DE2415617C2

DE2415617C2 - Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE2415617C2
Application number: DE2415617A
Authority: DE
Inventors: Ivan Los Angeles Calif. Rasovich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1986-09-11
Also published as: AU6321873A; DE2415617A1; US3832864A; NL7404667A; GB1455639A; FR2203056B3; FR2203056A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der US-PS 25 82 789 ist eine derartige Kühleinrichtung bekannt Sie stellt einen Kühltunnel dar, durch den zu kühlende, in Behältern befindliche Produkte bei Kühltemperaturen von etwa —7° C bei Verwendung von Wasser-Salz-Lösungen bzw. von etwa -18⁰C bei Verwendung von Wasser-Glykol-Lösungen transportiert werden. Hierbei ist entscheidend, das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kühleinrichtung und insbesondere in die Kühlflüssigkeit sowie eine Eisbildung zu verhindern; hingegen ist hierbei der Leistungsverlust aufgrund des geringen Temperaturunterschiedes zwischen dem Förderband im Bad von ungefähr —7° C und der Außentemperatur von ungefähr +20⁰C vernachlässigbar. Bei einer derartigen Kühleinrichtung sind die Antriebsräder und die weiteren Antriebsvorrichtungen, die das mit vertikalen Schaufeln besetzte, zwischen sich jeweils die Behälter aufnehmende Förderband antreiben, in der Kühlflüssigkeit angeordnet, und die Behälter auf dem Förderband werden von oben her durch eine nach abwärts gekrümmte Begrenzungswand geführt, wodurch das Förderband nicht frei durchhängen kann, da die Krümmung des oberen Trumes des Förderbandes durch das Gewicht der Behälter, das Gewicht des För- - derbandes und den von der nach abwärts gekrümmten Wand ausgeübten Druck bestimmt ist
Die bei derartigen bekannten Kühleinrichtungen angewendeten Temperaturen ermöglichen kein Tieftemperaturgefrieren. Beim Gefrieren von Nahrungsmitteln α dgL wurde nach jahrelangen Erfahrungen festgestellt, daß die Qualität der gefrorenen Nahrungsmittel um so besser ist, je rascher diese Nahrungsmittel gefroren

to werden. Kryogenische Kühlmittel, wie z.B. flüssiger Stickstoff, Kohlendioxyd und dergL stellen ausgezeichnete Mittel zum Tiefkühlen aufgrund ihres Temperaturbereiches von ca. —73°C bis ca. —240⁰C dar. Das Tiefgefrieren mit Hilfe derartiger Flüssigkeiten ist ein grundsätzlich einfacher Vorgang. Beispielsweise werden Nahrungsmittel, wie z. B. Fleisch, auf einen Förderer aufgesetzt und entweder in die kryogenische Flüssigkeit eingetaucht oder mit dieser Flüssigkeit eingesprüht wobei die Zeitdauer der Einwirkung des Kühlmittels den Grad des Tiefgefrierens maßgeblich bestimmt

Während das grundlegende Verfahren zum Tiefgefrieren mit kryogenischen Flüssigkeiten sehr einfach ist sind bekannte Einrichtungen zur Erzielung eines derartigen Gefriervorganges verhältnismäßig kompliziert und unwirksam. Beispielsweise werden nach bekannten Methoden Vor- und fvachkühlstufen vor dem Eintauchen der Nahrungsmittel in ein Bad kryogenischer Flüssigkeit vorgesehen. Ferner wird in dem Bad das Förderband so abgestützt daß nur ein verhältnismäßig kleiner Teil des Förderbandes in die Flüssigkeit eintaucht, um die Nahrungsmittel hindurchzuführen. Dies bedeutet, daß unterschiedliche Abschnitte des Förderbandes fortlaufend und gleichzeitig gekühlt und erwärmt werden, so daß große Mengen an kryogenischer Flüssigkeit erforderlich sind, um lediglich das Förderband zu kühlen; dies jedoch setzt den Wirkungsgrad des Gefriervorganges ganz entscheidend herab. Während eines derartigen wiederholten Kühlens und Erwärmens wird auch das Förderband laufend Beanspruchungen ausgesetzt, was zu einem unerwünschten Verschleiß des Förderbandes führt und Schwierigkeiten in der Befestigung und im Betrieb des Förderbandes mit sich bringt

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Kühleinrichtung der gattungsgemäßen Art die für das Tiefgefrieren im Durchlaufbetrieb benötigte Menge an kryogenischer Flüssigkeit und damit den Energieaufwand sowie die Gefrierkosten so gering wie möglich zu halten bzw. einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, das Förderband sowie die dieses antreibenden Bauteile so schonend wie möglich zu behandeln und so anzuordnen, daß es frei durchhängt und damit einer möglichst geringen Beanspruchung im Betrieb ausgesetzt ist, und die Lebensdauer des Förderbandes sowie der antreibenden Bauteile möglichst hoch zu halten.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wenn die Kühleinrichtung nach der Erfindung der kryogenischen Flüssigkeit ausgesetzt ist, schrumpfen alle innerhalb der Flüssigkeit liegenden Bauteile einschließlich des Förderbandes. Die äußeren Teile der Kühleinrichtung sind der Umgebungstemperatur, die an der Außenseite der Kühleinrichtung herrscht, ausgesetzt, so daß damit diese Teile einer geringeren Schrumpfung unterliegen als solche Teile, z. B. das Förderband, die ausschließlich der tiefen Temperatur aus-

gesetzt sind. Wenn das Förderband nicht so stark schrumpfen kann, wie dies aufgrund der tiefen Temperatur erforderlich wäre, wird es sehr straff gespannt, bricht möglicherweise oder es tritt eine Beschädigung der Wellen, der Antriebsräder und der Lagerungen auf. Die Förderband-Gelenkglieder haben einen gewissen Spielraum, der ermöglicht, daß das Förderband bei Raumtemperatur installiert, bis zu einem gewissen Grad komprimiert, und c'as Gewicht, nämlich des oberen Teiles des Förderbandes, abgestützt wird. Auf den Führungsschienen aufliegend besteht keine Spannungsoder Kompressionskraft, solange das Band sich nicht bewegt Wird das Innere der Kühleinrichtung auf die kryogenische Temperatur gekühlt, schrumpft das Förderband mehr als andere Teile. Aufgrund des Durchhängens schrumpft jedoch das Förderband weniger als das Spiel aller Einzelglieder im Förderband ausmacht, so daß kerne Spannung auf das Förderband ausgeübt wird. Der untere Teil des Förderbandes hängt frei zwischen den beiden Wellen und den entsprechenden Antriebsrädern; wird das Förderband gekühlt und schrumpft es, verändert sich die Krümmungskurve des hängenden Förderbandes etwas, es tritt jedoch keine zusätzliche Spannung zu der auf, die durch das Gewicht des Förderbandes selbst hervorgerufen wird. Wenn bei anlaufendem Motor das Förderband angetrieben wird, wird auf das gesamte Förderband eine Spannung ausgeübt weil die Trägheit und die Reibung zwischen dem Förderband und den Führungsschienen wie auch der kryogenbchen Flüssigkeit überwunden werden muß. Hierbei handelt es sich jedoch um eine sehr geringe Spannung, die nicht größer ist, als wenn das Förderband bei Raumtemperatur arbeitet Die Zufuhr- und Abführförderer, die die tiefzukühlenden Produkte in die Kühleinrichtung hinein und aus der Kühleinrichtung heraus führen, können mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung unmittelbar an den Kühlförderer herangebracht werden, so daß ein einfacher und glatter Übergang für einen kontinuierlichen Durchlauf gewährleistet ist Da die Wellen über dem Flüssigkeitspegel angeordnet sind, können die Lagerstellen außerhalb der kryogenischen Flüssigkeit angeordnet und damit herkömmliche Lager verwendet werden, da andernfalls die Lagerschmierung gefrieren würde. Auch die Antriebsräder und die Ketten, die die Eintritts- und Austrittsenden der Wellen miteinander verbinden, können außerhalb der Kühleinrichtung angeordnet sein, so daß keine speziellen Vorkehrungen erforderlich sind. Eine Reparatur der Antriebsanordnung ist damit möglich, während das Innere der Kühleinrichtung mit kryogenischer Flüssigkeit gefüllt ist Weiterhin ist eine einfache und leichte Reinigung der Teile möglich, die außerhalb der Kühleinrichtung angeordnet sind, was insbesondere bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln von Vorteil ist

Das Förderband läßt sich in einem leicht komprimierten oder frei durchhängenden Zustand installieren. Das Gewicht der tiefzukühlenden Produkte, das auf das Förderband einwirkt würde das Band in nicht abgestütztem Zustand unter Spannung halten und die Lebensdauer des Förderbandes verringern. Da das Förderband nach vorliegender Erfindung auf einer Stützplatte aufgenommen wird, kann es dauernd lose durchhängend betrieben werden. Ein freihängendes Förderband würde dabei einer dauernden Änderung der Form aufgrund der Gewichtsverteilung der Piodukte auf dem Förderband unterliegen. Dadurch würde rite Gefahr bestehen, daß die auf dem Förderband transportierten Produkte ins Rollen kommen und es schwierig ist, die Produkte aus der Tiefkühleinrichtung herauszubringen. Die Abstützvorrichtung für das Förderband, die z. B. als Stützplatte ausgebildet ist kann dabei der Formgebung der jeweiligen Produkte angepaßt sein. Diese Abstützvorrichtung ermöglicht eine exakte Steuerung der Tiefe der kryogenischen Flüssigkeit über dem Förderband und eine Steuerung der Eintauchdauer, die in den meisten Fällen für den Kühlvorgang von besonderer Bedeutung ist Das Abstützen des Förderbandes, das gleichzeitig auch

ίο eine Bandführung ist, ermöglicht ferner, die Länge des Bandabschnittes, der über die gesamte Länge der Kühleinrichtung in die kryogenische Flüssigkeit eingetaucht ist, möglichst groß zu machen. Dies ergibt eine maximale Kapazität für die gegebene Größe der Gefriereinrichtung. Die Neigungen des Förderbandes am Eintritt und

am Austritt können steil sein, wobei die Produkte einen optimalen Kontakt mit der Flüssigkeit erhalten können.

Weiterhin wird mit einem abgestützten Förderband

ein gleichmäßiges Tiefgefrieren der Produkte erreicht da dadurch die gesamten Produkte etw.-5'lber die gleiche Zeitdauer in der kryogenischen Flüssigkeit gehalten werden und nicht beispielsweise der untere Teil der tiefzugefrierenden Produkte langer in Kontakt mit der Kühlflüssigkeit steht als der obere Teil.

Die Abstützvorrichtung für das Förderband erfüllt eine weitere Funktion: Um verdampfte Flüssigkeit nachzufüllen, muß von Zeit zu Zeit kryogenische Flüssigkeit in die Kühleinrichtung eingefüllt werden. Das Einfüllen der Flüssigkeit von oben würde eine zu starke Turbulenz in der Flüssigkeit ergeben. Wird die Flüssigkeit jedoch unterhalb des Flüssigkeitspegels zugeführt ergibt dies Schwierigkeiten, da stets Flüssigkeitsdampf mit der Flüssigkeit gemischt ist der ein Sieden an der Oberseite des Flüssigkeitspegels bewirkt und die Produkte auf dem Förderband nachteilig beeinflussen kann. Die Stützplatte verhindert eine derartige Störung dadurch, daß Dampf und einströmende Flüssigkeit an die Oberfläche in den Bereichen gedrückt werden, an deren das Förderband sich oberhalb der Flüssigkeit befindet so daß die Produkte auf dem Förderband nicht beeinflußt wurden.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf die Tiefkühleinrichtung nach vorliegender Erfindung, und

Fig.2 eine Seitenansicht der Tiefkühleinrichtung, teilweise im Schnitt
Eine Tiefkühleinrichtung 10 ist in einem isolierten Tank 12 angeordnet, der ein Bad 14 mit kryogenischer Flüssigkeit enthält durch das tiefzukühlende Gegenstände transportiert werden, Ein endloser Bandförderer 16 erstreike sich zwischen linken und rechten Seiten 18 und 20 des Behälters, wobei alle Teile bis auf die äußersten Teile 16a und 16i? des Förderbandes vollständig in das Flüssigkeitsbad 14 eintauchen. Der Bandförderer 16 wird an den Endteilen 16a und 166 über eine Antriebsvorrichtung 22 angetrieben, die einen bestimmten Durchhang des Förderbandes aufrechterhält wobei die von dem Förderband transportierten Gegenstände vollständig in die kryogenische Flüssigkeit eintauchen, und beim Durchlaufen des Bades von links nach rechts gekühlt werden.
Da mit Ausnahme der äußersten Teile alle Teile des Förderbandes 16 vollständig in die kryogenische Flüssigkeit eintauchen, ist sobald das Förderband auf die Temperatur der Flüssigkeit abgekühlt ist ein Minimum an Flüssigkeit erforderlich, um die Temperatur des For-

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derbandes aufrechtzuerhalten. Da die Temperatur des Bandförderer 16 nur an den Endteilen und unmittelbar Förderbandes konstant gehalten wird, entstehen keine oberhalb des Flüssigkeitspegels 48 abgestützt wird. Eine unerwünschten Spannungen im Förderband, wenn das derartige Abstützung ist so versetzt, daß das Förder-Förderband Gegenstände in das Bad und aus dem Bad band durchhängt und in dem Bad zwischen den Endteitransportiert. Somit ist der Wirkungsgrad der Einrich- s len aufgehängt ist. Dieser Durchhang wird durch den lung 10 erheblich höher als bei bekannten kryogeni- Antrieb 22 auf rechterhalten.

sehen Gefriereinrichtungen, das Förderband 16 hat eine Bei der dargestellten Ausführungsform sind erste und

verhältnismäßig lange Lebensdauer und es ist frei von zweite Wellen 56 und 58 vorgesehen, die das Förder-

Befestigungs- und Betriebsproblemen, die bei Förder- band 16 seitlich an den linken und rechten Enden abstüt-

b^adern bekannter, mit kryogenischer Flüssigkeit arbei- io zen. Die Wellen 56 und 58 sind in Lagern 60 an der

tenden Gefriereinrichtungen anhaften. Vorder- und Rückwand des Behälters 12 unmittelbar

Insbesondere weist der Behälter 12 der Tiefkühlein- oberhalb des Flüssigkeitspegels 48 und in der Nähe der richtung 10 eine Bodenplattform 24 mit einstellbaren linken und rechten Seiten 18 und 20 gelagert. Endteile Füßen 26 auf, um den Behälter 12 auf einer Bezugsebe- 56a und 58a der Wellen 56 und 58 erstrecken sich durch ne 28 abzustützen. Ein geschlossener Boden 30 des Be- 15 die vordere Wand 32 und sind mit dem Antrieb 22 in der hälters ruht auf der Oberseite der Plattform 24, wobei nachstehend beschriebenen Weise gekoppelt Die Lager die Vorder- und Rückwände 32 und 34 sowie die linke 60, die die Wellen 56 und 58 aufnehmen, sind voneinan- und rechte Seitenwand 18 und 20 von dort nach oben der relativ zur Längsachse des Förderbandes 16 so verstehen. Vorzugsweise sind die Wände und der Boden seizi, «aß ein vorbestimmter Durchhang im Förderband des Behälters 12 aus einem Isoliermaterial hergestellt, 20 vorhanden ist, wenn das Förderband durchläuft und sich das mit Metallblech überzogen ist Des weiteren ist die zwischen den Wellen erstreckt, und daß im wesentlichen Innenfläche des Bodens 30 von links und rechts auf eine das ganze Band unterhalb des Flüssigkeitspegels 48 zu tiefste Stelle 35 in der Bodenmitte zu leicht geneigt, und liegen kommt, damit von dem Förderband transportierdie Innenflächen der linken und rechten Seitenwände 18 te Gegenstände voll in die kryogenische Flüssigkeit ein- und 20 sind nach oben bis zur Oberseite des Behälters 25 tauchen. Damit ein solcher Transport unterstützt wird, stärker geneigt Eine derartige Ausgestaltung von Bo- und damit eine vertikale Abstützung für durch das Bad den- und Seitenwänden folgt etwa der Kontur des im wandernde Gegenstände gewährleistet ist, erstreckt Behälter aufgehängten Förderbandes 16, vermeidet Ek- sich eine F ihrungs- bzw. Stützplatte 62 von den Vorderken, in denen eine Reinigung sehr schwierig ist und und Rückwänden des Behälters 12 unmittelbar unterverringert die Menge an kryogenischer Flüssigkeit, die 30 halb des oberen Trumes des Förderbandes 16. für den Gefriervorgang erforderlich ist, auf ein Mini- Damit nahezu das gesamte Förderband 16 stets voll mum. im Bad eingetaucht ist, wenn die Einrichtung 10 in Be-

Die Oberseite des Behälters 12 ist normalerweise trieb ist, und damit das Entstehen unerwünschter Spandurch eine isolierende Deckwand 36 abgedeckt, die Hn- nungskräfte im Förderband verhindert wird, ist es wichke und rechte Endteile 38 und 40 aufweist, welche mit 35 tig, daß der vorbestimmte Durchhang im Förderband einem mittleren Teil 42 gelenkig verbunden sind. Die aufrechterhalten wird. Um dies zu erreichen, ist der An-Deckwand 36 verschließt die offene Oberseite des Be= trieb 22 so ausgelegt daß er die Wellen 56 und 58 mit hälters voll, wenn die Kühleinrichtung nicht in Betrieb einer gemeinsamen Geschwindigkeit antreibt Hierzu ist, und ist in die in F i g. 2 gezeigte Stellung verschwenk- weist der Antrieb 22 einen Motor 64 auf, der an einer bar. in der ein linker Teil des Behälters offen ist, damit 40 Verlängerung 65 der Plattform 24 befestigt ist die eine Gegenstände, die tiefgefroren werden sollen, von einem Antriebswelle 66 aufnimmt Auf der Antriebswelle 66 Förderband 44 abgenommen und auf das Förderband sitzt ein Antriebszahnrad 68. Ein ähnliches Zahnrad 70 16 übertragen werden können. Der obere rechte Teil ist am Endteil 56a der Welle 56 zur Aufnahme einer des Behälters ist offen, damit die tiefgefrorenen Gegen- endlosen Kette 72 vorgesehen, die von dem Antriebsstände von dem Förderer 16 auf eine Rampe 46 übertra- 45 zahnrad 68 ausgeht und um dieses herumgeführt ist Der gen werden können, die mit der rechten Seite 20 des Motor 64 setzt die Welle 56 über die Antriebswelle 66 in Behälters zum Abtransport der Gegenstände aus der Drehung. Am Endteil 56a ist ferner ein Antriebszahnrad Kühleinrichtung befestigt ist 74 vor dem Zahnrad 70 befestigt Ein ähnliches Zahnrad

Die Tiefkühleinrichtung weist eine Vorrichtung auf, 76 ist am Endteil 58a der Welle 58 befestigt Die Zahnräum die kryogenische Flüssigkeit im Behälter 12 auf ei- 50 der 74 und 76 nehmen eine endlose Kette 78 zum Annem vorbestimmten Pegel 48 zu halten. Eine derartige trieb der Welle 58 in gleicher Richtung und mn der Vorrichtung besitzt ein Rohr 50, das durch die rechte gleichen Geschwindigkeit wie die Welle 56 auf. Demge-Seite des Behälters geht und mit einer (nicht dargestell- maß werden im Antrieb 22 die Wellen 56 und 58 mit ten) Quelle kryogenischer Flüssigkeit verbunden ist Ein gemeinsamer Geschwindigkeit angetrieben, damit der Ventil 52 ist mit dem Rohr 50 so verbunden, daß der 55 vorbestimmte Durchhang im Förderband aufrechter-Flüssigkeitsstrom zum Behälter 12 regelbar ist Das halten und die Entstehung unerwünschter Spannungen Ventil 52 ist mechanisch oder elektromechanisch beta- im Förderband 16 verhindert wird, wenn das Fördertigbar und es sind Fühler vorgesehen, um eine solche band um die Wellen 56 und 58 umläuft

Vorrichtung zu betätigen, wenn der Flüssigkeitspegel

unter den Pege! 48 fällt Ferner weist der Behälter eine 60 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Abflußleitung 54 auf, die durch die hintere Wand 34 und

in den Behälter genau an der tiefsten Stelle 35 führt, so daß die gesamte kryogenische Flüssigkeit beispielsweise zum Entleeren des Behälters abgeführt werden kann.

Es ist von entscheidender Bedeutung, daß alle Teile es mit Ausnahme der äußersten Endteile des Förderbandes vollständig in das Bad 14 aus kryogenischer Flüssigkeit eintauchen. Dies wird dadurch erreicht, daß der

Claims

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung zum Durchlaufkühlen von auf einem Endlosbandförderer angeordneten und dabei in ein Bad einer Kühlflüssigkeit innerhalb eines Isolierbehälters eintauchenden Gegenständen, wobei der Endlosbandförderer ein im Isolierbehälter im wesentlichen vollständig in die Kühlflüssigkeit eingetauchtes, hängendes Förderband ist, das an seinen Umlenkstellen abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die das Förderband (16) aufnehmenden Umlenkstellen in Form von Lagerungen (60), Antriebswellen (56,38) und Kettenzahnrädern (74,76) oberhalb des Pegels (48) der Kühlflüssigkeit, die eine kryogenische Flüssigkeit (14) ist, angeordnet sind,
daß unmittelbar unterhalb des oberen Trumes des Förderbandes (16) eine in die kryogenische Flüssigkeit (14) einiauchende wannenförmige Stützplatte (62) vorgesehen ist,

daß eine erste Welle (56) des Förderbandes von einem Antrieb (22; 64) über Kettenräder (68) und Ketten (72) angetrieben ist, und eine zweite Welle (58) synchron dazu von der ersten Welle (56) angetrieben ist, und

daß das Förderband (16) spannungsfrei bzw. lose durchhängend angeordnet ist

2. Kühleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Verlängerungen (56a, 58a,J der Wellen (56,58) des Förderbandes (16) Antriebszahnräder (74,76) angeordnet sind, die eine endlose Kette (78) zur Antriebsübertragung von der. Antriebswelle (56) zur angetriebenen Welle (58) antreiben.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte (62) sich über den Bereich erstreckt, in welchem das obere Trum des Förderbandes (16) in die kryogenische Flüssigkeit (14) eintaucht