DE2362072A1

DE2362072A1 - Kuehl- und gefriervorrichtung

Info

Publication number: DE2362072A1
Application number: DE19732362072
Authority: DE
Inventors: Richard Charles Wagner
Original assignee: INTEGRAL PROCESS SYST Inc
Current assignee: INTEGRAL PROCESS SYST Inc
Priority date: 1973-03-08
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1974-09-26
Also published as: JPS49125944A; CA991873A; AU6269973A; GB1451055A

Description

Dipl.-Ing. H. Weickmann,. Dipl.-Phys. Dr. K, Fincke Dipl.-Ing.RA.Weicicmann, Dipl.-Chem. B. Huber

SAHA 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

INTEGRAL PROOESS SYSTEMS, IFC, 70 JJorth Street, Park'Forest,

Illinois, V.St.A»

Kühl- und Gefriervorrichtüng Zusatz zu Patent ......... (Patentanmeldung P 23 31 271*2)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Anspruch 13 des deutschen Patentes ............................... (Pat.Anm.

Nr. P 2323 271.2). In dem Hauptpatent ist eine Vorrichtung zur Kältebehandlung von Gegenständen beschrieben, die folgende Teile aufweist: Eine thermisch isolierte Kammer mit einem Eingang und einem Ausgang zum Hindurchführen von Gegenständen auf einem. Weg durch die Kammer; eine fördereinrichtung zum Hindurchbewegen dieser Gegenstände; eine Einrichtung zum Einführen eines Tieftemperätur-Kältefluids, das fließfähige, verdampfbare kalte Feststoffteilchen und ein kaltes Gas umfaßt, um dieses Tieftemperatur-Kältemittel mit den Gegenständen im Bereich eines Zwischenabschnittes der Kammer zwischen dem Eingang und dem Ausgang während des Durchgangs dieser Gegenstände in Berührung zu bringen; und eine die Kältebehandlung unterstützende Verdampfungseinrichtung zum Verdampfen der festen Teilchen, die.auf den Gegenständen verbleiben, bevor diese den Ausgang erreichen, wodurch ein zusätzlicher Wärmeentzug beiden Gegenständen unterstützt wird. „ ., . .

Im Anspruch 13 des Hauptpatentes ist eine'Weiterbildung dieser Vorrichtung beschrieben, die eine TJmwäizvorrichtUng zum Umwälzen des verdampften Kältemittels "in einer Ilmwälzschleif e, ausgehend von dem Zwischenabschnitt in Richtung auf den Kammer-

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eingang zur Kältebehandlung der Gegenstände und zurück zum Zwischenabschnitt, um das verdampfte Kältemittel mit dem Tieftemperat ur-Kältefluid, das aus der Zuführungseinrichtung austritt, zu mischen, sowie eine Einrichtung umfaßt, um eine ausgewählte Menge an^Gas aus der Umwälzschleife in diesel' Kammer abzuziehen.

Dleae Einrichtung zum Abzug von verbrauchtem Tieftemperatur-Kältefluid soll nun weitergebildet werden, und es sollen Mittel vorgesehen werden, um die Umwälzung des Gases zu verbessern und ein Gasgleichgewicht herzustellen, damit eine rasche" Einfrierung der Gegenstände durch das Tieftemperatur-Kältefluid erzielt wird, bevor das verbrauchte Kältemittel aus der Vorrichtung abgezogen wird.

Zur lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent nächst einem Ausführungsbereich, an dem die Einrichtung zum Abzug von verbrauchtem Kältemittel aus der Kammer angeordnet ist und der näher am Kammereingang liegt als der Einführungsbereich des Kältemittels, und nächst dem Förderer eine Leitplatte vor, die derart angeordnet ist, daß sie einen Bereich erhöhter Gasgeschwindigkeit schafft und den Abfluß verbrauchten Kältemittels drosselt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der · beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Pig.1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.2 einen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch die Mitte der in Pig.1 gezeigten Vorrichtung;

Pig.3 einen fragmentarischen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung in der Hähe des Umwälzgebläses;

Fig.4 eine Endansicht, gesehen vom linken Ende, d.i. dem Auslaßende der Fig.1 aus;

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Pig»5 eine der Pig.4 ähnliche Ansicht, jedoch- vom.anderen Ende der Vorrichtung; .

Pig.6 eine vergrößerte Schnittansicht, teils in Seitenansicht, teilweise gebrochen, nach der Linie 6-6 der Pig.i;

Pig.7 eine vergrößerte Schnittansieht, teils in Seitenansicht, teilweise .gebrochen nach der linie 7-7 der Pig.1.

Das in den Pig. dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine:. Torrichtung 10, die eine langgestreckte, wärmeisolierte Eam-. mer 11 aufweist, welche eine Reihe von aneinander schließend en -: ünterkammern 12 jeweils mit wärmeisolierten Wänden und isolierten angelenkten Deckeln 13 umfaßt, siehe Pig.2. Die Unterkam-* mern 12 sind durch Eiegel 14 lösbar miteinander verbunden und die Deckel 13 werden normalerweise von Riegeln 15 geschlossen gehalten. Wie Pig.5 zeigt, kann jeder Deckel 13 zur Wartung und Reinigung der Kammer 11 angehoben werden, und zwar mit _; Hilfe von Druckluftzylindern 16, die an einer Seite der Kammer 11 angebracht sind.

Die isolierte Kammer 11 hat die Porm eines Tunnels mit einem Eingang 17 am einen Ende Und einem Ausgang 18 am anderen Ende, um nicht gezeigte Gegenstände durch die Kammer 11 transportieren zu können, wozu beispielsweise ein offener Pörderer 19 aus Metall vorgesehen sein kann. Der Pörderer 19 reicht, wie in Pig.2 gezeigt, über den Eingang 17 der Kammer hinaus und" Umläuft eine Rolle 20, die an einer Verlängerung 21 der Vorrichtung befestigt ist. Am anderen Ende ist der Bandförderer 19 in entsprechender Vieise über eine Antriebsrolle 22 geführt, die in üblicher Weise von einem in Pig.1 insgesamt mit 23 ge-' kennzeichneten motorischen Antrieb gedreht wird. ;

Das in dem dargestellten Beispiel verwendete flüssige Kältemittel ist flüssiges Kohlendioxid.Bs wird in die Vorrichtung 10 von einem nicht gezeigten Vorrat durch eine Zuleitung 24 eingeführt, die in eine Isolation 25 hineinreicht, welche zu

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einer Isolationsinasse 26 führt. In dieser ist ein ürawälzgebläse 27 angeordnet, das von einem äußeren Elektromotor 28 angetrieben wird.

Die Zuleitung 24 kann in stetigem Umlauf befindliches flüssiges Kohlendioxid unter Druck enthalten, da sie einen Einlaß 29» eine in der Isolationsinasse 26 liegende Schleife 30 und einen Auslaß' 31 umfaßt, der zurück zum Kältemittelvorrat führt. Dadurch, daß das flüssige Kältemittel ständig zirkuliert, besteht nur eine geringe Gefahr, daß sich das Kohlendioxid in der Zuleitung 24 als fester Stoff ablagert und dadurch die Strömung behindert.

Die Zuführung des flüssigen Kältemittels in die Vorrichtung erfolgt über ein Ein-Aus-Ventil 32, das ein durch eine äußere Handhabe 33 betätigbares Kugelventil ist, Um die zugeführte Menge des flüssigen Kältemittels nach Bedarf zu steuern, ist in der Zuführung eine Kombination eines luftbetätigten Ventils 85, das durch einen Ventilstellungsregler 35 überwacht wird, und eines Düsenventils 34 vorgesehen. Um den Flüssigkeitsdruck im Inneren des Ventils 34 sichtbar zu machen und um festzustellen, ob.-das Ventil ordnungsgemäß arbeitet, ist an der Gehäuse-Y/and 37, die die Isolationsmasse 26 für das Umwälzgebläse enthält, ein Druckmesser 36 angebracht.

Das Ventil 34 erstreckt sich in den Auslaß 38 des Umwälzgebläses 27, so daß an diesem Auslaß flüssiges Kältemittel eingespeist wird. Der Strom des flüssigen Kältemittels, das im vorliegenden Fall Kohlendioxid ist, tritt aus dem Ventil bei 39 aus und ist auf einen Ablenker 40 gerichtet, der, wie.in Mg. 7 dargestellt, in dem Beispiel unter einem 45° Winkel zur Horizontalen angeordnet ist. Der austretende Strom 39 verläuft unter weniger als 45° zur Horizontalen und daher unter weniger als 90° zum Ablenker 40.

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Das Ein-Aus-Ventil32 ist über eine Röhre 42 mit einem Entlastungsventil 41 verbunden und das Düsenventil 34 ist über eine Röhre 43 an den Druckmesser 36 angeschlossen.

Der Ablenker 40 trägt in hohem Maß dazu bei, das flüssige Kältemittel über die ganze Breite 44 der Kammer 11 gleichmäßig und schnell zu verteilen^ auch wenn, wie dargestellt, nur ein einziges Einführungsventil 34 verwendet wird. Durch das Zusammenwirken des einsigen Ventils 34» des Ablenkers 40 und einiger über 90° gekrümmter Leitbleche 45, die in einem Deckel 13 angebracht sind,, wird das Kältefluid 39 rasch und wirkungsvoll von einer im wesentlichen quer zur Länge der Kammer 11 verlaufenden Richtung um 90° in eine Längsrichtung auf den Eingang 17 der Kammer hin umgelenkt. Wie die Fig. 2, 6 und 7 zeigen, sind die Leitbleche 45 in einem erhöhten Deckel 46 aus der . Gruppe der Deckel 13 angeordnet.

Um die auf dem Förderer 19 liegenden Gegenstände einzufrieren, wird das Kältemittel unmittelbar mit den Gegenständen in Kontakt gebracht, die abgepackte Nahrungsmittel, Fleischpasteten ο.dgl, sein können, die in Abstand en auf dem Eörderer liegen, um eingefroren zu werden. Der Kontakt erfolgt in der·Form⁵eines Gegenstromes. Dies zeigt das Beispiel, bei dem das einzufrierende Produkt in der durch Pfeile 47 angedeuteten Richtung von rechts nach links, d.i. vom Eingang 17 zum Ausgang 18 wandert, während das Kältemittel von links nach rechts strömt, wie dies durch Pfeile 48 verdeutlicht ist. Wenn das Kältefluid flüssiges Kohlendioxid o. dgl. ist, wird es an seiner Eintrittsstelle in die Vorrichtung beim Durchgang durch ein Ströraungsventil, etwa das Ventil 34, unmittelbar in ein Gemisch aus festem Schnee und kaltem Gas verwandelt. Der Schnee fällt auf die Gegenstände und in gewissem Umfang zwischen dieselben, und wird dann in kaltes Gas umgewandelt. Zwischen, dem Einführungsbereich 38 für das Kältemittel, der mit dem Auslaß 38 der Umwälzung zusammenfällt, und dein Ausgang 18 der Kammer enthält die Kammer eine abschließende Sublimationszone 49« In dieser Zone

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49 sind im Abstand voneinander drei Lüfter 50 kopfseitig in der Kammer angebracht, die jeweils von einem Elektromotor 51 angetrieben werden und nach unten gerichtet sind, um zu gewährleisten, daß alle von den Gegenständen auf dem Förderer 19 mitgeführten Feststoffe sublimieren und keine festen Partikel aus der Kammer herausgetragen werden.

Der Einführungsbereich 38 für das Kältemittel ist in einem Abstand zum Eingang 17 der Kamuer angeordnet und es ist eine Einrichtung vorgesehen, um das verbrauchte Kältemittelgas an einem nächst dem Eingang 17 liegenden Abfuhrungsbereich 52 abzusaugen. Die Einrichtung weist einen'horizontalen Zylinder auf, der am Boden eine Öffnung 54 zur Aufnahme von Gas vom Eintritt 17 hat, sowie ein motorgetriebenes Gebläse 55» das das Gas nach oben durch ein Abführrohr 56 ausstößt.·

In der Kammer 11 ist nächst dem Abführungsbereich 52 am Eingang 17 zur Kammer und nahe dem Förderer 19.eine langgestreckte Leitplatte 57 vorgesehen, die die Strömung einengt und dazu dient, die Gasgeschwindigkeit in dem Bereich 58 unter der Leitplatte und über dem Förderer 19 und den darauf mitgeführten Gegenständen zu erhöhen. In einer Ausführungsform-- der Leitplatte lag deren Unterseite 59 etwa 12 mm über den Oberenden der vom Förderer mitgeführten Gegenstände, die in diesem-Fall flache Hackfleischfrikadellen waren. Die Leitplatte 51 hat außerdem noch die zusätzliche Funktion, die aus der Kammer abströ-mende Menge von verbrauchtem Kältemittel zu beschränken und den Anteil des Kältemittelgases, der in der Vorrichtung umgewälzt wird, zu regulieren.

Wie Fig.2 zeigt, ist die Kammer unter dem Förderer 19 mit horizontalen Leitblechen versehen, von denen eines 61 nächst dem Eingang 17 und dem Abführungsbereich 52 angeordnet ist und ein. zweites 62 mit seinem einen Ende von dem Leitblech 61 beabstandet ist und mit seinem anderen Ende über den Einführungsbereich 38 hinaus in Richtung zum Ausgang 18 reicht. Der

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A"b st and zwischen den "benachbarten Enden"-der Leitbleche 61 und 62 bildet einen Einlaß 63 zueiner unteren Strecke 64 des Gasumlaufweges, der eine horizontale Bahn unter dem Leitblech 62 und eine zweite horizontale Bahn über dem. Leitblech aufweist«; Das Gas wird also unter dein· Leitblech auf der Straße 64 nach vorwärts bewegt, dann in einen isolierten Durchgang 65 (Mg.2 und 6) nach unten geführt,dann bei 66 horizontal weiterbewegt und schließlich bei 67 nach oben in das Umwälzgebläse 27 geleitet. Ton hier wird das Gas durch das Gebläse in horizontär-^r ler Richtung in den Einführungsbereich38 wieder eingespeist, wo es mit ankommendem frischen Kältemittel 39 vermischt wird, um darin durch die um 90° gekrümmten Löitbleche 45 von der Querrichtung in die Längsrichtung umgelenkt zu werden. Die Bereiche 65, 66 und 67 des Umraufweges stellen eine Rückführschleife dar, die vom Boden der Kammer zurück zu deren Seite, und über die Leitbleche 45 wieder in die Kammer führt, um diese Schleife von außen zugänglich zu machen, ist die horizonta-~ Ie- Strecke 66 am Ende mit einer, abnehmbaren Platte 68 versehen, das Gebläsegehäuse 78 selbst hat_r einen Kanal 69"»" der normalerweise mit einer abnehmbaren Platte 70 verdeckt ist, und am ünterende einen Abfluß 79· ·

Wie schon er-wähn-fc, trägt die horizontale Leitplatte 57 nächst dem Eingang 17 mit abgedichteten Seiten zum Gasgieichgewicht zwischen dem abgezogenen Gasanteil 60, dem umgewälzten Gasahteil 71 und dem eingespeisten frischen Kältefluid 39 bei, Sie wird dabei noch von einer oberen und einer unteren Einlaßwand 80 und 81 unterstützt. TJm das Gasgleichgewicht regulieren zu können, ist eine thermisch gesteuerte Klappe 72 und eine von Hand verstellbare Klappe 73 vorgesehen. Die Klappe 72 ist in der Kammer 11 stromaufwärts vom Einführungsbereich 38 des Kältemittels, d.i. in Richtung zum Eingang 17 hin, derart angebracht, daß sie in Schließstellung, d.h. links von der in Pig. 2 gezeigten Stellung, an einem;Anschlag 74 anliegt. Die handbetätigte Klappe 73 ist, wie in den FIg.2 und 6 gezeigt, am Oberende des vertikalen Durchgang 65 der Schleife 75, die die

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Passagen 65, 66, 67 umfaßt, angeordnet.

Wie aus den Pig«2 und 4- ersichtlich, ist der Ausgang 18 mit einem von oben herabhängenden Vorhang 77 versehen, der die Form einzelner herabhängender flexibler Streifen hat. Unmittelbar unter diesem Vorhang 77 ist eine unten angelenkte Abschlußplatte 78 angebracht.

Die beschriebene Vorrichtung ist mit einem beliebigen flüssigen Tieftemperatur-Kältemittel betreibbar, eignet sich jedoch besonders für flüssiges Kohlendioxid o.dgl., das bei Atmosphärendruck als fester Schnee und als Kältegas existiert. Der Schnee, der auf die durch die Kammer transportierten Gegenstände fällt, wird in der Hauptsache während des Gefrierprozesses durch den Wärmeübergang von den Gegenständen selbst sublimiert. Als Unterstützung dieses Sublimationsprozesses ist die von den lüftern 50 nächst dem Ausgang 18 in Umlauf gebrachte Atmosphäre sehr wirkungsvoll, wie oben bereits erläutert wurde.

Der Raum 64 unter dem horizontalen Leitblech 62, der einen Teil der Umwälzschleife darstellt, bildet eine Saugkammer, auf die das Umwälzgebläse 27 einwirkt, um so das kalte Gas wieder zurückzuführen. Die handbetätigte Klappe 73 steuert, den Eintritt des zurückgeleiteten Gases in die Umwälzschleife 75 (Pig.6) und damit die Durchflußmenge des umgewälzten Gases. Die thermisch gesteuerte Klappe 72 wird von einem Motor 82 betätigt und hat ebenfalls die Punktion, die Umwäl2strömung zu steuern. Diese Klappe und ihre Steuerung sind nicht Gegenstand der Erfindung.

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Claims

A η 3 ρ r Ü ο h e

Vorrichtung nach Anspruch 13 des deutschen Patentes . .v...

.,. (deutsche Patentanmeldung P 2331 271.2),

dadurch gekennzeichnet,, daß die Einrichtung (53-56) zum Abzug von verbrauchtem Kältemittel aus der Kammer (11) in einem Abführungsbereich (52) angeordnet ist, der näher am Eingang (17) der Kammer liegt als der Einführungsbereich (38) des Kältemittels und daß nächst dem Abführungsbereieh und nächst dem Förderer (19) eine. ""Ire it plätte (57) derart angeordnet ist, daß sie einen Bereich (58) erhöhter Gasgeschwindigkeit schafft und den Abfluß verbrauchten Kältemittels drosselt·. .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitplatte (57) und der Abführungsbereieh (52) an der Kopfseite der Kammer (!ti) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen demAbführungsbereieh (52) und dem angrenzen-* den Ende der Leitplatte (57) weitere Vorrichtungsteile (80, 81) zur Drosselung des Kältemittelabflusses vorgesehen sind. ^;
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitplatte (57) einen ebenen Boden (59) nächst dem Durchgangsweg des Kältemittelgases und gasundurchlässige Seitenteile zwischen dem Boden und der Decke der Kammer hat.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vorrichtungsteile (62), die einen Gasrück--."' führv/eg von einer" Stelle (63) kurz vor dem inneren Ende der Leitplatte (57) zur Einrichtung (24-40) zum Einführen von flüssigem Kältemittel bilden.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasrückführungsweg eine Passage (65, 66, 67) aufweist, die von der Einrichtung zum Einführen von flüssigem Kältemittel in Richtung zum Ausgang (18) der Kammer' beabstandet ist, wobei_a-n der dem Kammerausgahg benachbarten Sei- · te dieser Passage Abdichtungselemente vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungselemente aus einem feststehenden Element, das sich quer durch einen ΐeil der Kammer erstreckt, und einem verstellbaren Abdichtungselement (73) bestehen, das mit dem feststehenden Element zusammenwirkt,'um ein Gasgleichgewicht der Gasmenge in dem Rückführungsweg zu erzielen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu den den Rückführweg bildenden Vorrichtungsteilen wärmeisolierende Wände

(26) gehören, in denen ein wärmeisoliertes Umwälzgebläse

(27) angeordnet ist, welches das Gas durch den Rückführweg treibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu den den Gasrückführweg bildenden Vorrichtungsteilen Leitbleche (61, 62) gehören, die sich in Längsrichtung zwischen Boden und Decke der Kammer (11) nahe dem Transportweg der Gegenstände erstrecken und auf ihren beiden Seiten eine TJmwälzschleife bilden, sowie eine Rückführpassage (65, 66, 67), über welche Gas in einem ersten Bereich von der einen Seite der Leitbleche abgezogen und in einem aweiten Bereich der Umwälζschleife auf die andere Seite der Leitbleche wieder eingeführt wird, und daß in dem ersten Bereich eine erste verstellbare Klappe (73) zur Strömlings Steuerung, ferner in dem zweiten Bereich eine zweite verstellbare Klappe (72) zur Strömungssteuerung und in

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der Kammer'zwischen dem zweiten Bereich und dem Ausgang (18) der Kammer eine quergeriehtete Gäsbarriere (45) an·*- geordnet ist.

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