DE3025050C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumvorrichtung mit einer Vakuumkammer, in welcher Kühl- und Heizfächer sowie ein Kondensator angeordnet sind, eine Vakuumpumpe mit einer Vakuumkammer verbunden ist, eine durch ein Kältemittel gekühlte Lauge bzw. Sole den Fächern zugeführt wird und die jeweiligen Verbindungsleitungen mit über eine ent­ sprechende Steuer- oder Regeleinrichtung steuerbaren Ven­ tilen versehen sind.

Anwendungsgebiete für Vakuumvorrichtungen sind das Trock­ nen (einschließlich Gefriertrocknen), Konzentrieren bzw. Einengen, Destillieren, Kühlen, Lösungsmittelabtrennen und dgl. bei der Nahrungsmittelkonservierung und für an­ dere feinchemische Zwecke.

Ein Anwendungsgebiet für die Erfindung ist beispielsweise eine Vakuumvorrichtung für das Gefriertrocknen. Die fol­ gende Beschreibung bezieht sich auf eine solche Vorrich­ tung, doch soll die Erfindung keineswegs nur auf eine solche Vorrichtung beschränkt sein.

Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen Beispiele für bisherige Vakuumvorrichtungen für das Gefriertrocknen. In der fol­ genden Beschreibung dieser bisherigen Vakuumvorrichtung sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In diesen bisherigen Vakuumvorrichtungen erfolgen in an sich bekannter Weise zunächst ein Kühlen und Einfrieren des zu trocknenden, in die eine Vakuumkammer eingebrach­ ten Guts und dann ein Kondensieren des Wasserdampfes und/ oder sonstigen Lösungsmitteldampfs (im folgenden einfach als "Dampf" bezeichnet), der aus dem getrockneten Gut entweicht, mittels eines in der anderen Vakuumkammer an­ geordneten Kondensators, zusammen mit einer Rückgewinnung dieses Dampfes. Da hierbei in der Anfangsphase des zwei­ ten Arbeitsvorgangs eine große Dampfmenge durch den Kon­ densator behandelt wird, wird dem Kondensator in der zweiten Phase im wesentlichen eine Belastung entzogen.

Die Vakuumvorrichtung gemäß Fig. 1 ist so ausgelegt, daß der außerhalb eines Kondensators 10 befindliche Dampf aufgrund der Verdampfungswärme eines aus Halokohlenstoff bestehenden Kältemittels gekühlt wird, das von einer Kühleinheit 11 in den Kondensator 10 eingeleitet wird; infolgedessen kondensiert der gekühlte Dampf auf dem Kondensator 10.

Im folgenden ist ein Trocknungsverfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung erläutert. In einem ersten Verfahrens­ schritt wird das zu trocknende Gut zunächst auf eine An­ zahl von Kühl- und Heizfächern 5 aufgegeben, die in eine erste Vakuumkammer eingebaut oder auf einer in dieser vorgesehenen, nicht dargestellten Trageinrichtung ange­ ordnet sind, worauf ein Ventil 3 in einer Leitung 6 ge­ schlossen wird. An diesem Punkt wird ein Ventil 13 geöff­ net, das sich in einer ersten Kältemittel-Rohrleitung 15 befindet, die von einer ersten Kühleinheit 11 abgeht. Bei dieser Kühleinheit 11 handelt es sich um eine übliche An­ ordnung mit einem Kompressor bzw. Verdichter, einem Ölab­ scheider, einem Kondensator und einem Zwischenkühler im Fall einer zweistufigen Verdichtungseinheit. Außerdem kann es sich dabei um ein Zweistufen-Kaskaden-Kühlgerät handeln. Gleichzeitig wird ein in einer zweiten Kältemit­ tel-Rohrleitung 16 befindliches Ventil 14 geschlossen, worauf die Kühleinheit 11 in Betrieb gesetzt wird.

Das Kältemittel durchströmt dabei in der ersten Kältemit­ tel-Rohrleitung 15 ein Expansionsventil 17 unter Durch­ strömung der Rohrleitung 15 auf die durch den gestrichel­ ten Teil angedeutete Weise, um dabei die in einem Wärme­ tauscher 7 befindliche Lauge bzw. Sole als Wärmeträger abzukühlen. Die abgekühlte Sole wird auf die durch den ausgezogenen Teil angedeutete Weise mittels einer Pumpe 9 in einer Sole-Rohrleitung 18 umgewälzt, wodurch die Fä­ cher 5 gekühlt werden. Erforderlichenfalls kann zu diesem Zeitpunkt eine zweite Kühl- bzw. Gefriereinheit 12 zur Kühlung der Sole in einem zweiten Wärmetauscher 8 in Be­ trieb gesetzt werden. In die Sole-Rohrleitung 18 ist ein Heizelement 21 eingeschaltet.

In diesem ersten Verfahrensschritt werden somit die Fä­ cher 5 gekühlt, und das zu trocknende Gut wird zum Ein­ frieren von Raumtemperatur auf eine Temperatur in der Größenordnung von -45° C bis -50° C tiefgekühlt.

Anschließend findet das Umschalten vom ersten auf den zweiten Verfahrensschritt statt. Zuvor wird das Ventil 13 geschlossen, und das Ventil 14 wird geöffnet, um den Kühlmittelstrom in der Rohrleitung 15 zu beenden und das Kältemittel durch die Rohrleitung 16 fließen zu lassen, wie dies durch den doppelköpfigen gestrichelten Pfeil an­ gedeutet ist. Hierbei wird der Dampfkondensator 10 auf eine Temperatur im Bereich von -50° C bis -55° C abgekühlt. In die Rohrleitung 16 ist dabei ein Expansionsventil 20 eingeschaltet.

Beim zweiten Verfahrensschritt wird der Kältemittelstrom in der Rohrleitung 16 aufrechterhalten, während das Ven­ til 3 gleichzeitig mit dem Antrieb einer Vakuumpumpe 4 geöffnet wird. Die Drücke in beiden Vakuumkammern 1 und 2 werden auf diese Weise auf eine Größe von 0,27-0,027 mbar reduziert.

Andererseits wird die Temperatur der Fächer 5 durch Ein­ schalten des Heizelementes 21 und Ingangsetzung der Pumpe 9 auf eine geeignete Temperatur erhöht, die je nach den Eigenschaften des zu trocknenden Guts unterschiedlich sein kann. Aufgrund dieser Temperaturerhöhung wird das im zu trocknenden Gut enthaltene Wasser oder Lö­ sungsmittel, d. h. Feuchtigkeit, verdampft, wobei die für die Aufrechterhaltung der vorgegebenen Temperatur der Fä­ cher entzogene Wärme durch das Heizelement 21 nachgelie­ fert wird. Falls die geeignete bzw. vorgegebene Tempera­ tur niedriger ist als Raumtemperatur, kommt es zeitweilig vor, daß die Summe aus der für die Umwälzung der Sole er­ forderlichen Energie der Pumpe und der von außen in die Vakuumkammer eintretenden Wärme die Sublimationswärme übersteigt. In diesem Fall wird die Kühleinheit 12 zur Abfuhr der überschüssigen Wärme und zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur der Fächer 5 wirksam.

Die in Fig. 1 dargestellte Vakuumvorrichtung ist jedoch mit den vier im folgenden genannten Mängeln behaftet:
Der erste Mangel kann im folgenden Umstand gesehen wer­ den: da im zweiten Verfahrensschritt, d. h. in der zwei­ ten Arbeitsstufe der Vorrichtung die Laständerungen im Kühlzyklus einen weiten Bereich umfassen, der von einem Hochbelastungszustand in der Anfangsstufe des Trocknungs­ vorgangs, in welcher eine große Dampfmenge kondensiert wird, bis zu einem Niedrigbelastungszustand in der fol­ genden Trocknungsstufe reicht und weiterhin bis zum nahe­ zu belastungsfreien Zustand in der Endstufe des Trocknens reicht, wobei die höchste Belastung ein Mehrfaches, näm­ lich bis zum Zehnfachen der niedrigsten Belastung be­ trägt, so daß sie außerhalb des normalen Regelbereichs einer im Kühlzyklus wirksamen Regeleinrichtung, z. B. ei­ nes thermostatischen Expansionsventils liegt, ist es schwierig, den Kühlvorgang optimal ablaufen zu lassen und die Lastwechsel automatisch auszugleichen. In der zweiten Arbeitsstufe, in welcher eine Kondensationstemperatur von etwa -60° C zum Zeitpunkt hoher Belastung gefordert wird, können Störungen oder Schäden auftreten, beispielsweise eine Erstarrung des Schmieröls aufgrund der übermäßigen Abkühlung über den zulässigen Grenzwert des in dieser Ar­ beitsstufe stattfindenden Kühlzyklus eine Verschlechte­ rung oder Zersetzung des Schmieröls aufgrund übermäßiger Erwärmung des infolge übermäßiger Verdichtung aus der Kühleinheit ausgetragenen Gases, ein Blockieren infolge eines zu starken Schließens des thermostatischen Expan­ sionsventils, Naßkompression infolge eines zu weiten Öff­ nens des Expansionsventils.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei dieser bisherigen Vakuumvorrichtung verschiedene Schwie­ rigkeiten bezüglich der erforderlichen Steuerungen zur Vermeidung der genannten Störungen und Schäden im Spiel sind. Außerdem kann dabei die Temperatur des Kondensators 10 wegen der variierenden Belastungen nicht genau auf ei­ ne vorbestimmte Größe geregelt werden, so daß auch der Dampfdruck, der einen die Güte und die Behandlungszeit des zu trocknenden Gutes beeinflussenden Faktor dar­ stellt, nicht genau geregelt werden kann.

Die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten verstärken sich noch unter den im folgenden genannten Bedingungen.

Da der Dampfkondensator 10 eine Temperatur von weniger als 0° C besitzt, kondensiert der Wasserdampf zu Eis, wel­ ches in Form einer sich aufbauenden Eisschicht an den Kondensierflächen anhaftet. Wenn daher der Wasserdampf an der Kondensierfläche ungleichmäßig kondensiert, ver­ größert sich die Dicke der Eisschicht nur in diesen Be­ reichen ungleichmäßiger Kondensation, so daß sich Ein­ schnürungen bilden können oder der Dampfströmungsweg blockiert werden kann. Bei einem Trockenexpansions-Ver­ dampfer ist es nötig, daß das gesamte Kühlmittel am Aus­ laß nahezu vollständig zu einem zweckmäßig überhitzten Gas verdampft ist. Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, verschlechtern sich jedoch bei einer solchen Vorrichtung Leistung und Kapazität des Kondensators, weil sich der Wärmeübergang zwischen Kühlmittel und Verdamp­ ferfläche an deren Hauptbereichen stark verschlechtert, so daß die Verdampferfläche nicht als wirksame Konden­ sierfläche zu wirken vermag. Zur Vermeidung dieser Er­ scheinung müssen Gegenmaßnahmen zur Verhinderung einer Feucht- bzw. Naßkompression durch Abtrennung oder Ver­ dampfung eines Teils des Kühlmittels, welches den Kon­ densator in der Strecke der Saugleitung in flüssiger Form durchströmt, ins Auge gefaßt werden. Derartige Gegenmaß­ nahmen führen aber nicht nur zu einem Verlust der Kühl­ leistung, sondern erfordern auch eine außerordentlich feinfühlige Steuerung oder Regelung der Expansionsventile gegen sehr weite Lastschwankungen, wodurch die Arbeit der Bedienungsperson erschwert wird.

Bei der beschriebenen Vorrichtung tritt weiterhin beim Umschalten von der ersten auf die zweite Arbeitsstufe ein plötzliches Umschalten von Kältemittel vom Wärmetauscher 7 auf den Kondensator 10 auf, so daß sich infolgedessen die Belastung der Kühleinheit 11 schnell von einer nie­ drigen Belastung von -45° bis -50° C auf eine große Bela­ stung ändert, welche den Temperaturbereich von Raumtempe­ ratur (Temperatur des Kondensators 10) bis zur Gefrier­ temperatur umfaßt. Darüber hinaus muß der Kondensator in­ nerhalb von 20 Minuten oder bevor die Temperatur der Fä­ cher 5, die ohne Kühlwirkung bleiben, aufgrund der von außen zugeführten Wärme ansteigt, auf eine Temperatur von -50 bis -55° C abgekühlt werden. Diese, im Kühlzyklus auf­ tretenden schnellen Lastwechsel können somit verschiedene Störungen und Probleme aufwerfen.

Weiterhin ist der genannte Umschaltvorgang vom Energie­ standpunkt aus unwirtschaftlich. Am Ende der ersten Ar­ beitsstufe, wenn die Fächer auf eine Temperatur von -45 bis -50° C gekühlt worden sind, ist der Wärmetauscher 7 bereits für eine niedrigere Temperatur vorbereitet, die im wesentlichen für den Kondensator 10 benötigt wird. Dennoch ergeben sich bei diesem Umschaltvorgang trotzdem Verluste insofern, als der so abgekühlte Wärmetauscher 7 mittels des Heizelementes 21 erwärmt werden muß, da die Temperatur der Fächer 5 in der zweiten Arbeitsstufe er­ höht werden muß, was als zusätzliche Belastung anzusehen ist, während andererseits ein anderer, noch nicht gekühl­ ter Kondensator 10 mittels der Kühleinheit 11 schnell ab­ gekühlt werden muß. Weiterhin ist dabei die Verwendung einer Vakuumpumpe 7 mit sehr hoher Evakuierleistung wäh­ rend einer Zeitspanne von beispielsweise weniger als 10- 20 Minuten erforderlich, während welcher ein Temperatur­ anstieg des zu trocknenden Guts auf den Fächern 5, die bereits ohne Kühlwirkung sind, verhindert und somit schnell ein Druck erreicht werden kann, bei dem ein An­ schmilzen des zu trocknenden Guts verhindert wird.

Außerdem kann in der zweiten Arbeitsstufe dieser Vor­ richtung für die Regelung der Temperatur der Fächer 5 nicht auf den Wärmetauscher 8 und auf die Kühleinheit 12 verzichtet werden. Infolgedessen erfordert diese bisheri­ ge Vakuumvorrichtung hohe Einbaukosten und eine große Aufstellfläche.

Die Vakuumvorrichtung gemäß Fig. 2 wurde mit dem Ziel der Ausschaltung verschiedener Mängel der Vakuumvorrich­ tung gemäß Fig. 1 vorgeschlagen. Diese Vakuumvorrichtung ist so ausgelegt, daß die durch das Kältemittel im Wärme­ tauscher 7 gekühlte Lauge oder Sole durch das Innere des Kondensators 22 umgewälzt und der Dampf auf der Oberflä­ che des Kondensators 22 kondensiert wird.

Im folgenden ist die Vakuumvorrichtung gemäß Fig. 2 hauptsächlich bezüglich der von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 abweichenden Merkmale und unter Verzicht auf eine Erläuterung der Teile, welche beide Vorrichtungen gemein­ sam besitzen, beschrieben.

Zum Kühlen der Fächer 5 werden die Ventile 23 und 24 ge­ öffnet, während ein Ventil 25 geschlossen und die Kühl­ einheit 11 in Betrieb gesetzt wird, um die Lauge bzw. Sole in Richtung des ausgezogen eingezeichneten Pfeils durch eine erste Sole-Rohrleitung 26 umzuwälzen. Die erste Arbeitsstufe ist somit abgeschlossen, wenn das zu trocknende Gut auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt und eingefroren worden ist.

Anschließend werden vor dem Umschalten auf die zweite Ar­ beitsstufe Ventile 25 und 27 geöffnet, Ventile 23 und 24 geschlossen und eine Pumpe 28 in Gang gesetzt, um die So­ le durch eine zweite Sole-Rohrleitung 29 in Richtung des doppelköpfigen ausgezogenen Pfeils umzuwälzen und dabei den Dampfkondensator 22 auf eine bestimmte Temperatur ab­ zukühlen.

Hierauf wird zur Einleitung der zweiten Arbeitsstufe die Vakuumpumpe 4 in Betrieb gesetzt, während das Ventil 3 geöffnet wird.

Sodann werden das Ventil 36 geöffnet und die Pumpe 9 ein­ geschaltet, um weitere Sole über einen Teil der Rohrlei­ tung 32 und eine Leitung 34 in Richtung des dreiköpfigen Pfeils zu den Fächern 5 und zum Heizelement 21 zu för­ dern. Wenn die Fächer 5 durch das Heizelement 21 auf eine zweckmäßige Temperatur gebracht worden sind, nachdem in der Vakuumkammer 1 ein vorbestimmtes Vakuum eingestellt worden ist, wird der Dampf des Wassers und dergleichen Feuchtigkeit in dem zu trocknenden Gut durch die Wärme der Fächer sublimiert, und der resultierende Dampf wird vom Dampfkondensator kondensiert und aufgefangen bzw. eingeschlossen. Auf diese Weise ist das Verfahren auf die zweite Arbeitsstufe umgeschaltet.

Zur Regelung der Temperatur der Fächer 5 bei einer ver­ gleichsweise niedrigen Temperatur an diesem, erforderli­ chenfalls zum Kühlen der Fächer, kann eine automatische Steuerung der Ventile in der Weise vorgesehen werden, daß beispielsweise in Abhängigkeit von Temperatursignalen die Ventile 23 und 24 leicht geöffnet werden und außerdem das Ventil 25 leicht geschlossen wird, wodurch die Fächer 5 mittels einer Sole gekühlt werden können, die durch zweckmäßiges Vermischen der eine erhöhte Temperatur be­ sitzenden, durch die Fächer 5 und die Pumpe 9 umgewälzten Sole mit einer eine niedrige Temperatur besitzenden, den Kondensator 22 und die Pumpe 28 durchströmenden Sole er­ halten wird. Bei dieser Anordnung kann auf die Wärmetau­ scher und die Kühleinheit 12 bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verzichtet werden.

Bei dieser Vakuumvorrichtung ist es weiterhin möglich, mäßige Lastwechsel sowie eine Regelung der Temperatur des Kondensators 22 auf eine gewünschte Größe in der Weise vorzusehen, daß zur Milderung der übermäßig niedrigen Be­ lastung eine Last in die Sole-Umwälzleitung eingeführt wird.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ermög­ licht diese Vorrichtung sicher die Aufrechterhaltung op­ timaler Bedingungen für den Kühlzyklus, so daß infolge­ dessen die vorher geschilderten Störungen und Probleme im Kühlzyklus weitgehend vermieden werden können. Anderer­ seits ist diese bisherige Vorrichtung mit dem folgenden Mangel behaftet: Wenn nämlich dann, wenn die Kühleinheit einwandfrei arbeitet und der Wärmetauscher 7 ausreichend gekühlt ist, an den Ventilen oder dergleichen der Pumpe 28 oder der Sole-Rohrleitung 29 Störungen auftreten, die zu einer Unterbrechung des Soleflusses im Kondensator 22 oder zu einer Verringerung der Durchsatzmenge an Sole führen, steigt augenblicklich die Temperatur des Konden­ sators 22 und der Unterdruck an, so daß das zu trocknende Gut in kurzer Zeit anschmilzt und nicht mehr gefrierge­ trocknet werden kann.

Darüber hinaus ist diese bisherige Vorrichtung deswegen nachteilig, daß sie zu einem beträchtlichen Grad für An­ wendungszwecke die Kondensatortemperaturen im Bereich von 0° C, jedoch selten für Temperaturbereiche zwischen -50° und -60° C eingesetzt wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese Vorrichtung deshalb als wirtschaftlich und gün­ stig angesehen wird, weil aufgrund des Auftretens zweier Arten von Kühlleistungsverlusten, die nunmehr erläutert werden sollen, eine Kühlvorrichtung mit übermäßig großen Abmessungen und zwangsläufig ein übermäßiger Energiever­ brauch im Spiel sind.

Der erste Kühlleistungsverlust ist ein Temperaturverlust, der aus dem Wärmeübergang resultiert, der zweimal zwi­ schen der Außenfläche des Kältemittel-Verdampfers des Wärmetauschers 7 und der Innenfläche des Dampfkondensa­ tors 22 durch die Lauge oder Sole eingeführt wird. Damit bei dieser Vakuumvorrichtung dieselbe Kondensatortempera­ tur eingestellt werden kann wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1, muß die Verdampfungstemperatur entsprechend die­ sem Temperaturverlust um 6-8° C niedriger sein. Im Fall einer zweistufigen Kompressions-Kühlvorrichtung, bei wel­ cher die Verdampfungstemperatur -60° C beträgt und diese Verdampfungstemperatur um 6-8° C weiter erniedrigt wird, wird nämlich die Kühlleistung auf etwa 70% verringert, woraus sich die Notwendigkeit für die Errichtung einer um etwa 40% größeren Anlage ergibt. Zur Erzielung derselben Kühlleistung ist es dabei auch nötig, die hierfür benö­ tigte Energie um etwa 30% zu erhöhen.

Der zweite Kühlleistungsverlust wird durch eine Pumpe 28 zum Umwälzen der Lauge oder Sole vom Wärmetauscher 7 in den Kondensator 22 verursacht. Die Kühlfähigkeit oder -leistung des Kältemittels beruht auf der Verdampfungs­ wärme. Zu diesem Zweck besitzt ein derartiges Kältemittel eine große Kühlleistung pro kg. Da andererseits die Kühl­ leistung oder -fähigkeit der Sole auf der meßbaren Wärme beruht, besitzt die Sole eine niedrige Kühlleistung pro kg, d. h. eine solche von weniger als einem Zehntel der Kühlleistung des Kältemittels, wobei der Kondensator 22, dessen Temperatur gleichmäßig sein soll, eine Pumpe mit hoher Förderleistung benötigt und daher die Energiemenge für die Förderung der Sole sich erhöht, so daß beispielsweise ein Mehrfaches von 10% der zu übertragenden Gesamt-Kühlleistung verloren geht.

Weiterhin ist diese Vorrichtung deshalb nachteilig, weil die Temperatur sowohl des Kondensators 22 als auch des Wärmetauschers 7 beim Umschalten des Solenstroms von der Rohrleitung 26 auf die Rohrleitung 29 nach Abschluß der ersten Arbeitsstufe der Temperatur eines Gemisches von Sole in beiden Rohrleitungen (-25 bis -30° C) entspricht, wodurch schnelle Änderungen der Belastung und der Dampf­ temperatur in der Kühleinheit 11 hervorgerufen werden. Weiterhin ist die Wärmekapazität sowohl des Kondensators 22 als auch des Wärmetauschers 7 groß, so daß es äußerst schwierig ist, beide Einheiten in einer kurzen Zeitspanne von etwa 20 Minuten auf eine Temperatur von etwa -50 bis -55° C herunterzukühlen.

Bei der aus US-PS 38 44 132 bekannten Vakuumvorrichtung ist zwar ein in diese selbst integrierter Kondensator vorhanden, der über entsprechende Kältemittel-Zu-/Ablei­ tungsvorrichtungen verfügt, der Kondensator kann jedoch nur als Kondensator oder aber als Wärmetauscher fungie­ ren. Es ist also regelmäßig das zusätzliche Vorhandensein eines außerhalb des Kondensators installierten Wärmetau­ schers erforderlich.

Aus GB-PS 12 27 678 ist die Verwendung eines Kondensators in einer Vakuumvorrichtung bekannt, bei der die Kühlung über durch den Kondensator geführte Rohrleitungen mittels eines Kältemittels erfolgt.

Nachteilig ist hier, daß zur Vermeidung eines direkten Kontaktes zwischen der Oberfläche der Kondensatorummante­ lung und den Kältemittelleitungen ein weiteres Medium er­ forderlich ist, das zudem nicht umgewälzt wird, sondern steht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vakuumvorrichtung zu entwickeln, die einen stabilen Betrieb, eine einfache Regelung der Kühleinhei­ ten zur Kondensatorkühlung sowie des Unterdruckes durch genaue Temperaturregelung des Kondensators zu gewährlei­ sten vermag. Darüber hinaus soll der Kondensator selbst einen in die Vakuumvorrichtung integrierten Wärmetauscher für Kältemittel und Lauge/Sole bilden und über ein Heiz­ element zum Abschmelzen des auf der Kondensierfläche ge­ bildeten Eises verfügen.

Die genannte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vakuumvorrichtung dadurch gelöst, daß der Kondensator gleichzeitig einen Wärmetauscher mit Kältemittel- und Lauge-/Soleleitungen bildet, wobei die die Lauge-/Sole­ leitungen mit weiteren mit Ventilen versehenen Lauge- /Soleleitungen von diesen durch Ventile trennbar, verbun­ den ist und der Kondensator als eine Einheit einen Wärme­ austausch zwischen beiden Medien einerseits sowie einem der Medien und einem außerhalb der Kondensiereinheit be­ findlichen Dampf andererseits gestattend ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Vakuumvorrichtung kennzeichnet sich in einer bevorzugten Ausgestaltung durch eine erste Vaku­ umkammer, die mit einer zweiten Vakuumkammer über eine mit einem Ventil versehene Leitung verbunden ist, die er­ ste Vakuumkammer mit Kühl- und Heizfächern und die zweite Vakuumkammer mit einem Kondensator versehen sind, an die zweite Vakuumkammer eine Vakuumpumpe angeschlossen ist und eine durch ein Kältemittel gekühlte Lauge oder Sole zu den Fächern zuführbar ist, wobei der Kondensator Käl­ temittel- und Soleleitungselemente aufweist und der Kon­ densator einen Wärmeaustausch zwischen beiden Medien ei­ nerseits sowie beiden Medien oder einem der Medien und einem außerhalb des Kondensators befindlichen Dampf an­ dererseits gestattend ausgebildet ist.

Der erfindungsgemäße Kondensator ist als Kondensator und Wärmetauscher ausgelegt.

Durch innerhalb der Kondensatorrippen angeordnete Lauge- /Soleleitungen und innerhalb dieser verlaufende Kältemit­ telleitungen erfolgt ein Wärmetausch sowohl zwischen Lau­ ge/Sole und Kältemittel einerseits, wie auch zwischen diesen beiden oder einem der beiden Medien mit dem außer­ halb des Kondensators befindlichen Dampf. Dabei erfolgt eine Umwälzung des Kältemittels und des Lauge-/Solemit­ tels in den durch den Kondensator geführten Kältemittel- und Lauge-/Soleleitungen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer bisheri­ gen Vakuum-Gefriertrocknungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer anderen bisherigen Vakuum-Gefriertrocknungsvorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Vakuum­ vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Er­ findung,

Fig. 4 eine im Längsschnitt gehaltene Vorderansicht der zweiten Vakuumkammer bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V . . . V in Fig. 4,

Fig. 6 eine im Längsschnitt gehaltene Teilseitenansicht einer Ausführungsform des Kondensators,

Fig. 7 eine im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht ei­ ner abgewandelten Ausführungsform der zweiten Vakuumkammer bei der erfindungsgemäßen Vakuum­ vorrichtung,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII . . . VIII der Fig. 7,

Fig. 9 schematische Darstellungen der verschiedenen Wärmeaustauscharten zwischen Kältemittel, Sole und Dampf und

Fig. 10 eine schematische Darstellung des tatsächlichen Ablaufs des Wärmeaustauschers im Kondensator gemäß Fig. 9.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert wor­ den. In der folgenden Beschreibung sind die den Teilen von Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit denselben Be­ zugsziffern wie vorher bezeichnet.

Die in Fig. 3 dargestellte Vakuumvorrichtung gemäß der Erfindung weist im Gegensatz zu den bisherigen Vakuumvor­ richtungen keinen getrennt außerhalb der Vakuumkammer an­ geordneten Wärmetauscher 7 auf, vielmehr ist ein Konden­ sator 31 so ausgelegt, daß er die Funktion eines Wärme­ tauschers erfüllt.

An diesen Kondensator 31 sind eine Soleleitung 32, über welche Lauge oder Sole zu Fächern 5 gefördert wird, und eine Kältemittelleitung 33 angeschlossen, über welche ein Kältemittel zu einer Kühleinheit 11 gefördert wird.

Die Rohrleitung 32 ist mit Soleleitungen 34 und 35 vor und hinter in die Leitungen eingeschalteten Ventilen 23 und 24 versehen. In diesen Leitungen 34 und 35 wird wie­ derum ein Ventil 36 bzw. ein Ventil 37 angeordnet. Die Soleleitung 35 ist weiterhin mit einer Pumpe 38 versehen.

Die Einzelheiten der Vakuumkammer 2 und des Kondensators 31 sind in Fig. 4 und den folgenden dargestellt.

Gemäß den Fig. 4 und 5 ist an der Oberseite der Vaku­ umkammer 2 ein Dampfeinlaß 41 vorgesehen, an welchem die Vakuumkammer 2 mit einer Leitung 6 verbunden ist. Zu bei­ den Seiten des Dampfeinlasses sind Saugauslässe 42 ange­ ordnet, die mit einer Vakuumpumpe 4 verbunden sind. Am Boden der Vakuumkammer 2 sind ein Ablaßrohr 43 und ein Mantel-Heizelement 44 angeordnet, von denen letzteres mit Sole, Heißwasser oder Dampf beschickbar ist. Bei 45 ist eine Deckelplatte angedeutet.

Der Kondensator 31 umfaßt eine Anzahl von lotrechten, pa­ rallelen Kondensierplatten 47. Wie insbesondere aus Fig. 4 und 6 hervorgeht, besitzt jede Kondensierplatte 47 ei­ nen ununterbrochenen, mäanderförmigen Raum 49 mit einer Kondensierfläche 51, deren Innenseite durch mehrere Rip­ pen 48 gebildet wird und deren Einlaß und Auslaß mit der Sole-Rohrleitung 32 verbunden sind. Im Raum 49 ist eine ununterbrochene Kältemittel-Rohrschlange 50 angeordnet, deren Einlaß und Auslaß an die Kältemittel-Rohrleitung 33 angeschlossen sind und die durch Schweißen oder Anpressen dicht an der Innenwand des Raums 49 an­ liegt.

Fig. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei welcher zwei Rohrschlangen 50 vorgesehen sind. Gemäß Fig. 5 ist am Oberteil der äußersten Kondensierplatte 47 eine Trenn­ platte 46 vorgesehen, um ein unmittelbares Absaugen von über den Einlaß 41 eintretendem Dampf über den Saugauslaß 42 zu verhindern.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend be­ schriebenen Bauteile erläutert.

Gemäß Fig. 3 ist in einem ersten Verfahrensschritt bzw. in einer ersten Arbeitsstufe das Ventil 3 geschlossen, wobei die Vakuumpumpe 4 angetrieben wird, die Ventile 23 und 24 der Rohrleitung 32 offen sind und die Ventile 36 und 37 in den Soleleitungen 34 und 35 geschlossen sind. Unter diesen Bedingungen wird bei laufender Pumpe 9 die Kühleinheit 11 in Betrieb gesetzt, so daß Kältemittel durch die Rohrleitung 33 in Richtung des gestrichelten Pfeils und Sole bzw. Lauge durch die Rohrleitung 33 in Richtung des ausgezogen eingezeichneten Pfeils umgewälzt werden. Dabei erfolgt innerhalb des Kondensators 31 ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Sole, so daß das zu trocknende Gut auf eine vorbestimmte Tempera­ tur eingefroren wird. Die erste Arbeitsstufe ist abge­ schlossen, wenn das Gut vollständig eingefroren worden ist.

Im Verlauf dieser Arbeitsstufe erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Sole an bestimmten Stellen, die an der Außenfläche der Kühlschlange 50 und an der Innen­ fläche der Kondensierplatte 47, die durch Kontaktierung mit der Kühlschlange 50 gekühlt wird.

Die Fig. 9a-9c veranschaulichen drei verschiedene Arten des Wärmeaustausches zwischen Kältemittel R, Lauge B und Dampf V. Der Pfeil an der linken Seite von Fig. 10 gibt die vorher genannte Wärmeübergangsart an. Die Rich­ tung des Pfeils zeigt in die entgegengesetzte Richtung des Wärmestroms (die Richtung des negativen Wärmeflusses) an. Die Vakuumkammer 2 wird mittels der Vakuumpumpe 4 evakuiert, und in dieser Arbeitsstufe, bei welcher keine Dampfkondensation auftritt, tritt kein negativer Wärme­ verlust von der Außenfläche 51 der Kondensierplatte 47 auf, so daß die Kondensierplatte 47, wie erwähnt, als Kühlrippe der Kühlschlange 50 wirkt und damit den Wärme­ austausch zwischen Kältemittel und Sole beschleunigt.

Anschließend erfolgt das Umschalten auf die zweite Ar­ beitsstufe. Hierbei kann je nach dem Zustand des zu trocknenden Guts eine der beiden im folgenden beschrie­ benen Maßnahmen getroffen werden.

Die erste Maßnahme eignet sich für den Fall, in welchem das Gut bei einer besonders tiefen Temperatur vollständig eingefroren werden kann. Wenn hierbei die Sole auch nach Abschluß der ersten Arbeitsstufe weiterhin in der Rohr­ leitung 32 umgewälzt wird und die Vakuumpumpe 4 weiterhin läuft, wird das Ventil unter den angegebenen Bedingungen allmählich geöffnet, um die Vakuumkammer 1 zu evakuieren. Wenn der Vakuumpumpen-Kopfteil zum Abstellen der Vakuum­ pumpe geschlossen wurde, nachdem die Vakuumkammer in der ersten Arbeitsstufe ein Vakuum einer vorbestimmten Größe erreicht hatte, wird die Pumpe erneut in Betrieb gesetzt, und das Ventil 3 wird geöffnet. Wenn in der Vakuumkammer 1 ein vorbestimmtes Vakuum erreicht ist, werden die Ven­ tile 23 und 24 geschlossen, während das Ventil 37 geöff­ net und die Pumpe 38 eingeschaltet wird, um die Sole durch einen Teil der Rohrleitung 32 und die Leitung 35 in Richtung des doppelköpfigen, ausgezogenen Pfeils zu för­ dern und damit einen Solestrom durch den Kondensator 31 zirkulieren zu lassen, so daß der Kondensator 31 weiter auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt wird. Da die nicht gekühlte Sole, die mit der im Kondensator 31 umge­ wälzten Sole vermischt werden soll, nur innerhalb der Rohrleitung 35 vorhanden ist und ihre Wärmekapazität auf einen niedrigen Wert reduziert werden kann, z. B. auf 2% oder weniger der gesamten Wärmekapazität der Umwälzungen von Kondensator 31 und Rohrleitung 32, ist der Tempera­ turanstieg am Kondensator 31 beim Umschalten vernachläs­ sigbar, während weiterhin die Belastung oder Last am Fach 5 gegenüber derjenigen der Kühleinheit 11 verringert wird, so daß eine für den Kondensator erforderliche, vor­ bestimmte Temperatur von z. B. -60° C augenblicklich, aus­ gehend von der Temperatur am Ende der ersten Arbeitsstufe von z. B. -50° C, erreicht werden kann.

Mit dieser ersten Maßnahme ist es möglich, das Fach 5 und das zu trocknende Gut einem vorbestimmten Vakuum auszu­ setzen, während die Kühlung von Fach und Gut mittels der Kühleinheit 11 fortgesetzt wird. Hierdurch wird das Risi­ ko dafür ausgeschaltet, daß die Temperatur des Fachs 5 ansteigt und das zu trocknende Gut beim Umschaltvorgang schmilzt, speziell vor Erreichen einer vorbestimmten Va­ kuumgröße.

Die zweite Maßnahme für das Umschalten auf die zweite Ar­ beitsstufe eignet sich für den Fall, daß das zu trocknen­ de Gut bei einer ziemlich hohen Temperatur vollständig eingefroren ist und somit die Temperatur am Fach am Ende der ersten Arbeitsstufe vergleichsweise hoch ist, d. h. bei z. B. -40° C oder höher liegt. In diesem Fall werden nach Abschluß der ersten Arbeitsstufe die Ventile 23 und 24 geschlossen, während das Vakuumventil 3 ebenfalls ge­ schlossen wird; das Ventil 37 wird geöffnet, und die Pum­ pe 38 wird bzw. ist eingeschaltet. Sodann wird wie im vorher beschriebenen Fall Lauge bzw. Sole durch einen Teil der Rohrleitung 32 und die Rohrleitung 35 gefördert, um dadurch den Kondensator 31 auf eine vorbestimmte Tem­ peratur abzukühlen, worauf das Ventil 3 fortlaufend ge­ öffnet wird, um die Vakuumkammer 1 zu evakuieren. Wenn das zu trocknende Gut schwierig zu schmelzen ist, braucht das Fach 5 nicht so stark gekühlt zu werden, so daß die erste Arbeitsstufe etwas früher als üblich beendet werden kann und nur der Kondensator 31 zusätzlich auf eine Tem­ peratur gekühlt wird, die für den Schutz der Vakuumpumpe ausreichend ist; anschließend wird das Ventil 3 geöffnet.

Bei beiden Maßnahmen oder Verfahren wird das Ventil 36 gleichzeitig mit dem Ventil 37 geöffnet, während die Ven­ tile 23 und 24 geschlossen werden. Infolgedessen wird der andere Soleanteil durch die Pumpe 9 in Richtung des drei­ köpfigen ausgezogenen Pfeils auf dieselbe Weise wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 gefördert, der aus dem zu trocknenden Gut sublimierte Dampf wird kondensiert und vom Kondensator 31 aufgefangen. Hierauf erfolgt das Um­ schalten auf die zweite Arbeitsstufe.

Wie erwähnt, wirkt diese Vorrichtung in der ersten Ar­ beitsstufe als Wärmetauscher zum Kühlen des Faches 5 und sie leitet den bei Abschluß der ersten Arbeitsstufe am tiefsten abgekühlten Teil unmittelbar oder nach einer ge­ ringen zusätzlichen Kühlung zu dem in der zweiten Ar­ beitsstufe am tiefsten zu kühlenden Teil, d. h. zum Kon­ densator 31 ab. Infolgedessen kann die Wirkungsweise der Kühlanlage durch Ausschaltung schneller Lastschwankungen im Vergleich zu den Vorrichtungen der bekannten Art bes­ ser stabilisiert werden, so daß eindeutige Energieeinspa­ rungen realisiert werden.

Bei einer Vorrichtung der bekannten Art, wie sie nach Fig. 1 beschrieben worden ist, wird die Kühlenergie des Wärmetauschers 7, der bei Abschluß der ersten Arbeitsstu­ fe am stärksten abgekühlt ist, nicht ausgenützt, wobei ein doppelter Verlust eingeführt wird, so daß die Kühlan­ lage die Belastung der anschließenden schnellen Kühlung des bisher nicht gekühlten Kondensators 10 und die weite­ re Belastung einer Erhöhung der Temperatur des Wärmetau­ schers 7, welcher am Ende der ersten Arbeitsstufe die tiefste Temperatur besitzt, bis zur Temperatur des Fachs 5, d. h. bis zur Temperatur des Elements mit der höchsten Temperatur in der zweiten Arbeitsstufe, mittels des Heiz­ elementes 21 zu verkraften hat.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird die im Wärmetau­ scher 7 gespeicherte Kühlenergie für das Kühlen des Kon­ densators 22 ausgenutzt, doch wirkt der nicht gekühlte Kondensator 22 als zusätzliche Kraft. Vom wirtschaftli­ chen Standpunkt aus gesehen, kann weiterhin gesagt wer­ den, daß die Vorrichtung gemäß Fig. 1 zusätzlich zum Fach 5 und zum Heizelement 21 als weitere, vor Beginn der zweiten Arbeitsstufe zu kühlende Element drei Bauteile umfaßt, nämlich den ersten Wärmetauscher 7, den zweiten Wärmetauscher 8 und den Kondensator 10. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 enthält zwei derartige Bauteile, nämlich den Wärmetauscher 7 und den Kondensator 22.

Demgegenüber ist bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung nur ein einziger solcher Bauteil vorhanden, nämlich der Kondensator 31. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzu­ weisen, daß der Kondensator 31 natürlich keine größere Wärmekapazität erfordert als der Wärmetauscher 7 bei der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 oder Fig. 2, weil der Kon­ densator 31 kein zusätzliches Hilfsmittel enthält, das für den Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Sole un­ nötig ist. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann somit die für das Kühlen vor Beginn der zweiten Arbeits­ stufe erforderliche Wärmekapazität wesentlich stärker re­ duziert werden als bei den bisherigen Vorrichtungen.

Wenn in der zweiten Arbeitsstufe die am Fach 5 herrschen­ de Temperatur für das zu trocknende Gut vergleichsweise niedrig ist und aufgrund der Wärmeenergie von der Umwälz­ pumpe 9 und der von außen eindringenden Wärme auch bei abgeschaltetem Heizelement 21 über den Sollwert hinaus ansteigen kann, kann bei dieser Vorrichtung die Tempera­ tur des Fachs auf dem Sollwert gehalten werden, indem die Ventile 24 und 23 leicht geöffnet werden oder zusätzlich, in Abhängigkeit von einem Fachtemperatursignal, das Ven­ til 36 etwas geschlossen wird, um die durch das Fach 5 umgewälzte Sole hoher Temperatur mit der dem Kondensator 31 durchströmenden Sole niedriger Temperatur zu vermi­ schen.

Falls eine genaue Regelung der Temperatur des Kondensa­ tors 31 nötig ist, kann dies wie folgt geschehen:
Ein Thermostat wird auf eine gewünschte bzw. Solltempera­ tur eingestellt, und das entsprechende Temperatursignal wird zu den Ventilen 23 und 24 oder zusätzlich zum Ventil 36 geleitet, so daß bei einem Abkühlen des Kondensators unter die Solltemperatur die Ventile 23 und 24 leicht ge­ öffnet und das Ventil 36 leicht geschlossen wird (oder offen bleibt), um dabei die Sole an der Hochtemperatur­ seite entsprechend zu mischen. Wenn die Temperatur des Kondensators die eingestellte bzw. Solltemperatur er­ reicht, werden die Ventile 23 und 24 geschlossen. Zu die­ sem Zeitpunkt wird die überschüssige Kühlkapazität oder -leistung durch das Heizelement 21 aufgehoben; ersicht­ licherweise kann diese überschüssige Kühlleistung jedoch auch für andere Zwecke ausgenutzt werden, indem zusätz­ lich zu den Teilen gemäß Fig. 3 ein Laugen- bzw. Sole­ tank vorgesehen und an der Seite des Kondensators mit der Rohrleitung 32 parallel zum Kondensator verbunden und die überschüssige Kühlleistung im Sole-Behälter gespeichert wird.

In der zweiten Arbeitsstufe wird der vom Dampfeinlaß 41 in die Vakuumkammer 2 eintretende Dampf an der Oberfläche der Kondensierplatte 47 kondensiert. In drei Kanälen oder Durchgängen an der rechten Seite von Fig. 10 sind die Wärmeaustauschbeziehungen zwischen Kältemittel, Sole und Dampf im Kondensator 31 mit dem Kältemitteleinlaß des Kondensators 31 zur Kondensierplatte 47 dargestellt, bei welcher durch Anbringung der Kühlschlange 50 an der Kon­ densierplatte 47 ein unmittelbarer Wärmeaustausch zwi­ schen Kühlmittel und Dampf gewährleistet wird. Die Tempe­ ratur der Sole am Einlaß des Kondensators 31 ist gegen­ über der Temperatur am Auslaß zumindest um die Summe auf der von außerhalb der Soleförderleitung stammenden Wärme und der im Inneren der Leitung aufgrund der Strömungsmit­ telreibung erzeugten Wärme höher. Das vom Einlaß im Mit­ telteil ankommende Kältemittel ist andererseits genügend feucht, um eine ausgezeichnete Wärmeübertragung zwischen Kältemittel und Dampf zu gewährleisten, doch nimmt in der letzten Hälfte, in welcher 70-75% oder mehr des Kälte­ mittels verdampft sind, sein Wärmeübertragungskoeffizient stärker ab. Die Dampfeinschlußfähigkeit der Lauge oder Sole ist in der Nähe des Auslasses des Kondensators 31 größer als an seinem Einlaß, während im Fall des Kälte­ mittels dessen Kapazität oder Fähigkeit in der Nähe des Auslasses des Kondensators 31 abnimmt. Diese beiden ent­ gegengesetzten Tendenzen ermöglichen es dem Kondensator 31 über seine Gesamtoberfläche eine gleichmäßige Dampf­ einschlußfähigkeit zu erhalten.

Der Dampf wird somit an der Oberfläche der Kondensier­ platte 47 kondensiert und er sinkt unter Verringerung seiner Strömungsgeschwindigkeit nach unten ab, wobei er an der Außenfläche der an den beiden Außenenden angeord­ neten Kondensierplatten 47 weiter kondensiert wird. Der Dampf erreicht den Gleichgewichtsdampfdruck bei der Kon­ densatortemperatur am Saugauslaß 42 und er wird ausgetra­ gen, während er mit nicht kondensierbaren Gasen, wie Luft, vermischt ist.

Nach Abschluß der gesamten Arbeitsgänge wird das in der Kältemittelleitung befindliche Ventil 13 geschlossen, während ein nicht dargestelltes Pumpenkopfventil der Va­ kuumpumpe 4 geschlossen wird und die Ventile 23 und 24 wieder geöffnet werden, um die Sole in die Leitungs­ schleife der Sole-Rohrleitung, einschließlich des Fachs 5 und des Kondensators 31 zu fördern; die Ventile 35 und 36 werden geschlossen, und die Pumpe 38 wird abgestellt, wo­ bei sich die Sole an der Seite der höheren Temperatur mit derjenigen an der Seite der niedrigen Temperatur ver­ mischt und damit eine Durchschnittstemperatur eingestellt wird. Wenn diese Durchschnittstemperatur niedriger als 0° C ist, wird sie mittels des Heizelements 21 auf mehr als 0° C erhöht. Während dieses Vorganges wird durch wei­ teren Betrieb der Kühleinheit 11 für eine bestimmte Zeit­ spanne das noch im Kondensator befindliche Kältemittel durch die Kühleinheit 11 zurückgewonnen, während die an der Oberfläche des Kondensators 31 abgesetzte Eisschicht sich ablöst und herabfällt. Durch Erwärmung mittels des Mantel-Heizelements 44 wird ein Teil des Eises geschmol­ zen, und ein anderer Teil des Eises wird bei niedriger Temperatur und Vakuum in einen Dampf umgewandelt, welcher das Abschmelzen des kondensierten Eises und des abge­ lösten Eises begünstigt. Das gesamte Eis kann somit schnell und ohne die Probleme geschmolzen werden, die mit der Einführung von Trägern, wie Wasserdampf, Wasser oder Heißluft, von außen her in die Vakuumkammer ver­ bunden sind; das geschmolzene Eis fließt über den Abfluß ab.

In den Fig. 7 und 8 ist eine andere Ausführungsform der zweiten Vakuumkammer 2 dargestellt. Dabei sind die den Teilen von Fig. 4-6 entsprechenden Teile mit der­ selben Bezugsziffer wie vorher bezeichnet und nur soweit beschrieben, als sie sich von diesen Teilen unterschei­ den.

Die Vakuumkammer gemäß Fig. 7 und 8 ist zylindrisch geformt. Dabei ist ein Zylinder 55 unter Bildung eines zylindrischen bzw. Ringraums 56 auf einen Teil der Außen­ umfangsfläche der Vakuumkammer 2 aufgesetzt. Die Innenum­ fangsfläche dieses Ringraums bildet eine Kondensierfläche 57. Die Sole-Rohrleitung 32 ist am Einlaß und Auslaß die­ ses Ringraums 56 angeschlossen. Innerhalb dieses Ring­ raums 56 befindet sich eine Kühlschlange 58, die dicht an der Innenumfangsfläche des Ringraums anliegt. Die Kälte­ mittel-Rohrleitung 33 ist mit Einlaß und Auslaß der Kühl­ schlange 58 verbunden. Die gesamte Vakuumkammer 2 ist mit einem Isoliermantel 59 verkleidet. Anstelle der Kühl­ schlange 58 kann auch ein Kältemittelrohr in einer ande­ ren Form verwendet werden.

Die Vakuumkammer 2 eignet sich vorteilhaft für einen Kon­ densator mit kleinem Fassungsvermögen, wobei ein Heizele­ ment zur Lastregelung am Außenumfang eines Wärmetauschers angeordnet sein kann.

Obgleich vorstehend nur einige bevorzugte Ausführungsfor­ men der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, ist die Erfindung selbstverständlich weiteren Änderungen und Abwandlungen zugänglich, die nachstehend beschrieben sind.

Beispielsweise kann eine Vakuumkammer zur Aufnahme des Fachs bzw. der Fächer 5 des zu trocknenden Guts nicht von der Vakuumkammer getrennt sein, in welcher die Konden­ sierfläche angeordnet ist. Das Fach 5 und der Kondensator 31 können in einer einzigen (gemeinsamen) Vakuumkammer angeordnet sein. In diesem Fall ist jedoch die Vermeidung eines Wärmeverlustes beim Evakuieren des Kondensators 31 unmöglich, weil dieser als Wärmetauscher zwischen Kälte­ mittel und Sole in der ersten Arbeitsstufe wirkt. Da je­ doch der Kondensator 31 die Luft in der Vakuumkammer, in welcher das Fach 5 angeordnet ist, kühlt, kann vorausge­ setzt werden, daß der Kondensator das Kühlen des Faches 5 und das Einfrieren des zu trocknenden Guts auf dem Fach oder zwischen den Fächern begünstigt, so daß sich tat­ sächlich kein echter Verlust einstellt.

Auch wenn die Kühlschlange 50 bzw. 58 nicht innig an der Innenfläche der Kondensierplatte 47 anliegt (Fig. 6), verringert sie die Wirkung aufgrund der unmittelbaren Kühlung der Kondensierplatte mittels der Kühlschlange nur geringfügig. Unabhängig davon gewährleistet die Erfindung zahlreiche Vorteile, wie die Möglichkeit der Einstellung der Kondensatortemperatur, eines stabilen und einfachen Betriebs des Kühlsystems, Vermeidung eines Kühlleistungs­ verlustes aufgrund der Nichtverwendung einer Umwälzpumpe mit großer Förderleistung. Dasselbe gilt auch für den Fall, daß die Kühlschlange 58 nicht eng an der Kondensierfläche 57 gemäß Fig. 7 anliegt.

Bezüglich der Wärmeaustauschbeziehungen gemäß Fig. 9 ist die bei c) angedeutete Beziehung am wirksamsten, bei wel­ cher ein unmittelbarer Wärmeaustausch zwischen jeweils zwei Medien erfolgt. Unter bestimmten Bedingungen kann es sich jedoch im Hinblick auf die Fertigungskosten des Kon­ densators als vorteilhaft erweisen, von der Befestigung der Kühlschlange an der Kondensierplatte abzugehen.

Ersichtlicherweise können das Umschalten der Ventile, die Betätigung einer Pumpe und dergleichen mittels einer ge­ eigneten automatischen Steuer- oder Regeleinrichtung oder ei­ ner Steuerschaltung erfolgen, wie sie normalerweise bei Vorrichtungen dieser Art verwendet werden.

Claims (7)

1. Vakuumvorrichtung mit einer Vakuumkammer, in welcher Kühl- und Heizfächer sowie ein Kondensator angeordnet sind, eine Vakuumpumpe mit einer Vakuumkammer verbunden ist, eine durch ein Kältemittel gekühlte Lauge bzw. Sole den Fächern zugeführt wird und die jeweiligen Verbindungsleitungen mit über eine ent­ sprechende Steuer- oder Regeleinrichtung steuerbaren Ventilen ver­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator gleichzeitig einen Wärmetauscher mit Kältemittel- (33) und Lauge-/Soleleitungen (32, 34, 35) bildet, wobei die Lauge-/Soleleitung (32) mit weiteren mit Ventilen (36, 37) ver­ sehenen Lauge-/Soleleitungen (34, 35) von diesen durch Ventile (23, 24) trennbar, verbunden ist und der Kondensator als eine Einheit einen Wärmeaustausch zwischen beiden Medien einerseits sowie einem der beiden Medien und einem außerhalb der Kondensier­ einheit befindlichen Dampf andererseits gestattend ausgebildet ist.

2. Vakuumvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Vakuumkammer mit einer zweiten Vakuumkammer über eine mit einem Ventil versehene Leitung verbunden ist, die erste Vakuumkammer mit Kühl- und Heizfächern und die zweite Vakuumkammer mit einem Kondensator versehen sind, an die zweite Vakuumkammer eine Vakuumpumpe angeschlossen ist und eine durch ein Kältemittel gekühlte Lauge oder Sole zu den Fächern zuführbar ist, wobei der Kondensator Kältemittel- und Soleleitungselemente aufweist und der Kondensator einen Wärmeaustausch zwischen beiden Medien einerseits sowie beiden Medien oder einem der beiden Medien und einem außerhalb des Kondensators befindlichen Dampf andererseits gestattend ausgebildet ist.

3. Vakuumvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine Anzahl von in Längs­ richtung in der Vakuumkammer angeordneten Kondensatorplatten aufweist, die jeweils mit Kältemittel- und Soleleitungen versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Soleleitung innerhalb des Kondensators aus einem in der Kondensa­ torplatte gebildeten Raum besteht und daß die Kältemittelleitungen Rohrleitungen umfassen, die in diesem als Soleleitung ausgestalte­ ten Raum angeordnet sind und die mit einem Teil ihrer Außenfläche dicht an der Innenfläche dieses Raumes angrenzend angebracht sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine eine Kondensierfläche bildende Innenfläche der Umfangswand der Vakuumkammer, einen an ihrer Außenfläche gebildeten Soleströmungsraum und eine in diesem Raum angeordnete Kältemittelleitung umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemittelleitung aus einer Rohrschlange besteht, die im genann­ ten Raum angeordnet ist und deren Innenfläche dicht an der Außen­ fläche der die Vakuumkammer bildenden Umfangswand anliegt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die den Kondensator enthaltene Vakuumkammer ein Heizelement zum Schmelzen des durch den Kondensator erzeugten Eises eingebaut ist.