DE2750093A1

DE2750093A1 - Vorrichtung zur energieeinsparung an melkanlagen

Info

Publication number: DE2750093A1
Application number: DE19772750093
Authority: DE
Inventors: Pierre Rene Vironneau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-10
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370424A1; SE7712676L; NL7712326A; DK497077A; JPS5389068A

Description

Anmelder: VIRONNEAU Pierre Rene

Vorrichtung zur Energieeinsparung an Melkanlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft Melkanlagen, die init einem Kühlbehälter zur vorübergehenden Einlagerung der Milch nach dem Melken ausgerüstet sind. Sie bezweckt eine Verbesserung hinsichtlich einer sparsamen Verwendung der zur Wartung dieser Anlagen benötigten Energie.

Bekanntlich haben moderne Bauernhöfe Anlagen, um Milch von aufeinanderfolgenden Melkvorgängen solange zu lagern, bis sie von Spezialfahrzeugen abgeholt wird. Solche Anlagen müssen ein Konservieren der Milch zu den bestmöglichen Bedingungen gewährleisten und insbesondere durch Abkühlen der Milch auf ca. 4°C die Vermehrung von Bakterienkeimen in einem Kühlbehälter verhindern.

Gleich nach dem Einbringen der ersten Liter noch körperwarmer Milch in den Kühlbehälter schaltet sich die Kühlanlage ein und wird nicht eher abgeschaltet, bis die gesamte, im Behälter befindliche Milch ihre Konservierungstemperatur erreicht hat.

Nach dem Melken beginnt die Phase konstanter Temperaturerhaltnng, während der die Kühlanlage nur periodisch kurzzeitig läuft, um die· Milch auf dor Konservierungstcnp^ratur ku halten.

Eine solche Anlage muß zwangsläufig sehr stark sein, um eine große Milchnienge schnell abkühlen zu können, und gibt daher während des Arbeitsganges einen grc'ion Wärmefluß nach außen ab.

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In vorhandenen Anlagen entweicht dieser Wärmestrom beim Durchqueren des Luftaustauschers in die umgebende Luft und erhitzt diesen Austauscher sehr stark. Oft muß ein Ventilator die Geschwindigkeit, des thermischen Austausches mit der umgebenden Luft noch beschleunigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Wärme wiederzugewinnen, um damit das für die Reinigung der Melkeinrichtungen und des Behälters benötigte Wasser zu erwärmen. Sinn dieser Erfindung ist also, die wirtschaftliche Verwendung der gesamten Energie, die zur Wartung einer Melkanlage benötigt wird, zu gewährleisten.

Die vorgenannte? Aufgabe wird durch eine Anlage gelöst, die die aus der Kühlung der Milch erhaltene Wärmeenergie zurückgewinnt und dazu benutzt, das zu den verschiedenen Wartungsvorgängen benötigte Wasser zu erwärmen. Sie zeigt außerdem, wie man mit geringen Kosten eine bereits bestehende Anlage umbauen kann, um ganz oder teilweise die aus der Milchkühlung erhaltene Wärme wiederzugewinnen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlanlage sowie den Anschluß der Warmwasseranlage;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Anlage, die das Warmwasser sammelt;

Fig. 3 eine Ansicht eines Austauschers mit Wasserumlauf und mit Gegenstrom, der an einer klassischen Anlage angebracht werden kann, um sie erfindungsgemäß umzurüsten;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Kühlanlage, die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

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Die Wärmerückgewinnung erfolgt üblicherweise mittels einer in einem geschlossenen Kreislauf umlaufenden Kühlflüssigkeit, die nacheinander einer Verdampfung, einer Kompression und einer Kondensation während eines Umwandlungszyklus unterliegt.

Fig. 1 zeigt die Bestandteile einer bekannten Kühlanlage 100, nämlich:

1. einen Verdampfer 1, in dem die Kühlflüssigkeit, im allgemeinen ein "Freon", sich ausdehnt und verdampft. Dieser Verdampfer befindet sich im Doppelboden des Kühlbehälters 14, so daß nur ein großes, dünnes Trennblech 10 die abzukühlende Milch 13 von dem Kühlmittel trennt. Man verwendet so das als "direkte Expansion" bekannte Extraktionsprinzip;

2. einen Kompressor 2, in dem das gasförmige Kühlmittel nach dem Durchlaufen des Verdampfers 1 komprimiert wird, wobei sich seine Temperatur erhöht;

3. einen Luftaustausch-Kondensator 3, in dem das beim Verlassen des Kompressors 2 noch gasförmige Kühlmittel durch Kühlung kondensiert, wobei diese Kühlung durch Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft erfolgt. Dieser Austausch kann durch einen oder mehrere Ventilatoren 5 beschleunigt werden, die, abhängig von dem am Eingang 31 des Kondensators 3 herrschenden Kühlmitteldruck, von einem den Druck konstant haltenden Kontakt gesteuert werden.

Das Kühlmittel zirkuliert also in einem Leitungssystem 4 in Richtung des Pfeiles F und durchläuft dabei nacheinander den Verdampfer 1, den Kompressor 2 und den Luftaustausch-Kondensator 3.

üblicherweise befindet sich zwischen dem Ausgang 32 des Konden-

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sators 3 und dem Eingang 11 des Verdampfers 1 ein Flüssigkeitsbehälter 9, der die Funktion eines Puffers hat.

Im allgemeinen beobachtet man bei Melkanlagen am Ausgang 12 des Verdampfers 1 Temperaturen zwischen -7°C und +7° C und am Ausgang 22 des Kompressors 2 Temperaturen zwischen 8O C und etwas mehr als 10O⁰C.

Gemäß Fig. 1 besteht die Erfindung darin, in Reihe stromaufwärts des Luftaustausch-Kondensators 3 einen zusätzlichen Wasseraustausch-Kondensator (Zusatz-Kondensator mit Wasserumlauf) 7 anzubringen. Dieser Kondensator 7 besteht beispielsweise aus einem üblichen Gegenstrom-Austauscher mit koaxialen Leitungen, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Einerseits befindet er sich zwischen dem (der Kühlmittelzuführung 71 dienenden) Ausgang 22 des Kompressors 2 und dem (der Kühlmittelabführung dienenden) Eingang 31 des Kondensators 3 und andererseits wird er durch die Wasserleitung 73 mit Kühlwasser gespeist.

Nach dem Gegenstromumlauf (Pfeil G) entlang der Kühlmittelleitung wird das Kühlwasser durch die Leitung 74 zu einem Warmwasserspeicher 8 geführt. Die Speisung dieses Speichers mit dem Kühlwasser des Kondensators 7 erfolgt durch die Lei" tung 81. Ein Wasseranschluß 84 kann auch unmittelbar am Ausgang 74 des Austauschers 7 vorgesehen werden. Der Wasseranschluß 84 kann beispielsweise mit der Spülmaschine für die Melkeinrichtungen und der Wasseranschluß 83 am Ausgang des Speichers mit verschiedenen Waschbecken und mit der Leitung zur Behälterreinigung verbunden sein.

Der Austauscher 7 ist mittels eines flüssigen oder festen Wärme-Speicher- und -Wiederabgabe-Material 75 thermisch

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isoliert. Darüberhinaus ist eine thermische Isolierung auf die heißesten Teile der Leitungen aufgebracht/ nämlich einerseits auf die Kühlmittelleitung zwischen dem Ausgang 22 des Kompressors 2 und dem Eingang 71 des Austauschers 7 und andererseits auf die Wasserleitung zwischen dem Wasseraustritt 74 des Austauschers 7 und dem Eingang 81 des Speichers

Die beschriebene Anlage arbeitet wie folgt:

Sobald die Kühlmaschine in Betrieb ist, wird die Wärme, die aus der im Behälter 14 eingelagerten Milch abgezogen wurde, vom Wasseraustauscher 7 und vom Luftaustauscher 3 nach außen (gemeint ist alles, was außerhalb des Kühlmittels liegt) abgegeben.

Wenn man z.B. kein Wasser am Hahn 84 entnimmt, so kann kein Wasserumlauf im Austauscher 7 und somit kein thermischer Austausch stattfinden. Der Druck des Kühlmittels steigt am Ausgang 72 des Wasserkondensators 7 und das Überdrucksicherheitsventil 6 schaltet die Ventilatoren 5 des Kondensators 3 ein. Die aus der Milch abgezogene Wärme wird in die umgebende Luft abgegeben. Die Anlage arbeitet dann wie eine herkömmliche Anlage.

Entnimmt man viel Wasser am Hahn 84, so ist der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem im Austauscher 7 umlaufenden Wasser sehr groß. Das Kühlmittel kondensiert in ausreichendem Maße und sein Druck am Ausgang 72 des Austauschers 7 wird niedrig genug gehalten, damit das Uberdrucksicherheitsventil 6 die Ventilatoren 5 nicht einschaltet. Die der Milch entzogene Wärme wird auf diese Weise durch das im Austauscher 7 umlaufende Wasser im wesentlichen wiedergewonnen.

Wird wenig Wasser am Hahn 84 entnommen, so reicht der Wärme-

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austausch im Kondensator 7 nicht zur vollständigen Kondensation des Kühlmittels. Der Druck am Ausgang 72 des Kondensators 7 steigt und das Überdrucksicherheitsventil 6 schaltet die Ventilatoren 5 ein, W'jnn dieser Druck einen beschleunigten Wärme-Austausch durch Zwangsumlauf im Kondensator 3 erfordert. Es gibt also nur eine teilweise Wärme-Rückgewinnung, wobei ein Teil vom Austauscher 3 an die umgebende Luft abgegeben wird.

Man kann also bei dem in Fig. 1 beschriebenen System Wasser am Hahn 84 entnehmen, auch wenn die Kühlanlage außer Betrieb ist. Wie bereits beschrieben, ist nämlich der Austauscher 7 durch ein flüssiges oder festes Material 75 thermisch isoliert, das einen Teil der Wärme während des Betriebs der Anlage speichert und nach Bedarf wieder abgibt:, wenn die Anlage außer Betrieb ist. Selbst wenn nach Abschalten des Kompressors Wasser entnommen wird, wird dieses beim Durchlaufen des Austauschers 7 ausreichend erhitzt, ils entnimmt dort die in den diesen Austauscher umhüllenden Isoliermaterial 75 gespeicherte Wärme.

Insbesondere wenn die der Milch entzogene Wärme nicht genügt, Wasser mit der für die Waschvorgänge nötigen Temperatur zu produzieren, kann man dieses fließende Wasser in einer thermisch isolierten Waschanlage langsam ansammeln, während sie nicht in Betrieb ist, wogegen jedoch die Kühlanlage arbeitet.

Man kann auch, wie Fig. 2 zeigt, den Wasseraustritt 74 des Austauschers 7 mit dem Eingang 810 ο ines Speichers 80 verbinden, dessen Größe dem maximalen täglichen Warmwasserbedarf entsprechen kann.

Die technische Besonderheit liegt liier darin, daß mittels

eines elektromagnetischen Ventils 800 die Wasserzufuhr zum Speicher geregelt werden kann. Das Offnen des Ventils wird durch einen nicht dargestellten Thermostaten gesteuert, der derart in einen Punkt der Kühlmittelleitung 4 geschaltet ist, daß dieses Ventil geöffnet wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels an diesem Punkt dem Betrieb der Kühlanlage entspricht. Der Speicher kann also nur mit warmem Wasser gespeist werden.

Die Zufuhrleistung kann konstant und für eine maximale Zufuhrtemperatur berechnet sein. Sie kann auch gesteuert werden, un< sine konstante Zuführte nperatur zum Speicher zu erreichen.

Die Zufuhrleistung zum Speicher und der dem Speicher entnommene WarmwasserabfIu3 können verschieden sein, so daß ein Druckregler 820, (bekannt als Tlescon") vorgesehen werden muß, der das halten eines ausreichenden Druckes im Speicher zuläßt, so daß am Hahn 830 Wasser entnommen werden kann, gleich welche Füllhöhe im Speicher besteht.

Die gesamte Warmwasserversorgung der Anlage findet in diesem Fall vorzugsweise am Ausgang des Speichers durch den Hahn 830 statt. Es ist anzumerken, daß die zur Aufrechterhaltung der Viasser-T3F.peratur im Speicher nötige Energie vernachlässigbar ist, wenn die Lagerung einige Stunden nicht übersteigt.

Fig. 3 zeigt einen in einer erfiru'ungsgemäßea Anlage verwendbaren Wasseraustauscher. Es handelt sich um einen bekannten Gegenstrom-Austauscher. Die KühlmJttelleitung 4 befindet sich koaxial in der Wasserleitung 40. Dem Eingang 71 der Kühlmittelleitung 4 entspricht somit der Ausgang 74 der Kühlwasserleitung 40 und umgekehrt entspricht dem Ausgang 72 der Kühlmittelleitung 4 der Eingang 73 der Kühlwasserleitung 40. So kann man eine Austritrstemperatur des Wassers erzielen, die nahe der Eintrittstemperatur des Kühlmittels liegt (in der Größenordnung

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von 6O°C bis 7O°C).

Fig. 4 zeigt perspektivisch die v,; rschiedenoii Elemente des Blockschaltbildes von Fig. 1. Dieses Ausführungs- und Montagebeispiel der Erfindung weist insbesondere auf:

Kühlmittelkompressor 2,

Wasseraustauach-Kondensator 7 (Fig. 3), der durch die Ummantelung 75 thermisch isoliert ist, Luftaustausch-Kondensator 3 und seinen beiden Ventilatoren 5, die gesteuert werden vom Überdrucksicherheitsventil 6, welches den Druck des Kühlmittels am Ausgang 72 des Austauschers 7 abnimmt. Flüssigkeitsbehälter 9,

Küh Lrnittel-Umlauf leitung 4, welche in geschlossenem Kreislauf den Kompressor 1-' r.iit dem Wasseraustauscher 1, den Austausche'.: 7 mit dein r n f. t austauscher 3, den Austauscher 3 in Lt dem F'IlL-;.-, i akeitsbehii Lter 9, diesen mit dam Verdampfer (nicht abgebildet, Pfeil A) und diesen wiederum mit dem Kompressor 2 (Pfeil B) verbindet ,

Leitung 40 des im Gegenstrom im Austauscher 7 umlaufenden Wassers, wobei man von dieser Leitung 40 den Eingang des Wassers und den Warmwasseraustritt 74 sehen kann.

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Claims

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A η s ρ r ü c h c

M-) Vorrichtung, um aus einer Kühlanlage (1OO) eines Vorratsbehälters (14) für Milch (13) Wärme zurückzugewinnen, um heißes Wasser zu produzieren, das vornehmlich zur Wartung der Melkeinrichtungen bestimmt ist, wobei diese Vorrichtung ein Leitungssystem (4) aufweist, in dem eine Kühlflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf umläuft und dabei folgende Einrichtungen nacheinander durchläuft:

a) einen Kompressor (2), in dem d.:a Temperatur dieses Kühlmittels durch Kompression steigt;

b) einen Kondensator, der aus einem Austauscher (3) mit Luftzirkulation besteht und in dem sich diese Kühlflüssigkeit abkühlt und durch Wärmeaustausch mit der Kühlluft kondensiert;

c) einen Verdampfer (1), in dem sich dieses Kühlmittel entspannt und durch Wärmeaustausch mit der abzukühlenden Milch (13) im Behälter (14) verdunstet,

dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kondensator einen Wasseraustauscher (Austauscher mit Wasserzirkulation) (7) aufweist, der in Reihe stromaufwärts des Luftaustauschers (Austauscher mit Luftzirkulation) (3) angebracht ist, wobei das Kühlwasser dieses Wasseraustauschers (7) für verschiedene Wartungsgänge der Melkeinrichtungen bestimmt ist und der Kühlluftumlauf dieses Luftaustauschers (3) durch die Temperatur- und Druckbedingungen des Kühlmittels an einem gegebenen Punkt des Kühlmittel-Leitungssystems (4) geregelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasseraustauscher (7) durch ein flüssiges oder festes Wärme-Speicher- und -Wiederabgabe-Material (75) ⁴hermisch isoliert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß sie einen Speicher (8) enthält, die mit dem Kühlwasser des Wasseraustauschers (7) gespeist wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (8) ein Speicher mit stabilisiertem Druck (80) ist und daß dieser Speicher (80) über ein Ventil (800) gespeist wird, dessen Öffnen von den Temperatur- und Druckbedingungen des Kühlmittels an einem gegebenen Punkt des Kühlmittel-Leitungssystems (4) abhängt.

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