[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum
Kühlen von Erzeugnissen mit einem gasförmigen Behandlungsmedium, vorzugsweise Luft,
mit einer Gebläseanordnung zur Erzeugung einer Strömung des Behandlungsmediums, mindestens
einer Kühlvorrichtung, mindestens einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen
in Form von Düsen oder Düsengruppen, zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen des
Behandlungsmediums und mindestens einem der Düsenplatte vorgelagerten Behandlungsplatz,
für die zu behandelnden Erzeugnisstapel, die durch die Düsen oder Düsengruppen der
Düsenplatte mit dem Behandlungsmedium beaufschlagbar sind.
[0002] Derartige Behandlungsvorrichtungen werden beispielsweise dazu eingesetzt, Lebensmittelerzeugnisse,
z. B. Milcherzeugnisse, nach dem Fertigungsprozess abzukühlen. Während die Erzeugnisse
die Behandlungsvorrichtung durchlaufen, werden diese mit definierten klimatischen
Verhältnissen behandelt, beispielsweise durch Umströmen mit kühler Luft, um diese
auf eine vorgegebene, auch zur nachfolgenden Lagerung geeignete Temperatur, zu kühlen.
[0003] Die zu behandelnden Erzeugnisse werden dabei auf Paletten zu Erzeugnisstapel gestapelt
und in die Behandlungsvorrichtung eingefahren, so dass eine große Anzahl derartiger
Erzeugnisse gleichzeitig behandelt werden kann.
[0004] Eine derartige Behandlungsvorrichtung oder auch Kühltunnel ist aus der
DE 100 17 408 A1 bekannt. In dem Kühltunnel wird der Erzeugnisstapel zum Kühlen an vertikal angeordneten
Düsenplatten vorbeitransportiert, die kalte Luft horizontal durch die Produktschichten
blasen. Die Kühlleistung, die Kühltunnellänge und die Transportgeschwindigkeit durch
den Tunnel sind so ausgelegt, dass die gewünschte Abkühlung der Produkte erreicht
wird.
[0005] Neben den kontinuierlich betriebenen Kühltunneln, wie in der
DE 100 17 408 A1 beschrieben, gibt es auch die diskontinuierliche Betriebsweise, wie in der
EP 1 455 151 A1 offenbart. Bei der diskontinuierlichen Betriebsweise werden die zu kühlenden Erzeugnisse
an einer Behandlungsposition abgesetzt und dort so lange mit Kaltluft beblasen, bis
die gewünschte Abkühlung erreicht ist. Anschließend werden die Erzeugnisstapel aus
dem Kühltunnel herausgefahren.
[0006] Bei beiden Systemen besteht die Düsenplatte aus einer Vielzahl separater Einströmdüsen
durch die erreicht wird, dass über den Einströmbereich hinweg eine Vielzahl an definierten
Einströmstellen gebildet wird, in welchen das gasförmige Behandlungsmedium zum einen
mit definierter Richtung und zum anderen mit definierter Geschwindigkeit einströmt.
Die Einströmgeschwindigkeit, die das gasförmige Behandlungsmedium im Austrittsbereich
der Einströmdüsen aufweist, liegt vorzugsweise im Bereich von 20-25 m/s. Eine derartig
hohe Einströmgeschwindigkeit stellt sicher, dass, auch bedingt durch die relativ stark
gebündelten Strahlen von einströmendem gasförmigem Behandlungsmedium, auch kleinste
Ritzen zwischen den einzelnen zu behandelnden Erzeugnissen beziehungsweise kleinste
Öffnungen in diese Erzeugnisse enthaltenden Verpackungsmaterialien, beispielsweise
Kartons, durchströmt werden. Das Behandlungsmedium gelangt somit auch im inneren Volumenbereich
der auf den Paletten gestapelten Erzeugnisse an diese Erzeugnisse heran und kann zu
deren Behandlung, beispielsweise deren Kühlung, beitragen.
[0007] Nachteilig bei dieser Art von Kühltunneln und Düsenplatte ist, dass keine Anpassung
an die Palettenbeladung erfolgt und so der Energiebedarf für die Druckversorgungseinrichtung
zur Erzeugung der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit bei nicht voll beladenen
Paletten annähernd genauso hoch ist wie bei voll beladenen Paletten.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsvorrichtung mit einer
höheren Energieeffizienz zu schaffen, die eine Anpassung an die Palettenbeladung ermöglicht.
[0009] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Behandlungsvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
[0010] Erfindungsgemäß wird eine Behandlungsvorrichtung zum Kühlen von Erzeugnissen mit
einem gasförmigen Behandlungsmedium vorgeschlagen. Vorzugsweise ist das Behandlungsmedium
Umgebungsluft, welche mittels einer Gebläseanordnung, zur Erzeugung einer Strömung
des Behandlungsmediums, in der Behandlungsvorrichtung eine kreisförmige Basisströmung
erzeugt. Die kreisförmige Basisströmung strömt dabei durch mindestens eine Kühlvorrichtung,
mindestens einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Düsen oder
Düsengruppen, zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen des Behandlungsmediums und
mindestens einem der Düsenplatte vorgelagerten Behandlungsplatz, für die zu behandelnden
Erzeugnisstapel, die durch die Düsen oder Düsengruppen der Düsenplatte mit dem Behandlungsmedium
beaufschlagbar sind. Zur Druckregelung des Behandlungsmediumstaudrucks vor den Düsenöffnungen
ist zusätzlich eine Druckregelung vorhanden.
[0011] Durch die Druckregelung wird in Vorteilhafterweise bewirkt, dass eine konstante Arbeitsströmung
im Austrittsbereich der Düsen oder Düsengruppen erzeugt wird und an den Strömungswiderstand
durch die Düsenplatte und den Erzeugnisstapel angepasst werden kann. Wird ein geringerer
Staudruck benötigt, kann die Drehzahl der Ventilatoren und so der Energieverbrauch
gesenkt werden.
[0012] Zusätzlich zum Drucksensor wird erfindungsgemäß vorgeschlagen eine Gewichtssensor
oder alternativ einen optischen Sensor am Behandlungsplatz vorzusehen, so kann aus
dem Gewicht oder die optischen Messung die Höhe des Erzeugnisstapels ermittelt werden.
[0013] Zum Kühlen der Erzeugnisstapel ist es im Wesentlichen notwendig, dass die Düsen aktiv
sind, die eine Arbeitsströmung erzeugen, die den Erzeugnisstapel treffen. Alle Düsen
deren Arbeitsströmungen am Erzeugnisstapel vorbeiführen haben keinen oder einen vernachlässigbaren
Einfluss auf die Kühlung der Erzeugnisse und werden erfindungsgemäß verschlossen.
[0014] Zum Verschließen einzelner Düsen oder Düsengruppen auf der Düsenplatte sind Mittel
vorhanden, wie beispielweise verschiebbare Verschlussbleche. Damit sind die Düsen
oder Düsengruppen in der Weise verschließbar, dass nur die Düsen oder Düsengruppen
geöffnet sind, deren Arbeitsströmungen auf den Erzeugnisstapel treffen.
[0015] Der Verschluss der Düsen erfolgt erfindungsgemäß aufgrund der ermittelten Stapelhöhe.
Je mehr Düsen verschlossen sind, desto geringer kann die Ventilatordrehzahl gewählt
werden um den benötigten Staudruck zu erzeugen und somit verringert sich auch die
Energieaufnahme der Ventilatoren.
[0016] Zudem wird vorgeschlagen in der Düsenplatte Düsenöffnungen anzuordnen die eine turbulente
Strömung und /oder eine laminare Strömung erzeugen. Vorzugsweise ist die Düsenplatte
so gestaltet, dass eine Arbeitsströmung des Behandlungsmediums entsteht, bei der turbulente
Strömungen durch laminare Strömungen gestützt werden. Durch diese Anordnung wird eine
verbesserte Durchströmung der Erzeugnisstapel und eine Vergleichmäßigung der Kühlung
erreicht.
[0017] Erfindungsgemäß wird eine weitere Ausführung der Düsenplatte vorgeschlagen die unterschiedliche
Düsenöffnungen aufweist, durch die die Arbeitsströmung in einen Primärluftstrom und
einen Sekundärluftstrom geteilt wird. Die Aufteilung erfolgt so, dass eine Arbeitsströmung
des Behandlungsmediums mit einem Primärluftstrom (19) und einem Sekundärluftstrom
(20) entsteht, wobei diese unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen.
[0018] Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die unterschiedlichen Düsenöffnungen zu Erzeugung
der unterschiedlichen Luftströme so angeordnet sind, dass der Sekundärluftstrom den
Primärluftstrom im Wesentlichen vollständig umgibt und der Primärluftstrom eine im
Mittel höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweißt als der Sekundärluftstrom.
[0019] Die unterschiedlichen Strömungen könne z.B. durch unterschiedliche Düsengrößen und/oder
Düsenformen erzielt werden. Dabei ist die Primärströmung als turbulente Strömung und
die Sekundärströmung als laminare Strömung auszulegen.
[0020] Die Arbeitsströmung verlässt die Düsen, die Düsengruppen oder die Primärdüsenöffnung
der Düsenplatte mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 15-30 m/s, vorzugsweise
mit 20-25 m/s.
[0021] Die Sekundärströmung verlässt die Düsen mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich
von 0,1-5m/s.
[0022] Alternativ wird vorgeschlagen die Düsen oder Düsengruppen auf der Düsenplatte verstellbar
auszuführen, so dass die Arbeitsströmungen der einzelnen Düsen der Düsenplatte auf
den Erzeugnisstapel lenkbar sind. So kann in Vorteilhafterweise erreicht werden, dass
die gesamte Arbeitsströmung durch den Erzeugnisstapel strömt und einzelne Arbeitströmungen
auf kritische Stellen des Erzeugnisstapels gelenkt werden können.
[0023] Zudem wird ein Verfahren zum Kühlen von Erzeugnissen mit einem gasförmigen Behandlungsmedium,
in einer entsprechenden Behandlungsvorrichtung vorgeschlagen bei der der Behandlungsmediumstaudruck
vor den Düsenöffnungen, geregelt wird, vorzugsweise über die Drehzahl der Gebläse.
[0024] Weiterhin wird vorgeschlagen mit Hilfe eines Gewichtssensors am Behandlungsplatz
oder eines optischen Sensors die Höhe des Erzeugnisstapels zu ermittelt und anschließend
die Düsen oder Düsengruppen zu verschließen, deren Arbeitsströmungen nicht auf den
Erzeugnisstapel treffen.
[0025] Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin
ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
- Figur 1
- zeigt ein erfindungsgemäßer Kühltunnel in Schnittdarstellung
- Figur 2
- zeigt eine Düsenplatte mit Verschlussmechanismus und Düsen- anordnung in zwei Ansichten
- Figur 3
- zeigt eine Ausführungsform der Düsenplatte mit unterschiedlichen Düsenöffnungen
- Figur 4
- zeigt beispielhaft eine bewegliche Düse
[0026] Die
Figur 1 verdeutlicht in vereinfachter Darstellung den Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Kühltunnels im Schnitt. Am Behandlungsplatz 10 ist der Erzeugnisstapel 11 auf der
Paletten 30 gestapelt gezeigt. Der Kühltunnel besteht aus mehreren hintereinander
angeordneten Behandlungsplätzen 10 durch den die beladene Palette kann auf der Transportvorrichtung
16 transportiert werden.
[0027] Die Behandlungsplätze 10 sind nach oben hin durch eine beispielsweise aus Blechmaterial
gebildete Wandung 34 begrenzt beziehungsweise abgeschlossen und weisen an einer Seite
einen Einströmbereich 36 für gasförmiges Behandlungsmedium und an der anderen Seite
einen Ausströmbereich 38 für das gasförmige Behandlungsmedium auf. Beispielsweise
kann im Ausströmbereich 38 ein Luftkühler 6 vorgesehen sein, wenn das gasförmige Behandlungsmedium
zum Kühlen der Erzeugnisse 2 Kühlluft verwendet wird.
[0028] Im Einströmbereich 36 ist eine Mehrzahl von Düsenplatten 6 mit Düsen 7 vorgesehen,
durch welche, wie durch Pfeile P1 angedeutet, die Kühlluft seitlich in den Behandlungsraum
28 einströmen kann, es entsteht eine Arbeitsströmung 9, die aus einzelnen turbulenten
und/oder laminaren Strömungen bestehen kann.
[0029] Zur Messung des Staudrucks ist eine Druckmessvorrichtung 15 an mindestens einer Stelle
vor der Düsenplatte 6 vorgesehen
[0030] Nachdem die Kühlluft bzw. die Arbeitsströmung 9 die zu behandelnden Erzeugnisse durchströmt
hat, beziehungsweise entlang der zu behandelnden Erzeugnisse geströmt ist, tritt sie,
wie durch Pfeile P2 angedeutet, aus dem Stapel der zu behandelnden Erzeugnisse 2 aus
und tritt im Austrittsbereich 38 in den Luftkühler 40 oder einer sonstigen Aufbereitungsanordnung
für ein gasförmige Behandlungsmedium ein. Anschließend an den Ausströmbereich 38 beziehungsweise
den Luftkühler 5 ist ein Strömungskanalbereich 44 vorgesehen, in welchem die Kühlluft
zu einer Gebläseanordnung 4 strömt, auf welche wiederum ein Strömungskanalbereich
48 folgt, über den die durch die Gebläseanordnung 4 voran geförderte Kühlluft dann
zum Einströmbereich 36 strömen kann. Es entsteht eine kreisförmige Zirkulation der
Kühlluft bzw. des Behandlungsmediums.
[0031] Es sei darauf hingewiesen, dass die Strömungskanalbereiche 44, 48 beispielsweise
durch eine den gesamten Tunellabschnitt 18 umgebende Wandungsanordnung 50 begrenzt
sein können. Hier können jedoch selbstverständlich auch im Bereich der Klimatisierungstechnik
an sich bekannte, beispielsweise aus Blechteilen gebildete, Strömungskanäle eingesetzt
werden.
[0032] Zur Bestimmung der Stapelhöhe befindet sich unterhalb der Palette 30 ein Gewichtssensor
12, mit dessen Hilfe die Stapelhöhe ermittelt werden kann.
[0033] Entsprechend der Stapelhöhe können die Düsen 7 oder Düsengruppen 8 in der Düsenplatte
geöffnet oder geschlossen werden wie beispielhaft in Figur 2 dargestellt. Hier ist
ein beweglich angeordnetes Verschlussblech 14 vor den Düsengruppe 8 angeordnet. Mit
diesem beispielhaft dargestellten Verschlussblech kann die obere Düsengruppe 8 verschlossen
werden.
[0034] In den Figuren 3 und 4 werden weiter Ausführungsform der Düsenplatten 6 gezeigt.
So ist in Figur 3 eine Düsenplatte mit unterschiedlichen Düsenöffnungen dargestellt.
Dadurch können ein Primärluftstrom und ein Sekundärluftstrom erzeugt werden, die unterschiedliche
Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen. Dabei wird der Primärluftstrom mit vergleichsweise
hoher Strömungsgeschwindigkeit in einen Sekundarluftstrom mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit
eingebettet oder eingeschlossen. Der Sekundarluftstrom umgibt also den Primärluftstrom
an einer die Stromlinien oder Strömungsrichtung des Primärluftstromes umschließenden
Umfangsfläche oder Außenfläche.
[0035] Der Primärluftstrom 19 mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit führt zudem den Sekundarluftstrom
20 mit sich mit und richtet diesen gemäß der Strömungsführung des Primärluftstromes
19 mit aus. Somit wird also eine Arbeitsströmung 9 erzeugt, die die Beaufschlagung
des Erzeugnisstapels verbessert, wodurch sich eine gleichmäßigere Abkühlung der Erzeugnisse
erreichen lässt.
[0036] Die beiden Luftströmungen werden mittels unterschiedlich großen Düsenöffnungen und
/oder Formen erreicht. In Fig. 3 ist eine Variante einer Düsenplatte dargestellt,
die aus einer einen Hohlraum 21 aufweisenden Düsenplatte mit einer Vorderseite und
einer Rückseite besteht. Dabei wird der Primärluftstrom 19 dadurch erzeugt, dass das
Behandlungsmedium 3 von der Rückseite durch relativ große Düsen, die durch den Hohlraum
der Düsenplatte 6 hindurchführen, zur Vorderseite geleitet wird.
[0037] Die Sekundärströmung 20 wird dagegen dadurch erzeugt, dass das Behandlungsmedium
in den Hohlraum 21 der Düsenplatte einströmt und von da aus durch relativ kleine Düsen
auf der Vorderseite austritt.
[0038] In Figur 4 ist eine Düsenplatte mit verstellbaren Düsen gezeigt, so dass die Strömungsführung
individuell in Abhängigkeit zu den Erzeugnisstapeln und den Verpackungen gewählt werden
kann.
Bezugszeichenliste
[0039]
- 1
- Behandlungsvorrichtung
- 2
- Erzeugnissen
- 3
- Behandlungsmedium
- 4
- Gebläseanordnung
- 5
- Kühlvorrichtung
- 6
- Düsenplatte
- 7
- Düsen
- 8
- Düsengruppen
- 9
- Arbeitsströmungen
- 10
- Behandlungsplatz
- 11
- Erzeugnisstapel
- 12
- Gewichtssensor
- 13
- optischer Sensor
- 14
- Verschlussblech
- 15
- Druckmessvorrichtung
- 16
- Transportvorrichtung
- 17,18
- verschiedene Düsenöffnungen
- 19
- Primärströmung
- 20
- Sekundärströmung
- 21
- Hohlraum
- 22
- Rückseite
- 23
- Vorderseite
- 28
- Behandlungsraum
- 30
- Palette
- 34
- Wandung
- 36
- Einströmbereich
- 38
- Ausströmbereich
- 44,48
- Strömungskanalbereich
- 50
- Wandung
1. Behandlungsvorrichtung (1) zum Kühlen von Erzeugnissen (2) mit einem gasförmigen Behandlungsmedium
(3), vorzugsweise Luft, mit einer Gebläseanordnung (4) zur Erzeugung einer Strömung
des Behandlungsmediums, mindestens einer Kühlvorrichtung (5), mindestens einer Düsenplatte
(6) mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Düsen (7) oder Düsengruppen (8),
zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen (9) des Behandlungsmediums (3) und mindestens
einem der Düsenplatte (6) vorgelagerten Behandlungsplatz (10), für die zu behandelnden
Erzeugnisstapel (11), die durch die Düsen (7) oder Düsengruppen (8) der Düsenplatte
(6) mit dem Behandlungsmedium (3) beaufschlagbar sind
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Druckregelung vorhanden ist, mit der der Behandlungsmediumstaudruck vor den
Düsenöffnungen regelbar ist.
2. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass am vorgelagerten Behandlungsplatz (10) eine Gewichtssensor (12) vorhanden ist, mit
dessen Hilfe das Gewicht des Erzeugnisstapels ermittelbar ist und daraus die Höhe
des Erzeugnisstapels (11) bestimmt werden kann.
3. Behandlungsvorrichtung nach Anspruche 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass am vorgelagerten Behandlungsplatz ein optischer Sensor (13) vorhanden ist, mit dessen
Hilfe die Höhe des Erzeugnisstapels (11) ermittelt werden kann.
4. Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (14) zum Verschließen einzelner Düsen (7) oder Düsengruppen (8) auf der Düsenplatte
(6) vorhanden sind.
5. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsen (7) oder Düsengruppen (8) in der Weise verschließbar sind, dass nur die
Düsen (7) oder Düsengruppen (8) geöffnet sind, deren Arbeitsströmungen (9) auf den
Erzeugnisstapel (11) treffen.
6. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsenplatte (6) unterschiedliche Düsenöffnungen aufweist, durch die die Arbeitsströmung
(9) in einen Primärluftstrom (19) und einen Sekundärluftstrom (20) geteilt wird, so
dass eine Arbeitsströmung (9) des Behandlungsmediums mit einem Primärluftstrom (19)
und einem Sekundärluftstrom (20) entsteht, die unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten
aufweisen.
7. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die unterschiedlichen Düsenöffnungen so angeordnet sind, dass der Sekundärluftstrom
(20) den Primärluftstrom (19) im Wesentlichen vollständig umgibt und der Primärluftstrom
(19) eine im Mittel höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweißt als der Sekundärluftstrom
(20).
8. Behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Arbeitsströmungen (9) die Düsen (7), die Düsengruppen (8) oder die Primärdüsenöffnung
mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 15-30 m/s, vorzugsweise 20-25 m/s
verlässt.
9. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Anspruche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsen (7) oder Düsengruppen (8) auf der Düsenplatte verstellbar sind
10. Verfahren zum Kühlen von Erzeugnissen (2) mit einem gasförmigen Behandlungsmedium
(3), vorzugsweise Luft, mit einer Gebläseanordnung (4) zur Erzeugung einer Strömung
des Behandlungsmediums, mindestens einer Kühlvorrichtung (5), mindestens einer Düsenplatte
(6) mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Düsen (7) oder Düsengruppen (8),
zur Erzeugung einzelner Arbeitsströmungen (9) des Behandlungsmediums (3) und mindestens
einem der Düsenplatte (6) vorgelagerten Behandlungsplatz (10), für die zu behandelnden
Erzeugnisstapel (11), die durch die Düsen (7) oder Düsengruppen (8) der Düsenplatte
(6) mit dem Behandlungsmedium (3) beaufschlagbar sind
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behandlungsmediumstaudruck vor den Düsenöffnungen, geregelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behandlungsmediumstaudruck vor den Düsenöffnungen über die Drehzahl der Gebläseanordnung
geregelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet,
dass am vorgelagerten Behandlungsplatz mit Hilfe eines Gewichtssensors die Höhe des Erzeugnisstapels
ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsen oder Düsengruppen verschlossen werden deren Arbeitsströmungen nicht auf
den Erzeugnisstapel treffen.