Усовершенствованный вертикальный вакуум-выпарной аппарат непрерывного действия

Номер патента: 13155

Опубликовано: 26.02.2010

Авторы: Сингх Джай Паркаш, Сингх Сародж Кумар, Гупта Випин Кумар

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Вертикальный выпарной аппарат непрерывного действия для кристаллизации сахара, содержащий

цилиндрический корпус, имеющий вертикальную ось, вдоль которой размещено множество вакуумных камер, одна поверх другой, на общей оси;

каждая вакуумная камера, по существу, имеет W-образную нижнюю часть с пространством внизу, окруженным вторичным паром нижней камеры;

каждая рабочая камера имеет связанное с ней регулирующее устройство, задающее состояние утфеля и объем выпуска в час и обеспечивающее больший объем выпуска в час данной камеры по сравнению с объемом выпуска в час непосредственно предшествующей рабочей камеры;

средства теплоснабжения, содержащие вертикальную трубу стационарного кольцеобразного каландра, снабжаемого активным греющим паром от общего теплоснабжения внешнего относительно цилиндрического корпуса;

каждая рабочая камера имеет центральный вертикальный канал, в котором расположен импеллер осевого потока или механический циркулятор, который, за исключением самого нижнего, помещен в изолированный карман в сегменте парового пространства последующей камеры, расположенной ниже,

по меньшей мере один механизм для регулирования:

a) давления греющего пара,

b) давления насыщенного пара,

c) состояния утфеля,

d) пропорции подачи сырьевого сиропа и расхода,

e) отношения сырьевого сиропа к подаче затравки,

f) уровня утфеля и

g) перемещения утфеля от верхнего выпарного аппарата к нижнему выпарному аппарату, используя средства перемещения, которые включают в себя средства разгрузки самотеком;

выпускную трубу для утфеля в днище каждой камеры, оснащенную распределительным клапаном, регулируемым датчиком уровня той же самой камеры, и соединенную с трубой, подводящей утфель к следующей нижней камере;

впуск для введения сырьевого сиропа в каждую камеру, соединенный с общим трубопроводом подачи сиропа через распределительный клапан, регулируемый датчиком Брикса;

средство для непрерывного введения кристаллов затравки в первую рабочую камеру;

выпуск для непрерывного выпуска сахарного сиропа и кристаллов продукта из последней рабочей вакуумной камеры;

средства для откачивания пара и несконденсировавшейся паровоздушной смеси через общий паропровод, соединенный с конденсатором/рекомпрессором пара и также оборудованный средствами сепарации улавливанием;

средства для удаления конденсата;

средства для байпасирования отдельной рабочей камеры путем размещения соответствующих труб;

средства для очистки, содержащие управляемую клапаном линию подачи пара, линии подачи горячей и холодной воды с промывочной дренажной линией, соединенной с каналом выпуска утфеля в днище камеры и регулируемой распределительным клапаном, плавно переходящей в общую промывочную дренажную трубу.

2. Аппарат по п.1, в котором нижнеприводной механический циркулятор, смонтированный в сужающемся вверх конусе, по существу, W-образной нижней части каждой рабочей камеры, имеет компактную конструкцию с существенно сокращенной длиной циркуляционного вала.

3. Аппарат по любому из пп.1 и 2, в котором герметизирующее средство и подшипник механического циркулятора, смонтированного в нижней части, расположены полностью внутри рабочей камеры в специальном корпусе для герметизирующего средства и подшипника.

4. Аппарат по п.3, в котором корпус для герметизирующего средства и подшипника снабжен обратным конусом.

5. Устройство по любому одному из пп.1-4, в котором привод механического циркулятора, смонтированного в нижней части, установлен коаксиально с редуктором, а редуктор смонтирован непосредственно в нижней части каждой рабочей камеры без какой-либо соединительной муфты или опорного элемента.

6. Аппарат по любому одному из пп.1-5, в котором редуктор является однорядным, планетарного типа с полостью шлицевого выхода и полостью входа с размещением шпонки для непосредственного монтажа привода на фланце.

7. Аппарат по любому одному из пп.1-6, который включает по меньшей мере восемь указанных камер, каждая из которых имеет соответствующий механический циркулятор; каждый из этих механических циркуляторов имеет привод определенной производительности; верхние механические циркуляторы имеют соответствующие приводы более низкой производительности, чем по меньшей мере один привод механического циркулятора, связанный с нижним механическим циркулятором; этот расположенный ниже механический циркулятор и указанные верхние механические циркуляторы имеют одинаковую конструкцию лопастей циркулятора.

8. Аппарат по п.1, в котором цилиндрический корпус снабжен резервуаром для хранения или буферным резервуаром с камерами для сиропа, горячей воды и холодной воды, смонтированным в верхней части цилиндрического корпуса.

9. Аппарат по п.8, в котором нижняя часть резервуара для хранения или буферного резервуара является перевернутым конусом.

10. Аппарат по любому одному из пп.1-9, в котором общий трубопровод подачи сиропа, трубопроводы горячей и холодной воды соединены с соответствующими выходными отверстиями резервуара для хранения или буферного резервуара.

11. Аппарат по любому одному из пп.1-10, в котором указанные камеры имеют средства сепарации улавливанием, которые включают в себя центробежные сепарирующие ловушки, причем две из верхних указанных камер имеют 4 сепарирующие ловушки, а другие нижние камеры имеют 3 сепарирующие ловушки.

Рисунок 1


Текст

Смотреть все

013155 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к усовершенствованному устройству для непрерывной кристаллизации вещества из раствора с использованием вакуум-выпарного аппарата и, в частности, но не исключительно, для непрерывной кристаллизации сахара из раствора в вертикальном вакуум-выпарном аппарате непрерывного действия. Известный уровень техники Определение существенных терминов. 1. Утфель: смесь кристаллов и маточного раствора, выпускаемая из вакуум-выпарного аппарата. 2. Каландр: оборудование, состоящее из близкорасположенных металлических труб, служащих для теплообмена. В настоящем изобретении описывается усовершенствованное устройство для непрерывного производства сахара. Устройство состоит из многочисленных вакуумных камер или рабочих камер, расположенных вертикально, одна поверх другой. Камеры выполняют функцию кристаллизации и выпаривания. Каждая камера вертикально соединена со следующей камерой так, что сахарный сироп после достижения определенной консистенции, подвергаясь испарению и кристаллизации в одной камере, перемещается в следующую камеру, где он подвергается дальнейшему концентрированию в результате выпаривания и кристаллизации. Процесс продолжается последовательно таким образом, чтобы концентрированный продукт, т.е. утфель, выпускался из последней камеры. Этот утфель затем подвергается дальнейшей обработке до окончательного выхода конечного кристаллизованного продукта, т.е. сахара. В известном техническом решении вместо непрерывного процесса был использован периодический процесс с применением вакуум-выпарного аппарата. Однако он имел следующие недостатки. 1. Производительность: низкая производительность кристаллизатора-выпаривателя вследствие того, что все стадии выполняются только в одном резервуаре. 2. Расход пара: более высокий как количественно, так и качественно. 3. Качество продукта: низкая и неравномерная скорость роста. 4. Время простоя: это промежуток времени между завершением одного процесса и началом другого. После того как процесс был прерван, должен быть сделан перерыв, чтобы очистить резервуар и привести его в рабочее состояние для новой загрузки, что является временем простоя. 5. Переменная нагрузка: меняющееся потребление греющего пара и переменные потребности в давлении насыщенного пара, приводящие к более высокому расходу энергии, неравномерной нагрузке, соответственно, на паровой котел и конденсатор, и как результат - к возросшим издержкам производства и сниженной эффективности операций. Эти недостатки привели к разработке вакуум-выпарных аппаратов непрерывного действия, где процесс проводят при непрерывной подаче кристаллов затравки и сахарного раствора в выпаривателькристаллизатор, в то время как утфель (высококонцентрированная суспензия) выпускается из выпаривателя-кристаллизатора. Имеются два типа устройств непрерывного действия - вертикальный и горизонтальный. В устройстве вертикального типа отсеки выпаривания-кристаллизации размещены вертикально, один поверх другого. В устройстве горизонтального типа те же самые отсеки соединены горизонтально друг с другом. Преимущество горизонтального устройства непрерывного действия состояло в том, что была улучшена функция среднего роста кристаллов, приводя к лучшему качеству продукта. Различные типы горизонтального устройства описаны в известных технических решениях (патентыIN 161506, 170702,GB 1049798, US 3627582, DE 2128031). Однако вакуум-выпарной аппарат непрерывного действия горизонтального типа имеет несколько недостатков, а именно: а) меняющееся качество продукта: большая разница в размере конечных кристаллов благодаря укороченному пути протока утфеля; б) трудности обработки: сиропы высокой частоты были трудны в обработке; в) проблема, связанная с инкрустацией: склонность к образованию плотных отложений, особенно в отверстиях между отсеками; плотные отложения являются нежелательным явлением, так как они снижают эффективность теплопередачи и препятствуют циркуляции/перемещению сиропа, снижая выход; г) отсутствие обеспечения байпасирования: в устройстве горизонтального типа все отсеки помещены в один и тот же резервуар; перемещение сиропа от одного отсека к другому происходит непрерывно,без обеспечения байпасирования любого отдельного отсека; следовательно, в случае технического обслуживания любого одного отсека весь агрегат должен быть остановлен; д) снижение качества конечного продукта: конгломерация и формирование ложных затравок, еще более приводящее к снижению качества конечного продукта; е) уменьшение выхода: укороченный путь утфеля и его выплескивание из одного отсека в другой приводит к плохому или уменьшенному выходу; ж) потребность большего пространства: требуется гораздо большая площадь; для завода, использующего выпарной аппарат периодического действия старого типа, который занимает намного меньше пространства, нет возможности заменить его горизонтальным выпарным аппаратом непрерывного дей-1 013155 ствия; з) сложная и дорогостоящая конструкция: вакуум-выпарные аппараты непрерывного действия имеют сложную и дорогостоящую конструкцию с неидентичными отсеками. Различные попытки устранить вышеуказанные недостатки горизонтальных вакуум-выпарных аппаратов непрерывного действия привели к нежелательным усложнениям устройства и систем управления,делая конструктивные и технологические факторы неблагоприятными (патентыUS 3879215,ЕР 0172965, US 5201957 и заявка на патентUS 2004177846). Недостатки горизонтальной системы непрерывного действия были преодолены разработкой вертикальной системы непрерывного действия. Было понятно, что недостатки горизонтальной системы, особенно те, которые связаны с качеством продукта, а именно с большим разбросом размеров кристаллов,конгломерацией, формированием ложных затравок и т.д., также возникают из-за различных условий на отдельных стадиях в выпарном аппарате. Поэтому на различных стадиях необходима неодинаковая обработка. Необходимость обеспечить такую неодинаковую обработку привела к предложению вертикального вакуум-выпарного аппарата непрерывного действия. В устройстве вертикального типа несколько смесительных резервуаров со средствами нагрева и с/без средств перемешивания смонтированы один над другим вертикально и находятся во взаимодействии друг с другом. Различные типы вертикальных систем описаны в известных технических решениях(патентJP 52001045, US 4120745, ЕР 0065775, ЕР 0201629, DE 3839182, FR 2695837 и заявка на патентIN/PCT/2002/02149/СНЕ). Важность циркуляции утфеля с использованием механических циркуляторов (мешалок) в вакуумвыпарных аппаратах хорошо установлена. Это оказывает влияние на энергетику, истощение утфеля и качество сахара. В результате мешалки (циркуляторы) выпарного аппарата были изучены и часто использованы для содействия циркуляции (патентыЕР 0065775, FR 2695837). Было показано, что механические циркуляторы (мешалки) улучшают качество кристаллов сахара. Кристаллы растут равномернее, и имеется меньше включений маточного раствора (van der poel 1980, Rieger и др. 1989:Zukerindustrie, 105, 237-240). Имеется меньшая цветность сахара и уменьшен риск потерь сахара при локальном перегреве. Кроме того, перемешивание уменьшает потребление воды центробежной мойкой на 50% (van der poel 1980; Zukerindustrie, 105, 237-240). Малая разница температур (12 К) между греющим паром и утфелем единственно возможна при использовании мешалок. Надежная работа без мешалокSchliephake, D.; Ekelhof, В.; Sittel, G. (1989): Zukerindustrie, 114, 875-878). Становится возможным использование насыщенного пара более низкого давления (например, поступающего после 2-го или 3-го цикла выпаривания), что позволяет уменьшить потребление пара на заводе. Также имеется меньше осадка на трубах вследствие абразивного эффекта при трении циркулирующих кристаллов. Предложено рациональное перемешивание без использования мешалок и осуществлено за счет упрощения конструкции и экономии тепла (индийские патентыIN 145885, IN 169913 и иностранные патенты US 4120745, ЕР 0201629, DE 3839182, FR 2695837 и заявка на патентIN/PCT/2002/02149/CHE). Раствор сахара переносится от одного резервуара к другому по стадиям при обеспечении байпасирования отдельной камеры посредством соответствующих трубопроводов. Различные типы вертикальных устройств непрерывного действия, оснащенных мешалками, описаны в известных технических решениях (патентыЕР 0065775, FR 2695837). В патентеЕР 0065775 (DE 3120732) описывается устройство, состоящее из двух или более камер вакуум-выпарного аппарата, размещенных одна на другой, где нижняя часть каждой камеры окружена вторичным паром камеры, расположенной ниже. Предпочтительный вариант имеет четыре размещенные одна на другой камеры. Мешалки первых обтекаемых камер выполнены как быстродействующие смесители, а мешалки следующих камер - как переворачивающие мешалки, размещенные в каждом случае на общем валу. Основными преимуществами, предложенными такой системой, являются: 1) улучшение качества продукта вследствие уменьшения конгломерации и формирования ложных затравок; 2) гомогенизация полученного утфеля; 3) длительный рабочий цикл: выпарной аппарат доступен в течение всего срока службы без какихлибо полных остановок агрегата, даже для утфеля высокой чистоты, тем самым значительно уменьшая время простоя; 4) оптимальная приспособленность камер кристаллизации и мешалок (механических циркуляторов) к условиям процесса; 5) экономия энергии, т.е. снижение эксплуатационных расходов. Однако такая схема расположения нарушает фундаментальные признаки вертикальных вакуумвыпарных аппаратов непрерывного действия, т.е. мешалки смонтированы на общем валу, что представляет собой недостаток, когда одну из камер выводят из процесса для очистки или по другим причинам. Для того чтобы преодолеть указанный недостаток, мешалки (циркуляторы) с отдельным приводом были внедрены в промышленном масштабе так, что процесс не прерывался, когда любую одну камеру-2 013155 выводят из процесса для очистки и т.д. Это было достигнуто введением промежуточных секций между камерами, в которых были смонтированы приводы мешалок (циркулятора) и редуктор с валом циркулятора, проходящим в вертикальный канал через верхнюю крышку каждого такого резервуара с механическим циркулятором (импеллером). Эта конструкция выпарного аппарата дала возможность модификации 5-й камеры для улучшения ее производительности (веб-сайт компании В.М.А www.bma-de.com). Вследствие различий во времени сохранения кристаллов и, соответственно, в росте кристаллов существует широкое распределение кристаллов по размерам. Основной причиной этого являлось ограниченное количество камер кристаллизации-выпаривания, оборудованных мешалками. Так как разброс качества кристаллов вызван недостатками обработки вследствие ограниченного количества камер кристаллизации-выпаривания, очевидно простым решением проблемы было бы увеличение количества камер. Фактически, первоначальные соображения и попытки произвести кристаллизацию выпариванием в качестве непрерывного процесса привели к признанию того, что из-за расширения распределения кристаллов по размерам эта цель могла быть достигнута только, если по меньшей мере 8 камер с мешалками(циркуляторами) были бы размещены последовательно (Austmeyer, K.E. 1982; Zuckerindustrie 107, 401414). Соответственно, сначала было предложено построить каскад из восьми камер с мешалками, из которых семь камер должны были быть в действии, в то время как одна камера подвергалась очистке. Однако по экономическим причинам эта концепция не могла быть осуществлена до настоящего времени. Основные проблемы, связанные с увеличением количества камер обработки, следующие. 1. Увеличенный вес устройства. 2. Вал мешалки становится очень длинным как в случае смонтированного наверху двигателя механической мешалки, так и в случае мешалок, смонтированных на общем валу. 3. Тесно связанные технические проблемы: например, сложности монтажа, проблемы технического обслуживания, увеличенные уровни шума, требования центровки/управления и т.д. Из вышеупомянутого очевидно, что, хотя устройство непрерывного действия вертикального типа имело явные преимущества над горизонтальной системой, оно также имело технические недостатки относительно количества стадий, которые могли быть объединены в одном устройстве. Предложен альтернативный вариант в патентеЕР 0065775 с многообразием камер, чтобы создать вертикальное устройство в виде двух вертикально стоящих колонн и переключать камеры колонн таким образом, чтобы камеры каждой колонны обтекались внутри последовательно сверху вниз. Однако у такой схемы спаренной колонны также имеются недостатки: 1) добавляет расход энергии, например, при насосной эксплуатации; 2) приводит к снижению общих эксплуатационных показателей и производительности системы,кроме вышеупомянутых недостатков; 3) также при такой схеме имеются проблемы, связанные с байпасированием камер при таком размещении. Настоящее изобретение способно преодолеть эти недостатки новым способом. Поиск в индийской базе данных патентов показывает, что ни в каком патенте не были описаны технические решения, касающиеся настоящего изобретения. Задача изобретения Принципиальной задачей изобретения является раскрытие усовершенствованного вертикального устройства, в котором преодолены проблемы технических недостатков и также экономичности, связанные с введением многообразия камер, при фиксированной высоте. Другой задачей изобретения является усовершенствованное вертикальное устройство выпариваниякристаллизации непрерывного действия, в котором значительно уменьшены проблемы плохого качества кристаллов вследствие широкого распределения кристаллов по размерам, конгломерации и формирования ложных затравок, но сохраняется экономичность процесса. Раскрытие изобретения Исследование известного уровня техники показывает, что, хотя весьма желательно иметь один вертикальный вакуум-выпарной аппарат непрерывного действия с восемью камерами для оптимального качества продукта, тем не менее, вышеупомянутое не было осуществлено на промышленном уровне изза технических трудностей и экономики. Существующее устройство в известном техническом решении состоит из оборудованных мешалками четырех или пяти камер, размещенных одна поверх другой, и имеет общую высоту около 31 м. В настоящем изобретении при использовании нового подхода в пределах приблизительно той же самой высоты вместо четырех или пяти камер были размещены восемь камер наряду с дополнительным резервуаром для хранения/буферным резервуаром. Согласно этому подходу промежуточное пространство между камерами, в котором помещались приводы механического циркулятора и редуктора, было в целом устранено и исключено использование общих валов для механических циркуляторов (мешалок), при этом приводы помещают в специально изолированные карманы в паровом пространстве в каждой камере. Кроме того, другой новый подход был принят при монтаже приводов в нижней части, в результате дос-3 013155 тигалось значительное сокращение длины вала от 5,0-6,0 м в известном устройстве только до 0,5-0,56 м в настоящем изобретении, что дает возможность легкой установки и технического обслуживания и приводит к экономии энергии. Изложение сущности изобретения Соответственно, в настоящем изобретении предлагается усовершенствованный вертикальный вакуум-выпарной аппарат непрерывного действия, содержащий цилиндрический корпус, имеющий ось,вдоль которой размещено множество камер одна поверх другой на общей оси, отличающийся тем, что в каждой камере имеется механический циркулятор, установленный в нижней части, помещенный в изолированный карман в сегменте парового пространства каждой камеры, а не в дополнительное пространство выше камеры, при этом давая возможность монтажа восьми рабочих вакуумных камер и резервуара для хранения или буферного резервуара в верхней части цилиндрического корпуса, имеющего ту же самую высоту, при которой в известном техническом решении были смонтированы только 4 или 5 рабочих камер, таким образом исключая необходимость монтажа двух вертикально стоящих колонн. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показана вертикальная проекция усовершенствованного вертикального вакуум-выпарного аппарата непрерывного действия согласно настоящему изобретению. На фиг. 2 показан другой вид вертикальной проекции на фиг. 1. На фиг. 3 показано увеличенное изображение верхней части двух рабочих камер выпарного аппарата на фиг. 2. Подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи Настоящее изобретение состоит из усовершенствованного вертикального вакуум-выпарного аппарата непрерывного действия, состоящего из восьми камер и резервуара для хранения в верхней части в пределах той же высоты, что и в известном техническом решении (фиг. 1 и 2), отличающегося тем, что в каждой камере имеется привод, смонтированный в нижней части, помещенный в изолированный карман в сегменте парового пространства каждой камеры, а не в дополнительное пространство выше камеры. В результате, в настоящем изобретении были решены технические проблемы, связанные с многообразием камер. Увеличение количества отсеков в вертикальном устройстве дает явные преимущества в улучшении качества продукта, помимо экономичности процесса. Однако экономические ограничения препятствовали увеличению высоты устройства, что могло бы привести к увеличению количества камер. Кроме того, технические проблемы, связанные с расположением, установкой и техническим обслуживанием приводов мешалок (циркуляторов), препятствовали увеличению количества камер в пределах той же самой высоты аппарата. В новом изобретении осуществлены три основных новшества. 1. Новое использование существующего пространства для размещения приводов мешалок (механических циркуляторов). В настоящем изобретении вместо использования дополнительного пространства для размещения сборки механического циркулятора было использовано существующее паровое пространство в каждой камере для размещения приводов. Эта новая схема стала возможной при отделении изолированного кармана сегмента парового пространства нижней рабочей камеры для монтажа нижнеприводной механической мешалки (циркулятора) в сужающемся вверх конусе W-образной нижней части днища каждой рабочей камеры. В результате этого по меньшей мере 8 камер были смонтированы с дополнительным резервуаром для хранения или буферным резервуаром наверху при приблизительно той же самой высоте около 31 м, при которой в известном варианте были смонтированы только 4 или 5 камер. Существенное улучшение качества продукта и пропускной способности достигнуто из-за большей поверхности нагрева и полезного объема для устройства аналогичных размеров. Это также исключает необходимость монтажа двух вертикально стоящих колонн, таким образом увеличивая общие эксплуатационные показатели и производительность системы. 2. Изменение положения и соединительного устройства сборки мешалок (циркуляторов). Установленный в нижней части привод мешалки (циркулятора) и редуктор являются непосредственно смонтированными однорядным планетарным приводом без соединительной муфты с валом значительно уменьшенной длины только около 0,5-0,56 м по сравнению с длиной вала 5,0 -6,0 м в известном техническом решении, таким образом обеспечивая возможность легкого монтажа, уменьшая расход энергии, облегчая техническое обслуживание, устраняя утечки воздуха, тем самым делая систему компактной и увеличивая общую производительность системы. 3. Устранение общего вала. В каждом отсеке имеется своя собственная сборка мешалки (циркулятора), при этом устраняется необходимость центрально установленного длинного вала, который затруднял техническое обслуживание. Напротив, техническое обслуживание и очистка в устройстве согласно настоящему изобретению намного проще. В результате этих нововведений были преодолены технические и экономические проблемы, которые препятствовали введению множественных камер в устройство фиксированной высоты. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, имеющего вертикальную ось, вдоль которой размещено множество вакуумных камер 2 одна поверх другой на общей оси (фиг. 1), каждая из вакуумных камер 2, по существу,-4 013155 имеет W-образную нижнюю часть 3 с пространством внизу, окруженным вторичным паром нижней камеры; при этом каждая рабочая камера 2 имеет связанное с ней регулирующее устройство, задающее состояние утфеля и объем выпуска в час и обеспечивающее больший объем выпуска в час данной камеры по сравнению с объемом выпуска в час непосредственно предшествующей рабочей камеры; средств теплоснабжения, содержащих вертикальную трубу стационарного кольцеобразного каландра 4, снабжаемого активным греющим паром от общего теплоснабжения 5 внешнего, относительно цилиндрического корпуса; центрального вертикального канала 6, оснащенного прерывателями 7 завихрения, и в вертикальном канале 6 каждой рабочей камеры 2 расположен импеллер осевого потока или механический циркулятор 8; одного или более механизмов для регулирования: а) давления греющего пара,б) давления насыщенного пара,в) состояния утфеля,г) пропорции подачи сырьевого сиропа и расхода,д) отношения сырьевого сиропа к подаче затравки,е) уровня утфеля и ж) перемещения утфеля от верхнего выпарного аппарата к нижнему выпарному аппарату, используя средства перемещения, которые включают в себя средства разгрузки самотеком; выпускной трубы 9 для утфеля в днище каждой камеры 2, оснащенной распределительным клапаном 10, регулируемым датчиком уровня той же самой камеры, и соединенной с трубой 11 с выходным отверстием в вертикальный канал 6, подводящей утфель к следующей нижней камере; загрузочной воронки 12, имеющей управляемые клапаном входные отверстия для кристаллов затравки, сырьевого сиропа и горячей воды и соединенной с общей впускной трубой 13, плавно переходящей в трубу 11 для подачи утфеля в каждую камеру, кроме первой (верхней) камеры, где общая впускная труба плавно переходит непосредственно в вертикальный канал 6, таким образом уменьшая многочисленные входные отверстия в каждой камере и потребность в трубопроводах; средств 14 для введения сырьевого сиропа в каждую камеру, соединенных с общим трубопроводом 15 подачи сиропа через распределительный клапан, регулируемый датчиком Брикса, имеющим выход в загрузочную воронку 12; средств 16 для непрерывного введения кристаллов затравки в первую рабочую камеру через загрузочную воронку 12; разгрузочных средств 17 для непрерывного выпуска сахарного сиропа и кристаллов продукта из последней рабочей вакуумной камеры 2; средств для откачивания пара и несконденсировавшейся паровоздушной смеси через общий паропровод 18, соединенный с конденсатором/рекомпрессором пара и также оборудованный средствами 19 сепарации улавливанием; средств 20 для удаления конденсата; средств для байпасирования отдельной рабочей камеры 2 при размещении соответствующих труб 21; средств 22 для снятия вакуума; средств для очистки, содержащих управляемую клапаном линию подачи пара 23, линии подачи горячей и холодной воды 24 и 25 с промывочной дренажной линией 26, соединенной с каналом 9 выпуска утфеля в днище камеры и регулируемой распределительным клапаном, плавно переходящей в общую промывочную дренажную трубу (не показана). В соответствии с самыми существенными признаками настоящего изобретения, очевидно, что был предложен новый подход, дающий возможность монтировать по меньшей мере восемь рабочих вакуумных камер 2 и резервуар 27 для хранения или буферный резервуар в верхней части цилиндрического корпуса 1, при той же самой высоте, при которой в известном техническом решении были установлены только 4 или 5 рабочих камер, таким образом исключая необходимость установки двух вертикально стоящих колонн, тем самым повышая общие эксплуатационные показатели и производительность системы. Эта стало возможным при отделении изолированного кармана 28 сегмента парового пространства 29 нижней рабочей камеры для монтажа нижнеприводной механической мешалки (циркулятора) в сужающемся вверх конусе, по существу, W-образной нижней части в днище каждой рабочей камеры. В изолированном кармане имеется достаточно пространства, позволяющего проводить работы по монтажу и техническому обслуживанию. Указанный привод мешалки (циркулятора), установленный в нижней части, является непосредственно смонтированным однорядным планетарным приводом 30 без соединительной муфты с валом значительно уменьшенной длины только около 0,5-0,56 м, таким образом обеспечивая возможность легкого монтажа, уменьшая расход энергии, облегчая техническое обслуживание, устраняя утечки воздуха, приводя к увеличению общей производительности системы. Это было достигнуто двумя факторами:-5 013155 А) расположением: расположение герметизирующих средств и подшипникового узла в специальном герметизированном и опорном корпусе 31, расположенном полностью в пределах рабочей камеры 2 вакуум-выпарного аппарата, и Б) использованием улучшенного редуктора: использование компактного и легкого редуктора 32 однорядного планетарного типа, имеющего полость шлицевого выхода и полость входа с размещением шпонки для непосредственного монтажа фланца однорядного привода. Он смонтирован непосредственно на нижней части каждой рабочей камеры 2 без какой-либо соединительной муфты и опорного элемента. Кроме того, в механических мешалках (циркуляторах) верхних рабочих камер установлены приводы более низкой производительности, чем установленные в последних и/или нижних рабочих камерах, без изменения конструкции лопастей импелера (циркулятора), что делает систему еще более энергосберегающей. Герметизированный и опорный корпус 31 снабжен на своей наружной части перевернутым конусом 33. Преимущество упомянутого перевернутого конуса 33 состоит в том, что он исключает области застоя рядом с корпусом 31 и способствует циркуляции утфеля в рабочей камере 2 вакуум-выпарного аппарата. Дополнительное преимущество перевернутого конуса 33 состоит в том, что он обеспечивает усиление герметизированного и опорного корпуса 31. Дополнительным признаком изобретения является то, что резервуар 27 для хранения, имеющий камеры для сиропа, горячей воды и холодной воды, смонтирован в верхней части цилиндрического корпуса 1, то есть выше рабочих вакуумных камер 2. Это уменьшает потребность в непрерывной насосной эксплуатации; резервуар для хранения, действующий как буфер для непрерывной подачи, дополнительно повышает эффективность системы. Нижняя часть упомянутого резервуара 27 для хранения или буферного резервуара имеет форму перевернутого конуса 34. Общий трубопровод 15 подачи сиропа, трубопроводы 24 и 25 горячей и холодной воды соединены с соответствующими выходными отверстиями резервуара 27 для хранения или буферного резервуара. Другим признаком является то, что средства сепарации улавливанием включают в себя весьма компактные центробежные сепарирующие ловушки 19 с верхними двумя рабочими камерами, имеющими четыре компактные сепарирующие ловушки, и другими нижними камерами, имеющими три компактные сепарирующие ловушки. Использование легких, компактных и множественных сепарирующих ловушек вместо одной большой сепарирующей ловушки дает преимущества легкого изготовления, монтажа и технического обслуживания. В другом варианте осуществления изобретения самая верхняя или самая нижняя рабочая вакуумная камера может использоваться как камера заводки кристаллов. Упомянутая камера заводки кристаллов работает на утфеле более высокой градации, чем рабочие камеры. Существенное улучшение качества продукта и пропускной способности достигнуто в настоящем изобретении вследствие увеличения количества камер в пределах тех же самых размеров, приводящего к увеличению поверхности нагрева и полезного объема, при этом сохраняя экономичность процесса. Сравнение технических признаков настоящего изобретения с признаками промышленно внедренного устройства ведущей компании дано ниже и является пояснительным: Устройство описано в патенте ЕР 0065775 и промышленно внедрено компанией the Braun Вследствие сокращения соотношения времени сохранения с увеличением количества отсеков в настоящем изобретении уменьшен коэффициент вариации, то есть может быть произведен сахар с узким диапазоном распределения частиц по размерам. Хотя изобретение было описано со ссылкой на определенные варианты осуществления, это описание не предполагает толкования в ограничительном смысле. Различные модификации раскрытых вариантов осуществления, так же как альтернативные варианты осуществления изобретения, станут очевидными для специалистов в данной области техники при ссылке на описание изобретения. Поэтому предполагается, что такие модификации могут быть сделаны, не выходя за рамки существа и объема настоящего изобретения, как описано. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вертикальный выпарной аппарат непрерывного действия для кристаллизации сахара, содержащий-6 013155 цилиндрический корпус, имеющий вертикальную ось, вдоль которой размещено множество вакуумных камер, одна поверх другой, на общей оси; каждая вакуумная камера, по существу, имеет W-образную нижнюю часть с пространством внизу,окруженным вторичным паром нижней камеры; каждая рабочая камера имеет связанное с ней регулирующее устройство, задающее состояние утфеля и объем выпуска в час и обеспечивающее больший объем выпуска в час данной камеры по сравнению с объемом выпуска в час непосредственно предшествующей рабочей камеры; средства теплоснабжения, содержащие вертикальную трубу стационарного кольцеобразного каландра, снабжаемого активным греющим паром от общего теплоснабжения внешнего относительно цилиндрического корпуса; каждая рабочая камера имеет центральный вертикальный канал, в котором расположен импеллер осевого потока или механический циркулятор, который, за исключением самого нижнего, помещен в изолированный карман в сегменте парового пространства последующей камеры, расположенной ниже,по меньшей мере один механизм для регулирования:a) давления греющего пара,b) давления насыщенного пара,c) состояния утфеля,d) пропорции подачи сырьевого сиропа и расхода,e) отношения сырьевого сиропа к подаче затравки,f) уровня утфеля иg) перемещения утфеля от верхнего выпарного аппарата к нижнему выпарному аппарату, используя средства перемещения, которые включают в себя средства разгрузки самотеком; выпускную трубу для утфеля в днище каждой камеры, оснащенную распределительным клапаном,регулируемым датчиком уровня той же самой камеры, и соединенную с трубой, подводящей утфель к следующей нижней камере; впуск для введения сырьевого сиропа в каждую камеру, соединенный с общим трубопроводом подачи сиропа через распределительный клапан, регулируемый датчиком Брикса; средство для непрерывного введения кристаллов затравки в первую рабочую камеру; выпуск для непрерывного выпуска сахарного сиропа и кристаллов продукта из последней рабочей вакуумной камеры; средства для откачивания пара и несконденсировавшейся паровоздушной смеси через общий паропровод, соединенный с конденсатором/рекомпрессором пара и также оборудованный средствами сепарации улавливанием; средства для удаления конденсата; средства для байпасирования отдельной рабочей камеры путем размещения соответствующих труб; средства для очистки, содержащие управляемую клапаном линию подачи пара, линии подачи горячей и холодной воды с промывочной дренажной линией, соединенной с каналом выпуска утфеля в днище камеры и регулируемой распределительным клапаном, плавно переходящей в общую промывочную дренажную трубу. 2. Аппарат по п.1, в котором нижнеприводной механический циркулятор, смонтированный в сужающемся вверх конусе, по существу, W-образной нижней части каждой рабочей камеры, имеет компактную конструкцию с существенно сокращенной длиной циркуляционного вала. 3. Аппарат по любому из пп.1 и 2, в котором герметизирующее средство и подшипник механического циркулятора, смонтированного в нижней части, расположены полностью внутри рабочей камеры в специальном корпусе для герметизирующего средства и подшипника. 4. Аппарат по п.3, в котором корпус для герметизирующего средства и подшипника снабжен обратным конусом. 5. Устройство по любому одному из пп.1-4, в котором привод механического циркулятора, смонтированного в нижней части, установлен коаксиально с редуктором, а редуктор смонтирован непосредственно в нижней части каждой рабочей камеры без какой-либо соединительной муфты или опорного элемента. 6. Аппарат по любому одному из пп.1-5, в котором редуктор является однорядным, планетарного типа с полостью шлицевого выхода и полостью входа с размещением шпонки для непосредственного монтажа привода на фланце. 7. Аппарат по любому одному из пп.1-6, который включает по меньшей мере восемь указанных камер, каждая из которых имеет соответствующий механический циркулятор; каждый из этих механических циркуляторов имеет привод определенной производительности; верхние механические циркуляторы имеют соответствующие приводы более низкой производительности, чем по меньшей мере один привод механического циркулятора, связанный с нижним механическим циркулятором; этот расположенный ниже механический циркулятор и указанные верхние механические циркуляторы имеют одинаковую конструкцию лопастей циркулятора. 8. Аппарат по п.1, в котором цилиндрический корпус снабжен резервуаром для хранения или бу-7 013155 ферным резервуаром с камерами для сиропа, горячей воды и холодной воды, смонтированным в верхней части цилиндрического корпуса. 9. Аппарат по п.8, в котором нижняя часть резервуара для хранения или буферного резервуара является перевернутым конусом. 10. Аппарат по любому одному из пп.1-9, в котором общий трубопровод подачи сиропа, трубопроводы горячей и холодной воды соединены с соответствующими выходными отверстиями резервуара для хранения или буферного резервуара. 11. Аппарат по любому одному из пп.1-10, в котором указанные камеры имеют средства сепарации улавливанием, которые включают в себя центробежные сепарирующие ловушки, причем две из верхних указанных камер имеют 4 сепарирующие ловушки, а другие нижние камеры имеют 3 сепарирующие ловушки.

МПК / Метки

МПК: C13G 1/04, C13G 1/06, C13F 1/00, C13F 1/02

Метки: вертикальный, вакуум-выпарной, аппарат, действия, усовершенствованный, непрерывного

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/11-13155-usovershenstvovannyjj-vertikalnyjj-vakuum-vyparnojj-apparat-nepreryvnogo-dejjstviya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Усовершенствованный вертикальный вакуум-выпарной аппарат непрерывного действия</a>

Похожие патенты