RU122840U1 - Молокоохладитель - Google Patents

Abstract

1. Молокоохладитель, содержащий резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостный инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем, установленным на днище резервуара, отличающийся тем, что жидкостный инжектор и паровой коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек» с размещением коллектора над инжектором, при этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки».2. Молокоохладитель по п.1, отличающийся тем, что содержит высоконапорную автомойку.

Description

Область применения

Молокоохладитель предназначен для приемки охлаждения и хранения молока. Может использоваться на молочных фермах, молокозаводах и предприятиях пищевой промышленности при суточном объеме переработки и охлаждения до 3000 л. молока.

Уровень техники

Известны молокоохладители, предназначенные для сбора, охлаждения и хранения молока при температуре +4С [1-4]. Они состоят из изотермического резервуара, выполненного из нержавеющей стали, прямоугольной (квадратной) [1,2], а также горизонтально-полуцилиндрической [3] или вертикально-цилиндрической [4] формы. Охлаждение молока осуществляется за счет испарения жидкого хладона в змеевиках, размещенных в нижней части резервуара. При этом в резервуарах [1] змеевик из пищевой стали 10Х18Н9Т погружен непосредственно в молоко, а в резервуарах [2,3,4,] медные змеевики припаяны оловом к наружной нижней части нержавеющего молочного резервуара. Преимуществом последних является удобство промывки, недостатком является сложная немеханизированная технология ручной пайки, а также пониженный коэффициент теплопередачи, обусловленный «зеброй» (зазорами между эффективной площадью теплообмена змеевика с молоком) и наличием слоя меди, олова и нержавеющей стали -сплава 10Х18Н9Т между молоком и кипящим хлад оном и, как следствие, малая скорость охлаждения при больших расходах цветных металлов. В прямоугольных резервуарах [2] змеевик припаян со стороны днища, с дополнительным теплопроводным слоем, в горизонтально-цилиндрических [3] также на цилиндрическую поверхность - снизу к днищу, в вертикально-цилиндрических [4] к нижней половине цилиндра (боковине). В резервуарах [3.4] жидкостной выход хладонового компрессорно-конденсаторного агрегата (ККА) соединен с нижней трубой змеевика (инжектором), а входной патрубок всасывания пара ККА - с верхней частью трубчатого змеевика (коллектором). Инжектор и коллектор в резервуарах [2] выполнены в виде горизонтальных труб и соединяют «змейки» трубчатого испарителя из полу сплющенных медных трубок Ф14 для расширения теплового контакта. При этом калачи «змеек», а также инжектор и коллектор резервуара находятся вне зоны теплового контакта хладона с молоком. Кроме того, инжектор (он же делитель потока хладона из дроссельных отверстий) располагается над коллектором (см. фиг..1 патента RU №2265322), что приводит к попаданию самотеком жидкого, не испаренного хладона в коллектор, промораживает его трубопровод и автоматически снижает холодопроизводительность, за счет перекрытия потока жидкого хладона в терморегулирующем вентиле (ТВР) ККА, а это замедляет охлаждение. Равномерное деление потока жидкого хладона из ТВР по трубчатым «змейкам» испарителя в молочных резервуарах [1,2] осуществляется равными дроссельными отверстиями, выполненными в инжекторах, а в генераторах ледяной воды [5] «пауком» из одинаковых по длине медных трубок Ф6 подающих жидкий хладон в нижние ветви змеевиков Ф16, на которые нарастает ледяная труба в процессе аккумулирования холода. «Змейки» в генераторах ледяной воды равномерно пронизывают всю толщину воды для максимального накопления льда. Верхние ветви «змеек» ГЛВ образуют коллектор.

Из известных наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели (прототипом) является установка охлаждения молока [1] по патенту RU №2238642, содержащая резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор - редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА) с погружным змеевиком испарителем (ПЗИ) из пищевой нержавеющей стали 10Х18Н9Т, установленный на днище резервуара. Преимуществом ПЗИ по сравнению с припаянными змеевиками [2,3,4] является большая контактная площадь хладона с молоком при уменьшенной в 1,5 раза длине «змеек». Теплопередача осуществляется вокруг всей поверхности трубчатого змеевика, которая втрое больше диаметра (больше припаянной «зебры»), а также в теплообмене участвуют калачи с погружным инжектором и коллектором. Однако основным недостатком конструкции ПЗИ по патенту RU.N⁰ 2238642 является размещение жидкостного инжектора ПЗИ над паровым коллектором, что видно на фиг.1. Такое взаимное расположение инжектора и коллектора приводит к попаданию капель не испаренного хладона самотеком в коллектор, где они, смешиваясь с хладоновым паром, всасываются в компрессор ККА и промораживают трубу всасывания, а также термобаллон ТРВ. Это автоматически снижает подачу жидкого хладона в ПЗИ и скорость охлаждения. Вследствие технологического разброса параметров прототипа (диаметров дроссельных отверстий инжекторов, длины калачей и змеек ПЗИ) жидкий хладон попадает в коллектор по пути наименьшего линейного сопротивления. Уменьшение подачи жидкого хладона через ТВР стабилизирует насыщенный пар в «змейках» с наименьшим сопротивлением, но часть «змеек» с повышенным сопротивлением оказывается недогруженной. Это особенно заметно при падении давления кипения и давления всасывания в коллектор с бат до 3 ат для хладона R404A при охлаждении молока с 36С° до 7С°…9С°, когда скорость работы молокоохладителя существенно падает. Другим недостатком прототипа является приморозка молока к инжектору при включении ККА в начале дойки, когда он оказывается над поверхностью молока. Еще одним недостатком является сложность промывки ПЗИ.

Технический результат.

Целью и техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение скорости охлаждения молока и КПД молокоохладителя, а также исключение наморозки молока в начале дойки и сокращение времени от начала дойки до момента охлаждения (+4С°), т.е. снижения БАК-обсемененности. Кроме того, целью является упрощение обслуживания и промывки ПЗИ и резервуара.

Техническая сущность устройства.

Заявленный технический результат достигается тем, что в молокоохладителе, содержащем резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА), соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостной инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем, установленным на днище резервуара, согласно сущности полезной модели, инжектор и коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек» с размещением коллектора над инжектором, при этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки». Кроме того, молокоохладитель может содержать высоконапорную автоматику, например [6].

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан чертеж общего вида молокоохладителя, на фиг.2 - принципиальная схема.

Молокоохладитель на 2000 л содержит прямоугольный резервуар 1 (100*100*200 см) с наружным теплоизоляционным покрытием 2, облицовкой 3, верхней траверсой 4, закрепленным на ней мотор-редуктором 5, мешалкой 6 и откидной крышкой 7. Наружное теплоизоляционное покрытие 2 резервуара 1 под облицовкой 3 выполнено методом набрызгивания вспененного полиуретана 20 мм, пенопласта 40 мм, либо приклеенного теплоизола 10 мм.

В состав молокоохладителя входит компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА) 8 соединенный трубопроводами 9 и 10 с погружным змеевиком-испарителем (ПЗИ) 11 соответственно через жидкостный инжектор 12 и паровой коллектор 13. Инжектор 12 и коллектор 13 выполнены из горизонтальной пищевой нержавеющей трубы Ф14 и Ф20, плоский ПЗИ также из аналогичной трубы Ф14. ПЗИ 11 расположен на днище, чтобы охлаждение молока можно было осуществлять в начале дойки при минимальных объемах 300 л. Коллектор 13 расположен над инжектором 12 на расстоянии 100 мм. В трубопроводах 8 и 9 предусмотрены герметичные быстросъемные соединения 14 и 15 для удобства монтажа ПЗИ 11 и обслуживания. В инжекторе 12 выполнен делитель потока 16 в виде одинаковых дроссельных отверстий Ф5 мм каждой «змейки». Для двухтонного резервуара 1 используется шесть «змеек», четыре хода «вперед-назад», длина каждой 8 м с калачами, длина труб ПЗИ 48 м. Общая контактная площадь теплообмена S=π*0,014*48=2,1 кв.м., а с учетом инжектора 12 и коллектора 13 S=2,2 кв.м. Для трехтонного резервуара число «змеек» увеличивается до восьми, длина «змейки» до 10 м, а контактная площадь пропорционально до 8=3кв.м. Соответственно для двухтонного резервуара к ПЗИ 11 может быть подключен ККА 8 с холодопроизводительностью до 12 кВт (мощность до 5 кВт), а для трехтонного - до 18 кВт (мощностью до 8 кВт), что удовлетворяет двухдоечному евростандарту IS057082BII по скорости охлаждения: полрезервуара за 2 часа охлаждается до +4°С. Терморегулирующий вентиль (ТРВ) 17, входящий в состав ККА 8, обеспечивает автоматическое уменьшение подачи хладона в инжектор 12, соответственно снижение его давления и температуры кипения по мере охлаждения молока с 36°С до 6°С, оставляя оптимальный перегрев т в пределах τ=4°С. Молокоохладитель может быть оснащен высоконапорной автомойкой [6], которая упрощает и ускоряет промывку резервуара 1 с ПЗИ 11 при поднятых крышках 7.

Работает молокоохладитель следующим образом. В начале дойки при наборе 300 литров молока, когда инжектор 12 и ПЗИ 11 находятся в тепловом контакте с молоком включают ККА 8. Жидкий хладон по трубопроводу 9 через ТРВ 8 поступает в инжектор 12, где вскипает и по дроссельным отверстиям делителя потока 16 равномерно распределяется по «змейкам» ПЗИ 11, обеспечивая охлаждение молока. ТРВ 8 автоматически подает в ПЗИ 11 кипящий хладон по уровню молока, так что в коллекторе 13 образуется насыщенный пар с давлением для R404A бат. При добавлении молока уровень хладона автоматически повышается, при этом насыщенный пар в коллекторе 13 свободен от жидких капель хладона и труба 10 не покрывается льдом. При охлаждении утренней дойки до+4°С ТРВ автоматически уменьшает подачу хладона R404A до 3,5ат и температуру его кипения до 0°С, обеспечивая перегрев τ=4°С, но не переходя в область отрицательных температур. Тем самым исключается обледенение труб 9 и 10, а также инжектора 12 и коллектора 13. Дроссельные отверстия 16 делителя потока инжектора 12 выбираются Ф5 мм так, чтобы линейные сопротивления потоку жидкого хладона и хладонового пара по «змейкам» ПЗИ 11 от ТРВ 17 до коллекторной трубы 10 были равномерными и пропустили весь расход R404A, не снижая холодопроизводительности. При охлаждении молока до +4° термостат резервуара 1 (на фиг.1 и фиг.2 не показан) отключает ККА 8 и молокоохладитель переходит в режим хранения. Мешалка 6 при этом вращается и гомогенизирует молоко, исключая подъем сливок в верхние слои. Другое назначение мешалки 6 - съем потоков холода при работающем ККА 8 и кипении хладона в ПЗИ 11. При добавлении молока в процессе вечерней дойки и повышении температуры до +5°С и более термостат вновь включает ККА 8 и обесточит его только после охлаждения до +4°С.

Промывка резервуара после отгрузки молока при поднятых крышках 7 не представляет проблем. Для упрощения промывки в комплект молокоохладителя может быть введена высоконапорная автомойка, например [6] мощностью до 1,5 кВт, в том числе со щелочными баллонами. Ее стоимость на порядок меньше автоматов промывки, используемых в закрытых горизонтально-цилиндрических молокоохладителях. Стандартный «пистолет» автомойки 700 мм длиной позволяет под разными углами чисто промыть все «змейки» ПЗИ 11 и полость резервуара 1. Время промывки до 10 мин во много меньше упомянуть автоматов промывки, да и расходы воды также в разы меньше. Благодаря высокому напору все остатки молочного жира легко смываются.

При необходимости обслуживания ПЗИ 11 он может быть просто извлечен из резервуара 1 при открытых крышках 7, благодаря герметичным быстросъемным соединениям 14 и 15.

Еще одним достоинством предлагаемой полезной модели является возможность продлить многолетнюю эксплуатацию открытых резервуаров 70-х годов, в которых «вздулись» точечные щелевые испарители («Кургансельмаш», Егорьевск и т.п.). Ремкомплекты на базе ПЗИ 11, выполненные по форме их днища плоскими, либо полуцилиндрическими легко монтируются внутрь открытых резервуаров 1000…2000 л и могут работать во многих хозяйствах.

Таким образом, предлагаемый молокоохладитель обеспечивает высокое быстродействие, минимальное время охлаждения молока, исключает наморозку молока на инжектор в начале дойки, сокращает время охлаждения от момента начала дойки до момента охлаждения до+4°С на 15 мин, тем самым снижая БАК-обсемененность и повышая качество молока. Молокоохладитель удобен в эксплуатации, прост в обслуживании и дешев в производстве.

По сравнению с паяными трубчатыми аналогами [2,3,4] он работает в 2 раза быстрее, обеспечивая евростандарт IS057082BII, охлаждая полрезервуара за 2 часа. При этом имеет длину в 1,5 раза меньше. По сравнению с «пауком» аналога ГЛВ [5] он имеет более простой удобный и легко промываемый инжектор, а также горизонтальные плоские «змейки». По сравнению с прототипом [1], благодаря нижнему расположению инжектора 12 относительно коллектора 13 в 1,5 раза уменьшен минимальный охлаждаемый объем молока в начале дойки и сокращено общее время охлаждения на 15…20 мин. Кроме того, ни инжектор 12, ни коллектор 13 в процессе работы не покрывается льдом и осуществляется более точное и равномерное деление потока жидкого хладона с минимальным объемом паровых пузырьков на дроссельных отверстиях 16.

Предлагаемый молокоохладитель внедрен в серийное производство на предприятии ООО «НПП «Автомаш-Владимир» (г.Ковров)

Источники информации

1. Установка охлаждения молока. Патент RU. №2238642 от 08.09.2003. A01G 9/04, F25B 39/02.

2. Молочная холодильная установка. Патент RU. №2265322 от 16.11.2004 г. A01G 9/04, F25B 39/02.

3. Резервуар-охладитель горизонтально-цилиндрический. Патент RU2006132468 фиг.2, фиг.3.

4. Резервуар-охладитель молока вертикально-цилиндрический. Патент RU2006132468 фиг.1

5. Веб-сайт www.ice-moloko.ru/glv.html. Генератор ледяной воды.

6. Автомойка Керхер. Веб-сайт www.karcher.ru

Claims (2)

1. Молокоохладитель, содержащий резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостный инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем, установленным на днище резервуара, отличающийся тем, что жидкостный инжектор и паровой коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек» с размещением коллектора над инжектором, при этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки».

2. Молокоохладитель по п.1, отличающийся тем, что содержит высоконапорную автомойку.