CN1025639C - 减压蒸汽热处理装置 - Google Patents

Abstract

一种用减压蒸汽直接或间接加热待热处理的材料或产品的加热装置，此装置具有一热交换室，通过减压阀向热交换室供应蒸汽，并用一喷射装置将其抽空，此喷射装置可通过控制喷射的工作流体来控制热交换室的加热温度。此装置可安全而有效地用于化学工业和食品工业。

Description

本发明涉及一种热处理装置，用以在相对较低的温度下，如100℃以下，以减压蒸汽和（或）水作为热媒，安全而有效地对产品进行热处理。

在化学工业和食品工业领域内，一些材料往往是在相对较低的温度下，如100℃以下，进行处理以确保安全操作和产品质量。对于这种热处理，有的专利如日本60-64108号专利公报曾公开了这样一种装置，该装置采用减压蒸汽作为热媒。在此装置中，蒸汽从蒸汽源通过减压阀供送至热交换室，此热交换室的出口通过凝气阀连接至普通的真空泵，此凝气阀设有旁路以控制流体通路的流量。但，这种普通的真空泵在操作中往往是要达到其极限真空压力的，致使蒸汽受到泵的过度抽吸而在热交换室中形成不必要的高度真空。为防止这一难题可提高上述旁路的流量以便在热交换室内保持应有压力。但结果是通过旁路将大量的蒸汽排放了出去，不仅造成过多的蒸汽损耗，还使热交换室内的压力不稳定。

因此，本发明的目的在于提供一种改进的减压蒸汽热处理装置，此装置在热交换室内呈现稳定的蒸汽压力和很高的热效率。

本发明的另一目的在于提供一方便的热处理装置，此装置必要时可实现交替的加热和冷却过程。

本发明提供一种减压蒸汽热处理装置，此装置的热交换室具有通过减压阀与蒸汽源连接的入口、与热交换室出口连接的喷射器和控制通过喷射器喷嘴流体温度的机构，并可通过对流体温度的控制人为地调定喷射器的抽吸压力。

在本发明的另一方式中，减压蒸汽热处理装置还具有向喷射器供送流体的泵、将流体供送给泵并接受由喷射器的扩散器所排出流体的流体箱和连接机构，此机构用以选择性地连通泵的出口和热交换室的入口并同时断开热交换室的蒸汽供应，以便利用此同一流体进行冷却过程。

以下将对本发明的这些目的以及其他目的和特点通过其实施例及其附图进行详细的说明。

图1为本发明热处理装置第一实施例的结构简图;

图2为图1实施例改变方案的方框图;

图3为图2改变方案中所采用联管箱主要部分的剖面图;

图4为本发明热处理装置第二实施例的简图，部分地用方框图示出;

图5为本发明装置所用减压阀结构的剖面简 图;

图6为图4实施例热交换室部分结构的剖面图。

在各图中，不需分别加以说明的相对应的构件采用相同的标号。

如图1所示，由某一适当的蒸汽发生器（图中未示出）供送的蒸汽经减压阀1进入以后将作说明的热交换室2。热交换室2与喷射装置3连接。喷射装置3具有喷射器4、喷射器所需工作流体（如水）储存箱5和普通的螺旋泵6;喷射器4具有一与热交换室2连接的抽吸室，螺旋泵6用以将储存箱内的工作流体送至喷射器4的喷嘴，并通过扩散器将其送回储存箱5。储存箱5配有供水管8，管8上装有电动阀7，电动阀7的控制器9用以对装在箱5和泵6间管道上的温度传感器10的温度信号作出反应。接至外部的另一电动阀11位于泵6和喷射器4之间，阀11的控制器12用来对箱5内水位探测器13的探测信号作出反应。

在操作过程中用泵6将箱5中的水打入喷射器4，然后送回箱5以便循环使用。于是在喷射器4中产生与流动水温度相应的饱和压力，从而使热交换器2内的压力下降。水温始终用温度传感器10监控着，如果水温越过预定值，阀控制器9即打开电动阀7，供水管8即添注冷水使水温下降。因此，适当地预调好阀控制器9的操纵温度，就可使热交换室2内的压力自动地保持在预定值上。箱5内的水位用水位探测器13监控，当箱5内的水位由于加水而上升并超过预定极限时，阀控制器12即打开电动阀11，将多余的水排至外部。当水位达到规定低限时，阀11即关闭。于是，热交换室2内的蒸汽压力保持在本发明装置的预定减压值，而且永不会产生现有工艺技术中存在的过度真空。

如上所述，热交换室2内的压力预期可以成为工作流体的饱和蒸汽压力，通过减压阀1供送的加热蒸汽的温度预期可以成为与此压力相应的饱和温度。但是，当用减压阀降低高压蒸汽的压力时，高压蒸汽具有成为过热蒸汽的一般倾向，而且热交换室2内的温度可能超过预期温度。为了抑制这种过热的发生，如图2所示在减压阀1和热交换室2之间设有一联管箱14，联管箱14底部通过一凝气阀15与喷射器4的抽吸室连接，而电动阀11的内侧则通过阀16与装在联管箱14侧壁上的降温器17连接。如图3所示，降温器17具有一旋装在联管箱14侧壁上的空心头部18和一与头部18连接的管接头19，头部18在位于联管箱14内部的顶端具有一通孔20，其后部通过侧孔21和滤网22与管接头19的内部连接。在这种安排中，由凝气阀15从联管箱14收集的冷凝水为喷射器装置3所吸取。当阀16打开时，将在饱和温度下的水用泵6打入降温器17，并从通孔20喷入联管箱14。于是，过热蒸汽的温度下降，喷射的水成为饱和的水蒸汽。控制阀16以调节喷水量，就可使热交换室2内的蒸汽压力经常保持在饱和蒸汽压力下。

如图4所示，此实施例的喷射装置也具有喷射器4、箱5、泵6、供水阀7、供水管8和排水阀11，与图1所示实施例相同，箱5配有温度传感器10和水位探测器13。但在此实施例中，电动阀23设在减压阀1之前，泵6的出口侧通过一电动阀24与减压阀1的出口侧，也就是与热交换室2的入口连接。操纵阀23和24的电动机或电磁铁25和26与中心控制装置27连接，通过控制以彼此相反的动作开闭阀23和24。操纵阀7和11的电动机或电磁铁28和29也与中心控制装置27相连接，用以根据温度传感器10和水位探测器13的信号作出与图1所示实施例所述相同的动作。如图所示，本实施例的热交换室2具有一U形垂直部分，与圆筒形反应室30相接触，反应室30配备有材料入口31、产品出口32和搅拌器33。冷凝器34装在热交换室2出口和喷射器4之间，冷凝器34所用冷却水通过电动阀35由供水管8供给，并排至外部。此阀的电动机或电磁铁36也与中心控制装置27连接。

当此装置的阀24关闭和阀23打开时，来自蒸汽源（图中未示出）的蒸汽通过减压阀1进入热交换室2，在加热与热交换室2接触的反应室30并产生与图1实施例相同的反应之后，蒸汽通过冷凝器34冷凝，并由喷射器4吸入箱5，从而使箱内的水温上升。但，在图1所示实施例中在这一加热过程中不需冷凝器34。

如果阀23关闭，阀24打开，热交换室2的蒸汽供应即停止，同时，箱5中的温水由泵6打入热交换室2。水和剩余的蒸汽由喷射器4吸回箱5。同时，供水阀7打开，向箱5内注水，以逐渐降低箱5内的水温。当反应室30的热量将送入热 交换室2的水蒸发，以便通过其蒸发热冷却反应室30时，此时产生的大量蒸汽为冷凝器34所冷凝，并由喷射器4吸取。这样，由于喷射器4的抽吸作用冷凝器34可用来抑制过负荷。如果如同在现有技术的装置中那样，将冷却水送入热交换室2，其中的剩余蒸汽会很快冷凝而引起压力的突然变化和所谓的水击现象，从而引起装置的振动和破裂。但是在本发明的装置中没有剩余蒸汽的快速冷凝，因此不会引起水击现象，因为箱5内刚经加热的水，其温度相当高。热交换室2的温度随着箱5内水温的下降而逐渐降低。如果在控制装置27中适当地预调好所需水温，喷射器4的负压就会相应受到控制，从而控制冷却速度以进行所需的冷处理。

当冷却过程之后重新开始加热过程时，首先关闭供水阀7。然后，箱5内的水通过泵6、阀24、热交换室2、冷凝器34和喷射器4进行循环，并从反应室30中吸收热而逐渐升温。当其达到适当的温度时，阀26即关闭，同时打开阀23以引入蒸汽。用这种方式，加热过程可以恢复而不会产生因温度的突然变化所造成的水击现象。

以上所述对水温的调节和阀的控制，可作为预定程序预先贮存在控制装置27内，从而可使加热和冷却过程完全自动化。

本发明的热处理装置在用于各种反应室以及食物蒸馏、冷凝和灭菌一类装置中在100℃以下的正常加热温度时特别有效，在此情况下所使用的减压阀1结构简要地示于图5。如图所示，减压阀1具有一蒸汽入口37和一蒸汽出口38，在这二者中间有一主阀39。主阀39通过连杆40与压力敏感隔膜41连接，并用一弹簧42将主阀39与隔膜41一起拉起而封闭蒸汽通路，这与普通的减压阀是有所不同的。隔膜41的下腔通过孔43与出口侧相连而具有二次压力。因此，当二次压力，也就是热交换室2的压力下降到一定程度时就可顶着弹簧42将隔膜41拉下而打开主阀39，以向热交换室2供应蒸汽。当二次压力恢复时弹簧就将隔膜41向上拉而关闭主阀39。弹簧42的张力可用张力控制器44调节。张力控制器44可以包括一调节电动机并可对图4所示控制装置27的信号作出反应而工作。当上述加热温度超过100℃时，就可采用一普通结构的减压阀，因为二次饱和蒸汽的压力已高于大气压力。在此情况下，弹簧42将主阀39向下推而使其处于常开状态，当二次压力高出预定值时则主阀关闭。

图4实施例的热交换室2具有这样一个问题，即：当冷却水在上述加热之后从阀24通过与蒸汽共用的通路时，大量冷却水与反应室30的表面接触不够而在蒸发之前就被喷射器4吸走，因此冷却效率较低。图6所示为解决这一难题的改进结构。如图所示，反应室30为具有外壁45的热交换室2所包围。热交换室2具有一环形盖46，用螺栓48将盖46与二者之间的环形橡皮板47联结。橡皮板47的内径如图所示略小于反应室30的外径，因此，其内周边沿反应室30的外壁向下弯曲，当冷却水如图上箭头49所示从阀门24进入橡皮板47以上的空腔中时，水的压力使橡皮板47变形，并通过反应室30的外壁和橡皮板之间的间隙沿外壁向下流，最终水被抽吸而从下部出口50排出。于是反应室30的热使送入的冷却水有效地蒸发，由蒸发所吸收的热量就可有效地冷却反应室30。在这种结构中，加热蒸汽从减压阀1通过与冷却水分开的另一管道进入图上箭头51所示的橡皮板47的下侧。橡皮板47也可用橡皮以外的适宜的弹性材料制成。

如上所述，本发明提供一种减压蒸汽热处理装置，此装置性能稳定，热效率高。上述各实施例的提出仅仅是为了说明本发明，绝不意味着对本发明具有限制作用。熟悉本技术的人员应理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下可以对这些实施例进行各种修改和变更。例如，在上述实施例中示出了围绕反应室30的热交换室2的U形部分，但热交换室2的结构和形状是可随意选择的，必要时可将待处理的材料直接装入热交换室2内。如图4所示，所有的阀都是自动控制的，但完全可以对这些阀中的任何一个或多个进行手动控制。如果能使图4所示减压阀1完全关闭，也就可不再设置在其前面的阀23。而且，除减压阀、热交换室和喷射装置以外的一些零件都可根据装置的用途和操作条件有选择地予以省略。

Claims (7)

1、一种减压蒸汽热处理装置，此装置有一减压阀，一热交换室和一减压装置；减压阀具有一与蒸汽源连接的入口和一出口；热交换室具有一与减压阀出口连接的入口和一出口，一个具有连接于热交换室出口之抽吸室的喷射器和一喷嘴，向喷射器供应工作流体的机构，和用以控制所述工作流体的温度，所述喷射器的抽吸压力的机构，其特征是：工作流体供应机构包括流体储存箱，向喷射器的喷嘴强制供应储存箱内工作流体的泵送装置，将工作流体从喷射器送回储存箱的机构和向储存箱注入较低温度工作流体的机构。

2、权利要求1所述的装置，其特征是：工作流体温度控制机构包括一用以发出所感受的信号的工作流体温度传感器和用以对上述感受信号作出反应以控制注入机构的注入量的机构。

3、权利要求1所述装置，其特征是：所述装置还具有用以发出所探测的信号的探测储存箱内流体标高的机构和用以对上述探测信号作出反应以向外部排放工作流体的机构。

4、权利要求1所述装置，其特征是：此装置还具有插装在减压阀和热交换室之间的使过热蒸汽饱和的机构，此机构包括一严密封闭的空腔和将工作流体喷入此空腔的。

5、权利要求1所述装置，其特征是：所述减压阀具有一常闭主阀和用以对出口侧的减压作出反应以打开主阀的机构。

6、权利要求1所述装置，其特征是：在热交换室和喷射器之间的管路内设一冷凝器。

7、权利要求1所述装置，其特征是：热交换室具有一围绕筒形反应室的U形部分和一内腔，内腔用一环形分隔板分隔为上、下、二腔，上腔容积较小，下腔容积较大，分隔板用弹性材料制成，其内径略小于反应室的外径，分隔板的内部周边部分沿反应室的外壁弯曲，上腔具有一工作流体入口，下腔具有一蒸汽入口以及一蒸汽和工作流体的出口。

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