CN109562196B - 用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备(1)，所述设备包括倾斜的蒸发器表面(40)、用于将待蒸发的液态介质施加到蒸发器表面(40)上的介质进口(5)、以及在蒸发器表面(40)中的用于传导液态介质的沟槽(44)，其中沟槽(44)沿着蒸发器表面(40)非线性地构成。

Description

用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备

技术领域

本发明涉及一种用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备，所述设备例如用于蒸发在饮料灌装设施中的消毒介质以将用于消毒的气体提供用于饮料灌装设施的填充产品接触区域的消毒。本发明例如用于蒸发过氧化氢，以在饮料灌装设施中的消毒过程中使用。

背景技术

为了蒸发液态介质已知不同的蒸发器和蒸发器形式，所述蒸发器和蒸发器形式例如也在饮料灌装设施中用于提供气态的过氧化氢，以对产品接触的设施部件进行消毒。蒸发器在此通常具有被加热的蒸发器表面，仍是液态的且待蒸发的介质喷溅到所述蒸发器表面上并且随后液态介质在所述蒸发器表面上被蒸发。蒸发器表面在此例如借助于热蒸汽或借助于电加热棒被加热，以便提供蒸发器表面的期望的温度，所述温度相应地高于待蒸发的液态介质的沸点。

例如从JP 2005 065 882 A2中已知一种用于蒸发含水的过氧化氢溶液的蒸发器，所述过氧化氢溶液被喷溅到蒸发器的倾斜的蒸发器表面上，以便相应地能够实现过氧化氢溶液的蒸发。蒸发器表面设置在蒸发器腔室中，所述蒸发器腔室通过将蒸发器表面相对于环境密封的、箱状的壳体限定。

发明内容

基于已知的现有技术，本发明的目的是，提出一种用于蒸发液态介质的设备，所述设备在设备的构造可靠的情况下能够实现高的蒸发器功率。

所述目的通过一种用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备实现。有利的改进方案从附图中或本说明书中得到。

相应地，提出一种用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备，所述设备包括倾斜的蒸发器表面、用于将待蒸发的液态介质施加到蒸发器表面上的介质进口以及在蒸发器表面中的用于传导液态介质的沟槽。根据本发明，沟槽沿着蒸发器表面非线性地构成。

由于在蒸发器表面中设计用于传导待蒸发的液态介质的沟槽非线性地构成，待蒸发的液态介质能够沿着所述沟槽在蒸发器表面上减速地流动，使得能够在蒸发器表面上提供待蒸发的液态介质的均匀的分配。相应地，能够用待蒸发的液态介质遍及整个蒸发器表面均匀地加载蒸发器表面，使得能够整体上提高蒸发器功率，因为起作用的蒸发器表面增大。

此外，由于沟槽的构成也不需要使用将待蒸发的液态介质施加到蒸发器表面上的喷嘴，而是介质能够经由介质进口简单地施加到蒸发器表面上并且其借助于沟槽均匀地分配。由于没有喷嘴也不会造成喷嘴堵塞，使得能够提供特别可靠且需少量维护的设备。

沟槽的非线性的构成方式尤其理解为，沟槽在相应的蒸发器表面上并非遍及其整个长度直线地延伸，而是经历方向改变。这例如能够通过设有弧度的沟槽、螺旋状的沟槽、以之字形设有不连贯的方向变换的沟槽和其他非直线地在相应的蒸发器表面上延伸的沟槽形状实现。沟槽尤其也能够螺旋状地和/或弧形地和/或弯曲地沿着蒸发器表面延伸。

通过沟槽形状的设计方案能够相应地实现，待蒸发的液态介质能够以转向的形式分配在蒸发器表面上，使得确保用待蒸发的介质尽可能完全地润湿蒸发器表面进而实现高的蒸发器功率。

上文提供的目的也还通过一种用于蒸发在填充产品灌装设施中使用的液态介质的设备实现。有利的改进方案由附图和本说明书中得到。

相应地，提出一种用于蒸发在填充产品灌装设施中的液态介质的设备，所述设备包括倾斜的蒸发器表面和用于将待蒸发的液态介质输送到蒸发器表面上的介质进口，其中蒸发器表面容纳在蒸发器壳体中。根据本发明，蒸发器壳体的内壁的轮廓至少在倾斜的蒸发器表面的区域中基本上遵循蒸发器表面的轮廓。

因此，蒸发器表面和蒸发器壳体相应地构成蒸发器腔室，在所述蒸发器腔室中，发生蒸发的体积通过在蒸发器表面和蒸发器壳体的内侧之间的间距构成。通过将表面相对于彼此平行地引导构成具有基本上恒定的间距的通道式结构。在此相应地至少在蒸发器壳体与蒸发器表面相对置并且遵循其轮廓的区域中，蒸发器腔室的横截面基本上环形地构成。

以这种方式，能够控制蒸发器腔室的体积或者保持蒸发器腔室的体积小，使得蒸发器腔室的构造进而蒸发器腔室的体积保持得小。这尤其在压力设备指令97/23/EG的规定方面是重要的，因为当压力体积乘积，即压力腔室的体积和容器的压力级的乘积小于50时，压力容器是无需检验的。如果能够保持的蒸发器腔室的体积小，那么以这种方式能够提供需少量维护的且无需检验的蒸发器，所述蒸发器出于成本原因以及出于设备效率原因是有利的。

蒸发器表面优选通过圆锥形的或棱锥形的或劈锥曲面形的或以其他方式凸状的蒸发器本体提供。蒸发器本体在此尤其也能够构成为截锥体，在所述截锥体的上侧上实现从介质进口流出的待蒸发的液态介质到各个沟槽以及到整个蒸发器表面上的分配。

如果蒸发器壳体的内部轮廓遵循蒸发器表面，那么相应地在蒸发器表面和蒸发器壳体的内侧之间产生仅一个环形的缝隙或锥面形的缝隙，沿着所述缝隙，载气或者说运载空气能够沿着蒸发器表面掠过。由此，即使在由于液态介质的蒸发而出现的更高压力的情况下，也能够控制压力体积乘积，使得在蒸发器之内不发生超过压力设备指令中规定的极限值并且能够相应地提供有效的且需少量维护的设备。

优选地，在蒸发器表面的上部区域向上连接有介质分配装置，所述介质分配装置优选拱顶状地构成。特别优选地，介质分配装置具有拱顶，来自介质进口的液态介质施加到所述拱顶上。在一个改进方案中，在拱顶和蒸发器表面之间设置有用于容纳液态介质的凹槽并且特别优选沿着蒸发器表面延伸的沟槽与该凹槽形成流体连接。

在蒸发器本体是锥形或截锥形的情况下，沿着蒸发器表面延伸的沟槽在沿着锥轴线观察的投影中优选螺旋状地构成。

优选地，提出一种介质输送部，所述介质输送部分别在倾斜的蒸发器表面的位于最高处的区域中能够实现将待蒸发的液态介质输送到倾斜的蒸发器表面上。介质输送部在此能够由于沟槽而在不使用喷嘴的情况下实现，因为待蒸发的液态介质的分配通过非线性的沟槽遍及蒸发器表面进行。

由于可以放弃将介质喷洒到蒸发器表面上，也能够避免如从常规的蒸发器中已知那样由于喷嘴的堵塞而产生的故障。相反，能够经由例如呈具有预设的横截面的管道形式的介质输送部将待蒸发的液态介质施加到蒸发器表面的最上方的区域上或最上方的点上，而介质输送部的管道的横截面不改变。

用于介质输送的管道在此优选在其横截面方面选择为，使得待蒸发的液态介质能够恒定地以也能够由设备直接蒸发的量输送。换言之，被输送的介质立即被蒸发并且介质输送部能够连续地运行。

在蒸发器腔室中，载气优选经由载气输送装置输送并且随后经由用于导出增加了被蒸发的介质的载气的气体导出管路再从蒸发器腔室中导出。

在一个优选的实施方式中，载气输送装置表现为，使得所述载气输送装置将载气以一定冲量对准到蒸发器表面上，以便还以这种方式辅助有效的蒸发。通过用载气绕流或流过蒸发器表面能够实现将被蒸发的液态介质与载气一起有效地运出。

载气输送装置在此优选能够经由喷嘴吹入到蒸发器腔室中，使得沿着蒸发器表面产生湍流的涡流，以便实现将被蒸发的介质有效地运出。

在另一优选的实施方式中，载气输送部能够包括载气通道，所述载气通道围绕圆锥形的和/或棱锥形的和/或劈锥曲面的蒸发器表面的环周设置并且经由载气出口将载气输出到蒸发器表面上。因此，能够实现用载气均匀地掠过蒸发器表面，使得实现有效地充分利用整个蒸发器表面。

优选地，在用于蒸发的设备的另一构成方案中，经由多个输送开口或输送缝隙实施应增加了被蒸发的液态介质的载气或空气的吹入，以便相应地实现用载气基本上均匀地加载蒸发器表面。以这种方式也能够提高蒸发效率并且同时引起被蒸发的液态介质的可靠的且均匀的运出。

气流沿着蒸发器表面的构成优选是湍流的，以便辅助蒸发产物的运出或被蒸发的液态介质在载气中的接收。出于能效的原因，然而流也能够作为层流，以便减少在蒸发器腔室之内存在的阻力。

在另一优选的构成方案中，提出一种用于蒸发器表面的加热设备，所述加热设备设置用于借助加热介质运行，所述加热介质具有沸点，所述沸点高于蒸发器表面的工作温度。通过加热设备的所述设计能够进行加热，所述加热不受到其他由于压力设备指令而产生的限制。作为有效的加热介质例如能够使用热油，所述热油以低压输送给蒸发器本体。

附图说明

本发明的优选的其他实施方式通过附图的下述描述详细阐述。在此示出：

图1示出贯穿用于蒸发呈含水的H₂O₂溶液形式的液态介质的设备的示意剖面图；

图2示出图1中的设备的部分剖开的立体图；

图3示出图1和2中的设备的示意剖面图，其中示意地表明掠过蒸发器腔室的空气流；以及

图4示出在另一实施方式中的用于蒸发液态介质的设备的部分剖开的示意立体图。

具体实施方式

下面，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、类似的或起相同作用的元件用相同的附图标记表示。为了避免冗余，在下文中放弃对这些元件的重复说明。

在图1至3中示出用于蒸发液态介质的设备1的示意图。在此，作为液态介质例如含水35％的H₂O₂溶液在设备1中被蒸发进而载气，例如空气增加。增加了被蒸发的液态介质的载气于是随后例如在填充产品灌装设施中的消毒过程中使用，以便例如定期对所述填充产品灌装设施进行消毒或者以便使所述填充产品灌装设施在改装或设施停机后再达到在卫生方面无问题的状态，以便在随后灌装填充产品例如饮料或其他食品时能够提供在卫生方面无问题的灌装。

用于蒸发液态介质的设备1包括蒸发器腔室2，所述蒸发器腔室通过蒸发器壳体3限定。在蒸发器壳体3中进而在蒸发器腔室2中设有蒸发器本体4，所述蒸发器本体构成蒸发器表面40。蒸发器表面40倾斜定向地构成，使得施加的液态介质原则上向下流走。

在蒸发器本体4的蒸发器表面40上，待蒸发的液态介质经由介质进口5施加并且相应地在蒸发器表面40上被蒸发，使得被蒸发的介质到达蒸发器腔室2中。

为了能够运出已在蒸发器表面40上被蒸发的并且位于蒸发器腔室2中的被蒸发的介质并且随后能够在填充产品灌装设施中例如用于消毒，载气经由载气输送部60导入到蒸发器腔室2中并且随后经由气体出口62与在蒸发器表面40上蒸发的介质一起导出。气体出口62相应地用于将被蒸发的介质与载气一起送交给随后的处理步骤。载气例如能够是空气。

在示出的实施例中，蒸发器本体4基本上锥形地构成。相应地，蒸发器表面40以锥面的形式构成。阀体4的锥形的构成方式能够实现在相对小的基面上提供相对大的蒸发器表面40并且在此提供不具有底切的可简单清洁的设备1。

为了经由在示出的实施例中以输送管道的方式构成的介质进口5将被输送的液态介质均匀地施加到蒸发器表面40上，在蒸发器本体4的上部区域中提供拱顶42，所述拱顶将从介质进口5流出的介质围绕蒸发器表面40的环周均匀地分配，其中通过所述输送管道将H₂O₂溶液施加到蒸发器表面40上。

为此，在拱顶42和蒸发器表面40之间设置有凹槽，所述凹槽阻挡液态介质直至其溢出并且所述凹槽引起液态介质均匀分配到蒸发器表面40上并且尤其能够实现围绕环周的均匀分配。

附加地，在蒸发器表面40中设有沟槽44，待蒸发的介质沿着所述沟槽被引导并且能够相应地分配在蒸发器表面40上。设置在蒸发器本体4的蒸发器表面40中的沟槽44，例如从图2中可特别清楚地看到，在蒸发器表面上非线性地或者说弯地或弯曲地设置。沟槽44特别优选与凹槽流体连接并且在一个优选的改进方案中源自凹槽。

在图1至3的特殊的实施方案中，沟槽44以螺旋状的部段设置在蒸发器表面40上。通过沟槽44的非线性的且尤其螺旋状的设置方式能够实现还未蒸发的液态介质遍及整个蒸发器表面40的有效运输，并且同时通过螺旋状的构成方式防止还未蒸发的液态介质立即向下流走并且仅在下部区域中积聚。更确切地说，经由沟槽44的非线性的或螺旋状的构成方案能够实现，还未蒸发的、然而仍待蒸发的液态介质缓慢地流动并且均匀地分配到蒸发器表面40上。相应地，能够实现待蒸发的液态介质的特别有效的蒸发，因为蒸发器表面40的所有表面区域能够均匀地且连续地加载液态介质。

沟槽44在此特别优选从蒸发器表面40的最上方的区域延伸至其最下方的区域，使得能够实现液态介质遍及整个蒸发器表面40的均匀分配。

在示出的实施例中，介质进口5以管道的形式构成，所述管道在其出口端50上不具有任何渐缩部或喷嘴。换言之，待蒸发的液态介质直接流到蒸发器本体4的拱顶42上并且通过拱顶42才被分配到蒸发器表面40上。因此，介质进口5不配设有用于喷洒待蒸发的介质的喷嘴，使得通过如下方式实现可靠的运行和在设备1之内的介质进口5的维护要求的减少，即不需要添加、堵塞或重新设置用于输送待蒸发的介质的喷嘴。

蒸发器本体4具有加热回路，所述加热回路在锥形的蒸发器本体4之内提供呈中央孔形式的加热介质进口70。加热介质回流部72以多个从加热介质进口70的上部区域起径向地延伸的、平行于蒸发器表面40被引导的孔的形式设置在蒸发器本体4中。相应地，加热介质能够经由加热介质进口70在蒸发器本体4中在中央被向上引导，并且随后经由加热介质回流部72沿着蒸发器表面40在蒸发器本体4之内被引回，使得在蒸发器本体4之内均匀地且有效地热传递到蒸发器表面40上是可行的。呈平行于蒸发器表面40延伸的孔的形式的加热介质回流部72在蒸发器本体4的下端部处通入到引回通道74中，借助于所述引回通道能够随后将加热介质再引回给外部的换热器。

作为加热介质优选使用这种具有如下沸点的介质，所述沸点高于设备1的工作温度或者说高于蒸发器表面40的期望的工作温度。在示出的实施例中，为此优选使用热油，所述热油的沸点明显高于蒸发器表面40的工作温度。以这种方式，具有加热介质进口70和加热介质回流部72以及引回通道74的加热回路能够在低压下运行并且能够避免在加热回路中由于加热介质的蒸发而导致的压力峰值的出现。以这种方式特别安全地提供蒸发器表面40的加热。

替选于所描述的经由具有高于蒸发器表面40的工作温度的沸点的热油或其他传热介质加热蒸发器本体4，蒸发器本体4和尤其蒸发器表面40也能够借助于电加热棒或以其他已知的方式和方法被加热，以便能够同时提供高的运行安全性并且另一方面实现蒸发器表面40的可靠的且均匀的加热。

经由介质进口5和尤其介质进口5的出口端50输送的、未在蒸发器表面40上蒸发的液态介质能够定期地或按需求控制地经由设置在蒸发器腔室2的下部区域中的介质排出口52从蒸发器腔室2中排出或去除。

如例如从图3的示图中得出，载气经由载气输送部60被吹入蒸发器腔室2中。载气输送部60在此具有转向区域64，借助于所述转向区域能够将载气直接吹到蒸发器本体4的蒸发器表面40上，如同在图3中例如通过在蒸发器腔室2之内的示意性表明的箭头所表明的那样。以这种方式能够实现经由载气输送部60输送的载气流以涡流和湍流撞到蒸发器表面40上并且以这种方式能够实现被蒸发的液态介质的有效运出。

湍流的出现通过设置在蒸发器本体4的蒸发器表面40中的沟槽44进一步支持，使得由于在沟槽44处的多层的且多样的旋涡实现蒸发产物的特别有效的运出。

在一个替选的实施方式中，所述实施方式以示意的立体的且部分剖开的示图在图4中示出，用于蒸发液态介质的设备1再次设有蒸发器腔室2，所述蒸发器腔室通过蒸发器壳体3构成，在所述蒸发器壳体中设有锥形的蒸发器本体4。蒸发器本体4的具有其锥形的构成方式和相应地具有锥曲面形的蒸发器表面40的构成方式基本上对应于之前提到的实施方式。

然而在图4的实施例中，蒸发器壳体3构成为，使得蒸发器壳体3的内侧的轮廓基本上遵循蒸发器本体4的蒸发器表面40的轮廓。相应地，蒸发器壳体3也基本上锥形地构成，使得蒸发器腔室2的在蒸发器表面40和蒸发器壳体3的内侧之间构成的空间的横截面相应地对应于环形的通道。蒸发器表面40和蒸发器壳体30的内侧相应地基本上彼此平行地引导。

以这种方式能够实现，蒸发器腔室2的由蒸发器壳体3的内壁限定的且由于蒸发器本体4的体积变化而减少的体积能够被控制，使得蒸发器腔室2仅构成相对小的体积。相应地，也能够基于压力设备指令97/23/EG将用于蒸发液态介质的设备1的压力体积乘积保持得小，使得压力容器根据压力设备指令变为是无需检验的。

压力体积乘积或压力内容乘积理解为压力腔室的体积与容器的压力级相乘所得出的数值，所述数值根据压力设备指令必须小于50bar·l，以便实现容器是无需检验的。这例如在蒸发器腔室2的体积为8升的情况下在6bar的工作压力下实现，其中那么实现例如48bar·l的压力体积乘积。

相应地，通过确定蒸发器本体4的尺寸和包围蒸发器本体4的蒸发器壳体3的几何构造的尺寸使蒸发器腔室2具有尽可能小的体积能够实现，蒸发器尽管设计用于较高的压力但是由于小的压力体积乘积而是无需检验的并且相应地能够减少安装和维护成本以及时间耗费。

载气的空气引导在图4的实施例中通过如下方式实现，即设有载气输送部60，所述载气输送部将载气吹入在下方围绕蒸发器壳体3的环周延伸的运载通道600中，并且围绕在此以锥形构成的蒸发器本体4的环周设有不同的载气出口602，所述载气出口能够实现使载气流入蒸发器腔室2中。相应地，将经由载气输送部60输送并且经由载气通道600围绕蒸发器腔室2的环周在其底部区域中分配的载气经由载气出口602吹入蒸发器腔室2中。相应地，发生载气到蒸发器腔室2中的均匀输送，使得载气能够沿着蒸发器本体4的蒸发器表面40掠过，以便随后与蒸发产物共同地从气体出口62排出。

在示出的实施例中，通过蒸发器腔室2的锥形的渐缩部向上，即朝向气体出口62，发生蒸发器腔室2的横截面的减小，所述减小引起载气在蒸发器腔室2之内的流速提高。这与蒸发器表面40的由于加热介质流在加热介质进口70和加热介质回流部72中的引导而预设的温度分布相关联，使得蒸发器表面40在上部区域中比在其下部区域中略微更热。此外，蒸发器表面40在其上部区域中减小，使得由于更高的空气流速和更高的温度在此仍然能够维持高的蒸发功率。

如果载气在蒸发器腔室2之内的这种压力变化曲线和流速变化曲线不是期望的，那么代替具有与蒸发器表面40精确相等的内壁斜度的蒸发器壳体3的构成方式也能够构成如下蒸发器腔室2，在所述蒸发器腔室中蒸发器壳体3朝向蒸发器本体4的锥尖向外敞开，以便提供遍及整个蒸发器腔室2的保持不变的流动横截面。

只要可应用，那么所有在各个实施例中示出的单个特征能够彼此组合和/或被替换，而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

1 用于蒸发液态介质的设备

2 蒸发器腔室

3 蒸发器壳体

4 蒸发器本体

40 蒸发器表面

42 拱顶

44 沟槽

5 介质进口

50 出口端

52 介质出口

60 载气输送部

62 壳体出口

64 转向区域

600 载气通道

602 载气出口

70 加热介质进口

72 加热介质回流部

74 引回通道

Claims (14)

1.一种用于蒸发填充产品灌装设施中的液态介质的设备(1)，所述设备包括倾斜的蒸发器表面(40)、用于将待蒸发的液态介质施加到所述蒸发器表面(40)上的介质进口(5)、以及在所述蒸发器表面(40)中的用于传导所述液态介质的沟槽(44)，

其特征在于，

所述沟槽(44)沿着所述蒸发器表面(40)非线性地构成。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述沟槽(44)螺旋状地和/或弧形地和/或弯曲地沿着所述蒸发器表面(40)延伸。

3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述蒸发器表面(40)容纳在蒸发器壳体(3)中，并且所述蒸发器壳体(3)的内壁的轮廓至少在倾斜的所述蒸发器表面(40)的区域中基本上遵循所述蒸发器表面(40)的轮廓。

4.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述蒸发器表面(40)容纳在蒸发器壳体(3)中，

其特征在于，

所述蒸发器壳体(3)的内壁的轮廓至少在倾斜的所述蒸发器表面(40)的区域中基本上遵循所述蒸发器表面(40)的轮廓。

5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，设有载气输送部(60)，所述载气输送部将所述载气传导到所述蒸发器表面(40)上。

6.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所述载气输送部(60)包括载气通道(600)，所述载气通道环绕圆锥形的和/或棱锥形的和/或劈锥曲面形的蒸发器表面(40)的环周设置，并且经由载气出口(602)将载气输出到所述蒸发器表面(40)上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述蒸发器表面(40)由圆锥形的和/或劈锥曲面形的和/或棱锥形的蒸发器表面构成。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1)，其特征在于，在所述蒸发器表面(40)的上部区域处向上连接有介质分配装置。

9.根据权利要求8所述的设备(1)，其特征在于，所述介质分配装置拱顶状地构成。

10.根据权利要求8所述的设备(1)，其特征在于，所述介质分配装置具有拱顶(42)，由所述介质进口(5)将所述液态介质施加到所述拱顶上。

11.根据权利要求10所述的设备(1)，其特征在于，在所述拱顶(42)和所述蒸发器表面(40)之间设置有用于容纳液态介质的凹槽。

12.根据权利要求11所述的设备(1)，其特征在于，沿着所述蒸发器表面(40)延伸的沟槽(44)与所述凹槽流体连接。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1)，其特征在于，设有用于所述蒸发器表面(40)的加热设备，所述加热设备设置用于借助于加热介质运行，所述加热介质具有高于所述蒸发器表面(40)的工作温度的沸点。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述介质进口(5)由恒定横截面的管道构成。

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