用于回收來自通道冷卻設(shè)備的熱的方法及通道再冷卻設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于回收來自通道冷卻設(shè)備的熱的方法及通道再冷卻設(shè)備。一種用于回收來自通道冷卻設(shè)備的熱的方法，其中通道冷卻設(shè)備包括借助于在冷卻劑回路中循環(huán)的冷卻劑來冷卻容器中的產(chǎn)品的一個或多個冷卻單元，該冷卻劑回路包括熱交換器；該方法包括控制冷卻劑的循環(huán)量的步驟和控制冷卻劑的溫度的步驟，其中，測量并基于與預(yù)定參數(shù)的比較來控制冷卻劑的循環(huán)量和溫度兩者，使得熱交換器的熱產(chǎn)量被最優(yōu)化。
【專利說明】用于回收來自通道冷卻設(shè)備的熱的方法及通道再冷卻設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于回收來自通道再冷卻設(shè)備(tunnel recooling apparatus)的熱的方法。本發(fā)明進(jìn)一步包括與該方法對應(yīng)的通道再冷卻設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保存的目的，諸如液體食品、飲料、果汁等產(chǎn)品通常被加熱并接著在熱的狀態(tài)下被填充到容器內(nèi)。接著使容器內(nèi)的填充產(chǎn)品冷卻下來。為此，通常使用通道再冷卻設(shè)備。典型地，使用液體冷卻劑，例如水。從冷卻設(shè)備離開的冷卻下來的例如瓶等容器具有比進(jìn)入的容器的溫度低的預(yù)定溫度。在冷卻劑例如通過噴灑或沖灑而已經(jīng)與通道冷卻設(shè)備中的容器接觸之后，冷卻劑由于熱交換而被加熱。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回路中循環(huán)。泵的設(shè)計、設(shè)備以及溫度受到系統(tǒng)的標(biāo)稱排量、即系統(tǒng)的最大額定值的嚴(yán)格指導(dǎo)。
[0003]然而在生產(chǎn)廠的實際環(huán)境下，標(biāo)稱排量僅在限制的周期內(nèi)達(dá)成。例如，用不同的產(chǎn)品和不同的輸出來操作系統(tǒng)。此外，發(fā)生了短暫的生產(chǎn)間隙和嚴(yán)重的生產(chǎn)中斷。關(guān)于通道再冷卻設(shè)備的產(chǎn)品下游的瓶的出口溫度，在實際操作中獲得了足夠的冷卻結(jié)果。然而，冷卻劑流的熱交換器中的熱產(chǎn)量/熱回收經(jīng)常不是最理想的。
[0004]鑒于上述問題，因此本發(fā)明的目的是使通道再冷卻設(shè)備中的熱產(chǎn)量/熱回收最優(yōu)化并且特別是使其增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]上述目的通過根據(jù)如下所述的用于容器中產(chǎn)品的熱處理的方法和裝置來實現(xiàn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方法包括一種用于回收來自通道冷卻設(shè)備的熱的方法，所述通道冷卻設(shè)備包括借助于在冷卻劑回路中循環(huán)的冷卻劑來冷卻容器中的產(chǎn)品的一個或多個冷卻單元，所述冷卻劑回路包括熱交換器；所述方法包括如下步驟:控制所述冷卻劑的循環(huán)量；以及控制所述冷卻劑的溫度；其中，測量并基于與預(yù)定參數(shù)的比較來控制所述冷卻劑的循環(huán)量和溫度，使得所述熱交換器的熱產(chǎn)量被最優(yōu)化。
[0007]通過控制冷卻劑的循環(huán)量和冷卻劑的溫度這兩者，可以最優(yōu)化地響應(yīng)于當(dāng)前的操作狀況?？梢耘c例如關(guān)于熱量、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(yù)置(defaults)相對應(yīng)地來調(diào)節(jié)冷卻劑回路。因此可以再現(xiàn)熱回收的整體效果。應(yīng)該理解的是，用于冷卻劑的術(shù)語循環(huán)量和再循環(huán)量被視作相同。同樣，術(shù)語冷卻劑流和冷卻劑游被視為相同。德文術(shù)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(huán)量和控制冷卻劑的溫度的步驟可以基本上同時地進(jìn)行。
[0009]對冷卻劑的循環(huán)量和溫度的幾乎同時的控制可以因此特別高效地適用于當(dāng)前的操作狀況，使得可以高效地達(dá)成熱回收的目的。
[0010]在本方法中，預(yù)定的參數(shù)可以包括通道冷卻設(shè)備的操作性能。
[0011]通道冷卻設(shè)備的操作性能可以被預(yù)先確定為參數(shù)。該參數(shù)可以理解成閾值。
[0012]在本方法中，控制冷卻劑的循環(huán)量和控制冷卻劑的溫度的步驟可以響應(yīng)于通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作性能，特別是與操作的中斷相關(guān)的通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作性能。
[0013]冷卻劑的循環(huán)量的控制和冷卻劑的溫度的控制可以響應(yīng)于通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作性能。特別是在通道冷卻設(shè)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(shè)備，或者如果容器的通過速度改變了，則溫度和循環(huán)量的改變可以是適當(dāng)?shù)摹?br> [0014]在本方法中，預(yù)定參數(shù)可以包括產(chǎn)品的類型。
[0015]取決于產(chǎn)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(yīng)的控制可以根據(jù)產(chǎn)品及其容器最優(yōu)化地調(diào)節(jié)通道冷卻設(shè)備。
[0016]上述方法可以進(jìn)一步包括一個或多個預(yù)定參數(shù)的再調(diào)節(jié)或再輸入。
[0017]預(yù)定參數(shù)可以被理解為初始或預(yù)置值。可以與當(dāng)前操作狀況相應(yīng)地或者在產(chǎn)品改變的情況中或者由于熱回收的不同需求而再調(diào)節(jié)或再輸入這些參數(shù)，以由此能夠提供一個或多個改變了的參數(shù)。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種通道再冷卻設(shè)備，其具有借助于冷卻劑來冷卻容器中的產(chǎn)品的一個或多個冷卻單元，所述通道再冷卻設(shè)備包括:冷卻劑回路，在所述冷卻劑回路中所述冷卻劑是循環(huán)的，該冷卻劑回路包括用于從所述冷卻劑回收熱的熱交換器、用于控制所述冷卻劑的溫度的第一控制閥和用于控制所述冷卻劑的循環(huán)量的第二控制閥；測量設(shè)備，其用于測量所述冷卻劑的溫度和循環(huán)量；控制單元，其用于控制所述冷卻劑回路，特別是用于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(chǎn)量被最優(yōu)化，其中，所述控制單元被設(shè)計成將所述冷卻劑的測量出的循環(huán)量和測量出的溫度與預(yù)定參數(shù)進(jìn)行比較。
[0019]優(yōu)點與以上已經(jīng)提到的相應(yīng)的方法的優(yōu)點相同?？刂茊卧?、例如計算機(jī)可以控制用于控制溫度和用于控制循環(huán)量的控制閥。
[0020]在通道再冷卻設(shè)備中，控制單元可以被實現(xiàn)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(shè)備中，預(yù)定參數(shù)可以包括通道冷卻設(shè)備的操作性能。
[0022]在通道再冷卻設(shè)備中，預(yù)定參數(shù)可以包括產(chǎn)品的類型。
[0023]在通道再冷卻設(shè)備中，控制單元可以被設(shè)計成響應(yīng)于通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作性能，特別是與操作的中斷相關(guān)的通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作性能。
[0024]在通道再冷卻設(shè)備中，控制單元可以被設(shè)計成再調(diào)節(jié)預(yù)定參數(shù)中的一個或多個。
[0025]冷卻劑的溫度和冷卻劑的循環(huán)量可以借助于測量設(shè)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(shè)備可以一體化在控制閥中或者可以分開地實現(xiàn)?？梢詮耐ǖ览鋮s設(shè)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:取代僅基于冷卻劑的溫度或冷卻劑的再循環(huán)量的簡單控制，通過對冷卻劑的再循環(huán)量和冷卻劑溫度的幾乎同時的控制，能夠響應(yīng)于通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前狀況。對于各產(chǎn)品、各性能以及對于各操作狀況可以使熱產(chǎn)量最優(yōu)化。因此可以再現(xiàn)熱回收的整體效果。也可以將熱產(chǎn)量調(diào)節(jié)至特定的期望值。
[0027]下面，將參照附圖來說明本發(fā)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，并且所述特征的各種組合均被包含在本發(fā)明中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的通道再冷卻設(shè)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(shè)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(shè)置不同數(shù)量的冷卻單元。圖1中還示出出口區(qū)35。在通道再冷卻設(shè)備I中，容器25按箭頭29指示的被引入。所述箭頭標(biāo)明了產(chǎn)品的移動方向。產(chǎn)品被填充在容器25、例如瓶內(nèi)。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由于被用冷卻劑、例如水噴灑或沖灑(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為此包括噴灑或沖灑裝置21.1至21.3。在冷卻單元中各自現(xiàn)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中的從第一個到最后一個存在著溫度梯度，其中典型地，第一冷卻單元、這里為20.1是冷卻單元20.1至20.3中的最熱的一個，并且最后的冷卻單元、這里為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具有用于冷卻劑的存儲盆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(nèi)，例如被從較冷的冷卻單元泵送到較熱的冷卻單元內(nèi)。箭頭33表示泵送的方向。泵送的方向典型地與通道冷卻設(shè)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(nèi)，并且也許還能在那里被再次用于沖灑。
[0030]圖1示出泵22.1至22.3，這些泵可以各自經(jīng)由冷卻劑供給線路25.1至25.3從相應(yīng)的存儲盆23.1至23.3將冷卻劑供給至沖灑系統(tǒng)21.1至21.3。泵22.1至22.3可以配備有馬達(dá)。此外，示出了溫度測量設(shè)備27.1至27.3。這些可以包括例如溫度指示器控制器TIC。借助于溫度測量設(shè)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(dāng)前溫度。該溫度也可以顯示(indicate)出來。因此,對于各冷卻單元20.1至20.3，冷卻劑的溫度可以被準(zhǔn)確地確定。應(yīng)該理解的是，溫度測量設(shè)備27.1至27.3可以幾乎連續(xù)地測量溫度。此外，在圖1中用附圖標(biāo)記28.1至28.3標(biāo)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(shè)備通過用于第一冷卻單元20.1的示例進(jìn)一步示出了液位指示器控制器LIC31，借助于該控制器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(shè)置LIC單元。
[0031]可以根據(jù)需要經(jīng)由供給線路26為冷卻劑回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(nèi)。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(jīng)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(dá)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(dǎo)冷卻劑。冷卻劑借助于泵9被從線路2泵送至熱交換器3。在泵9的上游，示出了另一線路13，冷卻劑可以經(jīng)由該線路被沿著箭頭13P的方向排出。線路13典型地設(shè)置有切斷閥(未示出)，該閥在通道冷卻設(shè)備I的操作期間在正常狀態(tài)下是關(guān)閉的。在泵9和熱交換器3之間繪出了第一控制閥5?？刂崎y5與熱交換器之間的線路是用附圖標(biāo)記6標(biāo)明的冷卻劑線路?？刂崎y5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(jīng)由線路6流至熱交換器3。到達(dá)了熱交換器3的冷卻劑在那里與熱交換器3的介質(zhì)(未示出)交換熱。該熱可以用在生產(chǎn)廠內(nèi)，例如用于可以先于通道再冷卻設(shè)備的巴氏消毒機(jī)(未示出)。在熱交換器中的熱交換之后，冷卻劑變冷了并且經(jīng)由線路10從熱交換器再次流回至通道冷卻設(shè)備I。同樣，控制閥5經(jīng)由不到達(dá)熱交換器的線路8來調(diào)節(jié)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(biāo)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(jīng)由線路8和10再次彼此接合的冷卻劑流的混合進(jìn)行控制。結(jié)果，如果控制閥5使得冷卻劑流經(jīng)由線路6到達(dá)熱交換器3，則在線路8和10的接合之后，冷卻劑具有比熱交換器的上游低的溫度。
[0033]此外，示出了可以位于控制閥5的上游和下游的壓力測量設(shè)備11。該設(shè)備能夠附加地測量線路4和8中的壓力。應(yīng)該理解的是，可以采用未示出的甚至更多的壓力測量設(shè)備。此外，示出了溫度測量設(shè)備27A和27B。這些溫度測量設(shè)備可以測量控制閥5的上游和線路8與10接合之后的冷卻劑的溫度。示意性地繪出了控制單元15?？刂茊卧?5檢測溫度測量設(shè)備27A和27B的信息并且將其用于控制過程。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(shè)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于控制過程?？刂茊卧€可以檢測LIC單元31的信息，以響應(yīng)于冷卻單元中的冷卻劑的液位。控制單元進(jìn)一步控制第二控制閥7。在線路8和10已經(jīng)被接合之后，變冷了的冷卻劑經(jīng)由路線12在箭頭12P的方向上被再次引導(dǎo)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(yīng)地控制了的冷卻劑體積可以經(jīng)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(nèi)。溫度測量設(shè)備TIC27.3可以相應(yīng)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(yīng)溫度變化或體積需要。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的用于圖1中示出的通道冷卻設(shè)備的方法包括:取決于通道冷卻設(shè)備I的當(dāng)前操作參數(shù)進(jìn)行的控制閥5和7的控制。這里，還可以考慮關(guān)于冷卻介質(zhì)的溫度、產(chǎn)品的類型、冷卻線路中的壓力和冷卻單元中的壓力的預(yù)定參數(shù)。這些參數(shù)可以被存儲在數(shù)據(jù)庫中。然而，可以更新或修改這些參數(shù)，以使其適應(yīng)于通道冷卻設(shè)備的當(dāng)前操作狀況。
[0035]若沒有控制，則冷卻劑溫度由環(huán)境因素、例如冷卻塔的溫度確定，并且流率不受控制。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(jī)器中不可能有熱的集中。[0036]可以借助于控制單元15通過控制閥7調(diào)節(jié)流率并且通過控制閥5來調(diào)節(jié)冷卻劑溫度而使得用于通道再冷卻設(shè)備I的冷卻被最優(yōu)化，使得從通道冷卻設(shè)備出來的產(chǎn)品的出口溫度被盡可能精確地調(diào)節(jié)。
[0037]此外，可以例如通過借助于控制閥7減小冷卻劑流而達(dá)到在當(dāng)前冷卻劑溫度和恒定的出口溫度條件下最優(yōu)化的熱回收水平。因此，增加了冷卻劑的返回溫度并且結(jié)果是能量回收更加高效。
[0038]此外，可以通過借助于控制閥7減小冷卻單元級聯(lián)的冷卻劑流而力求再次達(dá)到在冷卻劑溫度和特定變化范圍內(nèi)的出口溫度條件下最大的熱回收水平。由此，增加了級聯(lián)的返回溫度，并且能量回收變得更高效，而出口溫度改變了并且變得比實際額定點更熱或更冷。
【權(quán)利要求】
1.一種用于回收來自通道冷卻設(shè)備(I)的熱的方法，所述通道冷卻設(shè)備包括借助于在冷卻劑回路中循環(huán)的冷卻劑來冷卻容器(25)中的產(chǎn)品的一個或多個冷卻單元(20.1-20.3)，所述冷卻劑回路包括熱交換器(3);所述方法包括如下步驟: (i)控制所述冷卻劑的循環(huán)量；以及 (ii)控制所述冷卻劑的溫度； 其中，測量并基于與預(yù)定參數(shù)的比較來控制所述冷卻劑的循環(huán)量和溫度，使得所述熱交換器(3)的熱產(chǎn)量被最優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(i)和(ii )基本上同時地起作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定參數(shù)包括所述通道冷卻設(shè)備(I)的操作性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述步驟(i)和(ii)響應(yīng)于所述通道冷卻設(shè)備(I)的當(dāng)前操作性能，特別是與操作的中斷相關(guān)的所述通道冷卻設(shè)備(I)的當(dāng)前操作性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定參數(shù)包括產(chǎn)品的類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的至少一項所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括所述預(yù)定參數(shù)中的一個或 多個的再調(diào)節(jié)或再輸入的步驟。
7.—種通道再冷卻設(shè)備，其具有借助于冷卻劑來冷卻容器(25)中的產(chǎn)品的一個或多個冷卻單元(20.1-20.3)，所述通道再冷卻設(shè)備包括: 冷卻劑回路，在所述冷卻劑回路中所述冷卻劑是循環(huán)的，該冷卻劑回路包括: 用于從所述冷卻劑回收熱的熱交換器(3 )， 用于控制所述冷卻劑的溫度的第一控制閥(5 )， 用于控制所述冷卻劑的循環(huán)量的第二控制閥(7)； 測量設(shè)備(27.1-27.3，27A，27B，31)，其用于測量所述冷卻劑的溫度和循環(huán)量； 控制單元(15)，其用于控制所述冷卻劑回路，特別是用于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(chǎn)量被最優(yōu)化，其中，所述控制單元(15)被設(shè)計成將所述冷卻劑的測量出的循環(huán)量和測量出的溫度與預(yù)定參數(shù)進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(15)被實現(xiàn)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(jù)權(quán)利要求7或8所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定參數(shù)包括所述通道冷卻設(shè)備(I)的操作性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定參數(shù)包括產(chǎn)品的類型。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(15)被實現(xiàn)為響應(yīng)于所述通道冷卻設(shè)備(I)的當(dāng)前操作性能，特別是與操作的中斷相關(guān)的所述通道冷卻設(shè)備(I)的當(dāng)前操作性能。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任一項所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(15)被實現(xiàn)為再調(diào)節(jié)所述預(yù)定參數(shù)中的一個或多個。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的任一項所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述測量設(shè)備(27.1-27.3，27A，37B)包括溫度指示器控制單元TIC。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中的任一項所述的通道再冷卻設(shè)備，其特征在于，所述測量設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】F·J·瓦格納, J·K·閔采爾, J·埃克斯坦 申請人:克朗斯股份公司