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1、10申请公布号CN102012178A43申请公布日20110413CN102012178ACN102012178A21申请号201010278954022申请日20100908102009040560720090908DEF28D7/00200601F28F1/0820060171申请人克朗斯股份公司地址德国新特劳布林72发明人乔戈扎卡赖亚斯74专利代理机构北京林达刘知识产权代理事务所普通合伙11277代理人刘新宇张会华54发明名称壳管式热交换器57摘要一种壳管式热交换器W，其包括套管1和至少一个内管3，壳管式热交换器W用于处理液态食物产品，壳管式热交换器可选地具有引导产品/产品流的功能，壳。
2、管式热交换器包括用于套管1和/或内管3的至少一个热膨胀补偿装置K，且补偿装置K具有能够被待处理的产品接触的表面12，在与套管1和/或内管3形成一体的波纹管C上，所述表面设有多个较宽的弯折部F1、F，所述弯折部绕管的轴线X延伸并且具有圆形截面，各弯折部F、F1被构造成轴向宽度B与径向深度T的比值BT是大约1或更大，由此能够以卫生无可指责的方式清洁产品侧。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图2页CN102012183A1/2页21一种壳管式热交换器W，其包括套管1和至少一个内管3，所述壳管式热交换器用于处理液态食物产品、特别是诸如。
3、果汁或奶等低粘度的产品，所述壳管式热交换器还具有引导产品/产品流的功能，所述壳管式热交换器包括用于所述套管1和/或所述内管3的至少一个热膨胀补偿装置K，所述补偿装置K具有位于所述补偿装置K内的能够被待处理的产品接触的至少一个表面12，所述壳管式热交换器的特征在于，在与所述套管1和/或所述内管3形成一体的至少一个波纹管C上，能够被产品接触的所述表面12设有多个较宽的弯折部F1、F，所述弯折部绕管的轴线X延伸并且具有圆形截面，在能够被产品接触的所述表面12上各弯折部F、F1被构造成径向深度T和轴向宽度B的比值BT是大约1或更大，由此能够被以卫生无可指责的方式清洁。2根据权利要求1所述的壳管式热交换。
4、器，其特征在于，至少在能够被产品接触的所述表面12上，所述比值BT位于大约1至大约2的范围。3根据权利要求1或2所述的壳管式热交换器，其特征在于，设置沿轴向直接连续的、交替向内和向外的、至少基本上类似的多个弯折部F、F1，所述比值BT是大约1或更大，优选设置六个以上的弯折部F、F1，所述弯折部优选为向外侧凸出的圆形。4根据权利要求1或2所述的壳管式热交换器，其特征在于，沿轴向间隔开地连续且为大致相似种类的多个较宽的弯折部F被向内或向外设置并且被形成在能够被产品接触的所述表面12上，比值BT是大约1或更大，在所述较宽的弯折部F之间的间隔中设置较窄的弯折部F1，所述较窄的弯折部F1被构造成使得径向。
5、深度T和轴向宽度B1的比值B1T小于1。5根据前述权利要求中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述波纹管C的内径D1具有如下尺寸该尺寸在包括所述波纹管的套管1或内管3的大致内径D和比所述内径D小深度T的值之间。6根据前述权利要求中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述波纹管C包括大致圆筒状的管座10，所述管座10被焊接到所述内管3或所述套管1，并且所述管座10被插入到内管截面端部或套管截面端部1A、1B中或者被套到内管截面端部或套管截面端部1A、1B外。7根据权利要求1至5中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，通过所述内管3和/或所述套管1自身的圆筒状壁的辊处理或液。
6、压成型一体地形成所述波纹管C。8根据前述权利要求中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，所述套管1和多个内管3形成热交换器模块M，所述波纹管被配置在所述热交换器模块M的大致长度方向中央，优选所述波纹管被设置于所述套管1并且具有朝向所述内管3定向且能够被产品接触的表面12，在较宽的弯折部F、F1上使得比值BT为大约1或更大。9根据前述权利要求中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，在能够被产品接触的所述表面12上，所述弯折部F，F1具有促进大致紊流状态的温和表面延伸部，使得流体到达所述波纹管的所有深度。10根据前述权利要求中的至少一项所述的壳管式热交换器，其特征在于，各弯折部权利要求。
7、书CN102012178ACN102012183A2/2页3F、F1被形成在所述内管3或所述套管1的轴向截面中，所述弯折部具有连续的互相进入的弯曲截面，优选曲率半径R1、R2、R2与深度T和/或宽度B的一半相等的圆弧截面。权利要求书CN102012178ACN102012183A1/4页4壳管式热交换器技术领域0001本发明涉及一种如下类型的壳管式热交换器其包括套管CASINGTUBE和至少一个内管，该壳管式热交换器用于处理液态食物产品、特别是诸如果汁或奶等低粘度的产品，该壳管式热交换器还具有引导产品/产品流的功能，该壳管式热交换器包括用于套管和/或内管的至少一个热膨胀补偿装置，该补偿装置具有。
8、位于补偿装置内的能够被待处理的产品接触的至少一个表面。背景技术0002从DE60019635T2和DE10256232B4已知例如用于引导产品/产品流的壳管式热交换器。这里，热膨胀补偿装置是具有密封件的滑动连接件，或者是浮动的或可动的轴承，该热膨胀补偿装置允许由热引起的相对运动，但是产生了产品能够以即使被彻底清洁也不能再被去除的方式停留的死区，或者该热膨胀补偿装置为了卫生无可指责的清洁而需要进行分解操作。在卫生方面，这样的补偿装置并不被权威人士推荐，但是目前作为用于引导产品/产品流的合成解决方案COMPRISESOLUTION而被通用。0003相反地，在食物产品工业中的发生产品/热承载介质例如。
9、水流引导的壳管式热交换器中，已知至少一个波纹管以专门被热承载介质接触但绝不被产品接触的方式被安装成热膨胀补偿装置。在壳管式热交换器使用了特定阶段之后，或者在产品变化期间，波纹管不会被清洁，这是因为波纹管仅与任意流速的热承载介质接触。故意将波纹管构造成使得比值BT比1小很多，可选地，具有直的侧面以及侧面之间的非常小的曲率半径，这是因为，这种方式使得每个弯折部的补偿效果变强从而使所需要的弯折部的数量尽可能得少。由于比值BT有利于补偿地比1小很多，该波纹管不能够再被清洁以获得卫生无可指责的状态，这是因为，由于例如涡旋形成和死区导致在与产品接触时，不可避免地牢固粘附的产品沉积物将增多。发明内容0004。
10、本发明的目的是构造一种用于引导产品/产品流的上述类型的壳管式热交换器，该壳管式热交换器能够被卫生无可指责地清洁。0005利用如下技术方案来实现所述目的一种壳管式热交换器，其包括套管和至少一个内管，所述壳管式热交换器用于处理液态食物产品、特别是诸如果汁或奶等低粘度的产品，所述壳管式热交换器还具有引导产品/产品流的功能，所述壳管式热交换器包括用于所述套管和/或所述内管的至少一个热膨胀补偿装置，所述补偿装置具有位于所述补偿装置内的能够被待处理的产品接触的至少一个表面，所述壳管式热交换器的特征在于，在与所述套管和/或所述内管形成一体的至少一个波纹管上，能够被产品接触的所述表面设有多个较宽的弯折部，所述。
11、弯折部绕管的轴线延伸并且具有圆形截面ROUNDEDCROSSSECTION，在能够被产品接触的所述表面上各弯折部被构造成径向深度T和轴向宽度B的比值BT是大约1或更大，由此能够被以卫生无可指责的方式清洁。说明书CN102012178ACN102012183A2/4页50006考虑绕开弯折部的通常代表最佳热膨胀系数的比值BT，而至少在能够被产品接触的表面上采用对补偿不太有利的大约为1或更大的比值BT，使得能够被产品接触的表面可以被清洁，以实现产品的卫生无可指责的状态，这是因为，在圆形弯折部和较弱的弯曲面中存在较缓和的方向改变，并且不存在严重的死区DEADSPACE。因此，产品不易粘附，而总是很快。
12、地流到弯折部外。清洁介质可以有效地去除产品残余物并且介质自身能够容易地流出和/或被去除而不会产生任何残余物。为了实现整体上需要的补偿作用，仅需要额外设置对应数量的弯折部。然而，这在实现引导产品/产品流的卫生无可指责状态以及壳管式热交换器中的气密性方面当然是可以接受的。由于为了补偿热膨胀的技术目的而设置的并且例如内侧与产品接触的各弯折部的补偿作用的劣化可被接受，所以现在仅需要波纹管具有用于壳管式热交换器的产品/产品流引导的卫生条件，另外由于温和的表面延伸实现了非常有利的流动状态，这特别显著地提高了清洁效果。因此，实现了具有卫生的波纹管的壳管式热交换器。0007在有利的实施方式中，比值BT例如可以。
13、是大约1至大约2。该比值越大，在预定操作时间之后或者由于产品变化进行清洁的过程中，弯折部越有利。0008在有利的实施方式中，在波纹管中设有几个弯折部；这些弯折部沿轴向直接连续，这些弯折部被形成为交替地向内和向外，这些弯折部至少基本上类似并且较宽。当该波纹管被配置于套管时，能够被产品接触的表面仅存在于内侧。相反地，如果波纹管被配置于内管，则在每一次为清洁动作提供的最佳条件下，内表面或外表面或内外表面两者可以被产品接触。0009在可选的实施方式中，沿轴向分隔开地连续配置并且基本上类似的多个弯折部被设置成向内或向外；弯折部在能够被产品接触的表面上可以被形成为使得比值BT是大约1或更大，并且在间隔中设。
14、置比值B1T1的弯折部。在本实施方式中推荐在能够被产品接触的波纹管表面上弯折部的凸出的弯曲面应该被配置成使得比值B1T1，这是因为可以容易地清洁这些凸面部。这构成了波纹管的混合构造，一方面能够容易地清洁比值BT为大约1或更大的较宽弯折部的凹面部而且实现了每长度单位的较小补偿作用，另一方面能够在比值B1T1的弯折部的凸面部上实现足够良好的清洁效果而且在所述位置获得了每长度单位的较强补偿作用。如上所述，如果套管的内表面被产品接触，则波纹管的该混合形式对套管是特别推荐的。0010在另一个实施方式中，波纹管的内径具有如下尺寸该尺寸在包括波纹管的内管或套筒的大致内径和比所述内径小弯折部的深度的值之间。取。
15、决于波纹管在套管或内管中的具体应用，可以避免各流路中的所述波纹管/内径区域内的不期望的限制或者使该限制最小化。0011在一个实施方式中，波纹管包括大致圆筒状的管座，该管座被焊接到内管或套管，并且被插入到内管或套管的截面端部中或套在内管或套管的截面端部外。借助于制造技术可以容易地控制波纹管与各管的一体化。焊接是致密的并且能够承受高的压力差而不会产生任何问题。波纹管可以分别被配置在管的最佳位置。0012在可选的实施方式中，例如通过辊处理ROLLERTREATMENT或液压成型使波纹管一体地形成于各管的圆筒状的壁。由此不再需要焊接接合。0013在有利的实施方式中，套管和多个内管形成壳管式热交换器模块。
16、。波纹管、至说明书CN102012178ACN102012183A3/4页6少一个波纹管可以被配置在热交换器模块的大致长度方向中央，从而以最佳的方式展现其补偿作用。优选地，波纹管以如下方式被定位在套管中波纹管的能够被产品接触的表面朝向容纳于套管中的内管定向并且可以是平滑的。0014弯折部至少在能够被产品接触的表面上具有促进大致紊流状态的温和表面延伸部，这对于进行有效清洁是重要的，因为该流体完全到达波纹管的所有凹部。大致紊流状态提供了如下优点不会形成必须担心不仅产品将会沉积而且清洁介质不会进行有效清洁动作的位置的区域。0015特别有利的是，各弯折部被形成于配置有波纹管的内管和/或套管的轴向截面中。
17、，并且各弯折部包括连续的相互进入的弯曲截面。优选各弯折部的曲率半径与深度和/或宽度的一半大致相等的圆弧截面。附图说明0016现在，将参照附图更详细地说明本发明的主题的实施方式，其中0017图1是典型的壳管式热交换器的模块的示意性纵剖视图；0018图2示出了图1的壳管式热交换器模块的套管中的波纹管的细节的放大图；0019图3是例如模块的套管或内管的另一个实施方式的轴向剖视图；0020图4是模块的套管或内管的另一个实施方式的轴向剖视图；0021图5是模块的具体实施方式的局部剖视图。具体实施方式0022图1至图5均示出了壳管式热交换器W的由虚线表示的单个模块M，例如在液态食物产品例如，水、果汁、奶的。
18、装瓶或灌装工业中，该壳管式热交换器用于在食物产品的热处理加热或冷却中引导产品/产品流。在壳管式热交换器W中，可以安装多个模块以获得尽可能长的产品用流路。这里，模块M的长度可以是例如30M、60M或甚至更长。0023在图1中，模块M包括例如由不锈钢制成的套管1，该套管1包括用于安装在壳管式热交换器W中的端侧固定凸缘2。在套管1中，设置至少一个内管3，该内管3在固定凸缘4之间与套管1大致平行地沿轴向延伸。在图1的实施方式中，设置被组合形成管束的几个内管3，使得在套管1和内管3之间以及在内管3中至少限定流路5、6、7、8，其中，流路6、7、8属于主流路PRIMARYOW，流路5属于次流路SECOND。
19、ARYCHANNEL。食物产品在这些流路中循环，这里，至少一个流路也可以用于热承载介质例如在图1中是流路5。为了能够补偿由于主要是流路中的不同温度导致的管1和管3之间的不可避免的热膨胀，在图1的实施方式中，被构造成具有多个弯折部F的波纹管C的补偿装置K与套管1形成为一体。当然也可以在模块M的长度例如60M以上上设置多个波纹管C。图1所示的波纹管C在内侧设置有可以被流路5中的产品接触的表面12，波纹管借助于占优势的轴向操作来补偿套管1的轴向热膨胀与内管3的轴向热膨胀的差。在图5中，用于连接例如内管3的开口端凸缘2被设置在套管1上，并且侧向连接件2被设置在套管1中。0024另外，内管3也可以装配有。
20、波纹管C，或者可以仅内管3装配有波纹管C；在该说明书CN102012178ACN102012183A4/4页7情况下，内管3中的波纹管C可选地在内侧和/或外侧上具有可以被产品接触的表面12。0025图2示出了图1的波纹管C的放大图。利用例如圆筒状的端侧管座10将波纹管C焊接到套管1，这里，管座10被插入到套管截面端部1A、1B中的内侧并且在11处被焊接。作为可选方案，管座10也可以在外侧被安装到套管截面端部1A、1B并且被焊接。波纹管C被预制并且之后被安装到套管1。0026图2中的波纹管C的不同之处在于，该波纹管C包括多个较宽的弯折部F，所述多个较宽的弯折部F沿轴向彼此间隔开地配置、绕管的轴线。
21、X延伸、具有径向深度T和轴向宽度B、并且彼此类似。比值BT是大约1或者甚至更大，优选最大为大约2。可以被产品接触的表面12主要是凹状圆形，并且以例如R1的曲率半径相对温和地延伸，该曲率半径R1可以是深度T或宽度B的大约一半。0027在沿轴向间隔开的弯折部F之间的空隙中设置相反的弯折部F1；在可以被产品接触的表面12上，弯折部F1均具有凸面部，该凸面部的曲率半径为R2，该曲率半径R2比深度T或宽度B的一半小，并且可以是弯折部F1的宽度B1的大约一半。0028波纹管C的内径被指定为宽度D并且与套管1的内径D大致相等。波纹管C的外径D1与内径D、深度T的两倍和波纹管C的材料厚度之和大致相等。与套管1。
22、一样，波纹管C优选由不锈钢制成。在图2中没有示出内管3。波纹管C的外表面9不与模块M中的产品接触。0029在图3的实施方式中，波纹管C与套管1或者各内管3形成为一体。当波纹管C位于内管3中时，内表面和外表面12可以被产品接触。在波纹管C中，形成沿轴向直接连续、交替向内和向外的多个弯折部F、F1；这些弯折部可以是类似的并且具有连续的凸曲率和凹曲率，有利地具有与深度T的大约一半相等的曲率半径R1、R2。有利地，这些弯折部具有彼此连续的圆形截面，优选具有彼此连续的半圆形截面。波纹管C的内径D1与套管1或内管3的内径D或者与套管1或内管3的外径D大致相等，而波纹管的外径D1与外径D、深度T的两倍和材料。
23、厚度之和大致相等。在所示出的实施方式中，套管1或内管3的外径D是大约700MM，各弯折部的宽度B稍小于100MM；各弯折部的深度T是大约100MM，在波纹管C的整个长度上设置六个弯折部F和五个弯折部F1。0030在图4的实施方式中，波纹管C的内径D1比套管1或内管3的内径D小，优选比内径D小大约不超过深度T，波纹管C的外径D1比外径D稍大或者几乎与外径D一样大。与图3的波纹管C中一样，设置沿轴向直接连续、交替向内和向外的多个弯折部F、F1；这些弯折部可以类似。0031在图4的实施方式中，外径D是大约1140MM，波纹管C的长度是大约1460MM，深度T是大约120MM，宽度B是大约110MM。0032在各实施方式中，弯折部F、F1的比值BT被选择为大约10或更大，优选不超过大约20。0033这里，该比值可以稍小于1，但是优选总是大于09。0034优选实施方式的套管直径可达250MM。然而，套管也可以是具有更大直径的形状。说明书CN102012178ACN102012183A1/2页8图1图2图3说明书附图CN102012178ACN102012183A2/2页9图4图5说明书附图CN102012178A。