CN104736958B - 管支撑元件 - Google Patents

Abstract

设置有至少一个通孔并具有第一面和第二面的管支撑元件(702)。管支撑元件(702)被配置成经由所述第二面连接到管(704)。所述通孔具有对应于所述管(704)的内径的直径D1。

Description

管支撑元件

技术领域

本发明总体涉及一种管支撑元件，例如在用于处理液体食品的管式热交换器中使用的管支撑元件。

背景技术

如今，在食品加工行业内，热处理食品以确保病原微生物被杀死是公知的。利用热交换器用于此目的是如今常见的做法。有不同类型的热交换器可用，如板式换热器、管式换热器、刮板式热交换器和线圈热交换器。通常，不同类型的热交换器适合不同的产品。例如，板式换热器可用于奶热处理，但不能用于处理具有纤维的产品，如橙汁。另一方面，管式热交换器可以处理具有纤维的产品，因此往往被要求能够既处理具有纤维的产品又处理不具有纤维的产品的装置的柔性件的客户所选择。

当设计和制造热交换器时，为了确保食品安全不受损害，确保装置能被正确地清洗是极其重要的。此外，如同在所有行业一样，确保用于制造的成本被保持在低水平是重要的。这是例如通过减少材料的用量，减少生产时间，并确保质量被保持在高的水平来实现的。同样重要的是操作成本被保持在低的水平。例如，在对于热交换器的情况下，这表示例如热传递介质和产品之间的热传递要在高的水平，由于这意味着降低的能耗。

对于管式热交换器，所关注的特定范围是如何将内管(进给产品到其中)固定到管架。管架起双重作用，即定位成组的内管在外壳内，以及提供管架和外壳之间的密封，使在内管中运行的产品与在内管与外壳之间的空间运行的传热介质或冷却介质能保持分隔开。为了这个目的，管架被布置在成组的内管的一端，且通常在其两端。通常通过焊接进行的内管的固定应当被设计为使得它可以有效地以高品质制造。此外，应当以从传热角度来看最佳的方式布置内管的这样的方式进行固定，在某些情况下，这意味着将内管彼此靠近设置。

如今，将内管焊接到管架的前面是常用的方法。也就是说，内管被进给通过管架中的开口并连接在管架的外端。通过这样做，在内管和管架被安装在管式热交换器之前，内管和管架可以很容易地焊接在一起。

在Iwai Kikai Kogyo Co Ltd提交的、公开号为JP2010117121的日本专利申请中，表明在管架的背面布置有额外的焊缝用于消除在内管和管架之间的间隙中保留液体的危险性，并且由于管架不必进行加工，降低了生产成本。

在前面和背面两者布置有焊缝的缺点是在两个焊缝之间形成封闭的空间。有这样封闭的空间导致食品安全的风险。如果背面焊缝破损，那么微生物可以进入封闭空间。因为没有简单的方法来检查背面焊缝，因此这种食品安全风险很难检测，从而使得风险更加严重。

因此，具有以确保低生产成本、高质量和食品安全的方式连接内管到管架的进一步改进的管式换热器是有需求的。

发明内容

因此，本发明优选寻求缓解、减轻或者消除现有技术中一个或多个上述确定的缺陷和单独的缺点或任何组合的缺点，并至少解决上述提到的问题。

根据第一方面，提供设置有至少一个通孔并具有第一面和第二面的管支撑元件，其中所述管支撑元件被布置成通过所述第二面连接到管，所述通孔具有直径D1，其中所述直径D1对应于所述管的内径。

一个优点是所述管支撑元件和所述管之间没有形成间隙，这是因为将管放置在贴近所述管支撑元件处且然后连接在一起，而不是将管进给通过所述管支撑元件然后将管连接到所述管支撑元件的前面。

不具有间隙的正面效果是降低食物残渣或其它不需要的材料聚集的风险。

不具有间隙的另一正面效果是不需要管的膨胀，否则管的膨胀是需要的以便提供管支撑元件和管之间的紧密配合。

通孔可以包括具有直径D1和长度L1的主要部分，以及被配置为接纳所述管并具有直径D2和长度L2的接纳部分，其中，所述第二直径D2对应于所述管的外径。

具有接纳部分的一个优点是在焊接工艺期间该管可容易地保持在适当位置。

具有接纳部分的另一优点是管和管支撑元件之间的界面面积增加，而且焊缝可放置于更靠近管支撑元件的中间部分。这使得当焊接管到管支撑元件时，在管上形成不希望的腰部的风险降低。

所述主要部分的第一长度L1可以大于所述接纳部分的第二长度L2。

第二长度短的优点在于，这使得在将管支撑元件焊接在管一起之后能将这两者之间的间隙闭合，从而不聚集食物残渣或其它不需要的产品。

第二直径D2可以是至少8毫米或小于200毫米。

所述第一直径D1和所述第二直径D2之间的差可以为至少0.5毫米或小于5毫米。

所述第二长度L2可为至少0.5毫米或小于10毫米。

所述第一长度L1可为至少15毫米或小于100毫米。

所述第一长度L1和所述第二长度L2一起可以比所述第二直径D2大。

此外，也可以设置凹槽在所述管支撑元件上，所述凹槽朝向所述第一面。

具有凹部的一个优点在于，可以较容易地检查在管支撑元件的背面上制造的焊缝。

第一面可以是平坦的。

具有平坦的第一面的一个优点在于这提供了与另一个模块更紧密的配合。在前面焊缝的情况下，由于焊缝，前面不是平坦的。

所述管支撑元件可以是管架。

根据第二方面，提供了一种包括根据所述第一方面所述的管支撑元件的管式热交换器。

根据第三方面，提供了一种用于制造管式热交换器的方法，所述方法包括将至少一个管经由所述管支撑元件的所述第二面放置到根据第一方面所述的管支撑元件的通孔，将焊接装置经由所述管支撑元件的所述第一面放置在所述通孔中，并焊接所述至少一个内管到所述管支撑元件。

附图说明

参考附图，通过本发明优选实施方式的以下说明性且非限制性的详细描述将更好地理解本发明的以上目的、特征和优点，以及附加目的、特征和优点，其中：

图1a和1b示出了管式热交换器的示例。

图2示出了管架与内管之间的界面的横截面视图的示例。

图3示出了管架和内管之间的界面的横截面图的另一示例。

图4又示出了管架和内管之间的界面的横截面视图的示例。

图5示出了成组的内管和管架的横截面视图的示例。

图6示出了成组的内管和管架的横截面视图的另一示例。

图7示出了成组的管架和内管的横截面视图的又一示例。

图8示出了成组的管架和内管的横截面图的另一示例。

具体实施方式

图1a和1b示出了管式热交换器100的示例，更具体地是由Tetra Pak销售的TetraSpiraflo^TM。如图所示，一些数量的管经由提供紧凑设计的弯管102彼此连接。在示出的例子中，内管104被成组保持，每个组被配置在被称为外壳106的更大的管中。食品通过内管进给，传热介质通过外壳进给。为了保持能量消耗低，使用将在存储之前被冷却下来的外送食品作为传热介质是有利的。这样的系统通常被称为再生系统。

图2示出了弯管102和内管104之间的界面的横截面视图的示例。每个组的内管104可以连接到管架200。管架200有助于保持内管104在原位，并使得外壳侧面上的传热介质被阻止进入所述弯管102中。此外，如图1b所示，通过在管架200的帮助下使成组的内管捆绑在一起，以更便捷的方式处理成组内管是可能的。例如，在管式换热器100需要重建的情况下，连接到管架200的成组的内管104可从外壳106拉出并由其他的内管和管架的组合所取代。

如今，如图2所示，通过将内管焊接到管架的前面，内管被连接到管架。具有前面焊缝202的一个优点是，它们很容易进入，这使得制造和检查更方便。另外，从热传递效率的角度看，通过具有前面焊缝，内管104可被放置成彼此靠近，使得内管与管架的焊缝不会阻碍最佳的传热设计。

然而，通过具有在管架的前面的焊缝，间隙可在管架的背面上在内管和管架之间形成。如果具有利用食品作为传热介质的再生系统，则确保内管和管架之间有紧密配合以避免食物残留物被夹在该间隙是非常重要的。

图3示出了具有通过前面焊缝306以及背面焊缝308两者连接到内管304的管架302的热交换器300的一部分。为了给焊接装置提供空间，设置具有增大的横截面面积的管部310。这种使前面焊缝306与背面焊缝308结合的方法由Iwai Kikai Kogyo Co Ltd通过具有公开号JP2010117121的日本专利申请所建议。

如果使用这种方法，并且如果背面焊缝损坏，则存在微生物被夹在正面焊缝306和背面焊缝308之间形成的封闭的空间中的风险。由于没有设置检查孔，因此这是一种食品安全风险。

图4示出了具有管架402的热交换器400，管架402通过背面焊缝406连接到内管404。由于仅具有背面焊缝406，因而不形成如图3所示的热交换器300中的封闭空间。另外，由于只使用一个焊缝，因此需要较短的时间用于制造。

图5示出了包括管架502和三个内管504a、504b、504c的管架和内管组合的端部500的示例。内管504a、504b、504c通过背面焊缝被焊接到管架502，如图5所示。

不具有任何前面焊缝的另一优点在于可以在前面上提供非常光滑平坦的表面，使得提供与连接到管架502的弯管或任何其他模块的紧密配合做准备较容易。

图6示出了包括管架602和三个内管604a、604b、604c的管架和内管组合的端部600的另一示例。与在图5中所示的例子不同，管架602上设置有凹部606，使得可以更容易地访问和检查背面焊缝。凹部606可被应用于任何实施方式，且通常地其对应于：在沿轴向方向测量，即，沿该内管或管架的对应的开口的长度方向测量时，管架602在背面焊缝的区域中具有缩小的延伸部。

图7示出了具有用焊接装置706焊接在一起的管架702和内管704的管架和内管装置700的示例。

在将内管704放置在与背面上的通孔成一直线之后，焊接装置706可以从前面被插入。为了提供管架的通孔和内管之间的平滑过渡，内径D1可对应于内管的内直径。

对于将内管704连接到管架702使用这种方法的一个优点是不需要内管704的膨胀。更具体地，由于内管704不进给到通孔中，因此没有必要通过使用用于将内管朝向管架压紧的膨胀装置来确保内管与管架紧密配合。因此，若不需要减少微生物被夹在管架与内管之间的间隙中的危险性，可以省略焊接之前的膨胀的步骤。

如在图8中所示，在管架和管装置800中，为了实现管架802和内管804之间的紧密配合，并为了不形成锋利边缘，以使得容易有效清洁，通孔的主要部分的直径D1可以对应于内管804的内径，如图7所示。另外，接纳部分可以设置在管架的背面。为了提供良好的配合，接纳部分可以具有对应于内管804的外径的直径D2。

此外，为了确保没有间隙形成，设置用于接纳内管804的接纳部分的长度L2可以在1至4毫米的范围内。接纳部分的长度L2短的原因是用这种方式更容易确保在将管已经焊接到管架之后内管804和管架802之间没有间隙。

主要部分的长度L1可以在15至100毫米的范围内。根据管式换热器内维持的压强选择总长度，即长度L1和L2的组合。为了避免事故，在许多情况下总长度由法律和行业准则规定。

接纳部分具有对应于内管的外径的直径D2以及主要部分具有对应于内管的内径的直径D1的优点是内管可以在将内管连接(如通过焊接)到管架之前被接纳在接纳部分中。这意味着，在连接内管的时候可以很容易地将内管保持在适当位置。此外，如果通过焊缝连接，将内管接纳在接纳部分中意味着在内管中形成腰部(即具有减少的厚度的部分)的风险被降低。其一个原因在于，相比于如图7所示的不具有接纳部分的时候，接纳部分使得焊缝能被放置在更靠近通孔的中间部分处。

为了提供高效率和高品质的焊接，焊接设备706，806可以通过自动焊接系统来控制以确保进行精确焊接。

关于管式热交换器的管架的上述原理可用于任何类型的布置成连接到管的管支撑元件。因此，上述管架应仅仅被看作是应用的例子。

用于管道的材料可以通过规定和标准来约束，但典型的例子是食品级不锈钢。

上面参照若干实施方式已经主要描述了本发明。然而，如由本领域技术人员所容易理解的，除了上面公开的实施方式，其他实施方式在本发明的由所附的权利要求所定义的范围之内同样是可能的。

Claims (15)

1.一种管式热交换器，其包括设置有至少一个通孔并具有第一面和第二面的管支撑元件，

其中，所述管支撑元件被布置为经由所述第二面连接到内管，

所述通孔具有第一直径D1，所述第一直径D1对应于所述内管的内径，所述通孔包括具有所述第一直径D1和第一长度L1的主要部分和被布置为接纳所述内管并具有第二直径D2和第二长度L2的接纳部分，

其中，所述第二直径D2对应于所述内 管的外径，

其中所述管支撑元件仅通过所述第二面的焊缝连接到所述内管从而不会形成封闭的空间。

2.根据权利要求1所述的管式热交换器，其中，所述主要部分的第一长度L1大于所述接纳部分的第二长度L2。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的管式热交换器，其中，所述第二直径D2为至少8毫米。

4.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第二直径D2小于200毫米。

5.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一直径D1和所述第二直径D2之间的差为至少0.5毫米。

6.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一直径D1和所述第二直径D2之间的差小于5毫米。

7.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第二长度L2为至少0.5毫米。

8.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第二长度L2小于10毫米。

9.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一长度L1为至少15毫米。

10.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一长度L1小于100毫米。

11.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一长度L1 和所述第二长度L2的和大于所述第二直径D2。

12.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其还包括朝向所述第一面的凹部。

13.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述第一面是平坦的。

14.根据权利要求1或2所述的管式热交换器，其中，所述管支撑元件是管架。

15.一种用于制造管式热交换器的方法，所述方法包括

将至少一个内管经由管支撑元件的第二面放置到根据权利要求1至14中任一项所述的管式热交换器的管支撑元件的通孔，

将焊接装置经由所述管支撑元件的所述第一面放置在所述通孔中，以及

将所述至少一个内管焊接到所述管支撑元件。