DE2113032A1

DE2113032A1 - Kuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE2113032A1
Application number: DE19712113032
Authority: DE
Inventors: Klee David J
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1970-03-23
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FR2083514A1; GB1308868A; US3613386A; BE764654A; NL7103896A; CA935901A; FR2083514B1

Description

PATENTAN WALTE

dr. W. Schalk · dipping. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg

DR.V. SCHMIED-KOWARZIK. · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR, ESCHENHEIMER STRASSE 39

17.März 1971 Gu/gm/x

Air Products and Chemicals, Inc. Philadelphia, Pennsylvania, USA

Kühlvorri chtung ;

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung. Sie bezieht sich auf die Steuerung der Wärmeübertragungskapazität einer Kühlvorrichtung (Tieftemperaturkühlvorrichtung) bzw. Cryogene-Gefriereinrichtung, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 403 527 beschrieben ist. In dieser Patentschrift ist gezeigt, daß bei Gefriervorrichtungen für Lebensmittel ein flüssiges Kältemittel direkt auf den zu kühlenden Artikel als letzter Schritt der Gefriereinrichtung aufgesprüht wird. Derartige Gefriereinrichtungen lassen ebenfalls das aus der Verdampfung des flüssigen Kältemittels entstehende Gas gegen das einkommende Produkt zirkulieren, um eine kontinuierliche Verringerung des einzufrierenden Produkts zu erzielen. Bei derartigen Gefriereinrichtungen wird die Rate der Wärmeabfuhr, d.h. die Wärmeübertragung von der Temperatur des zirkulierenden Gases und dem Druck der auf den einzufrierenden Artikel aufgesprühten Flüssigkeit beeinflußt. Derartige Gefriereinrichtungen enthalten im allgemeinen eine Vielzahl von diskreten Temperaturzonen,

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so daß die kälteste Gaszirkulationszone und die Sprühzone im allgemeinen etwa 65 Prozent der gesamten Kühlkapazität der Gefriereinrichtung liefern. Eine auf den kombinierten Signalen der Temperatur der kältesten Gaszone und dem Druck des flüssigen Kältemittels kombinierte Steuerung kann daher eine Kontrolle der Wärmeübertragungskapazität der Gefriereinrichtung bewirken.

Um derartige Gefriereinrichtungen zu steuern, ist es bekannt, das Gefriersystem direkt mit den Temperaturfühlern zu beaufschlagen, die ihrerseits die Zufuhr des flüssigen Kälte-' m mittels steuern. Diese Systeme sind jedoch nachteilig, weil die Temperatur in der Sprühzone nicht mit der Änderung der Flußrate des Kältemittels variiert. Eine Spüleinrichtung, die lediglich die Gastemperatur fühlt, ist wegen der inherenten Zeitverschiebung bis zur wirklichen Temperaturänderung in der Gaszone nach der Änderung der Flußrate des flüssigen Kältemittels nicht wirksam. Diese Zeitverschiebung bewirkt» daß die Steuereinheit um den Sollwert oszilliert, so daß sich starke Abänderungen, in der Temperatur und in der Flußrate des flüssigen Kältemittels ergeben.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Regelsystem zur fc Steuerung der Warmeübertragüngskapazität einer Gefriervorrichtung mit flüssigem Gefriermittel vorgeschlagen, wobei das flüssige Gefriermittel direkt auf den zu kühlenden oder einzufrierenden Artikel aufgesprüht wird, wobei die Temperatur in der kältesten Zirkulations-Gaszone des Tunnels gefühlt wird, und das resultierende elektrische Signal mit einem Signal kombiniert wird, das von einer Einrichtung erzeugt wird, die die Temperatur des flüssigen Kältemittels an der Öffnung mißt, und wcteL diese kombinierten Signale mit einem vorbestimmten Referenzsignal verglichen werden. Eine Differenz zwischen dem Referenzsignal und den kombinierten Signalen bewirkt, daß eine Steuereinrichtung ein .. motorbetriebenes Ventil derart betätigt, daß der Strom an flüssi-

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gein Kältemittel entweder wächst oder abnimmt, so daß die Wärmeübertragungskapazität des Tunnels auf dem gewünschten Niveau aufrecht erhalten bleibt.

Hauptziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Steuerung der Wärmeübertragungskapazität bei einer Kühlvorrichtung mit Flüssigkeit vorzuschlagen. Außerdem soll eine derartige Kühlvorrichtung für Lebensmittel dadurch gesteuert werden, daß die Temperatur des zirkulierten Gases und die Strömungsrate des Kältemittels gemessen wird. Schließlich soll ein Verfahren zur Steuerung einer Kühlvorrichtung vorgeschlagen v/erden, bei dem ein Mindestbetrag an Kältemittel erforderlich ist, um das gewünschte Niveau an Abkühlung des Produkts zu erreichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch das Temperaturprofil über den verschiedenen Zonen einer Kühlvorrichtung vom Tunneltyp;

Fig. 2 ein Diagramm mit dem grundlegenden Steuersystem nach der Erfindung ;

Fig. 3A ein Teil eines schematischen Verdrahtungsdiagramms eines automatischen Regelsystems für eine Kühlvorrichtung für Lebensmittel;

Fig. 3B eine Abgleichung des Diagramms nach Fig. 3A und

Fig. 3C ein Diagramm mit den Leitungen, die mit der Regeleinrichtung nach Fig. 3A und 3B in Verbindung stehen.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Kühlvorrichtung 10 gezeigt, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 403 527 beschrieben ist. Die Kühlvorrichtung 10 besitzt eine Vielzahl von Sprühdüsen 12 für flüssiges Kältemittel, ein kontimiierliches Förderband 14 für die zu kühlenden Artikel, das

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von einem Motor 90 angetrieben wird. Dadurch werden die Artikel vom Eingangsende 16 zum Ausgangsende 18 der Kühlvorrichtung gefördert. Gebläse 20 und 22, die durch Motore 21 und 23 angetrieben werden, lassen das Kühlgas in den jeweiligen Zonen der Kühlvorrichtung zirkulieren. Eine Steuerung des Gasvolumens in den Strömungswegen der Gebläse wird durch Dämpfer 24 bzw. 26 erreicht. Ventilatoren 28 und 30 werden verwendet, um das Gas an der Eingangsseite des Tunnels zu zirkulieren, so daß die Kühlung der hinzukommenden Artikel bzw. Produkte unterstützt wird. Gasförmiges Kältemittel fließt aus dem Eingangsende 16 der Kühlvorfc richtung 10 aus und wird mittels einer Sammelkammer 23 gesammelt, die in sich ein nicht gezeigtes Abgabegebläse besitzt, welches durch einen Motor 78 angetrieben wird.

Die graphische Darstellung in Fig. 1 zagt das Temperaturprofil von Lebensmittelkühlvorrichtungen des Sprühtyps unter Verwendung von Stickstoff als Kühlmittel. Die graphische Darstellung zeigt die Temperaturen in den verschiedenen Zonen 1 bis 5 für einen Tunnel dieses Typs. Särn-tliche Zonen außer den Zonen 5 und 6 sind Gaszirkulationszonen. Die Zone 5 ist die Sprühzone für das flüssige Kältemittel und die Zone 6 ist eine Nachkühlzone, um einen übermäßigen Luftzutritt in den Tunnel zu verhüten. Die Zone 6 trägt dazu " bei, das gefrorene Produkt zu konditionieren; sie hilft jedoch nicht bei der Bestimmung der gesamten Wärmeübertragungscharakteristik des Tunnels. Die Zone 4 wird im allgemeinen als Zone der kältesten Gaszirkulation betrachtet.

In Fig. 1 ist ebenfalls eine Kurve 34 für die Temperatur änderung an der Oberfläche eines gekühlten Produkts gezeigt. Beispielsweise werden Fleischpasteten gekühlt, die in den Tunnel bei Zimmertemperatur eintreten und ihn bei einer Temperatur unter 0° Fahrenheit (-18⁰C) verlassen. Das Produkt wird auf 0° Fahrenheit in den ersten vier Zonen der Kühlvorrichtung abgekühlt und anschließend in der Sprühzone bedeutend unter diese Temperatur gefroren. In der Zone 6 kommt

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eine Oberflächenwärmung hinzu, so daß die Temperatur sich dem Gleichgewicht annähert. Dies rührt daher, daß das Produkt nicht langer unter dem direkten Einfluß.des flüssigen Kältemittels steht. In Fig. 1 ist auch der gemessene Druck am Sprühkopf als Linie 36 bei denselben Betriebsbedingungen dargestellt.

Die Fläche unterhalb der Kurve 34 bis zur Temperaturlinie in jeder gegebenen Zone ist ein Maß für den Wärmeübergang

in dieser Zone. Der■Wärmeübergang mit erzwungener Konvektion wird durch die Gleichung

q = U χ A (LMTD)

bestimmt. Dabei ist q= Wärmeübergangsrate in Kalorien pro Stunde (BTU/hr),

U = Koeffizient des Wärmeübergangs

BTU

ft² - ° F - HR

A = Oberfläche des gekühlten Produkts in Quadratfuß (ft²) und

LMTD = Logarithmus der mittleren Temperaturdifferenz (⁰F).

Für die Zone 5 ist dies jedoch nicht ein wirkliches Maß, da die Temperatur dieser Zone im wesentlichen konstant ist, d. h. die Verdampfungstemperatur des flüssigen Kühlmittels bei atmosphärischem Druck. Der Wärmeübergang in Zone 5 wird daher durch die Strömungsrate des Kältemediums und nicht . durch die Temperatur bestimmt. Natürlich rufen Änderungen im Druck Änderungen im Temperaturprofil der Zonen 1 bis 4 des Tunnels hervor. Diese Temperaturänderungen können gefühlt und zur Steuerung der Strömungsrate des Kältemittels benutzt werden. Es besteht eine beträchtliche Zeitverschiebung

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zwischen einer Änderung in der Strömung des Kältemittels und derjenigen Zeit, in der die Wirkung der Änderung von den Temperaturfühlern gemessen wird, wodurch für die Ausbildung und Wirksamkeit des Tunnels gemessen an der Abgabetemperatur des Produkts und dem übermäßigen Verbrauch an Kühlmitteln breite Variationsmöglichkeiten gegeben sind.

Die Wärmeübertragungskapazität der Zone 5 kann dadurch bestimmt werden, daß der Druck des flüssigen Kältemittels an der Sprühöffnung gemessen wird, da gefunden wurde, daß die Variation in der Strömungsrate des Kältemittels im wesentfc liehen linear mit dem Druck im Temperaturbereich, sich ändert, der bei einer Tunnel-Kühlvorrichtung verwendet wird, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Fläche unterhalb der Kurve 34 bis zur Drucklinie 36 bestimmt dann die Wärmeübertragungskapazität dieser bestimmten Tunnelzone.

Durch Messung der Fläche unterhalb der Kurve 34 bis zur Temperatur- und/oder Druckkurve können also die Wärmeübertragungscharakteristiken des Tunnels bestimmt werden. Eine Steuerung bzw. Regelung der Wärmeübertragungskapazität kann dann dadurch erreicht werden, daß sichergestellt wird, daß die Fläche unterhalb der Kurve 34 im wesentlichen konstant bleibt.

Es ist bekannt, daß etwa 65 Prozent der Kühlung des Tunnels in den Zonen 4 und 5 erfolgt. Daher wurde enddeckt, daß durch Überwachung der Temperatur in Zone 4 und der Strömungsrate des Kältemittels in Zone 5 die Wärmeübertragungskapazität des Tunnels gesteuert v/erden kann.

Dies wird auf einfache V/eise durch das Steuersystem nach Fig. 2 erreicht. In Fig. 2 ist ein Gefriertunnel 10· ähnlich dem nach Fig. 1 dargestellt. In der Zone 4 des Tunnels 10· ist ein Thermopaar 40 vorgesehen, welches vorzugsweise vom Kupfer-Konstantantyp ist. Die Konstantanleitung 42 des Thermopaares 40 ist mit dem negativen Ende eines Millivolt-

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Regelgeräts 43 verbunden, welches herkömmlich zur Temperatursteuerung bzw. Temperaturüberwachung verwendet wird.

Der Kupferzweig 44 des Thermopaares ist mit dem positiven Ausgang einer Gleichspannungs-Hillivoltquelle 46 verbunden. Der andere Ausgang der Leistungsquelle 46 ist über eine Leitung 45 mit dem Millivolt-Regelgerät 43 verbunden. Ein Druckübertrager 48 ist in der Zufuhrleitung für das Kältemittel zwischen einem Steuerventil 60 für das Kältemittel und einem Sprühkopf 59 angeordnet. Der Druckübertrager 48 ist vom herkömmlichen Potentiometertyp, der elektrische Spannung von einer Spannungsquelle 46 über Leitungen 52 enthält und auf demselben V/eg der Spannungsquelle 46 eine Druckänderung anzeigt. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Millivolt-Regelgerät 43 und dem Thermopaar 40 in Verbindung mit der Millivoltquelle 46 ergibt das kombinierte Regeleingangssignal für das Millivolt-Regelgerät 43. Das kombinierte Regeleingangssignal basiert auf einer direkten Messung der Temperatur des zirkulierenden Gases und dem Sprühdruck des Kältemittels. Das Regelgerät 43 nimmt das kombinierte Eingangssignal auf und vergleicht es mit einem voreingestellten Sollwert oder Referenzsignal, wie es wdter unten noch erläutent wird. Liegt eine Differenz zwischen dem gemessenen und dem Referenzsignal vor, so führt das Regelgerät 43 ein Signal einem Umsetzer 54 zu, der einen Strom in eine Position umsetzt. Der Umsetzer 54 ist durch Leitungen 56 mit einem Betätigungselement 58 für den Ventilmotor verbunden, das seinerseits das Ventil 60 in der Zufuhrleitung 50 für das flüssige Kältemittel positioniert, wodurch die Zufuhr an flüssigem Kältemittel in der Leitung 50 wächst oder abfällt, und zwar abhängig von der Differenz zwischen dem Referenzsignal und den kombinierten gemessenen Signalen. Die Spannungsquelle 46, der Konvertor 54 und das angetriebene Ventil 58, 60 werden von einer nicht dargestellten Y/echselspannungsquelle, beispielsweise für 110 V. über Leitungen 62, 66 und geeignete Abzweigungen versorgt.

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Mit dem im vorstehenden beschriebenen Steuersystem ist es möglich, den Tunnel 10' auf einem gleichförmigen Niveau der Wärmeübertragungskapazität zu halten, weil der Strom des Wärmemittels sehr schnell abhängig von Änderungen in den WärmeübstragungsCharakteristiken in den Hauptwärmeübertragungsabschnitten des Tunnels 10 anspricht. Ändert sich der Druck des flüssigen Kühlmittels, so wird eine Korrektur . eingeleitet, bevor eine Temperatur vom Thermopaar 40 angezeigt oder gemessen wird, wodurch eine Abänderung in der Enthalpie des Produkts.nach dem Kühlen eliminiert wird. Ändert sich also die vom Thermopaar 40 angezeigte Temperatur h verursacht durch eine Änderung in dem behandelten Produkt, so beginnt eine entsprechende Änderung in deipprühzone, um die Enthalpie des Produkts nach dem Kühlen aufrecht zu erhalten. Besitzt beispielsweise das die Zone des Thermopaares erreichende Produkt eine höhere Temperatur, so wird mehr Kühlmittel versprüht, um eine gleichmäßige Abkühlung sicherzustellen. Das umgekehrte Verfahren wird eingeleitet, wenn das einkommende Produkt kalter ist wenn es die Zone des Thermopaares erreicht, so daß dann der Strom an Kälte.-mittel. reduziert wird, ohne die Gleichförmigkeit der Kühlung des Produkts zu verändern.

Das dem Regelgerät 43 zugeleitete Referenzsignal kann für ™ jeden vorgegebenen Tunnel, für jeden Widerstand eines Thermopaares und für jede Nachweisempfindlichkeit eines Druckumwandlers bestimmt werden. Eine graphische Darstellung der Temperaturänderung gegen die Druckänderung bei gegebenem Referenzsignal im Millivolt-Steuergerät ergibt im wesentlichen eine gerade Linie. Ist der Tunnel also leer, wie auch bei Änderung des Produkts, so nimmt bei einer gegebenen Strömungsrate des Kältemittels die Temperatur in der Zone 4 um etwa 50° Fahrenheit ab, wie Versuche ergeben haben. Da raus ergibt sich, daß ein plötzlicher Anstieg der Wärmezufuhr, der durch die Aufgabe eines neuen Produkts bewirkt wird, durch die zusätzliche Kühlung des Produkts in der Zone 4 kompensiert wird.

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Das Steuersystem der Fig. 2 kann mit einem Steuersystem für die Dämpfer kombiniert v/erden, wie es in der US-PS 3 345 gezeigt ist. Dadurch werden die Dämpfer 24 und 26 im Tunnel 10 der Fig. 1 gesteuert, um eine übermäßige Luftzufuhr oder einen übermäßigen Verlust an Kältemittel zu verhindern.

Die Figuren 3A und 3B zeigen einen Schaltplan für eine vollständig selbsttätige Regelvorrichtung für eine Kühlvorrichtung, durch die eine Kühlvorrichtung auf ein Betriebsniveau gebracht und dort gehalten werden kann, ohne daß eine Überwachung notwendig ist. Die eMctrische Verbindung der Einzelteile, des Diagramms wird durch die entsprechenden χ und y Leitungen vervollständigt.

In den Fig. 3A und 3B ist gezeigt, daß die gesamte elektrische Leistung für den Tunnel durch einen Hauptschalter 70 geleitet wird.

Tastenschalter 72, 73 steuern einen Motorstarter 90' für einen Motor 90, der d—as Förderband 14 des Tunnels 10 antreibt. Tastenschalter 74,75 steuern einen Motorstarter 78· für einen Motor 78, welcher den Abgabeventilator des Tunnels 10 antreibt. Tastenschalter 76,77 steuern Motorstarter 30' und 28» für die Ventilatormotore 30 bzw. 28 des Tunnels 10 der Fig. 1. Tastenschalter 78,79 steuern Motorschalter 23' und 21'fürMotore 23,21,die die Gebla.se 20 bzw-.· 22 des Tunnels 10 antreiben. Sämtliche Motorstarter werden über einen geeigneten Steuertransformator 92 an Spannung gelegt. Kontrolllichter 94,96,98,100 und 102 sind vorgesehen, um anzuzeigen, daß im Fall des Lichtes 94 das betreffende Regelgerät eingeschaltet ist und die jeweiligen Motoren an Spannung liegen. Tastenschalter 104 und 106 steuern ein Regelgerät 96 zur Ferngeschwindigkeitssteuerung, das seinerseits mit dem Motor 90 verbunden ist, um die Geschwindigkeit des Förderbands 14 zu steuern. Die Geschwindigkeit des Förderbands 14 wird durch einen Fernanzeiger 88 angezeigt. Eine Anzeigelampe 108 ist vorgesehen, die an Spannung gelegt wird, wenn die Motoren 78 und 21 in Betrieb sind, um anzuzeigen, daß gasförmiges

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Kältemittel abgegeben wird land in der Zone 4 des Tunnels zirkuliert. Ein Wahlschalter 110 steuert den Fluß des flüssigen Stickstoffs, indem das Steuerventil 60 (Fig.2) für den Strom, das im Kältestrom angeordnet ist, entweder auf Hand- oder automatische Steuerung eingestellt wird, die von der Anzeigelampe 112 angezeigt wird. Ein Ein-Ausschalter 111 läßt den Strom des flüssigen Kältemittels durch Öffnen des Ventils 116 beginnen. Diese offene Position des Ventils 116 wird durch eine Anzeigelampe 120 angezeigt.

Ein Wahlschalter 114 legt die Dämpfer 24,26 des Tunnels 10 entweder an automatische oder an Handsteuerung. Wird der Schalter 114 und der Schalter ^10 für flüssiges Kältemittel zur automatischen Steuerung an Spannung gelegt und der Schalter 111 eingeschaltet, so öffnet ein Elektromagnet 116 das Hauptzufuhrventil für flüssiges Kältemittel, das sich in der Zufuhrleitung für Kältemittel zwischen der Kältemittelquelle (beispielsweise ein Tank) und dem Steuerventil 60 befindet. Es fließt also Kältemittel zum Ventil 60. Bei automatischer Betätigung zeigt die Lampe 112 an, daß der Kältemittelstrom automatische gesteuert wird. Die Lampe 118 zeigt an, daß dxe Dämpfer automatische gesteuert werden.

Ein Einstellpunkt am Millivolt-Steuei-gerät 124 wird ausgewählt; um ein vorbestimmtes Referenzsignal 2.U erzeugen, wie es in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die Temperatur in der Zone 4 wird durch ein Thermopaar 40' gemessen. Der Druck des flüssigen Kältemittels wird durch einen Druckübertrager 48» gemessen. Diese Signale, die vom Thermopaar 40' bzw. der Zufuhrlinie 122 für den Übertrager geliefert werden, werden kombiniert und dem Regelgerät 124 zugeführt, welches ein Signal erzeugt, das dem Positionskonvertor 54* zugeführt wird. Dieser legt den Motorventilbetätiger 58^f seinerseits an Spannung, um den Strom an flüssigem Kältemittel entweder «nv/aohsen oder abnehmen zu lassen.

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Befindet sich das Signal vom Thermopaar 40* und Druckübertrager 48^f oberhalb des Einstellwerts am Regelgerät 124, so wird das Ventil 60 durch den Betätiger 58* geöffnet. Sind die Schalter 110 und 114 auf automatischen Betrieb eingestellt, und wird der Schalter 111 in die eingeschaltete Stellung gelegt, so bewirkt das kombinierte Signal, falls dieses größer als der Einstellwert am Steuergerät 124 ist, daß der Operator 58' das Ventil 60 öffnet, um mit dem Abkühlen des Tunnels zu beginnen. Wenn das Steuergerät 124 das kombinierte Signal vom Übertrager 48' und vom Thermopaar 40· empfängt, das dem Einstellwert gleich ist, so legt ein Niederalarmkontakt, der im Stuergerät 124 vorgesehen ist, eine Zeitschaltung 136 an Spannung, die auf eine Zeit von 3 bis 5 Minuten eingestellt ist. Anschließend legt sie das Anzeigelicht 138 an Spannung, wodurch der Bedienungsinann davon unterrichtet wird, daß der Tunnel für die Produkte aufnahmebereit ist und die erforderliche Abkühlung vornehmen kann.

Das Thermopaar 125 ist an der Ausgangsseite der Zone 6 montiert, wie es in der US-PS ;" 345 828 beschrieben ist und gibt das Niveau des gasförmi_o~ri Kältemittels an. Das Thermopaar 125 sendet ein Signal an die Dämpfungssteuerung 126. Die Steuerung 126 sendet ihrerseits ein Signal den Konvertern 128,130 zu, die den Strom in eine Position umwandeln. Diese Umwandler steuern ihrerseits Operatoren 132,134 für die Dämpfermotoren, um d-ie Dämpfer 24 zw. 26 (Fig. 1) zu positionieren, so daß ein übermäßiger Luftzutritt oder Kältemittelverlust verhindert wird.

In Fig. 3C ist ein Schema für die Leitungskontrolle der Flüssigkeitsleitung 50 für das Kältemittel gezeigt. Ein Solenoidventil 116 ist als Hauptventil für die Ein- und Ausschaltung des flüssigen Kältemittels vorgesehen. Das Ventil 60 wird automatisch vom Ventilmotorbetätiger 58 gesteuert, der seinerseits elektrisch mit einer Hauptsteuereinrichtung 150 verbunden ist. Handventile 140 und 142 sind vorgesehen, so daß der Strom des Kältemittels zur Kühlvorrichtung entweder von Hand oder automatisch dadurch gesteuert

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wird, daß das Ventil 60 entweder.verwendet oder überbrückt wird. An geeigneten Stellen sind Druckreduzierventile 144, 146 vorgesehen, um einen Überdruck in der Flüssigkeitsleitung zu verhindern.

Zur Betätigung der Kühlvorrichtung unter Verwendung der Staiereinrichtung nach Fig. 3A und 3B sind die folgenden Schritte notwendig: Der Schalter 70 wird geschlossen und legt die Steuereinheit an Spannung. Dieses Einschaltung wird durch das Licht 94 angezeigt. Das Handventil 140 wird geschlossen und das Handventil 142 wird geöffnet. Die Tasten 72,74,76 und 78 werden gedrückt und legen daOdurch die Motoren 90,78,30,28,23 und 21 sowie die Anzeigelampen 102,100,98, ■ 96 für die jeweiligen Motorschaltungen an Spannungen. Liegt der Motor 78 für den Abgabeventilator und der Motor 23 für das Gebläse 22 an Spannung, so leuchtet das Licht 108 auf und zeigt die Betriebsbereitschaft für das Kältemittel an. Die Geschwindigkeit des Förderbands kann durch Betätigung des Schalters 104 bzw. des Schalters 106 beschleunigt bzw* verlangsamt werden, und zwar jeweils über die Drehgeschwindigkeit des Motors 90, die vom Fernanzeigegerät 88p.ngezeigt wird.

Der Schalter 110 wird in die Position für automatische Strömungssteuerung des Kältemittels gelegt. Der Schalter 114 wird in die Position für automatische Dämpfungskontrolle gelegt und der Schalter 111 wird eingeschaltet und startet den Kältemittelstrom durch Betätigung des Solenoid-Zufuhrventils 116 in die eingeschaltete Lage, die durch die Lampe 120 angezeigt wird. Die Lampe 118 gibt an, daß die Dämpferkontrolle automatisch läuft. Da der Einstellpunkt am Millivolt-Kontrollgerät 124 vorbes-timmt war , öffnet das Ventil 60 und der Tunnel nimmt nunmehr Kältemittel in der Sprühzone auf»Erreicht das kombinierte Signal von dem Thermopaar 40' und dem Umsetzer 48^l den Einstellpunkt am Kontrollgerät 122, so v/ird der Timer 136 3 bis 5 Minuten lang betätigt, in welcher Zeit der Tunnel die Betriebsbereitschaft erreicht hat.

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Während dieser Zeit wird das Licht 138 für die Beladung betätigt und es" kann mit der Beladung des Förderbandes begonnen werden.

Um die Anlage abzuschalten, wird der Schalter 111 ausgeschaltet, wodurch das Ventil 116 abgeschaltet wird und der Zustrom von Kältemittel aufhört. Die Drucktasten 75, 77 und 79 werden gedrückt und halten die jeweiligen Gebläse - bzw. Ventilatormotoren an. Das Förderband 14 läuft zum Abladen weiter urCd wird schließlich durch Betätigung des Kontakts 73 angehalten. Schließlich wird die Gesamtanlage durch Betätigungsschalter 70 abgeschaltet.

Zur Betätigung der Kühlvorrichtung von Hand werden die Schalter 110 und 114 auf manuelle Betätigung geschaltet. Die Dämpfer werden vom Potentiometer 122 eingestellt und der Schalte'r 111 wird eingeschaltet. Zeigen die Thermopaare mit nicht dargestellten Temperaturanzeigern, die in der Nähe der Thermopaare 40' bzw. 125,an, daß die geeignete Temperatur erreicht ist, so ist die Kühlvorrichtung für die Beladung bereit. Das Abschalten eiCfolgt v/ie bei automatischem Betrieb.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß bei einer größeren Anzahl von Zirkulationszonen für das Gas es notwendig sein kann, die Temperatur in zusätzlichen Gaszonen zu messen, um ein wirksames Temperatursignal zu erhalten. Dies kann dadurch erreicht v/erden, daß zusätzliche Thermopaare in Serie geschaltet werden, um das erforderliche Signal zu erhalten.

Die beschriebene Steuereinrichtung kann in ihren elektrischen Komponenten auf verschiedene Weise abgeändert werden.

- Ansprüche 109842/1 1 59

Claims

17.März 1971 Air Products and Chemicals, Gu/gm/x , Inc. Patentansprüche

1.) Kühlvorrichtung des Typs, bei dem das zu kühlende Produkt durch eine Zone zirkulierenden Gases und anschließend durch eine Zone geführt wird, in der Kühlmittel direkt auf das zu kühlende Produkt gesprüht wird, gekennzeichnet durch eine Temperaturmeßeinrichtung in der Zirkulationszone für Gas, die ein elek- % trisches Signal erzeugt, durch einen Druckfühler, der

den Druck an einer Sprüheinrichtung für das Kühlmittel mißt, wobei der Druckfühler ein elektrisches Signal erzeugt, durch eine Einrichtung, in der das Temperatursignal und das Drucksignal kombiniert und mit einem Referenzsignal verglichen werden und durch eine Einrichtung zur Vergrößerung oder Verringerung der Zufuhr des Kältemittels zur Sprühzone, die von einem Differenzsignal zwischen dem Referenzsignal und der Summe des Temperatursignals und des Drucksignals gesteuert wird und darauf anspricht, wodurch die Fähigkeit zur Y/ärmeübertragung der Kühlvorrichtung geregelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung und der Druckfühler als Theriaopaar bzw. druckempfindliche Übertrager ausgebildet sind, die mit einem Millivolt-Regelgerät verbunden sind, das ein Steuersignal einem angetriebenen Ventil zuleitet, welches in der Zufuhrleitung für das Kältemittel vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Steuerung der Wärmeübertragungskapazität einer Kühlvorrichtung für Lebensmittel mit einer Vielzahl von Zirkulationszonen für Gas unterschiedlicher Temperatur und wenigstens einer Zone

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mit einer Einrichtung zum Sprühen von flüssigem Kühlmittel auf die zu frierenden Kühlmittel und mit einer Einrichtung zur Messung der Temperatur in der kältesten Gaszirkulationszone der Gefriervorrichturg, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Kühlmittelstroms in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem kombinierten Signal und dem Referenzsignal derart wirksam ist, daß die Wärmeübertragungskapazität der Gefriereinrichtung auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird.

4. Vorrichtung nach einem der-Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühleinrichtung ein Kupfer-Konstantan-Thermopaar umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühleinrichtung einen Umsetzer mit einem Arbeitsbereich von O bis 2,1 atü (O bis 30 psig ) besitzt.

6. Vorrichtung nach e.'äero ci«*r Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet., daß die elektrische Schaltung zum Addieren und Vergleichen der Signale ein elektrisches Millivolt-Regelgerät umfaßt und daß die Einrichtung zur Abänderung der Strömung ein angetriebenes Ventil aufweist, welches auf das Millivolt-Regelgerät ansprläit.

7. Elektrisches Steuersystem für Lebensmittel-Kühlvorrichtungen vom Tunneltyp nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur unabhängigen Zufuhr elektrischer Leistung zu einer Vielzahl von Motoren, die Gaszirkulationseinrichtungen antreiben, durch eine Schaltung zur Zufuhr elektrischer Leistung zu einem Motor zum Antrieb eines Förderbands im Tunnel, durch eine Einrichtung zur Änderung der Drehgeschwindigkeit des Förderbandmotors, durch eine Einrichtung zur Anzeige, daß wenigstens zwei ausgewählte Motoren an Spannung liegen, so daß Kältemittel

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dem Tunnel zugeführt werden kann, durch eine Einrichtung zur Zufuhr von Kältemittel in die Zufuhrleitung zum Tunnel mit einer Anzeige für den Kältemittelstrom, durch eine Kontrolle des Luftzutritts zum Tunnel, durch eine Einrichtung zur Beigabe von Kältemitteln in den Tunnel mit einer Anzeige für den Kältemittelfluß zum Tunnel, durch eine Einrichtung zum Vergrößern oder Verringern des Kältemittelflusses in Abhängigkeit von einem kombinierten Temperatur- und Drucksignal, wobei dieses Signal mit einem Referenzsignal verglichen wird, durch eine Einrichtung zur Fortführung des Abkühlens des Tunnels über eine vorbestimmte Zeit nach Gleichheit des kombinierten Signals und des Referenzsignals, und durch eine Anzeige, die am Ende der vorbestimmten Zeitspanne an Spannung gelegt wird und die die Betriebs— bereitschaft des Tunnels anzeigt.

8. Verfahren zur Regelung der Wärmeübertragungskapazität einer Lebensmittel-Kühlvorrichtung mit mehrern Gaszirkulationszonen vom Sprühtyp mit einem Tunnel bei Verwendung einer Kühlflüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zumindest in der kältesten Gaszirkulationszone des Tunnels gemessen und diese Temperatur in ein elektrisches Signal übertragen wird, daß der Druck an der Sprüheinrichtung für das Kältemittel gemessen und in ein elektrisches Signal übertragen wird, das die elektrischen Signale kombiniert und mit einem vorgegebenen Kontrollsignal vergleichtjUnd daß die Strömungsrats des Kältemediums in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen dem kombinierten Signal und dem Referenzsignal geändert wird, so daß die Rate der Wärmeübertragung des Tunnels geregelt wird.

Der Patentanwalt: 10 9 8 4 2/1159

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