管支撐元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種管支撐元件，例如在用于處理液體食品的管式熱交換器中使用的管支撐元件。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，在食品加工行業(yè)內(nèi)，熱處理食品以確保病原微生物被殺死是公知的。利用熱交換器用于此目的是如今常見的做法。有不同類型的熱交換器可用，如板式換熱器、管式換熱器、刮板式熱交換器和線圈熱交換器。通常，不同類型的熱交換器適合不同的產(chǎn)品。例如，板式換熱器可用于奶熱處理，但不能用于處理具有纖維的產(chǎn)品，如橙汁。另一方面，管式熱交換器可以處理具有纖維的產(chǎn)品，因此往往被要求能夠既處理具有纖維的產(chǎn)品又處理不具有纖維的產(chǎn)品的裝置的柔性件的客戶所選擇。
[0003]當設(shè)計和制造熱交換器時，為了確保食品安全不受損害，確保裝置能被正確地清洗是極其重要的。此外，如同在所有行業(yè)一樣，確保用于制造的成本被保持在低水平是重要的。這是例如通過減少材料的用量，減少生產(chǎn)時間，并確保質(zhì)量被保持在高的水平來實現(xiàn)的。同樣重要的是操作成本被保持在低的水平。例如，在對于熱交換器的情況下，這表示例如熱傳遞介質(zhì)和產(chǎn)品之間的熱傳遞要在高的水平，由于這意味著降低的能耗。
[0004]對于管式熱交換器，所關(guān)注的特定范圍是如何將內(nèi)管(進給產(chǎn)品到其中)固定到管架。管架起雙重作用，即定位成組的內(nèi)管在外殼內(nèi)，以及提供管架和外殼之間的密封，使在內(nèi)管中運行的產(chǎn)品與在內(nèi)管與外殼之間的空間運行的傳熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)能保持分隔開。為了這個目的，管架被布置在成組的內(nèi)管的一端，且通常在其兩端。通常通過焊接進行的內(nèi)管的固定應當被設(shè)計為使得它可以有效地以高品質(zhì)制造。此外，應當以從傳熱角度來看最佳的方式布置內(nèi)管的這樣的方式進行固定，在某些情況下，這意味著將內(nèi)管彼此靠近設(shè)置。
[0005]如今，將內(nèi)管焊接到管架的前面是常用的方法。也就是說，內(nèi)管被進給通過管架中的開口并連接在管架的外端。通過這樣做，在內(nèi)管和管架被安裝在管式熱交換器之前，內(nèi)管和管架可以很容易地焊接在一起。
[0006]在Iwai Kikai Kogyo Co Ltd提交的、公開號為JP2010117121的日本專利申請中，表明在管架的背面布置有額外的焊縫用于消除在內(nèi)管和管架之間的間隙中保留液體的危險性，并且由于管架不必進行加工，降低了生產(chǎn)成本。
[0007]在前面和背面兩者布置有焊縫的缺點是在兩個焊縫之間形成封閉的空間。有這樣封閉的空間導致食品安全的風險。如果背面焊縫破損，那么微生物可以進入封閉空間。因為沒有簡單的方法來檢查背面焊縫，因此這種食品安全風險很難檢測，從而使得風險更加嚴重。
[0008]因此，具有以確保低生產(chǎn)成本、高質(zhì)量和食品安全的方式連接內(nèi)管到管架的進一步改進的管式換熱器是有需求的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明優(yōu)選尋求緩解、減輕或者消除現(xiàn)有技術(shù)中一個或多個上述確定的缺陷和單獨的缺點或任何組合的缺點，并至少解決上述提到的問題。
[0011]根據(jù)第一方面，提供設(shè)置有至少一個通孔并具有第一面和第二面的管支撐元件，其中所述管支撐元件被布置成通過所述第二面連接到管，所述通孔具有直徑D1，其中所述直徑Dl對應于所述管的內(nèi)徑。
[0012]一個優(yōu)點是所述管支撐元件和所述管之間沒有形成間隙，這是因為將管放置在貼近所述管支撐元件處且然后連接在一起，而不是將管進給通過所述管支撐元件然后將管連接到所述管支撐元件的前面。
[0013]不具有間隙的正面效果是降低食物殘渣或其它不需要的材料聚集的風險。
[0014]不具有間隙的另一正面效果是不需要管的膨脹，否則管的膨脹是需要的以便提供管支撐元件和管之間的緊密配合。
[0015]通孔可以包括具有直徑Dl和長度LI的主要部分，以及被配置為接納所述管并具有直徑D2和長度L2的接納部分，其中，所述第二直徑D2對應于所述管的外徑。
[0016]具有接納部分的一個優(yōu)點是在焊接工藝期間該管可容易地保持在適當位置。
[0017]具有接納部分的另一優(yōu)點是管和管支撐元件之間的界面面積增加，而且焊縫可放置于更靠近管支撐元件的中間部分。這使得當焊接管到管支撐元件時，在管上形成不希望的腰部的風險降低。
[0018]所述主要部分的第一長度LI可以大于所述接納部分的第二長度L2。
[0019]第二長度短的優(yōu)點在于，這使得在將管支撐元件焊接在管一起之后能將這兩者之間的間隙閉合，從而不聚集食物殘渣或其它不需要的產(chǎn)品。
[0020]第二直徑D2可以是至少8毫米或小于200毫米。
[0021]所述第一直徑Dl和所述第二直徑D2之間的差可以為至少0.5毫米或小于5毫米。
[0022]所述第二長度L2可為至少0.5毫米或小于10毫米。
[0023]所述第一長度LI可為至少15毫米或小于100毫米。
[0024]所述第一長度LI和所述第二長度L2 —起可以比所述第二直徑D2大。
[0025]此外，也可以設(shè)置凹槽在所述管支撐元件上，所述凹槽朝向所述第一面。
[0026]具有凹部的一個優(yōu)點在于，可以較容易地檢查在管支撐元件的背面上制造的焊縫。
[0027]第一面可以是平坦的。
[0028]具有平坦的第一面的一個優(yōu)點在于這提供了與另一個模塊更緊密的配合。在前面焊縫的情況下，由于焊縫，前面不是平坦的。
[0029]所述管支撐元件可以是管架。
[0030]根據(jù)第二方面，提供了一種包括根據(jù)所述第一方面所述的管支撐元件的管式熱交換器。
[0031]根據(jù)第三方面，提供了一種用于制造管式熱交換器的方法，所述方法包括將至少一個管經(jīng)由所述管支撐元件的所述第二面放置到根據(jù)第一方面所述的管支撐元件的通孔，將焊接裝置經(jīng)由所述管支撐元件的所述第一面放置在所述通孔中，并焊接所述至少一個內(nèi)管到所述管支撐元件。
【附圖說明】
[0032]參考附圖，通過本發(fā)明優(yōu)選實施方式的以下說明性且非限制性的詳細描述將更好地理解本發(fā)明的以上目的、特征和優(yōu)點，以及附加目的、特征和優(yōu)點，其中:
[0033]圖1a和Ib示出了管式熱交換器的示例。
[0034]圖2示出了管架與內(nèi)管之間的界面的橫截面視圖的示例。
[0035]圖3示出了管架和內(nèi)管之間的界面的橫截面圖的另一示例。
[0036]圖4又示出了管架和內(nèi)管之間的界面的橫截面視圖的示例。
[0037]圖5示出了成組的內(nèi)管和管架的橫截面視圖的示例。
[0038]圖6示出了成組的內(nèi)管和管架的橫截面視圖的另一示例。
[0039]圖7示出了成組的管架和內(nèi)管的橫截面視圖的又一示例。
[0040]圖8示出了成組的管架和內(nèi)管的橫截面圖的另一示例。
【具體實施方式】
[0041]圖1a和Ib示出了管式熱交換器100的示例，更具體地是由Tetra Pak銷售的Tetra Spiraflo?。如圖所示，一些數(shù)量的管經(jīng)由提供緊湊設(shè)計的彎管102彼此連接。在示出的例子中，內(nèi)管104被成組保持，每個組被配置在被稱為外殼106的更大的管中。食品通過內(nèi)管進給，傳熱介質(zhì)通過外殼進給。為了保持能量消耗低，使用將在存儲之前被冷卻下來的外送食品作為傳熱介質(zhì)是有利的。這樣的系統(tǒng)通常被稱為再生系統(tǒng)。
[0042]圖2示出了彎管102和內(nèi)管104之間的界面的橫截面視圖的示例。每個組的內(nèi)管104可以連接到管架200。管架200有助于保持內(nèi)管104在原位，并使得外殼側(cè)面上的傳熱介質(zhì)被阻止進入所述彎管102中。此外，如圖1b所示，通過在管架200的幫助下使成組的內(nèi)管捆綁在一起，以更便捷的方式處理成組內(nèi)管是可能的。例如，在管式換熱器100需要重建的情況下，連接到管架200的成組的內(nèi)管104可從外殼106拉出并由其他的內(nèi)管和管架的組合所取代。
[0043]如今，如圖2所示，通過將內(nèi)管焊接到管架的前面，內(nèi)管被連接到管架。具有前面焊縫202的一個優(yōu)點是，它們很容易進入，這使得制造和檢查更方便。另外，從熱傳遞效率的角度看，通過具有前面焊縫，內(nèi)管104可被放置成彼此靠近，使