DE2418545A1 - Verfahren und vorrichtung zum einkuehlen von waren - Google Patents

Description

Patentanwälte Di?l.-Ϊνο> R '-^ei,

Dii'L.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Finckk Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

2A18545

SAHA ⁸ MÜNCHEN 86, DEN

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

INTEGKAIi PROCESS SYSTEMS, INC., 70 Iforth Street, Park Forest,

Illinois, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Einkühlen von Viaren»

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Binkühlen und insbesondere Einfrieren von Waren mit einer isolierten Kammer, mit einem Förderer, der die Waren durch die Kammer von deren Einlaß zu deren Auslaß transportiert, und mit einer Einrichtung, die ein flüssiges Kältemittel in die Kammer einführt und mit den Waren durch Besprühen oder, sonstwie in Kontakt bringt·

Das dabei entstehende Kältemittelgas wird erfindungsgemäß teilweise durch die Kammer rückgeleitet, um die Gefrierwir-kung zu steigern, wobei ein Teil des Rückführweges außerhalb der Kammer angeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, um das überschüssige flüssige Kältemittel nach dem Besprühen zu sammeln und es in den außerhalb angeordneten Teil des Umwälzweges einzuleiten, so daß es mit dem zurückgeführten Kältemit~. telgas in Kontakt kommt.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig.1a und 1b Aufsichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.2a, 2b und 2c Längsschnitte durch die Vorrichtung der Fig.1a und 1bj

509810/0216 /

Pig.5 eine Seitenansicht auf das linke Ende der Fig.iaj

Fig.4 eine vertikale Schnittansicht nach der linie 4-4 der Pig.2aj

Pig.5 eine fragmentarische und halbschematische horizontale Schnittansicht nach der Linie 5-5 der Pig.7}

Fig.6 eine vertikale Schnittansicht nach der Linie 6-6 der Fig.2b;

Fig.7 eine vertikale Schnittansicht nach der Linie 7-7 der Fig.2b.

In dem den Zeichnungen zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung 10 zum Einkühlen oder Einfrieren von Waren eine langgestreckte Gefrierkanimer 11 mit einer Decke 12, einem Boden 13 und Seitenwänden 14 und 15 auf, die alle isoliert sind. Die isolierten Deckwände 12 haben die Form aufklappbarer Deckel, die mit Hilfe hydraulischer Zylinder 17 in üblicher Weise angehoben und gesenkt werden kön-

nen. In den Fig.1a und 1b sind nur zwei dieser Zylinder gezeigt, in den Pig.6 und 7 sind die Zylinder in Seitenansicht dargestellt.

In der Kammer 11 ist zwischen deren Einlaß 18 und Auslaß 19 ein üblicher Förderer 20 angeordnet, der die Waren auf einem mit seiner oberen Bahn 21 zusammenfallenden Weg vom Einlaß zum Auslaß durch die Kammer transportiert. Eine einzelne Ware ist in Pig.2c bei 22 schematisch gezeigt·

Bei dem veranschaulichten Ausführungebeispiel ist das Kältefluid eine Flüssigkeit, für die Flüssiger Stickstoff ein gutes Beispiel ist. Das Kältemittel wird mit den auf dem Förderer transportierten Waren in Kontakt gebracht, so daß ein (Jas erzeugt wird, wobei die Flüssigkeit im Überschuß vorhanden ist· Das Kältefluid umfaßt auch das Gas, das durch Verdampfen der Flüssigkeit mittels der den Waren entzogenen War-

509810/0216

me entstellt. Wie am beaten aus den Pig.2a und 4 ersichtlich, ■wird flüssiges Kältemittel mittels eines Sprühsystems 23 eingeführt, das in dem dargestellten Beispiel mehrere Düsen enthält, die in den Sprühsystein 23 angeordnet und in Längs- und Querrichtung der Kanuner voneinander beabstandet sind.

Bei d'em Beispiel der Fig.4 sind secho Düsen auf der Breite de?.' Kammer 11 vorgesehen und in jeder Längsreihe sind acht Düsen angeordnet, wie dies aus Pig.2a ersichtlich ist. Das flüssige Kältemittel wird durch ein Rohr 25 zugeführt, das an eine die Düsen 24 miteinander verbindende Leitung 26 mittels eines Schlauches 27 angeschlossen ist. Bei dieser Anordnung läßt sich das gesamte Sprühsystem 23 sum Zweck der Reinigung herausnehmen, wenn nan die Deckel 12 anhebt, ohne daß es dazu auseinandergenommen v/erden muß.

Um den Wärmeübergang au unterstützen, wird das Kältemittelgas in der Kammer 11 über die Waren umgewälzt. Diese Rückführung in einem Kreislauf trägt zu einem innigen Kontakt mit den Waren bei, besonders wenn der Förderer 20 aus einer zweckmäßigen weitmaschigen Metallkonstruktion besteht. Die Umwälzeinrichtung weist eine horizontale Leitplatte 28 unter dem Förderer 20 und damit auch unter den auf dem Förderer transportierten Waren auf, die ein dem Einlaß 18 der Kammer 11 nahes Ende 29 hat, das vom Einlaß ein kurzes Stück zurückgesetzt ist. Die Umwälzströmung, die von einem rotierenden Gebläse 30 hervorgerufen wird, verläuft auf einem durch die Strömungspfeile 31 in den Fig.2b, 2c, 5, 6 und 7 veranschaulichten Weg.

Der Umlaufweg umfaßt, wie am deutlichsten aus den Fig.2b und 6 zu ersehen ist, eine außerhalb der Kammer 11 liegende Wegstrecke 32. Wie Fig.6 zeigt, ist dieser Teil der Umwälzbahn seitlich und unter der Vorrichtung 10 angeordnet und steht mit dem Boden der Kammer 11 mittels eines vertikalen Anschlußstückes 33 in Verbindung, das Gas in vertikaler Richtung nach

509810/0216

unten in den äußeren Teil 32 und auf der Seite durch einen Kanal 34 nach oben in das Gebläse 30 strömen läßt, wo das umgewälzte Gas in seitlicher Richtung in die Kammer zurückgeleitet wird. Dort wird es durch gekrümmte beabstandete Schaufeln 35 derart umgelenkt, daß es in !Längsrichtung zum Einlaß 18 strömt, wie dies in Pig.5 dargestellt ist.

Unter dem Sprühsystem 23 ist eine weitere leitplatte 36 vorgesehen, die, wie in Pig.2a gezeigt, zwei sich überlappende Teile hat, damit sie bequemer zu reinigen ist. Die leitplatte 36 ist in Richtung zum Rtickleitungsteil 32 hin geneigt, der in seiner Lage unter der Kammer 11 als ein Sumpf wirkt, in dem der Überschuß an flüssigem Kältemittel sich ansammelt, wie schematisch in Fig.6 bei 37 angedeutet. Das hat zur Folge, daß das außen rückgeleitete Kältemittelgas, das in Fig.6 mit 31 dargestellt ist, das flüssige Kältemittel 37 in Form kleiner Tröpfchen aufnimmt und bei den umlenkenden Schaufeln 35 wieder in die Kammer 11 zurückbringt.

Bin Teil der Flüssigkeit 37 wird natürlich durch den rückgeleiteten Gasanteil 31 verdampft, aber in der Hauptsache wird die Flüssigkeit in Tröpfchenform mitgenommen und in die Kammer zurückgeführt, um die durch die Kammer transportierten Waren einzufrieren. Da der rückführende Leitungsteil 32 tiefer liegt als die Kammer 11 und da die Leitplatte 36 geneigt ist, wird der Kältemittelüberschuß durch die Schwerkraft gesammelt und wieder zurückgeleitet, ohne daß dazu eine eigene Pumpe nötig ist, wie dies bisher der Fall war.

Mit der Kammer 11 steht nächst deren Einlaß 18 eine Gasentlüftungseinrichtung 38 in Verbindung, die das Kältemittelgas nach dem Einfrieren in üblicher Weise absaugt, wie dies schematisch durch den Pfeil 39 angedeutet ist. Die Leitplatte 28, die sich nächst dem Einlaß 18 zur Kammer und daher in der Uähe der Gasentlüftungseinrichtung 38 befindet, trennt die

509810/0216

Kammer 11 in einen oberen und einen unteren Gasumwälzabschnitt, 40 bzw. 41 der inneren Uniwälzschleife 31· Wie die Fig.2b und 2c zeigen, kommt dadurch eine Gegenströmung zur Bewegungsrichtung der Waren 32 des mit den Waren in Kontakt tretenden Gases zustande.

Oberhalb des Förderers 20 und in Verbindung mit dem oberen Umwälzabschnitt 40 sind in der Kammer 11 mehrere das Gas bewegende Einrichtungen 42 vorgesehen, die in dem dargestellten Beispiel Axialgebläse mit vertikaler Achse sind, welche eine durch die Pfeile 43 angedeutete axiale Strömung liefern. Diese Gebläse 42 sind in Längsrichtung voneinander beabstandet und in dem gezeigten Beispiel sechs an der Zahl. Je nach der gewünschten Kapazität der Vorrichtung können jedoch mehr oder weniger solche Gebläse vorgesehen sein.

Wie durch die Pfeile 43 in Fig.2b angedeutet, geht der Ausstoß von den Gebläsen nach unten durch den Förderer und über die Waren 22 auf -dem Förderer und dann infolge des Aufpralls auf die Leitplatte 28 zurück nach oben. Die Gebläse 42 dienen als Wirbelbilder, um eine bessere Wärmeübertragung zwischen den von dem Förderer 20 durch die Kammer transportierten Viaren und. dem Gas zu erzielen. Dies hat zur Folge, daß die Abgase, die"in Fig.2c bei 39 veranschaulicht sind, eine höhere Temperatur durch die den eintretenden Waren 22 entnommene Wärme haben. Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung war die Temperatur der Abgase 39 nur 60° niedriger als die Temperatur der ankommenden Waren 22· Der transversale, oder in dem gezeigten Beispiel vertikale Ausstoß der Axialgebläse 44 verläuft quer zu dem in Längsrichtung gehenden Umwälzfluß 31, wodurch die Gasströme unter 90° zueinander verlaufen und somit die Turbulenz erhöhen, was eine Verbesserung der Wärmeübertragung zur Folge hat, so daß eine kürzere Kammer für eine bestimmte Gefrierkapazität verwendet werden kann·

509810/0216

Claims (10)

A nsprüche

1. Verfahren zum Einkühlen oder Einfrieren von Viaren in einer isolierten Kammer mit einem Einlaß und einem Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Kältemittel in die Kammer im Überschuß eingeleitet und mit den Viaren in Kontakt gebracht wird, so daß aus der Kältemittelflüssigkeit in der Kammer sowohl flüssiges als auch gasförmiges Kältemittel entsteht, und daß das gasförmige Kältemittel zum Kontakt mit den Waren in der Kammer in einer Umwälzbahn zurückgeleitet wird, die einen außerhalb der Kammer angeordneten Leitungsteil hat und daß das flüssige Kältemittel aus der Kammer in dem äußeren leitungsteil gesammelt wird und mit dem durch diesen Leitungsteil rückgeleiteten Gas in Kontakt gebracht wird, wodurch die Flüssigkeit zusammen mit dem Gas zurück in die Kammer gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leitungsteil der Umwälzbahn sich auf einem tieferen Niveau befindet als die Kammer und als Sumpf wirkt, in den die Flüssigkeit durch die Schwerkraft aus der isolierten Kammer abfließt.

3· Vorrichtung zum Einkühlen oder Einfrieren von Viaren zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer isolierten Kammer und mit einem Förderer, der die Viaren in der Kammer von deren Einlaß zu deren Auslaß transportiert, und mit einer Einrichtung, die ein flüssiges Kältemittel in die Kammer einführt und in einem von dem Kammereinlaß beabstandeten Bereich mit den Waren durch Besprühen oder sonstwie in Kontakt .bringt, wobei Kältemittelgas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Be-

, reich der Einleitung des flüssigen Kältemittels und dem Einlaß (18) der Kammer (11) eine Einrichtung (28, 30) angebracht ist, die Kältemittelgas von dor Kammer in einer Um-

' 509810/0216

■ ■ ~ 7 -

wälzbahn in Umlauf "bringt, die einen außerhalb der Kammer angeordneten Leitungsteil (32) aufweist, und daß eine Anordnung vorgesehen ist, um flüssiges Kältemittel aus der Kammer in dem äußeren Leitungsteil (32) zu sammeln und mit dem durch diesen, leitungsteil zurückgeführten Kältemittelgas in Kontakt zu "bringend

4· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leitungsteil (32) einen Teil aufweist, der tiefer liegt als die Kammer (11) und als ein Sumpf wirkt, in dem sich flüssiges Kältemittel durch die Schwerkraft sammelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen des flüssigen Kältemittels in die Kammer ein Sprühsystem (25) aufweist, das zwischen dem Auslaß (19) der Kammer und dem äußeren Leitungsteil (32) angeordnet ist und flüssiges Kältemittel auf die Waren sprüht, sowie eine flexible Leitung (27), die zu einem äußeren Vorrat an flüssigem Kältemittel führt und ein Herausnehmen des Sprühsysteras zum Zweck der Reinigung und Wartung ο»dgl. ohne Auseinandernehmen ermöglicht.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (11) nächst ihrem Einlaß (18) eine Entlüftungseinrichtung (58) angeordnet ist, die das verbrauchte Kältemittelgas absaugt, und daß in der Kammer eine Leitplatte (28) sich bis nahe an die Entlüftungseinrichtung erstreckt und die Kammer in einen oberen und einen unteren Umwalzabechnitt (40, 41) einer inneren.Umwälzschleife trennt, die in der Kammer eich zur Entlüftungseinrichtung hin erstreckt, so daß das Kältemittelgas im Gegenstrom mit den Waren in Kontakt kommt·

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (11) oberhalb der Leitplatte (20) und strom-

509810/0216

abwärts bezüglich der Transportrichtung der Viaren mehrere das Gae bewegende Einrichtungen (42) vorgesehen sind, die eine Querströmung des Kältemittelgases über und zwischen den Waren erzeugen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gas bewegenden Einrichtungen Axialgebläse (42) sind, die in Abständen entlang einem wesentlichen Teil der Kammer (11) angeordnet sind und deren Ausstoßrichtung quer zur Transportrichtung der Waren liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (38) am Einlaß (18) der Kammer angeordnet ist, daß die Gebläse (42) in einer Reihe entlang einem Teil der Kammer zwischen der Absaugstelle und der Umwälzschleife angebracht sind und daß die Einrichtung (23, 24, 25, 26, 27) zum Einführen des flüssigen Kältemittels zwischen der Umwälζschleife und dem Auelaß (19) der Kammer vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) unter der Einrichtung zum Einführen des flüssigen Kältemittels mit einer Leitplatte (36) versehen ist, die in Richtung zu dem äußeren Leitungsteil (32) hin geneigt ist, so daß sie flüssiges Kältemittel in diesen Leitungsteil (32) lenkt, der als ein Sumpf für den Kontakt mit dem in diesem Leitungsteil umgewälzten Kältemittelgas dient.

509810/0216

-3-

Leerseite