食品生产用的管式换热器的制作方法

本发明属于食品加工设备技术领域，具体涉及一种食品生产用的管式换热器。

背景技术：

如业界所知，管式换热器的工作原理是利用管内与管外介质之间的温差，由内管的外壁与外管的内壁进行间壁换热，从而达到管内与管外两种介质热量的交换的目的，即达到对一种介质加热或冷却的目的。

从宏观概念上讲，前述的壳管式换热装置是食品生产行业（但也可以用于药品或其它行业）用于诸如气-液、液-液等之间的传热交换的常用装置，例如用于蒸汽升温液体或用于高温液体降温常温液体，也可用于高温液体升温常温液体，等等。

仍如业界所知，板式换热装置的换热效率是相对高的并且热损失也相对小，因而在食品生产行业不乏使用，并且在公开的中国专利文献中也可见诸，如cn2090959u（板式热交换器）、cn101075314a（板式热交换器）、cn102165279a（板式热交换器）和cn202793137u（带有双重深浅不同波纹的板式热交换器板片），等等。但是板式换热器对于诸如牛奶、果汁、饮料、冰淇淋料、蕃茄之类的果子酱等等因粘度大并且含有颗粒物，所以在实际的使用中至少会暴露出以下技术问题：其一，由于板式换热装置的板片与板片之间的流道间隙较窄，因而当用对并非限于例举的前述食品的生产时，会影响通过（也可称“流通”）乃至造成堵塞；其二，由于板式换热装置通常由多种存在尺寸差异的板片组成，因而在装配过程中必须严格遵循对号入座的安装顺序，于是一旦顺序和/或位置出错，一方面会影响正常使用，另一方面不便拆卸；其三，如前述，由于板片之间的间隙（空间）较窄，因而当要依需对清洁后的效果是否达到预期要求等进行检查时，则无法由肉眼清晰地察见，存在对清洁程度优劣与否判断的盲目性，况且扁平的流道一方面清洗麻烦，另一方面无法消除物料的残留死角而易滋生细菌；其四，由于板式换热装置的板片之间普遍采用胶垫密封，胶垫隔离了冷热介质和食品浆料等，并且胶垫老化或板片未压紧或冷热介质流道压力过大，便会发生冷热介质与液态食品浆料串通，从而对液态食品浆料产生污染，影响食品安全性；其五，由于流动阻力大，因而对物料的浓度具有挑剔性，即难以适应对浓度大的尤其是含有颗粒物的物料的换热。

继而如业界所知，管式即壳管式换热装置在很大程度上能弥补上述板式换热装置的不足，对此还可参见并非限于例举的中国专利文献如：cn206371405u（一种鲜奶冷却装置）、cn107744790a（一种乳制品加工用冷却装置）、cn108477299a（用于乳制品生产工艺的冷却装置）、cn109373700a（用于乳制品的冷却装置）、cn212087896u（一种乳制品冷却装置）。

依然如业界所知，套管式换热是食品生产行业对食品热交换的惯用方式，但是在实际的使用过程中同样暴露出以下缺憾：一是由于制冷剂液体进入套管夹内不能与所有热交换管（也可称“换热管”，以下同）接触，并且吸热气化的气体也不能马上被作为制冷系统的结构体系的压缩机吸走，因而气体接触热交换管的面积有限，一部分液体与热交换管表面接触吸热而气化，气化的制冷剂气体继续向前（向行出方向）流动，在流动过程中与热交换管反复接触换热，致使制冷剂气化形成过热蒸汽，而过热蒸汽在制冷过程中会降低制冷系统的制冷效率；吸热气化的制冷剂气体越继续流动，则占用套管夹层的空间越大，气体与换热管接触的面积也会越来越大，于是制冷剂液体接触到热交换管的面积越来越小，制冷剂液体不能与热交换管充分接触，从而影响热交换（即“换热”）效率；由于套管式热交换器（即“套管式换热器”）的制冷剂进口与出口之间的距离较为冗长，又由于套管夹层空间截面积小，于是会形成制冷剂进口端的蒸发压力高，相应的蒸发温度也高，而蒸发温度高会降低热交换效率，具体而言，由于同一蒸发空间并不表现为同一蒸发温度，因而热交换效率即换热效率会显著降低，影响制冷效果。前述套管式换热装置的典型的文献公开可参见中国专利cn203848725u推荐的“食品行业用管式热交换器”和cn203100496u提供的“套管换热器”，等等。

针对上述已有技术，有必要加以合理改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种有助于显著增大供食品流通的通道直径而得以避免遭食品中的颗粒物堵塞以及确保良好的流通效果、有利于摒弃受部件的顺序性安装因素影响而得以体现良好的方便安装以及依需拆卸效果、有益于方便地实施清洁以及无清洁死角并且能方便地依需察看清洁状况以及无需使用密封橡胶垫圈之类的部件而得以确保食品的卫生安全、有便于减小流阻并且增进换热效率而得以节省能耗并且提高食品生产效率、有助于消除影响热交换的诸因素并且显著提高制冷系统的制冷效率而得以增进热交换效果的食品生产用的管式换热器。

本发明的任务是这样来完成的，一种食品生产用的管式换热器，包括一管壳，该管壳的横截面形状呈圆形并且在该管壳的右端的壳壁上设有与管壳的管壳腔相通的一换热介质引出接口，而在管壳的左端的壳壁上设有与管壳的管壳腔相通的一换热介质引入接口；一左端盖和一右端盖，左端盖对应于所述管壳的左端并且在该左端盖的左侧设有一物料第一引接口ⅰ和一物料第二引接口ⅱ，而在左端盖的右侧构成有左端盖导液腔，右端盖对应于管壳的右端并且在该右端盖的左侧构成有右端盖导液腔，所述左端盖以及右端盖的直径与所述管壳的外径相同，并且左端盖的厚度与右端盖的厚度相等；一管状循环回流热交换机构，该管状循环回流热交换机构的左端与所述管壳的左端端面固定，右端与管壳的右端端面固定，而管状循环回流热交换机构的中部位于所述管壳腔内，所述左端盖与管状循环回流热交换机构的左端固定并且所述物料第一引接口ⅰ、物料第二引接口ⅱ以及左端盖导液腔与管状循环回流热交换机构的左端相通，所述右端盖与管状循环回流热交换机构的右端固定并且所述右端盖导液腔与管状循环回流热交换机构的右端相通；一制冷机构，该制冷机构连接在所述换热介质引出接口与换热介质引入接口之间。

在本发明的一个具体的实施例中，所述换热介质引出接口与所述换热介质引入接口彼此形成对角设置的位置关系。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述管状循环回流热交换机构包括左孔板、右孔板和一组热交换管，左孔板的右侧面与所述管壳的左端端面固定，右孔板的左侧面与管壳的右端端面固定，一组热交换管间隔设置在所述管壳腔内并且该组热交换管的左端在对应于间隔开设在左孔板上的左孔板热交换管配接孔的位置与左孔板固定，而该组热交换管的右端在对应于间隔开设在右孔板上的右孔板热交换管配接孔的位置与右孔板固定；所述左端盖与所述左孔板相配合，并且所述物料第一引接口ⅰ、物料第二引接口ⅱ以及左端盖导液腔与所述左孔板热交换管配接孔相通，所述右端盖与所述右孔板相配合，并且所述右端盖导液腔与所述右孔板热交换管配接孔相通。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述左孔板的右侧面与所述管壳的左端端面焊接固定，而所述右孔板的左侧面与所述管壳的右端端面焊接固定；所述左端盖与所述左孔板通过紧固件相配合固定或者通过铰链装置相配合固定；所述右端盖与所述右孔板通过紧固件相配合固定或者通过铰链装置相配合固定。

在本发明的再一个具体的实施例中，当所述左端盖通过紧固件与所述左孔板相配合固定时，在所述左端盖上并且位于左端盖的边缘部位间隔开设左端盖螺钉孔，并且在该左端盖螺钉孔上配设左端盖固定螺钉，在所述左孔板的边缘部位并且在对应于所述左端盖螺钉孔的位置开设左孔板螺钉孔，所述左端盖固定螺钉旋入左孔板螺钉孔内；当所述右端盖通过紧固件与所述右孔板相配合固定时，在所述右端盖上并且位于右端盖的边缘部位间隔开设右端盖螺钉孔，并且在该右端盖螺钉孔上配设右端盖固定螺钉，在所述右孔板的边缘部位并且在对应于所述右端盖螺钉孔的位置开设右孔板螺钉孔，所述右端盖固定螺钉旋入右孔板螺钉孔内。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的一组热交换管的左端探入所述左孔板的左孔板热交换管配接孔内与左孔板热交换管配接孔焊接固定，而一组热交换管的右端探入所述右孔板的右孔板热交换管配接孔内与右孔板热交换管配接孔焊接固定。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的左孔板螺钉孔以及所述的右孔板螺钉孔为盲孔。

在本发明的进而一个具体的实施例中，当所述的一组热交换管的数量有十二根时，所述左孔板热交换管配接孔以及右孔板热交换管配接孔的数量各有十二个，而所述左端盖导液腔包括左端盖第一导液凹腔ⅰ、左端盖第二导液凹腔ⅱ、左端盖第三导液凹腔ⅲ、左端盖第四导液凹腔ⅳ和左端盖第五导液凹腔ⅴ，其中，每两个所述的左孔板热交换管配接孔对应一个左端盖导液凹腔，并且各由一个左孔板热交换管配接孔分别对应所述的物料第一引接口ⅰ和物料第二引接口ⅱ；所述的右端盖导液腔包括右端盖第一导液凹腔ⅰ、右端盖第二导液凹腔ⅱ、右端盖第三导液凹腔ⅲ、右端盖第四导液凹腔ⅳ、右端盖第五导液凹腔ⅴ和右端盖第六导液凹腔ⅵ，其中，每两个所述的右孔板热交换管配接孔对应一个右端盖导液凹腔。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的左端盖第一导液凹腔ⅰ至所述左端盖第五导液凹腔ⅴ以及所述的右端盖第一导液凹腔ⅰ至所述右端盖第六导液凹腔ⅵ的形状以及大小是相同的并且均呈椭圆形。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的制冷机构包括制冷压缩机、冷凝器、制冷液引出管路、干燥过滤器、蒸发气引出管和制冷剂引出管，蒸发气引出管的一端与所述换热介质引出接口配接，而蒸发气引出管的另一端与制冷压缩机的制冷压缩机进气口配接，而制冷压缩机的制冷压缩机出气口与冷凝器的冷凝器进气口之间连接有一制冷压缩机出气管，制冷液引出管路连接在冷凝器的冷凝器出液口与干燥过滤器的干燥过滤器引入口之间，制冷剂引出管的一端与干燥过滤器的干燥过滤器引出口连接，而制冷剂引出管的另一端与所述换热介质引入接口配接，并且在该制冷剂引出管的管路上配设有一节流阀和一电磁阀，该电磁阀在制冷剂引出管上的位置位于节流阀与干燥过滤器之间。

本发明提供的技术方案的技术效果之一，由于采用了管状循环回流热交换机构，因而显著增大了供食品流通的通道直径，不会遭食品中的颗粒物堵塞而得以增进对食品的适应性和确保良好的流通效果；之二，由于管状循环回流热交换机构的结构体系的一组热交换管的结构、形状以及大小尺寸相同，因而不受安装的苛刻因素约束，既可方便装配又能快捷地依需卸离左、右端盖；之三，在卸除或开启左、右端盖后能清楚地察看到管状循环回流热交换机构的一组热交换管的清洁状况，有利于避免清洁死角而得以保障食品安全卫生；之四，由于食品在换热时的总路径长并且连续性通畅性好，因而既可减小流阻、提高生产效率，又能节省能耗；之五，由于将制冷机构串接在换热介质引入、出接口之间，因而能由制冷剂使管壳腔处于满液状态，既可消除影响热交换的所有因素，又能有助于提高制冷机构的制冷效率，增进热交换效果。

附图说明

图1为本发明的实施例结构图。

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

在下面的描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性或称方位性的概念都是以图1所处的位置状态为例的，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。

请参见图1，示出了一管壳1，该管壳1的横截面形状呈圆形并且在该管壳1的右端的壳壁上设有与管壳1的管壳腔11相通的一换热介质引出接口12（也可称“冷却介质引出接口”，以下同），而在管壳1的左端的壳壁上设有与管壳1的管壳腔11相通的一换热介质引入接口13（也可称“冷却介质引入接口”，以下同）；示出了一左端盖2和一右端盖3，左端盖2对应于前述管壳1的左端并且在该左端盖2的左侧优选通过焊接方式设有一物料第一引接口ⅰ21和一物料第二引接口ⅱ22，而在左端盖2的右侧构成有左端盖导液腔23，右端盖3对应于管壳1的右端并且在该右端盖3的左侧构成有右端盖导液腔31，前述左端盖2以及右端盖3的直径与前述管壳1的外径相同，并且左端盖2的厚度与右端盖3的厚度相等；示出了一管状循环回流热交换机构4，该管状循环回流热交换机构4的左端与前述管壳1的左端端面固定，右端与管壳1的右端端面固定，而管状循环回流热交换机构4的中部位于前述管壳腔11内，前述左端盖2与管状循环回流热交换机构4的左端固定并且前述物料第一引接口ⅰ21、物料第二引接口ⅱ22以及左端盖导液腔23与管状循环回流热交换机构4的左端相通，前述右端盖3与管状循环回流热交换机构4的右端固定并且前述右端盖导液腔31与管状循环回流热交换机构4的右端相通；示出了一制冷机构5，该制冷机构5连接在即串接在前述换热介质引出接口12与换热介质引入接口13之间。

在本实施例中，前述换热介质引出接口12与前述换热介质引入接口13彼此形成对角设置的位置关系。在使用状态下，换热介质引出接口12优选朝向上，而换热介质引入接口13优选朝向下。

请重点见参见图2并且结合图1，前述管状循环回流热交换机构4包括左孔板41、右孔板42和一组热交换管43，左孔板41的右侧面与前述管壳1的左端端面固定，右孔板42的左侧面与管壳1的右端端面固定，一组热交换管43间隔设置在前述管壳腔11内并且该组热交换管43的左端在对应于间隔开设在左孔板41上的左孔板热交换管配接孔411的位置与左孔板41固定，而该组热交换管43的右端在对应于间隔开设在右孔板42上的右孔板热交换管配接孔421的位置与右孔板42固定；前述左端盖与前述左孔板41相配合，并且前述物料第一引接口ⅰ21、物料第二引接口ⅱ22以及左端盖导液腔23与前述左孔板热交换管配接孔411相通，前述右端盖3与前述右孔板42相配合，并且前述右端盖导液腔31与前述右孔板热交换管配接孔421相通。

在本实施例中，前述左孔板41的右侧面与前述管壳1的左端端面优选采用焊接方式固定，而前述右孔板42的左侧面与前述管壳1的右端端面同样优选采用焊接方式固定。

前述左端盖2与前述左孔板41既可通过紧固件相配合固定，又能通过铰链装置相配合固定；前述右端盖3与前述右孔板42同样既可通过紧固件相配合固定，又能通过铰链装置相配合固定。

在本实施例中，由于前述左端盖2通过紧固件与前述左孔板41相配合固定，在前述左端盖2上并且位于左端盖2的边缘部位间隔开设左端盖螺钉孔24，并且在该左端盖螺钉孔24上配设左端盖固定螺钉241，在前述左孔板41的边缘部位并且在对应于前述左端盖螺钉孔24的位置开设左孔板螺钉孔412，前述左端盖固定螺钉241旋入左孔板螺钉孔412内；同例前述右端盖3通过紧固件与前述右孔板42相配合固定，在前述右端盖3上并且位于右端盖3的边缘部位间隔开设右端盖螺钉孔32，并且在该右端盖螺钉孔32上配设右端盖固定螺钉321，在前述右孔板42的边缘部位并且在对应于前述右端盖螺钉孔32的位置开设右孔板螺钉孔422，前述右端盖固定螺钉321旋入右孔板螺钉孔422内。本实施例结构可由图1和图2示意。

申请人需要说明的是：当采用铰链装置将左端盖2与左孔板41配合固定时，那么可在左端盖2的左侧面的边缘部位与左孔板41的边缘部位即外侧面之间设置铰链，并且在对应于铰链的对面位置设置彼此锁扣或称搭扣的锁扣部件，由搭扣部件将左端盖2与左孔板41锁定，这样可以方便开启左端盖2。由于如果将右端盖3与右孔板42采用铰链连接，那么与前述左端盖2与左孔板41的连接同例，因而申请人不再赘述。

继续见图1和图2，在本实施例中，前述的一组热交换管43的左端探入前述左孔板41的左孔板热交换管配接孔411内与左孔板热交换管配接孔411焊接固定，而一组热交换管43的右端探入前述右孔板42的右孔板热交换管配接孔421内与右孔板热交换管配接孔421焊接固定。

在本实施例中，前述的左孔板螺钉孔412以及前述的右孔板螺钉孔422均为盲孔。

作为一个非限制性的实施例子，即本实施例例举了前述的一组热交换管43的数量有十二根，前述左孔板热交换管配接孔411以及右孔板热交换管配接孔421的数量各有十二个，而前述左端盖导液腔23包括左端盖第一导液凹腔ⅰ231、左端盖第二导液凹腔ⅱ232、左端盖第三导液凹腔ⅲ233、左端盖第四导液凹腔ⅳ234和左端盖第五导液凹腔ⅴ235，其中，每两个前述的左孔板热交换管配接孔411对应一个左端盖导液凹腔，并且各由一个左孔板热交换管配接孔411分别对应前述的物料第一引接口ⅰ21和物料第二引接口ⅱ22；前述的右端盖导液腔31包括右端盖第一导液凹腔ⅰ311、右端盖第二导液凹腔ⅱ312、右端盖第三导液凹腔ⅲ313、右端盖第四导液凹腔ⅳ314、右端盖第五导液凹腔ⅴ315和右端盖第六导液凹腔ⅵ316，其中，每两个前述的右孔板热交换管配接孔421对应一个右端盖导液凹腔。

在本实施例中，前述的左端盖第一导液凹腔ⅰ231至前述左端盖第五导液凹腔ⅴ235以及前述的右端盖第一导液凹腔ⅰ311至前述右端盖第六导液凹腔ⅵ316的形状以及大小是相同的并且均呈椭圆形。也就是说左端盖第一导液凹腔ⅰ231、左端盖第二导液凹腔ⅱ232、左端盖第三导液凹腔ⅲ233、左端盖第四导液凹腔ⅳ234、左端盖第五导液凹腔ⅴ235、右端盖第一导液凹腔ⅰ311、右端盖第二导液凹腔ⅱ312、右端盖第三导液凹腔ⅲ313、右端盖第四导液凹腔ⅳ314、右端盖第五导液凹腔ⅴ315以及右端盖第六导液凹腔ⅵ316的形状、大小以及深浅相同并且均呈椭圆形（即呈椭圆状）。

请重点参见图1并且结合图2，前述的制冷机构5包括制冷压缩机51、冷凝器52、制冷液引出管路53、干燥过滤器54、蒸发气引出管55和制冷剂引出管56，蒸发气引出管55的一端与前述换热介质引出接口12配接，而蒸发气引出管55的另一端与制冷压缩机51的制冷压缩机进气口511配接，而制冷压缩机51的制冷压缩机出气口512与冷凝器52的冷凝器进气口521之间连接有一制冷压缩机出气管5121，制冷液引出管路53连接在冷凝器52的冷凝器出液口522与干燥过滤器54的干燥过滤器引入口541之间，制冷剂引出管56的一端与干燥过滤器54的干燥过滤器引出口542连接，而制冷剂引出管56的另一端与前述换热介质引入接口13配接，并且在该制冷剂引出管56的管路上配设有一节流阀561和一电磁阀562，该电磁阀562在制冷剂引出管56上的位置位于节流阀531与干燥过滤器54之间。作为优选的方案，可为前述冷凝器52配备循环冷却水管523。由于整个制冷机构5的工作原理属于公知技术，因而申请人不再单独对其说明。

通过上述说明可知，图2所示结构实质上起到了蒸发器的作用。液态的制冷剂从从换热介质引入接口13引入到管壳1的管壳腔11内，与一组热交换管43的外壁接触，并且由制冷剂将一组热交换管43淹没，制冷剂液体能与一组热交换管43充分接触而吸热并蒸发气化，气化的气体上升到管壳腔11的顶部空间汇集，从换热介质引出接口12引出，即由制冷压缩机51吸走，由于气化的气体没有反复与一组热交换管43接触吸热，没有形成过热蒸汽，因而不会降低制冷效率，即具有理想的制冷效率；由于制冷剂汇集在壳体的顶部空间，一组热交换管3淹没在气液混合的液体下面，因而制冷剂液体与一组热交换管43的充分接触而可使换热效率显著提高；由于本发明采用的是壳管式结构，因而制冷剂进出之间的距离相对较短，壳体空间截面增大，在整个管壳1的管壳腔11内的蒸发压力及蒸发温度各趋于相同，因而不会影响制冷效果。

在前述制冷机构5处于工作状态下，如前述冷却介质途经管壳腔11内时，则由冷却介质对管状循环回流热交换机构4的一组热交换管43换热（进行热交换）。与此同时，有待于降温的食品如冰淇淋之类的食品从物料第一引接口ⅰ21引入，依次经与物料第一引接口ⅰ21相对应的左孔板41上的一个左孔板热交换管配接孔411、一组热交换管43中的相应的一根热交换管、右孔板42上的一个右孔板热交换管配接孔421、右端盖第一导液凹腔ⅰ311、右孔板热交换管配接孔421、热交换管43、左孔板热交换管配接孔411、左端盖第一导液凹腔ⅰ231、左孔板热交换管配接孔411、热交换管43、右孔板热交换管配接孔421、右端盖第二导液凹腔ⅱ312、右孔板热交换管配接孔421、热交换管43、左孔板热交换管配接孔411、左端盖第二导液凹腔ⅱ232，按上述雷同的全过程而以单路热交换且同向进出方式直至使完成了热交换的并且降温了的物料经左端盖第五导液凹腔ⅴ235并从物料第二引接口ⅱ22引出。

如果需要对物料如牛奶等加热，那么前述的换热介质引出接口12以及换热介质引入接口13分别演变为加热介质引入接口以及加热介质引出接口，前述的制冷机构5改用加热介质循环回流机构，自物料第二引接口ⅱ22引出的物料是热饮物料。

依据上述描述，完全可以知道：前述的物料第一引接口ⅰ21以及物料第二引接口ⅱ22可以分别设置于左端盖2以及右端盖3上。

综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。