CN105283730A - 卫生型热交换器 - Google Patents

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CN105283730A CN201480033107.4A CN201480033107A CN105283730A CN 105283730 A CN105283730 A CN 105283730A CN 201480033107 A CN201480033107 A CN 201480033107A CN 105283730 A CN105283730 A CN 105283730A
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克努兹·托尔森
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Abstract

一种卫生的食品对食品的热交换器(1)。热交换器(1)具有：细长且中空的壳体(4)；被布置在细长的壳体(4)的每个相对的端部的金属的管板(6)，其用于限定在细长且中空的壳体(4)的内部限定封闭的内部空间(10)；多个紧密间隔的金属的管(2)，它们在管板(2)之间轴向地延伸，其中管的端部被容纳于管板(6)的相应的紧密间隔的孔中，或者其中，管的内腔与管板中的所述相应的紧密间隔的孔对齐。金属的管(2)通过在管板(6)的朝内面向的侧面上的焊接接头(20)被密封地固定于金属的管板(6)。

Description

卫生型热交换器
本发明涉及一种卫生的食品对食品的管状热交换器，对于我们，其适用于食品加工应用，即是，例如，通过普通清洁代替使用酸性流体清洗，被容易地且定期地清洁内部和外部的热交换器。
背景技术
已知的食品管状热交换器在细长的且通常圆柱形的壳体(外壳)的每个端部具有管板，其中多个密集排列的在两个管板之间延伸的轴向管作为管束。管的端部被容纳在对应的在各管板中的贯穿孔中。在制造热交换器期间，管的端部被插入到孔中，并且具有相对紧的配合，并且通过旋转管的内侧该相对紧的配合增强，以便在旋转的区域中管壁部变得更薄，从而试图增加其直径，这导致旋转的管的区域的外表面在被压迫抵靠在管板中的孔的壁部。旋转仅被使用在被容纳于管板中的孔的内部的管的端部中。然后，管的端部在管的外侧被焊接于管板。该工序提供了在诸如产品成本、可靠性和防止流体从圆柱形壳体的内部溢出的各个方面都满意的牢固的连接。
然而，在卫生型热交换器的领域中，即是，适用于与液体食品一同使用的且直接接触液体食品的热交换器，其最重要的是，避免尖角、缝隙、裂缝、穴或其他形式的难以清洗和灭菌的凹陷，并且在食物残留的地方还有微生物开始繁殖的危险。
在已知的热交换器(如图6所示)中的管板的外侧使用焊接的旋转的接头没有达到卫生需求，因为其在管的外表面和管板的孔的内表面之间留下了缝隙，并且其在管板的内侧和管的外表面之间的过渡处留下了尖角26。从而，在这些类型的热交换器中，食品仅可被使用于管的内腔中，而不能被使用于细长的壳体的内部中。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种卫生型的轴向管热交换器，为了将食品供应到食品热交换器中，其能不仅能在管的内腔中操作液体食品，还能在围绕管的热交换器的内部操作液体食品，即是，提供一种克服了或者至少减少了上述缺点的热交换器。
该目的通过将卫生的食品供应到食品热交换器中来实现，热交换器包括：细长且中空的壳体；金属管板，其被安装在细长的壳体的每个相对的端部，以在细长且中空的壳体中限定封闭的内部空间；多个紧密间隔的金属管，它们在管板之间轴向地延伸，其中管的端部被容纳于在管板中的相应的紧密间隔的孔中，或者管的内腔与管板中的所述的相应的紧密间隔的孔对齐；其中，金属管通过在管板的朝内面向的侧面上的焊接接头被密封地固定于金属管板，其中焊接接头沿管的整个圆周延伸，并且在管的外表面和管板的朝内面向的侧面之间提供平滑的过渡。
通过使用在管板的内侧上的焊接接头来固定管，在管和管板之间产生了卫生的、平滑的、无缝隙和裂缝的连接，并且从而允许液体食品在围绕管的内部空间中被使用。这种卫生的设计甚至允许处理灭菌的且无菌食品。
在另一实施方式中，焊接接头位于在管的外表面和管板的朝内面向的表面之间的过渡处。
在另一实施方式中，每个管沿直线在管板之间延伸。
在另一实施方式中，管的中心线之间的距离比管的外直径的两倍小。
在另一实施方式中，管具有在10mm和50mm之间的外直径，并且优选地，所有管具有相同的直径。
在另一实施方式中，管板具有足够的厚度，并且孔是贯穿孔，并且管被插入到孔的整个长度中。
在另一实施方式中，管板具有比管的外直径大的厚度。
上述目的还通过提供制造轴向管状热交换器的方法来实现，该轴向管状热交换器包括：在细长的热交换器壳体的每个相对的端部的金属管板，以及在管板之间延伸的、紧密间隔的轴向金属管，该方法包括：将管的端部插入到管板中的对应的孔中，或者将管的内腔与管板中的所述的对应的紧密间隔的孔对齐的步骤；以及通过焊接在管和管板之间、在面向细长的圆柱形壳体的内部的管板的一侧上产生接头，以在管的外表面和所述管板的朝内面向的侧面之间提供平滑圆润的过渡的步骤。
在该方法的另一实施方式中，接头被从管的内腔焊接。
上述目的还通过将卫生的食品供应到食品热交换器来实现，热交换器包括：细长且中空的圆柱形壳体；在细长的壳体的每个相对的端部的金属管板；具有多个紧密间隔的金属管的管束，金属管在管板之间轴向地延伸，其中管的端部被容纳于各管板中的相应的紧密间隔的孔中，或者其中管的内腔与管板中的所述的相应的紧密间隔的孔对齐；第一进口，其在管的一个端部被连接到开口，以允许第一液体食品介质进入管的内部；第一出口，其在管的另一端部被连接到开口，以允许第一液体食品介质离开管的内部；第二进口，其用于允许第二液体食品进入细长的圆柱形壳体的内部；第二出口，其用于允许第二液体食品离开细长的壳体的内部；第二出口与第二进口轴向地间隔，以便第二液体食品在第二进口和第二出口之间流过管的整个外侧；第二进口是切向的，并且第二出口是切向的，以在第二液体食物介质从第二进口流到第二出口时，产生用于第二液体食物介质的螺旋流径。
在实施方式中，第二进口包括切向的管状通道，其被连接到细长且中空的圆柱形壳体，并且其中，第二出口包括切向的管状通道，其被连接到细长且中空的圆柱形壳体。
在另一实施方式中，第二进口的切向的管状通道具有相对于细长的圆柱形壳体的轴线而偏移的轴线，并且第二出口的切向的管状通道具有相对于细长的圆柱形壳体的轴线而偏移的轴线。
在另一实施方式中，热交换器进一步包括螺旋杆，其缠绕管束且被固定于管束，以在当第二液体食品从第二进口流到第二出口时，促使第二液体食品遵循螺旋流径。
根据本发明的卫生型的热交换器和方法的进一步的目的、特征、益处和特性将从详细的描述变得显而易见。
附图说明
在下面的本发明的描述的详细的部分中，将参考附图中所示的示例实施方式更详细地说明本发明，其中：
图1是穿过根据示例实施方式的卫生型热交换器的剖面视图，
图2是图1所示的卫生型热交换器的剖视图，
图3是示出了图1所示的卫生型热交换器的端部的细节的剖面视图，
图4是流体介质的围绕图1所示的卫生型热交换器的管的流动的图示性描述，
图5是示出了图1所示的卫生型热交换器的端部的另一示例实施方式的细节的剖面视图，并且
图6是示出了图1所示的现有技术的卫生型热交换器的细节的剖面视图。
具体实施方式
在下面，将通过示例实施方式来详细描述卫生型热交换器。
图1至3示出了单通直管式热交换器1的示例实施方式。该热交换器1设置有多个紧密间隔的内管2，内管2共同来自于位于壳体4中的管束3。壳体4形成了细长且中空的圆柱形壳体4。内管2可为平的或有波纹的。
壳体4的端部在壳体4的每端被管板6封闭。管板6设置有多个紧密间隔的以适合的模式布置的贯穿孔。
盘状的管板6具有足够的厚度，通常管板6的厚度比管2的直径更大。管板6被密封地固定于壳体6的各自的端部，并且管板被密封地固定于管2，以便产生在壳体4的内侧的气密封的内部空间10，其中管板6的一侧面向热交换器1的内部，并且管板的另一侧面向进口或出口气室。
具有进口气室13的第一进口12位于壳体4的其中一个端部。具有出口气室15的第一出口14位于壳体4的另一端部。第一进口12允许介质进入热交换器1，并且允许介质穿过在管2中的内腔流到第一出口14。第一出口14允许介质离开热交换器1。第一进口12和第一出口14的位置能交换，以便介质以相反的方向流过管2的内腔。
直的(有或没有波纹的)管6平行地延伸并且紧密间隔，当管束3在热交换器1的内部10中时，通常中心线到中心线的距离S比管2的外直径的两倍更小。
在实施方式中，管2、管板6和壳体4由诸如不锈钢的耐腐蚀金属制成，以便热交换器牢固且可靠，具有良好的导热性质，并且能使用诸如强酸的腐蚀性介质来消毒或灭菌。
管2的纵向端部被容纳于管板6中的相应的孔中。在实施方式中，管2被深深地插入到孔中，以便管2的端部与管板6的面向进口或出口气室的一侧齐平。管板6中的孔实质上具有与管2的外直径相同的直径，以便管2被非常精确地安装到孔中，从而能以施加不大于适度的力的方式将管插入到孔中。
面向内部空间10的管板6和管2的外表面之间的接头是焊接接头，其在管2和管板6之间提供了平滑圆润的过渡。在实施方式中，管2通过围绕每个管2的焊接接头20被固定于管板6。焊接接头20被设置在管2和管板6之间的过渡处，即是，在管板6的朝内面向的侧面上。焊接接头20在管2和管板6之间提供没有裂纹、缝隙、裂缝和其他凹陷的平滑的过渡，并且因此提供了卫生型的结构，由于该卫生型的结构能被高效地清洗且灭菌，该卫生型的结构被允许接触食品。焊接接头20也很牢固、可靠，并且提供了气密封。
管2在两个位置被焊接到管板，即是，除了在管板6的内侧的连接外，管2的末端在管板6的外侧通过焊接接头24被连接到管板6。在管板6的外侧的额外的接头24加强了管2和管板6之间的连接。
在实施方式中，焊接接头20通过从管2的内腔焊接产生，以便焊接接头20从管2的内部产生。由于围绕管2的空间太小，难以在管2的外周使用焊枪，所以这种方法特别地有利。
从而，接头通过在管2和管板6之间的、在面向细长的圆柱形壳体的内部10的管板6的一侧上由焊接熔化的金属产生。
通过使用在管板6的内侧上的焊接接头20来固定管2，在管2和管板6之间产生了卫生的、平滑的、无缝隙和裂缝的连接，并且从而允许液体食品在围绕管2的内部空间10中被使用。
在实施方式中，管2的中心线之间的距离S比管2的外直径的两倍小。在实施方式中，管具有在10mm和50mm之间的外直径，并且优选地，所有管具有相同的直径。
热交换器1设置有第二进口16，第二进口16用于允许第二液体食品或其他介质进入到壳体4的内部10。热交换器1还设置有第二出口17，第二出口17用于允许第二液体食品离开内部10。第二出口17与第二进口16轴向地间隔开，以便第二液体食品在第二进口16和第二出口17之间流过管2的整个外侧。第二进口16是切向的，并且第二出口17是切向的，以在第二液体食物介质从第二进口16流到第二出口17时产生用于第二液体食物介质的螺旋流径，螺旋流径的切向分量在图4中被示出。
在实施方式中，第二进口16由被连接到壳体4的切向的管状通道形成，并且第二出口17由被连接到壳体4的切向的管状通道形成。第二进口16的切向的管状通道具有相对于壳体4的轴线A偏移的轴线A’，并且第二出口17的切向管状通道也具有相对于壳体4的轴线A偏移的轴线A”。
在实施方式中，螺旋杆22缠绕管束3且被固定于管束3，以在第二液体食品从第二进口16流到第二出口17时，促使第二液体食品遵循螺旋流径。在实施方式中，螺旋杆22由耐腐蚀金属制成。在另一实施方式中，螺旋杆22由塑料材料制成。螺旋杆22促进第二液体食品的流动呈螺旋路径，即是，具有除了轴向分量外的切向分量。在实施方式中，杆22的螺旋陡度是大约45度。螺旋杆22可具有圆形、多边形、椭圆形、方形的剖面形状或者其他适合的形状。
在实施方式中，管装置包括能从壳体4拔出的螺旋杆，以进行检查。
第二进口16和第二出口17的位置可互换，并且热交换器1能被布置用于平行流或者逆流。
在图4中的弧形的箭头示出了在内部空间10中的介质的螺旋流动的切向分量。当与传统的平行流动(与管2平行的流动)相比时，螺旋流动提供了更快且更高效的介质和管2的外表面之间的热交换，并且避免了污染。
图5示出了另一实施方式，该实施方式与上述的实施方式相似，但具有本质上的区别，管2不被插入到管板6中的孔中。替代地，管2的末端通过焊接接头20被连接到管板6的内表面。在该实施方式中，管板6中的孔与管2的内腔对齐。
图6示出了在现有技术的结构中，管2如何被连接到两个板6。管2被插入到管板6中的孔中，并且管2的末端在管板6的外侧通过焊接接头24被连接到管板6。在现有技术中，在管2的外表面和管板6的朝内定向的表面之间的过渡处具有尖角26。进一步，在管2和其被容纳的管板6的孔之间不可避免地存在缝隙。尖角26和缝隙都将暴露于存在于热交换器1的内部的任何液体，并且随后，现有技术的设计是不卫生的或非无菌的，并且不能被适用于在壳体4的内部中的食品。细菌通常小于0.0003mm，并且容易藏在尖角26中，所以现有技术的热交换器不可能卫生干净。
根据本发明的热交换器具有多种益处。其中一个益处是根据本发明的热交换器在内侧(壳体侧)是卫生的，现有技术的热交换器不具有该特征。另一益处是，根据本发明的热交换器在两侧都是卫生的，内侧和管的内腔内侧。在两侧都卫生的现有技术的热交换器不存在。另一益处是，根据本发明的热交换器在内侧(壳体侧)上具有卫生的设计，这对于灭菌的或无菌的食品的应用是有用的。根据本发明的热交换器的另一益处是，在现有技术的热交换器中，细菌或病毒能藏在缝隙中或尖角26中，而使用根据本发明的热交换器，细菌或病毒无法在清洁或者消毒中隐藏。细菌比0.0003mm更小，并且病毒甚至更小，从而，根据本发明的热交换器中的独特设计防止非常小的细菌和病毒隐藏。根据本发明的热交换器的另一益处是，新的且更高水平的卫生设计被呈现于紧凑的管状热交换器的内侧。根据本发明的热交换器的另一益处是，其被设计为用于无菌食品的加工。
不同的实施方式或实施方案可产生一个或多个下列益处。应该注意的是，这并不是一个详尽的罗列，并且可能具有本文未描述的其他的益处。
尽管本申请的教导已被出于说明目的地详细地描述，应该理解的是，这些细节仅用于说明目的，并且通过本领域的技术人员，可不超过本申请的教导的范围地在其中进行修改。在权利要求中使用的术语“包括”不排除其他构件或步骤。权利要求中所使用的术语“一个”或“一件”不排除多个。

Claims (13)

1.一种卫生的食品对食品的热交换器(1)，所述热交换器包括：
壳体(4)，所述壳体(4)细长且中空；
金属的管板(6)，所述管板(6)被安装在细长的所述壳体的每个相对的端部，以在细长且中空的所述壳体中限定封闭的内部空间(10)；以及
多个紧密间隔的金属的管(2)，它们在所述管板(6)之间轴向地延伸，其中所述管的端部被容纳于所述管板(6)中的相应的紧密间隔的孔中，或者其中，管(2)的内腔与管板(6)中的相应的紧密间隔的所述孔对齐；
其特征在于，
金属的所述管(2)通过在所述管板(6)的朝内面向的侧面上的焊接接头(20)而被密封地固定于金属的所述管板(6)，并且所述焊接接头(20)沿管(2)的整个圆周延伸，并且在管(2)的外表面和所述管板(6)的朝内面向的侧面之间提供了平滑的过渡。
2.根据权利要求1所述的热交换器(1)，其中，所述焊接接头(20)位于所述管(2)的外表面和所述管板(6)的朝内面向的表面之间的过渡处。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器(1)，其中，所述管(2)中的每个都沿直线在所述管板(6)之间延伸。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的热交换器(1)，其中，所述管(2)的中心线之间的距离(S)比所述管的外直径的两倍小。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的热交换器(1)，其中，所述管(2)具有在10mm和50mm之间的外直径，并且优选地，所有所述管(2)具有相同的直径。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的热交换器(1)，其中，所述管板(6)具有足够的厚度，并且其中，所述孔是贯穿孔，并且所述管(2)被插入到所述孔的整个长度中。
7.根据权利要求6所述的热交换器(1)，其中，所述管板(6)具有比所述管(2)的外直径大的厚度。
8.一种制造卫生的食品对食品的轴向管状的热交换器(1)的方法，所述热交换器(1)包括：位于细长的热交换器的壳体(4)的每个相对的端部的金属的管板(6)，以及在所述管板(6)之间延伸的紧密间隔的轴向的金属的管(2)，所述方法包括：将所述管(2)的端部插入到所述管板(6)中的相应的孔中，或者将所述管(2)的端部与所述管板(6)中的相应的孔对齐的步骤，其特征在于，
通过在所述管板(6)的面向细长的圆柱形的所述壳体(4)的内部的一侧上将所述管(2)焊接到所述管板(2)，产生沿管的整个圆周延伸的焊接接头(20)，以在管(2)的外表面和所述管板(6)的朝内面向的侧面之间提供平滑的过渡。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述焊接接头(20)被从所述管(2)的内腔焊接，和/或从管板(6)中的所述孔焊接。
10.一种卫生的食品对食品的热交换器(1)，所述热交换器包括：
壳体，所述壳体细长且中空；
金属的管板，所述管板位于细长的所述壳体的每个相对的端部；
管束，其具有多个紧密的间隔的金属的管，所述管在所述管板之间轴向地延伸，其中所述管的端部被容纳于各个所述管板中的相应地紧密间隔的孔中，或者其中，管的内腔与管板中的相应地紧密间隔的所述孔对齐；
第一进口，所述第一进口在所述管的一个端部被连接到开口，以允许第一液体食品介质进入所述管的内部；
第一出口，所述第一出口在所述管的另一端部被连接到开口，以允许第一液体食品介质离开所述管的内部；
第二进口，所述第二进口用于允许第二液体食品进入细长的圆柱形的所述壳体的内部；以及
第二出口，所述第二进口用于允许第二液体食品离开细长的所述壳体的内部；
所述第二出口与所述第二进口轴向地间隔，以便第二液体食品在所述第二进口和所述第二出口之间流过所述管的整个外侧；
所述第二进口是切向的，并且所述第二出口是切向的，以在第二液体食物介质从所述第二进口流到所述第二出口时，产生用于所述第二液体食物介质的螺旋流径。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其中，所述第二进口包括被连接到细长且中空的圆柱形的所述壳体的切向的管状通道，并且其中，所述第二出口包括被连接到细长且中空的圆柱形的所述壳体的切向的管状通道。
12.根据权利要求11所述的热交换器，其中，所述第二进口的所述切向的管状通道具有相对于细长的圆柱形的所述壳体的轴线偏移的轴线，并且所述第二出口的所述切向的管状通道具有相对于细长的圆柱形的所述壳体的轴线偏移的轴线。
13.根据权利要求10至12中的任何一项所述的热交换器，其中进一步包括螺旋杆，所述螺旋杆缠绕所述管束且被固定于所述管束，以在第二液体食品从所述第二进口流到所述第二出口时，促使所述第二液体食品遵循螺旋流径。
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