DE2626000A1 - Verfahren und anlage zur kuehlung von losen guetern - Google Patents
Verfahren und anlage zur kuehlung von losen gueternInfo
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Description
Priorität in Frankreich vom 12. Juni 1975, Nr.75.18.341
Die Erfindung bezieht sich auf das Kühlen von losen Gegenständen
in diskontinuierlichen Beschickungen, welche die Gesamtheit einer länglichen, thermischen Isolierzone einnehmen. Man hat schon
vorgeschlagen, mit einem Kühlgasumlauf einerseits im Inneren eines längs beschränkten Teils dieser länglichen, thermischen
Isolationszone mit einem Kühlgaskreislauf festen Durchsatzes in Durchlauf außerhalb der thermischen Isolierzone vor einem Einspritzgerät
zusätzlichen verflüssigten Gases und Entleeren oder Ablassen einer möglichen überschüssigen Ausströmmenge von Kühlgas
längs quer durch einen Restteil der thermischen Isolierzone zu einem Ende derselben hin zu verfahren. Man kann mithin eine vollständige
Kühlung von losen, in dem beschränktem Teil der thermischen Isolierz^one angeordneten Gütern auf die gewünschte Tem-
609852/0757 . 2 ^
peratur sicherstellen, während die in dem Restteil dieser
thermischen Isolierzone angeordneten Güter während desselben Zeitraumes vorgekühlt werden. Sobald die losen Güter
in dem beschränkten Teil der thermischen Isolierzone die gewünschte Kühltemperatür erreicht haben , zieht man nur die
in dem beschränkten Teil angeordneten losen Güter von dieser Kühlzone ab, während man die in dem Restteil oder der Vor-*·
kühlung angeordneten Güter von der thermischen Isolierzone zu dem beschränkten Teil eben dieser Zone bei Einführen von
losen Gütern auf warmer Temperatur, z.B. Umgebungstemperatur,
in diesen Restteil der thermischen Isolierzone verlegt, die somit frei ist, um somit einen Kühlkreislauf für die in dem
beschränkten Teil der thermischen Isolierzone befindlichen Güter auf die gewünschte Temperatur wieder zu beginnen.
Hierdurch wird ein sehr guter thermischer Wirkungsgrad, im Gegensatz dazu aber eine relativ schlechte Ausnutzung der
thermischen Isolierzone ermöglicht, denn das Volumen derselben wird nur teilweise ausgenutzt, d.h. einzig und allein
hinsichHich des beschränkten thermischen Isolationsteils.
Andererseits ist es zweckmäßig, sichere Maßnahmen vorzusehen, um nur lose Produkte aus der Kühlzone abzuziehen, die anfänglich
in dem beschränkten Teil dieser Zone angeordnet waren. In demjenigen Falle, wo die lceen Güter sich durch Schwerkraft
in einer beschränkten Kühlzone durch einen Kühltunnel verlagern, führt diese Bedingung zu komplexen Maßnahmen zum Schließen
der unteren Öffnung des Kühltunnels.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens .und einer Anlage^ur Kühlung, wodurch die vorstehenden Nachteile
vermieden werden dank einer Kühlung aller sich in der Kühlzone befindender loser Güter, wobei gleichwohl eine in
dieser Anwendungsart annehmbare thermische Bilanz erreicht wird.
In einem erfindungsgemäßen Kühlverfahren von losen Gütern
in diskontinuierlichen Beschickungen, weide die Gesamtheit einer länglichen, thermischen Isolierzone einnehmen, der Art,
wo man in einer ersten Stufe einerseits mit vollständiger Kühlung von in einem längs eingeschränkten Teil der thermischen
Isolierzone durch Umlauf einer Hauptströmungsmenge von Kühlgas längs innerhalb des beschränkten Teils verfährt, wobei
dieses Kühlgas mindestens teilweis e außerhalb dieser Kühlzone umgewälzt wird zu einem Injektionsgerät für Kälteenergie, insbesondere
gekühltes Gas, andererseits mit einer Vorkühlung der in einem Restteil dieser thermischen Isolierzone befindlichen
Güter durch Längsumlauf in diesem Restteil und dann unter Entleeren einer überschüssigen, nicht recyclierten Kühlgasströmungsmenge
verfährt, läßt man in einem zweiten Schritt die Hauptströmungsmenge des Kühlgases in diesem Restteil der
thermischen Isolierzone umlaufen, wobei man ebenfalls außerhalb
dieser thermischen Isolierzone eine überschüssige Kühlgasmenge zu diesem Injektionsgerät für Kälteenergie mit direkter
Entleerung in die Atmosphäre umwälzt. Auf diese Weise kann man während des ersten Schrittes eine Kühlurg eines wesentlichen
Teils der losen Güter sicherstellen,
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d.h.. derjenigen, die in dem längs beschränkten Teil der
Kühlzone angeordnet sind, obgleich man den Vorteil einer Vorkühlung derjenigen Güter genießt, welche im Restteil
der Kühlzone angeordnet sind, während im zweiten Schritt, der für einen vie^eringeren Teil loser Güter interessant
sein kann, diese Möglichkeit der thermischen Rekuperation oder Wiedergewinnung durch Vorkühlung nicht erhalten werden
kann. Trotzdem und bei vernünftiger Bemaßung der Volumina der beschränkten Teile und der übrigen Kühlzonen kann man
eine durchaus zufriedenstellende thermische Gesamtbilanz
sicherstellen. Ziel der Erfindung ist auch die Schaffung einer Kühlanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine vertikale Schnittansicht einer er-
findungsgemäßen Kühlanlage,
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, aber von einer
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, aber von einer
anderen Aus:führungsform, und
Fig. 3 ein Diagramm des Temperaturabfalls in Funktion der
Zeit.
Aus Fig. 1 ersieht man, daß eine Kühlanlage einen Kühltunnel 1 mit vertikaler Achse, eine obere Beschickungsöffnung 2 und
eine untere Entleerungsöffnung 3 aufweist, und zwar im Hin-
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blick auf eine Entleerungsvorrichtung 4, die in einem unteren horizontalen Teil 5 des Tunnels 1 in Höhe der Entleerungsöffnung 3 angeordnet ist. Der Kühltunnel 1 weist eine erste
Endöffnung 6 auf, die in eine Hauptkanalisation der Kreislaufanlage
7 mündet, die an eine mittlere Öffnung 8 angeschlossen ist, welche in einer mittleren Stellung zwischen den Endöffnungen
2 und 3 angeordnet ist. Eine Umlauf-Hilfsleitungsanlage
9 erstre ckt sich zwischen einer zweiten Endöffnung 10 und einem Teil 11 der Hauptumwälzleitungsanlage 7· In der
Hauptumwälzleitungsanlage 7 sind Ventile 12 bzw. 13 zwischen
dem Teil 11 und der mittleren Öffnung 8 und in der Hilfsumwälzleitungsanlage
angeordnet. Die Hauptumwälzleitungsanlage weist einen Ventilator I5 auf, welcher durch einen Motor 16
über einen Riemen 17 betätigt ist und als Antrieb für das Gas gemäß dem Efeil F in der Hauptumwälzleitungsanlage 7 wirkt, d.h.
in Richtung der ersten Endöffnung 6. Stromab vom Ventilator 15 gelegen ist eine Zerstäubungsrampe 18 angebracht, die durch
ein Tiefsttemperaturflüssigkeitsreservoir 19 mittels eines Ventiles 20 versorgt wird, das einer thermostatischen Steuervorrichtung
21 unterworfen ist, die mit einer Thermostatsonde
22 ausgerüstet ist, welche von der Zerstäubungsrampe 18 stromab gelegen ist, während stromauf vom Ventilator I5 eine Thermostatsonde
35 angeordnet und geeignet ausgebildet ist,daß sie mittels eines Reglers 36 die Umsteuerung der Ventile 12-13
einerseits sicherstellt und dann andererseits das Anhalten des Motors des Ventilators 16 sicherstellt, wenn eine Kühltemperatur
erreicht ist. Beiläufig bemerkt man, daß das An-
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halten des Motors 16 das Anhalten der Zerstäubung in der
Rampe 18 hervorruft, wenn letztere sich in Funktion befand.
Die so beschrüaeie Vorrichtung bestimmt eine Längskühlzone
30, die aus der Gesamtheit des Kühltunnels 1 besteht, wobei
diese Kühlzone 30 längs in eine eingeschränkt bzw. beschränkt
genannte Zone 31 zwischen der Endöffnung 3 und der Querebene in der Höhe der mittleren Öffnung 8 einerseits
und eine die Restzone genannte Zone 32 zwischen eben
dieser Ebene der mittleren Öffnung 8 und der Einführöffnung 2 geteilt ist.
Im Betrieb werden I öseGüter bei warmer Temperatur, z.B. bei
Umgebungstemperatur, in den Kühltunnel ausgeschüttet, wo sie sich bis zur Einnahme des gesamten inneren Volumens
dieses Kühltunnels 1 aufschütten. Danach läuft der Ventilator 15 zugleich mit der Zerstäuberrampe 18, die beispielsweise
flüssigen Stickstoff zerstäubt. Im Verlaufe eines ersten Schrittes wird das Ventil 12 geöffnet, während
das Ventil 13 geschlossen ist; dadurch wird sichergestellt, daß der Kreislauf des Recycliergases sich quer zu der alleinigen
Zone 31 ausbildet (Pfeile F1 , F" , F"1 ), zur mittleren
Öffnung 8 des Hauptumwälzkreislaufs 7 (Pfeil F) und quer zur ersten Endöffnung 6 ausbildet.
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Währenddessen strömt in F_ quer durch eine Öffnung 33 der
Eintrittsöffnung 2 eine während des Betriebs der Rampe 18 gebildete Überschußgasstrommenge ab. Man stellt fest, daß
es durch diese Vorrichtung möglich ist, die kältesten Gase durch die beschränkte Zone 31 strömen zu lassen, während
die überschüssigen Gase quer durch die Restzone 33 strömen, welche die Vorkühlzone genannt wird, wobei sich die Überschußgase
vor dem Austritt in die freie Luft erwärmen. Nachdem die Temperatur des aus der beschränkten Zone 31
ausgeströmten,Gases, d.h. die Temperatur, die von der Sonde 35 abgegriffen wird, praktisch bei der Anfangstemperatur der
kältesten Gase liegt, die in der Hauptumwälzleitungsanlage 7 eingefangen sind, gestattet die automatische Vorrichtung 36
die Umschaltung der Ventile 12 und 13t das Ventil 13 kommt
zum Öffnen, und das Ventil 12 kommt zum Schließen: Der Kreislauf der Kühlgase strömt somit nicht nur durch die beschränkte
Zone 311 sondern ebenfalls auch gemäß der Pfeile
F„, F' durch den Restteil 32 der Kühlzone 30, wobei er durch die Hilfsumwälzleitungsanlage 9» dann durch die Hauptumwälzleitungsanlage
7 derart umgewälzt wird, daß das Umwälzgerät 15 und Zerstäubungsgerät 18 verwendet werden.
Im Gegensatz hierzu^ was sich im Verlaufe des ersten Schrittes
ergibt, wird das Überschußgas im Verlaufe dieses zweiten Schrittes bei 33 direkt zur Atmosphäre bei einer langsam
mehr und mehr niedrigen Temperatur freigegeben. Sobald die an der Stelle der Sonde 35 abgegriffene Temperatur der Kühl-
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gase gleich der derjenigen Gase hinsichtlich der Temperatur der Sonde 22 ist, die nicht der Erwärmung unterworfen
waren, wird der gesamte Gasumlauf 15 und ggf. der Kreislauf
des verflüssigten Sprühgases 18 durch die Vorrichtung
36 außer Funktion gesetzt bzw. abgeschaltet, und die ganze
Ladung oder der ganze Posten von in den Kühltunnel 1 befindlichen losen Gütern kann durch die Eintrittsöffnurg 3
unter Verwendung der Entleerungsvorrichtung k zu einem Brechwerk 3^ hin entleert werden. Wenn erst einmal der
Tunnel vollständig leer ist, wird die Ausgangsöffnung 3 geschlossen,
die Austragsvondchiungwird angehalten, und andere
Güter mit höherer Temperatur, z.B. Umgebungstemperatur, werden am oberen Ende des Tunnels durch die Öffnung 2 eingeführt.
Aus Fig. 3 ersieht man, daß auf der Ordinate die Temperatur
T und auf der Abszisse die Zeit · t aufgetragen hat.
Die Umgebungstemperatur entspricht dem Wert O, während die
entspricht kälteste Temperatur des Kühlgases der Temperatur Ti/. Während
eines ersten Schrittesf der bis zur Zeit ti geht, sieht man,
daß die Temperatur des Kühlgases am Eintritt des Ventilators durch Tv dargestellt wird. Zur Zeit ti erfolgt, wie oben
erwähnt, das Umschalten der Ventile 12 und 13» und man ver- ·
steht somit, daß die Temperatur des Gases am Eintritt des Ventilators auf die Temperatur Ti steigt, um langsam wieder
während des zweiten Betriebsschrittes zwischen den Zeiten ti und t2 auf die Temperatur Tr abzufallen. Während dieser
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ganzen Zeit, die bis zur Zeit t2 geht, hat man als Tsg die
Temperaturkurve des Ausgangs der Gase durch die Öffnung des Eintritts 2 dargestellt, und man sieht, daß im ersten
Schritt (zwischen O und ti) die Temperatur der austretenden
Gase etwas unter der Umgebungstemperatur sein kann, und genauer: Teil der Umgebungstemperatur, um auf eine mittlere
kalte Temperatur zu kommen, während nach Umschaltung der Ventile während des zweiten Schrittes, der sich von der Zeit
ti zur Zeit t2 erstreckt, diese Ausgangstemperatur der warmen
Gase schnell fällt, um bei einer Endkühltemperatür zu
enden. Die Gesamtheit der losen Produkte ist also auf die gewünschte Temperatur gekühlt.
In Fig. 2 findet man wieder einen Kühltunnel, bei dem gewisse in Fig. 1 dargestellte Tunnelelemente verwendet sind,
und diese Elemente sind wieder mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Im Gegensatz zu Fig. 1 hat der Tunnel 1 hier eine
nicht vertikale Achse, sondern eine sehr leicht zur Vertikalen geneigte Achse mit einem Neigungswinkel in der Größenordnung
von 30 zur Horizontalen, während er an dem stromab gelegenen Ende durch ein horizontales Teil kO endet, welches
mit einer Entleerungsöffnung 3 versehen ist. Der gesamte Tunnel ist auf Kugellagerlaufringen kl gelagert und einer
Wechselvibrationsanlage hZ zugeordnet. Dieser Tunnel ist
besonders für die Kühlung von losen bzw. unverpackten Gütern oder Gegenständen relativ großer Dichte und großem Volumen
geeignet^ beispielsweise Motore oder elektrische Transformatoren
deren Beladung in einem vertikalen Tunnel zu Anfang
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der Beschickung das Risiko von Schlagen hervorruft, wodurch
die Kühltunnelwände beschädigt werden können.
Die Erfindung richtet sich auf die Kühlung von Gegenständen, um sie hart werden zu lassen bzw. zu härten oder sie hinsichtlich
ihrer Zerkleinerung zu zerbrechen.
Der beschriebene Tunnel kann auch mit flüssigem C02 beschickt werden, das unter einem Druck von 20 Bar bei -20 C gelagert
ist. Nur die Beschickungsrampe für Kältefließmittel muß modifiziert sein. Die Kühlung durch das C02 wird verwendet,
um die Produkte zu behandeln, für welche die Zerbrechtemperatur relativ kalt ist (Brechtemperatur über oder gleich -60 C)
als Beispiel: Zamak, die Produkte auf Kautschukbasis und P.V.C.
Das C02 kann ebenfalls ins Auge gefaßt werden, um eine Charge
oder Ladung bis auf -4θ C, -60 C vorzukühlen, wobei die Kühlung
auf niedrigere Temperaturen durch den flüssigen Stickstoff sichergestellt ist.
Die Kühlung der Charge in dem Tunnel kann in zwei Etappen sichergestellt werden:
- Vorkühlung der Charge mit Umgebungstemperatur auf eine
Temperatur zwischen -20 C und -60 C, entweder . durch mechanisches Kühlaggregat oder
■t durch das C02 oder jedes andere Kühlfließmittel außer
flüssigem Stickstoff.
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- Kühlung bis auf die Brechtemperatur durch flüssigen Stickstoff.
Das Interesse dieses Verfahrens ist auf die Begrenzung des flüssigen Stickstoffverbrauchs gerichtet. Die Vorkühlung
des Produkts wird mit einem Kältepreis sichergestellt, der unter dem der Kilogrammkalorie liegt, die
durch flüssigen Stickstoff erzeugt ist.
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Claims (7)
- PatentansprücheΛ Λ Verfahren zum Kühlen von losen Gegenständen in diskontinuierlicher Aufgabe, welche die Gesamtheit einer dünnen bzw. langgestreckten thermischen Isolierzone einnehmen, wobei man einerseits in einem ersten Schritt mit einer vollständigen Kühlung der in einem eingeschränkten Längsteil der thermischen Isolierzone befindlichen Gegenstände beim Umlauf einer Hauptkühlgasströmungsmenge längs im Inneren des eingeschränkten Teils verfährt, wobei das Kühlgas mindestens teilweise außerhalb der Kühlzone zu einem Gerät zur Injektion von Kälteenergie, insbesondere gekühltes Gas, ggf. Gas im flüssigen oder festen Zugband, umgewälzt wird, man andererseits mit einer Vorkühlung der in einem Restteil der thermischen Isolierzone befindlichen Gegenstände bei Längsumlauf in diesem Restteil, dann Entleerung einer niehtrezyklierten Überschußkühlgasströmungsmenge zur Atmosphäre hin verfährt, dadurch gekennzeichnet, daß nach Sicherstellung dieser vollständigen Kühlung der losen Güter, die sich in der länglichen, eingeschränkten Zone befinden, in einem zweiten Schritt die ganze Kühlgas-Hatiptströmmenge in diesem Restteil der thermischen Isolierwirdzone umlaufen gelassen und dassebenfalls außerhalb der thermischen Isolierzone eine Kühlgasüberschußströmungsmenge zu dem Kaiteenergieinjektionsgerät mit direkter Entleerung in die Atmosphäre umgewälzt wird.809852/0757 - 13 -
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kühlung der losen, in dem eingeschränkten Teil der thermischen Isolierzone befindlichen Gegenstände während einer Zeit eines ersten Schrittes sicherstellt, derart, daß das aus der eingeschränkten Zone austretende Kühlgas sich im wesentlichen bei derselben Temperatur befindet, wie die, die es beim Eintritt in die eingeschränkte Zone hätte.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlgas in dem Restteil der thermischen Isolierzone während einer Zeit des zweiten Schrittes umgewälzt wird, und daß das au3 dem Restteil der thermischen Isolierzone austretende Kühlgas im wesentlichen auf derselben Temperatur ist wie diejenige, die es beim Eintritt in den Restteil der thermischen Isolierzone hatte.
- h. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kühlgas in dem zweiten Schritt in dem Restteil der thermischen Isolierzone zuvor in der eingeschränkten thermischen Isolierzone umgelaufen ist.
- 5. Kühlanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k, insbesondere mit einem thermisch isolierten Kühltunnel, einer ersten an einem Ende des Tunnels angeordneten Endöffnung und einer an einem Mittelteil angeordneten mittleren Öffnung und einer Haupt-- 14 609852/0757-if -kreislaufleitungsanlage mit Gasumwälzeinrichtungen und
Flüssiggasinjektionseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Endöffnung am anderen Ende des Kühltunnels und eine Hilfskreislaufleitungsanlage vorgesehen sind, die mit der zweiten Endöffnung und der Hauptkreislauf-Leitungsai-lage stromauf von den Gasumwälzeinrichtungen angeschlossen ist, und daß Ventile einerseits direkt in der Hilfskreislauf-Leitungsanlage zwischen der
Verbindungsstelle der Hilfskreislauf-Leitungsanlage mit der Hauptkreislauf -Leitungsanlage und der zweiten Endöffnung und andererseits zwischen der Verbindungsstelle der Hilfskreislauf-Leitungsanlage mit der Hauptkreislauf-Leitungsanlage und der mittleren Öffnung vorgesehen sind. - 6. Anlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kühltunnel ein zur Horizontalen derart geneigtes Hauptteil aufweist, daß ein Übergang der losen Gegenständevon einem zweiten Ende des Kanals, welcher die Einführöffnung bildet, zu einem ersten Ende des Tunnels hin,
welches die Entleerungsöffnung bildet, sichergestellt ist. - 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Teil des Kühltunnels mit einer Längsschwingung versehen ist und daß der Kühltunnel Einrichtungen zur ¥echselverschiebung gemäß dieser Achse aufweist.609852/0757
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