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Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von Erzeugnissen mit einem gasförmigen Behandlungsmedium, vorzugsweise Luft, mit einer Gebläseanordnung zur Erzeugung einer Strömung des Behandlungsmediums, mindestens einer Kühlvorrichtung, mindestens einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Düsen oder Düsengruppen, zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen des Behandlungsmediums und mindestens einem der Düsenplatte vorgelagerten Behandlungsplatz, für die zu behandelnden Erzeugnisstapel, die durch die Düsen oder Düsengruppen der Düsenplatte mit dem Behandlungsmedium beaufschlagbar sind.
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Derartige Behandlungsvorrichtungen werden beispielsweise dazu eingesetzt, Lebensmittelerzeugnisse, z. B. Milcherzeugnisse, nach dem Fertigungsprozess abzukühlen. Während die Erzeugnisse die Behandlungsvorrichtung durchlaufen, werden diese mit definierten klimatischen Verhältnissen behandelt, beispielsweise durch Umströmen mit kühler Luft, um diese auf eine vorgegebene, auch zur nachfolgenden Lagerung geeignete Temperatur, zu kühlen.
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Die zu behandelnden Erzeugnisse werden dabei auf Paletten zu Erzeugnisstapel gestapelt und in die Behandlungsvorrichtung eingefahren, so dass eine große Anzahl derartiger Erzeugnisse gleichzeitig behandelt werden kann.
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Eine derartige Behandlungsvorrichtung oder auch Kühltunnel ist aus der
DE 100 17 408 A1 bekannt. In dem Kühltunnel wird der Erzeugnisstapel zum Kühlen an vertikal angeordneten Düsenplatten vorbeitransportiert, die kalte Luft horizontal durch die Produktschichten blasen. Die Kühlleistung, die Kühltunnellänge und die Transportgeschwindigkeit durch den Tunnel sind so ausgelegt, dass die gewünschte Abkühlung der Produkte erreicht wird.
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Neben den kontinuierlich betriebenen Kühltunneln, wie in der
DE 100 17 408 A1 beschrieben, gibt es auch die diskontinuierliche Betriebsweise, wie in der
EP 1 455 151 A1 offenbart. Bei der diskontinuierlichen Betriebsweise werden die zu kühlenden Erzeugnisse an einer Behandlungsposition abgesetzt und dort so lange mit Kaltluft beblasen, bis die gewünschte Abkühlung erreicht ist. Anschließend werden die Erzeugnisstapel aus dem Kühltunnel herausgefahren.
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Bei beiden Systemen besteht die Düsenplatte aus einer Vielzahl separater Einströmdüsen durch die erreicht wird, dass über den Einströmbereich hinweg eine Vielzahl an definierten Einströmstellen gebildet wird, in welchen das gasförmige Behandlungsmedium zum einen mit definierter Richtung und zum anderen mit definierter Geschwindigkeit einströmt. Die Einströmgeschwindigkeit, die das gasförmige Behandlungsmedium im Austrittsbereich der Einströmdüsen aufweist, liegt vorzugsweise im Bereich von 20–25 m/s. Eine derartig hohe Einströmgeschwindigkeit stellt sicher, dass, auch bedingt durch die relativ stark gebündelten Strahlen von einströmendem gasförmigem Behandlungsmedium, auch kleinste Ritzen zwischen den einzelnen zu behandelnden Erzeugnissen beziehungsweise kleinste Öffnungen in diese Erzeugnisse enthaltenden Verpackungsmaterialien, beispielsweise Kartons, durchströmt werden. Das Behandlungsmedium gelangt somit auch im inneren Volumenbereich der auf den Paletten gestapelten Erzeugnisse an diese Erzeugnisse heran und kann zu deren Behandlung, beispielsweise deren Kühlung, beitragen.
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Nachteilig bei dieser Art von Kühltunneln und Düsenplatte ist, dass keine Anpassung an die Palettenbeladung erfolgt und so der Energiebedarf für die Druckversorgungseinrichtung zur Erzeugung der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit bei nicht voll beladenen Paletten annähernd genauso hoch ist wie bei voll beladenen Paletten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsvorrichtung mit einer höheren Energieeffizienz zu schaffen, die eine Anpassung an die Palettenbeladung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird eine Behandlungsvorrichtung zum Kühlen von Erzeugnissen mit einem gasförmigen Behandlungsmedium vorgeschlagen. Vorzugsweise ist das Behandlungsmedium Umgebungsluft, welche mittels einer Gebläseanordnung, zur Erzeugung einer Strömung des Behandlungsmediums, in der Behandlungsvorrichtung eine kreisförmige Basisströmung erzeugt. Die kreisförmige Basisströmung strömt dabei durch mindestens eine Kühlvorrichtung, mindestens einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Düsen oder Düsengruppen, zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen des Behandlungsmediums und mindestens einem der Düsenplatte vorgelagerten Behandlungsplatz, für die zu behandelnden Erzeugnisstapel, die durch die Düsen oder Düsengruppen der Düsenplatte mit dem Behandlungsmedium beaufschlagbar sind. Zur Druckregelung des Behandlungsmediumstaudrucks vor den Düsenöffnungen ist zusätzlich eine Druckregelung vorhanden.
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Durch die Druckregelung wird in Vorteilhafterweise bewirkt, dass eine konstante Arbeitsströmung im Austrittsbereich der Düsen oder Düsengruppen erzeugt wird und an den Strömungswiderstand durch die Düsenplatte und den Erzeugnisstapel angepasst werden kann. Wird ein geringerer Staudruck benötigt, kann die Drehzahl der Ventilatoren und so der Energieverbrauch gesenkt werden.
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Zusätzlich zum Drucksensor wird erfindungsgemäß vorgeschlagen eine Gewichtssensor oder alternativ einen optischen Sensor am Behandlungsplatz vorzusehen, so kann aus dem Gewicht oder die optischen Messung die Höhe des Erzeugnisstapels ermittelt werden.
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Zum Kühlen der Erzeugnisstapel ist es im Wesentlichen notwendig, dass die Düsen aktiv sind, die eine Arbeitsströmung erzeugen, die den Erzeugnisstapel treffen. Alle Düsen deren Arbeitsströmungen am Erzeugnisstapel vorbeiführen haben keinen oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Kühlung der Erzeugnisse und werden erfindungsgemäß verschlossen.
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Zum Verschließen einzelner Düsen oder Düsengruppen auf der Düsenplatte sind Mittel vorhanden, wie beispielweise verschiebbare Verschlussbleche. Damit sind die Düsen oder Düsengruppen in der Weise verschließbar, dass nur die Düsen oder Düsengruppen geöffnet sind, deren Arbeitsströmungen auf den Erzeugnisstapel treffen.
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Der Verschluss der Düsen erfolgt erfindungsgemäß aufgrund der ermittelten Stapelhöhe. Je mehr Düsen verschlossen sind, desto geringer kann die Ventilatordrehzahl gewählt werden um den benötigten Staudruck zu erzeugen und somit verringert sich auch die Energieaufnahme der Ventilatoren.
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Zudem wird vorgeschlagen in der Düsenplatte Düsenöffnungen anzuordnen die eine turbulente Strömung und/oder eine laminare Strömung erzeugen. Vorzugsweise ist die Düsenplatte so gestaltet, dass eine Arbeitsströmung des Behandlungsmediums entsteht, bei der turbulente Strömungen durch laminare Strömungen gestützt werden. Durch diese Anordnung wird eine verbesserte Durchströmung der Erzeugnisstapel und eine Vergleichmäßigung der Kühlung erreicht.
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Erfindungsgemäß wird eine weitere Ausführung der Düsenplatte vorgeschlagen die unterschiedliche Düsenöffnungen aufweist, durch die die Arbeitsströmung in einen Primärluftstrom und einen Sekundärluftstrom geteilt wird. Die Aufteilung erfolgt so, dass eine Arbeitsströmung des Behandlungsmediums mit einem Primärluftstrom (19) und einem Sekundärluftstrom (20) entsteht, wobei diese unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen.
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Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die unterschiedlichen Düsenöffnungen zu Erzeugung der unterschiedlichen Luftströme so angeordnet sind, dass der Sekundärluftstrom den Primärluftstrom im Wesentlichen vollständig umgibt und der Primärluftstrom eine im Mittel höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweißt als der Sekundärluftstrom.
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Die unterschiedlichen Strömungen könne z. B. durch unterschiedliche Düsengrößen und/oder Düsenformen erzielt werden. Dabei ist die Primärströmung als turbulente Strömung und die Sekundärströmung als laminare Strömung auszulegen.
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Die Arbeitsströmung verlässt die Düsen, die Düsengruppen oder die Primärdüsenöffnung der Düsenplatte mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 15–30 m/s, vorzugsweise mit 20–25 m/s.
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Die Sekundärströmung verlässt die Düsen mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,1–5 m/s.
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Alternativ wird vorgeschlagen die Düsen oder Düsengruppen auf der Düsenplatte verstellbar auszuführen, so dass die Arbeitsströmungen der einzelnen Düsen der Düsenplatte auf den Erzeugnisstapel lenkbar sind. So kann in Vorteilhafterweise erreicht werden, dass die gesamte Arbeitsströmung durch den Erzeugnisstapel strömt und einzelne Arbeitströmungen auf kritische Stellen des Erzeugnisstapels gelenkt werden können.
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Zudem wird ein Verfahren zum Kühlen von Erzeugnissen mit einem gasförmigen Behandlungsmedium, in einer entsprechenden Behandlungsvorrichtung vorgeschlagen bei der der Behandlungsmediumstaudruck vor den Düsenöffnungen, geregelt wird, vorzugsweise über die Drehzahl der Gebläse.
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Weiterhin wird vorgeschlagen mit Hilfe eines Gewichtssensors am Behandlungsplatz oder eines optischen Sensors die Höhe des Erzeugnisstapels zu ermittelt und anschließend die Düsen oder Düsengruppen zu verschließen, deren Arbeitsströmungen nicht auf den Erzeugnisstapel treffen.
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Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
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1 zeigt ein erfindungsgemäßer Kühltunnel in Schnittdarstellung
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2 zeigt eine Düsenplatte mit Verschlussmechanismus und Düsenanordnung in zwei Ansichten
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3 zeigt eine Ausführungsform der Düsenplatte mit unterschiedlichen Düsenöffnungen
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4 zeigt beispielhaft eine bewegliche Düse
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Die 1 verdeutlicht in vereinfachter Darstellung den Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kühltunnels im Schnitt. Am Behandlungsplatz 10 ist der Erzeugnisstapel 11 auf der Paletten 30 gestapelt gezeigt. Der Kühltunnel besteht aus mehreren hintereinander angeordneten Behandlungsplätzen 10 durch den die beladene Palette kann auf der Transportvorrichtung 16 transportiert werden.
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Die Behandlungsplätze 10 sind nach oben hin durch eine beispielsweise aus Blechmaterial gebildete Wandung 34 begrenzt beziehungsweise abgeschlossen und weisen an einer Seite einen Einströmbereich 36 für gasförmiges Behandlungsmedium und an der anderen Seite einen Ausströmbereich 38 für das gasförmige Behandlungsmedium auf. Beispielsweise kann im Ausströmbereich 38 ein Luftkühler 6 vorgesehen sein, wenn das gasförmige Behandlungsmedium zum Kühlen der Erzeugnisse 2 Kühlluft verwendet wird.
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Im Einströmbereich 36 ist eine Mehrzahl von Düsenplatten 6 mit Düsen 7 vorgesehen, durch welche, wie durch Pfeile P1 angedeutet, die Kühlluft seitlich in den Behandlungsraum 28 einströmen kann, es entsteht eine Arbeitsströmung 9, die aus einzelnen turbulenten und/oder laminaren Strömungen bestehen kann.
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Zur Messung des Staudrucks ist eine Druckmessvorrichtung 15 an mindestens einer Stelle vor der Düsenplatte 6 vorgesehen
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Nachdem die Kühlluft bzw. die Arbeitsströmung 9 die zu behandelnden Erzeugnisse durchströmt hat, beziehungsweise entlang der zu behandelnden Erzeugnisse geströmt ist, tritt sie, wie durch Pfeile P2 angedeutet, aus dem Stapel der zu behandelnden Erzeugnisse 2 aus und tritt im Austrittsbereich 38 in den Luftkühler 40 oder einer sonstigen Aufbereitungsanordnung für ein gasförmige Behandlungsmedium ein. Anschließend an den Ausströmbereich 38 beziehungsweise den Luftkühler 5 ist ein Strömungskanalbereich 44 vorgesehen, in welchem die Kühlluft zu einer Gebläseanordnung 4 strömt, auf welche wiederum ein Strömungskanalbereich 48 folgt, über den die durch die Gebläseanordnung 4 voran geförderte Kühlluft dann zum Einströmbereich 36 strömen kann. Es entsteht eine kreisförmige Zirkulation der Kühlluft bzw. des Behandlungsmediums.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungskanalbereiche 44, 48 beispielsweise durch eine den gesamten Tunellabschnitt 18 umgebende Wandungsanordnung 50 begrenzt sein können. Hier können jedoch selbstverständlich auch im Bereich der Klimatisierungstechnik an sich bekannte, beispielsweise aus Blechteilen gebildete, Strömungskanäle eingesetzt werden.
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Zur Bestimmung der Stapelhöhe befindet sich unterhalb der Palette 30 ein Gewichtssensor 12, mit dessen Hilfe die Stapelhöhe ermittelt werden kann.
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Entsprechend der Stapelhöhe können die Düsen 7 oder Düsengruppen 8 in der Düsenplatte geöffnet oder geschlossen werden wie beispielhaft in 2 dargestellt. Hier ist ein beweglich angeordnetes Verschlussblech 14 vor den Düsengruppe 8 angeordnet. Mit diesem beispielhaft dargestellten Verschlussblech kann die obere Düsengruppe 8 verschlossen werden.
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In den 3 und 4 werden weiter Ausführungsform der Düsenplatten 6 gezeigt. So ist in 3 eine Düsenplatte mit unterschiedlichen Düsenöffnungen dargestellt. Dadurch können ein Primärluftstrom und ein Sekundärluftstrom erzeugt werden, die unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen. Dabei wird der Primärluftstrom mit vergleichsweise hoher Strömungsgeschwindigkeit in einen Sekundarluftstrom mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit eingebettet oder eingeschlossen. Der Sekundarluftstrom umgibt also den Primärluftstrom an einer die Stromlinien oder Strömungsrichtung des Primärluftstromes umschließenden Umfangsfläche oder Außenfläche.
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Der Primärluftstrom 19 mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit führt zudem den Sekundarluftstrom 20 mit sich mit und richtet diesen gemäß der Strömungsführung des Primärluftstromes 19 mit aus. Somit wird also eine Arbeitsströmung 9 erzeugt, die die Beaufschlagung des Erzeugnisstapels verbessert, wodurch sich eine gleichmäßigere Abkühlung der Erzeugnisse erreichen lässt.
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Die beiden Luftströmungen werden mittels unterschiedlich großen Düsenöffnungen und/oder Formen erreicht. In 3 ist eine Variante einer Düsenplatte dargestellt, die aus einer einen Hohlraum 21 aufweisenden Düsenplatte mit einer Vorderseite und einer Rückseite besteht. Dabei wird der Primärluftstrom 19 dadurch erzeugt, dass das Behandlungsmedium 3 von der Rückseite durch relativ große Düsen, die durch den Hohlraum der Düsenplatte 6 hindurchführen, zur Vorderseite geleitet wird.
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Die Sekundärströmung 20 wird dagegen dadurch erzeugt, dass das Behandlungsmedium in den Hohlraum 21 der Düsenplatte einströmt und von da aus durch relativ kleine Düsen auf der Vorderseite austritt.
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In 4 ist eine Düsenplatte mit verstellbaren Düsen gezeigt, so dass die Strömungsführung individuell in Abhängigkeit zu den Erzeugnisstapeln und den Verpackungen gewählt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behandlungsvorrichtung
- 2
- Erzeugnissen
- 3
- Behandlungsmedium
- 4
- Gebläseanordnung
- 5
- Kühlvorrichtung
- 6
- Düsenplatte
- 7
- Düsen
- 8
- Düsengruppen
- 9
- Arbeitsströmungen
- 10
- Behandlungsplatz
- 11
- Erzeugnisstapel
- 12
- Gewichtssensor
- 13
- optischer Sensor
- 14
- Verschlussblech
- 15
- Druckmessvorrichtung
- 16
- Transportvorrichtung
- 17, 18
- verschiedene Düsenöffnungen
- 19
- Primärströmung
- 20
- Sekundärströmung
- 21
- Hohlraum
- 22
- Rückseite
- 23
- Vorderseite
- 28
- Behandlungsraum
- 30
- Palette
- 34
- Wandung
- 36
- Einströmbereich
- 38
- Ausströmbereich
- 44, 48
- Strömungskanalbereich
- 50
- Wandung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10017408 A1 [0004, 0005]
- EP 1455151 A1 [0005]
