DE2441757C3 - Steuereinrichtung zur Einstellung der Kühlmittelgasströmung in einer Gefriervorrichtung - Google Patents
Steuereinrichtung zur Einstellung der Kühlmittelgasströmung in einer GefriervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Einstellung der durch eingespritztes verdampfendes
Kühlmittel erzeugten Gasströmung durch die Kühlzonen einer Gefriervorrichtung mit einem langgestreckten,
isolierten, aus mehreren Kühlzonen gebildeten Tunnel, durch den das einzufrierende Kühlgut unter
Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel geführt wird, wobei die Kühlzonen jeweils Gebläse für die Umwälzung
des Gases in Kontakt mit dem Kühlgut aufweisen und die Gasströmung größtenteils zum Einlaß des
Tunnels gerichtet ist
Es sind zahlreiche Gefriervorrichtungen mit Gefriermittelkühlung entwickelt worden, durch die Gegenstände
wie Nahrungsmittelprodukte mit Hilfe von flüssigem Stickstoff oder mit Hilfe von anderen Gefrierflüssigkeiten
wie flüssigem CO2, flüssiger Luft und verschiedenen inerten, halogenierten Kohlenwasserstoffen gekühlt
und/oder tiefgefroren werden. Bei derartigen Gefriervorrichtungen wird die Gefrierflüssigkeit mit dem
Produkt in einem Flüssigkeitsbad oder einer Sprühzone in der die Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand
verdampft wird, in Berührung gebracht, und das entstehende Gas gelangt sodann durch eine Anzahl von
Vorkühlzonen im Gegenstrom-Wärmeaustausch mit dem Produkt, so daß das Produkt von der Berührung mit
der Gefrierflüssigkeit gekühlt und/oder teilweise tiefgefroren wird. Es ist jedoch schwierig, den Durchsatz und
die Geschwindigkeit des Gasgesamtstromes durch den Tunnel in Richtung des Produkteinlaßendes genau zu
steuern und zugleich zu verhindern, daß Umgebungsluft in das offene Ende der Gefriervorrichtung eintritt oder
andererseits übermäßige Mengen kalten Gases aus dem Produktauslaßende der Gefriervorrichtung austreten.
Alle diese Bedingungen sind aber zur Erzielung eines hohen thermischen Wirkungsgrades der Gefrierverrichtung
von wesentlicher Bedeutung. Das schwierige Problem der Steuerung des Gasstromes zur kontinuierlichen
Aufrechlerhaltung der obengenannten Bedingungen wird weiter kompliziert durch die Tatsache, daß die
Menge des erzeugten Kühlmittelgases pro Zeiteinheit in der Sprühzone in einem sehr weiten Bereich veränderlich
ist. Die pro Stunde in der Sprühzone erzeugte Gasmenge ändert sich in weitem Bereich als Ergebnis
zahlreicher Faktoren, wie beispielsweise Veränderungen in der An des Kühlgutes, in der Anfangstemperatur
des Kühlgutes, in seiner angestrebten Endtemperatur und in dem Kühlgutdurchsatz zwischen einem maximalen
Durchsatz und dem Stillstand, wenn die Gefriervorrichtung plötzlich zeitweilig aus den verschiedensten
Gründen angehalten wird.
Zahlreiche Versuche sind in der Vergangenheit unternommen worden, das zuvor erläuterte Gassteue-
rungsproblem zu lösen. In einer bekannten Steuereinrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 21 13 032)
werden Stauplatten oder Ablenkplatten zur Steuerung der Kühlgasströmung verwendet, während die Gebläse
mit konstanter Leistung arbeiten. Diese Stau- oder Ablenksysteme zur Steuerung des Kühlgasstromes
erfordern jedoch relativ komplizierte elektromechanische Systeme, und sie arbeiten vor allem auch wenig
^enau, weil der Gasdurchsatz bei einer Stau- oder Dämmplatte mit veränderlicher Stellung nicht linear
über den gesamten Verstellbereich der Bewegung der Platte von deren Stellung abhängt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß bei geringem konstruktiven Aufwand eine exakte Optimierung der zum Einlaß des Kühltunnels
gerichteten Gasströmung möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein die Lenkung der Gasströmung durch die
Kühlzonen zu dem Einlaß des Tunnels bewirkendes Gassteuergebläse, durch einen das Gassteuergebläse
antreibenden Motor mit veränderlicher Drehzahl und durch eine Steueranordnung, welche die Drehzahl des
Gassteuergebläses als Funktion der pro Zeiteinheit zugeführten Menge des flüssigen Kühlmittels selbsttätig
ändert.
Durch die Erfindung wird ohne großen Aufwand eine präzise Steuerung des vorwärtsgerichteten Gasgesamtstromes
in Richtung des Kühlguteinlaßendes der Gefriervorrichtung in genauer und automatischer
Anpassung des Gasgesamtstromes in linearer Beziehung und in direkter Abhängigkeit von Veränderungen
der in die Gefrierzone eingeleiteten Kühlmittelflüssigkeitsmenge erreicht, die ihrerseits direkt in Zusammenhang
steht mit Veränderungen der Ausgangs- oder Endtemperatur des Kühlgutes, der Art des Kühlgutes
und seinem Durchsatz.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unleransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
F i g. 1 ist eine Seitenansicht mit fortgelassenen Teilen
zur Erläuterung einiger Bestandteile im Inneren der Vorrichtung;
Fig.2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der
Linie 2-2 in Fig. 1 und veranschaulicht in strichpunktierten Linien die beweglichen Deckel- und Bodenabschnitte
des Tunnels in der geöffneten Stellung;
Fig. 3 ist eint perspektivische Teildarstellung des Inneren eines feststehenden Tunnelabschnitts zur
Veranschaulichung der Einzelheiten der Förderbandstützen, die lediglich in den feststehenden Abständen
vorgesehen sind;
F i g. 4 ist ein vereinfachter Querschnitt durch mehrere Zonen der Gefriervorrichtung einschließlich
eines Gas-Steuergebläses mit veränderlicher Drehzahl und veranschaulicht im übrigen die elektrische Schaltung,
durch die die Drehzahl des Steuergebläses in direkter und linearer Beziehung zu Veränderungen in
dem Druck des Sprühkopfsystems für die Gefrierflüssigkeit verändert wird.
Das erfindungsgemäße Gassteuersystem kann auf zahlreiche Arten von Gefriervorrichtungen angewendet
werden, soll jedoch im folgenden lediglich im Zusammenhang mit einer bestimmten Form beschrieben
werden. In Fig. 1 und 2 ist die Gefriervorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt einen Rahmen
12 mit Stützen 13, längsgerichteten Kastenträgern 14,15 und Querträgern 16, dis sich zwischen den Kastenträgern
14,15 erstrecken.
Der Rahmen 12 trägt einen länglichen Tunnel 17, der durch eine Reihe von einander abwechselnden beweglichen
Abschnitten 18 und feststehenden Abschnitten 19 gebildet wird. Die feststehenden Abschnitte haben zur
Erleichterung der Reinigung eine geringe Länge. Die feststehenden Abschaitte 19 werden durch ein Paar
senkrechter Stützpfosten 20,21 abgestützt die sich von
ίο den Kastenträgern 14,15 aus nach oben erstrecken. Die
Bodenbereiche 49 der beweglichen Abschnitte 18 werden durch Winkelrahmcnanordnungen 22 abgestützt,
die sich unter den Bodenbereichen 49 der beweglichen Abschnitte erstrecken und ihrerseits durch
!·> Hubspindeln 23 herkömmlicher Hubeinrichtungen 24
getragen werden, die auf den Querträgern 16 befestigt sind. Jede Winkelrahmenanordnung 22 kann sich über
zwei bis fünf bewegliche Bodenbereiche erstrecken und vier der Hubspindeln 23 und Hubeinrichtungen 24
zugeordnet sein, durch die die Bodenbereiche der beweglichen Abschnitte 18 in senkrechter Richtung
bewegt werden so daß eine durchgehende Reinigung und Überwachung möglich ist
Die Gefriervorrichtung 10 umfaßt weiterhin ein Siebförderband 25, das sich durch den Tunnel 17
erstreckt und obere und untere Trums 26, 27 aufweist. Das Siebförderband 25 läuft über Rollen 28, 29, 30 an
der Eingangbseite dei Tunnels 17 (links in Fi g. 1) und
i"·' - eine Rolle 31 am Auslaßende des Tunnels 17
Μ (ι echts in F i g. 1). Das Siebförderband 25 wird mit Hilfe
eines Motor 32 über eine nicht gezeigte Antriebsanordnung mit Ketten und Kettenzahnrädern angetrieben.
Nahrungsmittel oder entsprechende Gegenstände, die durch den Tunnel 17 zur Behandlung hindurchgeführt
werden sollen, werden auf das Siebförderband 25 in dessen Ladetischbereich 33 aufgebracht.
Eine Gefrierflüssigkeit wie etwa flüssiger Stickstoff gelangt in das Innere des Tunnels 17 durch eine
Zuführleitung 34, die mit einem Sprühkopf 35 in Verbindung steht, der in einem feststehenden Abschnitt
19 in der Nähe des Ausgangsendes des Tunnels 17 angebracht ist. Die Gefrierflüssigkeit kann durch
Sprühdüsen 36 direkt auf die durch den Tunnel 17 bewegten Gegenstände aufgesprüht werden, und sie
verdampft sodann und geht in den gasförmigen Zustand über. Das Gas wird zwangsweise über eine Anzahl von
Umwälzbahnen mit Hilfe von Radialgebläseflügeln 37 geführt, die in den feststehenden Abschnitten 19
montiert sind. Der Erfindung kann jedoch im Zusam-
w menhang mit einer beliebigen Art von Umwälzflügeln,
beispielsweise einschließlich herkömmlicher Axialgebläseflügel verwendet werden. Die Radialgebläseflügel
37 werden durch Wechselstrommotoren 38, die ebenfalls an den feststehenden Abschnitten 19 befestigt
sind, mit konstanter Drehzahl angetrieben. Quergerichtete Stauplatten 39 gehen von den Oberseiten der
beweglichen Abschnitte 18 auf jeder Seite der Radialgebläseflügel 37 aus und bilden zwischeneinander
Kühlzonen, während ein Teil des Gases unter den Stauplatten hindurch in die stromaufwärts angrenzende
Zone in Kaskadeschritten übergehen kann. Flügel 40 gegen Wirbelbildungen können dazu vorgesehen sein,
die Entstehung von Wirbeln in dem Gas um die Radialgebläseflügel 37 herum zu verhindern. Anstelle
einer Austrittes des Gases in die Umgebung wird das Gas vorzugsweise aus dem Tunnel mit Hilfe einer
Austrittsleitung 41 abgezogen, die am ersten feststehenden Abschnitt 19 vorgesehen ist und mit einem in
einigem Abstand angeordneten Gebläse 42 verbunden ist, das keinen oder nur einen sehr geringen Einfluß auf
die Bewegung des Gases durch den Tunnel 17 ausübt. Das Gebläse 42 wird vorwiegend aus Sicherheitsgründen,
das heißt zum Ausschließen der Bildung eines gefährlichen Stickstoffkissens in dem Raum verwendet,
in dem sich die Gefriervorrichtung und das Bedienungspersonal befindet.
Nunmehr soll im einzelnen auf Fig. 2 Bezug genommen werden. In F i g. 2 sind die Einzelheiten eines
beweglichen Abschnitts 18 gezeigt. Jeder bewegliche Abschnitt 18 umfaßt ein Paar von mit Hilfe von
Scharnieren angelenkten oberen Deckeln 43, 44, die obere Abschnitte 45 und seitliche Abschnitte 46
aufweisen. Die seitlichen Abschnitte 46 enden an geneigten Oberflächen 47, die dichtend mit entsprechenden
geneigten Oberflächen 48 eines Bodenbereiches 49 in der geschlossenen Stellung eines beweglichen
Abschnitts 18 zusammenwirken. Der Bodenbereich 49 wird durch die Winkelrahmenanordnung 22 abgestützt
und festgehalten, so daß er mit Hilfe der Hubeinrichtungen 24, die in F i g. 2 strichpunktiert angedeutet sind, in
Abwärtsrichtung von den oberen Deckeln 43, 44 entfernt werden kann. Ein senkrecht angeordneter
Führungsstab 50 erstreckt sich nach unten von der Winkelrahmenanordnung 22 aus und wirkt gleitend mit
einer Buchse 51 zusammen, die durch einen der Querträger 16 getragen wird, so daß eine seitliche
Bewegung des Bodenbereiches 49 während der Auf- und Abbewegung verhindert wird.
Die Hubeinrichtungen 24 sind herkömmlich ausgebildet und können manuell, elektrisch oder pneumatisch
betätigt sein.
Die oberen Deckel 43, 44 werden durch Hülsen 52 getragen, die auf Torsionsstäbe 53 aufgekeilt sind, die
ihrerseits in mit Flanschen versehenen Halteblöcken 54 befestigt sind, die an den feststehenden Abschnitten 19
angebracht sind. Die Deckel 43, 44 können über einen Winkel von etwa 80° nach oben geschwenkt werden
und werden in dieser oberen offenen Stellung durch die Torsionsstäbe 53 festgehalten. Die Deckel 43.44 weisen
weiterhin Handgriffe 55 auf, die die manuelle öffnung und Schließung erleichtern. Weiterhin können nicht
gezeigte Verschlußlaschen vorgesehen sein, die die Decke! 43,44 in der geschlossenen Stellung festhalten.
Wie am besten aus F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, wird
das obere Trum 26 des Siebförderbandes 25 auf Kunststoff-Tragleisten 57 abgestützt, die an quergerichteten
Haltestangen 58 befestigt sind, die ihrerseits durch in Längsrichtung verlaufende Seitenschienen 59 festgehalten
werden, die durch Klammern oder Arme 60 an den inneren Seuenwänden der feststehenden Abscnnute
19 befestigt sind. Die Tragleisten 57 können aus jedem geeigneten Kunststoffmaterial mit hohem Molekulargewicht
hergestellt sein, das den niedrigen Temperaturen standhält und die notwendigen Gleiteigenschaften
aufweist. Beispielsweise kann Polytetrafluoräthylen mit Erfolg verwendet werden. Das untere
Trum 27 des Siebförderbandes 25 wird andererseits durch nicht rostende Stahlstangen 61 getragen, die an
senkrechten Stützen 62 befestigt sind, die sich nach oben durch die geneigten Oberflächen 63 des Bodens des
feststehenden Abschnitts 19 erstrecken.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß der bisher erläuterte Aufbau der beweglichen Abschnitte
18 eine vollständige Öffnung dieser Abschnitte gestattet so daß alle inneren Bereiche des Tunnels
einschließlich der inneren Bereiche der kurzen feststehenden Abschnitte 19 zugänglich sind und der gesamte
Tunnel gereinigt und durch Augenschein überprüft werden kann.
Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht, umfaßt das Gassteuersystem eine bewegliche, bogenförmige Stauplatte
64, durch die der Gasstrom der Radialgebläseflügel 37 in Richtung der Sprühzone in veränderlicher
Weise behindert wird und ein reiner, vorwärtsgerichteter Gasstrom in Richtung des Einlaßendes der
ίο Gefriervorrichtung entsteht. Der vorwärtsgerichtete
Strom ist veränderlich durch Änderung der Stellung der schwenkbaren Stauplatte 64. Während sich dieses
Steuersystem bei einer bestimmten Größe der Gefriervorrichtungen, beispielsweise bei Gefriervorrichtungen
mit einem 1,20 m breiten Förderband und einer Gesamtlänge in der Größenordnung von 12 m, gut
bewährt hat, haben sich Schwierigkeiten gezeigt bei der Verwendung eines derartigen Systems mit einer
beweglichen Stauplatte bei Gefriervorrichtungen erheblich größerer Länge und/oder erheblich engerem
Querschnitt, beispielsweise bei Gefriervorrichtungen mit einer Förderbandbreite von 60 cm und einer
Gesamtlänge von 15 m und mehr. Die Erfindung schlägt daher ein verbessertes Gassteuersystem vor, das bei
allen Größen der Gefriervorrichlungen sehr wirksam arbeitet und das nicht den zuvor erwähnten nicht-linearen
Eigenschaften der schwenkbaren Stau- und Dämmplatten unterworfen ist. Außerdem spricht das
erfindungsgemäße Gassteuersystem sehr schnell auf jede Änderung in der Menge der der Sprühzone
zugeführten Gefrierflüssigkeit an, während bei bekannten Systemen, bei denen Temperaturabtasteinrichtungen
verwendet werden, zwangsläufig ein erheblicher Zeitraum zwischen der Änderung der zugehörigen
μ Gefrierflüssigkeitsmenge und der erforderlichen Gassteuerungskorrektur
liegt.
Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist erfindungsgemäß ein gesondertes Steuergebläse 70 mit veränderlicher
Drehzahl zusätzlich zu den Radialgebläseflügeln 37
■ίο vorgesehen. Dieses Steuergebläse 70 umfaßt ein
Spiralgehäuse 71. das an der inneren Oberfläche des oberen Bereiches eines der feststehenden Abschnitte 19
befestigt ist. Das Spiralgehäuse 71 schließt einen herkömmlichen Zentrifugalflügel 72 ein, der durch eine
J1· Welle 73 angetrieben wird, die sich durch den oberen
Bereich des feststehenden Tunnel-Abschnitts 19 erstreckt und mit einem regelbaren Gleichstrommotor 74
verbunden ist, der ebenfalls an demselben feststehenden Tunnel-Abschnitt 19 befestigt ist Anstelle einer
'·» direkten Verbindung der Welle 73 mit dem Gleichstrommotor
74 kann ein zwischengeschalteter Riemenantrieb oder eine Geiiicbccinhcii vorgesehen sein, mit
deren Hilfe die Drehzahl des Zentrifugalflügels 72 anstelle durch den Motor geändert wird. Beispielsweise
- ■ kann die zwischengeschaltete Getriebeeinheit entweder ein festes oder ein veränderliches Drehzahlverhältnis
bei Verwendung einer Riemen-, Ketten- oder Zahnradantriebseinheit liefern.
Zur Führung des kalten Stickstoffdampfes nach
Zur Führung des kalten Stickstoffdampfes nach
«■ vorwärts in Richtung des Einlaßendes der Gefriervorrichtung
ist eine relativ kurze, waagerechte Trennwand
75 eines Trennwandpaares mit den beiden Seiten der Deckel 43,44 verbunden, und jeweils eine Ablenkplatte
76 eines Ablenkplattenpaares ist an der Unterseite des ""■ oberen Bereiches der Deckel 43, 44 angebracht Auf
diese Weise bilden bei geschlossenen Deckeln die Paare der Trennwände 75 und der Ablenkplatten 76
gemeinsam einen kurzen Kanal, der sich über die
gesamte Breite der Gefriervorrichtung erstreckt und durch den das Gas mit Hilfe des Zentrifugalflügcls 72
nach unten und vorwärts abgegeben wird.
Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform ist das Steuergebläse 70 zwischen zwei der Radialgebläseflü-'
gelzonen angeordnet, so daß ein Teil des Gases, das in der Radialflügelzone auf der rechten Seite des
Steuergebläses 70 umgewälzt wird, in den Mitteleinlaß des Steuergebläses gezogen und von dort in Richtung
der Radialgebläsezone auf der linken"- Seite des Steuergebläses abgegeben wird. Dadurch entsteht
insgesamt ein vorwärtsgerichteter Gasstrom durch die ungerichteten Radialgebläsezonen, in denen das Gas
umgewälzt wird. Alternativ kann das Steuergebläse 70 unmittelbar angrenzend an die Sprühzone vorgesehen
sein oder sich in irgendeinem oder mehreren der feststehenden Tunnel-Abschnitte 19 zwischen der
Sprühzone und dem Einlaßende der Gefriervorrichtung für die zu behandelnden Produkte befinden. Es hat sich
jedoch gezeigt, daß die optimale Lage des Gas-Steuergebläses oder der Gebläse an einer oder mehreren
Stellen in dem Tunnel liegt, an denen die Temperatur des Gases zwischen -45,6°C und —56,7°C beträgt. In
diesem Temperaturbereich ist das Gas kalt genug, um Gefrieransammlungen in dem Spiralgehäuse oder dem
Auslaßkanal zu verhindern, und andererseits nicht so kalt und damit so dicht, daß eine erheblich größere
Leistung zur Betätigung des Gebläses innerhalb der bevorzugten Drehzahlbereiche erforderlich ist Neben
der Verwendung einer Anzahl von Gas-Steuergebläsen 70 in Abständen entlang der Länge des Tunnels können
Paare der Gas-Steuergebläse 70 in demselben feststehenden Tunnel-Abschnitt verwendet werden. Beispielsweise
können zwei oder mehrere Gas-Steuergebläse 70 seitlich nebeneinander verwendet werden, sofern es sich
beispielsweise um eine Gefriervorrichtung mit einer Förderbandbreite von 1,2 bis 2,4 m handelt.
Wie zuvor erwähnt wurde, wird die Geschwindigkeit des Gas-Steuergebläses 70 genau gesteuert als lineare
Funktion der zu der Gefriervorrichtung durch das .Sprühkopfsystem 79 zugeführten Menge an flüssigem
Stickstoff. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, daß eine kleine Druckabtastleitung
77 mit dem Sprühkopfsystem 79 stromabwärts des Hauptventils 78 zur Flüssigkeitssteuerung, das durch ein
Betätigungsorgan 80 betätigt wird, verbunden wird. Das Betätigungsorgan 80 wird vorzugsweise vollständig
automatisch durch das Steuersystem für den flüssigen Stickstoff gesteuert Jedoch ist unabhängig von der Art
der Steuerung des Hauptventils 78 für den flüssigen Stickstoff und auch bei manueller Betätigung oder
jeglicher automatischer Betätigung der Druck des flüssigen Stickstoffs in dem Sprühkopfsystem stromabwärts
des Hauptventils 78 im Bereich von etwa 1 bis 1,7 bar eine direkte und lineare Funktion der Menge der
der Gefriervorrichtung zugeführten Menge der Gefrierflüssigkeit Wenn daher der Strömungsdurchsatz des
flüssigen Stickstoffs aus irgendeinem Grunde, wie beispielsweise bei Änderung des Produktionsausstoßes
und/oder der Temperatur des eingeleiteten oder entnommenen Produktes geändert wird, paßt sich der
Druck der Flüssigkeit zwischen den feststehenden Sprühdüsen 36 und dem Hauptventil 78 genau an eine
derartige Änderung an.
Die Druckabtastleitung 77 ist mit einer kleinen, verengten Drosselstelle 82 verbunden, die dazu dient,
vorübergehende Andeningen in dem Druck des flüssigen Stickstoffs in dem Sprühkopfsystem zu glätten
und aufzuheben. Das Drucksignal wird sodann durch die Leitung 84 einem herkömmlichen Meßwandler 86
zugeführt, der zur beispielhaften Erläuterung als druckempfindlicher Balg 87 dargestellt ist, der den
beweglichen Kontaktschieber eines Potentiometers 88 betätigt. Auf diese Weise ändern die abgetasteten
Änderungen in dem Druck der Flüssigkeit in dem Sprühkopfsystem das Ausgangsspahnungssignal des
Meßwandlers 86, das über Leitungen 99 an eine
ίο herkömmliche Gleichstromquelle 100 gelangt, die
vorzugsweise durch einen siliciumgesteuerten Gleichrichter gebildet wird. Die Gleichstromquelle 100 nimmt
eine Wechselstrom-Eingangsspannung über die Leitungen 103 auf und liefert eine konstante Gleichspannung
durch die Leitungen 101 an das Motorfeld sowie eine veränderliche Gleichspannung über die Leitungen 102
an den Motorläufer, so daß die Drehzahl des Gleichstrommotors 74 geändert wird. Demzufolge wird
die Drehzahl des Gas-Steuergebläses 70 kontinuierlich und automatisch geändert, so daß ihre Pumpleistung
stets genau der Menge des Gases entspricht, das aus der in die Sprühzone eingeführten Flüssigkeit entsteht.
Daher wird der vorwärtsgerichtete Gesamtstrom des Gases durch die Gefriervorrichtung stets auf dem
gleichen Wert gehalten, der dem in der Sprühzone erzeugten Gas entspricht, so daß die zuvor erläuterten,
kritischen Gasströmungsbedingungen stets unabhängig von den erwähnten Änderungen im Betrieb der
Gefriervorrichtung aufrechterhalten werden.
Zusätzlich zu dem vollständig automatischen, zuvor beschriebenen Steuersystem ist eine Reserve-Handsteuerung
in Form eines von Hand betätigbaren Potentiometers 104 vorgesehen, das über die Leitungen
106, in denen die Schalter 108 vorgesehen sind, mit den Leitungen 99 verbunden sind, in denen sich die Schalter
110 befinden. Die Schalter 108 und 110 sind vorzugsweise
Relaisschalter, die durch ein Solenoid 111 betätigt werden, das die Schalter 110 schließt und die Schalter
108 öffnet, so daß sich das automatische Steuersystem in Betrieb befindet Dieser automatische Betriebszustand
wird durch eine Anzeigelampe 114 angezeigt. Wenn dagegen der Wählschalter 113 zur Auswahl der
Betriebsweise geöffnet wird, oder wenn ein Fehler in der Relaisschaltung auftritt und somit das Solenoid 111
entregt wird, fallen die Schalter 110 in ihre offene Sicherheitsstellung und die Schalter 108 in ihre
geschlossene Sicherheitsstellung, so daß das Gas-Steuergebläse 70 nunmehr von Hand mit Hilfe des
Potentiometers 104 gesteuert werden kann, das sodann
so die Drehzahl des Gleichstrommotors 74 regelt und damit die Drehzahl des Steuergebläses 70 mit Hilfe der
Gleichstromquelle 100.
Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein besonders empfindliches Höchstdrehzahlpotentiometer 116 vorgesehen,
das die maximale Drehzahl des Steuergebläses 70 einstellbar begrenzt Dieses Potentiometer weist wenigstens
drei und vorzugsweise fünf bis zehn Windungen auf, so daß die Höchstdrehzahl des Steuergebläses 70
genau eingestellt werden kann, die die Beziehung herstellt zwischen dem Druck des flüssigen Stickstoffs in
dem Sprühkopfsystem 79 und der geeigneten Drehzahl des Steuergebläses, die diesem Druck entspricht
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung das Sprühkopfsystem 79 als ein System für ein direktes
Aufsprühen des flüssigen Stickstoffs auf das Produkt beschrieben wurde, ist die Erfindung ebenfalls anwendbar
auf Vorrichtungen, in denen der flüssige Stickstoff in eine oder mehrere der Gaszonen eingeleitet und dort
verdampft wird. Das besagt, daß entweder anstelle von oder zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Sprühkopfsystem
79 flüssiger Stickstoff durch ein Sprühsystem eingeleitet werden kann, wie es in F i g. 4 strichpunktiert
dargestellt und mit der Bezugsziffer 79/4 bezeichnet ist. Dieses System umfaßt eine Zufuhrleitung 34Λ, ein
Hauptventil zur Steuerung des flüssigen Stickstoffs 78A und eine oder mehrere Sprühdüsen 36A, die den
flüssigen Stickstoff in den relativ wärmeren Stickstoff einsprühen oder anderweitig einleiten, in dem der
flüssige Stickstoff verdampft wird, ohne das Produkt direkt zu berühren. Der Hauptvorteil dieser Art der
Einspritzung des flüssigen Stickstoffs liegt darin, daß sie für jede Art von Produkten einschließlich bestimmter
Arten von empfindlichen Produkten verwendet werden kann, die durch direktes Aufsprühen beschädigt werden
können. Bei Verwendung dieses Systems der Einspritzung der Gefrierflüssigkeit wird der Druck der
eingespritzten Flüssigkeit durch eine Abtastleitung 77 A abgetastet, die der Abtastleitung 77 gleicht. Alle übrigen
Bestandteile des Gassteuersystems sind konstruktiv und funktionell gleich ausgebildet wie bei dem zuvor
erläuterten System.
Aus der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht hervor, daß die Erfindung ein mechanisch einfaches und zuverlässiges Steuergebläse mit veränderlicher Drehzahl liefert, das genau und automatisch geregelt werden kann durch ein einfaches und sehr zuverlässiges elektrisches Steuersystem, so daß stets alle notwendigen und kritischen Gasströmungsbedingungen unabhängig von dem weiten Bereich der verschiedenen Betriebszustände in der Gefriervorrichtung aufrechterhalten werden können.
Aus der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht hervor, daß die Erfindung ein mechanisch einfaches und zuverlässiges Steuergebläse mit veränderlicher Drehzahl liefert, das genau und automatisch geregelt werden kann durch ein einfaches und sehr zuverlässiges elektrisches Steuersystem, so daß stets alle notwendigen und kritischen Gasströmungsbedingungen unabhängig von dem weiten Bereich der verschiedenen Betriebszustände in der Gefriervorrichtung aufrechterhalten werden können.
ίο Zusätzlich ändert sich der Druck in dem nicht gezeigten
Speicherbehälter häufig während des Füllens des Behälters, und der hydrostatische Druck der Flüssigkeit
in dem Speicherbehälter fällt während des Betriebes der Gefriervorrichtung ab. Diese Druckunterschiede in dem
Speicherbehälter verändern den Strömungsdurchsatz der Flüssigkeit durch die Hauptventile 78 und/oder 78A
Die Druckunterschiede, die diese Veränderungen des Strömungsdurchsatzes hervorrufen, werden jedoch
ebenfalls durch die Abtastleitungen 77 und/oder 77A ermittelt, und das Steuersystem stellt die Drehzahl des
Gas-Steuergebläses 70 automatisch entsprechend derartigen Veränderungen der Menge der eingesprühten
Gefrierflüssigkeit ein.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Steuereinrichtung zur Einstellung der durch ein eingespritztes verdampftes Kühlmittel erzeugten
Gasströmung durch die Kühlzonen einer Gefriervorrichtung mit einem langgestreckten, isolierten,
aus mehreren Kühlzonen gebildeten Tunnel, durch den das einzufrierende Kühlgut unter Wärmeaustausch
mit dem Kühlmittel geführt wird, wobei die Kühlzonen jeweils Gebläse für die Umwälzung des
Gases in Kontakt mit dem Kühlgut aufweisen und die Gasströmung größtenteils zum Einlaß des
Tunnels gerichtet ist, gekennzeichnet durch ein die Lenkung der Gasströmung durch die
Kühlzonen (18, 19) zu dem Einlaß des Tunnels (17) bewirkendes Gassteuergebläse (70), durch einen das
Gassteuergebläse (70) antreibenden Motor (74) mit veränderlicher Drehzahl und durch eine Steueranordnung
(77, 86, 99, 100, 101, 102), welche die Drehzahl des Gassteuergebläses (70) als Funktion
der pro Zeiteinheit zugeführten Menge des flüssigen Kühlmittels selbsttätig ändert.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung Druckabtasteinrichtungen,
die einem Sprühkopfsystem (79, 79A) für das flüssige Kühlmittel zugeordnet sind, und
einen Meßwandler (86) zur Umwandlung des abgetasteten Druckes des Kühlmittels in ein
elektrisches Steuersignal enthält.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das SteuergebJäse (70)
innerhalb des isolierten Tunnels (17) einen durch eine Trennwand (75) und eine Ablenkplatte (76)
gebildeten, kanalförmigen Auslaß für das Kühlmittel in Richtung des Kühlguteinlaßendes der Gefriervorrichtung
(10) umfaßt.
4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuergebläse (70) an einer Stelle des Tunnels (17) liegt, an der eine Temperatur unterhalb von
—45,6°C herrscht, wobei das Kühlmittel flüssiger Stickstoff ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Motor (74) als Gleichstrommotor ausgebildet ist und daß in der Steueranordnung eine Gleichstromquelle
(100) mit veränderlicher Gleichstromausgangsspannung vorgesehen ist, die mit dem Gleichstrommotor
(74) verbunden ist.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Höchstdrehzahlpotentiometer
(116) in Verbindung mit der Gleichstromquelle (100),
das wenigstens drei Wicklungen zur genauen Einstellung der maximalen Drehzahl des Gleichstrommotors
(74) umfaßt.
7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein von Hand
betätigbares Potentiometer (104) zur manuellen Veränderung der Drehzahl des Gassteuergebläses
(70), sowie durch einen Wählschalter (113) zur Umschaltung der Steueranordnung zwischen manuellem
und automatischem Betrieb.
8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine Drossel- oder
Druckausgleichseinrichtung (82) in Anschluß an das Sprühkopfsystem (79) und den Meßwandler (86) zur
Unterdrückung vorübergehender Druckäinderungen.
9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gassteuergebläse (70) zwischen zwei Gaskühlzonen liegt
10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor
(74) außerhalb des Tunnels (17) angeordnet und mit Hilfe einer Welle (73) mit dem Gassteuergebläse
(70) verbunden ist, und daß zwischen Gleichstrommotor (74) und Gassteuergebläse (70)
ein Getriebe zur Änderung der Drehzahl des Gassteuergebläses eingeschaltet ist
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