парогенератор

Формула изобретения

Парогенератор, содержащий установленную в изоляционном корпусе основную емкость, в которой размещен электродный нагреватель жидкости, регулировочную емкость, связанную через вентиль с основной емкостью, в верхней части которой расположено выходное отверстие, отличающийся тем, что регулировочная емкость разделена на верхнюю и нижнюю полости перегородкой, которая закреплена выше уровня установки жидкости в основной емкости и имеет отверстие с закрепленной в нем трубкой, расположенной в верхней полости и соединяющей ее с нижней полостью, при этом связь основной емкости с регулировочной емкостью осуществлена через нижнюю часть верхней полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронагревательным аппаратам, применяемым в пищевой промышленности, и может быть использовано при изготовлении пивного сусла или любого жидкого продукта, быстро вспенивающегося при вскипании.

Известен парогенератор, используемый в установке для изготовления пива, содержащий емкость, в которой расположен электродный нагреватель, емкость питания с системой трубопроводов (см. патент СССР N 1817791, кл. C 12 C 13/00, от 12.03.92).

Однако известное устройство имеет невысокий КПД и не имеет саморегулировки по потреблению мощности.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому изобретению является парогенератор, содержащий установленную в изоляционном корпусе основную емкость, в которой размещен электродный нагреватель жидкости, регулировочную емкость, связанную через вентиль с основной емкостью, в верхней части которой расположено выходное отверстие.

(см. патент РФ N 2099403, кл. C 12 C 13/02, от 14.03.96).

Однако это известное устройство имеет сложную конструкцию и возможность работы лишь на один сосуд обогрева и не обеспечивает надежную регулировку потребляемой мощности при работе с различными типами быстровспенивающихся жидкостей.

Техническим результатом является упрощение конструкции и регулировки потребляемой мощности, повышение надежности, а также расширение функциональных возможностей при использовании для различных типов быстровспенивающихся жидкостей.

Достигается это тем, что в парогенераторе, содержащем установленную в изоляционном корпусе основную емкость, в которой размещен электродный нагреватель жидкости, регулировочную емкость, связанную через вентиль с основной емкостью, в верхней части которой расположено выходное отверстие, согласно изобретению регулировочная емкость разделена на верхнюю и нижнюю полости перегородкой, которая закреплена выше уровня установки жидкости в основной емкости и имеет отверстие с закрепленной в нем трубкой, расположенной в верхней полости и соединяющей ее с нижней полостью, при этом связь основной емкости с регулировочной емкостью осуществлена через нижнюю часть верней полости.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение парогенератора вышеописанным образом позволило не использовать большое количество вентилей и трубопроводов, расширить функциональные возможности за счет автономности выполнения парогенератора и возможности работы не только с одним заторно-сусловарочным аппаратом.

Сравнение предлагаемого устройства с ближайшим аналогом позволяет судить о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования.

На чертеже представлена конструкция предложенного устройства.

Устройство содержит установленную в изоляционном корпусе 1 основную емкость 2, в которой размещен электродный нагреватель 3 жидкости, регулировочную емкость 4, которая разделена перегородкой 5 на верхнюю и нижнюю полости 6 и 7 соответственно. Регулировочная емкость 4 связана с основной емкостью 2 через нижнюю часть верхней полости 6 трубопроводом 8 через регулировочный вентиль 9. В данном конкретном примере нижней частью верхней полости 6 является перегородка 5, которая предпочтительно устанавливается горизонтально.

Перегородка 5 закреплена выше уровня установки жидкости в основной емкости 2 и имеет отверстие с закрепленной в нем переливной трубкой 10, расположенной в верхней полости 6 и соединяющей ее с нижней полостью 7.

Трубка 10 предпочтительно должна быть установлена перпендикулярно горизонтальной поверхности перегородки 5.

Кроме того, устройство содержит патрубки 11 и 12 слива из нижней полости 7 регулировочной емкости 4 и из основной емкости 2 соответственно с вентилями 13 и 14, патрубок 15 заполнения водой емкостей парогенератора с вентилем 16, патрубок 17 перелива с контрольным вентилем 18 и патрубок 19 выходного отверстия, соединяющий основную емкость 2, например, с паровой рубашкой 20 нагрева теплоизоляционного сосуда 21, например, заторно-сусловарочного аппарата (в устройство не входят).

При этом паровая рубашка 20 нагрева должна иметь вентиль для сброса воздуха из нее, предохранительное устройство и мановакуумметр (на чертеже не показаны), а на сосуде 21 должен быть датчик температуры для контроля температуры нагреваемой в нем жидкости.

Работа устройства.

Основная емкость 2 парогенератора заполняется водой через вентиль 16, патрубок 15, полость 6, трубопровод 8 и открытый регулировочный вентиль 9 до появления воды из патрубка 17 через открытый вентиль 18 и полного покрытия водой электродного нагревателя 3, при этом вентиль 16 закрывается, а регулировочный вентиль 9 и контрольный вентиль 18 закрываются после прекращения истечения воды из патрубка 17 перелива. После подачи питания на электроды нагревателя 3 вода в основной емкости 2 быстро вскипает и пар через ее выходное отверстие и патрубок 19 поступает в паровую рубашку 20 нагрева теплоизоляционного сосуда 21, где конденсируется на его поверхности, нагревая содержащуюся в нем жидкость. Конденсат воды возвращается в основную емкость 2 парогенератора самотеком по патрубку 19 со дна паровой рубашки 20 обогрева, при этом основная емкость 2 парогенератора и паровая рубашка 20 нагрева изоляционного сосуда 21, соединенные между собой патрубком 19, создают единую полость. На поверхности сосуда 21 в паровой рубашке 20 обогрева создается постоянная разница температур нагреваемой жидкости в сосуде 21 и поступающего на нагрев пара.

Для более эффективного использования поверхности теплообмена из паровой рубашки 20 обогрева сбрасывают воздух через вентиль (на чертеже не показан), при этом контролируют давление в ней мановакуумметром (на чертеже не показан) и температуру жидкости в сосуде 21 термодатчиком (на чертеже не показан). Так как в нашем случае может применяться парогенератор низкого давления, создающий небольшую разницу температур на поверхности теплообмена (например, 15^oC), поэтому кипение воды в основной емкости 2 после сброса воздуха из паровой рубашки 20 обогрева может происходить как при избыточном давлении, так и в вакууме.

Так как количество потребляемой энергии пропорционально электропроводности воды и площади поверхности электродов покрытой водой, то поэтому снижение уровня воды в основной емкости 2 уменьшает потребляемую мощность парогенератора и снижает парообразование.

Из-за разных свойств различных быстровспенивающихся жидкостей (пивное сусло, молоко и т.п.) требуется обеспечивать различные температурные режимы работы. При этом для определенного типа жидкости предварительно наполняют нижнюю полость 7 водой до заранее определенного уровня, позволяющего обеспечить оптимальный режим нагрева этой быстровспенивающейся жидкости.

В нашем примере применения предлагаемого устройства в составе оборудования для варки пивного сусла парогенератор предназначен для нагрева и кипячения пивного сусла в изолированном сосуде 21. При этом нагрев сусла требует потребления максимальной мощности, а его кипячение требует плавного перехода с потребления максимально необходимой мощности до минимально необходимой по технологии, т.к. сусло быстро вспенивается при вскипании, а излишнее потребление электроэнергии повышает ее расход.

Резкое пенообразование на поверхности сусла приводит к загрязнению верхних трубопроводов нагреваемого сосуда 21, что ухудшает качество сусла, а потом и пива. Для исключения этого при фиксации избыточного давления мановакуумметром (на чертеже не показан) открывают регулировочный вентиль 9, и вода по трубопроводу 8 постепенно выдавливается из основной емкости 2 в полость 6 регулировочной емкости 4, т.к. в нашем случае может применяться парогенератор низкого давления, создающий небольшую разницу температур на поверхности теплообмена (например, 15^oC), поэтому кипение воды в основной емкости 2 после сброса воздуха из паровой рубашки 20 обогрева может происходить как при избыточном давлении, так и в вакууме. Вода, поступающая под избыточным давлением из основной емкости 2 в полость 6 регулировочной емкости 4, постепенно наполняет полость 6, сжимая воздух в полостях 6 и 7, разделенных перегородкой, но соединенных между собой трубкой 10, при этом на момент вскипания сусла давление в основной и регулировочной емкостях 2 и 4 уравновешивается, но высота трубки 10 исключает перелив воды из полости 6 в полость 7, а оставшийся уровень воды в основной емкости 2 обеспечивает потребление энергии для поддержания необходимой интенсивности кипения. Рост температуры в сосуде 21 замедляется и не приводит к резкому вскипанию, что для случая варки пивного сусла или другого аналогичного производства, например молочно-кислых продуктов, позволяет обеспечить высокое качество конечного продукта. Объем полости 6 с высотой трубки 10 исключает перелив в полость 7 воды, вытесняемой из основной емкости при саморегулирующем переходе на потребление парогенератором минимальной мощности, а минимальная мощность регулируется изменением воздушного объема регулировочной емкости 4 предварительным наполнением полости 7 водой до определенного уровня через патрубок 15 с вентилем 16, полость 6 и трубку 10 при закрытом регулировочном вентиле 9.

Вода из полости 6 при открытом регулировочном вентиле 9 возвращается самотеком в основную емкость 2 после отключения энергопитания электродного нагревателя 3, т.к. при отсутствии воздуха в совместной полости основной емкости 2 и паровой рубашки 20, соединенных патрубком 19, в ней восстанавливается вакуум. Слив воды из полости 7 производят через патрубок 11 с вентилем 13, а из основной емкости 2 через патрубок 12 с вентилем 14.

Устройство легко поддается автоматизации, для чего вентиль 9 открывается по сигналам от термодатчика на сосуде 21 и мановакуумметра на паровой рубашке 20.

Таким образом, парогенератор при относительно простой конструкции обеспечивает подачу пара и режим саморегулирования с плавным переходом от стадии нагрева сусла в стадию его кипения без интенсивного пеновыделения.

При этом за счет автономности выполнения парогенератора расширяются его функциональные возможности работы не только с одним заторно-сусловарочным аппаратом, но и одновременно с другими узлами, имеющими паровые рубашки обогрева, а возможность предварительного наполнения нижней полости водой позволяет подбирать нужные оптимальные режимы для различных быстровспенивающихся жидкостей.