CN2065941U - 双效降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种双效降膜蒸发器，包括一效和二效加热器及其分离器、冷凝器、热压泵、杀菌器、保温管等，在一效和二效加热器的分配盘上设置有喷淋均液装置，均液装置的导气孔与其下面的加热管同心并一一对应，在加热管的下半部分设有若干个缺圆折流板，加热器的底部为封闭式结构、分离器的进料管与壳体采用螺旋线形的方式连接，该设备可克服现有设备存在的蒸发物料易出现焦管、设备清洗困难、噪音大、热辐射严重等缺陷，可用于鲜奶、豆浆等热敏性物料的低蒸发浓缩。

Description

本实用新型涉及蒸发设备，特别是用于鲜奶、豆浆等热敏性物料的低温蒸发浓缩。

目前国内广泛使用的比较先进的制造乳品设备如RP6KASJ－24双效降膜式蒸发器是世界上五十年代水平的设备，它是由一、二效蒸发器、分离器、热压泵、杀菌器、物料泵和冷凝水泵、物料予热器、水力喷射器、仪表箱等构成。其蒸发浓缩的主要工作原理是：物料经分配装置均匀分配于各蒸发管内，物料以自身的重力和二次蒸汽流的作用成膜状自上而下流动，同时与蒸发管外壁加热蒸汽发生热交换而蒸发。该设备主要存在以下几个方面的不足：1加热器单管进料量取的是下限值、易出现焦管现象；2、一、二效加热器、汽液分离器蒸汽喷射热压缩泵等结构，都是五十年代技术水平十分落后；3、加热器、分离器的自清洗困难；4、设备的噪音较大；5、设备热辐射严重。以上缺陷产生的原因主要是由于以下几个方面：1、一、二效加热器包括器体、器帽、器底三部分，器帽以铰链和器体相连、中间有胶垫密封、帽内装有物料分配盘、盘底有物料分配孔、盘内置有分配板、器底以螺栓和器体下管板连接，底部置有用长手柄螺栓锁紧的底盖，侧面开有长方孔和分离器接管连接，由于其加热器结构落后，均液板开孔不合理，加热管的长度超过五米，支撑板的两支撑间距超过2.5米，这样加热管易弯、加热器下管板等清洗十分麻烦，工人的劳动强度大，加热器的热辐射严重、尤其高温季节工人的工作环境十分恶劣。2、分离器为园柱型壳体，用于分离来自蒸发器的物料和二次蒸汽，其入口在下侧与器体相切，顶部有二次蒸汽出口和照明灯孔，底部的盖由长柄螺栓锁紧，其内侧装有蘑菇形捕沫帽，物料出管焊接在底部，视孔置于壳体的前下方，由于全部物料沿  切线方向进入分离器非常容易产生泡沫这样就必须增加捕沫装置，增大了分离器的体积。分离器的底部用法兰连接，人工清洗需要较长时间卸下全部法兰螺栓，工人的劳动强度大，底部没有设置直读温度计，对操作十分不便。热压泵由泵体、蒸汽喷嘴和扩散管组成，泵体侧有二次蒸汽入口，一端装有工作蒸汽喷嘴，另一端与扩散管焊接。由于壳体材料为板材，并且采用单喷嘴，这样噪音很大。另外，抽真空为水力喷射器，为其配套的五段泵噪音也相当大。并且，真空调节十分不方便。

本实用新型的任务是：彻底解决现有设备存在的不足，设计一种蒸发浓缩工艺性能好，设备结构先进、操作方便、噪音小、热辐射小、占地面积小，节省能源，方便适用的乳品蒸发设备。

本实用新型的任务是以如下方式实现的：新型双效降膜蒸发器基本上在现有的双效降膜蒸发器工艺流程的基础上，设计了完全新式结构的一、二效加热器，汽液分离器、蒸汽喷射热压缩泵，进出料奶泵。并取消了水力喷射器，五段水泵、冷却水箱，由结构先进的混合冷凝器及其配套的水循环真空泵取代。同时在室外放置了一个凉水塔，这样不仅减少了噪音、减少了占地面积，还节省了大量的冷却水，而且真空调节十分方便。对蒸发温度的稳定和保证产品质量的优良，有了必要的保证。新型结构在一效和二效加热器的分配盘上设置喷淋均液装置、一个喷淋均液碗、其上呈辐射状均布喷淋均液孔，喷淋均液碗固连在均液板上，均液板及其下面的分配盘通过阶梯支柱固连在管板上，分配盘设置的导气孔在加热器壳体中心为圆心的园内呈内接正六角形排列，并且该正六边形的六个顶点及园心所构成的六个等边三角形的中心位置相间设置分配孔，以及在均液板上的相应的中心位置相间设置均液孔，使分配孔和均液孔恰好错开相间设置，导汽孔、分配孔及均液孔每三个都呈等边三角形排列，导汽孔与其下面的加热管同心并一一对应，一效加热管是55根φ50×2，二效加热管是31根φ50×2，在加热器加热管的下半部分设有若干个缺园折流板，加热器的底部为封闭式结构，其内设有单喷嘴清洗喷头，入孔门以及分离器的回流管接头，其下端设有出料管，加热器的底座为裙座式安装结构。分离器的进料管与分离器壳体采用螺旋线连接方式，在分离器壳体内的上部设置球形清洗喷头，其中部设置入孔门，本实用新型采用快开式其下部设置直读温度计和视镜，其底部采用封闭式结构并设置回流管，底座为落地式安装结构。

上述的热压泵，采用了多喷嘴新式结构，大大降低了设备噪音，本发明采用四个喷嘴，将它们焊接在一个小的不锈钢制的高压室（进气压力）壳体的排放端。四个喷嘴的结构尺寸一样，并与热压泵体相似，均为收缩后扩散的几何形状。喉管部位相应加长获得了更好的抽汽性能。

新设计的混合冷凝器内设置了物料预热盘管，不仅节省了冷却水消耗，还回收了部份热能，使设备更紧凑。同时，淘汰了水力喷射器、五段泵，室内大水箱。

进出料奶泵机械密封为新的结构，不仅采用了新的材料、更主要是用小的“O”形密封圈取代了动环胶壳，解决了由于清洗时的酸碱液，使胶壳过早老化变硬。以致使动环与静环不能平行接触，产生泄漏，完全失去密封作用。利用小合金圈镶在不锈钢座上，代替现有石墨环，这样可延长使用寿命，也可使密封室体积变小。使悬臂泵轴减短，使轴的工作条件稳定。另外，改进叶轮形状增加平衡孔，这样可以减少对叶轮的轴间压力。

本实用新型由于在单管进料量及润边率上，借鉴了世界先进国家的计算理论，并做了小试。采用了许多范围的中间值，做为依据，选择一二效加热器最佳的加热管的管径、根数、长度及管板孔的排列，又设计了更合理的物料分配盘，这样就避免了加热器的焦管现象。由于在2.2米以下设有五段缺园折流板，这样既提高了蒸汽利用率又起到支撑板作用，使支撑间距不超过80厘米，从而提高了稳定性，防止了加热管弯曲，由于加热器底部为封闭式，其内设置有清洗喷嘴清洗下管板，这样大大地减轻了工人的劳动强度，也缩短了清洗时间；由于在加热器底增加一个人孔门这样可以方便地检查清洗效果；由于在加热器底部增加一个视镜孔，这样在操作过程中可以观察物料的工作过程；由于加热器底部采用裙座式落地支撑，这样加热器支撑稳定，不易受外力撞击而倾斜，影响热管的垂直度；由于加热器外壳加有一层岩棉保温层，即节省了热能、又能大大减少设备对环境的热辐射，大大地改善了工人的劳动环境；由于加热器采用底部出料，并且与分离器相通的进料管与分离器壳体采用螺旋线连接方式，这样可以减少分离器内物料飞溅使奶跑到加热器外壳同时也使分离器取消了捕沫装置、缩小了分离器体积，改分离器物料回流到加热器底然后出料保证加热器底部能清洗干净；由于分离器底采用封闭式上部装有一个CIP球形喷头，这样可保证分离器清洗干净，不需人工清洗；由于在分离器中部设置一个卡紧式人孔门，易打开和关闭，这样可以方便地检查清洗是否干净；由于将热压泵由单喷嘴变为多喷嘴的结构，大大降低了设备噪音。

壳体选用耐蚀铸造材料制造，这样吸震效果好。

图1为本实用新型工作流程示意图；

图2为本实用新型正面视图；

图3为热器正面剖视图；

图4为分离器正面剖视图；

图5为混合冷凝器正面剖视图；

图6为热压泵正面剖视图；

图7为喷淋均液装置俯视图

图8为喷淋均液装置俯视图；

图9为分配盘俯视图；

图10为分配盘正面剖视图；

图11为图4的A－A剖视图；

本实用新型的一个最佳实施例，如图，一效和二效加热器壳体29上端为锥形封头39，锥顶设置有进料管接头40，位于加热器壳体上、锥形封头下安装有视镜38，其作用是通过它可以观察清洗情况，加热器内的分配装置上设置有喷淋均液装置，如图7、8所示其结构为底面中心设有支柱的碗状体19，碗状体上均布有喷淋均液孔，呈辐射状，碗状体通过其下的支柱固连在均液板20上，均液板及其下面的分配盘21通过阶梯支柱固定在管板37上，分配盘上设置的导汽孔50在以加热器壳体中心为园心的园内呈内接正三角形的规律排列如图9所示，该正六边形的六个顶点及园心所构成的六个等边三角形的中心位置相间设置分配孔52，均液板上的均液孔的位置以如下方式确定：在加热器的工作位置上，将分配盘上的导汽孔和分配投影到均液板上，在均液板上的相应的中心位置相间设置均液孔51使分配孔和均液孔恰好错开相间设置，导汽孔、分配孔及均液孔每三个都呈等边三角形的三个顶点的规律排列，导汽孔与下面的加热管31同心并一对对应，一效加热器的加热管选用55根，二效加热器选用31根，长度均为6米，加热管两端与管板采用胀接式连接的方式装配，在加热管的下半部分设有若干缺园折流板9，本实用新型采用五个，可以采用拉杆焊接的方式与壳体相连，其安装方式为每相差小于80cm高度缺园折流板的缺口方向相差180°，加热器的壳体24的底部设计采用封闭式结构，其内设有单喷嘴清洗喷头35，入孔门28以及与分离器相通的回流管接头33。加热器壳体外罩有保温岩棉壳26，其上带有加强圈25、其内装有保温岩棉22，在加热器的壳体上位于保温岩棉上方设有上部不凝气出口管21，其作用是将在工作过程中上部产生的不凝气及时排出。加热器下端没有出料管31、34使加热器底部出料，从而减少分离器内物料飞溅使奶跑到加热器外壳。加热器底座30为裙座式，其底端设有座圈32，分离器的进料管64与分离器壳体63采用螺旋线形方式连接，如图11所示，进料管与壳体的焊缝为螺旋线形进料管与园柱形壳体的相贯线，此种连接方式的作用在于：可以保证从加热器出来的料沿螺旋线方向进入分离器，避免产生过多的气泡，从而取消了分离器内设置的捕沫装置、缩小了分离器的体积。在分离器的壳体内上部设置有球形清洗喷头62，其作用是保证分离器清洗干净，不需人工清洗，在分离器的中部设置一个入孔门67，此门为卡紧式，易打开和关闭，在下部设置有直读温度计69和视镜60，分离器底部设计采用封闭式结构并设置有回流管65与加热器回流管接头33相通使分离器物料又回到加热器底部，为了保证分离器稳定，底座设计采用落地座圈66式安装结构。

热压泵进气室内的喷嘴42设计采用多喷嘴结构，本实用新型选用4个喷嘴，同时将热压泵壳体43喉管处的长度加长，获得了更好的抽汽性能。壳体的材料选用耐蚀铸铁，这样吸震效果良好，喷嘴的材料选用合金材料，可延长其使用寿命。

为了减少泵的噪音，其产生真效设备取消现有设备的水力喷射器而设计了新结构喷淋式混合冷凝器，配以真空泵，冷凝器包括壳体56其顶为锥形上封头44，其内设有不凝气体排出管45，4块喷淋板46、导管47、预热盘管49，其下部为锥形下封头57，冷却水排出管接头59，壳体壁上设置有冷却水进管接头56，不凝气体总管接头54，进汽导管接头48、冷凝水进管接头53及视镜58。

该设备的工作过程是：如图2，5℃左右的原料乳经奶泵连续进入平衡罐9，平衡罐的液位由缸内新设计的新型浮子阀控制，平衡罐内的奶经双效进料泵10送进混合冷凝器4的预热盘管里预热到40℃再进入二效加热器3的盘管预热器里，经二效预热器出来的奶再进入一效加热器1的盘管预热器里，之后进入杀菌器18，加热到90－96℃，然后从杀菌器进入保温管11保温60秒致使病菌杀死的更彻底，从而提高产品质量，从保温管出来的奶进入一效加热器1顶部的进料管，进入喷淋均液碗之后，落到均液盘上再分别落到分配盘上，分配盘上的液料可以非常均匀的落到加热器上管板的指定位置上，从而保证了各个加热管的润边率均匀，分配盘上的导汽孔使超沸点进料时的二次蒸汽在加热管中心下流，不致于影响液膜，液膜在下降的过程中蒸发，落到加热器的底部，大部分料液由于压差流进分离器，但总出料管设在加热器底部，因底部空间较大，也可起汽液分离作用，经分离后的奶又回流到一效加热器底部，与原有的奶混合后一起被出料泵17排出送到二效加热器顶部的进料管，工作过程与一效相同，二效加热器的浓奶由出料泵15排到下道工序，干燥设备的浓奶缸里，也可以回流到平衡罐，也可以排地，开机正常后就可直接排浓奶罐里，清洗液排地。一效分离器16出的二次蒸汽，由热压泵2排出一部分，又送回一效加热器壳体，给一效加热，剩余的二次蒸汽流进二效加热器壳体（由压差作用自流）给二效加热，其中包括预热盘管加热，二效分离器13二次蒸汽全部进入混合冷凝4，由器内的分汽筒的隔挡，进入混合冷凝器的二次蒸汽，首先给预热盘管加热，然后再被喷淋板下来的冷却水冷凝随冷却水一起被冷却水泵排到凉水塔7上，循环使用经冷却水泵6送进付冷凝器5，为了保证冷却水的进口温度不超过18－20℃，可根据季节适当补充一部分地下水，因此可比现有设备节省三分之一水耗，每天可节水108吨左右。对于一、二效加热器壳体的不凝气体分别进入一个不凝气体总管，总管的未端与混合冷凝器连接使不凝气体全部进入混合冷凝器里，在混合冷凝器里顶部有一个收集管，通过付冷凝器5与真空泵8连接经水环真空泵8排出，在进入真空泵的管路上安装一个旁通阀，这样就可以根据蒸发器蒸发温度方便调节、杀菌器、一、二效冷凝水都由一个与二效壳底连通的冷凝水泵12、14排出可供生活及卫生用水。

Claims (2)

1、一种双效降膜蒸发器，包括一效和二效加热器及其分离器、冷凝器、热压泵、物料泵、杀菌器、保温管，本实用新型的特征是：

A、在一效和二效加热器的分配盘上设置喷淋均液装置，其可以是喷淋均液碗及其上呈辐射状均布的喷淋均液孔，喷淋均液碗固连在均液板上，均液板及其下面的分配盘通过阶梯支柱固连在管板上，分配盘上设置的导汽孔在加热器壳体中心为圆心的圆内呈内接正六角形排列，而且该正六边形的六个顶点及圆心所构成的六个等边三角形的中心位置相间设置分配孔以及在均液板上的相应的中心位置相间设置均液孔，使分配孔和均液孔恰好错开相间设置，导汽孔、分盘孔及均液孔每三个都呈等边三角形排列，导气孔与其下面的加热管同心并一一对应，一效和二效加热器的加热管分别是55和31根，同时在加热器加热管的下半部分设有若干个缺圆折流板，加热器的底部设计采用封闭式结构，其内设有喷嘴式清洗喷头、人孔门以及分离器的回流管接头，其下端设有出料管，加热器的底座为裙座式安装结构；

B、分离器的进料管与分离器壳体的切线连接方式设计采用螺旋线连接方式，同时在分离器壳体内的上部设置球形清洗喷头，其中部设置人孔门，其下部设置直读温度计和视镜，其底部设计采用封闭式结构并设置回流管，其底座为落地式安装结构。

2、如权利要求1所述的双效降膜蒸发器，其特征在于所说的热压泵设计采用多喷嘴结构，通常可以采用四个喷嘴，其设置在进气室的壳体处，同时加长喉管长度。

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