Vorteile durch gemeinsame Entwicklungsarbeit

Die gemeinsame Entwicklung zahlt sich gleich in mehreren Bereichen aus. Deutliche Verbesserungen erreichten die Partner beispielsweise bei der Luftverteilung in den Kühlraum. Insbesondere für große Kühlräume ist es wichtig, dass die umgewälzte Luft das gesamte Kühlgut beaufschlagt. Dieses kann nur erreicht werden, wenn die Wurfweite richtig auf die Raumlänge ausgelegt ist. Nur so gelangt der Luftstrom bis in die äußersten Winkel des Kühlraums und garantiert kurze Abkühlzeiten, homogene Temperierung der Produkte und minimierte Temperaturschwankungen. Da die Kühlluft aus dem Ventilator drallbehaftet abströmt, platzt der Luftstrom ohne weitere Luftführung schnell auf. Das bedeutet, dass trotz großer Luftmenge und Kühlleistung die Wurfweite relativ gering ist (Bild 1a) und sich somit eine ungleichmäßige Luft- und Temperaturverteilung im Kühlraum ergibt.

Bisher war ein wabenförmiger Strömungsgleichrichter die Lösung. „Dieses Bauteil wird auf den Ventilator aufgesetzt und sorgt für einen gerichteten Luftstrom. Zugleich verursacht es jedoch einen Druckabfall. Das bedeutet, dass eine erhöhte elektrische Eingangsleitung erforderlich ist, um sowohl eine adäquate, hohe Luftmenge, als auch eine hohe Wurfweite zu erreichen“, erklärt Thomas Heli, Abteilungsleiter Entwicklung bei ebm-papst. „Vor zwanzig Jahren war das noch kein großes Problem. Aber unter dem Energieeffizienzgedanken benötigen wir heute neue und bessere Lösungen.“

Aus diesem Grund entwickelte ebm-papst einen neuen Strömungsgleichrichter, der die abströmende Luft vergleichmäßigt und den Druckabfall gleichzeitig so gering wie möglich hält. Eine spezielle Anordnung der Luftleitschaufeln nimmt dafür den Drall aus dem Luftstrom und leitet die Luft als gleichgerichtete Strömung in den Kühlraum (Bild 1b). Somit erreicht der Luftkühler annähernd eine Verdopplung der Wurfweite gegenüber einer Lösung ohne Strömungsgleichrichter (Bild 2). Durch ein leicht geneigtes Ventilatorblech am Luftkühler von GEA Küba wird der Coanda-Effekt noch weiter unterstützt. Möglich wurde diese Verbesserung dadurch, dass die Projektteams der Partnerunternehmen sowohl im technischen als auch im kaufmännischen Bereich hervorragend zusammengearbeitet haben und sich gegenseitig die Bälle so zugespielt haben, sodass neue Ideen schnell und unkompliziert umgesetzt werden konnten.

Vereinfachte Reinigung

Wie alle Luftführungsteile ist der Strömungsgleichrichter aus einem hochwertigen Kunststoff gefertigt. Neben neuen Möglichkeiten in der Konstruktion bringt der Einsatz von Kunststoffen weitere Vorteile, wie Mathias Lich, Leiter Service & Produktmanagement bei GEA Küba, erläutert: „Durch den Einsatz dieser hochwertigen Kunststoffe erreichen wir sehr glatte Oberflächen, die nicht für Korrosion anfällig sind. Das ist gerade im Lebensmittelbereich wichtig. Im Service sehe ich zudem, dass die Kunden immer aggressivere Mittel benutzen, um die vorgeschriebenen Reinigungen der Luftkühler gemäß HACCP-Verordnung durchzuführen.“ Auch hier ist ein Kunststoff deutlich weniger anfällig als Metalle. Selbst sogenannte Schaumbildner als Reinigungsmittel mit langer Einwirkdauer können dem Material nichts anhaben.

Um die regelmäßige Reinigung weiter zu vereinfachen, lässt sich der Ventilator am Luftkühler mit einem Scharnier einfach aufklappen – dazu muss der Anwender lediglich vier Schrauben lösen. Sobald der Ventilator zur Seite geklappt ist, kann der Verdampfer direkt gereinigt werden, zum Beispiel durch Nassreinigung mit max. 3 bar (Bild 3). „Das ist ein immenser Vorteil, da die Reinigung so deutlich schneller von der Hand geht“, erklärt Steven Duncan, Leiter Technik und Forschung und Entwicklung bei GEA Küba. „Dabei sind wir das einzige Unternehmen im Markt, das den klappbaren Wandring als Standard anbietet.“ Der Clou an dem Scharnier: Exklusiv für GEA Küba integrierte ebm-papst auch den Klemmkasten in das Bauteil. So kann der Ventilator direkt angeschlossen werden, ohne dass ein zusätzlicher Kasten an dem Luftkühler angebracht und verdrahtet werden muss. Durch die ständige Abstimmung zwischen den Partnern konnte ebm-papst ein weiteres Detail umsetzen, das dazu führt, dass der Luftkühler noch einbaufreundlicher wird. „Gemeinsam mit GEA Küba stellten wir fest, dass der Luftkühler etwas höher gebaut werden muss, falls der Wandring wirklich komplett rund ausgebildet ist. Deshalb haben wir den Wandring einfach beidseitig abgeflacht, sodass der gesamte Lüftkühler so klein wie möglich gehalten werden kann.“ (Bild 4) Ein Vorschlag, den GEA Küba gerne annahm, da deren Kunden auch auf einen kleinen Einbauraum Wert legen.

Integriertes Heizband

Für Systeme im Tiefkühlbereich ist es wichtig, dass diese auch dann reibungslos funktionieren, wenn sie nach dem Abtauen wieder gestartet werden. Ein Phänomen, das dem im Weg stehen kann, sind sogenannte Eisbrücken. Diese entstehen, wenn Wasser zwischen Wandring und Ventilatorflügel festfriert und so den Ventilator blockiert. Bisher lösten Hersteller das Problem mit einem Metallschacht mit integriertem Heizband, der an der Außenseite des Wandrings angebracht wurde. „Diese Variante hatte jedoch mehrere negative Effekte“, berichtet Mathias Lich. „Zum einen wurde so der Kühlraum mitgeheizt, was viel Energie kostete. Zum anderen verdunstet sehr viel Wasser, das dann an der Decke wieder auskondensierte und Eis bildete.“ Bei einem gemeinsamen Treffen bemerkten die Herren Lich, Duncan und Heli, dass sich durch die geschickte Gestaltung der Wand­ringgeometrie auch neue Möglichkeiten zur Verbesserung dieses Problems ergeben.

„Da der aus Kunststoff gefertigte Wandring als Hohlkörper ausgebildet ist, können wir ein Heizband direkt in dieses Bauteil integrieren (Bild 5). So wird die Wärme dort eingebracht, wo sie auch wirklich benötigt wird. Das Heizband ist nun um bis zu 80 Prozent effizienter, da es kaum noch Wärme in den Kühlraum abgibt“, erklärt Thomas Heli. Um das Festfrieren der Ventilatorschaufeln noch unwahrscheinlicher zu machen, ist der Hohlwandring von innen mit kleinen Rillen strukturiert. Durch diese Rillen wird das Tauwasser aus dem Wandring in die Tropfwanne geleitet (Bild 6).

Doch nicht nur das Heizband macht das System effizienter. Alle Ausführungen des Luftkühlers sind auch mit EC-Technologie verfügbar. „Damit lässt sich die Energieaufnahme im Vergleich mit der AC-Technologie um durchschnittlich 30 Prozent senken“, erklärt Steven Duncan. „In Einzelfällen sind sogar bis zu 67 Prozent möglich.“ Die Ausführung mit EC-Motor bietet zudem den Vorteil, dass sie deutlich weniger Wärme in den Kühlraum einträgt und sich bei der regelbaren Variante über ein 0…10 V-Signal einfach und bedarfsgerecht regeln lässt (Bild 7).

Positives Kundenfeedback

Seit gut einem Jahr ist die neue Luftkühlerreihe von GEA Küba nun im Markt. „Die Rückmeldungen unserer Kunden sind durchweg positiv“, berichtet Mathias Lich. „Bereits als wir einen Prototyp auf der Chillventa 2012 vorstellten, wollten die ersten Kunden das Produkt schon bestellen.“ Zudem hatten einige Standbesucher noch den Wunsch den Strömungsgleichrichter nicht von hinten, sondern von vorne mit dem Ventilator zu verschrauben, um die Demontage zu Reinigungszwecken zu vereinfachen. Dank der engen Zusammenarbeit von ebm-papst mit GEA Küba konnte dieses Kundenfeedback aufgenommen und noch vor dem Verkaufsstart umgesetzt werden. So profitieren die Kunden auch in diesem Punkt von einer engen Entwicklungspartnerschaft, die beide Seiten in Zukunft gerne fortsetzen möchten.