CN111480023A - 密封件和使用这种密封件的管状热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种密封件(200)，其包括：第一部分(202)，其具有沿所述密封件(200)的径向(DR)延伸的第一宽度(E)；第二部分(204)，其与第一部分(202)接合并具有小于所述第一宽度(E)的第二宽度(C)；以及第一凹槽(218)，其位于第一部分(202)中以在所述密封件(200)在所述密封件(200)的轴向(AR)上被压缩时减小所述第一部分(202)的宽度扩展。

Description

密封件和使用这种密封件的管状热交换器
技术领域
本发明总体上涉及密封件和使用这种密封件的管状热交换器。更具体地，本发明涉及布置成满足液体食品加工应用的严格卫生要求的密封件和管状热交换器。
背景技术
管状热交换器用于食品加工业的不同领域。例如，使用管状热交换器来对牛奶，特别是UHT(超高温)牛奶进行热处理是一种常见的方法。其原因之一是，与例如板式热交换器相比，管状热交换器的总体结构允许更长的运行时间。这是由于例如管状热交换器的总体结构使得与板式热交换器相比，它们受结垢的影响较小。管状换热器的另一个优点是，它们可以再生使用，即在一个区域中有冷的进料牛奶，而应冷却的热牛奶进入另一部分，使得热交换可以进行，从而导致进来的牛奶被加热然后流出的、经过热处理的牛奶被冷却，这继而提供了较高的能源效率。在食品加工应用中使用管状热交换器的另一个优点是具有例如纤维的食品可以被有效地加工。其原因在于，与例如板式热交换器相比，管状热交换器的结构提供了几乎没有狭窄通道的产品流。
即使管状热交换器的整体结构具有许多优点，也只有在管状热交换器的不同组件满足高标准时才能实现这些优点。换句话说，为了能够保证特定产品的一定运行时间，热交换器的所有组件必须满足可靠性和质量方面要求的标准。
管状热交换器中的若干组件中的一些是密封件。密封件应采用能够承受由压力、产品本身、与密封件所附接的组件之间的相互作用等引起的化学和物理应力的材料。另外，在食品加工应用中，密封件不应释放有害物质或被撕裂，以使密封件的部件最终进入通过热交换器的食品中。
如今，在管状热交换器中使用的密封件是食品安全的，并且通常不会引起很多不必要的生产中断。然而，为了进一步减少任何潜在的中断，需要在管状热交换器中使用改进的密封件，以进一步改善管状热交换器的整体操作。
发明内容
本发明的目的是至少部分地实现对上述现有技术的改进。特别地，一个目的是提供一种用于管状热交换器的密封件，该密封件可以提供长运行时间。
根据第一方面，提供了一种密封件，其包括第一部分，其具有沿所述密封件的径向延伸的第一宽度，第二部分(204)，其与所述第一部分连接，并且具有小于所述第一宽度的第二宽度，以及第一凹槽，其位于所述第一部分中，以在所述密封件沿所述密封件的轴向压缩时减小所述第一部分的宽度扩展。
所述密封件可依次包括：上侧部分，外侧部分，第一下侧部分，第一内侧部分，第二下侧部分和第二内侧部分，其连接所述上侧部分并构造成当所述密封件布置成在两个部件之间提供密封时面向产品，其中所述第一凹槽在所述上侧部分中形成凹槽。
另外，所述密封件可包括布置在所述上侧部分上的第一突起。
此外，所述密封件可包括第二突起，所述第二突起布置在所述上侧部分上，位于比所述第一突起更远离所述第二内侧部分的位置。
所述密封件还可包括第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一部分中以在所述上侧部分中形成凹槽。
此外，所述密封件可包括第三凹槽，所述第三凹槽位于所述第一部分和第二部分中以在所述外侧部分中形成凹槽。
还有，所述密封件可包括连接所述第一下侧部分和所述第一内侧部分的斜切表面。
另外，所述密封件还可包括第一平坦部分，其布置在所述外侧部分上，在所述上侧部分接合所述外侧部分的位置处。
此外，所述第二突起可在所述轴向上在所述第一突起上方延伸。
所述密封件还可包括第二平坦部分，其布置在所述第一下侧部分上，在所述外侧部分接合下侧部分的位置处。第二平坦部分的长度可为所述第一下侧部分的长度的一半。第二凹槽的长度可为上侧部分的长度的一半。第二平坦部分的长度可以短于第二凹槽的长度。
所述密封件可以为用于食品加工应用的卫生密封件。
根据第二方面，提供了一种管状热交换器，其包括根据第一方面所述的密封件。
所述密封件可布置有面向产品流动通道的所述第二内侧部分。
所述密封件可以布置在所述管状热交换器的第一元件和第二元件之间，第二元件包括凹槽，并且所述密封件的所述第二部分位于所述第二元件的所述凹槽中。
第一元件可以包括管组件，并且第二元件可以是凸缘。
本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下具体实施方式以及附图中显而易见。
附图说明
现在将通过示例的方式参考所附的示意图来描述本发明的实施方案，其中
图1是管状热交换器的透视图。
图2a是根据第一实施方案的密封件的剖视图。
图2b是根据第一实施方案的密封件的俯视图。
图3a是根据第二实施方案的密封件的剖视图。
图3b是根据第二实施方案的密封件的俯视图。
图4是放置在第一元件和第二元件之间的密封件的剖视图。
具体实施方式
参考图1，示出了管状热交换器100。管状热交换器100是用于加工液体食品的众所周知的设备。管状热交换器100设置有在外管108内部延伸的内管107，该外管108形成用于内管107的壳体。通常，液体食品被容纳在内管内部，并且热水或任何其他传热介质被容纳在壳体侧，即在内管周围的空间中。然而，在管状热交换器再生运行的情况下，进入的产品可以容纳在内管内部，而排出的产品可以容纳在壳体侧在内管的外部。
在一些管式热交换器中，许多内管被分组在管组件102中。该模块化方法的优点在于，管式热交换器100可以容易地被适配以便满足特定产品的特定需求。为了将内管保持在适当位置，可以使用支撑件。另一种选择是通过使用弹簧电池在内管上施加应变，从而形成张力，使内管在垂直方向上保持在适当的位置。
为了将不同的内管彼此连接，管组件102可以通过凸缘104连接到弯管106，使得容纳在内管中的食品可以在管状热交换器中来回传送直到期望的热处理实现为止。为了确保管组件102和凸缘104之间的紧密配合，可以在二者之间放置密封件。
图2a示出了根据第一实施方案的密封件200的剖视图，该密封件可以用于在管组件102和凸缘104之间或在管状热交换器100的其他部件之间提供紧密配合。图2b示出了从上方看的密封件200。
密封件200具有环形形式，并且因此限定了径向方向DR和轴向方向AR。通常，密封件200可包括布置成放置在管组件102和凸缘104之间的第一部分202，以及布置成放置在例如凸缘104中的凹部中的第二部分204。如图2所示，第一部分202可以具有小于第二部分204的宽度C的第一宽度E。即使提及密封件200的第一部分202和第二部分204，也应当注意，这是出于说明的目的而进行的，并且密封件200通常由适合于在食品加工应用中使用的任何常规材料整件制成。在此，“宽度”通常在径向方向DR上延伸，而“高度”通常在轴向方向AR上延伸。
更详细地，密封件200可依次包括上侧部分208、外侧部分210、第一下侧部分212、第一内侧部分214、第二下侧部分216和连接上侧部分208的第二内侧部分206。当第二内侧部分206安装在管组件102和凸缘104之间时，第二内侧部分206布置成面向设置在产品通道P中的产品(产品通道P见图1和图4)。在此，“上侧”通常是指与“下侧”相对的一侧。“外侧”通常是指与“内侧”相对的一侧。相比于“内侧”，“外侧”通常在径向上更靠外，至少对于位于相同轴向高度处的所有侧面而言。
在操作期间，密封件200可暴露于来自产品的压力，特别是来自管组件102和凸缘104的压力，或来自密封件200被夹持在其间的任何其他两个部件的压力。除了暴露于压力之外，密封件200还可由于与产品膨胀的相互作用转而影响密封件200。此外，由于温度升高或降低，密封件200可能膨胀或收缩，这又将影响密封件200。为了使密封件200实现其提供紧密配合的目的并且能够承受由压力、膨胀、温度变化等引起的影响，在第一部分202中设有第一凹槽218。
通过具有第一凹槽218，使得密封件200可以向上扩展，这具有积极的效果，即可以减小第一部分202的宽度扩展。这又提供了可以减小第一部分202被推入产品通道P中的风险。避免这种做法是有益的，因为如果将密封件200的一部分推入产品通道P中，则存在密封件200的一部分被撕破的风险，这将降低密封件200提供紧密配合的能力，并且还会提供密封件200的一部分最终成为最终食品的风险。
将密封件200推入产品通道的另一个缺点是食物残渣更容易积聚的风险。产品通道P的内部优选地被设计成光滑的，以便减少积聚食物残渣的风险。
除了第一凹槽218之外，第二凹槽220可以放置在上侧部分208中。此外，外侧部分210可以设置有第三凹槽222。如图所示，该第三凹槽222可以跨越第一和第二部分202、204。另外，可以提供连接第一下侧部分212和第一内侧部分214的斜切表面224。这些都有助于减小第一部分202的宽度扩展。
为了将来自产品通道P的产品保持在其中，可以在上侧部分208上设置第一突起226。通过具有第一突起226，可以降低产品进入第一凹槽218的风险。
为了提供用于第一突起226的支撑以及确保将密封件200整体牢固地紧固以便提供紧密配合，可以在上侧部分206上设置第二突起228。如图所示，可以在第二内侧部分206旁边设置第一突起226，并且可以将第二突起228放置在比第一突起226更远离第二内侧部分206的位置，例如，在第一凹槽218和第二凹槽220之间。
为了确保在将密封件夹持在第一和第二元件434、436(如图4进一步所示的，例如管组件102和凸缘104)之间时实现紧密配合，密封件200可以设计成使得第二突起228在轴向AR上突出高于第一突起226。换句话说，在第一下侧部分212的最低点和第二突起228的顶部之间延伸的距离D可以大于距离A(第二内侧部分206的长度(高度)与距离B(第一内侧部分214的长度(高度)的结合。通过以这种方式设计密封件200，当将密封件200夹持在第一和第二元件434、436之间时，在密封件200置于第一突起226下方的一部分被压缩之前，密封件200置于第二突起228下方的一部分被压缩。这样的优点在于，可以实现密封件200的受控压缩。更具体地，其优点在于，第二内侧部分206可以受到较小的影响，这又提供了当将密封件200夹持在第一和第二元件434、436之间时，可以实现第二内侧部分206的基本平坦的表面，如图4所示。
为了确保在夹紧密封件200之前正确地安装密封件200，可以在上侧部分208接合外侧部分210的位置处设置第一平坦部分230。另外或替代地，出于相同的目的，可以在第一下侧部分212上设置第二平坦部分232。
此外，为了提供紧密配合，第二平坦部分232的长度C'可以是第一下侧部分212的长度C的一半。第二凹槽220的长度E'可以小于上侧部分208的长度E的一半。第二平坦部分232的长度C'可以短于第二凹槽220的长度E'。
图3a示出了根据第二实施方案的密封件300的剖视图，图3b示出了根据第二实施方案从上方看的密封件300，该第二实施方案也可以用于提供与第一实施方案一样的管组件102和凸缘104之间的紧密配合，但具有不同的几何形状。
如图2a和2b所示的第一实施方案，密封件300可包括第一和第二部分302、304，其中第一部分302的宽度E可大于第二部分304的宽度C。此外，类似于图2a和2b中所示的密封件200，密封件300可依次包括上侧部分308、外侧部分310、第一下侧部分312、第一内侧部分314、第二下侧部分316和连接上侧部分308的第二内侧部分306。
此外，可以提供第一凹槽318以便减小第一部分302的宽度扩展，从而提供与参照图2a和2b描述的相同的优点。还是与图2a和图2b一致，密封件300可以设置有第二凹槽320、第三凹槽322、斜切表面324、第一突起326、第二突起328、第一平坦部分330和第二平坦部分332。
图4通过示例的方式示出了放置在管状热交换器100的第一元件434和第二元件436之间的位置中的密封件400的剖视图。密封件200、300、400具有相同的主要形状，并且共享相同的特征和相关的优点。
如前面讨论的密封件200、300一样，密封件400可以包括第一部分402和第二部分404。第二部分404可以放置在第二元件436的凹槽438中。
此外，密封件400可依次包括上侧部分408、外侧部分410、第一下侧部分412、第一内侧部分414、第二下侧部分416和接合上侧部分408的第二内侧部分406。此外，如上所述，可以设置第一凹槽418以便减小第一部分402的宽度扩展。另外，密封件400还可以设置有第二凹槽420、第三凹槽422、斜切表面424、第一突起426、第二突起428、第一平坦部分430和第二平坦部分432。
与图2a、2b、3a和3b中示出的密封件200、300不同，图4中示出的密封件400被压缩，其被夹紧在第一和第二元件434、436之间，从而发生了变形。当以此方式夹紧密封件200时，密封件400的几何形状改变。例如，如图4所示，由于由第一和第二元件434、436所施加的压力，第一凹槽418可能不再存在。类似地，第二凹槽420可能不再存在。在图4所示的示例中，第三凹槽422仍然存在，但是缩小了。以类似的方式，由于由第一和第二元件434、436所施加的压力，斜切表面424已经朝向凹槽438的内壁移动。突出部418、428被展平。
当未压缩时，密封件400具有与密封件200、330相同的主要形状。当密封件200、300被夹紧在两个部件之间时，密封件200、300将像密封件400一样被压缩。实际上，密封件300和400通常是相同的，即图4示出了压缩时的密封件300。
如上所述，第二内侧部分406可以面向产品通道P。为了确保食物残渣不积累并导致食品安全问题，由密封件400引起的产品通道P中的凹口优选为尽可能地浅。在图4所示的示例中，可以看出，代表产品通道P的内壁延伸的线440与第二内侧部分406不重合，因此意味着密封件400的第二内侧部分406和产品通道P的内壁之间存在偏移。然而，通过能够减小第一部分402的宽度扩展，可以使该偏移相对较小，这样做的优点是可以将食物残渣积聚的风险保持得较低，并且如上所述，在密封件400突出到产品通道P中的情况下，密封件400被撕开的风险可保持较低。
根据以上描述，尽管已经描述和示出了本发明的各种实施方案，但是本发明不限于此，而且还可以在所附权利要求书所限定的主题的范围内以其他方式实施。

Claims (15)

1.一种密封件(200)，其包括
第一部分(202)，其具有沿所述密封件(200)的径向(DR)延伸的第一宽度(E)，
第二部分(204)，其与所述第一部分(202)连接，并且具有小于所述第一宽度(E)的第二宽度(C)，以及
第一凹槽(218)，其位于所述第一部分(202)中，以在所述密封件(200)沿所述密封件(200)的轴向(AR)压缩时减小所述第一部分(202)的宽度扩展。
2.根据权利要求1所述的密封件(200)，其依次包括：
上侧部分(208)，
外侧部分(210)，
第一下侧部分(212)，
第一内侧部分(214)，
第二下侧部分(216)和
第二内侧部分(206)，其连接所述上侧部分(208)并构造成当所述密封件(200)布置成在两个部件(434、436)之间提供密封时面向产品，其中
所述第一凹槽(218)在所述上侧部分(208)中形成凹槽。
3.根据权利要求2所述的密封件(200)，其包括布置在所述上侧部分(208)上的第一突起(226)。
4.根据权利要求3所述的密封件(200)，其包括第二突起(228)，所述第二突起(228)布置在所述上侧部分(208)上，位于比所述第一突起(228)更远离所述第二内侧部分(206)的位置。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的密封件(200)，其包括第二凹槽(220)，所述第二凹槽(220)位于所述第一部分(202)中以在所述上侧部分(208)中形成凹槽。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的密封件(200)，其包括第三凹槽(222)，所述第三凹槽(222)位于所述第一部分(202)和第二部分(204)中以在所述外侧部分(210)中形成凹槽。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的密封件(200)，其包括连接所述第一下侧部分(212)和所述第一内侧部分(214)的斜切表面(224)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的密封件(200)，其包括：
第一平坦部分(230)，其布置在所述外侧部分(210)上，在所述上侧部分(208)接合所述外侧部分(210)的位置处。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的密封件(200)，其中，所述第二突起(228)在所述轴向(AR)上在所述第一突起(226)上方延伸。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的密封件(200)，其包括：
第二平坦部分(232)，其布置在所述第一下侧部分(212)上，在所述外侧部分(210)接合所述下侧部分(212)的位置处，并且其长度(C')为所述第一下侧部分(212)的长度(C)的一半。
11.根据前述权利要求中任一项所述的密封件(200)，其中，所述密封件(200)是用于食品加工应用的卫生密封件。
12.一种管状热交换器(100)，其包括根据权利要求2至11中任一项所述的密封件(200)。
13.根据权利要求12所述的管状热交换器(100)，其中，所述密封件(200)布置有面向所述管状热交换器(100)的产品流动通道(P)的所述第二内侧部分(206)。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的管状热交换器(100)，其中
所述密封件(200)布置在所述管状热交换器(100)的第一元件(434)和第二元件(436)之间，
所述第二元件(436)包括凹槽(438)，并且
所述密封件(200)的所述第二部分(204)位于所述第二元件(436)的所述凹槽(438)中。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的管式热交换器(100)，其中，所述第一元件(434)包括管组件(102)，并且所述第二元件(436)是凸缘(104)。
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