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Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Dampfkondensation auf den Abschirmflächen von Strahlungskühlsystemen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung der Dampfkondensation auf den Abschirmflächen von Strahlungskühlsystemen, wie Kühlrohrschlangen oder Kühlplatten in Strahlungs-Kühlschränken, insbesondere von Kühlplatten oder Kühlrohrschlangen für Strahlungskühlläufe, bei denen ein kontinuierlich auf einem unendlichen Förderband geführterund zu kühlender Materialstrom von z. B. Gebäck zwischen den ober-und unterseitig des Gebäckstromes angeordneten Kühlplatten hindurchge- fühlt wird.
Es ist bekannt, mittels gekühlter, vornehmlich metallischer ebener Flächen oder Rohren, die in der Nähe eines zu kühlenden Materials angeordnet sind, den in Form von Strahlung entstehenden Wärmeenergiefluss, der durch die Temperaturdifferenz zwischen dem gekühlten System und dem zu kühlenden Material entsteht, zur Kühlung des Materials auszunutzen.
Bei einigen Erzeugnissen von Kühlläufen, in denen die Strahlungskühlung angewendet ist, sind an beiden Seiten des Materialförderbandes, das meistens aus Drahtgittergewebe besteht, Kühlrohrschlangen oder Kühlplatten vorgesehen. Die Ablenkung der Wärmestrahlung von dem auf dem Förderband liegen- den Material zu den seitlich angeordneten Kühlsystemen erfolgt über metallische Reflektoren, die über dem Materialstrom in der Weise angeordnet sind, dass die Wärme strahlablenkung von der Mitte des Materialstromes symmetrisch nach beiden Seiten zu den Kühlsysteme erfolgt. Bei einigen Ausführungen sind auch noch Kühlsysteme zusätzlich auf dem Förderband vorgesehen.
Es sind auch Kühllaufkonstruktionen vorgeschlagen, bei denen Kühlsysteme in Form von Rohrschlangen über und unter dem Förderband angeordnet sind. Über den geraden Teilen der Kühlrohre sind dabei winkelförmige oder bogenförmige Reflektoren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Kühlung angebracht.
Da bei den meisten Betriebsbedingungen die klimatischen Verhältnisse in den Kühlläufen während des Betriebes und auch schon kurz nach Inbetriebnahme sich dahin verändern, dass die Taupunkttemperatur erreicht und unterschritten wird, ist es nicht zu vermeiden, dass sich Kondenswasser an den Kühlsystemen niederschlägt, das im weiteren Verlauf des Betriebes vereist und damit den Wirkungsgrad der Anlage wesentlich herabsetzt und auch die Strahlungskühlung praktisch unwirksam werden lässt.
Bei der Betriebseinstellung der Anlage wird das sich bildende Tropfwasser in unter den Kühlsysteme angeordneten Tropfrinnen abgefangen. Es ist trotzdem nicht zu vermeiden, dass sich an andern Konstruktionsteilen nahe dem Kühllauf Kondenswasser niederschlägt, so dass der Kühllauf nach jedem Betrieb umständlich entfeuchtet werden muss.
Es ist auf Grund der angeführten Nachteile der beschriebenen Ausführung insbesondere bei der Anordnung der Kühlsysteme über und unter dem Förderband auch vorgeschlagen worden, die Kühlsysteme von der sie umgebenden Luft hermetisch abzuschliessen, wobei über die dem zu kühlenden Materialstrom zugewendete Seite des Kühlsystems in Abstand eine Folie aus Kunststoff gespannt ist, die für den vorliegenden Wellenbereich der Strahlung durchlässig ist. Auf diese Weise wird die Dampfkondensation an den Kühlsysteme und einKaltluftniederschlag von dem oberenKühlsystem auf das zu kühlende Material vermieden.
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Bei längerer Betriebsdauer und bei besonders grosser Kühlleistung kühlt jedoch die Abschirmfolie so weit ab, dass der Taupunkt der sie umgebenden Luft erreicht und sich Feuchte-Niederschlag auf der Folie bildet, der einen Wärmestrahlungs-Durchgang fast vollkommen verhindert.
Die genannten Nachteile werden erfindungsgemäss nun dadurch vermieden, dass die Abschirmflächen durch Erwärmen derselben auf einer Temperatur oberhalb des höchsten Taupunktes des oder der im gekühlten Raum vorhandenen kondensierbaren Medien gehalten werden.
Nach einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Beheizung der Abschirmflächen mittels erwärmter gasförmiger oder flüssiger Medien erfolgen.
Es ist zweckmässig, ein Heizmedium mit möglichst geringer Absorptionsfähigkeit für Wärmestrahlen zu verwenden.
Die Beheizung der Abschirmfläche kann auch mittels infraroter Strahlung vorgenommen werden oder indem man in der Abschirmfläche Wirbelströme in bekannter Weise, beispielsweise durch einen Hochfrequenzgenerator, induziert. Letzteres setzt voraus, dass in oder an der Abschirmfläche Metallteile vorhanden sind. Es ist beispielsweise möglich, in der Abschirmfläche Metallflitter oder ähnliche Stoffe anzuordnen oder auch in Abständen drahtförmige Metallstücke an der Abschirmfläche anzubringen.
Es ist auch möglich, die Beheizung der Abschirmflächen mittels an denselben angeordneten elektrischen Heizdrähten durchzuführen, die nur eine geringe Anheizung benötigen, da sich schnell ein warmes Luftpolster bildet, das die Kondensation verhindert.
Erfindungsgemäss kann eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ein von der Abschirmfläche an einer Seite begrenztes Umlaufsystem zur Zirkulation erwärmter Medien aufweisen.
Das Heizmedium kann vorteilhaft in Hohlräumen der Abschirmflächen zirkulieren, die ein geschlossenes Umlaufsystem bilden.
Bei Verwendung von Infrarotstrahlen wird die Vorrichtung mit mindestens einem auf die Abschirmfläche gerichteten Infrarotstrahler ausgestattet, dessen Strahlung von den eigentlichen Kühlflächen abgeschirmt ist.
In den Zeichnungen ist ein Strahlungskühllauf nach der Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt.
Fig. l zeigt die schematische Ausführung eines Kühllaufes mit Strahlungskühlung in Fluchtdarstellung. Fig. 2 stellt die Ausführung eines wärmeisolierten und abgeschirmten Kühlsystems im Schema mit Erwärmung der Abschirmfolie mittels eines erwärmten Umluftstromes dar. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 in Fluchtdarstellung. Fig. 4 zeigt die Ausführung eines isolierten und gegen Feuchte abgeschirmten Kühlsystems, wobei die Erwärmung der Abschirmfolie bzw. -platten mit langwelliger, z. B. Infrarot-Strahlung erfolgt.
Bei der Herstellung von z. B. mit Schokolade überzogenem Gebäck wird das noch mit flüssiger, warmer
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Zustandsänderung des Schokoladefilms durch einen tunnelförmigen Kühlkanal 3 geführt.
Innerhalb des Kühlkanals sind in Abstand über und unter dem Förderband 2 flächige Kühlaggregate 4,5 und 6,7 und 8,9 vorgesehen.
Die von den auf dem Förderband liegenden Gebäckstücken l emittierende Wärmestrahlung C wird von der gekühlten Fläche 10 der Kühlplatte 11 (Fig. 2 und 3) absorbiert, und durch das In den rohrförmigen Ausweitungen 12 der Platte 11 fliessende Kühlmittels abtransportiert. Dabei erfolgt die Zuführung und Abführung des Kühlmediums über die Leitungen 13 und 14, die an eine Kühlwasserleitung oder einen Kühlmittelkreislauf einer Kühlanlage angeschlossen sein können.
Unterseitig der dem Gebäckstrom zugewendeten Seite der Kühlplatte 11 sind zwei im Abstand a, b parallel geführte transparente Platten 15, 16 angeordnet, die für den Strahlungsbereich der fühlbaren und latenten Wärme des zu kühlenden Gutes mit geringem Strahlungsverlust durchlässig sind.
Im vorliegenden Fall sind Glasplatten verwendet, die für einen Wellenbereich der Strahlung von 8 bis 400 Mikron mit geringen Verlusten durchlässig sind. Es können aber auch andere Materialien, wie Folien aus Polyäthylen oder Werkstoffen, die für den vorkommenden Wellenbereich der Strahlung durchlässig sind, verwendet werden.
Oberseitig der Kühlplatte 11 ist noch eine Abdeckplatte 17 aus Aluminium im Abstand d von der Kühlplatte 11 vorgesehen, die verhindern soll, dass sich Kondensat auf der Kühlplatte niederschlägt, ausserdem soll die Platte 17 die von der Platte 11 ausgehende Strahlung wieder reflektieren, so dass der Strahlungsverlust oberhalb der Platte wesentlich eingeschränkt ist. Die Platte ist daher unterseitig, also auf der der Kühlplatte zugewendeten Seite, poliert ausgeführt.
Alle Platten sind in einem Rahmen 18 aus Holz, Kunststoff oder einem andern isolierenden Material
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gehalten, so dass die Räurr e zwischen den einzelnen Platten hermetisch nach aussen abgeschlossen sind.
Zweckmässig ist die Luft in dem Freiraum zwischen der Kühlplatte 11, der Platte 15 und der Abdeckplatte 17 mit einem geeigneten Trockenmittel, z. B. Silikagel, entfeuchtet.
Es kann auch daran gedacht werden, die genannten Freiräume zu evakuieren.
Damit nun kein Feuchte-Niederschlag auf der Aussenseite der Platte 16 auftritt, der die Platte strah- lenundurchlässig machen würde, ist die Platte 16 auf einer Temperatur gehalten, die über der Taupunkttemperatur der sie umgebenden Luft liegt.
Angenommen, die umgebende Luft hat eine relative Feuchtigkeit von 600/0, so ergibt sich nach dem i-x-Diagramm z. B. 12 C Lufttemperatur eine Taupunkttemperatur von+ 4 C. Die Platte 16 müsste also, damit sich kein Feuchte-Niederschlag bildet, auf einer. Temperatur von mindestens + 50C gehalten werden.
Unter der Annahme, dass die Kühlplatte 11 bei-10 C unterkühlt ist, wird die Platte 15 im Laufe einer bestimmten Zeit, da sie einen Teil der Strahlung absorbiert, durch die Kältestrahlung der Platte 11 und durch Konvektion der Luft so weit gekühlt werden, dass die angeführte Taupunkttemperatur von + 4 C erreicht und unterschritten wird.
Durch einen erwärmten Luftstrom, der zwischen den Platten 15 und 16 geführt ist, werden nun nach dem neuen Verfahren die Platten 15 und 16 so weit aufgewärmt, dass niemals die Taupunkttemperatur auch bei andern Betriebsbedingungen erreicht wird. Da die erwärmte Luft nur sehr geringe Strahlungsenergie absorbiert, kann dieser Verlust praktisch vernachlässigt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, an Stelle der erwärmten Luft ein Gas zu verwenden, das keine Strahlungsenergie in dem auftretenden Wellenbereich absorbiert.
Um die Absorptionsverluste oberhalb derKühlplatte zu verringern, kann der Raum zwischen der Kühlplatte 11 und der Platte 15 sowie derAbdeckplatte 17 mit einem Gas geringer Strahlungsabsorption ausgefüllt sein.
Der Warmluftstrom zwischen den Platten 15 und 16 wird durch seitlich im Rahmen 18 zwischen den Platten 15 und 16 eingeführte, innenseitig zu flachen Düsen auslaufende Rohre 19, 19'usw. in den Zwischenraum b eingeführt und durch symmetrisch dem Rahmen 18 gegenüberliegende Abzugrohre 20, 20' usw. abgezogen. Dabei sind die einzelnen Rohre 19, 19' usw. und 20, 20' usw. in seitlich der Kühlaggregate 4, 6 und 8 geführte Sammelrohre 21 und 22 geführt. Am Ende des Kühlaggregats 8 sind die Sammelrohre an den geraden Enden angeschlossen und zur Vorderseite hin vor dem Kühlaggregat 4 herumgeführt und an ein Luftgebläse 23 angeschlossen.
Auf diese Weise ist eine umlaufende Luftführung gebildet, wobei die Luft vor der Ansaugseite des Gebläses 23 durch ein mit einem Trocknungsmittel 24 gefülltes Rohrstück geführt ist. Die Erwärmung der Luft erfolgt durch eine elektrische Heizspirale 26, die in einem auf der Druckseite des Gebläses 23 zwischengesetzten Rohrstück 27 vorgesehen ist.
Bei geringeren Temperaturpotentialen zwischen dem zu kühlenden Material l und der Kühlplatte 11 und günstigen klimatischen Bedingungen im Kühlkanal kann auch auf die Platte 16 verzichtet werden, bei Beibehaltung des Umlaufstromes.
Die über der Platte 15 streichende Warmluft kann bei günstigen Bedingungen auch eine Kondensation auf der äusseren Oberfläche der Platte 15 verhindern.
Es besteht auch die Möglichkeit, an Stelle der Erwärmung der Platte 16 mit Umluft, beiderseits zwischen den Platten parabolische Wärmestrahler 28 und 29 (Fig. 4), vorzusehen, in deren Brennpunkt elektrisch geheizte Stäbe 30, 31 vorgesehen sind. An Stelle der elektrisch beheizten Stäbe können auch mit Heisswasser oder auch mit Dampf beheizte Rohre verwendet werden. Die parallel gerichteten Wärmestrahler sind dabei etwas gegen die Platte 16 geneigt, so dass die Platte 15 nicht in den Bereich der Wärmestrahlen zu liegen kommt und daher nicht erwärmt wird. Auch bei dieser Ausführung kann bei günstigen Bedingungen, wie angeführt, auf die Platte 16 verzichtet werden.
Die parallelen Wärmestrahlen müssen jedoch in diesem Fall durch entsprechende Neigung derReflektoren 28, 29 gegen die Platte 16 geneigt werden. Die Ausführung ist nicht beschränkt auf Kühlläufe beschriebener Art, sie kann auch Anwendung finden in Kühlschränken oder andern Kühlanlagen.
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