DE60307075T2

DE60307075T2 - Tiefkühltunnel und verfahren zum betrieb eines solchen tunnels

Info

Publication number: DE60307075T2
Application number: DE60307075T
Authority: DE
Inventors: Alain Cloarec; Didier Pathier; Robert Taylor
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: US7171815B2; ES2270026T3; ATE334361T1; WO2003081149A1; PT1490637E; FR2837563B1; AU2003227825A1; EP1490637B1; CA2479369A1; US20050126203A1; DE60307075D1; FR2837563A1; EP1490637A1; JP2005527766A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Tiefkühltunnels von der Art, in der abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen, wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit Mitteln mit veränderlichem Durchfluss zum Abziehen der kalten Gase, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Tiefkühltunnel, der mit einer Betriebsvorrichtung ausgestattet ist.
Ein Tiefkühltunnel ist ein offenes System, in dem durch Einspritzen in der Regel von Flüssigstickstoff oder einer beliebigen anderen Tiefkühlflüssigkeit, die nach dem Verdampfen als Gas aus dem System abzuführen ist, abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen.
Der Tunnel besitzt eine Öffnung für den Einlass und eine Öffnung für den Auslass der Produkte.
Die Tiefkühlflüssigkeit tritt über eine oder mehrere Rohrleitungen in den Tunnel ein.
Eine oder mehrere zusätzliche Öffnungen sind im Allgemeinen zum Abziehen der kalten Gase gedacht, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben, was somit ein Absaugen und das Ausstoßen der Gase, die einen hohen Stickstoffanteil enthalten, ins Freie voraussetzt.
Bei einer idealen Betriebsweise müssten die Gasströme folgendermaßen ausgeglichen sein:

– Abzugsdurchfluss = durch das Einspritzen von Flüssigstickstoff erzeugter gasförmiger Stickstoffdurchfluss
– Produktausgangsseitig: Lufteinlassdurchfluss gleich Null und Gasauslassdurchfluss ebenfalls gleich Null
– Produkteingangsseitig: ebenso, d.h. Lufteinlassdurchfluss und Gasauslassdurchfluss gleich Null

In der Praxis ist es nahezu unmöglich, eine derartige ideale Betriebsweise zu erzielen, und insbesondere ist es sehr schwierig, die folgenden beiden Gesichtspunkte konstant zu überwachen:

– Die Anpassung des Abzugsdurchflusses an das erzeugte Volumen gasförmigen Stickstoffs: in der Praxis ist die in den Tunnel eingespritzte Stickstoffmenge veränderlich, und der Abzug kann dabei dem Bedarf nur schwer folgen.
– Der Gasausgleich zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Tunnels: falls der Abzugsdurchfluss richtig angepasst ist, kann ein Tunnel auf der Produktausgangsseite eine geringfügige Absaugung und auf der Produkteingangsseite eine geringfügige Rückströmung aufweisen, während die Situation kurz danach umgekehrt sein kann.

Es wurden also verschiedene Lösungsansätze vorgeschlagen, um für die oben genannten Probleme Lösungen zu erbringen.
In den meisten Fällen wird, um das Austreten von Gas (also Stickstofflecks im Produktionsraum) zu vermeiden, eine "Überextraktion" vorgenommen.
Dazu verwendet man typischerweise einen Abzug mit feststehendem Durchfluss, der mit einem großen Sicherheitszuschlag zu dem Höchstbedarf des Tunnels berechnet wird, wobei die Abzugshauben sich am Eingang und am Ausgang des Tunnels befinden.
Dabei sind folgende Eigenschaften zu beobachten:

– Der Abzugsdurchfluss ist wesentlich größer als der durch das Einspritzen von Flüssigstickstoff erzeugte Durchfluss gasförmigen Stickstoffs.
– Produktausgangsseitig: der Lufteinlassdurchfluss ist wesentlich größer als 0, während der Gasauslassdurchfluss fast gleich Null ist.
– Produkteingangsseitig: ebenso, d.h. ein Lufteinlassdurchfluss, der wesentlich größer ist als 0, während der Gasauslassdurchfluss fast gleich Null ist.

Es versteht sich somit, dass der Vorteil dieser technischen Lösung darin besteht, dass das Risiko einer Anoxie (im Produktionsraum angesammelte Stickstofflecks, die zu einem Abfall der Sauerstoffrate im Raum führen) bei der Inbetriebnahme des Tunnels gering ist, dass ihr Nachteil jedoch mit dem beachtlichen Lufteinlass zusammenhängt, der einen Einlass von Feuchtigkeit in den Tunnel hervorruft. Im Innern vereist das Gerät dann schnell und verliert an Wirksamkeit. Zudem hat dieser Lufteinlass einen erhöhten Stickstoffverbrauch zur Folge.
Es ist zu beachten, dass dieser Lufteinlass auch einen Einlass von Feuchtigkeit in die Abzugsleitungen und somit das Auftreten von Vereisung hervorruft. Nach mehreren Betriebsstunden kann diese Vereisung die Abzugsleitungen verstopfen und ein Stickstoffleck am Tunnel durch mangelnden Abzug zur Folge haben (wodurch ein Anoxierisiko besteht).
Recht häufig findet man in der Industrie auch eine Lösung, um den Lufteinlass und den Gasauslass zu begrenzen, nach welcher der Abzug etwas größer als notwendig ist ("geringfügige Überextraktion"). Es handelt sich dabei oft um den besten Kompromiss, den man nach dem derzeitigen Stand der Technik eingehen kann.
Dieser Lösung entsprechend wird ein Abzug mit feststehendem Durchfluss, der möglichst genau nach dem Höchstbedarf des Tunnels berechnet wird, oder ein Abzug mit veränderlichem Durchfluss, der auf die Öffnungsrate des Flüssigstickstoff-Zuführventils in dem Tunnel indexiert ist, vorgenommen.
Dabei sind folgende Eigenschaften zu beobachten:

– Der Abzugsdurchfluss ist größer als der durch das Einspritzen von Flüssigstickstoff erzeugte Durchfluss gasförmigen Stickstoffs.
– Produktausgangsseitig: der Lufteinlassdurchfluss ist geringfügig positiv, mit mehr oder weniger großen Veränderungen je nach den Betriebsphasen des Tunnels, während der Gasauslassdurchfluss im Durchschnitt geringfügig negativ ist, auch hier mit mehr oder weniger großen Veränderungen je nach den Betriebsphasen des Tunnels.
– Produkteingangsseitig: auch hier ist der Lufteinlassdurchfluss geringfügig positiv, während der Gasauslassdurchfluss im Durchschnitt geringfügig negativ ist.

Es ist dabei ersichtlich, dass der Ausgleich zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Tunnels im Laufe der Zeit veränderlich ist und dass man somit von der Situation, bei der ein Gasauslass am Tunneleingang und eine Luftabsaugung am Tunnelausgang zu beobachten ist, auf die Situation einer Luftabsaugung am Tunneleingang und eines Gasauslass am Tunnelausgang übergehen kann.
Es versteht sich also, dass der Hauptvorteil dieser Lösung einet "geringfügigen Überextraktion" darin besteht, dass das Anoxierisiko bei der Inbetriebnahme des Tunnels recht gering ist, während ihr Hauptnachteil wie bei der Überextraktion damit verbunden ist, dass der Lufteinlass ein Vereisen des Geräts und der Abzugsleitungen und einen erhöhten Stickstoffverbrauch hervorruft. Der Lufteinlassdurchfluss ist jedoch gering, und die oben aufgeführten technischen Nachteile sind dabei jeweils mehr oder weniger begrenzt.
Es wäre noch ein letzter Lösungsansatz zu erwähnen, der in der Praxis fast nie angewendet wird und darin besteht, sich einer reduzierten Absaugung ("Unterextraktion") zu unterziehen, um das Einlassen von Luft zu begrenzen.
Dabei sind folgende Eigenschaften zu beobachten:

– Ein Abzugsdurchfluss, der geringer ist als der durch das Einspritzen von Flüssigstickstoff erzeugte Durchfluss gasförmigen Stickstoffs.
– Produktausgangsseitig: ein Lufteinlassdurchfluss, der fast gleich Null ist, während der Gasauslassdurchfluss positiv ist.
– Produkteingangsseitig: ebenfalls ein Lufteinlassdurchfluss, der bei einem positiven Gasauslassdurchfluss fast gleich Null ist.

Der Vorteil dieser Situation ist natürlich, dass am Eingang und Ausgang des Tunnels kein Lufteinlass vorhanden ist. Es gibt also keine Vereisungsablagerung im Gerät und in den Abzugsleitungen und auch keinen durch einen eventuellen Heißlufteinlass verursachten erhöhten Stickstoffverbrauch.
Dagegen ist der Betrieb eines Tunnels unter diesen Umständen offensichtlich gefährlich. Stickstocklecks außerhalb des Tunnels haben ein Anoxierisiko und somit eine gefährliche Situation für die in der Nähe arbeitenden Personen zur Folge.
Angesichts dieser Tatsachen, ist festzustellen, dass es für diese Industrie wirklich notwendig ist, eine Lösung bieten zu können, die einen besseren Kompromiss darstellt, der dem idealen Ausgleich näher kommt.

– Dazu muss der Abzugsdurchfluss dem erzeugten Volumen gasförmigen Stickstoffs angepasst werden. Da die in den Tunnel eingespritzte Stickstoffmenge veränderlich ist, muss der Abzugsdurchfluss unter Berücksichtigung möglicher Verzögerungen zwischen dem Einspritzen von Flüssigstickstoff und dem Zeitpunkt, zu dem er verdampft, auch so genau wie möglich dem Bedarf folgen.
– Bezüglich des Gasausgleichs zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Tunnels muss das System es ermöglichen, die Gase zu leiten, um zu vermeiden, dass sie weder am Eingang noch am Ausgang des Tunnels austreten.
– Alle diese Kontrollen sind bevorzugt automatisch, ohne weiteren menschlichen Eingriff als das Festsetzen der Anfangseinstellungen.

Bei einem derartigen Gasausgleich im Tunnel und einem ganz dem Bedarf angepassten Abzug würde der Tunnel somit keine Luft mehr absaugen (weder am Eingang noch am Ausgang) und könnte demnach länger ohne Vereisen und ohne an Wirksamkeit zu verlieren funktionieren. Die Abzugsleitungen würden nicht mehr verstopfen, und die Stickstofflecks wären zumindest erheblich verringert oder sogar beseitigt. Das Anoxierisiko stünde somit unter Kontrolle.
Es wäre noch der Lösungsansatz der Druckschrift US-5 878 582 zu erwähnen, die versucht, einen Tiefkühlbe hälter anzusteuern, indem sie auf den Abzugsdurchfluss entsprechend dem Unterschied zwischen den Temperaturen am Eingang und im Innern des Geräts im Vergleich zu einem Sollunterschied zwischen diesen Temperaturen einwirkt.
Die Anmelderin konnte nachweisen, dass dieser technische Lösungsansatz zwar Verbesserungen im Verhältnis zu den oben genannten Lösungsansätzen nach dem Stand der Technik erbringt, jedoch unzureichend bleibt, einfach weil er nicht die Umgebungstemperatur in dem Raum, in dem der Tiefkühlbehälter funktioniert, berücksichtigt.
Um nämlich gute Ergebnisse gemäß dieser Druckschrift zu erhalten, muss die Solltemperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur liegen, dabei aber immer niedriger bleiben. Wenn der Sollwert nämlich größer wird als die Umgebungstemperatur (weil die Umgebungstemperatur gesunken ist), wird das System funktionsuntüchtig, da der Abzug sich unendlich beschleunigt, ohne jemals diese Solltemperatur zu erreichen. Es ist unmöglich, die gemessene Temperatur über die Temperatur der Umgebungsluft anzuheben. Zusammenfassend ist das System, wenn die Umgebungstemperatur in dem Raum relativ gleich bleibend ist (plus/minus 1 Grad), dieser Technik entsprechend leicht anzusteuern, wenn sich dagegen die Raumtemperatur ändert (was bei Produktionsräumen im Lebensmittelsektor häufig der Fall ist), kann diese Ansteuerungstechnik zeitweise unwirksam oder sogar funktionsuntüchtig werden (wenn die Solltemperatur die Umgebungstemperatur übersteigt).
In diesem Zusammenhang ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Tiefkühltunnels, in dem abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen, wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit Mitteln mit veränderlichem Durchfluss zum Abziehen von allen oder einem Teil der kalten Gase, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass:

a) mindestens ein Temperaturfühler verfügbar ist, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs und/oder seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_{Eingang/Ausgang} der Temperatur der Gase an seinem Standpunkt zu liefern;
b) mindestens ein Temperaturfühler verfügbar ist, der sich außerhalb des Tunnels befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_amb der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zu liefern;
c) der Unterschied T_{amb-Eingang/Ausgang} zwischen der Umgebungstemperatur T_amb und der Temperatur T_{Eingang/Ausgang} oder der Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Umgebungstemperaturfühlern gelieferten Umgebungstemperaturen und dem Mittelwert der von den Eingangs-/Ausgangs-Temperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_{Eingang/Ausgang} bestimmt wird;
d) der Wert des von Schritt c) gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} verglichen wird;
e) je nach dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt d) auf den Abzugsdurchfluss der Abzugsmittel rückgewirkt wird, um falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zurückzubringen.

Die Anmelderin hat demnach die grundlegende Rolle der Berücksichtigung der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zum Erreichen eines hochwertigen Betriebs herausgestellt. Es versteht sich, dass der Umgebungstemperaturfühler bevorzugt an einer Stelle anzuordnen ist, an der die Temperatur nicht durch den Tunnel oder durch eine andere Maschine oder ein Belüftungssystem, die sich in dem betreffenden Raum befinden, beeinflusst wird.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren kann zudem eine oder mehrere der folgenden technischen Eigenschaften annehmen:

– um die Rückwirkung aus Schritt e) auszuführen, wird eine Regelung vom Typ PID verwendet.
– im Innern des Tunnels werden eine oder mehrere Klappen zum Gasausgleich angeordnet, die dazu geeignet ist/sind, die kalten Gase auf den Eingang oder den Ausgang des Tunnels zu richten, und automatisch von außerhalb des Tunnels betätigt werden können.
– im Zusammenhang des Vorhandenseins der Klappen: i) es sind mindestens ein Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Ausgang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, und mindestens ein Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Eingang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, verfügbar; j) es wird der Unterschied T_{Ausgang-Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang und der Temperatur T_Eingang oder der Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Ausgangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Ausgang und dem Mittelwert der von den Eingangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Eingang bestimmt; k) es wird der Wert des von Schritt j) gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Eingang/Ausgang} Verglichen; l) es wird je nach dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt k) auf die Ausrichtung aller oder eines Teils der Ausgleichsklappen rückgewirkt, um alle oder einen Teil der in dem Tunnel enthaltenen kalten Gase auszurichten, um somit falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{Ausgang/Eingang} zurückzubringen.
– zur Ausführung der Rückwirkung aus Schritt l) wird eine Regelung vom Typ PID verwendet.
– die Abzugsmittel, auf die rückgewirkt wird, umfassen eine einzige Abzugsleitung, die sich innerhalb des Tunnels im Wesentlichen oberhalb des Eingangsbereichs der Produkte befindet.

Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Tiefkühltunnel, ausgestattet mit einer Vorrichtung zum Betrieb des Tunnels, wobei in dem Tunnel abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen, wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit Mitteln mit veränderlichem Durchfluss zum Abziehen von allen oder einem Teil der kalten Gase, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

a) mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs und/oder seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_{Eingang/Ausgang} der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern;
b) mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_amb der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zu liefern;
c) eine Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung, die dazu geeignet ist, den Unterschied T_{amb-Eingang/Ausgang} zwischen der Umgebungstemperatur T_amb und der Temperatur T_{Eingang/Ausgang} oder den Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Umgebungstemperaturfühlern gelieferten Umgebungstemperaturen und dem Mittelwert der von den Eingangs-/Ausgangs-Temperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_{Eingang/Ausgang} zu bestimmen, den Wert des von dem vorherigen Schritt gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zu vergleichen, und gegebenenfalls, je nach dem Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs, auf den Abzugsdurchfluss der Abzugsmittel rückzuwirken, um falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Solllwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zurückzubringen.

Die erfindungsgemäße Tunnelbetriebsvorrichtung kann ferner eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften annehmen:

– die Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung verwendet zur Ausführung der Rückwirkung einen Regler vom Typ PID.
– die Vorrichtung umfasst innerhalb des Tunnels eine oder mehrere Gasausgleichsklappen, die dazu geeignet sind, die kalten Gase auf den Eingang oder den Ausgang des Tunnels zu richten, und automatisch von außerhalb des Tunnels betätigt werden können.
– im Zusammenhang des Vorhandenseins der Klappen, umfasst die Vorrichtung ebenfalls: i) mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Ausgang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, und mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Eingang der Temperatur der Gase an seinem Standpunkt zu liefern; j) eine Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung, die dazu geeignet ist, den Unterschied T_{Ausgang/Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang und der Temperatur T_Eingang oder der Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Ausgangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Ausgang und dem Mittelwert der von den Eingangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Eingang zu bestimmen, den Wert des von dem vorhergehenden Schritt gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Ausgang/Eingang} zu vergleichen, und gegebenenfalls, je nach dem Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs, auf die Ausrichtung aller oder eines Teils der Ausgleichsklappen rückzuwirken, um alle oder einen Teil der in dem Tunnel enthaltenen kalten Gase auszurichten, um somit falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{Ausgang/Eingang} zurückzubringen.
– die Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung verwendet zur Ausführung der Rückwirkung einen Regler vom Typ PID.
– die Abzugsmittel, auf die rückgewirkt wird, umfassen eine einzige Abzugsleitung, die sich innerhalb des Tunnels im Wesentlichen oberhalb des Produkteingangsbereichs befindet.

Die Erfindung wird nach Durchlesen der nachstehenden Beschreibung, die nur beispielhaft angegeben und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, verständlich werden. Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht eines Tunnels nach dem Stand der Technik;
2 eine Längsschnittansicht eines Tunnels, der die Durchführung der Erfindung ermöglicht.
1 bildet den typischen Aufbau eines Tiefkühltunnels 1 ab, in dem abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen (Eingang 7 der Produkte, Ausgang 8 der verarbeiteten Produkte), wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen 2 einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit mehreren Mitteln 3 zum Abziehen von kalten Gasen, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben. Ferner ist das Vorhandensein einer Reihe von Gebläsen 4 zu erkennen.
Außerdem wurden durch die Pfeile 5 der Lufteinlass in den Tunnel (am Eingang oder am Ausgang) und durch die Pfeile 6 der Gasauslass aus dem Tunnel (auch hier am Eingang oder am Ausgang) dargestellt.
Die in 2 dargestellte Einrichtung ermöglicht ihrerseits die Durchführung der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass mit Bezug auf 1 dieselben Strukturelemente dieselben Bezugszeichen aufweisen (z.B. die Einspritzung von Tiefkühlflüssigkeit 2 oder aber der Lufteinlass 5 in den Tunnel oder der Gasauslass 6 aus diesem Tunnel).
Für die dargestellte Ausführungsform verfügt man über einen Temperaturfühler 21, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Eingang der Gastemperatur an seinem Standort zu liefern, über einen Temperaturfühler 22, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Ausgang der Gastemperatur an seinem Standort zu liefern, sowie über einen Temperaturfühler 23, der sich außerhalb des Tunnels befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_amb der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zu liefern.
Der Begriff der "Nähe" des einen oder anderen erfindungsgemäßen Fühlers ist als ein angemessener Abstand zu verstehen, damit der gelieferte Temperaturwert für die Erscheinungen von Lufteinlass oder Kaltgaslecks charakteristisch ist, also eignet sich typischerweise eine Größenordnung von einigen Millimetern bis einigen Zehnmillimetern von der Eingangs- oder Ausgangstür des Tunnels sehr gut zur Durchführung der vorliegenden Erfindung.
Wie in der Figur angegeben, verfügt man ebenfalls über eine Einheit 30 zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung, die dazu geeignet ist (siehe in der Figur die gestrichelten und strichpunktierten Pfeile):

– den Unterschied T_{amb-Eingang/Ausgang} zwischen der Umgebungstemperatur T_amb, die von dem Fühler 23 geliefert wird, und der einen oder der anderen der Temperaturen T_{Eingang/Ausgang} die von den Fühlern 21 und 22 geliefert werden, oder ihren Mittelwert zu bestimmen;
– den Wert des Temperaturunterschieds, der von dem vorhergehenden Schritt geliefert wird, mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zu vergleichen;
– je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs auf den Abzugsdurchfluss der Abzugsmittel 3 rückzuwirken, um falls notwendig den Wert des Temperaturunterschieds auf en Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zurückzubringen.

Nach einer der Ausführungsformen der Erfindung ist die Einheit 30 jedoch ebenfalls dazu geeignet:

– den Unterschied T_{Ausgang/Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang, die von dem Fühler 22 geliefert wird, und der Temperatur T_Eingang, die von dem Fühler 21 geliefert wird, zu bestimmen;
– den Wert des Temperaturunterschieds, der von dem vorhergehenden Schritt geliefert wird, mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Ausgang/Eingang} zu vergleichen;
– je nach dem Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs auf die Ausrichtung aller oder eines Teils der Ausgleichsklappen 20 einzuwirken, um alle oder einen Teil der in dem Tunnel enthaltenen kalten Gase auszurichten, um somit, falls notwendig, den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{Ausgang/Eingang} zurückzubringen.

Auch wenn man erfindungsgemäß nur auf den Abzug 3 einwirken kann, steht klar, dass die kombinierte Ausnutzung der beiden Kontrollmodi (sowohl Abzugsmittel als auch Klappen) die besten Ergebnisse bietet.
Die Einheit 30 bestimmt den Unterschied T_{Ausgang-Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang (22) und der Temperatur T_Eingang (21) und vergleicht ihn mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Ausgang-Eingang}. Wenn die Gasbewegungen im Tunnel von vorne nach hinten gehen, gibt es einen Lufteinlass am Eingang des Tunnels, T_Eingang Steigt an, es gibt auch einen Kaltgasauslass am Ausgang des Tunnels und T_Ausgang fällt ab. Insgesamt wirkt sich die Gasbewegung von vorne nach hinten in einem Abfall von T_{Ausgang-Eingang} aus.
Ebenso wirkt sich eine Gasbewegung von hinten nach vorne im Tunnel in einer Erhöhung von T_{Ausgang-Eingang} aus.
Im Innern des Tunnels lenken Gasausgleichsklappen 20 die von den Gebläsen geschaffenen Turbulenzen um und ermöglichen es, die kalten Gase je nach Bedarf zum Eingang oder Ausgang des Tunnels hin auszurichten.
Erfindungsgemäß verfügt man demnach über ein Mittel zur Kontrolle der Gasbewegungen in dem Tunnel (Gasklappen) und über ein Mittel zum Messen dieser Gasbewegungen (T_{Ausgang-Eingang}). Eine Regelung ermöglicht es also, die Stellung der Gasklappen ständig T_{Ausgang-Eingang} entsprechend anzupassen, um eine gleich bleibende Situation ohne Gasbewegung nach vorne oder nach hinten zu erhalten. Ein System vom Regelungstyp PID vergleicht T_{Ausgang-Eingang} mit einem Sollwert und berechnet die ideale Stellung der Gasklappen.
Bevorzugt verwendet man Temperatursollwerte – sowohl für den Eingang als auch für den Ausgang, die mehr oder weniger kleiner sind als die Umgebungstemperatur, in der Praxis bevorzugt bei 0°C liegen.
Nach dem Lesen der vorstehenden Erläuterungen versteht es sich, dass diese beiden Kontrollmodi unabhängig funktionieren, es jedoch erlauben, in Kombination einen Betrieb des Tunnels zu erhalten, der den idealen Bedingungen sehr nahe kommt.
Gewissermaßen, und ohne dass die oben angegebene schematische (und nur das Verständnis der Erscheinungen, die derzeit auftreten können, erläuternde) Erklärung für die vorliegende Erfindung als einschränkend angesehen werden könnte, liegt – wenn die beiden Kontrollmodi kombiniert werden – eine Art Austausch des "Problems" zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Tunnels vor (Handhabung des zwischen dem Eingang und dem Ausgang liegenden "Kälteschubs"), wobei die Klappen dazu geeignet sind, diesen "Kälteschub" zum Eingang zurückzuschicken, während der Abzug dazu geeignet ist, davon einen Teil aus dem Tunnel abzuführen, wenn sich dies als notwendig erweist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Tiefkühltunnels, in dem abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen, wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit Mitteln (3) mit veränderlichem Durchfluss zum Abziehen von allen oder einem Teil der kalten Gase, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass: a) mindestens ein Temperaturfühler (21, 22) verfügbar ist, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs und/oder seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_{Eingang/Ausgang} der Temperatur der Gase an seinem Standpunkt zu liefern; b) mindestens ein Temperaturfühler (23) verfügbar ist, der sich außerhalb des Tunnels befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_amb der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zu liefern; c) der Unterschied T_{amb-Eingang/Ausgang} zwischen der Umgebungstemperatur T_amb und der Temperatur T_{Eingang/Ausgang} oder der Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Umgebungstemperaturfühlern gelieferten Umgebungstemperaturen und dem Mittelwert der von den Eingangs-/Ausgangs-Temperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_{Eingang/Ausgang} bestimmt wird; d) der Wert des von Schritt c) gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang}verglichen wird (30); e) je nach dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt d) auf den Abzugsdurchfluss der Abzugsmittel (3) rückgewirkt wird, um falls nötig den Wert des Temperaturun terschieds auf den Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zurückzubringen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Rückwirkung aus Schritt e) eine Regelung vom Typ PID verwendet wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Tunnels eine oder mehrere Klappen (20) zum Gasausgleich verfügbar sind, die dazu geeignet ist/sind, die kalten Gase auf den Eingang oder den Ausgang des Tunnels zu richten, und automatisch von außerhalb des Tunnels betätigt werden können.
Betriebsverfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Einsatz der folgenden Maßnahmen: i) es sind mindestens ein Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Ausgang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, und mindestens ein Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Eingang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, verfügbar; j) es wird der Unterschied T_{Ausgang-Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang und der Temperatur T_Eingang oder der Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Ausgangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Ausgang und dem Mittelwert der von den Eingangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Eingang bestimmt; k) es wird der Wert des von Schritt j) gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Ausgang-Eingang} verglichen; l) es wird je nach dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt k) auf die Ausrichtung aller oder eines Teils der Ausgleichsklappen rückgewirkt, um alle oder einen Teil der in dem Tunnel enthaltenen kalten Gase auszurichten, um somit falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{Ausgang-Eingang} zurückzubringen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Rückwirkung aus Schritt l) eine Regelung vom Typ PID verwendet wird.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsmittel, auf die rückgewirkt wird, eine einzige Abzugsleitung umfassen, die sich innerhalb des Tunnels im Wesentlichen oberhalb des Eingangsbereichs der Produkte befindet.
Tiefkühltunnel, ausgestattet mit einer Vorrichtung zum Betrieb des Tunnels, wobei in dem Tunnel abzukühlende oder einzufrierende Produkte umlaufen, wobei der Tunnel ausgestattet ist mit Mitteln zum Einspritzen einer Tiefkühlflüssigkeit sowie mit Mitteln mit veränderlichem Durchfluss zum Abziehen von allen oder einem Teil der kalten Gase, die sich aus der Verdampfung der Flüssigkeit in dem Tunnel ergeben, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: a) mindestens einen Temperaturfühler (21, 22), der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs und/oder seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_{Eingang/Ausgang} der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern; b) mindestens einen Temperaturfühler (23), der sich außerhalb des Tunnels befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_amb der Umgebungstemperatur des Raumes, in dem der Tunnel funktioniert, zu liefern; c) eine Einheit (30) zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung, die dazu geeignet ist, den Unterschied T_{amb-Eingang/Ausgang} zwischen der Umgebungstemperatur T_amb und der Temperatur T_{Eingang/Ausgang} oder den Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Umgebungstemperaturfühlern gelieferten Umgebungstemperaturen und dem Mittelwert der von den Eingangs-/Ausgangs-Temperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_{Eingang/Ausgang} zu bestimmen, den Wert des von dem vorherigen Schritt gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zu Vergleichen, und gegebenenfalls, je nach dem Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs, auf den Abzugsdurchfluss der Abzugsmittel rückzuwirken, um falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{amb-Eingang/Ausgang} zurückzubringen.
Tiefkühltunnel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung zur Ausführung der Rückwirkung einen Regler vom Typ PID verwendet.
Tiefkühltunnel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass er innerhalb des Tunnels eine oder mehrere Gasausgleichsklappen (20) umfasst, die dazu geeignet sind, die kalten Gase auf den Eingang oder den Ausgang des Tunnels zu richten, und automatisch von außerhalb des Tunnels betätigt werden können.
Tiefkühltunnel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass er folgendes umfasst: i) mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Ausgangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Ausgang der Temperatur der Gase an seinem Standort zu liefern, und mindestens einen Temperaturfühler, der sich außerhalb des Tunnels in der Nähe seines Eingangs befindet und dazu geeignet ist, einen Wert T_Eingang der Temperatur der Gase an seinem Standpunkt zu liefern; j) eine Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung, die dazu geeignet ist, den Unterschied T_{Ausgang-Eingang} zwischen der Temperatur T_Ausgang und der Temperatur T_Eingang oder den Unterschied zwischen dem Mittelwert der von den Ausgangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Ausgang und dem Mittelwert der von den Eingangstemperaturfühlern gelieferten Temperaturen T_Eingang ZU bestimmen, den Wert des von dem vorhergehenden Schritt gelieferten Temperaturunterschieds mit einem vorbestimmten Sollwert T⁰ _{Ausgang-Eingang} zu vergleichen, und gegebenenfalls, je nach dem Ergebnis des vorhergehenden Vergleichs, auf die Ausrichtung aller oder eines Teils der Ausgleichsklappen rückzuwirken, um alle oder einen Teil der in dem Tunnel enthaltenen kalten Gase auszurichten, um somit falls nötig den Wert des Temperaturunterschieds auf den Sollwert T⁰ _{Ausgang-Eingang} zurückzubringen.
Tiefkühltunnel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zur Daten-Erfassung und -Verarbeitung zur Ausführung der Rückwirkung einen Regler vom Typ PID verwendet.
Tiefkühltunnel nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsmittel, auf die rückgewirkt wird, eine einzige Abzugsleitung umfassen, die sich innerhalb des Tunnels im Wesentlichen oberhalb des Produkteingangsbereichs befindet.