PL178359B1 - Urządzenie do napowietrzania cieczy, zwłaszcza brzeczki piwnej - Google Patents

Abstract

1 1. Urzadzenie do napowietrzania cieczy, zwlaszcza brzeczki piwnej, wyposazone w dysze z osiowym otworem, przez który przeplywa ciecz oraz zaopatrzonej w promieniowy otwór doprowa- dzajacy czynnik gazowy, zwlaszcza powietrze, przy czym srednica osiowego, otworu dyszy zwieksza sie w kierunku przeplywu cieczy, a ponadto jest ona zaopatrzona w promieniowa szczeline polaczona za posrednictwem pierscieniowej szczeliny z promie- niowym otworem doprowadzajacym czynnik gazowy, znamienne tym, ze jest wyposazone w pokrywe (4) w postaci plyty zaopatrzona w tuleje (34) z osiowym gwintowanym otworem (5), w który jest wkrecona dysza (1) oraz w stanowiacy z nia jedna calosc pier- scieniowy kolnierz (6), przy czym po przeciwnej stronie tulei (34) pokrywa (4) jest zaopatrzona w osiowy otwór ze stozkowa powierzchnia (31) zbiezna w kierunku wlotu dyszy (1) i tworzaca w miejscu polaczenia pokrywy (4) z dysza (1) pier- scieniowy, stozkowy wystep (28), który od wewnetrz- nej powierzchni czolowej pokr ywy (4) zamyka szczeli- ne (29) utworzona miedzy ta powierzchnia (28) wyste- pu, a czolowa powierzchnia dyszy (1). Fig 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do napowietrzania cieczy, zwłaszcza brzeczki piwnej, wyposażone w dyszę z osiowym otworem, przez który przepływa ciecz oraz zaopatrzonej w promieniowy otwór doprowadzający czynnik gazowy, zwłaszcza powietrze. Średnica osiowego, otworu dyszy zwiększa się w kierunku przepływu cieczy, a ponadto jest ona zaopatrzona w promieniową szczelinę połączoną za pośrednictwem pierścieniowej szczeliny z promieniowym otworem doprowadzającym czynnik gazowy.

W procesie produkcji piwa, brzeczka piwna jest poddawana procesowi fermentacji za pomocą drożdży. Aby zainicjować lub przyspieszyć proces rozmnażania drożdży, do brzeczki należy doprowadzić tlen, najczęściej wraz z powietrzem. Zazwyczaj brzeczka jest napowietrzana pomiędzy warzelnią a fermentownią, zaś niezbędna ilość powietrza wynosi od 3 do 10 litrów na każdy hektolitr brzeczki. Ze względu na to, że część pęcherzyków powietrza powstających przy wdmuchiwaniu powietrza nie rozpuszcza się w brzeczce, a w znanych urządzeniach nie miesza się z nią równomiernie, uzyskanie wymaganej zawartości tlenu w brzeczce wymaga nawet dziesięciokrotnie większego zużycia powietrza.

Z książki Kunze; Technologie fur Brauer und Malzer, wyd. 7, VLB Berlin 1994, s. 289, znane jest urządzenie, w którym dla zapewnienia równomiernego rozprowadzania powietrza w brzeczce, wykorzystano mieszarkę strumieniową wyposażoną w rurki Venturi’ego. W zwężeniu rurki następuje zwiększenie prędkości przepływa brzeczki, przy czym w obszar tego zwężenia, wprowadza się za pomocą współosiowej dyszy, powietrze, które wskutek turbulencyjnego przepływu miesza się z brzeczką.

Innym znanym urządzeniem służącym do mieszania dwóch czynników jest tak zwana „dysza dwóch materiałów'”, o konstrukcji podobnej jak rurka Venturi'ego. Powietrze jest w niej doprowadzane do komory mieszania przez dysze o małych rozmiarach, rozmieszczone równomiernie na ściance komory.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 169306 znane jest urządzenie do rozpuszczania gazu w cieczy. Urządzenie to jest wyposażone w pompę do przetłaczania cieczy przez przewody, przy czym każdy z przewodów jest zakończony dyszą. Dysza jest zaopatrzona w kanał dla przepływu cieczy, składający się z odcinka zbieżnego, następnie z odcinka równoległego do osi przepływu oraz z odcinka rozbieżnego. Ponadto dysza jest zaopatrzona w pierścieniową komorę, do której doprowadzane jest powietrze. Mieszanie gazu z cieczą następuje w szczelinie utworzonej między czołową powierzchnią elementu wewnętrznego i wewnętrzną, czołową powierzchnią elementu zewnętrznego.

Z opisu międzynarodowego zgłoszenia nr W092/04972 znane jest urządzenie do napowietrzania substancji organicznych, stanowiące dyszę, złożoną z dwóch wzajemnie współosiowych tulei zaopatrzonych w kanał przepływowy substancji. W ściance tulei wewnętrznej utworzona jest pierścieniowa komora, do której doprowadzane jest, przez otwór w tulei zewnętrznej, powietrze. Komora ta, jest połączona z kanałem przepływowym za pomocą otworów, wykonanych w ściance wewnętrznej tulei wewnętrznej.

Urządzenia te nie zapewniająjednak wystarczająco równomiernego napowietrzenia cieczy i z tego powodu nie znajdują zastosowania w procesach fermentacji brzeczki. Warunkiem podstawowym wysokiej jakości brzeczki jest bowiem jej równomierne napowietrzenie. Ponadto wspomniane urządzenia są podatne na zatykanie otworów doprowadzających powietrze do brzeczki, która zawiera cząsteczki stałe. Czyszczenie tych dysz wymaga zatem zatrzymania procesu napowietrzania, co w przypadku prowadzonego w sposób ciągły procesu fermentacji brzeczki jest niemożliwe.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do napowietrzania cieczy, zwłaszcza brzeczki piwnej, zapewniającego równomierne napowietrzanie przy znacznym ograniczeniu zużycia powietrza.

178 359

Urządzenie do napowietrzania cieczy, zwłaszcza brzeczki piwnej, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest wyposażone w pokrywę w postaci płyty zaopatrzoną w tuleję z osiowym, gwintowanym otworem, w który jest wkręcona dysza oraz w stanowiący z nią jedną całość pierścieniowy kołnierz. Po przeciwnej stronie tulei pokrywa jest zaopatrzona w osiowy otwór ze stożkową powierzchnią zbieżną w kierunku wlotu dyszy i tworzącą w miejscu połączenia pokrywy z dyszą pierścieniowy, stożkowy występ. Występ ten zamyka od strony wewnętrznej powierzchni czołowej pokrywy szczelinę utworzoną między powierzchnią występu, a czołową powierzchnią dyszy. Dysza składa się z tulei kołnierzowej z częścią walcową, zaopatrzoną w gwint zewnętrzny, wkręcanej w gwintowany otwór tulei pokrywy, przy czym kołnierz tulei jest zaopatrzony w promieniowy otwór do doprowadzania czynnika gazowego oraz ze współosiowej z tą tuleją i umieszczonej w jej otworze osiowym tulei wewnętrznej. Między powierzchnią otworu tulei kołnierzowej i zewnętrzną, walcową powierzchnią tulei wewnętrznej jest utworzona pierścieniowa szczelina połączona z promieniową szczeliną utworzoną między wewnętrzną czołową powierzchnią stożkowego występu kołnierza, a czołową powierzchnią dyszy. Ponadto wewnętrzna tuleja jest zaopatrzona we współosiowy, kształtowy otwór stanowiący przelotowy otwór dyszy i jest połączona na obwodzie ze znajdującą się u wylotu otworu tuleją zamykającą. Kąt rozwarcia stożkowego otworu pokrywy zawiera się w przedziale od 110° do 140°, korzystnie wynosi około 120°.

Powierzchnia przekroju przepływu promieniowej szczeliny utworzonej między wewnętrzną powierzchnią czołową występu kołnierza, a czołową powierzchnią dyszy jest mniejsza od powierzchni przekroju przepływu pierścieniowej szczeliny utworzonej między powierzchnią otworu osiowego tulei, a powierzchnią zewnętrzną tulei dyszy.

Urządzenie jest wyposażone w stożkowy króciec wlotowy cieczy, połączony z jednej strony swą podstawą z pierścieniowym kołnierzem, przytwierdzonym do pierścieniowego kołnierza pokrywy. Z drugiej strony, króciec ten jest zaopatrzony w łącznik do mocowania przewodu doprowadzającego ciecz. Ponadto urządzenie jest wyposażone w króciec wyjściowy, zaopatrzony w stożkowy otwór o średnicy zmniejszającej się w kierunku wylotu, który to króciec jest z jednej strony przymocowany do tulei zamykającej dyszy, z drugiej zaś jest zaopatrzony w łącznik do mocowania przewodu odprowadzającego napowietrzoną ciecz.

Kształtowy otwór osiowy tulei dyszy jest złożony z odcinków mających postać połączonych ze sobą stożków ściętych, o różnych kątach rozwarcia, przy czym odcinek otworu, pierwszy od wlotu tulei wewnętrznej ma kąt rozwarcia w granicach od 80° do 110°, korzystnie około 90°, następny odcinek ma kąt rozwarcia w granicach od 40° do 65°, korzystnie około 56°, kolejny odcinek ma kąt rozwarcia w granicach od 5° do 15°, korzystnie około 10°, zaś następny odcinek ma kąt rozwarcia w granicach od 0,5° do 3°, korzystnie około 1°. Otwór w tulei zamykającej 1c ma postać stożka ściętego o kącie rozwarcia w kierunku wylotu w granicach od 1° do 20°, korzystnie około 8°.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku, w osiowym przekroju podłużnym, a fig. 2 dyszę urządzenia według wynalazku, w osiowym przekroju podłużnym.

Urządzenie do napowietrzania brzeczki składa się z dyszy 1 z przelotowym, kształtowym otworem 2, o przekroju okrągłym, zaopatrzoną w tuleję kołnierzową la z częścią walcową mającą gwint zewnętrzny 3, wkręcany w gwintowany otwór 5 tulei 34 pokrywy 4 oraz we współosiową z tą tuleją la i umieszczoną w jej otworze osiowym tuleję wewnętrzną 1b. Tuleja kołnierzowa 1a oraz tuleja wewnętrzna 1b są połączone ze znajdującą się u wylotu dyszy 1 tuleją zamykającą 1c. Kołnierz 24 tulei kołnierzowej la jest zaopatrzony w promieniowy otwór 19 doprowadzający powietrze do pierścieniowej szczeliny 22, utworzonej między powierzchnią otworu tulei kołnierzowej 1a, a zewnętrzną powierzchnią tulei wewnętrznej 1b. Pokrywa 4 jest zaopatrzona w pierścieniowy kołnierz 6, do którego jest przymocowany pierścieniowy kołnierz 7 króćca wlotowego 8. Pierścieniowy kołnierz 7 króćca wlotowego 8 jest połączony śrubami 9 z pierścieniowym kołnierzem 6 pokrywy 4. Pokrywa 4 w postaci płyty, jest zaopatrzona w pierścieniowy wypust 10, a pierścieniowy kołnierz 7 w pierścieniowy wpust 11 służące do wzajemnie osiowego ustawiania względem siebie tych dwóch elementów. Króciec wlotowy 8 składa się z części stożkowej 12 rozszerzającej się w kierunku wlotu dyszy 1 oraz z części walcowej zaopatrzonej w łącznik 13 do mocowania przewodu doprowa178 359 dzającego ciecz. Tuleja zamykająca 1c dyszy 1 jest zaopatrzona w część walcową z gwintem zewnętrznym 14, na którą jest nakręcony króciec 15, z wylotowym stożkowym otworem. Króciec ten jest zaopatrzony w część walcową 17 zakończoną łącznikiem 18 do mocowania przewodu odprowadzaj ącego napowietrzoną ciecz.

Proimeniowy otwór 19 w kołnierzu 24 tulei kołnierzowej 1a dyszy 1 zaopatrzony w gwint wewnętrzny 21 stanowi rodzaj króćca 20 przeznaczonego do podłączania przewodu doprowadzającego powietrze.

Tuleja kołnierzowa 1a jest połączona z kołnierzem 26 tulei zamykającej 1c wkrętami 25, zaś tuleja wewnętrzna 1b jest połączona z tątuleją zamykającą 1c za pomocą równomiernie rozmieszczonych na obwodzie wkrętów 27. Średnica otworu tulei wewnętrznej 1b i średnica otworu tulei zamykającej 1c w miejscu ich styku są sobie równe. Tuleja zamykająca 1c zamyka od strony wylotu dyszy 1 pierścieniową szczelinę 22, wskutek czego jest ona otwarta tylko od strony powierzchni czołowej 23 dyszy 1, łącząc się z promieniową. szczeliną29.

Pokrywa 4 jest z jednej strony zaopatrzona w tuleję 34 z osiowym, gwintowanym otworem 5, (fig. 1), z drugiej zaś jest zaopatrzona w osiowy otwór ze stożkową powierzchnią 31, zbieżną w kierunku wlotu dyszy 1 i tworząca w miejscu połączenia pokrywy 4 z dyszą 1 pierścieniowy, stożkowy występ 28. Pomiędzy wewnętrzną powierzchnią występu 28, a czołową powierzchnią dyszy 1 jest utworzona promieniowa szczelina 29, łącząca się z pierścieniową szczeliną 22. Szerokość promieniowej szczeliny 29 jest nastawna za pomocą uszczelki 30 osadzonej między wewnętrzną powierzchnią występu 28 kołnierza 4, a czołową powierzchnią dyszy 1. Uszczelka ta służy jednocześnie do uszczelniania pierścieniowej szczeliny 22.

Kształtowy, przelotowy otwór 2 dyszy 1, składa się z czterech odcinków, łączących się ze sobą mających postać stożków ściętych, o różnych kątach rozwarcia. I tak kąt rozwarcia odcinka I od strony wlotu dyszy 1 jest zawarty w granicach od 80° do 110°, i wynosi korzystnie około 90°, następny odcinek II ma kąt rozwarcia w granicach od 40° do 65°, i wynosi korzystnie około 56°, kolejny odcinek III ma kąt rozwarcia w granicach od 5° do 15°, i wynosi korzystnie około 10°, zaś kolejny odcinek IV ma kąt rozwarcia w granicach 0,5° do 3°, i wynosi korzystnie około 1°.

Działanie urządzenia do napowietrzania brzeczki piwnej jest następujące: brzeczka wpływa przez króciec wlotowy 8 w kierunku Fj. Równocześnie przez promieniowy otwór 19 w kołnierzu tulei kołnierzowej la jest doprowadzane powietrze, w kierunku F2, po czym napowietrzona brzeczka jest odprowadzana przez króciec wylotowy 15 w kierunku F12· Powietrze doprowadzane otworem 19 ma ciśnienie nieco wyższe od ciśnienia brzeczki.

Konstrukcja dyszy 1, według wynalazku, powoduje powstanie pomiędzy brzeczką a wewnętrzną ścianką otworu dyszy 1 laminarnego strumienia powietrza, otaczającego od zewnątrz strumień brzeczki. Dopiero w miejscu najmmejszego przekroju 33 (fig. 2) otworu 2 dyszy 1, następuje oderwanie się laminarnego strumienia powietrza od wewnętrznej ścianki otworu i turbulencyjne mieszanie się go z brzeczką.

Urząądzenie według wynalazku może być stosowane nie tylko do napowietrzania brzeczki piwnej, ale również, mieszania różnych lub takich samych mediów, a także do wydobywania i transportowania płynów. Ukształtowanie otworu 2 dyszy 1, w postaci odcinków mających kształt stożków ściętych łączących się ze sobą, zapewnia równomierne napowietrzenie brzeczki.

178 359

178 359

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do napowietrzania cieczy, zwłaszcza brzeczki piwnej, wyposażone w dyszę z osiowym otworem, przez który przepływa ciecz oraz zaopatrzonej w promieniowy otwór doprowadzający czynnik gazowy, zwłaszcza powietrze, przy czym średnica osiowego, otworu dyszy zwiększa się w kierunku przepływu cieczy, a ponadto jest ona zaopatrzona w promieniową szczelinę połączoną za pośrednictwem pierścieniowej szczeliny z promieniowym otworem doprowadzającym czynnik gazowy, znamienne tym, że jest wyposażone w pokrywę (4) w.postaci płyty zaopatrzoną w tuleję (34) z osiowym gwintowanym otworem (5), w który jest wkręcona dysza (1) oraz w stanowiący z nią jedną całość pierścieniowy kołnierz (6), przy czym 'po przeciwnej stronie tulei (341) pokrywa (4) jest zaopatrzona w osiowy otwór ze stożkową powierzchnią. (31) zbieżną w kierunku wlotu dyszy (1) i tworzącą w miejscu połączenia pokrywy (4) z dyszą (1) pierścieniowy, stożkowy występ (28), który od wewnętrznej powierzchni czołowej pokrywy (4) zamyka szczelinę (29) utworzoną między tą powierzchnią (28) występu, a czołową powierzchnią dyszy (1).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dysza (1) składa się z tulei kołnierzowej (la) z częścią walcową (3) zaopatrzoną w gwint zewnętrzny, wkręcaną w gwintowany otwór (5) tulei (34) pokrywy (4), przy czym jej kołnierz (24) jest zaopatrzony w promieniowy otwór (19) do doprowadzania czynnika gazowego oraz ze współosiowej z tą. tuleją (1a) i umieszczonej w jej otworze osiowym tulei wewnętrznej (1b), przy czym między powierzchnią otworu tulei (1a) i zewnętrzną, walcowy powierzchnię tulei (1b) jest utworzona pierścieniowa szczelina (22) połączona z promieniową szczeliną (29), a ponadto wewnętrzna tuleja (1b) jest zaopatrzona we współosiowy, kształtowy otwór (2) stanowiący przelotowy otwór dyszy (1) i jest połączona na obwodzie ze znajdującą się u wylotu otworu (2) tuleją zamykającą (1c).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kąt rozwarcia stożkowego otworu (31) pokrywy (4) zawiera się w przedziale od 110° do 140°, i wynosi korzystnie 120°.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia przekroju przepływu promieniowej szczeliny (29) utworzonej między wewnętrzna powierzchnią. czołową występu (28) kołnierza (6), a czołową powierzchnią dyszy (1) jest mniejsza od powierzchni przekroju przepływu pierścieniowej szczeliny (22) utworzonej między powierzchnią otworu osiowego tulei (1a), a powierzchnią zewnętrzną tulei (1b) dyszy (1).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w stożkowy króciec wlotowy (8) cieczy, połączony z jednej strony swą podstawą z pierścieniowym kołnierzem (7), połączonym z pierścieniowym kołnierzem (6) pokrywy (4), zaś z drugiej strony zaopatrzony w łącznik (13) do mocowania przewodu doprowadzaj ącego ciecz.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w króciec wyjściowy (15) zaopatrzony w stożkowy otwór o średnicy zmniejszającej się w kierunku wylotu, przy czym króciec (15) jest z jednej strony mocowany do tulei zamykającej (1c) dyszy (1), z drugiej zaś strony zaopatrzony w łącznik (18) do mocowania przewodu odprowadzającego napowietrzoną ciecz.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że kształtowy otwór osiowy tulei (1b) dyszy (1) jest złożony z odcinków mających postać stożków ściętych, łączących się ze sobą, o różnych kątach rozwarcia.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że pierwszy od wlotu tulei wewnętrznej (1b) odcinek (I) jej otworu ma kąt rozwarcia w granicach od 80° do 110°, i wynosi korzystnie około 90°, następny odcinek (II) ma kąt rozwarcia w granicach od 40° do 65°, i wynosi korzystnie około 56°, kolejny odcinek (III) ma kąt rozwarcia w granicach od 5° do 15°, i wynosi korzystnie około 10°, zaś następny odcinek (IV) ma kąt rozwarcia w granicach od 0,5° do 3°, i wynosi korzystnie około 1°.

   178 359
9. 9. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwór (2) w tulei zamykającej (1c) ma postać stożka ściętego o kącie rozwarcia w kierunku wylotu w granicach od 1° do 20°, i wynosi korzystnie około 8°.