1. Achtergrond
Van Beek is dé specialist op het gebied van schroeftransporteurs. De kernactiviteiten van het bedrijf, opgericht in 1939, bestaan uit het verkopen, ontwerpen en fabriceren van schroeftransporteurs. Van Beek maakt elke schroeftransporteur op maat. Het bedrijf heeft ongeveer 40 medewerkers en is al tientallen jaren gevestigd te Drunen en is onlangs verhuisd naar een nieuwe locatie aan de Christiaan Huygensweg.
Van Beek is een niche-speler. De organisatie is gespecialiseerd in hoogwaardige maatwerk roestvast stalen schroeftransportsystemen en zij levert deze wereldwijd. Meer dan 80% van de productie wordt geëxporteerd. Met name de chemische, farmaceutische, milieu- en voedingsmiddelenindustrie maken dankbaar gebruik van de expertise van Van Beek.
Onder de merknaam Celsius ontwerpt van Beek thermische schroefwarmtewisselaars. Deze machines maken het mogelijk om (bulk)producten in een continue proces te koelen, verwarmen of te drogen. Deze uitbreiding van het ‘klassieke’ productgamma van Van Beek is zo’n 10 jaar geleden ingezet met een focus op vaste stoffen.
De kracht van de Celsius producten zit in het vinden van de juiste product-markt combinaties. Zo heeft Celsius eerder de Celsimix op de markt gebracht, een machine om een homogene mix van verschillende componenten (zowel vast als vloeibaar) op temperatuur te mixen. In 2006 won Celsius met de EggShell Dryer, een machine om eierschalen te drogen, de Proces Innovatie Prijs.
In samenwerking met Kapp, specialisten in warmteoverdracht en warmtewisselaars, heeft van Beek een nieuw type schroefwarmtewisselaar ontwikkelt. Deze schroefwarmtewisselaar is met name geschikt voor viskeuze producten (een marktuitbreiding voor van Beek) in zowel de voedsel- als de petrochemische industrie. Het is een aantrekkelijk alternatief voor bestaande geschraapte warmtewisselaars, die storings- en onderhoudsgevoelig zijn.
2. Bestaande technologie en marktbereik
De toepassing van geschraapte warmtewisselaars doet zich voor bij het koelen of verwarmen van viskeuze producten. Hierbij wordt het te verwarmen of te koelen product geleidt door één of meerdere buizen waarvan de buitenmantel verwarmd dan wel gekoeld wordt. Dit gebeurt meestal onder pompdrukken tot 16 barg. Het is hierbij noodzakelijk om het thermische oppervlak te blijven reinigen om vervuiling tegen te gaan. Vervuiling treedt op wanneer vloeistoffen degraderen in de buurt van de buiswand en lagen van het product vastkleven aan de buiswand. Deze lagen werken als een isolator voor warmteoverdracht. Hierdoor dalen prestaties van de warmtewisselaar. Viskeuze producten hebben vaak al een lage warmte overdracht zodat het van groot belang is de warmteoverdracht maximaal te houden. In het algemeen, hoe meer viskeus de vloeistof, hoe lager de warmteoverdracht. Voor zeer viskeuze vloeistoffen vereist dit een zeer groot warmte overdracht oppervlakte. Geschraapt warmtewisselaars mengen de vloeistof krachtig. Deze intensieve menging helpt bij het transport van de vloeistof en bevordert het warmte overdragend oppervlak.
Om warmte overdracht te behouden en vervuiling tegen te gaan maken schrapende warmtewisselaars gebruik van één of meerdere draaiende assen met daarop schraapbladen. Deze schraapbladen schrapen de binnenkant van de buitenbuis schoon. De buitenbuis heeft een dubbele mantel welke gekoeld dan wel verwarmt kan worden. Het warmte overdragend oppervlak is dus het oppervlak van de buitenmantel. 2
Schrapende warmtewisselaars worden in een groot aantal markten toegepast, zoals:
1) Feed, van diervoeding (bijvoorbeeld kat en hondenvoer) en visvoer tot aan veevoeder
2) Food, van zuivel en fruit tot snoep en aardappels
3) Farmaceutisch, van crèmes tot vaseline
4) Non-food, van petrochemische producten tot persoonlijke verzorging
De huidige schrapende warmtewisselaars hebben een relatief laag warmte overdragend oppervlakte, vragen veel onderhoud en zijn gevoelig voor storingen.
3. Onze innovatie
Met onze innovatie kunnen we een drietal zwakke punten van de huidige geschraapte warmtewisselaars aan pakken en hiermee de toepasbaarheid en economische waarde van de technologie vergroten. De innovatie richt zich daarom op: 1) het vergroten van het warmte overdragend oppervlakte zonder de machine aanzienlijk groter te maken, 2) lagere operationele kosten, 3) minder storingsgevoelig.
Het vergroten van het warmte overdragend oppervlakte bereiken we door niet alleen de buitenmantel te verwarmen of te koelen maar ook een statische binnenmantel. De machine bestaat daarom uit een verwarmde of gekoelde binnenbuis die statisch in een dubbelwandige buitenmantel staat. De ruimte tussen deze buitenmantel en de binnenbuis wordt gevuld met het te verwarmen of te koelen product. Dit zal onder pompdruk (ongeveer 16 barg) door de machine worden geperst. Om te voorkomen dat het product aan zowel de binnenmantel als de buitenmantel aankleeft en zorgt voor isolerende vervuiling, zorgt een asloze schroef voor een schrapende werking. Deze asloze schroef draait om de statische binnenmantel. Naast dat de asloze schroef vervuiling tegen gaat, kan ook door regeling van het toerental en de draairichting de verblijftijd van het product worden gevarieerd.
Ontwerp verticale thermische schroef met dwarsdoorsnede van de aandrijfkant
Uitdaging hierin is dat de asloze schroef met een minimale speling op zowel de binnenbuis en de buitenmantel moet draaien om een optimaal schrapend effect te hebben. Door zowel de buitenmantel als de binnenmantel te koelen of verwarmen, bereiken we bijna een verdubbeling van het warmte overdragend oppervlakte zonder de machine langer te hoeven maken. Door voor een verticale opstelling te kiezen blijft ook de footprint van de machine klein. Verwarmen kan door middel van stoom en/of warm water.
Volledige demontage is horizontaal mogelijk
Door de opstelling op een frame te plaatsen waarin de machine kantelbaar is kan bij eventueel onderhoud eenvoudig toegang tot de machine verkregen worden. In productie zal de machine gereinigd worden door te spoelen tussen productie runs. Hiervoor is een CIP (Cleaning in Place) systeem voorzien.
Aangezien deze machine veel minder bewegende delen heeft, is ze veel minder storingsgevoelig dan bestaande geschraapte warmtewisselaars. Ook is hierdoor onderhoud eenvoudiger en minder frequent noodzakelijk. In tegenstelling tot de relatief snel slijtende schrapers, heeft de asloze schroef een zeer lange stand tijd. De operationele kosten van deze machine zijn daarom aanzienlijk lager.
Momenteel is de Twister beschikbaar in een tweetal standaard configuraties, de Twister 200 en 300. Inmiddels heeft de toepassing zich bij een aantal klanttesten bewezen en staat een bredere marktintroductie gepland voor eind 2018. Voor de ontwikkeling van deze innovatie heeft van Beek gebruik kunnen maken van de Metal Valley innovatie voucher.
Klik hieronder om uw stem uit te brengen op de noviteit:
“Vertical Screw Heat Exchanger Twister” van Van Beek B.V.
