Устройство для охлаждения молока

их СОК 11111 СГ;ИВИг Г Г 111 УЬ ГИК 12 1( А 01,) 9/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СС 4 ГОСУДЛРСТЕТГН 11 Ь 1 И КОМИ Г 1 Г Г 10 ИЗОБРГТЕНИЯМ И ОГ КР 111 ИГГМ ПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при охлаждении молока во флягах. Цельповышение эксплуатационных характеристик и интенсификация процесса охлаждения молока. Устройство содержит сосудДьюара 1 с пробкой 2, трубопроводами 9,12, 13, 19 и капсулой 14, камеру 7 краны 6 и8, коллектор 18 и Г 1 устотелую штангу 20,Последняя размещена во фляге 39 с молоком и снабжена в нижнеи части вращающейся распылительной головкой(РГ) 22, закрепленной посредством сальникового узла. РГ 22 содержит поворотный стакан с закрепленными на нем лопастями и размещенными внутри них направляющими втулками. Лопасти выполнены в виде сильфонов, а на их концах установлены сопла, На наружных поверхностях смежных гофров лопастей закреплены гибкие мембраны. Жидкий азот дозируется в капсуле 14 и, вытесняясь, газифицируется в трубопроводе 19 и коллекторе 18. Образовавшийся холодный газ через штангу 20 поступает в РГ 22. Истекая из сопел, он вращает РГ 22, Лопасти при этом интенсивно перемешивают молоко, способствуя его эффективному охлаждению. 14 ил 5 3. п. ф-лы.10 Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при охлаждении молока во флягах.Цель изобретения повышение эксплуатационных характеристик и интенсификация процесса охлаждения.Атмосферный воздух, поступающий в сосуд Дьюара через эластичную камеру и грушу или насос, содержит водяные пары, двуокись углерода и другие газы, При попадании атмосферного воздуха в сосуд Дьюара он контактирует с имеющими низкую температуру внутренними поверхностями капсулы, трубопроводов, штанги, что приводит к выпаданию на этих поверхностяхукаэанных веществ в твердой фазе, т, е. их обледенения (например, при прохождении через сосуд Дьюара 1 к атмосферного воздуха и его охлаждении хотя бы до -50" С из него выделится до 14,8 г водного льда при начальной температуре воздуха 20 С и до 27,5 г - при 30 С), В результате этого уменьшается проходное сечение трубопроводов и штанги происходит образование ледяных пробок, что требует частого проведения весьма трудоемких операций по размораживанию и просушке элементов устройства, При накапливании твердых примесей в капсуле они могут попасть непосредственно в сосуд Дьюара, загрязняя жидкий азот. Кроме того, поскольку температура ожижения кислорода составляетС, а жидкий азот имеет температуру -198 С, то возможно ожижение атмосферного кислорода в капсуле и трубопроводах и его попадание непосредственно в обьем сосуда Дьюара, Это приводит к накоплению жидкого кислорода в сосуде Дьюара, что недопустимо с точки зрения требований техники безопасности,Недостаточная эффективность охлаждения молока обьясняется следующим, Пузырьки азота. поднимаясь, создают эрлифтный (газ - лифт) эффект, под действием которого во фляге должно установиться циркулядионное торообразное движение молока в направлении: вверх (в середине фляги) - к стенке фляги - вниз у стенки фляги) - к к центру фляги, Однако из-за весьма низкой температуры газообразного азота молоко вблизи пузырьков интенсивно охлаждается. Его плотность возрэсгае. и постоянно превышает плотность молока с более высокой температурой, находящегося у стенок фляги, По причине указанной разности плотностей молока во ьляге должно установиться торообраэное движение молока в направлении. противоположном направлению движения, создаваемого эрлифтным эффектом. Таким обрэзом, при работе устройства должны реализовываться 15 20 25 30 35 40 45 50 55 два обратно направленных процесса, в реэуль 1 ате взаимной компенсации которых суммарный процесс торообразного движения молока выражен весьма слабо или отсутствует вообще (отметим также, что даже направление циркуляции определяется неоднозначно),Чтобы избежать эти отрицательных явлений, газовая полость сосуда Дьюара посредством трубопровода с двухходовым клапаном связана с атмосферой и эластичной емкостью,причем указанный трубопровод снабжен дренажно-предохранительным клапаном Распылительная головка установлена на штанге с возможностью вращения относительно оси последней. Соединение распылительной головки со штангой осуществляется посредством сальникового узла. Рэспылительная головка содержит поворотный стакан, закрепленные на нем лопасти в виде сильфонов и расположенные внутри последних направляющие втулки, в которых выполнены продольные окна, Направляющие втулки наружной поверхностью контакгируют с внутренними поверхностями лопастей, Внутренние полости штанги, поворотного стакана и лопастей последовательно сообщены между собой, На наружных поверхностях смежных гофров каждой лопасти закреплены гибкие мембраны, причем линии их крепления к гофрам лежат в плоскостях, не перпендикулярных оси штанги, На свободных концах лопастей центрально-симметрично относительно оси штанги установлены сопла. оси которых расположены тангенциально оси штанги, Сопла установлены с возможностью их перекрытия разобщения с внутренней полостью лопасти) направляющими втулками. Выше сальникового узла на штанге закреплен защитный кожух, например коничс ский, нижний открытый срез которого рэ.положен ниже сальникового узла.За счет дейс 1 вия реактивных сил, создаваемых выходящей из сопел струей газообразного азота. происходит вращение распылительной головки и лопастей, которые эффективно перемешивают молоко во фляге, Забор газа в капсулу не иэ атмосферы, а непосредственно иэ газовой полости обеспечивает отсутствие накопления льда на внутренних поверхностях трубопроводов, штанги и капсулы, а также отсутствие загрязнения жидкого азотз в сосуде Дьюара постор нними примесями.На фиг. 1 показано устройство для охлаждения молока. общий вид; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг 3 и 4 -разрезы Б - Е и Б - В на фиг, 2 соответственно; на фиг, 5 - разрез Д-Д на Фиг, 4; на фиг. б - вид Г на фиг 3; на фиг 7 - узел на фиг. 1; на фиг.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 8 - взаимное положение сопла и направляющей втулки при работе устройства; на фиг, 9 - размещение гибких мембран с линиями крепления в разных плоскостях; на фиг, 10- 13- разрезы Е-Е, Ж Ж, И И, К К на фиг 9, соответственно, на фиг, 14 оребрение коллектора и трубопровода.Устройство содержит емкость с охлаждающей жидкостью, представляющей собой сосуд Дьюара 1 (фиг. 1) с пробкой 2, в которой выполнены дыхательный канал 3, осевой канал 4 и боковой канал 5. На пробке 2 установлен кран б, в открытом положении сообщающий осевой канал 4 с камерой 7, установленной на пробке 2 Камера 7 сообщена через кран 8 (фиг. 7), раэмещенныи на дополнительном трубопроводе 9 (фиг. 1), и дыхательный канал 3 с газовой полостью 10 сосуда Дьюара 1, Трубопровод 9 снабжен дренажно-предохранительным клапаном 11 (фиг, 1), Осевой канал 4 и боковой канал 5 снабжены трубопроводдми 12 и 13. размещенными в сосуде Дьюара 1, на конце которых герметично закреплена капсула 14 (фиг.1), имеющая снизу отверстие 15 и клапан 16 При этом конец трубопровода 12 распо ложен в верхней части капсулы 14, а конец трубопровода 13 - в ее нижней части Нд пробке 2 с помощью кронштейна 17 закреплен кольцевой коллекор 18 ко;орый с помощью трубопровода 19 сообщается с боковым кэналом 5 пробки 2, д в отверстии коллектора 18 проходит пустотелая ш ганга 20 с радиальными пгверстиям 21 нд верхнем конце и распыли гельной головкги 22 нд нижнемонце причем последяя установлена с воэможностью врднчл ия отн=си ельно оси втднги 20 Для этого рэспылительная головка 22 соединена со штднгг и 20 посредством сдльникового узла, содержащего две пары уплотнительных полуколец 23 и 24 (фиг 4) и накидную гайку 25 закрепленную по резьбе на поворотом стдкае 6 распылительной головки 22. Уплотнительные голукольца 23 вздимодействуют с буртиком 27 выполненным на нижнем окрытом коне штанги 20, Уплотнительные полукольца 23 и 24 снабжены выступами 28 (фиг. 5), заходящими в пазы 29 накиднои гайки 25 Помимо поворотного стакана 26 распылительндя головка 22 содержит з; репа:нг,е на нем лопасти 30 (фиг 2) выпол ",нные в виде сильфонов, и размещенные внутри лопастей 30 направляющие втулки 31 в которых вьголнены сквозные продо, ьные окна 32 Направляющие втулки 31 наружной пояерхно"тью контактируюг .: внутрен,ими поверхностями лоастг,и 3" Сильфонные лопасти 30 логут быть изод",ск ы иэ полимерного магердг;, соек г.игэго с гищевыми продуктами и низкими температурами, например из полиэтилена высокого давления. Внутренние полости штанг 20, поворотного стакана 26 и лопастей 30 последовательно сообщены между собой (фиг.4). На наружных поверхностях смежных гоф ров 33 (фиг, 4. 6) каждой сильфонной лопасти 30 закреплены гибкие мембраны 34, Линии 35 их крепления (фиг, 3) лежат в плоскостях, не перпендикулярных оси штанги 20 При этом укаэанные линии 35 крепления могут лежать как в одной плоскости, так и в разных плоскостях, т, е. под некоторым углол, На свободных концах лопастей 30 центрально-симметрично оси штанги 20 установлены сопла 36 (фиг. 2). Оси сопел 36 расположены тангенциально оси штанги 20. Сопла 36 установлены с возможностью их перекрытия направляющими втулками 31, т. е, последние могут рдзобщать сопла 36 от внутренних полостей лопастей 30. Штанга 20 снабжена также защитным кожухом 37 (фиг 1), закрепленным на ней выше сальникового узла, причем нижний открытый срез защитного кожуха 37 расположен ниже сальникового узла. Эдщитный кожух 37 может быть выполнен. например, кони еским или цилиндрическим. Госуд Дьюара 1 заполнен дзотом 38, которыи охлаждает содержимое фляги 39 Сосуд Дьюара 1 сообщен с дмосферои посредством канала 40 в корпусе 41 крана 8. Коллек гор 18 может иметь оребрение 42, а рубогровод 19 соответственно 43.Устроистьо работает следующим образомИспдряющиися в сосуде Дьюара 1 жидкий азот 38 (фиг. 1) переходит в газообразное состояние и из газовой голости 10 по дыхдтельному каналу 3 и трубопроводу 9 посгупает в камеру 7 При этом краны б и 8 ндлодятся в следующих положениях. кран 6 перекрыьает осевои канал 4 и раз бщает полости камеры 7 и капсулы 14, а кран 8 сообщает полость камеры 7 с газовой полостью 10 сосуда Дьюара 1 (фиг. 7), Давление газообразного азота в камере 7 растет. При превышении расчетного значения давления часть газообразного азота автоматически сбрасывается в атмосферу через дренажнопредохранительный клапан 11, Таким образом создается и поддерживается необходимый дляддльнейсей работы устройства запас газообразного азота в камере 7, не содержащего посгоронних примесей (воды, углекислого газа кислородд),После помещения штанги 20 с распыли- тельнойоловкой 22 емкость(флягу 39 - фиг.1) с мо оком поворотом крана б сообщают м жду соаой полости камеры 7 и капсулы 14.камере 7), При укаэанном положении крана, 10 15 20 25 Одновременно поворотом крана 8 разобщают полость камеры 7 с газовой полостью 10 сосуда Дьюара и сообщают последнюю с атмосферой через канал 40 (фиг 7) корпуса 41 крана 8, Последнее обеспечивает отсут. ствие дополнительного наддува капсулы 14 из газовой полости 10 сосуда Дьюара 1 (дополнительного по отношению к расчетной дозе газообразного азота, накопленного в 6 газообразный азот иэ камеры 7 по осевому каналу 4 и трубопроводу 12 под избыточным давлением поступает в капсулу 14 и вытесняет из нее жидкий азот по трубопроводу 13, боковому каналу 5 пробки 2 и трубопроводу 19 в коллектор 18, Поскольку трубопровод 19 и коллектор 18 имеют температуру значительно выше температуры жидкоо азота, то при этом происходит газификация последнего, Для интенсификации процесса газификации жидкого азота (а устройство эффективно работает при поступлении в сопла 36 именно газообразного азота) коллектор 18 и трубопровод 19 могут быть оребрены, что увеличит теплоподвод, С этой же целью трубопровод 19 может быть выполнен в виде многовиткового змеевика, Через радиальные отверстия 21 газообразный азот поступает в полую штангу 20 и проходит через поворотный стакан 26 в направляющие втулки 31. Далее газообразный азот через окна 32 попадает в сильфонные лопасти 30. Поскольку газообразный азот имеет высокое давление (при газификации из одного литра жидкого азота получается более 180 л газа), то под его действием сильфонные лопасти 30 растягиваются, направляющие втулки 31 своей наружной поверхностью перестают перекрывать сопла 36 (фиг, 8) и газообразный азот истекает через указанные сопла 36 в молоко. Возникающие при истечении газа через сопла 36 реактивные силы создают реактивный момент (вследствие центрально-симметричного относительно оси штанги расположения сопел 36) и лопасти 30 распылительной головки 22 начинают вращаться, перемешивая молоко во фляге 39. Возникающий в молоке восходящий поток холодного газообразного азота (в виде пузырьков) обеспечивает охлаждение молока, Эффективность охлаждения значительно увеличивается благодаря укаэанному перемешиванию, Сам процесс перемешивания молока значительно интенсифицируется изза наличия между гофрами 33 гибких мембран 34, увеличивающих эффективную площадь лопастей 30 (при этом размеры гибких мембран 34 превышают расстояние между смежными гофрами 33 и выбираются 30 35 40 45 50 55 из условия отсутствия контакта лопастей 30 с обечаикой фляги 39 при максимальном растяжении лопастей 30) Гибкие мембраны 34 при этом могут(в развернутом состоянии) находиться в одной, вертикальной или наклонной, плоскости ипи в различных плоскостях, Последнее по.,воляет путем их соответствующего наклона добиться наиболее эффективного перемешивания молока во фляге 39 в резуп,тате формирования течений необходимой направленности (например, гибкие мсмбрзны 34 могут быть расположены так, что их совокупность геометрически образовывает профиль лопасти вентилятора, создающей при вращении интенсивный поток),Защитный кожух 37 обеспечивает отсутсгвие контакта сапьникового узла с молоком, что исключает его обледенение, которое могло бы затруднить вращение лопастей 30.Когда весь жидкий азот из капсулы 14 вытеснен, газиифцировался и вышел через сопла 36 давление в сильфонных лопастях 30 падает и они сжимаются, При этом направляющие втулки 31 скользят по внутренним поверхностям лопастей 30 и перекрывают сопла 36, препятствуя, тем самым, попаданию молока внутрь лопастей 30. Затем штангу 20 с распылительной голо- акой 22 поднимают вверх до упора в коллектор 18, флягу 39 отводят в сторону и закрывают, а на ее место устанавливаюг другую флягу 39 и штангу 20 с распылительной головкой 22 опускают в нее.Перед поднятием штанги 20 иэ фляги 39 с охлажденным молоком поворотом крана 6 разобщают полость капсулы 14 от полости камеры 7 и поворотом крана 8 сообщают полость камеры 7 с газовой полостью 10 сосуда Дьюара 1. Газообразный азот заполняет камеру 7 (для интенсификации этого процесса возможен дополнительный подогрев жидкого азота 38 в сосуде Дьюара 1).Одновременно давлением столба жидкоо азота 38 в сосуде Дьюара 1 клапан 16 открывается и через отверстия 15 капсула 14 эаполняегся очередной дозои жидкого азота 38,Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики устройства для охлаждения молока (зэ счет исключения обледенения внутри трубопроводов, штанги, капсулы, а также за счет исключения загрязнения жидкого азота в сосуде Дьюара посторонними примесями), и интенсифицируе 1 процессы охлаждения молока (эа счет эффекгивного его перемешивания лопастями).Формула изобретения 1, Устройство для охлаждения молока, содержащее емкость с охлаждающей жидкостью с пробкой, имеющей каналы и камеру, размещенные в емкости капсулу и два трубопровода, конец одного из которых расположен в верхней части капсулы и сообщен с камерой, а другого - в нижней части капсулы и сообщен через коллектор с полостью штанги, в нижней части которой размещена распылительная головка, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик и интенсификации процесса охлаждения, газовая полость емкости с охлаждающей жидкостью связана с камерой и атмосферой посредством дополнительного трубопровода с краном и дренажно-предохранительным клапаном, а распылительная головка установлена на штанге с возможностью вращения посредством сальникового узла и представляет собой поворотный стакан с закрепленными на нем лопастями, выполненными в виде силь- фонов, имеющих расположенные внутри них направляющие втулки, наружной поверхностью входящие в контакт с внутренней поверхностью лопастей, при этом в направляющих втулках выполнены продольные окна, а внутренние полости штанги, поворотного стакана и лопастей последовательно сообщены между собой, при этом насвободных концах лопастей установленысопла с воэможностью перекрытия их направляющими втулками, причем сопла раз 5 мещены так, что их оси расположеныперпендикулярно оси направляющих втулок, а их выходные участки направлены впротивоположные стороны.2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е 10 с я тем, что на наружных поверхностяхсмежных гофров лопастей закреплены гибкие мембраны,3, Устройство поп.2, отличающеес я тем, что линии крепления всех гибких15 мембран к гофрам расположены в однойплоскости, не перпендикулярной оси штанги,4, Устройство поп,2 отл ичающее.с я тем, что линии крепления к гофрам каж 20 дой из гибких мембран расположены в различных плоскостях,5, Устройство по и 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на штанге выше сальниковогоузла закреплен защитный кожух, нижний25 срез которого расположен ниже сальникового узла,б. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что трубопровод подачи охлаждающей жидкости и коллектор снабжены ореб 3(У рением,при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 эказ 2779 ВНИИПИ Г Тираж 331 Подписное дарственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5