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Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Dampfkondensation auf
den Abschirmflächen von Kühlsystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Verhinderung der Dampfkondensation auf den Abschirmflächen von Kühlsystemen,
wie Kühlrohrschlangen oder Kühlplatten, insbesondere von solchen Kühleinrichtungen,
bei denen ein kontinuierlich auf einem unendlichen Förderband geführter und zu kühlender
Materialstrom von z. B. Gebäck zwischen den Ober- und unterseitig des Materialstromes
angeordneten Kühlplatten hindurchgeführt wird.
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Es ist bekannt, mittels gekühlten, vornehmlich metallischen ebenen
Flächen oder Rohren, die in der Nähe eines zu kühlenden Materials angeordnet sind,
den in Form von Strahlung entstehenden Wärmefluß, der durch die Temperaturdifferenz
zwischen dem gekühlten System und dem zu kühlenden Material entsteht, zur Kühlung
des Materials auszunutzen.
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Bei Kühleinrichtungen mit umlaufendem Förderband sind an beiden Seiten
des Materialförderbandes, das meistens aus Drahtgittergewebe besteht, Kühlrohrschlangen
oder Kühlplatten vorgesehen. Die Ablenkung der Wärmestrahlung von dem auf dem Förderband
liegenden Material zu den seitlich angeordneten Kühlsystemen erfolgt über metallische
Reflektoren, die über dem Materialstrom in der Weise angeordnet sind, daß die Wärmestrahlablenkung
von der Mitte des Materialstromes symmetrisch nach beiden Seiten zu den Kühlsystemen
erfolgt. Bei einigen Ausführungen sind auch noch Kühlsysteme zusätzlich auf dem
Förderband vorgesehen.
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Es sind auch Kühleinrichtungen mit umlaufendem Förderband vorgeschlagen,
bei denen Kühlsysteme in Form von Rohrschlangen über und unter dem Förderbund angeordnet
sind. Über den geraden Teilen der Kühlrohre sind dabei winkelförmige oder bogenförmige
Reflektoren zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Kühlung angebracht.
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Da bei den meisten Betriebsbedingungen die klimatischen Verhältnisse
in der Kühleinrichtung während des Betriebes und auch schon kurz nach Inbetriebnahme
sich dahin verändern, daß die Taupunktternperatur 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.
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Bei der Betriebseinstellung der Anlage wird das sich bildende Tropfwasser
in unter den Kühlsystemen angeordneten Tropfrinnen abgefangen. Es ist trotzdem nicht
zu vermeiden, daß an anderen Konstruktionsteilen. nahe dem Förderband Kondenswasser
niederschlägt, so daß die Anlage nach jedem Betrieb umständlich entfeuchtet werden
muß.
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Es ist auf Grund der angeführten Nachteile der beschriebenen Ausführung,
insbesondere bei der Anordnung der Kühlsysteme über und unter dem Förderband, auch
vorgeschlagen, die Kühlsysteme von der sie umgebenden Luft hermetisch abzuschließen,
wobei über die dem zu kühlenden Materialstrom zugewandte 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
Kühlsystemen und ein Kaltluftniederschlag von dem oberen Kühlsystem 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 Feuchteniederschlag auf der Folie bildet, die einen Wärmestrahlungsdurchgang
fast vollkommen verhindert.
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Die genannten Nachteile werden erfindungsgemäß nun dadurch vermieden,
daß die Abschirmflächen durch Erwärmen derselben auf einer Temperatur oberhalb des
höchste. Taupunktes des oder der im gekühlten Raum vorhandenen kondensierbaren Medien
gehalten werden.
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Nach einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindnug kann die
Beheizung der Abschirmflächen mittels erwärmter gasförmiger oder flüssiger Medien
erfolgen.
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Es ist zweckmäßig, ein Heizmedium mit möglichst geringer Absorptionsfähigkeit
für Wärmestrahlen zu verwenden.
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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 Absch_irmfläche
anzubringen: Es ist auch möglich, die Beheizung der Abschirmliächen mittels andenselben
angeordneten elektrischen Heizdrähten durchzuführen, die nur eine geringe c'\-nheizung
benötigen, da -sich schnell ein -warmes Luftpolster bildet, das die Kondensation
verhindert.
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Erfindungsgemäß kann eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens
ein von der Abschirmfläche an einer Seitenbegrenztes Umlaufsystem zur -Zirkulation.
erwärmter Medien-aufweisen.
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Das Heizmedium kann vorteilhaft in Hohlräumen der Abschirmflächen
zirkulieren, die ein geschlossenes Umlaufsystem bilden.
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Bei Verwendung von Infrarotstrahlen wird die Vorrichtung mit mindestens
einem auf die Abschirmfläche gerichteten Infrarotstrahler ausgestattet, dessen Strahlung
von den eigentlichen Kühlflächen ab-geschirmt ist.
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In den Zeichnungen ist ein Strahlungskühllauf nach der Erfindung in
beispielsweiser Ausführungsform dargestellt.
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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 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. Infrarotstrahlung
erfolgt.
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Bei der Herstellung von z. B. mit Schokolade überzogenem Gebäck wird
das noch mit flüssiger warmer Schokolade überzogene- Gebäck 1 auf ein z. B. gitterförmiges
Transportband 2 zwecks Abkühlung und damit Zustandsänderung des Schokolade%lms durch
einen tunnelförmigen Kühlkanal 3 geführt.
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Innerhalb des Kühlkanals sind in Abstand über und unter dem Förderband
2flächige Kühlaggregate4, 5 und 6, 7 und 8, 9 vorgesehen.
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Die von den auf dem Förderband liegenden Gebäckstücken 1 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 fließendes
Kühlmittel abtransportiert. Dabei erfolgt die Zuführung und Ab-
führung des
Kühlmediums über die Leitung 13 und 14, die an eine Kühlwasserleitung oder einen
1-,'-ühlmittelkreislauf einer Kühlanlage angeschlossen sein können.
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Unterseitig der dem Gebäckstrom zugewandten 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.
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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 oberseitig
der Platte wesentlich eingeschränkt ist.. Die Platte ist daher unterseitig, also
auf der der Kühlplatte zugewendeten Seite, poliert ausgeführt.
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Alle Platten sind in einem Rahmen 18 aus Holz, Kunststoff oder einem
anderen isolierenden Material gehalten, so daß die Räume zwischen den einzelnen
Platten hermetisch nach außen abgeschlossen sind.
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Zweckmäßig ist die Luft in dem Freiraum zwischen der .Kühlplatte 11,
der Platte 15 und der. Abdeckplatte 17 mit einem Trockenmittel, z. B. Silikagel,
entfeuchtet.
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Es kann auch daran gedacht werden, die genannten Freiräume zu evakuieren.
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Damit nun kein Feuchteniederschlag auf der Außenseite der Platte 16
auftritt, der die Platte strahlenundurchlässig machen würde, ist die Platte 16 auf
einer Temperatur gehalten, die über der Taupunkttemperatur der sie umgebenden Luft
liegt.
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Angenommen, die umgebende Luft hat eine relative Feuchtigkeit von
60°/o, so ergibt sich nach denn i-x-Diagraälm, z. B. für 12° C Lufttemperatur, eine
Taupunkttemperatur von -I-4° C. Die Platte 16 müßte also, damit sich kein -Feuchteniederschlag
bildet, auf einer Temperatur von mindestens -I-5° C gehalten werden.
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Es sei angenommen, daß die Kühlplatte 11 auf -10° C unterkühlt ist,
so würde die Platte 16 im Laufe einer bestimmten Zeit, da sie einen Teil der Strahlung
absorbiert, durch die Kälteeinwirkung der Platte 11 und. durch Konvektion der Luft
so weit gekühlt werden, daß die angeführte Taupunkttemperatur vom. -I-4° C erreicht
und unterschritten wird.
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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 anderen Betriebsbedingungen erreicht
wird. Da die erwärmte Luft nur sehr geringe Strahlungsenergie absorbiert, kann dieser
Verlust praktisch vernachlässigt werden.
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Es besteht auch die Möglichkeit, an Stelle der erwärmten Luft ein
Gas zu verwenden, das keine Strahlungsenergie in dem auftretenden Wellenbereich
alte sorbiert.
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Um die Absorptionsverluste oberhalb der Kühlplatte zu verringern,
kann der. Raum zwischen der Kühlplatte 11 und der Platte 15 sowie die Abdeck platte
17 mit einem Gas geringer Strahlungsabsorption ausgefüllt sein.
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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 Raum zwischen den Platten 15 und 16
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 geschlossen 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 25 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.
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Bei geringeren Temperaturunterschieden zwischen dem zu kühlenden Material
1 und der Kühlplatte 11 und günstigen klimatischen Bedingungen im Kühlkanal kann
auch auf die Platte 16 verzichtet werden, bei Beibehaltung des Umlaufstromes.
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Die über der Platte 15 streichende Warmluft kann bei günstigen Bedingungen
auch eine Kondensation auf der äußeren Oberfläche der Platte 15 verhindern.
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Es besteht auch die Möglichkeit, an Stelle der Erwärmung der Platte
16 mit Umluft beiderseits zwischen den Platten 15 und 16 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.
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Die parallelen Wärmestrahlen müssen jedoch in diesem Fall durch entsprechende
Neigung der Reflektoren 28, 29 gegen die Platte 15 geneigt werden.
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Die Ausführung ist nicht beschränkt auf Kühlläufe beschriebener Art,
sie kann auch Anwendung finden in Kühlschränken oder anderen materialstationären
Anlagen.