NL1008309C2 - Schrapende warmtewisselaar. - Google Patents

Description

' -1-'· SCHRAPENDE WARMTEWISSELAAR De uitvinding heeft betrekking op een schrapende warmtewisselaar omvattende een huis, dat is gevormd door een produktbehandelingscilinder, waarvan de wand verwarmd of gekoeld kan worden en waarin een centrale van een 5 aandrijving voorziene rotaties is geplaatst, waarbij aan de rotatieas dragers met t schrapers zijn bevestigd, die met het binnenoppervlak van de produktcilinder kunnen samenwerken en middelen zijn aangebracht voor het toe- en afvoeren van een verwarmings- of koelmedium naar resp. van het buitenoppervlak van de produktcilinder en waarbij de een gladde binnenwand vertonende 10 produktcilinder, bij voorkeur aan zijn ene einde, een produkttoevoer bevat en, bij voorkeur aan zijn andere einde, een produktafvoer.

Een dergelijke warmtewisselaar is bekend uit EP-0271459. Hoewel met die bekende inrichting redelijke resultaten bereikbaar zijn is na onderzoek en op grond van ervaring gebleken dat de warmtewisselaar van dit type voor 15 verbetering vatbaar is. Het buitenoppervlak van de produktcilinder van de warmtewisselaar volgens EP-0271459 is geheel gevormd door op elkaar volgende groeven. Hoewel die groeven de warmteoverdracht in gunstige zin beïnvloeden, wordt de vervaardiging van de produktcilinder daardoor aanzienlijk kostbaarder en gecompliceerder. Voorts verkrijgt de produktcilinder 20 bij EP-0271459 daardoor een sterk onregelmatige wanddikte, namelijk een wanddikte die ter plaatse van de “bergen” en de “dalen” van de groeven sterk verschilt. Een dergelijke onregelmatige wanddikte zal, mede tengevolge van de overeenkomstig onregelmatige stijfheid van de cilinderwand, leiden tot ongewenste spanningsconcentraties, waardoor ook onrondheid van het 25 binnenoppervlak van de produktcilinder kan ontstaan en de werking van de schraperorganen langs de binnenwand van de produktcilinder in ongunstige zin kan worden beïnvloed. Verder is het zich in de produktcilinder afspelende proces tengevolge van de onregelmatige en plaatselijk vrij grote wanddikte 1008309 -2- trager regelbaar. Een nadeel van bekende warmtewisselaars van dit type (zie ook NL-7809531) is verder dat bij het vervaardigen van de produktcilinder uit wordt gegaan van een vlakke roestvrij stalen plaat, die door middel van walsen tot een cilindrische buis wordt gevormd en waarbij de naad dan dichtgelast 5 moet worden. Omdat het binnenoppervlak van de aldus vervaardigde buis in verband met de hoge aan de te behandelen produkten gestelde eisen bijzonder glad moet zijn moet de lasnaad vervolgens zeer zorgvuldig worden weggewerkt. Ook is het moeilijk de door middel van walsen vervaardigde buis zuiver cilindrisch te maken.

10 De uitvinding beoogt een verbeterde warmtewisselaar van het in de aanhef vermelde type te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen zijn ondervangen. De warmtewisselaar volgens de uitvinding is in de eerste plaats hierdoor gekenmerkt, dat de produktcilinder is gevormd door een naadloze geëxtrudeerde buis. Een bijzonder eenvoudige en gunstige uitvoeringsvorm van 15 een warmtewisselaar met een in hoofdzaak, bij voorkeur uit metaal, zoals roestvrij staal, gevormde produktcilinder is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het binnen en het buitenoppervlak van de produktcilinder zijn gevormd door twee concentrische cilinderoppervlakken en dat de wanddikte van de produktcilinder over nagenoeg zijn gehele lengte constant is en, 20 bijvoorbeeld 1 mm tot 8 mm, bedraagt, echter bij voorkeur 3,0 mm tot 7,0 mm. Daarbij is volgens de uitvinding de rotatieas slechts aan een einde van de produktcilinder naar buiten gevoerd naar de externe aandrijving.

Met voordeel is de produktcilinder volgens de uitvinding gevormd uit austenitisch of duplex roestvrij staal. Volgens de uitvinding kan het 25 binnenoppervlak van de produktcilinder eventueel bekleed zijn met een deklaag uit polytetrafluorethyleen. Daardoor kan voor specifieke toepassingen een nog gladder oppervlak worden verkregen en een betere verwerking van het te 1008309 -3- behandelen produkt, terwijl ook de reiniging van de produktcHinder gemakkelijker is.

Een doelmatige uitvoering van de warmtewisselaar is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat om de produktcilinder een buitencilinder is 5 aangebracht, waarbij de ringvormige ruimte tussen de produktcilinder en de buitencilinder is aangesloten op een toevoer en een afvoer voor het verwarmings- of het koelmedium en dat de cilinders aan het van de externe aandrijving afgekeerde einde van een afneembaar deksel zijn voorzien. Ter verbetering van de warmteoverdracht is daarbij volgens de uitvinding in de 10 ringvormige ruimte tussen de produktcilinder en buitencilinder een schroefvormig zich over de lengte van de cilinders uitstrekkend geleidingsorgaan voor het verwarmings- of koelmedium aangebracht.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de schrapende warmtewisselaar is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat de rotatieas is voorzien van een aantal 15 op een hoekafstand van bijvoorbeeld 90° geplaatste dwarsarmen, waarbij een aan de buiteneinden van elke dwarsarm een zich evenwijdig aan de rotatieas uitstrekkende stang losneembaar is aangebracht en waarbij op ieder van de samen een soort kooi vormende stangen een aantal schraaporganen losneembaar is bevestigd. Daarbij is de warmtewisselaar volgens de uitvinding met voordeel 20 hierdoor gekenmerkt, dat de losneembare stangen ieder, bijvoorkeur door middel van een lasverbinding, vast zijn verbonden met een beugel, die nabij het deksel van de produktcilinder losneembaar, geborgd met een veer- of sleutelring, aan de rotatieas is bevestigd. De beugels vormen een handvat voor een gemakkelijke montage en demontage van de stangen met schrapers en 25 zorgen voor positionering van de schrapers en de axiale opsluiting van de stangen met de daaraan bevestigde schrapers. Voor de montage en demontage is geen gereedschap benodigd.

1008309 -4-

Een meer flexibele bevestiging en minder kans op opeenhoping van produktresten wordt verkregen, wanneer de warmtewisselaar volgens de uitvinding hierdoor is gekenmerkt, dat de schraaporganen, bij voorkeur met een plat oppervlaktedeel, zodanig aan de cilindrische kooistangen zijn bevestigd, 5 dat het contact tussen de schrapers en de kooistangen in hoofdzaak is gevormd door een lijncontact. Een verbeterde constructie wordt voorts verkregen, wanneer de warmtewisselaar volgens de uitvinding hierdoor is gekenmerkt, dat de produktcilinder en de buitencilinder aan elk uiteinde zijn voorzien van een flens en dat de beide cilinders ieder, bij voorkeur met een stompe las, zijn 10 vastgelast aan uit het flensoppervlak stekende ringvormige randen. Daardoor wordt scheurinitiatie tegengegaan en ontstaat en gunstigere spanningsconcentratie, waardoor de mechanische sterkte wordt vergroot. Ook om corrosietechnische redenen is deze uitvoering gunstig.

Een bijzonder eenvoudig uitvoering van de warmtewisselaar volgens de 15 uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat de rotatieas aan het ene aan de kant van de externe aandrijving gelegen einde is gelagerd. Daarbij kunnen volgens de uitvinding bij het andere vrije uiteinde van de rotatieas begrenzingsmiddelen zijn aangebracht, zoals bijvoorbeeld een drietal op een onderlinge hoekafstand van 120° rondom het aseinde geplaatste, bij voorkeur met polytetrafluorethyleen 20 beklede, pennen.

Een stabiele constructie van de warmtewisselaar volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat tegen de steunflens aan het ene van een lagering voorziene einde van de rotatieas een eerste steunschijf is aangebracht, die ter plaatse van de doorvoer van de rotatieas van een afdichting is voorzien, en dat 25 op enige afstand van en stijf verbonden met de eerste steunschijf een tweede daaraan evenwijdige steunschijf is aangebracht, een en ander zodanig, dat tussen de beide planparallelle steunschijven een toegankelijke ruimte is gevormd. Daarbij is volgens de uitvinding aan de tweede steunschijf, 1008309 -5- bijvoorkeur aan de buitenzijde daarvan, het lageringshuis voor de rotatieas bevestigd. Volgens de uitvinding is daarbij het lageringshuis verbonden met een aan de aandrijfmotor voor de rotatieas gekoppelde overbrenging. Volgens de uitvinding kunnen de twee planparallelle steunschijven op een afstand van, 5 bijvoorbeeld 200 - 300mm, worden gehouden door een aantal tussen die schijven aangebrachte steunkolommen.

Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat om de rotatieas in de ruimte tussen de twee planparallelle steunschijven middelen voor het opvangen en/of signaleren 10 van lekvloeistof zijn aangebracht, zoals een om de as aangebrachte kraag met een schuin buitenwaarts aflopend hellend vlak.

Volgens de uitvinding bezit de produktcilinder een binnendiameter van 180 tot 320 mm. De schrapende warmtewisselaar volgens de uitvinding is bijzonder doelmatig en eenvoudig en is geschikt voor het verwarmen dan wel koelen van 15 (zeer) visceuze produkten.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de schematische tekening.

Fig 1. Toont de samenstelling van een verticale schrapende warmte wisse laar.

20 Fig 2. Toont de rotatieas met de kooistangen en de plaatsing van de schrapers.

Fig 3. Toont de bevestiging van de produktcilinder en de buitencilinder aan de bovenste flens.

De in Fig 1. Getekende verticale schrapende warmtewisselaar bevat een 25 produktbehandelingscilinder 1, die is gevormd door een naadloze geëxtrudeerde buis uit roestvrij staal. Om de produktcilinder 1 met een binnendiameter van bijvoorbeeld 205 mm en een wanddikte van 6 mm is een buitencilinder 2 aangebracht.

1008309 -6-

De produktcilinder 1 en de buitencilinder 2 zijn aan hun boven- en ondereindeieder met een stompe las vastgelast aan uit de bovenflens 3 en de onderflens 4 stekende ringvormige randen 5, 6 resp. 7, 8 (zie ook Fig. 3).

Tussen de produktcilinder 1 en de buitencilinder 2 is daardoor een afgesloten 5 ringvormige ruimte 9 ontstaan, die is voorzien van een toevoer 10 en een afvoer 11 voor en verwarmings- of koelmedium.

In de ringvormige ruimte 9 bevindt zich een schroefvormig verlopende strip 12, waardoor het verwarmings- of koelmedium eveneens schroef!ij nvormig door de ruimte 9 wordt geleid. Om de buitencilinder 2 is een mantel 13 met isolatie 10 materiaal aangebracht, die aan boven- en onderzijde wordt begrensd door de flenzen 3 en 4. Op de bovenflens 3 is een deksel 14 bevestigd. In het deksel 14 is een afVoer 15 voor het in de produktcilinder 1 behandelde produkt aangebracht. De onderflens 4 is bevestigd op een eerste stijve steunschijf 16, die is voorzien van een toevoer 17 voor het te behandelen produkt.

15 In het centrum van de produktcilinder 1 bevindt zich de rotatieas 18, die slechts aan een einde, d.w.z. het ondereinde, van de produktcilinder 1 naar buiten is gevoerd naar de als een compacte unit 19 uitgevoerde externe aandrijving, die in hoofdzaak is gevormd door een elektromotor 20 en een lageringshuis 21 met een niet getekende kogel- of rollagering voor de rotatieas 18 en een 20 overbrenging. De unit 19 met de daarin gelagerde rotatieas 18 is bevestigd op de tweede steunschijf 22. De twee planparallelle steunschijven 16 en 22 worden op een afstand van elkaar gehouden en zijn onderling stijf verbonden. De bovenste steunschijf 22 is ter plaatse van de doorlaatopening voor de rotatieas 18 van een afdichting 23 voorzien. De twee planparallelle steunschijven 16 en 25 22 vormen samen een stijve en stabiele ondersteuning voor de warmtewisselaar.

Aan de onderste steunschijf 22 zijn een drietal op een onderlinge hoekafstand van 120 0 geplaatste zich schuin buitenwaarts uitstrekkende poten 24 bevestigd, 1008309 -7- die aan hun ondereinden van stelorganen 25 zijn voorzien, die op de bedrijfsvloer 26 steunen.

In de van buitenaf toegankelijke ruimte tussen de steunkolommen 27 en de twee planparallelle steunschijven 16 en 22 is om de rotatieas 18 een, bijvoorbeeld uit 5 kunststof, gevormde kraag 28 aangebracht, waarmede eventuele lekvloeistof uit de behandelingsruimte 29 voor het produkt kan worden gesignaleerd en afgevoerd.

Nabij het vrije einde 30 van de rotatieas 18 zijn middelen 31 voor het begrenzen van eventuele ongewenste zijdelingse uitslagen van het vrije aseinde 30 10 aangebracht.

Bij de centrische stand van de rotatieas 18 in de produktcilinder 1 is een kleine vrije ruimte tussen de begrenzer 31 en de rotatieas 18 voorzien.

De rotatieas 18 is aan zijn bovenste vrije zijde voorzien van een viertal onder een hoek van 90 0 geplaatste diametrale dwarsarmen 32. De dwarsarmen 32 zijn 15 aan hun einden voorzien van boringen, waarin aan elk uiteinde van de dwarsarmen 32 een stang 33 losneembaar is aangebracht. Aan elk van de vier een soort kooi vormenden stangen 33 is een beugel 34 met zijn ene einde vastgelast. De beugel 34 strekt zich binnenwaarts uit naar de omtrek van de rotatieas 18 (zie Fig. 2) en is geborgd.

20 Door deze constructie kan elk van de kooistangen 33 na het openen van het deksel 14 op eenvoudige wijze worden gemonteerd of gedemonteerd, zonder hulpgereedschap.

In de getoonde warmtewisselaar zijn op elk van de vier kooistangen 33 zes verspringende schraaporganen 35 losneembaar gemonteerd (zie Fig. 2). Zoals in 25 Fig. 2 is aangegeven, is elk van de kooistangen 33 voorzien van een relatief smalle platte kant 36.

Door de relatief smalle kant 36 waarop de schrapers worden gemonteerd is het contact tussen de schrapers 35 en de kooistangen 33 nagenoeg een lijncontact.

1008300 -8-

Daardoor wordt een flexibele bevestiging van de schrapers bereikt, hetgeen de gunstige en soepele werking van de schrapers bevordert, en de reinigbaarheid vergroot.

Volgens de uitvinding kan de produktcHinder 1 inwendig zijn bekleed met een 5 coating uit polytetrafluorethyleen.

Binnen het raam van de uitvinding kunnen verschillende wijzigingen worden aangebracht en de vinding is niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvorm. Met name kan de warmtewisselaar volgens de uitvinding in plaats van verticaal ook horizontaal worden opgesteld.

1008309

Claims (19)

1. Schrapende warmtewisselaar omvattend een huis, dat is gevormd door een produktbehandelingscilinder, waarvan de wanden gekoeld of verwarmd kunnen worden en waarin een van een aandrijving voorziene rotatieas is 5 geplaatst, waarbij aan de rotatieas dragers met schraaporganen zijn bevestigd, die met het binnenoppervlak van de produktcilinder kunnen samenwerken en middelen zijn aangebracht voor het toe- en afvoeren van een verwarmings- of koelmedium naar resp. van het buitenoppervlak van de produktcilinder en waarbij de een gladde binnenwand vertonende produktcilinder, bijvoorkeur 10 aan zijn ene einde, een produkttoevoer bevat en, bij voorkeur aan zijn andere einde, een produktafvoer, met het kenmerk, dat de produktcilinder (1) is gevormd door een naadloze geëxtrudeerde buis.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 met een in hoofdzaak, bijvoorkeur uit metaal, zoals roestvrij staal, gevormde produktcilinder, met het kenmerk, dat 15 het binnen- en het buitenoppervlak van te produktcilinder (1) zijn gevormd door twee concentrische cilinderoppervlakken en dat de wanddikte van de produktcilinder over nagenoeg zijn gehele lengte constant is en, bijvoorkeur 1 mm tot 8 mm, bedraagt.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de constante 20 wanddikte van de produktcilinder (1) 3,0 mm tot 7,0 mm bedraagt.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotatieas (18) slechts aan een einde van de produktcilinder (1) naar buiten is gevoerd naar de externe aandrijving (19).

5. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rotatieas (18) 25 slechts aan het ene aan de kant van de externe aandrijving (19) gelegen einde is gelagerd. 1008309 -10-

6. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het lageringshuis (21) is gecombineerd met een aan de aandrijfmotor (20) voor de rotatieas (18) gekoppelde overbrenging.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat om de 5 produktcilinder (1) een buitencilinder (2) is aangebracht, waarbij de ringvormige ruimte (29) tussen de produktcilinder en de buitencilinder is aangesloten op een toevoer (10) en een afvoer (11) voor het verwarmings- of het koelmedium en dat de cilinders aan het van de externe aandrijving (19) afgekeerde einde van een afneembaar deksel (14) zijn voorzien.

8. Warmtewisselaar volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de produktcilinder (1) en de buitencilinder (2) aan elk uiteinde zijn voorzien van een flens (3,4) en dat de beide cilinders ieder, bijvoorkeur met een stompe las, zijn vastgelast aan uit het flensoppervlak stekende ringvormige randen (5,6,7,8).

9. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de produktcilinder (1) een binnendiameter van 180 tot 320 mm bezit.

10. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het binnenoppervlak van de produktcilinder (1) is bekleed met deklaag op basis van slijtbestendig polytetrafluorethyleen. 20

11 .Warmtewisselaar volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat in de ringvormige behandelingsruimte (29) tussen de produktcilinder (1) en de buitencilinder (2) een schroefvormig zich over de lengte van de cilinders uitstrekkend geleidingsorgaan (12) voor het verwarmings- of koelmedium is aangebracht.

12. Warmtewisselaar volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de rotatieas (18) is voorzien van een aantal op een hoekafstand van bijvoorbeeld 900 geplaatste dwarsarmen (32), waarbij aan de buiteneinden van elke dwarsarm een zich evenwijdig aan de rotatieas 1008309 -11- uitstrekkende stang (33) losneembaar is aangebracht en waarbij op ieder van de een soort kooi vormende stangen een aantal schraaporganen (35) losneembaar is bevestigd.

13. Warmtewisselaar volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat bij het andere 5 vrije uiteinde (30) van de rotatieas (18) begrenzingsmiddelen (31) zijn aangebracht, zoals een drietal op een onderlinge hoekafstand van 1200 rondom het aseinde geplaatste, bij voorkeur met polytetrafluorethyleen beklede, pennen.

14. Warmtewisselaar volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de stangen 10 (33) ieder vast zijn verbonden, bijvoorbeeld door middel van een lasverbinding, aan een bijbehorende beugel (34), die nabij het deksel (14) van de produktcHinder (1) losneembaar, bijvoorbeeld met een veer- of sleutelring, aan de rotatieas (18) is bevestigd.

15. Warmtewisselaar volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met 15 het kenmerk, dat tegen de steunflens (4) aan het ene van een lagering voorziene einde van de rotatieas (18) een eerste steunschijf (16) is aangebracht, die terplaatse van de doorvoer van de rotatieas van een afdichting (23) is voorzien, en dat op een afstand van en stijf verbonden met de eerste steunschijf (16) een tweede daaraan evenwijdige steunschijf (22)is 20 aangebracht, een en ander zodanig, dat tussen de beide planparallelle steunschijven (16,22) een toegankelijke ruimte is gevormd.

16. Warmte wisselaar volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat aan de tweede steunschijf (22), bijvoorkeur aan de buitenzijde daarvan, het lageringshuis (21) voor de rotatieas (18) is bevestigd. 25

17.Warmtewisselaar volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat om de rotatieas (18) in de ruimte tussen de twee planparallelle steunschijven (16,22) middelen voor het opvangen van lekvloeistof zijn aangebracht, zoals een om 1008309 -12- de rotatieas aangebrachte kraag (28) met een schuin radiaal buitenwaarts aflopend hellend vlak.

18. Warmtewisselaar volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de schraaporganen (35), bijvoorkeur met een plat oppervlaktedeel, zodanig aan 5 de in hoofdzaak cilindrische kooistangen (33) zijn bevestigd, dat het contact tussen de schrapers en de kooistangen in hoofdzaak is gevormd door lijncontact.

19. Verticale warmtewisselaar volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat aan de tweede en onderste steunschijf (22) een drietal op een hoekafstand van 10 120° geplaatste zich schuin buitenwaarts uitstrekkende poten (24) is bevestigd. 1008309