резервуар для охлаждения молока и способ его изготовления (варианты)

Формула изобретения

1. Резервуар для охлаждения молока, состоящий из теплоизолированных стенок, защищенных с внешних сторон слоями металла, устройств для перемешивания слоев молока во время его охлаждения, для заполнения резервуара молоком и его опорожнения, отличающийся тем, что внутри полимерных стенок резервуара закреплен жесткий решетчатый каркас, покрытый со всех сторон слоем полимерного материала, и расположено герметизированное от внешней среды пространство, заполненное легким газом, вся поверхность резервуара покрыта тонким слоем антикоррозийного металла.

2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что межстенное свободное пространство, герметизированное от внешней среды, заполнено воздухом.

3. Способ изготовления резервуара для охлаждения молока, включающий закрепление одного его слоя относительно другого за счет теплоизолирующего материала, отличающийся тем, что с внешней стороны стенок полимерной емкости закрепляют теплоизоляционный защитный слой, на котором размещают предварительно покрытый слоем полимерного материала и разогретый жесткий решетчатый каркас, с внешней стороны которого прижимают и закрепляют предварительно разогретые полимерные плиты, стыки которых соединяют, образуя свободное межстенное пространство, герметизированное от внешней среды, снизу резервуара крепят устройство для слива молока, соединения с резервуаром герметизируют также от внешней среды, внутреннюю и внешнюю поверхности резервуара выравнивают, очищают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла, внутри резервуара размещают теплообменник с поплавком, пропуская его соединительные трубопроводы через отверстия крышки, которой резервуар закрыт сверху.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что часть теплоизолирующего слоя, закрепленного с внешней стороны полимерной емкости, снимают и на освобождающуюся поверхность полимерной емкости, а также к жесткому решетчатому каркасу крепят предварительно разогретые перемычки из полимерного материала на определенном расстоянии друг от друга, к которым затем прикрепляют внешние плиты.

5. Способ изготовления резервуара для охлаждения молока, включающий закрепление одного его слоя относительно другого за счет теплоизолирующего материала, отличающийся тем, что жесткий решетчатый каркас размещают посередине внутренней стенки резервуара и производят одновременное изготовление внутренней и внешней его стенок из полимерного материала, находящегося в разогретом жижеобразном состоянии, после остывания и отверждения стенок их поверхность очищают, выравнивают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла, внутри резервуара размещают теплообменник с поплавком, пропуская его соединительные трубопроводы через отверстия крышки, которой резервуар закрыт сверху.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоизолирующей технике и к способу изготовления теплоизолированных резервуаров, применяемых для охлаждения и хранения молока на молочно-товарных фермах.

Известно устройство для охлаждения молока, состоящее из резервуара, внутри которого размещен теплообменник, удерживаемый на поверхности молока за счет поплавка, закрепленного на всей боковой поверхности теплообменника [1].

Недостатком данного устройства является то, что стенки резервуара, в котором находится молоко, не изолированы от внешней среды и поэтому данное устройство, охлаждая молоко, охлаждает также внешнюю среду и металлические стенки резервуара, что увеличивает энергозатраты при охлаждении молока.

Наиболее близким по устройству и принятым в качестве прототипа является резервуар для хранения молока, состоящий из алюминиевой емкости и внешнего стального корпуса, а также слоя теплоизолирующего материала, расположенного между ними, и механической мешалки [2].

Однако при изготовлении такого резервуара требуется много металла, а следовательно, увеличиваются теплоемкость и вес резервуара, при этом молоко, находящееся в емкости, не охлаждается, а только перемешивается за счет механической мешалки, которая ухудшает его качество.

Известен способ изготовления теплоизолированного резервуара, включающий размещение емкости в корпусе резервуара и фиксацию ее путем заполнения свободного пространства между ними теплоизолирующим материалом [3].

Недостатком данного способа является то, что при изготовлении этого резервуара теплоизолирующий материал неполностью заполняет свободное пространство, что приводит к неравномерной теплоизоляции резервуара, а также преждевременному разрушению этого слоя, этот способ используется при изготовлении резервуаров небольшого размера.

Наиболее близким и принятым в качестве прототипа способом изготовления резервуара является способ, включающий изготовление корпуса резервуара и закрепление внутри него емкости в литейной форме за счет теплоизолирующего вспенивающегося материала [4].

Недостатком данного способа является изготовление внешний и внутренних деталей резервуара определенной толщины, которые увеличивают вес и теплоемкость резервуара, что снижает срок хранения молока в резервуаре.

Цель изобретения - уменьшение теплоемкости и веса резервуара путем изготовления его стенок из армированного, теплоизолирующего материала, покрытого с внешних сторон тонким слоем металла.

Цель достигается тем, что внутри полимерных стенок резервуара закреплен жесткий решетчатый каркас, покрытый со всех внешних сторон слоем полимерного материала, и расположено герметизированное от внешней среды пространство, заполненное воздухом, вся поверхность резервуара покрыта тонким слоем антикоррозийного металла, межстенное свободное пространство, герметизированное от внешней среды, заполнено инертным газом.

Для изготовления данного резервуара предлагается способ, заключающийся в том, что с внешней стороны стенок полимерной емкости закрепляют теплоизоляционный защитный слой, на котором размещают предварительно покрытый слоем полимерного материала и разогретый жесткий решетчатый каркас, с внешней стороны которого прижимают и закрепляют предварительно разогретые полимерные плиты, стыки которых соединяют, образуя свободные межстенные пространства, герметизированные от внешней среды, снизу резервуара крепят устройство для слива молока, соединения которого герметизируют от внешней среды, внутреннюю и внешнюю поверхности резервуара выравнивают, очищают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла; внутри резервуара размещают теплообменник, пропуская его соединительные трубопроводы через отверстия крышки, которой резервуар закрывается сверху.

Предлагается следующий способ изготовления резервуара, изменяющий предыдущий способ. Часть теплоизоляционного слоя, закрепленного с внешней стороны полимерной емкости, снимают и на эту освободившуюся поверхность, а также к жесткому решетчатому каркасу крепят предварительно разогретые перемычки из полимерного материала, на определенном расстоянии друг от друга, к которым прикрепляют внешние плиты.

Предлагается следующий способ изготовления резервуара: жесткий решетчатый каркас размещают внутри формы для литья, посередине места формирования стенки внутренней полимерной емкости, форму, покрытую изнутри защитным слоем, заполняют разогретым полимерным материалом, после остывания резервуар извлекают из формы, всю его поверхность очищают, выравнивают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла, внутри резервуара размещают теплообменник с поплавком, пропуская его соединительные трубопроводы через отверстия крышки, которой резервуар закрыт сверху.

Сопоставительный анализ заявляемого резервуара для охлаждения молока с прототипом позволяет сделать вывод, что для уменьшения теплоемкости и веса резервуара все его стенки изготовлены из плотного теплоизолирующего материала, для увеличения жесткости стенки армированы изнутри жестким решетчатым каркасом, который крепится плотно к поверхности полимерной емкости за счет полимерного слоя решетчатого каркаса, а также последний компенсирует деформацию стенок полимерной емкости для того, чтобы разогретый полимерный слой решетчатого каркаса предварительно не прилипал к стенкам полимерной емкости, между ними закрепляют теплоизолирующий слой, который также не позволяет расплавить стенки полимерной емкости, внешний корпус резервуара закрепляют на стенках емкости и каркаса, образуя межстенное, герметизированное свободное пространство, в котором находится воздух или заполняемое газом, вся внутренняя и наружная поверхности резервуара покрываются тонким слоем антикоррозийного металла. Все это уменьшает металлоемкость и вес резервуара, улучшает теплоизоляцию его стенок, сохраняя их жесткость.

Таким образом, заявляемый резервуар для охлаждения молока соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) исследуемой области и смежных областей позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию "существенные отличия".

Сопоставительный анализ способа изготовления резервуара с прототипом позволяет сделать вывод, что отличия заявляемых способов в следующем: они позволяют жестко фиксировать стенки полимерной емкости без их деформации, при изготовлении резервуара образуется герметизированное, свободное межстенное пространство, которое улучшает теплоизоляцию стенок резервуара, так как воздух или инертный газ является лучшим теплоизолятором, стенки резервуара защищаются с внешней стороны слоем антикоррозийного металла, который сохраняет его санитарно-гигиенические требования, теплоизоляцию стенок при их изготовлении можно увеличить за счет увеличения ширины полимерных перемычек, крепящих корпус к полимерной емкости резервуара, имеется возможность уменьшить толщину стенок резервуара путем литья из полимерного материала всех деталей резервуара, одновременно при этом происходят армирование стенок внутренней полимерной емкости жестким решетчатым каркасом и защита их внешней поверхности тонким слоем антикоррозийного металла. Таким образом, заявляемые способы соответствуют критерию "новизна".

Заявляемые способы позволяют изготовить стенки резервуара жесткими, легкими и менее теплоемкими, так как при их изготовлении используется минимальное количество материала, увеличивающее вес резервуара. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен резервуар, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - резервуар при его изготовлении, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, поперечный разрез.

Резервуар для охлаждения молока состоит из корпуса 1, который изготовляется из листов полимерного материала или из этого материала за счет литья, емкости 2, которая изготовляется также из полимерного материала, но дополнительно еще путем горячей штамповки, межстенного свободного пространства 3, образованного при изготовлении стенок резервуара, жесткого решетчатого каркаса 4, который изготовлен из металла и покрыт с внешней поверхности слоем полимерного материала, теплоизолированного защитного слоя 5, расположенного между полимерной емкостью 2 и решетчатым каркасом 4, который может быть различной толщины и из различного материала, например стекловолокна, бумаги и т. д. Толщина зависит от температуры нагрева жесткого решетчатого каркаса 4, защитный слой 5 предохраняет от преждевременного соединения стенок емкости 2 и каркаса 4, резервуар содержит перемычки 6, соединяющие корпус 1, решетчатый каркас 4 и емкость 2, которые вместе располагаются между ними и изготавливаются из полимерного материала. С внешней стороны стенки резервуара покрыты защитным комбинированным слоем металла 7, состоящим из слоя меди и слоя антикоррозийного металла, нанесенных на внешнюю поверхность в два этапа. Сверху резервуар закрыт теплоизолированной крышкой 8, молоко поступает в резервуар через отверстие 9 крышки, а сливается через трубопровод 10. Для перемешивания слоев молока при его охлаждении или хранении внутри резервуара размещен теплообменник 11, который удерживается на поверхности молока и изменяет свое положение по вертикали в зависимости от поступления молока в резервуар за счет поплавка 12, закрепленного на всей его боковой поверхности. К теплообменнику 11 подводится жидкий хладоноситель, например холодная вода или охлажденный рассол, по патрубку 13 и отводится из него уже согревшийся хладоноситель по патрубку 14, которые соединены с внешней системой охлаждения через соединительные трубопроводы 15, проходящие через отверстия 16 в крышке 8 резервуар. Имеются форма для литья 17 и проставка 18.

Молоко поступает в резервуар через отверстие 9 в крышке 8, по мере поступления его в резервуар теплообменник 11 перемещается вверх и удерживается на его поверхности за счет поплавка 12, жидкий хладоноситель, проходя через патрубок 13, поступает внутрь теплообменника 1, забирает тепло от верхних слоев молока и отводит его из теплообменника через патрубок 14, тем самым охлаждая верхние слои молока, которые, охлаждаясь, становятся плотнее и тяжелее. Опускаясь вниз, они вытесняют более легкие, теплые слои вверх. Процесс охлаждения молока протекает беспрерывно с момента поступления его в резервуар, благодаря малой теплоемкости стенок резервуара они не изменяют свою температуру, это позволяет снизить их теплопередачу при охлаждении молока, после охлаждения или хранения молоко сливают через трубопровод 10.

Способ изготовления резервуара осуществляется следующим образом.

Предварительно изготавливают определенного размера и формы полимерные плиты для изготовления корпуса 1 резервуара, полимерную емкость 2.

Жесткий решетчатый каркас 4, изготовленный из металла, покрывают со всех внешних сторон слоев полимерного металла, внутренний размер каркаса должен соответствовать внешнему размеру полимерной емкости 2 для того, чтобы соединить между собой переходной посадкой полимерную емкость 2 и жесткий решетчатый каркас 4, для этого учитывается толщина теплоизоляционного слоя 5, расположенного между полимерными слоями. Защитный слой 5 закрепляют на внешней поверхности емкости 2 за счет клея или путем нагрева внешней стороны стенок емкости 2 и прижатия к ней этого теплоизоляционного слоя, также этот слой может быть закреплен на внутренней поверхности стенки решетчатого каркаса 4, который покрыт слоем полимерного материала и разогретый изнутри путем пропускания через его металлическую часть электрического тока большой мощности, при изготовлении каркаса учитывается толщина защитного слоя. После этого и приступают к сборке полимерного резервуара, на внешнюю поверхность полимерной емкости 2 закрепляют защитный слой 5 и размещают предварительно нагретый жесткий решетчатый каркас 4, который после его остывания жестко фиксирует стенки полимерной емкости 2 в определенном положении, с внешней стороны решетчатого каркаса 4 крепят полимерные пластины, которые разогревают со стороны каркаса 4 до липкого состояния, а затем их прижимают к каркасу, стыки плит соединяют, образуя корпус 1 резервуара, их соединяют путем паяния полимерным материалом, например стыки плит нагревают и заполняют разогретым полимерным материалом, а затем поверхность соединительного шва выравнивают. Образовав сплошную внешнюю стенку со всех сторон жесткого решетчатого каркаса, свободное пространство 3 между емкостью 2 и корпусом 1 герметизируют с верхних и нижних торцов резервуара узкими полосками полимерного материала определенной толщины. Снизу к резервуару крепится трубопровод 10 для слива охлажденного молока, у которого герметизируют от внешней среды соединения стенок трубопровода 10 и стенки корпуса 1 и емкости 2. После формирования стенок резервуара, которые армированы и имеют теплоизоляцию в виде свободного пространства 3 внутри стенок резервуара, оно остается заполненным воздухом или заполняется легкими инертными газами, например водородом, гелием, углеродом, оксидом углерода, неоном, аргоном и др., предотвращающими передачу тепла от одной стенки резервуара к другой, затем отверстия для заполнения свободного пространства 3 газом герметизируют. Внешние стороны стенок резервуара очищают от загрязнения, выравнивают, полируют и покрывают слоем меди химическим способом, опуская резервуар в раствор для химического меднения, например, следующего состава: серо-кислая медь, гидроксид натрия, углекислый натрий, трилон, формалин, роданин, железосинеродистый калий (кровяная соль) в определенной пропорции и при 18 - 25^oC. После образования слоя меди на поверхности резервуара таким же способом наносят слой антикоррозийного металла, например слой олова, хрома никеля, серебра и т.д., затем проводят химическое оксидирование и химическое окрашивание поверхности. Внутри резервуара размещают теплообменник 11, закрывают крышкой 8 и через отверстия 16 этой крышки выводят соединительные трубопроводы 15, за счет которых патрубки 13 и 14 теплообменника соединяются с внешней системой жидкого хладоносителя.

Предлагается другой способ изготовления резервуара, увеличивающий свободное пространство, т. е. теплоизоляцию стенок резервуара. После проведения предварительных операций по изготовлению деталей резервуара размещается и закрепляется защитный слой 5 и жесткий решетчатый каркас 4 на внешней стороне полимерной емкости 2 или внутри каркаса 4, после остывания каркаса 4 часть этого слоя снимается и к очищенной поверхности емкости и к решетчатому каркасу 4 на определенном расстоянии друг от друга крепят перемычки 6 путем паяния полимерным материалом. С внешней стороны к перемычкам 6 крепят внешние плиты, образуя корпус 1 резервуара с внешней стороны каркаса 4. Свободное пространство 3, образовавшееся внутри стенок резервуара, герметизируется с верхнего и нижнего торцов резервуара слоем такого же материала, что и корпус 1 и емкость 2 резервуара. Снизу резервуара крепится трубопровод 10, герметизируются его соединения между стенками резервуара от внешней среды. Всю внешнюю поверхность резервуара очищают от загрязнения, выравнивают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла химическим способом, приготовляя растворы определенного состава и выдерживая резервуар в емкости с этим раствором до образования защитных пленок определенной толщины из металла. Внутри резервуара размещают теплообменник 11 с поплавком 12, резервуар закрывается крышкой 8, через отверстия 15 этой крышки продеваются соединительные шланги 16, которые соединены с патрубками 13 и 14 теплообменника 11, подсоединяя последние к внешней системе жидкого хладоносителя.

Предлагается следующий способ изготовления резервуара. Имеется форма для литья стенок корпуса 1, емкости 2 и перемычек 6, снизу формы имеется место для литья трубопровода 10. Перед литьем стенок резервуара проводят следующие предварительные операции. На дне формы для литья стенок резервуара, в ее центре, размещают и закрепляют проставки 18, представляющие по форме сегменты окружности, которые внутри имеют герметизированное свободное пространство, заполненное воздухом или легким газом, проставки выполнены из металлизированного полимерного материала с повышенной температурой плавления для предотвращения их преждевременной тепловой деформации, при литье стенок резервуара они могут быть покрыты слоем теплоизоляции, по середине места для литья внутренней стенки емкости 2 размещают жесткий решетчатый каркас 4, с внешней стороны которого размещают кольцеобразную сегментную форму 17 для образования свободного межстенного пространства 3, которые соединены между собой верхней частью формы, выполненной в виде кольца и имеющей литники для заполнения формы полимерным материалом. В центре кольцевой формы размещают другую часть формы для литья, выполненной в виде круглого стержня, которая формирует внутреннюю поверхность емкости 2. Все внутренние поверхности формы покрыты защитным слоем, например, тефлона. После закрепления всех деталей формы ее заполняют разогретым полимерным материалом, после остывания материала резервуар вынимают из формы, свободное пространство между стенками герметизируют с верхней торцевой части резервуара слоем полимерного материала, затем всю его внешнюю поверхность выравнивают, очищают, полируют и наносят слой меди, а затем слой антикоррозийного металла химическим способом, путем погружения резервуара в растворы определенного состава, выдерживают его в емкости с раствором поочередно до образования защитных слоев сначала меди, а затем антикоррозийного металла, доводя толщину слоя до определенной величины. Внутри резервуара размещают теплообменник 11 с поплавком 12 и соединительные трубопроводы 15 продевают через отверстия 16 крышки 8.

Предлагаемый резервуар для охлаждения молока не снижает качества молока, а при его охлаждении снижает энергозатраты, так как не происходит теплопотерь из-за нагревания стенок резервуара, и не требуется специальных теплоизолирующих материалов.

Источники информации

1. Патент РФ N 1799238, кл. A 01 J 9/04 от 1990, БИ N 8, 1993.

2. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК, т. 1, ч. 3.-М: Молочная промышленность, каталог, 1990.

3. Авторское свидетельство СССР 1593618, кл. A 47 J 47/00, от 1988.

4. Авторское свидетельство СССР N 1729470, кл. A 47 J 41/02, от 1992.