DE3333228C2 - Dampfstrahl-Flüssigkeitserhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampfstrahlerhitzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Dampfstrahlerhitzer ist bspw. aus der gattungsbildenden US-PS 2 455 498 bekannt. Bei dem bekannten Dampfstrahlerhitzer ist zur Regulierung des Dampfdrucks ein elastisch vorgespannter Kolben in dem Dampfstrahlrohr angeordnet. Der Kolben ist von einem an einem Ende verschlossenen Rohrstück gebildet, das mit seiner Außenumfangsfläche in dem Dampfstrahlrohr geführt ist. Verwendet man den bekannten Dampfstrahlerhitzer zum Erhitzen von Schlamm, welcher Partikel großer Teilchen­ größe enthält, so kann es geschehen, daß solche Partikel zwischen die Außenumfangsfläche des Kolbens und das Dampfstrahlrohr gelangen und hier steckenbleiben. Hier­ durch kann eine gleichmäßige Funktion des Kolbens beein­ trächtigt werden, so daß der Dampfdruck nicht mehr zu­ friedenstellend reguliert werden kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Dampf­ strahlerhitzer anzugeben, der sich durch eine störungsfreiere Funktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Deckplatte des Kolbens eine Umfangsfläche auf, die im Dampfstrahlrohr geführt ist und sich nur geringfügig in der Achsrichtung des Dampf­ strahlrohrs erstreckt. Hierdurch wird die Wahrscheinlich­ keit für ein Steckenbleiben von Partikeln zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbens und dem Dampfstrahlrohr zumindest wesentlich vermindert, so daß der Dampfstrahl­ erhitzer zuverlässig arbeitet. Darüber hinaus kann der Dampfstrahlerhitzer hierdurch zur Verarbeitung von halb­ feste Stoffe enthaltenden Nahrungsmittelschlämmen einge­ setzt werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen des Gegenstands des Anspruchs 1 angegeben.

Um den Dampfstrahlerhitzer für sanitäre Anwendungen einsetzen zu können, wird vorgeschlagen, daß in der Heizkammer eine das Dampfstrahlrohr umgreifende Gewinde­ ganganordnung vorgesehen ist, die mittels wenigstens eines annähernd spiralförmig angeordneten Gewindegangs verbun­ dene, beabstandete Endplatten aufweist. Die Gewindeganganordnung unterbricht die laminare Strömung des Schlamms, um eine gleichförmige Erwärmung desselben sicherzustellen, wie dies bspw. in der US-PS 2 455 498 beschrieben ist. Darüber hinaus kann die Gewindegangan­ ordnung bei der Reinigung des Dampfstrahlerhitzers leicht aus diesem ausgebaut werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 einen schematischen Aufrißschnitt durch ein Dampfstrahlrohr mit einem erfindungsgemäßen Kolben;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 dar­ gestellten Kolbens in verkleinertem Maßstab;

Fig. 3 einen teilweise geschnittenen Seitenaufriß ei­ nes Erhitzers, der insbesondere für sanitäre Anwendungen geeignet ist und den in Fig. 1 dar­ gestellten Kolben enthält; und

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht der in Fig. 3 dargestellten spiralförmigen Gewindeganganord­ nung im verkleinertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt ein Dampfstrahlrohr 10, wie es bspw. auch in der US-PS 3 984 504 oder US-PS 2 455 498 beschrieben ist. Das Dampfstrahlrohr 10 ist im Inneren eines Behälters mit großem Durchmesser bzw. eines Gehäuses 12 enthalten, wie in Fig. 3 dargestellt. Das Dampfstrahlrohr 10 besitzt einen Einlaß 11 und eine mit Löchern versehene bzw. per­ forierte zylindrische Wand 13, um den Austritt des Dampfes zum Vermischen mit dem zu erhitzenden Schlamm zu ermöglichen. Der Schlamm bewegt sich in dem eine Heizkam­ mer bildenden ringförmigen Raum zwischen dem Gehäuse 12 und dem Dampfstrahlrohr 10 kontinuierlich zwischen dem Gehäuseeinlaß 11 und -auslaß (in Fig. 1 nicht gezeigt).

Das Dampfstrahlrohr 10 besitzt einen schematisch darge­ stellten Kolben 14 zu den in der US-PS 2 455 498 offen­ barten Zwecken, nämlich zur Begrenzung der Länge des Strahlrohrs, das zum Ausstoß des Dampfes verwendet wird, und damit der Zahl der beim Dampfstrahlen einbezoge­ nen Öffnungen. Der Kolben 14 bewegt sich, wenn sich eine Feder 43 aufgrund erhöhten oder verringerten Drucks auf den Kolben 14 ausdehnt oder zusammenschiebt. Hierdurch wird zwischen den Flüssigkeiten außerhalb des Dampf­ strahlrohrs 10 und dem Dampf in dem Dampfstrahlrohr 10 ein Druckunterschied aufrechterhalten und ein Druckaus­ gleich vermieden. Wechselnde Druckunterschiede zwischen den Flüssigkeiten außerhalb des Dampfstrahlrohrs 10 und dem Dampf in dem Dampfstrahlrohr 10 können eine Stoß­ schwingung, ein Hämmern und Geräusch erzeugt.

Der Kolben 14 weist einen rohrförmigen Schaftabschnitt 16 und eine ringförmige Scheibe oder Deckplatte 18 auf, die an dessen einem Ende angeordnet ist. Die Deckplatte 18 besitzt eine Umfangsfläche 20, die als Kolbenmantel bzw. -rand dient und eine ebene Fläche 22 aufweist, die die Deckfläche des Kolbens 14 bildet. Eine Zwischenstück-Führungsplatte 24 dient als Widerlager für ein Ende 26 der Feder 43 und wirkt mit der Deckplatte 18 zusammen, um den Kolben 14 in dem Inneren 28 des Dampfstrahlrohrs 10 geradlinig hin- und herzubewegen. Das andere Ende der Feder 43 kann durch ein Widerlager 27 oder eine (nicht dargestellte) Kappe eingespannt sein, die durch Bolzen in ihrer Stellung gehalten wird. Die Führungsplatte 24 kann einen oder mehrere ausgesparte Ab­ schnitte bzw. nicht konzentrische Flächen, wie beispiels­ weise eine Ecke 30 aufweisen, die den Durchtritt von fe­ sten Stoffen durch einen Spalt 32 zwischen der Innen­ fläche des Dampfstrahlrohrs 10 und dem Umfang der Füh­ rungsplatte 24 erlaubt. Es kann auch eine andere Ausbil­ dung der Führungsplatte 24 verwendet werden. Die Füh­ rungsplatte 24 nimmt vorzugsweise weniger Querschnitts­ fläche ein als die Deckplatte 18. Der Durchtritt der fe­ sten Bestandteile verhindert eine Störung der freien Be­ wegung des Kolbens 14 in Abhängigkeit von Änderungen des Dampfdrucks. Das Kolbenrohrende 41 dient als eine Auf­ nahme und Halterung für das Ende der vorspannenden Feder 43, die den Kolben 14 in die Stellung gemäß Fig. 1 drückt.

Die geringe axiale Ausdehnung der Umfangsfläche 20 ver­ ringert verglichen mit einem Kolbenrand voller Länge die Möglichkeit, daß Feststoffteilchen zwischen dem Kolben­ rand und der Wandung zurückgehalten werden.

Fig. 3 stellt einen Dampfstrahlerhitzer dar, der wegen der leichten Ausräumbarkeit insbesondere für sanitäre Anwendungen geeignet ist, und der an jedem Ende Schnell­ trennkupplungen 40, bei 42, 44 und 46 sanitäre Gewinde zur schnellen Lösung aufweist. Das Gehäuse 12 ist mit einem Dampfstrahlrohr 60 in verglichen mit dem Dampf­ strahlrohr 10 in Fig. 1 umgekehrter Stellung darge­ stellt. Der Erhitzer (Fig. 3) kann entweder in vertikaler oder in horizontaler Stellung verwendet werden. Er ent­ hält ein Dampfstrahlrohr 60 mit einem Dampfeinlaß 62 und eine mit Löchern versehene zylindrische Wand 64. Ferner kann ein (nicht dargestelltes) mit Löchern versehenes Diffusionssieb eingesetzt werden, wie es beispielsweise in dem US-Patent 3 984 504 dargestellt ist.

Der Erhitzer von Fig. 3 besitzt auch einen Einlaß 66 und einen Auslaß 68 für erhitzten Schlamm. Es kann der in Fig. 1 dargestellte Kolben 14 verwendet werden. Der Kol­ ben 14 ist insbesondere für sanitäre Anwendungen geeig­ net, bei denen Schlämme mit darin enthaltenen halbfesten Stoffen oder festen Körpern erhitzt werden.

Das Dampfstrahlrohr 60 ist mit einem schnell entfernbaren Kolbenwiderlager in Form eines Rostes 71 versehen, der durch einen Bolzen 70 in seiner Stellung gehalten wird. Der Bolzen 70 hält auch die Feder unter Spannung gegen den Kolben 14. Bei der gezeigten Konstruktion erstreckt sich der Bolzen 70 durch eine Queröffnung in dem Dampf­ strahlrohr 60. Der Bolzen 70 und der Rost 71 können zur Demontage der Feder und des Kolbens 14 leicht entfernt werden.

Fig. 4 stellt die spiralförmige Gewindeganganordnung 80 von Fig. 3 dar, die zwei voneinander beabstandete unter­ legscheibenförmige Endplatten 82 und 84 mit mehreren spi­ ralförmig angeordneten und von den Endplatten 82 und 84 eingeschlossenen Gewindegangbändern 86 enthält. Die End­ platten 82 und 84 dienen als Anschlüsse zur Verbindung der einzelnen Gewindegangbänder 86. Wie gezeigt, werden drei Bänder verwendet. Die spiralförmigen Gewindegangbän­ der 86 sind in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 88 des Gehäuses 12 angeordnet, um für Turbulenz und das Vermi­ schen des zu erhitzenden Schlamms zu sorgen. Hierdurch kann ein örtliches Erhitzen nahe des Dampfstrahlrohrs 60 vermieden werden, das zu einem Verzundern bzw. Ansetzen von Kesselstein führen könnte. Die turbulente Strömung sorgt im Gegensatz zur laminaren Strömung auch zu einem gleichförmigen Kochen des Schlamms. Die spiralförmige Gewindeganganordnung 80 ist zu Reinigungszwecken leicht aus dem Gehäuse zu demontieren.

Der in Fig. 3 dargestellte Erhitzer kann aus Edelstahl­ teilen mit sanitären Armaturen hergestellt sein. Er kann in der Pulp- und Papierindustrie, in der Arzneimittel- und Kosmetikindustrie und allgemein für halbfeste, was­ serhaltige Stoffe verwendet werden. In der Nahrungsmit­ telindustrie kann er für verschiedenartige Nahrungsmit­ telprodukte, einschließlich Molkereiprodukte, benutzt werden.

Der Schaftabschnitt 16 kann auch durch eine massive Stange ersetzt sein.

Claims (8)

1. Dampfstrahl-Flüssigkeitserhitzer mit

• - einer Heizkammer (12),
• - einer Einlaßeinrichtung (66) zum Zuführen von Flüssigkeit in die Heizkammer (12) und
• - einem mit Löchern versehenen Dampfstrahlrohr (10),

wobei das Dampfstrahlrohr (10)

• - eine innerhalb der Heizkammer (12) festgelegte Dampfkammer (28) zum Einspritzen von Dampf aus dem Dampfstrahlrohr (10) in die Flüssigkeit in der Heizkammer (12) zum Erhitzen derselben,
• - eine in dem Dampfstrahlrohr (10) angeordnete Kolbenanordnung (14), die in Abhängigkeit des Werts eines Dampfdruckes in einer Längsrichtung des Dampfstrahlrohrs (10) bewegbar ist und hierdurch eine veränderliche Anzahl der Löcher für den Durchtritt von Dampf freigibt, und
• - eine Vorspanneinrichtung (43) zum Vorspannen der Kolbenanordnung (14) in eine Richtung umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (14) einen Schaftabschnitt (16, 41) und eine Deckplatte (18) mit einer Umfangs­ fläche (20) aufweist, welche Umfangsfläche (20) annähernd konzentrisch zu der Innenfläche des Dampf­ strahlrohrs (10) angeordnet und von dieser geringfü­ gig beabstandet ist, um den Durchtritt von festen Teilen zwischen diesen beiden Flächen zu ermöglichen.

2. Erhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (14) eine Führungsplatte (24) aufweist, die sich quer zum Schaftabschnitt er­ streckt, von der Deckplatte (18) beabstandet ist und in einer Wand (13) des Dampfstrahlrohrs (10) geführt ist.

3. Erhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsplatte (24) eine kleinere Quer­ schnittsfläche als die Deckplatte (18) aufweist, um den Durchtritt von festen Teilen, die den Raum zwischen den Platten (18, 24) erreichen, zu ermögli­ chen.

4. Erhitzer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsplatte (24) von einem deckplatten­ fernen Ende des Schaftabschnitts beabstandet ist und daß eine Feder (43) sich mit einem auf dem Schaftab­ schnitt geführten Ende (26) an der Führungsplatte abstützt.

5. Erhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftabschnitt (16, 41) als Rohr ausgebildet ist.

6. Erhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizkammer (12) eine das Dampfstrahlrohr (10) umgreifende Gewindeganganordnung (80) vorgesehen ist, die mittels wenigstens eines annähernd spiral­ förmig angeordneten Gewindegangs verbundene, beabstandete Endplatten (82, 84) aufweist.