管式热传递装置、双回路弯头、连接器、系统和热传递的方法

专利名称：管式热传递装置、双回路弯头、连接器、系统和热传递的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于至少两食物
流间热传递的管式热传递装置， 一种根据权利要求6所述的用于至少
两食物流间热传递的管式热传递装置的双回流弯头， 一种根据权利要
求13所述的用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置的连接器， 一种根据权利要求18所述的用于至少两食物流间热传递的系统，以及 一种根据权利要求21所述的用于至少两食物流间热传递的方法。
背景技术：
在食品工业中，从液体食物中移走热量或向其供热经常是必要的。 为此，例如，通常使用板式或管式热传递装置。与管式热传递装置的 使用并存的是，经常采用加热或冷却介质、或蓄热器、或热传递介质， 其被用来放出和/或吸收热量。为节能的目的，然后，这种热传递介质 可以被利用于在生产过程的另一位置上的一些其他热传递。因此，可 能的是，例如在下游的方法步骤中，通过将先前由热传递介质传递给 液体食物的热量再转移到传递介质中，而将此热量再一次移走。
在文献US3,930，536中，提出了一种与正在讨论的分类不相关的 用于管式热传递装置的双回路弯头。这里热量从热传递介质传递给产 品，尤其是污水污泥，反之亦然。
此外，文献GB22，670公开了一种与正在讨论的分类不相关的双管 蒸发器或液化器，其包括分开流的改变方向。
由于在连续生产工艺中，附加的热传递装置在某些环境下可能是 必要的，因此使用食物做热传递介质是有缺点的。此外，使用热传递 介质可能是复杂的和成本昂贵的，因为必要的附加设备，例如罐、 管道工程和泵。此外，例如由于热量损耗和流动阻力而引起的能量损
8失，是可预期到的。
相应地，管式热传递装置已经被提出，例如在文献DE94 03 13U1
中，其中热量从第一食物流或从第一液体产品直接地传递给第二食物 流或第二液体产品，而没有使用传递介质(食物到食物的处理)。
实际上，数个管式热传递装置大部分串联地排布，为了扩大管式 热传递系统的传热面积。关于在用于食物和热传递介质间热传递的两 个管式热传递装置之间的连接，文献DE696 12 998T2公开了一种包括 回路弯头的管式热传递系统，其中每一个管式热传递装置由数个被外 层套管围绕的热传递管组成。热传递管通过在每个热传递管的末端部 段布置盖板被结合在一起，由此形成产品嵌件。各种各样的产品嵌件 靠回路弯头或产品歧管相互连接，由此一个管式热传递装置被连接到 另一个上。在这种情况下，在该产品嵌件内被传送的食物流经由回路 弯头被供应给另一个管式热传递装置的产品嵌件。
围绕产品嵌件的套管进而通过成一定角度的管段与另一个热传递 装置的套管连通。这样热传递介质可能经由成一定角度的管段被作为 第二液流供给下一个热传递装置。在这种情况下，在第一和第二液流 从一个热传递装置到另一个的过渡期间，它们保持互相分开，以至于 当流经回路弯头时，没有液流间的热传递发生。
结果，上面讨论的靠管式热传递装置，从食物到热传递介质或反 之或从食物到食物的热传递在通过回路弯头期间不涉及任何热传递。 这是个缺点，由于分开的流动处理限制了热传递到套管的内层空间。
进一步地，在DE696 12 998T2中提出的回路弯头展示了这个缺点 由操作温度造成的温度变化导致热传递管的热膨胀，这进而导致材料 应力。由于材料疲劳或增加的对应力腐蚀裂变的敏感度，这些材料应 力可能最后导致縮短的使用寿命。
另外，在流变学方面是不利的，如果食物流随着通过回路弯头冲 击在具有平面表面构造的热传递管的盖板上。这形成了相当高的流动
阻力和给出了食物流中传输的固体颗粒的积聚位置。

发明内容
因此，本发明是基于这样的目的研发一种用于至少两食物流间 热传递的通用管式热传递装置， 一种用于至少两食物流间热传递的通 用管式热传递装置的双回路弯头， 一种用于至少两食物流间热传递的 通用管式热传递装置的连接器， 一种用于至少两食物流间热传递的通 用系统，以及一种用于至少两食物流间热传递的通用方法，以这样的 方式，当流经回流弯头时，热量也可以在至少两食物流间被传递。
在装置技术方面，这个目的通过具有权利要求1的特征的、用于 至少两食物流间热传递的管式热传递装置，具有权利要求6的特征的、 用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置的双回路弯头，具有权 利要求13的特征的、用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置的 连接器，具有权利要求18的特征的、用于至少两食物流间热传递的系 统来实现。在工艺技术方面，本发明的目的通过具有权利要求21的特 征的、用于至少两食物流间热传递的方法来实现。
根据本发明，提出了一种用于至少两食物流间热传递的管式热传
递装置，其中所述管式热传递装置包括套管和布置在套管内的至少一
根热传递管。第一食物流可以在至少一根热传递管内传送。此外，第
二食物流可以在套管和至少一根热传递管间的护套空间内传送。而且
第一食物流和第二食物流可以分别地通过管式热传递装置的至少一个
末端部段传送。所述末端部段包括与至少一根热传递管保持流体连通
的至少一个第一直通孔。此外末端部段包括与护套空间保持流体连通 的至少一个第二直通孔。
根据本发明， 一种用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置 如此第一次被公开了，其中至少两食物流可以互相分开地通过末端部 段传送。由此成为可能的是，经由单个耦合元件或在末端部段上的单 个法兰，两食物流互相分开地供应给耦合到或适用于耦合到管式热传 递装置的构件部件，诸如回流弯头。因而可避免在构造方式方面更复 杂和成本更高的两耦合元件或法兰的流动处理。
本发明的管式热传递装置的进一步的优点是热传递面积被延伸直 到前端侧面的末端部段，这使热传递面积最大化。此外，根据本发明的管式热传递装置拥有紧凑的且因而节省空间 的设计。这简化了用于形成模块的几个管式热传递装置的堆叠或捆扎。 而且由于通过一个末端部段的平行流动处理，连接配管可以以简单和 有成本效益的方式被配置。另外，末端部段具有对于管式热传递装置 的热传递管的支撑功能。
本发明的管式热传递装置的有利的改进是所附的权利要求2至5 的主题。
关于第一食物流，朝从管式热传递装置流出的方向看到的管式热 传递装置的末端部段可以这样被配置为流聚集方式。
这允许会合第一食物流从数个部分液流进入总流。作为这种会合 的结果，第一食物流作为总流的进一步处理的构造，例如以耦合元件 的形式，在构造方式方面被简化了。而且耦合元件可以以简单和有成 本效益的方式被配置。
聚集数个部分食物流进入总流更进一步允许食物流的混合，由此 在第一食物流的部分液流中的可能的温度差可以被补偿。由于如此取 得在食物流中的均匀的温度，获得了高的热传递效率。
此外，关于第一食物流，朝流入管式热传递装置的方向看到的管 式热传递装置的末端部段可以被配置为流分割的方式。
这个实施例产生了和在前讨论的那些关于连接的方面相同的优 点。此外，由于该流分成几个部分液流的部分流经管式热传递装置的 热传递管，管式热传递装置的热传递面积被扩大了，由此提高了热传 递效率。
在另一个有利的实施例中，管式热传递装置的至少一个末端部段 的局部部段可以大体上被配置成杯形、半球形、圆锥形、漏斗形、或 旋转的局部椭圆体形状。
依靠这种接收流动轮廓的构造，与平面盖板相比，流动阻力大体 上减小了。这是由于撞击的食物几乎到处都不以直角冲击在末端部段 上。尤其在外层区域，流动以与表面呈大体上切线的方向撞击，由此 在从第一流路到至少一个热传递管的流动的过渡期间的流动阻力减小 了，反之亦然。
ii另外，特别地在食物流包括固体颗粒和/或具有剥离或所谓的结垢 倾向的组分的情况下，颗粒的积聚和结垢被避免了。由此，管式热传 递装置的清洗频率縮小了，操作周期延长了。由于已提出的构造方式， 此外微生物积聚和损害卫生的生物膜的形成被抑制或至少很大程度上 被限制了。
管式热传递装置可以这样被配置以至于它可以被放置为与双回路 弯头保持流体连通。由此本发明的管式热传递装置和本发明的双回路 弯头的优点可以被结合起来。
根据本发明，用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置的双 回路弯头进一步被公开了，其中双回路弯头包括两个分开的流动通道。 在这种情况下，第一食物流可以在双回路弯头的第一流路内传送。另 外，第二食物流可以在双回路弯头的第二流路内传送。热量可以在双 回路弯头的两个流路间传递。
根据本发明， 一种用于管式热传递装置的双回路弯头如此第一次 被公开了，其中两种分开的食物流可以在回流弯头内部传送。至少两 食物流间的热传递在穿过双回路弯头的通道期间也是可能的。由此， 有效的热传递面积被有利地扩大了。两食物流互相没有流体连通。
作为在双回路弯头增加的热传递面积的结果，保持管式热传递装 置的尺寸紧凑以及縮减制造成本是可能的。
根据本发明的双回路弯头的有利的改进是所附的权利要求7至12 的主题。
在有利的改进中，第一流路可以被排布在双回路弯头内部的第二 流路内。
这不仅使没有第一流路热消散损失的有效热传递成为可能，而且 使两流路的节省间距的排布例如像"管中管"的排布成为可能。
此外，为第一流路定界的内层弯管可以依靠至少一个间隔件与第 二流路定界的外层弯管在空间上分离开，所述间隔件与两弯管至少以 点形接触。
在间隔件和两弯管间的、大体上点型或点形或单个点的接触位置， 和用于双回路弯头中弯管的相互支撑的传统内置元件相比，创造最小限度的流动阻力。结果，就需要更低的泵流量，到食物中的能量引入 也减少了。这就降低了能量消耗，并避免了流经的食物的不必要的和 可能地不希望有的加热。
最小限度流动阻力和因此降低的由泵产生的能量引入的另一个结 果是分别在食物流或液体食物上产生最小限度的剪切力作用。因此， 食品被轻轻地处理，且由剪切力的作用而带来的可能的品质的降级大 大地减少或甚至避免了。
此外，大体上点形地形成的接触位置恰巧具有优点，即包含在液 体食物中的固体的积聚通过构造措施大大减少或者甚至防止了。相应 地，结垢被有效地防止或延迟了，传热能力将更长的时间保持在高水 准。这反过来导致高的体积流动速率和双回路弯头的长使用期。它也 涉及更不频繁的清洗周期，从而允许提高利用率。
从根据本发明的双回路弯头的清洗角度，更进一步有利地是，由 于接触位置的大体上点形的配置，在任何程度上积聚在这里的杂质可 以更容易的除掉。特别地在微生物方面，根据本发明的方案给出了最 佳的构造方式使微生物和其他有机物的附着很大程度上不发生在食物 的流路中。这样，反过来，可以有效地抵消微生物的易于损害产品的 增殖，和难以除掉的生物膜的形成。在微生物学方面，这些环境被改 善的事实，也最终对最佳产品品质的保持起到了作用。
因而，间隔件可以被配置为至少一个肋片或翅片。这表示了一种 结构上简单的和流变学上有利的方案，用于可以低成本实现的间隔件
的实施。
在有利的实施例中，双回路弯头的至少一个末端部段可以被配置 为法兰。法兰可以包括至少一个与第一流路保持流体连通的第一直通 孔。此外，法兰可以包括至少一个与第二流路保持流体连通的第二直 通孔。
双回路弯头末端部段的构造按法兰的方式允许双回路弯头在管式 热传递装置上的简单的组装，例如通过螺纹连接。
更进一步地，法兰可以被配置为用于两弯管的间隔件。这排除了末端部段外部的第二流路内的内置元件，由此流路的流 动阻力进一步縮减，并且避免了在流动的内表面上固体的积聚。此外 双回路弯头在厂商处的组装被简化和更有成本效益。
双回路弯头可以如此配置以使它可以被放置成与至少一个管式热 传递装置保持流体连通。
由此根据本发明的双回路弯头和本发明的管式热传递装置的优点 可以被结合起来。
根据本发明，用于至少两食物流间热传递的管式热传递装置的连 接器第一次被公开了。连接器包含第一部段，其包括至少一个直通孔， 其适合于被放置成与管式热传递装置的至少一根热传递管保持流体连 通。连接器进一步包含第二部段，具有至少一个直通孔，适合于被放 置成与管式热传递装置的护套空间保持流体连通。
管式热传递装置的末端部段的上面讨论的优点类似地适用于根据 本发明的连接器。
此外，本发明的连接器与管式热传递装置的结合的使用允许热传 递装置的构造方式的简化。这样多数功能诸如法兰、支撑和导流功能 可以被集中在连接器中。由此，关联的管式热传递装置的构造被简化 了。
根据本发明的连接器的有利的改进是所附的权利要求14至17的主题。
本发明的管式热传递装置的末端部段的上面讨论的改进的优点类 似地适用于在下面讨论的本发明的连接器的改进。
因而，朝从管式热传递装置流出的方向看到的连接器的第一部段 和/或第二部段可以被配置为流聚集的方式。
此外，朝流入管式热传递装置的方向看到的连接器的第一部段和/ 或第二部段可以被配置为流分割的方式。
连接器的第一部段和/或第二部段朝流入管式热传递装置的方向 可以大体上被配置成杯形、半球形、圆锥形、漏斗形、或旋转的局部 椭圆体形状。
连接器的第一部段可以适合于被放置成与双回路弯头的第一流路保持流体连通。此外，连接器的第二部段可以适合于被放置成与双回 路弯头的第二流路保持流体连通。由此根据本发明的连接器和根据本 发明的双回路弯头的上面讨论的优点可以被结合起来。
根据本发明，进一步提出了用于至少两食物流间热传递的系统。 该系统包含具有至少一个根据本发明的管式热传递装置和至少一个根 据本发明的双回路弯头。
本发明的管式热传递装置和/或根据本发明的双回路弯头的上面 讨论的优点类似地适用于根据本发明的系统及其改进。
根据本发明的系统的有利的改进是所附的权利要求19至20的主题。
这样，第一流路和/或第二流路可以被安装使得相对至少一根热传 递管是可替换的。
结果，至少一根热传递管的热膨胀可以有利地被吸收以防止由于 应力或应力腐蚀开裂造成的材料损坏。
更进一步地，该系统可以包含至少一个根据本发明的连接器。根 据本发明的连接器的上面讨论的优点类似地适用于根据本发明的系 统。
在工艺技术方面，本发明的目的通过根据本发明的用于至少两食 物流间热传递的方法来实现，其中热量从第一食物流传递给第二食物 流。第一食物流在管式热传递装置的至少一根热传递管内传送。第二 食物流在管式热传递装置的护套空间内传送，该装置具有形成在套管 和至少一根热传递管之间的护套空间。此外第一食物流在双回路弯头 的第一流路内传送，第二食物流在双回路弯头的第二流路内传送。热 量在第一流路内的第一食物流和第二流路内的第二食物流之间传递。
被指称给本发明的前述的管式热传递装置，双回路弯头，连接器 和系统的所有优点类似地适用于根据本发明的方法。
第一食物流和第二食物流可以包含不同的食物。相应地，第一和 第二食物可以是两种不同的食物。然而，它们也可以是相同的食物， 尤其是从不同的加工或工作阶段来的食物。
根据本发明的方法的有利的改进是所附的权利要求22至25的主题。
尤其有利地是，没有通过使用蓄热器或热传递介质来传递热量。
由此去掉附加的热传递装置以及其他附加的装备例如罐、管道工 程和泵是可能的。这起到保持在装置方面复杂性低和避免附加成本的 作用。例如由于热量损耗和流动阻力而引起的能量损失，进而通过构 造措施缩减到最小限度。
进一步有利地是，像前面讨论的一样，第一流路和/或第二流路是 相对至少一根热传递管可替换的。
此外，尤其是通过管式热传递装置的末端部段或连接器的方式， 第一食物流在流入双回路弯头的第一流路时可以被结合成一股液流。
由此在双回路弯头内的流动处理被简化了。此外就所涉及的第一 流路而言，双回路弯头的构造被相当地简化了。此外，第一流路作为 总流的构造导致了双回路弯头内的重量縮减和材料节省。由此产生的 混合和均匀的温度分布的优点已经在前面讨论了。
尤其是通过管式热传递装置的末端部段或连接器的方式，第一食 物流在从双回路弯头的第一流路流出时可以被分割成至少一股部分液 流。
分割成部分液流以及供应这些部分液流给保持流体连通的管式热 传递装置的至少一根热传递管，开发了利用管式热传递装置的扩大的 热传递面积的可能性。


下面，将参考附图中的图，经由实施实例更详细的对本发明进行 解释，其中
图1是本发明的管式热传递装置的一束热传递管的末端部段的示 意透视正视图2是图1的末端部段的示意透视后视图3是根据本发明的双回路弯头的示例性的第一实施例的示意透 视剖视图，该双回路弯头连接两个被部分显示的根据第一个实施例的 本发明的管式热传递装置；
16图4是根据图3的本发明的双回路弯头从上面看的示意阶梯状剖
视图5是根据本发明的双回路弯头的示例性第二个实施例的侧面剖
视图6是根据图5的本发明的双回路弯头的正视图7是根据图5的本发明的双回路弯头的法兰的示意透视局部剖
视图8是根据本发明的连接器的示意透视正视图9是根据图8的本发明的连接器的示意透视后视图IO是根据图8的本发明的连接器的示意侧面剖视图。
具体实施例方式
在本发明的含义内，管式热传递装置2的末端部段1应理解为管 式热传递装置2的前端侧末端。流体未从护套空间4穿过管式热传递 装置2的前端侧末端流出的且与管式热传递装置2的前端侧末端空间 上分离的区域，不被认为属于在本发明的含义内的末端部段l。因此， 根据本发明，到没有任何在前分支的前端侧末端为止，食物流被平行 传送。
在图1和图2中，显示了本发明的管式热传递装置2的19根热传 递管6的管束的末端部段1的示例性第一实施例。
末端部段1包含大体上半球形结构的局部部段8。在它的外表的 外围表面上，局部部段8整体地连接到管式热传递装置2的热传递管6 上，半球的中轴与管式热传递装置2或热传递管6的中轴取向分别地 平行。末端部段1包括19个在数量和排布上对应于19根热传递管6， 且与其保持流体连通的直通孔10。直通孔IO具有大体上圆环形的横截 面。
在管式热传递装置2的末端部段1的大体上半球形的局部部段8 的内部，每一个直通孔10的入口区域具有圆形的形状。
末端部段1进一步包括整体地与末端部段1的半球形局部部段8 连接的大体上中空圆柱型局部部段12。在它的外表的外围表面上，局部部段12包括两个凹槽14，每个凹槽适合于用O形密封圈或类似物 来装备。两个凹槽14大体上布置在局部部段12的外表的边缘区。
末端部段1进一步包括另一个直通孔15，其通过局部部段8和12 的外表外围表面和双回路弯头16 (在下文描述的)内壁来划界，随着 后者组装在管式热传递装置2。直通孔15与管式热传递装置2的护套 空间4保持流体连通。
根据本发明的双回路弯头16的第一个实施例，其示例性地显示在 图3和4中，表示在组装状态，其中双回路弯头16被连接到两个管式 热传递装置2上。
管式热传递装置2包括一束具有大体上圆环形横截面的热传递管 6，在它们的末端与上述的末端部段1的局部部段8和12结合。该束 管包括19根热传递管6，且被套管18围绕，形成在套管18和热传递 管6之间的护套空间。管式热传递装置2的套管18大体上具有圆环形 横截面。此外，还在它的末端部段20包含法兰22。
对于管式热传递装置2的所有其余的结构部件，例如，液体供给 和排放装置，可以使用已知的、市售的部件。
热传递管6的内部构成供第一食物流26的第一流路24。此外， 护套空间4构成供第二食物流30的第二流路28。
根据本发明的双回路弯头16包括供第一食物流26的第一流路32 和供第二食物流30的第二流路34。第一流路32通过内层弯管36划界。 第二流路34在内层弯管36和外层弯管38之间的空间内延伸。内层弯 管36就这样被布置在外层弯管38的内部空间内。外层弯管38将双回 路弯头16与环境划界。
内层弯管36和外层弯管38大体上具有半个圆环面的形状，它们 的直径在中间弯头部分是縮小的。内层弯管36包含两个大体上中空圆 柱型的末端部段40，其具有大体上圆环形横截面，有比末端部段l的 局部部段12略大的直径。外层弯管38包含两个具有大体上圆环形横 截面、有比局部部段12的直径大的直径的末端部段40。此外，末端部 段42包含法兰44。
这个实施例的内层弯管36和外层弯管38靠4个间隔件46被以空间上分离的关系布置。间隔件46整体上连接到内层弯管36的外表外 围表面，沿着内层弯管36的轮廓线从一个末端部段40到另一个。在 表示的实施例中，四个间隔件46被布置在内层弯管36的外表外围表 面上，以便大体上以直角互相交错。并且，间隔件46—体地连接到外 层弯管38的内表面。间隔件46大体上具有平行双带的形状，它们的 末端在末端部段40结合在一起，形成弯曲。
在间隔件46与内层弯管36和外层弯管38之间大体上点形的接 触位置允许可能包含在第二食物流30内的固体最小限度的积聚。
在双回路弯头16的组装上，外层弯管38的末端部段42经由热传 递管6的管束的末端部段1的局部部段12，直至外层弯管38的法兰 44接触套管18的法兰22。法兰44可以通过固定方式如螺栓或其类似 物被连接到法兰22上。在这个过程中，内层弯管36的末端部段40被 插入到两个管式热传递装置2的热传递管6的末端部段1的局部部段 12上面。
在组装状态下，内层弯管36的末端部段40被安装在管式热传递 装置2的各自的末端部段1上，使得相互间可替换，并靠布置在沟槽 14中的两个0型密封圈互相密封。
因而，在组装状态下，热传递管6内部的第一流路24经由末端部 段1的直通孔10与内层弯管36内部的第一流路32保持流体连通。此 外，管式热传递装置2的护套空间4中的第二流路28经由末端部段1 的直通孔15与双回路弯头16的内层弯管36和外层弯管38之间的第 二流路34保持流体连通。因而，内层弯管36完全地被第二流路34围 绕。第二流路34相应地具有相对于双回路弯头16的第一流路32的护 套流动的形式。
在图5至图7中，显示了双回路弯头16的第二个示例性实施例。 这个实施例的双回路弯头16包含2个弯管36和38。弯管36和38大 体上具有不同直径的半圆环面的形状。具有较小直径的内层弯管36布 置在具有较大直径的外层弯管38的内部。双回路弯头16的末端;部段 48是以2个同样构造的法兰50的形式被实施的。在每个末端部段48 内，布置内层弯管36的末端部段40和外层弯管38的末端部段42，末端部段40的直径相对于内层弯管36是扩大的。同样地，末端部段42 的直径相对于外层弯管38的直径是扩大的。法兰50起固定到管式热 传递装置2和/或下面进一步描述的连接器上的作用。
末端部段48包括具有大体上圆环形横截面的第一直通孔52，其 与内层弯管36内部的第一流路32保持流体连通。此外，末端部段48 包括四个具有分段圆环形的形状的第二直通孔54，其与第二流路34保 持流体连通。流路32和34穿过末端部段48尤其在图7中是明显的。
通过末端部段48将内层弯管36和外层弯管38保持和固定在它们 的相对的三维排布。
在组装状态下，热传递管6内部的第一流路24与内层弯管36内 部的第一流路32保持流体连通。此外，另一个管式热传递装置2的第 一流路24与第一流路32保持流体连通。另外，管式热传递装置2的 护套空间4内的第二流路28与双回路弯头16的内层弯管36和外层弯 管38之间的第二流路34保持流体连通。第二流路34更进一步与第二 管式热传递装置2的第二流路28保持流体连通。
被表示在图8至10的根据本发明的连接器56具有法兰的形式且 包含第一部段58以及第二部段60。第一部段58大体上具有圆形板的 结构，带有19个直通孔62。第一部段58的直通孔62在横截面构造、 直径和排布上大体上对应于管式热传递装置2的热传递管6。直通孔 62具有大体上圆环形横截面。直通孔62的入口区域具有圆形的构造， 像尤其在图10中可以被看到的。
第二部段60大体上具有圆环结构，包括4个具有大体上分段圆环 形构造的直通孔64，像尤其在图9的后视图中可以被看到的。第二部 段60在直径和排布上对应于管式热传递装置2的套管18的末端部段 20。就像尤其在图IO中可以被看到的，直通孔62和直通孔64从连接 器56的前侧延伸到它的后侦lj。直通孔62和直通孔64构成独立的流路， 它们没有流体连通。
连接器56被提供用作上述管式热传递装置2的末端部段1和法兰 22的备选方案。因此，在组装状态下，连接器56的前侧，显示在图8 中，连接于管式热传递装置2。更精确的，热传递管6被连接到第一部
20段58，以至于它们的各自的内部空间与连接器56的相应的直通孔62 保持流体连通。在连接器56的组装状态下，直通孔62因此形成上述 的管式热传递装置2的第一流路24的一部分。
此外，在连接器56的组装状态下，管式热传递装置2的套管18 被连接到它的第二部段60上，以至于管式热传递装置2的护套空间4 与直通孔64保持流体连通。然后直通孔64形成上述的管式热传递装 置2的第二流路28的一部分。
对于根据本发明的使用，上面描述的双回路弯头16的第二个实施 例的末端部段48被用来与安装于管式热传递装置2的连接器56的后 侧连接，像显示在图9中的。末端部段48可以借助于诸如螺栓和其类 似物一样的固定方式被连接到连接器56上。据此，管式热传递装置2 的第一流路24被放置成经由连接器56的直通孔62与双回路弯头16 的第一流路32保持流体连通。另外，管式热传递装置2的第二流路28 被放置成经由连接器56的直通孔64与双回路弯头16的第二流路34 保持流体连通。
随着第二管式热传递装置2在双回路弯头16的第二末端部段48 以同样的方式组装，管式热传递装置2的第一流路24最终与第二管式 热传递装置2的第一流路24经由双回路弯头16的第一流路32保持流 体连通。流路24和32共同形成第一食物流26的流动通道。同样地， 管式热传递装置2的第二流路28经由双回路弯头16的第二流路34与 另一个管式热传递装置2的第二流路28保持流体连通。流路28和34 共同形成第二食物流30的流动通道。第一食物流26和第二食物流30 的流动通道在任何位置没有流体连通。
通过建立在至少一个双回路弯头16和至少一个管式热传递装置2 之间的连接，产生根据本发明的管式热传递装置系统66。
在用于至少两食物流间的热传递的第一个示例性方法中，上面描 述的具有至少两个管式热传递装置2和至少一个双回路弯头的管式热 传递装置系统66被采用。在热传递过程期间，第一种食物在管式热传 递装置2的热传递管6内部流动。当第一食物流26到达双回路弯头16 时，它的分布于单个热传递管6的部分液流在末端部段1聚集成总流动流，从末端部段1径直地流到在内层弯管36内部的双回路弯头16 的第一流路32内。当流经第一流路32的时候，第一食物流26的流动 被改变方向大约180度，且到达第二管式热传递装置2的管束的末端 部段1。这里第一食物流26撞击在末端部段1的半球状的接收流动的 侧面，被分配到第二管式热传递装置2的数个热传递管6中。第一食 物流26到部分液流的这种分割，靠形成在末端部段l的圆形入口区域 以流变学上最佳的方式发生。此外，由于末端部段1的大体上半球形 的局部部段8的构造，第一食物流26几乎到处都不以直角撞击在末端 部段1的接收流动的表面。尤其地在末端部段12的局部部段8的外表 的边缘区，流动以与表面呈大体上切线的方向撞击，由此流动阻力被 显著地最小化。随着第一食物流26的总流分割成部分液流，这些液流 继续在第二管式热传递装置2内部流动。
在管式热传递装置2的护套空间4内流动的第二食物流30通过热 传递管6的管壁传递热量到第一食物流26。然而，热传递可能也发生 在反方向。第一食物流26和第二食物流30的流动方向可以是相同或 相反的方向。已到达套管18的末端部段20，第二食物流30穿过直通 孔15流入双回路弯头16的外层弯管38内部的第二流路28，第二食物 流30在过程中大体上完全地围绕内层弯管36流动。从一食物流到另 一食物流的热传递通过内层弯管36的管壁在双回路弯头16的内部继 续。已到达外层弯管38的另一个末端部段42，第二食物流30从外层 弯管38流出且被传递进第二管式热传递装置2的护套空间4内，在这 里热传递以上面描述的方式继续。相应地，第一食物流26和第二食物 流30之间的热传递发生在整个流路，通过第一管式热传递装置2、双 回路弯头16和第二管式热传递装置2。在双回路弯头16的内部，第二 食物流30构成相对第一食物流26的护套流动。
在第二个示例性方法中，管式热传递系统66被实现，其包含至少 一个管式热传递装置2和至少一个第二个上面描述的实施例的双回路 弯头16。这里管式热传递装置2不包含任何一种上面描述的末端部段 1和法兰22。代替的是，管式热传递装置2的至少一前端侧被连接到 上面描述的连接器56之一上，双回路弯头16转而安装在连接器56上。食物流的流动处理以大体上类似于上面描述的第一示例性方法的流动
处理的方式发生。然而，第一食物流26并不通过管式热传递装置2的末端部段1的直通孔10而是通过连接器56的直通孔62。此外，第二食物流30并不通过末端部段1的直通孔15而是通过连接器56的直通孔64。
在管式热传递装置2和/或双回路弯头16和/或管式热传递装置系统66中可以使用液体和尤其是液体食物或相应的前体。特别地，上述的本发明的装置用于如下液体间的热传递，诸如水、啤酒、蔬菜汁、水果汁、柠檬水、花蜜、蜂蜜、牛奶、糖浆、基于茶的液体、基本物质(base substance)、浓縮物、和这些液体的任意的混合物，等等。上述液体也可以包含固体，诸如果肉、果糊、纤维、填充物质(ballastsubstance)、蛋白质等等。
第一食物流26和/或第二食物流30的体积流动速率典型地是5至90m3/h，优选7.5至60 m3/h，特别是15至45 m3/h。管式热传递装置2内部的液体的压力损失通常是0.1至lbar。在双回路弯头16的第一流路32内部的第一食物流26的压力损失通常是0.1至0.2bar。在双回路弯头16的第二流路34内部的第二食物流30的压力损失通常是0.1至0.2bar。液体食物的温度典型地在从O至15(TC的范围内。热传递的温度梯度典型地在从2至15'C的范围内。
热传递管6的内径在从10至100mm的范围内。热传递管6的个数可以是1至100，取决于结构尺寸。在相邻布置的热传递管6之间的间距在从l至15mm的范围内。此外，在热传递管6和套管18之间的间距在从1至15mm的范围内。热传递管6的长度在从2,000至6，000mm的范围内。热传递管6的壁厚在从l至6mm的范围内。
套管18的内径在从40至200mm的范围内。套管18的长度在从2,000至6,000mm的范围内。套管18的壁厚在从1至6mm的范围内。
双回路弯头16的内层弯管36的内径在从25至150mm的范围内。外层弯管38的内径在从40至200mm的范围内。在内层弯管36和外层弯管38之间的间距在从7至40mm的范围内。内层弯管36的壁厚在从1至6mm的范围内。外层弯管38的壁厚在从1至6mm的范围内。此外，在末端部段40和48的两个中轴之间的间距在从80至400mm的范围内。
末端部段1的局部部段8和/或局部部段12的内径在从40至200mm的范围内。末端部段1的局部部段8和/或局部部段12的外径在从40至200mm的范围内。局部部段8的圆柱体的长度在从20至100mm的范围内。
双回路弯头16的末端部段40的内径在从50至250mm的范围内。双回路弯头16的末端部段42的内径在从40至200mm的范围内。
连接器56的圆形第一部段58的直径在从40至200mm的范围内。连接器56的圆形第二部段60的内径在从50至220mm的范围内。连接器56的圆形第二部段60的外径在从60至400mm的范围内。连接器56的长度在从10至100mm的范围内。
除了已说明的具体实施例以外，本发明也允许另外的设计方式。
热传递管6的个数不限定为19而可以是在l和100之间，优选在7和50之间，尤其是在12和37之间的任意整数。此外，热传递管6的排布的种类可以随意选择。相应地，管式热传递装置2的末端部段1的直通孔10的个数和/或连接器56的第一部段58的直通孔62的个数可以变化。
热传递管6可以，至少部分地，也具有三角形或多边形、椭圆形、菱形、梯形，或其它形状的横截面。相应地，管式热传递装置2的末端部段1的直通孔10和/或连接器56的第一部段58的直通孔62可以至少部分地在它们的横截面构造上变化。这样的横截面构造的变化不一定必须应用在所有上面命名的装置部件中，而可以仅在部分部件中实现。
管式热传递装置2的套管18和/或它的末端部段20也可以选择性地具有三角形或多边形、椭圆形、菱形、梯形，或其它形状的横截面。相应地，双回路弯头16的外层弯管38的末端部段42和/或连接器56的第一部段58可以在其横截面构造上变化。
除半球形形状之外，末端部段1的局部部段8也可以具有杯形、旋转的局部椭圆体、或漏斗形等形状。
除圆形横截面构造之外，末端部段1的局部部段12也可以具有三角形或多边形、椭圆形、菱形、梯形，或其它形状。
沟槽14和O形密封圈的数目不限定为2，而可以位于l和6之间，尤其是在2和4之间。除O形密封圈之外，任何其他密封或其它适合的密封类型也是可以使用的。
内层弯管36和/或外层弯管38的形状不限定为半个圆环面的形状。代替的，它的翻转的、伸展的、或其他方面的变形的变体也是可想到的。内层弯管36和/或外层弯管38的横截面构造可以是圆环形、三角形或多边形、椭圆形、菱形形状、梯形，或类似形状。也可以想到的是，根据本发明的弯管在它的数个部段展示出这些横截面形状中的几个。内层弯管36的末端部段40的横截面构造大体上对应于末端部段1的局部部段12的横截面构造。因此，末端部段40的横截面也可以展示出三角形或多边形、椭圆形、菱形、梯形，或其它形状。除圆环形构造之外，外层弯管38的末端部段42的横截面也可以展示出三角形或多边形、椭圆形、菱形、梯形，或其它形状。
间隔件46的数目不限定为4，而可以是1至6，尤其是2至4。双回路弯头16不包括任何间隔件也是可想到的。间隔件46可以具有肋，翅片，或支板的形式。可以以双或简单的变体实施。另外，也可以使用任何适当的、常规的间隔件。此外，间隔件46不一定必须与内层弯管36和/或外层弯管38的外表外围表面布置成直角。也可以以任何其他角度布置。
间隔件46与内层弯管36和外层弯管38之间的接触位置不限定为至少一个大体上点型构造。它们也可以配置成大体上线形或平面，或一些其他适当的方式。
末端部段48不限定为仅一个第一直通孔52。它也可以包括数个第一直通孔52，优选1至10，尤其是1至6。另外，末端部段48不限定为4个第二直通孔54。它也可以包括一些其他数量的第二直通孔54，优选1至12，尤其是2至6。第一流路32和/或内层弯管36不一定必须完全地布置在第二流路34内部。它们仅部分地布置在第二流路34的内部也是可以想到的。
至于双回路弯头16的第二个实施例，可以想到的是，末端部段48不被配置为法兰50，而具有允许安装到管式热传递装置2和/或连接器56的一些其他适当的形状。
连接器56的第一部段58不一定必须被配置为圆形板。也可以具有半球形、杯形、旋转的局部椭圆体、或漏斗形等形状。
连接器56的第二部段60不限于圆环形结构，而是也可具有一些其他适当的形状。此外，直通孔64不限定为分段圆环形的构造，而是也可以具有一些其他适当的构造诸如圆环形、三角形或多边形、椭圆形、菱形、或梯形形状。
至于根据本发明的方法，也可以想到的是，第一食物流26的部分液流当流入第一流路32内时，不会合到总流中，而是以部分液流的形式被传送穿过双回路弯头16。这里部分液流的数目可以和管式热传递装置2的第一流路24的部分液流的数目一样或更少。在上下文中，末端部段1或连接器56的部段58不一定必须配置为流聚集方式或流分割方式，而是至少一根热传递管6可以在双回路弯头16内部是连续的，类似于管式热传递装置2。
此外，可以想到的是，第一食物流26和/或第二食物流在双回路弯头16的内部以不同于180°的角度改变方向。这样的角度可以是在从0至360度的范围内，优选45至315。，尤其90至270° 。
双回路弯头16之一可被放置成与之保持流体连通的管式热传递装置2的数目不限定为2。它可以是在从1至6的范围内的任何数，优选2至4。
2权利要求
1.一种用于至少两食物流(26；30)间热传递的管式热传递装置(2)，其中所述管式热传递装置(2)包含套管(18)；其中所述管式热传递装置(2)包含布置在所述套管(18)内的至少一根热传递管(6)；其中第一食物流(26)能够在所述至少一根热传递管(6)内传送；和其中第二食物流(30)能够在所述套管(18)和所述至少一根热传递管(6)间的护套空间(4)内传送；其特征在于所述第一食物流(26)和所述第二食物流(30)能够分别地通过所述管式热传递装置(2)的至少一个末端部段(1)传送，其中所述末端部段(1)包括至少一个与所述至少一根热传递管(6)保持流体连通的第一直通孔(10)；和所述末端部段(1)包括至少一个与所述护套空间(4)保持流体连通的第二直通孔(15)。
2. 根据权利要求l所述的管式热传递装置，其特征在于关于所 述第一食物流(26),朝从管式热传递装置(2)流出的方向看到的所 述管式热传递装置(2)的所述末端部段(1)被配置为流聚集的方式。
3. 根据权利要求1或2所述的管式热传递装置，其特征在于关 于所述第一食物流(26)，朝流入管式热传递装置(2)的方向看到的 所述管式热传递装置(2)的所述末端部段(1)被配置为流分割的方式。
4. 根据权利要求1-3中至少一项所述的管式热传递装置，其特征 在于所述管式热传递装置(2)的所述至少一个末端部段(1)的局部 部段(8)大体上被配置成杯形、半球形、圆锥形、漏斗形、或旋转的 局部椭圆体形状。
5. 根据权利要求1-4中至少一项所述的管式热传递装置，其特征 在于所述管式热传递装置(2)被配置以至于它能够被放置成与尤其是 根据权利要求6-12中至少一项的双回路弯头(16)保持流体连通。
6. —种用于至少两食物流(26; 30)间热传递的管式热传递装置 (2)的双回路弯头(16)，其中所述双回路弯头(16)包括两个分开的流路(32; 34); 其中第一食物流(26)能够在所述双回路弯头(16)的第一流路 (32)内传送；其中第二食物流(30)能够在所述双回路弯头(16)的第二流路 (34)内传送；和其中热量可以在所述双回路弯头(16)的两个流路(32; 34)间 传递。
7. 根据权利要求6所述的双回路弯头，其特征在于 所述第一流路(32)被布置在所述第二流路(34)内。
8. 根据权利要求6或7所述的双回路弯头，其特征在于 为所述第一流路(32)定界的内层弯管(36)靠至少一个间隔件(46)与为所述第二流路(34)定界的外层弯管(38)分离开，所述间隔 件(46)与两弯管(36;38)至少以点形接触。
9. 根据权利要求6-8中至少一项所述的双回路弯头，其特征在于 所述间隔件(46)被配置为至少一个肋片或翅片。
10. 根据权利要求6-9中至少一项所述的双回路弯头，其特征在于所述双回路弯头(16)的至少一个末端部段(48)配置为法兰(50), 其中所述法兰(50)包括至少一个与所述第一流路(32)保持流体连通的第一直通孔(52);和所述法兰(50)包括至少一个与所述第二流路(34)保持流体连通的第二直通孔(54)。
11. 根据权利要求6-10中至少一项所述的双回路弯头，其特征在于所述法兰(50)被配置为用于所述两弯管(36; 38)的间隔件。
12. 根据权利要求6-11中至少一项所述的双回路弯头，其特征在于所述双回路弯头(16)被配置以至于它能够被放置成与至少一个 尤其是根据权利要求1-5中至少一项的管式热传递装置(2)保持流体连 通。
13. —种用于至少两食物流(26; 30)间热传递的管式热传递装 置(2)的连接器(56),其中所述连接器(56)包含第一部段(58)，其包括至少一个直 通孔(62)，该直通孔适合于被放置成与所述管式热传递装置(2)的所 述至少一根热传递管(6)保持流体连通；和其中所述连接器(56)包含第二部段(60),其包括至少一个适 合于被放置成与所述管式热传递装置(2)的所述护套空间(4)保持 流体连通的直通孔(64)。
14. 根据权利要求13所述的连接器，其特征在于 朝从所述管式热传递装置(2)流出的方向看到的所述连接器(56)的所述第一部段(58)和/或所述第二部段(60)被配置为流聚集的方式。
15. 根据权利要求13或14所述的连接器，其特征在于朝流入所述管式热传递装置(2)的方向看到的所述连接器(56)的所述第一部段(58)和/或所述第二部段(60)被配置为流分割的方式。
16. 根据权利要求13-15中至少一项所述的连接器，其特征在于朝流入所述管式热传递装置(2)方向看到的所述连接器(56)的所述第一部段(58)和/或所述第二部段(60)大体上被配置成杯形、半球形、圆锥形、漏斗形、或旋转的局部椭圆体形状。
17. 根据权利要求13-16中至少一项所述的连接器，其特征在于-所述连接器(56)的所述第一部段(58)适合被放置成与尤其是根据权利要求6-12中至少一项的所述双回路弯头(16)的所述第一流路(32)保持流体连通；所述连接器(56)的所述第二部段(60)适合被放置成与尤其是根据权利要求6-12中至少一项的所述双回路弯头(16)的所述第二流路(34)保持流体连通。
18. —种用于至少两食物流(26; 30)间热传递的系统(66)，其中所述系统(66)包含至少一个尤其是根据权利要求1-5中至少一项的管式热传递装置(2);和其中所述系统(66)包含至少一个尤其是根据权利要求6-12中至少一项的双回路弯头(16)。
19. 根据权利要求18所述的系统，其特征在于所述双回路弯头(16)的所述第一流路(32)和/或所述第二流路(34)被安装使得相对所述管式热传递装置(2)的所述至少一根热传递管(6)是可替换的。
20. 根据权利要求18或19所述的系统，其特征在于所述系统(66)包含至少一个尤其是根据权利要求13-17中至少 一项的连接器(56)。
21. —种用于至少两食物流(26; 30)间热传递的方法， 其中热量或冷量从第一食物流(26)传递给第二食物流(30); 其中所述第一食物流(26)在尤其是根据权利要求1-5中至少一项的管式热传递装置(2)的至少一根热传递管(6)内传送；其中所述第二食物流(30)在所述管式热传递装置(2)的护套空 间(4)内传送；其中所述护套空间(4)形成在套管(18)和所述至少一根热传递 管(6)之间；其中所述第一食物流(26)在尤其是根据权利要求6-12中至少一 项的双回路弯头(16)的第一流路(32)内传送；其中所述第二食物流(30)在所述双回路弯头(16)的第二流路 (34)内传送；和其中热量在所述第一流路(32)内的所述第一食物流(26)和所 述第二流路(34)内的所述第二食物流(30)之间传递。
22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于 所述热量在没有使用蓄热器或热传递介质的情况下被传递。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于 所述双回路弯头(16)的所述第一流路(32)和/或所述第二流路(34)相对所述至少一根热传递管(6)是可替换的。
24. 根据权利要求21-23中至少一项所述的方法，其特征在于 尤其是通过所述管式热传递装置(2)的末端部段(1)或通过尤其是根据权利要求13-17中至少一项所述的连接器(56)的方式，所述 第一食物流(26)在流入所述双回路弯头(16)的所述第一流路(32)时 能够被结合成一股液流。
25.根据权利要求21-24中至少一项所述的方法，其特征在于-尤其是通过所述管式热传递装置(2)的末端部段(1)或通过所述连接器(56)，所述第一食物流(26)在从所述双回路弯头(16)的所述第一流路(32)流出时被分割成至少一股部分液流。
全文摘要
本发明涉及用于至少两食物流(26；30)间热传递的一种管式热传递装置(2)，一种用于管式热传递装置的双回路弯头(16)，一种用于管式热传递装置的连接器(56)及其系统。此外，详述了一种用于至少两食物流(26；30)间热传递的方法。双回路弯头(16)包括两个分开的流路(32；34)，其中第一食物流(26)可以在双回路弯头(16)的第一流路(32)内传送；以及第二食物流(30)可以在双回路弯头(16)的第二流路(34)内传送。另外热量可以在双回路弯头(16)的两个流路(32；34)间传递。
文档编号F28F9/26GK101676669SQ200910168539
公开日2010年3月24日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者约翰·尤斯特尔 申请人:克朗斯公司