Установка для охлаждения жидкостей, преимущественно молока

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ,ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МОЛОКА(71) Заявители Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники,ОАО Лепельский молочно-консервный комбинат(73) Патентообладатели Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники,ОАО Лепельский молочно-консервный комбинат(57) 1. Установка для охлаждения жидкостей, преимущественно молока, содержащая термоизолированный резервуар с хладоносителем, например водой, помещенную в него ванну с охлаждаемой жидкостью, холодильную машину, состоящую из компрессорно-конденсаторных агрегатов, испаритель-льдоаккумулятор, погруженный в хладоноситель, опорную платформу, установленную на резервуаре, пульт управления,отличающаяся тем, что испаритель-льдоаккумулятор выполнен в виде отдельных секций, равных по количеству компрессорно-конденсаторным агрегатам, при этом каждая секция испарителя-льдоаккумулятора снабжена терморегулятором и объединена с одним из компрессорно-конденсаторных агрегатов в охлаждающий модуль с автономным циркуляционным контуром хладагента. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что охлаждающий модуль содержит последовательно соединенные в замкнутый циркуляционный контур хладагента герметичный компрессор со встроенным электродвигателем, с нагнетательным и всасывающим патрубками, укрепленный на основании, установленный над ним на стойках теплообменный конденсатор воздушного охлаждения в виде трубчатого оребренного змеевика, прикрепленный снизу к основанию с помощью штанг испаритель в виде трубчатого змеевика с входным и выходным трубопроводами, фильтром-осушителем и капиллярной трубкой, терморегулятор,установленный на стойке, при этом один вывод змеевика теплообменного конденсатора присоединен к нагнетательному патрубку компрессора, другой вывод через фильтр-осушитель и капиллярную трубку - к входному трубопроводу испарителя, выходной трубопровод испарителя - к всасывающему патрубку компрессора, термочувствительный элемент терморегулятора закреплен на входном трубопроводе Фиг. 1 испарителя ниже уровня хладоносителя в резервуаре, а его электрические контакты соединены последовательно с электрической цепью электродвигателя компрессора. 3. Установка по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что опорная платформа выполнена в виде плоской, прямоугольной рамы с окнами для размещения в них охлаждающих модулей, расположенными равномерно по площади рамы и снабженными по периметру зажимами, например винтовыми, для их закрепления. 1354. Установка по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что пульт управления содержит органы управления и индикации режимов работы каждого охлаждающего модуля, состоящие из включателя, индикатора работы и индикатора холода, при этом включатель соединен последовательно с электрической цепью электродвигателя компрессора, индикатор работы подключен параллельно к электрическому пусковому конденсатору электродвигателя, индикатор холода параллельно к электрическим контактам терморегулятора.(56) 1. Резервуар непосредственного охлаждения МКА 2000 Л - 2 А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ПО Кургансельмаш, 1986, - С. 51. 2. Шпыро А. В., Карачун Г. А., Колесень Е. А. Устройство, монтаж, эксплуатация холодильных машин и установок молочнотоварных ферм. - Мн. Ураджай, 1999. - С. 53-55. 3. Краснокутский Ю. В. Холодильные машины на фермах. Россельхозиздат, 1987. - С. 53-55 (прототип). Полезная модель относится к холодильной технике, в частности к охладителям молока, и может быть использована в сельском хозяйстве на животноводческих фермах, централизованных пунктах сбора молока для его охлаждения и хранения в охлажденном состоянии, а также для охлаждения жидкостей, сырья и продуктов на предприятиях молочной, мясной и пищевой промышленности. Известна установка непосредственного охлаждения молока, содержащая молочную ванну, дно которой выполнено в виде щелевого испарителя, в котором происходит кипение хладагента 1. Такая установка требует применения компрессорно-конденсаторного агрегата высокой холодопроизводительности и большого количества хладагента. Кроме того, для исключения подмерзания молока в такой установке используется сложная терморегулирующая аппаратура, что снижает надежность работы установки. Известна установка охлаждения молока с аккумуляцией льда в промежуточном хладоносителе (воде) путем намораживания его на испарителе, погруженном в резервуар с водой, в который помещена молочная ванна 2. В такой установке используется холодильная машина, содержащая компрессорно-конденсаторный агрегат большой единичной мощности с большим объемом конденсаторно-испарительной системы, для заполнения которой требуется повышенное количество хладагента. Большой расход хладагента, большое энергопотребление, а также отсутствие регулировки холодопроизводительности компрессорноконденсаторного агрегата на различных режимах работы обусловливают низкую энергоэффективность известной установки. Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности и достигаемому эффекту является установка охлаждения молока, содержащая термоизолированный резервуар с водой, помещенную в него молочную ванну, холодильную машину, состоящую из компрессорно-конденсаторных агрегатов малой единичной мощности, испаритель-льдоаккумулятор, погруженный в воду, пульт управления холодильной машиной 3. Холодильная машина размещена на опорной платформе, установленной на резервуаре с водой. Компрессорно-конденсаторные агрегаты и испаритель-льдоаккумулятор объединены в общий циркуляционный контур хладагента. С помощью пульта управления обеспечивается управление работой холодильной машины и процессом получения холода. Недостатком такой установки является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная сложностью схемы установки. Совместная работа компрессорно-конденсаторных агрегатов на общий испарительльдоаккумулятор требует точного согласования давлений хладагента в подводящих и отводящих трубопроводах и синхронизации работы компрессоров. Выход из строя одного компрессорно-конденсаторного агрегата сопровождается нарушением режима работы общего циркуляционного контура хладагента, вызывает увеличение его гидродинамического сопротивления и приводит к остановке остальных компрессорноконденсаторных агрегатов. Выход из строя или повреждение испарителя-льдоаккумулятора. приводит к прекращению работы всех компрессорно-конденсаторных агрегатов и аварийной остановке холодильной машины. Для согласования давлений хладагента в трубопроводах и синхронизации работы компрессоров применяют дорогостоящую запорно-регулирующую аппаратуру, что приводит к усложнению схемы включения компрессорно-конденсаторных агрегатов и снижению надежности их работы. Большая длина трубопроводов приводит к увеличению объема конденсаторно-испарительной системы установки и расхода хладагента. Задачей данной полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и энергетической эффективности установки охлаждения молока путем снижения хладоно- и энергопотребления. Указанная задача решается тем, что в установке для охлаждения жидкостей, преимущественно молока,содержащей термоизолированный резервуар с хладоносителем, например водой, помещенную в него ванну с охлаждаемой жидкостью, холодильную машину, состоящую из компрессорно-конденсаторных агрегатов,испаритель-льдоаккумулятор, погруженный в хладоноситель, опорную платформу, установленную на резервуаре, пульт управления, испаритель-льдоаккумулятор выполнен в виде отдельных секций, равных по количеству компрессорно-конденсаторным агрегатам, при этом каждая секция испарителя-льдоаккумулятора 2 135 снабжена терморегулятором и объединена с одним из компрессорно-конденсаторных агрегатов в охлаждающий модуль с автономным циркуляционным контуром хладагента. Охлаждающий модуль содержит последовательно соединенные в замкнутый циркуляционный контур хладагента герметичный компрессор со встроенным электродвигателем, с нагнетательным и всасывающим патрубками, укрепленный на основании, установленный над ним на стойках теплообменный конденсатор воздушного охлаждения в виде трубчатого оребренного змеевика, прикрепленный снизу к основанию с помощью штанг испаритель в виде трубчатого змеевика с входным и выходным трубопроводами, фильтромосушителем и капиллярной трубкой, терморегулятор, установленный на стойке, при этом один вывод змеевика теплообменного конденсатора присоединен к нагнетательному патрубку компрессора, другой вывод через фильтр-осушитель и капиллярную трубку - к входному трубопроводу испарителя, выходной трубопровод испарителя - к всасывающему патрубку компрессора, термочувствительный элемент терморегулятора закреплен на входном трубопроводе испарителя ниже уровня хладоносителя в резервуаре, а его электрические контакты соединены последовательно с электрической цепью электродвигателя компрессора. Опорная платформа выполнена в виде плоской, прямоугольной рамы с окнами для размещения в них охлаждающих модулей, расположенными равномерно по поверхности рамы и снабженными по периметру зажимами, например винтовыми, для их закрепления. Пульт управления содержит органы управления и индикации режимов работы каждого охлаждающего модуля, состоящие из включателя, индикатора работы и индикатора холода, при этом включатель соединен последовательно с электрической цепью электродвигателя компрессора, индикатор работы подключен параллельно к электрическому пусковому конденсатору электродвигателя, а индикатор холода - параллельно к электрическим контактам терморегулятора. На фиг. 1 изображен вид установки сбоку в разрезе А-А фиг. 2, на фиг. 2 - вид установки сверху, на фиг. 3- вид охлаждающего модуля, на фиг. 4 - электрическая схема охлаждающего модуля. Установка для охлаждения жидкостей, преимущественно молока (фиг. 1, фиг. 2), содержит термоизолированный резервуар 1 с хладоносителем (водой) 2. В резервуар 1 помещена ванна 3 с охлаждаемой жидкостью (молоком) 4. Ванна 3 имеет крышку 5, люк 6 - для заливки молока в ванну и патрубок с краном 7 - для слива молока. На ванне 3 установлен механизм перемешивания 8 охлаждаемой жидкости. На резервуаре 1 установлена опорная платформа 9, выполненная в виде плоской, прямоугольной рамы с окнами 10. Окна расположены равномерно по поверхности рамы. В окнах 10 рамы размещены охлаждающие модули 11 (на фиг. 2 - 7 шт.) и механизм перемешивания 12 хладоносителя 2. Охлаждающие модули 11 установлены вертикально так, что их испарители погружены в хладоноситель 2, а компрессорноконденсаторные агрегаты размещены снаружи на опорной платформе 9. Крепление охлаждающих модулей 11, а также механизма перемешивания 12 осуществляется зажимами 13, например винтовыми, расположенными по периметру окон. На опорной платформе 9 установлен также пульт управления 14. На лицевую панель пульта управления 14 выведены органы управления и индикации режимов работы каждого охлаждающего модуля (на фиг. 1, фиг. 2 не показаны). Охлаждающий модуль (фиг. 3) содержит герметичный компрессор 16 со встроенным электродвигателем,с нагнетательным и всасывающим патрубками, укрепленный на основании 17. Над компрессором 16 на стойках 18 установлен теплообменный конденсатор 19 воздушного охлаждения в виде трубчатого оребренного змеевика. Снизу к основанию 17 с помощью штанг 20 прикреплен испаритель 21 в виде трубчатого змеевика с входным и выходным трубопроводами, с фильтром-осушителем 22 и капиллярной трубкой 23. Компрессор 16, теплообменный конденсатор 19 и испаритель 21 соединены между собой последовательно в замкнутый герметичный контур, заполненный хладагентом - фреоном. Один вывод змеевика теплообменного конденсатора 19 присоединен к нагнетательному патрубку компрессора 16, другой вывод через фильтр-осушитель 22 и капиллярную трубку 23 - к входному трубопроводу испарителя 21. Выходной трубопровод испарителя 21 присоединен к всасывающему патрубку компрессора 16. На стойке 18 установлен терморегулятор 24, термочувствительный элемент которого (входная капиллярная трубка 25) закреплен на входном трубопроводе испарителя 21 ниже уровня хладоносителя 2 в резервуаре 1 (фиг. 1). Электрические контакты терморегулятора 24 соединены последовательно с электрической цепью электродвигателя компрессора 16 (на фиг. 3 не показаны). Электрическая схема охлаждающего модуля (фиг. 4) содержит однофазный электродвигатель переменного тока 26 с рабочей и пусковой обмотками и теплозащитным реле 27. Обмотки электродвигателя имеют общий вывод , а к выводамиподключены пусковой термозависимый резистор (позистор) 28 и электрический пусковой конденсатор 29. Последовательно с электрической цепью электродвигателя 26 соединены электрические контакты терморегулятора 24 и включатель 30. Параллельно к электрическому пусковому конденсатору 29 подключен индикатор работы 31, а параллельно к электрическим контактам терморегулятора 24 - индикатор холода 32. Индикаторы работы и холода иден 3 135 тичны между собой и состоят из последовательно соединенных неоновой лампочки и балластного резистора. Зажимы 33, 34 предназначены для подключения охлаждающего модуля к электрической сети. Установка работает следующим образом. Заблаговременно до начала заливки молока 4 в ванну 3, исходя из его объема, включают установку для накопления требуемого количества льда в резервуаре 1. Для этого с помощью включателей 30 (фиг. 4) на лицевой панели пульта управления 14 включают все или определенное количество охлаждающих модулей установки. При работе охлаждающих модулей циркулирующий в них по замкнутому контуру хладагент охлаждает испарители 21. В результате этого за счет теплопередачи испарители 21 сначала охлаждают воду в резервуаре 1, в которую они погружены, и далее начинают покрываться льдом (поз. 15 на фиг. 1). После накопления необходимого количества льда каждым модулем соответствующий модуль автоматически отключается терморегулятором 24. Включение охлаждающих модулей и отключение их после накопления льда сопровождается световой индикацией на пульте управления 14. Так, после включения охлаждающего модуля в сеть и нормальной его работе загорается индикатор работы 31, подключенный параллельно к электрическому пусковому конденсатору 29 электродвигателя компрессора (фиг. 4). Индикатор холода 32 в этом режиме работы охлаждающего модуля закорочен электрическими контактами терморегулятора 24 и не горит. При отключении охлаждающего модуля терморегулятором 24 вследствие размыкания его электрических контактов после набора холода загорается индикатор холода 32. При этом электродвигатель 26 компрессора останавливается и гаснет индикатор работы 31. После отключения всех охлаждающих модулей и загорании индикаторов холода 32, что свидетельствует о накоплении требуемого количества льда, установка готова к приему молока. При этом температура охлажденной воды в резервуаре 1 достигает 24 С. При заливке теплого молока в ванну 3 оно охлаждается водой 2 за счет теплообмена через стенку ванны до температуры 810 С. Для ускорения процесса охлаждения и поддержания температуры молока в диапазоне 04 могут периодически включаться механизмы перемешивания 8 молока в ванне 3 и механизм перемешивания 12 воды в резервуаре 1. В этом случае молоко 4 перемешивается в ванне 3 и с большей скоростью происходит теплообмен с водой через стенку ванны. При этом вода 2, принудительно обтекая испарители 21 с намороженным на них льдом 15, растворяет его и снова охлаждается. Возвращаясь охлажденной к стенкам ванны, вода повторно охлаждает их, в результате чего температура молока 4 в ванне 3 дополнительно понижается. Процесс охлаждения молока 4 в ванне 3 сопровождается таянием льда на испарителях 21 и повышением температуры воды 2 в резервуаре 1. При растворении всего льда на испарителях и повышении температуры воды, омывающей их, до 68 С, терморегуляторы 24 автоматически включают охлаждающие модули, и процесс намораживания льда в резервуаре 1 повторяется. При этом в работу включаются не все охлаждающие модули, а лишь те, на испарителях которых полностью растворился лед. Наиболее часто включаются и продолжительно работают охлаждающие модули, расположенные возле ванны с молоком. Отдаленные от ванны с молоком охлаждающие модули включаются в работу по мере таяния льда на их испарителях. При малых объемах заливки молока в ванну постоянно работает лишь часть охлаждающих модулей. Все охлаждающие модули включаются в работу только при большом объеме заливки молока в ванну. В результате этого снижается энергопотребление установки охлаждения молока и уменьшаются пиковые нагрузки на электрическую сеть. При аварийном отключении электроэнергии температура молока 4 в ванне 3 поддерживается за счет конвективного теплообмена водой 2 между льдом 15 на испарителях 21 и стенками ванны 3. Находящееся в ванне охлажденное молоко хранится до отправления его на перерабатывающее предприятие. Модульная конструкция холодильной машины позволила повысить эксплуатационную надежность установки охлаждения молока. Это явилось следствием многократного резервирования и высокой ремонтопригодности охлаждающих модулей. Выход из строя одного охлаждающего модуля лишь частично сказывается на режиме работы установки, отражаясь только на количестве вырабатываемого холода. Замена неисправных охлаждающих модулей возможна без аварийного отключения установки охлаждения молока. Модульная компоновка позволила выполнить охлаждающий модуль в виде компактного узла с малой длиной подводящих и отводящих трубопроводов и минимальным объемом конденсаторно-испарительной системы, что уменьшило расход хладагента в 57 раз на одну установку. Кроме того, герметичная конструкция охлаждающего модуля исключила потери хладагента в процессе работы установки охлаждения молока. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.