Технологическое оборудование для производства напитка

Технологическое оборудование для производства напитка
область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к пищевой промышленности и может быть применена при разработке, создании, модернизации и использовании технологического оборудования для производства напитков.
Уровень техники
Известно технологическое оборудование, содержащее, по крайней мере, емкости и трубопроводы /1/.
Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения жесткости по длине трубопровода.
Известно также технологическое оборудование для получения напитков из плодов, содержащее по крайней мере емкости и трубопроводы /2/.
Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения жесткости по длине трубопровода.
Прототипом полезной модели является: Технологическое оборудование для производства напитка, содержащее, по крайней мере, трубопровод, состоящий, по крайней мере, из двух соединенных между собой элементов трубопровода /3/.
Недостатками прототипа являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения жесткости по длине трубопровода, что не позволяет эффективно снижать динамические нагрузки путем  ухода от резонанса (резонансных амплитуд и частот механических
колебаний) конструкции в процессе работы оборудования. При производстве напитков различной крепости на технологическом оборудовании, то есть напитков с различным содержанием спирта и воды, а значит и с различными скоростями распространения в них волн сжатия, производственники сталкиваются с явлением повышенных вибрационных нагрузок на элементы технологического оборудования. При этом сокращается срок службы оборудования. Наиболее эффективным направлением борьбы с вибрацией явилось бы заложение в трубопровод возможности изменения динамических характеристик оборудования или его элементов с одновременным выполнением элемента трубопровода с переменной жесткостью по длине. Для этого необходимо заранее заложить в оборудование (например, в соединительное устройство трубопровода) свойство эффективного ухода от резонанса (например, изменения жесткости соединения), в том числе и при работе оборудования, а в трубопровод - переменный диаметр по длине.
Сущность полезной модели
Технической задачей полезной модели являетсясоздание технологического оборудования для производства напитка с повышенной защитой от резонанса.
При осуществлении полезной модели будут полученыследующие
технические результаты: конструктивное заложениеизменения
жесткости по длине трубопровода; конструктивноезаложение
. ii-  /
2 работы технологического оборудования (в процессе производства
напитка).
Реализация вышеуказанннгх технических результатов позволит снизить температурные напряжения - по крайней мере, в одном из элементов трубопровода и динамические нагрузки путем изменения частоты и амплитуды механических колебаний и ухода от резонанса (резонансных частот механических колебаний) конструкции в процессе работы оборудования или производства напитка.
Указанный технический результат достигается тем, что технологическое оборудование для производства напитка содержит, по крайней мере, трубопровод, состоящий, по крайней мере, из двух соединенных между собой элементов трубопровода, и элементы трубопровода соединены между собой посредством соединительного устройства с возможностью изменения расстояния между, по крайней мере, одним участком на поверхности одного из элементов трубопровода и, по крайней мере, одним участком на поверхности другого элемента трубопровода; и/или с возможностью изменения амплитуды механических колебаний, по крайней мере, одного из участков на поверхности, по крайней мере, одного из элементов трубопровода во время производства напитка; и, по крайней мере, один из элементов трубопровода выполнен с переменным диаметром по длине.
От прототипа заявленная полезная модель отличается следующей совокупностью признаков: «элементы трубопровода соединены между собой посредством соединительного устройства с возможностью изменения расстояния между, по крайней мере, одним участком на
,
3 поверхности одного из элементов трубопровода и, по крайней мере,
одним участком на поверхности другого элемента трубопровода; и/или с возможностью изменения амплитуды механических колебаний, по крайней мере, одного из участков на поверхности, по крайней мере, одного из элементов трубопровода во время производства напитка; и, по крайней мере, один из элементов трубопровода вьшолнен с переменным диаметром по длине.
При этом обеспечивается:
Конструктивное заложение в трубопровод или в технологическое оборудование в целом возможности изменения динамических характеристик путем выполнения стыков между элементами трубопровода с возможностью изменения относительного (в том числе пространственного) расположения элементов трубопровода, что позволит снизить температурные напряжения, по крайней мере, в одном из элементов трубопровода и динамические нагрузки путем изменения частоты и амплитуды собственных колебаний и ухода от резонанса (резонансных частот механических колебаний) конструкции в процессе работы оборудования или производства напитка. При производстве на оборудовании напитков различной крепости, то - есть напитков с различным содержанием спирта, а значит и с различными скоростями распространения в них волн сжатия производственники сталкиваются с явлением повьшенных вибрационный нагрузок на элементы технологического оборудования. При этом сокращается срок службы оборудования. Наиболее эффективным направлением борьбы с вибрацией является изменение динамических характеристик оборудования или его элементов, для этого заранее закладывается в оборудование свойство эффективного
,
4
ухода от резонанса в том числе и при работе оборудования. Кроме
того, повышения демпфирующих свойств достигается за счет выполнения трубопровода с переменным по длине диаметром, а значит и жесткостью. Не маловажна проблема температурных напряжений в элементах технологического оборудования. В настоящее время она в основном решается за счет повьлпения прочности конструкции оборудования или крепежа его элементов. Описанная проблема может эффективно решаться путем создания оборудования или его элементов с возможностью гибкого регулирования жесткости, например, соединительных устройств, создавая при этом направления деформации, обеспечивающие пониженные температурные напряжения в конструкции, а, следовательно, повышенный срок службы оборудования.
Под термином ЭЛЕМЕНТ понимается составная часть чего либо, компонент. Целое раскладывается на элементы. Под термином ЭЛЕМЕНТ ТРУБОПРОВОДА понимается составная часть трубопровода, имеющая возможность отсоединения от трубопровода. Элементы трубопровода, как правило, соединены посредством соединительные устройств, таких как фланцевые, быстроразъемнне и др. Под термином НАПИТОК понимается жидкость, предназначенная для проведения исследований и/или хранения и/или употребления в пищу (для питья). К напиткам относятся соки; безалкогольные и алкогольные напитки; газированные, тонизирующие, шипучие напитки; настойки, в том числе лекарственные; жидкие лекарственные препараты. Под термином ЖЕСТКОСТЬ понимается характеристика элемента конструкции (элемента трубопровода) или в целом конструкции определяющая его способность сопротивляться
,
деформации (растяжению, изгибу, кручению, механическим колебаниям и т. д.). Жесткость зависит от геометрических характеристик сечения конструкции (момент инерции) и физических свойств материала (модулей упругости) . Жесткость выражается показателем, численно равным произведению момента инерции на модуль упругости материала. Под термином РЕЗОНАНС понимается резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты внешнего воздействия к частоте одного из собственных колебаний. Под термином ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ понимается оборудование, на котором осуществляется производство и испытание (исследование) напитка, а также его ингредиентов.
Под термином СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО понимается устройство, обеспечивающее гидравлическую связь между элементами технологического оборудования. Кроме того, обеспечивает и механическую связь между этими элементами. В качестве соединительных устройств могут применяться, в частности, фланцевые соединения, быстроразъемные соединения и др. Под термином УЧАСТОК ЭЛЕМЕНТА ТРУБОПРОВОДА понимается часть элемента трубопровода или его поверхности. Может быть, как точкой на поверхности, так и площадным элементом на поверхности. Под термином ДЕФОРМАЦИЯ понимается изменение взаимного расположения точек твердого тела, при котором меняется расстояние между ними, в результате внешних воздействий. Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления воздействия, и пластической, если она полностью не исчезает. Наиболее простые виды деформации - растяжение, сжатие, изгиб, кручение.
6 с целью повышения эффективности и долговечности работы
технологического оборудования соединительное устройство выполнено с обеспечения гидравлической связь элементов трубопровода.
С целью повьшения эффективности и долговечности работы технологического оборудования элементы трубопровода соединены между собой посредством соединительного устройства с возможностью изменения частоты механических колебаний, по крайней мере, одного из участков, по крайней мере, одного из элементов трубопровода во время производства напитка без нарушения герметичности соединения.
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования элементы трубопровода соединены между собой посредством соединительного устройства с возможностью изменения углового положения, по крайней мере, одного из участков на поверхности одного из элементов трубопровода относительно/ по крайней мере, одного из участков на поверхности другого элемента трубопровода во время производства напитка без нарушения герметичности соединения.
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования элементы трубопровода выполнены с возможностью изменения относительного углового положения на величину от 0.001 до 89,999° .
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования элементы трубопровода выполнены с возможностью изменения частоты механических колебаний на величину от 0.1% до 99,9%.
7
С целью повышения эффективности и долговечности работы
технологического оборудования, ПО крайней мере, один элемент трубопровода выполнен из стали с модулем упругости 190:210ГПа, модулем сдвига 77:81ГПа, прочностью на разрыв 320:1500МПа, пределом текучести 190:1200МПа.
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования, ПО крайней мере, один из элементов трубопровода в одном из продольных сечений, на одном из участков по длине выполнен с выпуклостями и вогнутостями относительно центральной оси элемента трубопровода.
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования соединительнов устройство содержит, по крайней мере, один упругий элемент с отношением массы к объему, равным 50:100кг/м.
С целью повышения эффективности и долговечности работы технологического оборудования В качестве упругого элемента используют, по крайней мере, каучук плотностью 960:980кг/м, прочностью на разрыв б:10МПа, относительным удлинением от 50% до 550%.
Таким образом, поставленная цель полезной модели достигается.
Перечень фигур чертежей
На Фиг. 1 изображена принципиальная схема элемента технологического оборудования, содержащего элементы трубопровода 1 и 2. Элементы трубопровода соединены между собой посредством соединительного устройства 3. На фиг. 2 изображены элементы трубопровода под углом 90°.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Заявленная полезная модель с совокупностью признаков, изложенных в формуле полезной модели, реализуема.
Сущность полезной модели и возможность её практической реализации поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема элемента технологического оборудования, содержащего элементы трубопровода 1 и 2, соединенные посредством соединительного устройства 3. Соединительное устройство состоит из двух фланцев 4 и 5, резьбовых соединений б и 7, упругого элемента 8. Характеристики упругого элемента позволяют осуществлять относительное перемещение элементов трубопроводов 1 и 2 (приближать или удалять их друг от друга) , изменять их угловое расположение друг относительно друга. Элементы трубопровода 1 и 2 выполнены с переменным диаметром по длине (см. сечения А-А, Б-Б, В-Б).
Фиксация углового положения осуществляется с помощью стопорных гаек 9, 10, 11, 12. Угловое положение и жесткость соединения однозначно определяют частоту и амплитуду вынужденных механических колебаний, а так же частоты собственных колебаний конструкции. Угол 13 отражает угловое положение элементов трубопроводов технологического оборудования.
Б процессе работы технологического оборудования может быть осуществлено изменение динамических характеристик конструкции путем приближения или удаления друг от друга фланцев 4 и 5, изменения угла 13. Кроме того, выполнение трубопровода по длине
с переменным диаметром позволит эффективно уходить от резонанса.
Трубопровод с переменным диаметром по длине имеет переменную жесткость по длине, что и способствует эффективному демпфированию колебаний.
Элементы трубопровода целесообразно вьшолнять с возможностью изменения относительного углового положения на величину от 0.001 до 89,999° (см. фиг. 2). Здесь соединительное устройство обеспечивает изменения частоты механических колебаний на величину от 0.1% до 99,9% за счет поворота потока, движущегося по трубопроводу на угол 89,999°. Упругий элемент выполнен с отношением массы к объему, равным 50:100кг/м. Целесообразно упругий элемент выполнять из каучука с плотностью 960:980кг/м, прочностью на разрыв бгЮМПа, относительным удлинением от 50% до 550%.
С целью эффективного гашения колебаний элемент трубопровода целесообразно выполнять из стали с модулем упругости 190:210ГПа, модулем сдвига 77:81ГПа, прочностью на разрыв 320:1500МПа, пределом текучести 190 :1200М11а.
Таким образом цель полезной модели достигнута. При реализации полезной модели будут достигнуты следуюшд 1е технические результаты: конструктивное заложение изменения жесткости по длине трубопровода; конструктивное заложение возможности изменения динамических характеристик в процессе работы технологического оборудования.
.
1.Патент РФ № 2126036 опубликованный 10.02.99 г. по классу С 12 С 7/00, 13/00.
2.Патент РФ № 2010852 опубликованный 15.04.94 г. по классу С 12 G 3/12.
3.Производственный технологический регламент на производство водок и ликеро-водочных изделий ТР 10-04-03-09 88. ВНИИПБТ. Архангельск МНПП Вельти - 1991. 296 с.
11
Литература