用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法及通道再冷卻設備的製作方法

2023-05-29 02:14:51

用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法及通道再冷卻設備的製作方法
【專利摘要】用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法及通道再冷卻設備。一種用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法，其中通道冷卻設備包括藉助於在冷卻劑迴路中循環的冷卻劑來冷卻容器中的產品的一個或多個冷卻單元，該冷卻劑迴路包括熱交換器；該方法包括控制冷卻劑的循環量的步驟和控制冷卻劑的溫度的步驟，其中，測量並基於與預定參數的比較來控制冷卻劑的循環量和溫度兩者，使得熱交換器的熱產量被最優化。
【專利說明】用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法及通道再冷卻設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於回收來自通道再冷卻設備(tunnel recooling apparatus)的熱的方法。本發明進一步包括與該方法對應的通道再冷卻設備。
【背景技術】
[0002]為了保存的目的，諸如液體食品、飲料、果汁等產品通常被加熱並接著在熱的狀態下被填充到容器內。接著使容器內的填充產品冷卻下來。為此，通常使用通道再冷卻設備。典型地，使用液體冷卻劑，例如水。從冷卻設備離開的冷卻下來的例如瓶等容器具有比進入的容器的溫度低的預定溫度。在冷卻劑例如通過噴灑或衝灑而已經與通道冷卻設備中的容器接觸之後，冷卻劑由於熱交換而被加熱。為了熱回收，在冷卻劑流中包括熱交換器。冷卻劑在典型地使用一個或多個泵的迴路中循環。泵的設計、設備以及溫度受到系統的標稱排量、即系統的最大額定值的嚴格指導。
[0003]然而在生產廠的實際環境下，標稱排量僅在限制的周期內達成。例如，用不同的產品和不同的輸出來作業系統。此外，發生了短暫的生產間隙和嚴重的生產中斷。關於通道再冷卻設備的產品下遊的瓶的出口溫度，在實際操作中獲得了足夠的冷卻結果。然而，冷卻劑流的熱交換器中的熱產量/熱回收經常不是最理想的。
[0004]鑑於上述問題，因此本發明的目的是使通道再冷卻設備中的熱產量/熱回收最優化並且特別是使其增加。

【發明內容】

[0005]上述目的通過根據如下所述的用於容器中產品的熱處理的方法和裝置來實現。
[0006]根據本發明的方法包括一種用於回收來自通道冷卻設備的熱的方法，所述通道冷卻設備包括藉助於在冷卻劑迴路中循環的冷卻劑來冷卻容器中的產品的一個或多個冷卻單元，所述冷卻劑迴路包括熱交換器；所述方法包括如下步驟:控制所述冷卻劑的循環量；以及控制所述冷卻劑的溫度；其中，測量並基於與預定參數的比較來控制所述冷卻劑的循環量和溫度，使得所述熱交換器的熱產量被最優化。
[0007]通過控制冷卻劑的循環量和冷卻劑的溫度這兩者，可以最優化地響應於當前的操作狀況。可以與例如關於熱量、離開的容器的最小溫度、離開的容器的最大溫度、冷卻劑的最小溫度、冷卻劑的最大溫度、冷卻劑的體積流率等預置(defaults)相對應地來調節冷卻劑迴路。因此可以再現熱回收的整體效果。應該理解的是，用於冷卻劑的術語循環量和再循環量被視作相同。同樣，術語冷卻劑流和冷卻劑遊被視為相同。德文術語「 WSrmetauseher」和「 Wirmeaustauscher」(中文中均為「熱交換器」)也被視作同義的。
[0008]在本方法中，控制冷卻劑的循環量和控制冷卻劑的溫度的步驟可以基本上同時地進行。
[0009]對冷卻劑的循環量和溫度的幾乎同時的控制可以因此特別高效地適用於當前的操作狀況，使得可以高效地達成熱回收的目的。
[0010]在本方法中，預定的參數可以包括通道冷卻設備的操作性能。
[0011]通道冷卻設備的操作性能可以被預先確定為參數。該參數可以理解成閾值。
[0012]在本方法中，控制冷卻劑的循環量和控制冷卻劑的溫度的步驟可以響應於通道冷卻設備的當前操作性能，特別是與操作的中斷相關的通道冷卻設備的當前操作性能。
[0013]冷卻劑的循環量的控制和冷卻劑的溫度的控制可以響應於通道冷卻設備的當前操作性能。特別是在通道冷卻設備的操作中斷的情況中，例如如果暫時沒有待冷卻的容器通過通道冷卻設備，或者如果容器的通過速度改變了，則溫度和循環量的改變可以是適當的。
[0014]在本方法中，預定參數可以包括產品的類型。
[0015]取決於產品的類型，能夠用變化的溫度冷卻和/或用變化的冷卻劑量冷卻。相應的控制可以根據產品及其容器最優化地調節通道冷卻設備。
[0016]上述方法可以進一步包括一個或多個預定參數的再調節或再輸入。
[0017]預定參數可以被理解為初始或預置值。可以與當前操作狀況相應地或者在產品改變的情況中或者由於熱回收的不同需求而再調節或再輸入這些參數，以由此能夠提供一個或多個改變了的參數。
[0018]本發明進一步提供一種通道再冷卻設備，其具有藉助於冷卻劑來冷卻容器中的產品的一個或多個冷卻單元，所述通道再冷卻設備包括:冷卻劑迴路，在所述冷卻劑迴路中所述冷卻劑是循環的，該冷卻劑迴路包括用於從所述冷卻劑回收熱的熱交換器、用於控制所述冷卻劑的溫度的第一控制閥和用於控制所述冷卻劑的循環量的第二控制閥；測量設備，其用於測量所述冷卻劑的溫度和循環量；控制單元，其用於控制所述冷卻劑迴路，特別是用於控制所述第一控制閥和所述第二控制閥，使得所述熱交換器的熱產量被最優化，其中，所述控制單元被設計成將所述冷卻劑的測量出的循環量和測量出的溫度與預定參數進行比較。
[0019]優點與以上已經提到的相應的方法的優點相同。控制單元、例如計算機可以控制用於控制溫度和用於控制循環量的控制閥。
[0020]在通道再冷卻設備中，控制單元可以被實現為基本上同時地控制第一和第二控制閥。
[0021]在通道再冷卻設備中，預定參數可以包括通道冷卻設備的操作性能。
[0022]在通道再冷卻設備中，預定參數可以包括產品的類型。
[0023]在通道再冷卻設備中，控制單元可以被設計成響應於通道冷卻設備的當前操作性能，特別是與操作的中斷相關的通道冷卻設備的當前操作性能。
[0024]在通道再冷卻設備中，控制單元可以被設計成再調節預定參數中的一個或多個。
[0025]冷卻劑的溫度和冷卻劑的循環量可以藉助於測量設備、例如溫度指示器控制器TIC或者量顯示控制單元來確定。這些測量設備可以一體化在控制閥中或者可以分開地實現。可以從通道冷卻設備中的一個或多個冷卻單元中測量冷卻單元中的液位。為此，可以使用LIC/LLIC (液位指示器控制器)。
[0026]所以，適用以下情況:取代僅基於冷卻劑的溫度或冷卻劑的再循環量的簡單控制，通過對冷卻劑的再循環量和冷卻劑溫度的幾乎同時的控制，能夠響應於通道冷卻設備的當前狀況。對於各產品、各性能以及對於各操作狀況可以使熱產量最優化。因此可以再現熱回收的整體效果。也可以將熱產量調節至特定的期望值。
[0027]下面，將參照附圖來說明本發明的實施方式。所說明的實施方式在各方面均僅視作說明性的而不是限制性的，並且所述特徵的各種組合均被包含在本發明中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1示出根據本發明的通道再冷卻設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]在圖1中，示出了具有多個冷卻單元20.1至20.3的通道再冷卻設備I。在圖1中僅通過示例示出了三個冷卻單元20.1至20.3。然而，也能夠設置不同數量的冷卻單元。圖1中還示出出口區35。在通道再冷卻設備I中，容器25按箭頭29指示的被引入。所述箭頭標明了產品的移動方向。產品被填充在容器25、例如瓶內。瓶典型地是封閉的(closed)。容器25被運送通過各個冷卻單元20.1至20.3。在運送期間，容器25由於被用冷卻劑、例如水噴灑或衝灑(irrigate)而被冷卻。相對地,冷卻劑在與容器25接觸時被加熱。冷卻單元20.1至20.3為此包括噴灑或衝灑裝置21.1至21.3。在冷卻單元中各自現行(prevailing)的溫度方面，不同的冷卻單元20.1至20.3典型地不同。典型地，冷卻單元20.1至20.3中的從第一個到最後一個存在著溫度梯度，其中典型地，第一冷卻單元、這裡為20.1是冷卻單元20.1至20.3中的最熱的一個，並且最後的冷卻單元、這裡為20.3是冷卻單元20.1至20.3中的最冷的一個。冷卻單元20.1至20.3具有用於冷卻劑的存儲盆23.1至23.3。存儲盆23.1至23.3填充有冷卻劑。冷卻劑的液位可以在各個存儲盆23.1至23.3中是變化的。冷卻通道I的冷卻單元20.1至20.3例如被用連接線路24.1和24.2彼此連接。因此，冷卻劑可以被從一個冷卻單元泵送到一個或多個相鄰的冷卻單元內，例如被從較冷的冷卻單元泵送到較熱的冷卻單元內。箭頭33表示泵送的方向。泵送的方向典型地與通道冷卻設備的移動方向29相反。圖1中未示出為此所需的泵。冷卻水也可以被從一個冷卻單元泵送到相鄰的冷卻單元內，並且也許還能在那裡被再次用於衝灑。
[0030]圖1示出泵22.1至22.3，這些泵可以各自經由冷卻劑供給線路25.1至25.3從相應的存儲盆23.1至23.3將冷卻劑供給至衝灑系統21.1至21.3。泵22.1至22.3可以配備有馬達。此外，示出了溫度測量設備27.1至27.3。這些可以包括例如溫度指示器控制器TIC。藉助於溫度測量設備27.1至27.3，可以測量從各個存儲盆23.1至23.3泵送出來的冷卻劑的當前溫度。該溫度也可以顯示(indicate)出來。因此,對於各冷卻單元20.1至20.3，冷卻劑的溫度可以被準確地確定。應該理解的是，溫度測量設備27.1至27.3可以幾乎連續地測量溫度。此外，在圖1中用附圖標記28.1至28.3標明了能夠為各冷卻單元20.1至20.3測量冷卻供給線路中的壓力的壓力傳感器。通道再冷卻設備通過用於第一冷卻單元20.1的示例進一步示出了液位指示器控制器LIC31，藉助於該控制器LIC31可以檢查冷卻單元20.1中的液位。為此，可以估計冷卻單元中的冷卻劑的量。此外，還可以為其他冷卻單元中的一些或所有冷卻單元設置LIC單元。
[0031]可以根據需要經由供給線路26為冷卻劑迴路附加地給送新鮮的冷卻劑。新鮮的冷卻劑可以按箭頭26P指示被引入到第三冷卻單元20.3的存儲盆內。也可以在冷卻單元20.1至20.3中的另一個中引入新鮮的冷卻劑，或者可以為超過一個的冷卻單元提供新鮮的冷卻劑。供給線路26可以包括未示出的合適的切斷閥。
[0032]經由線路2、4和6，冷卻劑可以從第一冷卻單元20.1、特別是從其存儲盆23.1到達熱交換器3。也可以從冷卻單元中的另一個或冷卻單元中的多個中引導冷卻劑。冷卻劑藉助於泵9被從線路2泵送至熱交換器3。在泵9的上遊，示出了另一線路13，冷卻劑可以經由該線路被沿著箭頭13P的方向排出。線路13典型地設置有切斷閥(未示出)，該閥在通道冷卻設備I的操作期間在正常狀態下是關閉的。在泵9和熱交換器3之間繪出了第一控制閥5。控制閥5與熱交換器之間的線路是用附圖標記6標明的冷卻劑線路。控制閥5在圖1中被示出為三通控制閥，但是也可以是其他閥類型。控制閥5控制有多少冷卻劑從線路4經由線路6流至熱交換器3。到達了熱交換器3的冷卻劑在那裡與熱交換器3的介質(未示出)交換熱。該熱可以用在生產廠內，例如用於可以先於通道再冷卻設備的巴氏消毒機(未示出)。在熱交換器中的熱交換之後，冷卻劑變冷了並且經由線路10從熱交換器再次流回至通道冷卻設備I。同樣，控制閥5經由不到達熱交換器的線路8來調節有多少冷卻劑流過熱交換器3。各個供給線路6、8、10中的流動的方向用箭頭6P、8P和IOP標明。線路
4、6和8中的冷卻劑幾乎具有相同的溫度。然而，線路4、6和8中的冷卻劑具有與線路10中的冷卻劑不同的溫度。線路10和線路8彼此接合。控制閥5對經由線路8和10再次彼此接合的冷卻劑流的混合進行控制。結果，如果控制閥5使得冷卻劑流經由線路6到達熱交換器3，則在線路8和10的接合之後，冷卻劑具有比熱交換器的上遊低的溫度。
[0033]此外，示出了可以位於控制閥5的上遊和下遊的壓力測量設備11。該設備能夠附加地測量線路4和8中的壓力。應該理解的是，可以採用未示出的甚至更多的壓力測量設備。此外，示出了溫度測量設備27A和27B。這些溫度測量設備可以測量控制閥5的上遊和線路8與10接合之後的冷卻劑的溫度。示意性地繪出了控制單元15。控制單元15檢測溫度測量設備27A和27B的信息並且將其用於控制過程。特別地，可以控制控制閥5。同樣，控制單元15可以檢測溫度測量設備27.1至27.3的信息，從而各冷卻單元中的冷卻劑的溫度方面的信息可以被考慮用於控制過程。控制單元還可以檢測LIC單元31的信息，以響應於冷卻單元中的冷卻劑的液位。控制單元進一步控制第二控制閥7。在線路8和10已經被接合之後，變冷了的冷卻劑經由路線12在箭頭12P的方向上被再次引導至冷卻單元中的一個。在圖1中，這是作為示例的冷卻單元20.3。控制閥7控制通過量，即流回到冷卻單元20.3的冷卻劑流。在控制閥與冷卻單元之間，被相應地控制了的冷卻劑體積可以經由線路14流到冷卻單元20.3。冷卻劑流到冷卻單元20.3的存儲盆內。溫度測量設備TIC27.3可以相應地控制被供給的冷卻劑的溫度。特別地，控制單元15可以幾乎同時地控制兩個控制閥5和7。由此，可以非常迅速地響應溫度變化或體積需要。
[0034]根據本發明的用於圖1中示出的通道冷卻設備的方法包括:取決於通道冷卻設備I的當前操作參數進行的控制閥5和7的控制。這裡，還可以考慮關於冷卻介質的溫度、產品的類型、冷卻線路中的壓力和冷卻單元中的壓力的預定參數。這些參數可以被存儲在資料庫中。然而，可以更新或修改這些參數，以使其適應於通道冷卻設備的當前操作狀況。
[0035]若沒有控制，則冷卻劑溫度由環境因素、例如冷卻塔的溫度確定，並且流率不受控制。組合起來的太大且太冷的冷卻劑流幾乎不允許任何回收，因為在機器中不可能有熱的集中。[0036]可以藉助於控制單元15通過控制閥7調節流率並且通過控制閥5來調節冷卻劑溫度而使得用於通道再冷卻設備I的冷卻被最優化，使得從通道冷卻設備出來的產品的出口溫度被儘可能精確地調節。
[0037]此外，可以例如通過藉助於控制閥7減小冷卻劑流而達到在當前冷卻劑溫度和恆定的出口溫度條件下最優化的熱回收水平。因此，增加了冷卻劑的返回溫度並且結果是能量回收更加高效。
[0038]此外，可以通過藉助於控制閥7減小冷卻單元級聯的冷卻劑流而力求再次達到在冷卻劑溫度和特定變化範圍內的出口溫度條件下最大的熱回收水平。由此，增加了級聯的返回溫度，並且能量回收變得更高效，而出口溫度改變了並且變得比實際額定點更熱或更冷。
【權利要求】
1.一種用於回收來自通道冷卻設備(I)的熱的方法，所述通道冷卻設備包括藉助於在冷卻劑迴路中循環的冷卻劑來冷卻容器(25)中的產品的一個或多個冷卻單元(20.1-20.3)，所述冷卻劑迴路包括熱交換器(3);所述方法包括如下步驟: (i)控制所述冷卻劑的循環量；以及 (ii)控制所述冷卻劑的溫度； 其中，測量並基於與預定參數的比較來控制所述冷卻劑的循環量和溫度，使得所述熱交換器(3)的熱產量被最優化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟(i)和(ii )基本上同時地起作用。
3.根據權利要求1和2中的至少一項所述的方法，其特徵在於，所述預定參數包括所述通道冷卻設備(I)的操作性能。
4.根據權利要求1至3中的至少一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟(i)和(ii)響應於所述通道冷卻設備(I)的當前操作性能，特別是與操作的中斷相關的所述通道冷卻設備(I)的當前操作性能。
5.根據權利要求1至4所述的方法，其特徵在於，所述預定參數包括產品的類型。
6.根據權利要求1至5中的至少一項所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括所述預定參數中的一個或 多個的再調節或再輸入的步驟。
7.—種通道再冷卻設備，其具有藉助於冷卻劑來冷卻容器(25)中的產品的一個或多個冷卻單元(20.1-20.3)，所述通道再冷卻設備包括: 冷卻劑迴路，在所述冷卻劑迴路中所述冷卻劑是循環的，該冷卻劑迴路包括: 用於從所述冷卻劑回收熱的熱交換器(3 )， 用於控制所述冷卻劑的溫度的第一控制閥(5 )， 用於控制所述冷卻劑的循環量的第二控制閥(7)； 測量設備(27.1-27.3，27A，27B，31)，其用於測量所述冷卻劑的溫度和循環量； 控制單元(15)，其用於控制所述冷卻劑迴路，特別是用於控制所述第一控制閥(5)和所述第二控制閥(7)，使得所述熱交換器(3)的熱產量被最優化，其中，所述控制單元(15)被設計成將所述冷卻劑的測量出的循環量和測量出的溫度與預定參數進行比較。
8.根據權利要求7所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述控制單元(15)被實現為基本上同時地控制所述第一控制閥(5 )和所述第二控制閥(7 )。
9.根據權利要求7或8所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述預定參數包括所述通道冷卻設備(I)的操作性能。
10.根據權利要求7至9所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述預定參數包括產品的類型。
11.根據權利要求7至10中的任一項所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述控制單元(15)被實現為響應於所述通道冷卻設備(I)的當前操作性能，特別是與操作的中斷相關的所述通道冷卻設備(I)的當前操作性能。
12.根據權利要求7至11中的任一項所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述控制單元(15)被實現為再調節所述預定參數中的一個或多個。
13.根據權利要求7至12中的任一項所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述測量設備(27.1-27.3，27A，37B)包括溫度指示器控制單元TIC。
14.根據權利要求7至13中的任一項所述的通道再冷卻設備，其特徵在於，所述測量設備(31)包括液位指示 器控制單元LIC。
【文檔編號】F28F27/00GK103791766SQ201310520743
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2012年10月29日
【發明者】F·J·華格納, J·K·閔採爾, J·埃克斯坦 申請人:克朗斯股份公司