成多個環(huán)32，以輸送在液體產品入口 33引入并在液體產品出口 34排放的液體產品。管狀導管的入口 33和出口 34可以連接到另外的液體產品處理設備(未示出)，如加熱器、冷卻器、均質機等。
[0051]管狀導管30的每個環(huán)33可以沿著隔板35延伸，每個隔板被設置成抵靠容器20的筒狀體25內周的一部分密封并朝著容器20的內周的相反的一側留下空間的板。隔板35優(yōu)選地布置成Z字形，以促使傳熱介質圍繞整個管狀導管30流動。因此，隔板35設置來提高盤管式熱交換器10的傳熱效率。
[0052]管狀導管30可形成多個環(huán)33，其中環(huán)33的確切數量取決于特定的熱傳遞。舉例來說，環(huán)的數量可以介于5至50之間，但為了提供所需的熱傳遞，其他方案也是可行的。
[0053]內殼40進一步設置在由管狀導管30的環(huán)33包圍的空間內。內殼40將傳熱介質密封，以防止傳熱介質進入內殼40。另外，內殼40內部受大氣壓作用，使得內殼40形成能夠承受傳熱介質的外部壓強的壓力室。
[0054]隔板35進一步抵靠內殼40的外周密封，空氣能經由開口通道42進入內殼40的內部，開口通道42經由通孔54穿過支承板50延伸。因此，內殼40優(yōu)選設置為中空體，其壁連接到支承板50上。因而，內殼40可?？吭谥С邪?0上，使得內殼40的開口端的整個外周與支承板50緊密接觸。內殼40的外徑從開口端至封閉的上端可以是不變的；但在設置彎曲上端的情況下，直徑自然減小。然而，內殼40將因此由支承板50以非常牢固的方式支承。[0055]因此，任何傳熱介質泄漏到內殼40內將導致在支承盤管熱交換器10的底盤上出現可檢測量的傳熱介質，這就是可以很容易地監(jiān)測盤管式熱交換器10的期望的操作的原因。
[0056]內殼40可以優(yōu)選地設置為具有封閉的上端44的管狀體43。內殼40的封閉的上端44可具有彎曲的形狀，這是有利的，因為相比于平坦的封閉的上端，它可以承受較大的外部壓強。另外，封閉的上端44可被焊接到管狀體43，使得在封閉的上端44和管狀體43之間不需要額外的密封。
[0057]現在將描述用于處理液體產品的典型的盤管式熱交換器的實施例，該盤管式熱交換器具有長約100米且導管直徑為約48毫米的管狀導管。管狀導管被布置成螺旋形，使得它可以被封裝在具有大約4米的高度的外部容器內。用焊接到容器的管狀部分的彎曲的上端取代現有技術中的平坦的頂部，盤管熱交換器的空重就從約1600千克減少至1300千克。
[0058]進一步提供充滿空氣的內殼，而不是提供填充有傳熱介質的殼體，盤管式熱交換器的運行重量，即當所述容器和所述管狀導管被填充時的重量，從約3170千克減少到約2050千克。
[0059]當根據先前描述的實施方式的盤管式熱交換器啟動時，將傳熱介質引入容器20。在入口 21和出口 22之間流動的傳熱介質將導致容器20內的壓強增大，通常約10巴。當容器20完全充滿了傳熱介質時，將液體產品引入到管狀導管30中。管狀導管內的壓強通常是非常大的，例如介于100巴至320巴之間。盤管式形狀的管狀導管會誘發(fā)所謂的迪安效應(Dean effect)，這意味著管狀導管內的產品流動會受到離心力的作用，產生垂直于所述管狀導管的縱向方向的流動。因此，該液體產品的擾動增強，導致熱傳遞效率的提高。
[0060]隔板35促使傳熱介質按照預定的流動路徑流動，使得移動的傳熱介質與整個管狀導管接觸。傳熱介質的流動如圖1中的箭頭所示。
[0061]如果傳熱介質突然開始泄漏到內殼40，則開口通道42使得操作者很容易要求對盤管式熱交換器10進行維護和維修。如果讓傳熱介質填充內殼40，則盤管式熱交換器10的總重量迅速增大，并且同時盤管式熱交換器10的預滅菌時間增加。因此，泄漏檢測是通過將內部容器與周圍環(huán)境連接的通道42提供的重要的功能。
[0062]本發(fā)明已經主要參照若干實施方式進行了闡述。然而，如本領域技術人員所能容易地理解的，不同于所公開的實施方式的其它實施方式也同樣可能在由所附權利要求書所限定的本發(fā)明的范圍之內。
【權利要求】
1.一種盤管式熱交換器，其包括 密閉容器(20)，其具有用于接收傳熱介質的入口(21)和用于排放傳熱介質的出口(22)， 管狀導管(30)，其在所述容器(20)內從所述容器(20)的下部(23)螺旋延伸到所述容器(20)的上部(24)，以輸送將要通過所述傳熱介質加熱或冷卻的液體產品，以及 由所述管狀導管(30)的環(huán)(32)包圍并將所述傳熱介質密封的內殼(40)，其中，所述內殼(40)包括朝向所述盤管式熱交換器(10)外部的環(huán)境的開放通道(42)。
2.根據權利要求1所述的盤管式熱交換器，其中，所述開放通道(42)被布置在所述內殼(40)的下端。
3.根據權利要求1或2所述的盤管式熱交換器，其中，所述容器(20)和所述內殼(40)從支承板(50)向上延伸。
4.根據權利要求3所述的盤管式熱交換器，其中，通過O形環(huán)(52)抵靠所述支承板(50)密封所述容器(20)。
5.根據權利要求3或4所述的盤管式熱交換器，其中，所述支承板(50)具有將所述內殼(40)與所述盤管式熱交換器(10)外部的環(huán)境連接的通孔(54)。
6.根據前述權利要求中任一項所述的盤管式熱交換器，其中，所述容器(20)具有圓筒形的形狀。
7.根據前述權利要求中任一項所述的盤管式熱交換器，其中，所述內殼(40)具有圓筒形的形狀。
8.根據前述權利要求中任一項所述的盤管式熱交換器，其中，所述容器(20)包括管狀體(25)和封閉的上端(26)，其中，所述封閉的上端(26)具有彎曲的形狀。
9.根據權利要求8所述的盤管式熱交換器，其中，所述容器(20)的所述封閉的上端(26)被焊接到所述管狀體(25)上。
10.根據前述權利要求中任一項所述的盤管式熱交換器，其中所述內殼(40)包括管狀體(43)和封閉的上端(44)，其中，所述封閉的上端(44)具有彎曲的形狀。
11.根據權利要求10所述的盤管式熱交換器，其中，所述內殼(40)的封閉的上端(44)被焊接到所述管狀體(43)上。
12.—種液體產品處理系統(tǒng)，其包括至少一個根據權利要求1至11中任一項所述的盤管熱交換器(10)。
13.一種液體食品處理裝置，其包括根據權利要求12所述的液體處理系統(tǒng)。
14.一種用于提供盤管式熱交換器的方法，其包括以下步驟: 提供密閉容器，該密閉容器具有用于接收傳熱介質的入口和用于排放傳熱介質的出Π, 提供管狀導管，該管狀導管從所述容器的下部螺旋延伸到所述容器的上部，以輸送將要通過所述傳熱介質加熱的液體產品，并 提供由所述管狀導管的環(huán)包圍并將所述傳熱介質密封的內殼，其中，所述內殼包括通向所述盤管式熱交換器外部的環(huán)境的開放通道。
15.一種用于在傳熱介質和液體產品之間進行熱交換的方法，其包括以下步驟: 提供根據權利要求14所述的盤管式熱交換器，引入傳熱介質到所述密閉容器內，并且使液體產品流動通過 所述管狀導管。
【文檔編號】F28D21/00GK104011493SQ201280063431
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權日:2011年12月22日
【發(fā)明者】彼得·斯托夫林, 馬茨·拉爾森 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司