DE1958348A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spruehkuehlen - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-INQ. QERHARD SCHWAN 19583 4 I MÜNCHEN I · QOERZER STRASSE 15

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y₀ 10017, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Sprühkühlen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sprühkühlen won frostempfindlichem Gut, insbesondere Transportgut, mit Hilfe eines niedrigsiedenden verflüssigten Gaseso

Das Kühlen von verderblichen Transportgütern durch Einsprühen einer kalten kryogenen Flüssigkeit aus einem Behälter für verflüssigtes Gas in die Gutspeicherkammer wird, wie aus der US-Patentschrift 3 287 925 hervorgeht, in der Praxis in großem Umfang angewendet» Geu/isse Probleme treten dabei auf, mann das Gut frostempfindlich ist, uiie dies bei Frischgut, z_o B. Kopfsalat, der Fall ist, das innerhalb eines verhältnismäßig engen Temperaturbereiches von ungefähr 0,5⁰C bis 10,0°C gehalten werden muß, und wenn es darauf ankommt, derartiges Gut für ausgedehnte Zeitdauern von über ungefähr 48 Stunden zu kühlen. Frischgut erzeugt auf Grund von Respiration Eigenwärme, die durch das Kühlsystem zusammen mit der atmosphärischen Wärme abgeführt werden muß, die unvermeidlicheruieise in die Gutspeicherkammer übergeht,, Bei solchen Gütern kann für eine zufriedenstellende Sprühkühlung während des Transporte für Zeiträume, die

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ungefähr zwei Tage überschreiten, nur gesorgt werden, wenn gleichförmige Speichertemperaturen aufrechterhalten amrd&n, die oft nahe dem Gefrierpunkt das Gutes liegen. Ein tatsächliches Gefrieren muß dagegen vermieden werden, da es für gewöhnlich einen vollständigen Verderb zur Folge hat und das Gut unverkäuflich macht«,

Eines dieser Problems stellen Schwankungen dar Guttamperatur innerhalb der Spsichsrkammer dar« Beispielsweise sei die Sprühkühlung von Kopfsalat rait Hilfe von flössigem Stickstoff und eines über Kopf angeordneten, 11,3 m langen Sprühkopfes bei einer Thermostateinstellung von 1,7°C betrachtete Das in der US-Patentschrift 3 287 925 beschriebene System hat oft unerwünscht große Temperaturgradienten zwischen Oberseite und Unterseite der Kammer zur Folge, beispielsweise herrschen oben 2,8⁰C und unten 10,0⁰C. Dieses Problem läßt sich nicht dadurch ausräumen, daß über die über Kopf angeordnete Sprühleitung einfach eine größere Kälteträgermenge eingeleitet wird, weil dies Frostschäden im oberen Teil der Cutladung 2ur Folge hat» te, ohne daß die untersten Teile ausreichend gekühlt tnsrdSDo Die natürlichen Konvektionsströme in dam über dem Gut befind» liehen Bereich sind sehr konzentriert, und der aus den Öffnungen austretende Kälteträgersprühstrahl trifft unmittelbar auf die obere Lage der das Gut enthaltenden Schachteln oder Kisten auf ο Die Probleme können auch nicht dadurch gelöst werden, daß Kälteträger unmittelbar in dan Boden der Ksaags· • ingeleitet «erden, well dies Frostechädsn ar, den; Gut In

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- 3 -sam Bereich zur Folge hatte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zur Sprühkühlung von frostempfindlichem Gut unter Varuiendung einer kryogenen Flüssigkeit zu schaffen«, Dabei soll für eine gleichförmigere Guttemperatur vom oberen bis zum unteren Teil der Gutspeicherkammer gesorgt sein. Insbesondere soll eine verbesserte Vorrichtung zum Sprühkühlen von frostempfindlichem Gut mährend des Transports geschaffen werden, die für eine von der Oberseite bis zur Unterseite der Produktspeicherkammer verhältnismäßig gleichförmige Temperatur mit einem einstellbaren Ulert von ungefähr 0,5°ε bis 10,0⁰C sorgt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Offenbarung und den Ansprüchen.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme eines niedrigsiedenden flüssigen Kälteträgers, z. B. flüssigen Stickstoffes, einer mit dem Behälter verbundenen Auslaßleitung und einer daran angeschlossenen, über Kopf angeordneten Leitung aus, die vorzugsweise in Längsrichtung verteilt angeordnete Öffnungen zum Einsprühen des Kälteträgers in eine auf einer Temperatur zwischen ungefähr 0,5°C und 10,0⁰C zu haltende Gutspeicherkammer aufweist. Erfindungsgemäß sind eine mit dem Behälter verbundene Flüssigkeitsauslaßleitung und eine an die Flüssigkeitsauslaßleitung angeschlossene Flüssigkeiteverdampferleitung vorgesehen, die im unteren Teil der

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Gutspeicherkammer angeordnet ist und im wesentlichen über deren v/olle Länge reicht. Ferner ist die Flüssigkeitsverdampferleitung von einer IDärmeisolation umgeben, deren Güte ausreicht, um den UJärmeleitwert (zum Kälteträger) auf 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge zu halten«, Ein wärmeleitender metallischer Boden ist an die Uiärmeisolation angrenzend angeordnet und steht mit dieser in yJärmeübergangsbeziehung» Der metallische Boden reicht über mindestens einer Teil der Länge und mindestens einen Teil der Breite der Gutspeicherkammer_o

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind ferner im unteren Teil der Gutspeicherkammer über deren Länge reichende Gasdurchlässe angeordnet, die mit der UJärmeisolation und dem wärmeleitenden Metallboden in Wärmeaustausch stehen und deren gegenüberliegende Enden mit dem Gasraum der Gutspeicherkammer in offener Verbindung sind» Bei einer anderen Ausführungsform wird der wärmeleitende metallische Boden von einer flachen Platte gebildet« Gemäß einer weiteren Ausführungsforfli sind im unteren Teil der Gutspeicherkammer von Ende zu Ende derselben reichende !fletallkanäle vorgesehen, die an den metallboden angrenzen» · Bei dieser Ausführungsform bildet eine erste Gruppe der Kanäle die Gasdurchlässe und ist die Flüssigkeitsverdampferleitung in einer zweiten Gruppe der Kanäle untergebracht. Die obengenannte Uiärmeisolation füllt den Raum zwischen der Außenwand der Flüssigkeitsverdampferleitung und den Wänden der zweiten Gruppe von Kanälen aus«, Eine flache metallplatte verbindet die unteren Enden der Kanäle und reicht als wärmeleitender

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Metallboden über die wolle Länge und Breite der Gutspeicher- ■ kammer,

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ujird Wärme durch Feststoff luarmelsitung von UBT untersten Gutschicht auf dfn obengenannten Metallboden und dann von diesem ai?f eine Uförffieisolation übertragen^ die sich in Längsrichtung der Kammat unterhalb der untersten Gutschicht erstreckt und die Verdampferloitung für den flüssigen Kältsträger umgibt« Von dar Wärme isolation tuird die Wärme durch Feststoffmärmalaitung auf dia Verdampferleitung und dann durch Konvektion auf den in der Leitung verdampfenden flüssigen. Kälteträger übertragen» Dia Wärmeübertragungen reichen aus, um die u'nterste Gutschicht von Ends zu Ende dar Kammer auf einer Temperatur zu halten₉ dia won der ermittelten Kammargastemperatur nicht mehr als 2,8⁰C abtuBichto Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens Uiird kaltes Gas innerhalb dar Gutkammer in Konvaktionsaärme·= austausch mit dem Gut ständig um dieses herum und anschließend in von Ende zu Ende erfolgendem Konvektionsiuärmeaustausch mit dem Metallboden unterhalb der untersten Gutschicht umge-= wälzte Bei einer anderen Ausführungsform des arfindungsgamäßen Verfahrens u/ird das vorstehend genannte kontinuierlich umlaufende Gas nach Erwärmung durch Konvektionsiuärmeaustausch mit dem wärmeren Gut in UiärmeübBrgangsbBzishung mit dam Metallboden umgewälzt« Daran schließen sich dia zuvor beschriebenen* aufeinanderfolgenden Wärmeübertragungen durch Feststoffwärmeleitung auf die Wärmeieolation und dis Uerdampferleitung für

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den flüssigen Kälteträger an. Schließlich uiird die Wärme durch Konvektion von der Leitung auf den darin verdampfenden flüssigen Kälteträger übertragen«,

U/is im folgenden im einzelnen beschrieben ist, wird durch die Erfindung sins entscheidende l/urpingarung der Guttemperatur- *.ρ-αη@>η dem oberen imo des? unteren Teil der Gut« r erzielte Zugleic;·, erleichtert die Vorrichtung nach der Erfindjng dlt- Regelung der Kühltemperatur auf einen vorbestimmten ffisr-t über dsra Gi?friarpunkt, das heiät auf eine Tatuparatur ziBischsn ungefähr ü,5^CsC und 10,0⁰C

Dia Erfindung ist- im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert» Es zeigt;·

Figur 1 im Schnitt einen schematischen Aufriß eines Sattelschleppers mit einer Kühlvorrichtung gemäQ einer Ausführungsfcrm der Erfindung,

Figur 2 im Schnitt einen schematischen Aufriß eines Eisenbahnufagens mit einer abgewandelten Ausführungsform UBt Kühlvorrichtung nach der Erfindung_s

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer für die Aus» führungsform nach Figur 2 geeigneten Baugruppe, bestehend aus einam von Kanälen gebildeten Sodsnverdampfer, einer üiärmaisolation und einer

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■ . - 7 leitenden flachen Platte,

^Figur 4 im Schnitt eine Endansicht einer für die Aus-

führungsfarm nach Figur 2 geeigneten Baugrup~ pe, bestehend aus einem Bodenverdampfer mit höherliegender Platte und unteren Flanschabschnitten sowie aus einer UJärmeisolation, und

Figur 5 eine graphische Darstellung* die einen Vergleich das Betriebsverhaltens der Vorrichtung nach der Erfindung mit einem bekannten Sprühkühlsystem ermöglicht.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der sin Sattelschlepper die wärmsisolierte Speicherkammer 11 zur Aufnahme uon frostempfindlichem Gut 12,beispielsuieise übereinandergestapelten Kopfsalatkisten, bildet= Die Kammer kann einen für mobile Kühlkammern herkömmlichen Aufbau haben, zum Beispiel verstärkte, mit Aluminium verkleidete Außenwände, mit Sperrholz verkleidete Innenwände und eine zwischen den beiden Wänden befindliche Schaumstoffisolierung aufweisen. Die Innenwand der Speicherkammer ist im allgemeinen aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff aufgebaut« Die Kammer ist gegenüber der Außenluft ge- -^ hlossen, braucht jedoch nicht luftdicht zu sein, uieil ein Z-J,ritt, beispielsweise in Form von an der Hinterseite vorgesehenen (nicht veranschaulichten) Türen, erforderlich ist, um des Quv IT ^i--!.laden und zu entladen.

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OBlGlNAl.

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Der Speicherkammer 11 ist ein doppeluiandiger_r uiärmeisolierter Behälter 13 zur Speicherung von unter Druck stehendem, niedrigsiedendem, verflüssigtem Gas zugeordnet, das bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt unter ungefähr 28,9°C hat«. Der Aufbau derartiger Behälter ist bekannt und beispielsweise in der US-Patentschrift 2 951 348 gezeigt,, Der Behälter 13, der entweder zylindrisch oder rechteckig ist, ist innerhalb der Speicherkammer 11 dargestellt, kann jedoch auch außerhalb dieser Kammer angeordnet sein_o Der Behälter 13 weist eine Außenhülle auf, die ein inneres Speichergefäß unter Bildung eines evakuierbaren Isolationsraumes vollständig umschließt«, Dieser Raum ist vorzugsweise mit einem hochwertigen festen Isolierstoff gefüllt, beispielsweise in Form von alternierenden Lagen aus strahlungsundurchlässigen Sperren, wie Aluminiumfolie, die durch schlecht leitende Faserschichten, beispielsweise Glasfasern, voneinander getrennt sind. Diese besonders leistungsfähige Isolation ist in der US-Patentschrift 3 007 596 beschriebene Andere geeignete Isolierstoffe bestehen beispielsweise aus Lagen von mit Aluminium beschichtetem Polyethylenterephthalat» Statt dessen kann auch ein pulverförmiges Isolationsmaterial verwendet werden, beispielsweise Perlit oder feinverteiltes Siliziumdioxydo ·

Um Gase zu beseitigen, die sich in dem evakuierten Isolierraum ansammeln, kann ein adsorbierender Werkstoff, beispielsweise Kalziumzeolith A, oder ein Gettermaterial, beispielsweise pulverförmiges Barium, eingebracht «erden; dadurch wird eine hohe

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' - 9 Isolationsgüte aufrechterhalten*

Niedrigsiedende, verflüssigte Gase, die sich zur Verwendung als Kälteträger für die vorliegende Erfindung eignen, sind Gase, deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck unterhalb von ungefähr -28,9⁰C liegt,, Beispiele derartiger verflüssigter Gase sind flüssige Luft, flüssiges Argon, flüssiges Kohlendioxyd, flüssiges Helium und flüssiger Stickstoff. Flüssiger Stickstoff ist wegen seiner chemischen Trägheit und relativ leichten Trennbarkeit von Luft besonders geeignet und wird vorzugsweise verwendet, Während im Nachfolgenden speziell auf Stickstoff Bezug genommen wird, versteht es sich, daß alle oben erwähnten Gase und Mischungen dieser Gase anwendbar sind. Obwohl die Hauptfunktion der Speicherkammer-I1 darin besteht, das Gut 12 zu kühlen, geben die vorzugsweise verwendeten verflüssigten Gase, wie Stickstoff, auch die Atmosphäre innerhalb der Kammer vor und sorgen für eine das Gut umgebende inerte Abdeckung.

Das innerhalb des Speicherbehälters 13 befindliche Gefäß wird auf bekannte UJeise mit flüssigem Stickstoff gefüllt, beispielsweise indem eine Quelle für bei Atmosphärendruck gespeicherten flüssigen Stickstoff an den Behälter angeschlossen wird, tilird der flüssige Stickstoff bei einem unter dem Arbeitsdruck des Behälters 13 liegenden Druck gespeichert, wird eina zweckentsprechende Pumpe verwendet und wird der unter Druck stehenden Flüssigkeit im allgemeinen zusätzliche Wärme zugeführt, bevor

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sie in dan Behälter 13 übergeleitet wird_e Das Einfüllen und Speichern dea flüssigen Stickstoffes in den bzw«, im Behälter 13 erfolgt vorzugsweise bei Sättigungsbedingungen und bei Temperaturen entsprechend einem Dampfdruck von mehr als 0,7 kg/cm Überdruck, wobei Flüssigkeit und Dampf im wesentlichen im Gleichgewicht sind» Wird die oben ermähnte hochwertige Isolation verwendet, dringt in das innere Speichergefäß des Behälters 13 im wesentlichen keine Wärme ein und erfolgt die Abgabe des gespeicherten flüssigen Stickstoffes nur durch diesen Ladedampfdrucke Statt dessen kann der flüssige Stickstoff auch in nicht gesättigtem Zustand und sogar in unterkühltem Zustand in den Behälter 13 eingefüllt werden. In einem solchen Falle muß normalerweise für mittel gesorgt werden, die einen ausreichenden Innendruck aufbauen, wenn die Flüssigkeit ausgegeben werden sollo Dieser Druck kann von außen unter Verwendung einer bekannten, für einen Druckaufbau sorgenden Schlange zugeführt werden« Diese umfaßt eine Flüssigksitsauslaßleitung, einen unter Ausnutzung der lüärrne· der Umgebungsluft arbeitenden Verdampfer und eine Leitung, die den entstehenden Dampf zu dem (nicht veranschaulichten) Behältergasraum zurückführt,. Gemäß einer weiteren bekannten Abwandlung kann ein weniger hochwertiges UJärmeisoliermaterial verwendet »erden, so daß aus der Umgebungsluft ausreichend Wärme eindringt, um soviel gespeicherten flüssigen Kälteträger zu verdampfen, daß ein Gasdruck entsteht, der die Abgabe der Flüssigkeit bsi Bedarf sicherstellt.

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Vorzugsweise wird der flüssige Stickstoffkälteträger bei einem Überdruck von uieniger als ungefähr 7 kg/cm gespeichert, weil bei höheren Drücken die Öffnungen der Sprühleitung unzweckmäßig klein werden,, Außerdem würde es die Zeitverzögerung bekannter Temperaturfühler schmieriger machen, die Entnahme von flüssigem Kälteträger in der erforderlichen Weise zu regeln,, Der Speicherüberdr.uck liegt vorzugsweise über ungefähr 0,7 kg/cm , um eine ausreichende Treibkraft für eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des kalten Mediums durch die über Kopf angeordneten Sprühöffnungen hindurch zu sorgen. Ein Überdruck im Speicherbehälter von 1,0 bis 1,5 kg/cm erwies sich als besonders geeignet.

Das eine Ende einer Flüssigkeitsauslaßleitung 14 ist mit dem Speicherbehälter 13 verbunden. In der Leitung 14 liegt ein Regelventil 15„ Das andere Ende der Flüssigkeitsauslaßleitung 14 ist mit einem Flüssigkeitsverdampfer-UJärmeaustauscher 16 verbunden, der im unteren Teil der Gutspeicherkammer 11 angeordnet ist und im wesentlichen über deren volle Länge reicht. Der Wärmeaustauscher 16 umfaßt vorzugsweise mindestens zwei Abschnitte. Der erste Abschnitt 16a reicht zu dem gegenüberliegenden Ende der Speicherkammer 11 bis in die Gegend der Zugangstüren, während der zweite Abschnitt 16b zu dem im Gereich des Flüssigkeitsspeicherbehälters 13 liegenden Kammerende zurückführt«

Die Leitungeabechnitte 16a und 16b sind von einer UJärmeisola-

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tion 17 umgeben, deren Güte ausreicht, um den UJärmeleitwert (heat conductance) auf 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge zu halten» Ein wärmeleitender Metallboden 18 grenzt an die lllärmeisolation 17 an und steht mit dieser in U/ärmeaustauschbeziehung. Der Metallboden 18 reicht über mindestens einen Teil der Länge und mindestens einen Teil der Breite der Gutspeicherkammer unterhalb der aus Leitung 16 und UJärmeisolation 17 bestehenden Baugruppe; er ist als flache Platte veranschaulicht. Die Gutladefläche 19 liegt über der aus Wärmeaustauscher 16, Wärmeisolation 17 und metallboden 18 bestehenden Baugruppe; auf der Ladefläche sitzt das Gut 12.

Das verdampfte und normalerweise überhitzte Gas, das den Wärmeaustauscher 16 verläßt, gelangt über einen Auslaß 20, der vorzugsweise im oberen Teil der Speicherkammer 11 angeordnet ist, in die Speicherkammer 11. Auf diese Weise wird der verbliebene Kälteinhalt dieses Gases durch Kontakt mit dem gespeicherten Gut 12 ausgenutzt. Um einen übermäßigen Druckaufbau in der Kammer zu vermeiden, kann ein Teil dieses Gases über eine Entlüftungsöffnung 20a zur Außenseite der Kammer 11 abgeführt . u/erden» Das aus der Leitung 16 austretende Kälteträgergas kann, statt unmittelbar über den Auslaß 20 eingeleitet zu werden, auch dem über Kopf angeordneten Sprühkopf stromaufwärts der Sprühöffnungen zugeführt werden und durch diese öffnungen hindurch in die Kammer 11 gelangen.

Das eine Ende einer Fluidauslaßleitung 21 ist mit dem Spaicher-

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behälter 13 für flüssigen Kälteträger verbunden. Bei der veranschaulichten Ausführungsform zweigt die Leitung 21 von der Flüssigkeitsauslaßleitung 14 abj die Leitung 21 kann jedoch auch getrennt in den Behälter 13 hineinreichen. Das andere Ende der Leitung 21 ist mit einer über Kopf angeordneten Sprühleitung 22 verbunden, die im wesentlichen über die volle Länge der Gutkammer 11 reicht und eine Folge .von in Längsrichtung verteilt angeordneten Öffnungen 23 aufweist, aus denen der in der Sprühleitung befindliche Kälteträger austritt. Die Öffnungen 23 können am Umfang der Leitung 22 entweder waagrecht oder leicht nach unten gerichtet sein und sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet, um einen gleichförmigen symmetrischen Austritt des versprühten Kälteträgers sicherzustellen. Falls erwünscht, kann um die Außenfläche der Sprühleitung 22 herum eine UJärmeisolation vorgesehen sein.

Es ist eine Vorrichtung zur Durchflußregelung des kalten mediums vorhanden. Zu dieser Vorrichtung gehört ein Temperaturfühler 24, beispielsweise ein im Gasraum der Speicherkammer 11 angeordnetes temperaturempfindliches Element. Der Temperaturfühler 24 ist über eine Signalaufnahmeeinrichtung 25 mit einem Temperaturregler 26 verbunden, der seinerseits über eine Signalübertragungseinrichtung 27 mit ainam Regelventil 28 in der Fluidauslaöleitung 21 in Verbindung steht. Die die Durchflußmenge vorgebende Einrichtung kann elektrisch oder pneumatisch betätigt werden.

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Im normalen Betrieb gslangt flüssiger Kälteträger ständig vom · Speicherbehälter 13 über die Auslaßleitung 14 und das Regelventil 15 zum Bodenverdampfer 16. Diese Flüssigkeit iuird dort durch die Umgebungswärme mindestens teilweise v/erdampft, das heißt durch die Wärme des umgebenden Gases innerhalb der Gutkammer, durch die U/arme des Gutes selbst, die über die an das Gut anschließende Feststoffwärmeleitstrecke übertragen wird, und durch die Wärme, die durch den Boden hindurch aus der Umgebung der Kammer 11 eindringt. Unter normalen Bedingungen wird die verdampfte Flüssigkeit im Bodenverdampfer 16 mindestens teilweise überhitzt, so daß das durch den Auslaß 20 hindurch freigesetzte Gas eine Zwischentemperatur zwischen der Temperatur des flüssigen Kälteträgers und der Temperatur der Gutkammer hat, z. B« bei Stickstoff eine Temperatur von ungefähr -23,3°C bis -9,4⁰Co Der restliche Kälteinhalt dieses KaItgasss wird auf das Gut übertragen, wenn das Gas innerhalb der Kammer um das Gut herum und in Kontakt mit diesem umgewälzt wird. Der Abgabedampfdruck im Flüssigkeitsbehälter 13 sollte ausreichend hoch sein, um für dia erforderliche Gasumwälzung, in der Kammer 11 zu sorgen,, Kaltes Medium, normalerweise in flüssiger Form, wird von dem Speicherbehälter 13 für den flüssigen Kälteträger über die Leitungen 21 und 22 in Abhängigkeit von Signalen vom Temperaturfühler 24 intermittierend abgegeben und sorgt zum Teil für die Kühlung, die erforderlich ist, um die ermittelte Temperatur innerhalb des vorgegebenen Bereichs, z« B₀ zwischen 0,5⁰C und 10,O⁰C, zu halten.

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Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der der Auslaß 20 des Bodenverdampfers mit einer Gasausdehnungsvorrichtung 30 verbunden ist, die im oberen Teil der Kammer 11 unterhalb der Sprühleitung 22 und vorzugsweise nahe deren einem Ende angeordnet isto Die Ausdehnungsvorrichtung 30 kann beispielsweise ein handelsüblicher Gleitflügel-Luftmotor mit einem Einlaßüberdruck von ungefähr 0,7 bis 1,8 kg/cm sein, der mit einer Drehzahl von 200 bis 1500 U/min oder mehr umläuft» Statt dessen kann auch eine Turbinen-Ausdehnungsvorrichtung benutzt werden,, Die Ausdehnungsvorrichtung 30 ist über eine Kupplungsuielle 31 mit einem Ventilator 3.2 verbunden, so daß die Energie, die durch Expansion des unter Druck stehenden Gases von einem höheren auf einen niedrigeren Atmosphärenüberdruck freigesetzt wird, als AntriebsenergiB für den Antrieb des Ventilators ausgenutzt wird,, Der Ventilator verbessert die Gasumwälzung innerhalb der Kammer 11 und verringert Temperaturunterschiede zwischen den Kammerenden_o Falls erwünscht, kann das verdampfte Kälteträgergas vor dem Durchleiten durch die Ausdehnungsvorrichtung 30 weiter aufgewärmt werden, indem es durch einen außerhalb der Kammer·11 angeordneten Überhitzer geleitet wird«,

Bei dem Bodenverdampfer 16 der Ausführungsform nach Figur 2 sind gesonderte Durchlässe 16c vorgesehen, um das umgewälzte Umgebungsgas innerhalb der Kammer in Wärmeaustausch mit dem .verdampfenden flüssigen Kälteträger und dem Gut 12 vom einen zum anderen Kammerende zu leiten. Das aufgewärmte Kammergas,

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das aus dem gegenüberliegenden Ende des Durchlasses 16c austritt, strömt hinter einer Zwischenwand 33 nach oben und wird mittels des Ventilators 32 mindestens teilweise erneut umgewälzte Der Ventilator sorgt ferner für eine Umwälzung des expandierten Gases, das die Ausdehnungsvorrichtung 30 über einen Auslaßstutzen 34 verläßto Falls erwünscht, kann ein Teil das umgewälzten Gases über die Entlüftungsöffnung 20a an die Atmosphäre abgegeben werden.

Der Ventiletor 32 kann auch mittels einer geeigneten Stromquelle, beispielsweise einer Batterie oder einem Generator (nicht veranschaulicht) elektrisch angetrieben werden. Bei derartigen elektrisch angetriebenen Ventilatoren läßt man das vom Bodenvsrdampfer abgegebene Gas im allgemeinen im Bereich des Ventilators austreten, damit es wirksam umgewälzt wird» Der Vorteil des gasgetriebenen Ventilators gemäß der Ausführungsform nach Figur 2 besteht darin, daß keine von außen zugeführte Leistung erforderlich ist. Die zum Antrieb des Ventilators 32 benötigte Leistung wird dem vorhandenen unter Druck stehenden Kälteträger selbst entnommen.

*i f.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist ferner ein zweites temperaturabhängiges Regelsystem für den flüssigen Kälteträger in der vom Behälter 13 abgehenden Auslaßleitung 14 vorhanden. Ein Temperaturfühler 24a, beispielsweise ein Thermostat, befindet sich im unteren Teil der Kammer 11 in Uiärmekontakt mit einem Durchlaß 16c für das umlaufende umgebende Gas. Dieser

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Fühlet kann im Gasraum des Durchlasses angeordnet sein oder an der Uland des Durchlasses anliegen» Der Fühler 24a ist über' eine Signalaufnahmeeinrichtung 25a mit einem Temperaturregler 26a verbunden, der seinerseits über eine Signalübertragungseinrichtung 27a mit dem Regelventil 15 in der Flüssigkeitsauslaßleitung 14 in Verbindung steht» Der Durchflußregler kann elektrisch oder pneumatisch betrieben sein» Der Temperaturansprechbereich des Fühlers 24a hängt von dem jeweiligen Gut ab; er liegt in jedem Falle zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,0⁰C. Bei Kopfsalat liegt die Einstellung vorzugsweise bei 1,1 bis 1,7⁰C unter dem Temperatureinstellwert des Temperaturfühlers 24» Bei Gut mit optimalen Kühlwerten von 4,4⁰C bis 7,2⁰C würde die Einstellung erheblich höher liegen»

Figur 3 zeigt eine für die Ausführungsform der Figur 2, d» h. für einen Eisenbahnwagen, geeignete bevorzugte Konstruktion des Bodenverdampfers 16, der mehrere Wletallkanäle 35 besitzt, die im unteren Teil der Speicherkammer 11 angeordnet sind und von deren einem zum anderen Ende reichen» Die Konstruktion nach Figur 3 ist auch für erfindungsgemäße Ausführungsformen geeignet, die für Fernlastwagen und Sattelschlepper bestimmt sind. Eine erste Gruppe von Kanälen 35 ist an gegenüberliegenden Enden offen; diese Kanäle bilden die Durchlässe 16c für den Umlauf des in der Kammer befindlichen umgebenden Gases. Der Kanalaufbau kann jedoch auch für Wärmeaustauscher 16 verwendet werden, dia entsprechend der AusfUhrungsform gemäß Figur 1 keine GaedurchlMeee 16c besitzen» Dia Verdampferleitun-

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gen 16a für den flüssigen Kälteträger sind in einer zweiten Gruppe von Kanälen 35 untergebracht; die Wärmeisolation 17 füllt den Raum zwischen der Leitungsaußenwand und der Kanaluiand im wesentlichen ganz aus_o In ähnlicher Weise sind die Überhitzerleitungen 16b in einer weiteren zweiten Gruppe von Kanälen 35 untergebracht und füllt eine zweite UJärmeisolation 17b den Raum zwischen der Leitungsaußenwand und der Kanalwand im wesentlichen ganz aus_o

Uiie bereits oben ausgeführt, haben die tliärmeisolationen 17 und 17b eine ausreichende Güte, um die Wärmeleitung zu dem verdampfenden flüssigen Kälteträger auf 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge zu halten.. Der für ein bestimmtes System erforderliche Wärmeleitwert hängt von verschiedenen Variablen ab. Eine derselben ist die Anzahl der Leitungen, die vom einen zum anderen Ende der Kammer 11 reichen und den Wärmeaustauscher 16 bilden» Im allgemeinen erlaubt eine größere Anzahl von Leitungen einen niedrigeren lüärmeleitwert, weil in einem solchen Falle eins größere Anzatil von Wärmeübertragungsstrecken zur Verfügung steht. Werden dagegen nur zwei Leitungen vorgesehen, z. B₀ die Flüssigkeitsverdampferleitung 16a und die Überhitzerleitung 16b, muß die gesamte für das Gut erforderliche Bodenkühlung von diesen beiden Leitungen übernommen werden und ist für einen relativ hohen Wärmeleituiert zu sorgen.

Eine andere Variable, die den Wärmeleitwert beeinflußt, der für die Ulärmeiaolationen 17 und 17b erforderlich ist, ist die

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UJärmsleitung des Hletallbodens 18. Liefert der Boden 18 eine größere Anzahl von Ulärmeübertragungsstr'ietCBnjiet deren gegenseitiger Abstand kleiner und kann die Wärmeleitung niedriger. . liegen, das heißt können beispielsweise dünnere Bauteile oder Bauteile verwendet werden, die aus einem Werkstoff mit geringerer Wärmeleitfähigkeit bestehen. Auch die Güte der für die Wände und den Boden der Kammer 11 benutzten lUärmeieolation beeinflußt den erforderlichen Wärmeleitwert der Ulärmeieolationen 17 und 17b. Eine geringwertige Kammerisolation bedingt, daß der Badjanwärmeaustauscher 16 eine insgesamt größere Kühlleistung erbringt, wodurch eine größere Anzahl von Kältemitteldurchlässen oder ein metallboden mit höherer Wärmeleitfähigkeit erforderlich werden kann.

Der für die Wärmeisolationen 17 und 17b vorzusehende Wärmeleitwert wird weiterhin durch die Gasdurchlässe 16c für das umgebende Gas beeinflußt, llfird das umgebende Gas durch den Säreeaustauecher hindurchgeleitet, wie dies beispielsweise bei der AuefUhrungsform nach Figur 3 dargestellt ist, iat ein vergleichsweise höherer UIMrmeleitwert zweckmäßig. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das umlaufende Gas sinen Teil der Kühlwirkung durch Gaswärmeleitung übernimmt und auf das Gut überträgt. Infolgedessen wird die Kühlung des Gutes infolge FsststoffeSrmeleitung herabgesetzt und kann ein höherer Gesamtvärneleiteert der Wärmeisolation toleriert werden.

UlMrmeleitwerte unterhalb von ungefähr 4,1 kcal/h m Leitungs-

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länge würden eine für die Verdampfung des flüssigen Kälteträgers in der Leitung ausreichende Wärmeübertragung verhindern,, Dagegen mürden Wärmeleitwerte oberhalb von ungefähr 24,8 kcal/h m Leitungslänge eine so starke Wärmeübertragung zulassen, daß möglicherweise Frostschäden in der untersten Schicht des gespeicherten Gutes auftreten,= Das heißt, bei Verwendung eines kryogenen Kälteträgers, beispielsweise flüssigen Stickstoffs, in einer Leitung 16a, die von einer Wärmeisolation -umgeben ist, deren UJärmeleitwert über ungefähr 24,8 keal/h m liegt, würde der äußere Teil des untersten Gutes auf nahezu 0 C oder weniger abgekühlte

Wenn im Wärmeaustauscher 16 Gasdurchlässe vorhanden sind, über die das umgebende Gas vom einen zum anderen Ende umläuft, liegt aus den obengenannten Gründen der Wärmeleitwert der Wärmeisolationen 17 und 17b vorzugsweise bei 8,3 bis 20j6 kcal/h m Leitungslänge ο Sind derartige Gasdurchlässe nicht vorhanden, wie dies beispielsweise bei der Ausführungsform nach Figur der Fall ist, wird vorzugsweise ein Wärmeleitwert von 4,1 bis 8,3 kcal/h m Leitungslänge verwendet«

Die Dicke einer bestimmten Wärmeisolation, die erforderlich ist, um einen gewünschten Wärmeleitwert zu erhalten, hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes ab. Eine dünne Schicht einer verhältnismäßig wirksamen Wärmeisolation kann zu dem gleichen UJärmelaitwert wie eine dickere Schicht aus einem weniger wirksamen Werkstoff führen»

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Bei einer mit Erfolg erprobten Ausführungsform der Erfindung bestand die Verdampferlaitung 16a aus Kupferrohr mit 7_r9 mm Auöendurchmesser und 0,76 mm Wandstärke, das in 51 mm tiefen Aluminiumkanälen angeordnet und won einer Kunststoffisolation aus an Ort und Stalle aufgeschäumtem* geschlossene Zellen bildenden Polyurethan umgeben mar, wobei der UJärmelaitwert der Isolation bei ungefähr 12,4 kcal/h m Leitungslänge lag₀ An der Unterseite des Gutes traten keine Froststellen auf_o Bei siner anderen Ausführungsform wurden einen Durchmesser von 38 mm aufweisende zylindrische Abschnitte einer Nitrilkautschukschaumisolation mit Längsschlitzen um Kupferrohre gleicher Größe herum angeordnete Diese Isolation lieferte einen UJärmeleitwert won ungefähr 18,2 kcal/h m Leitungslänge; sie mar zufriedenstellend, obwohl gelegentlich Froststellen an der untersten Gutschicht bziüc der Gutladeflächs auftraten,, Daraus ist zu erkennen, daß Ulärmeisolationen mit einem UJärmeleitwert von mehr als ungefähr 24,8 kcal/h m eine übermäßige Abkühlung zulassen würden, was Frostschäden der untersten Gutlagen zur Folge hätte c

Es ist hervorzuheben, daß der zweckmäßige Ulärmeleitwertbereich von 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitung auf Temperaturdifferenzen beruht, die zwischen dem verdampfenden flüssigen Kälteträger .<nrj rinn lliärrnsquel lan bestehen, z. B₀ dem umlaufenden UmgeüurMj^yris bei der Ausführungsform nach Figur 2, dam Gut selbst oder der durch den Kammerboden hindurch eindringenden Wärme=

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Beim normalen Betrieb wird die verdampfende Flüssigkeit im Wärmeaustauscher 16 auch überhitztf und der Temperaturunterschied zu/Ischen dem Kälteträger und dem Gut nimmt in dem Kälteträgerüberhitzungsabschnitt im Vergleich zum Verdampferabschnitt aba (Beispielsweise liegt die Temperaturdifferenz zwischen verdampfendem flüssigem Stickstoffkälteträger und dem Gut bei ungefähr 195°C, mährend die Temperaturdifferenz zwischen dem überhitzten gasförmigen Stickstoffkälteträger und dem Gut bis herab zu 8,3 C gehen kann.) Wenn daher für den Überhitzerabschnitt die gleiche Uiärmeisolation benutzt wird, nimmt der Wärmeleitwert ab und uiürde der Wärmeübergang innerhalb der Gutkammer vom einen Ende zum anderen ungleichmäßig. Um dies zu vermeiden, können wärmeleitende IKletalltei-Ie mindestens im Überhitzerabschnitt des Wärmeaustauschers in Längsrichtung verteilt angeordnet sein, wobei diese metallteile mit der Kälteträgerleitung 16b und dem wärmeleitenden metallboden 18 in Wärmekontakt stehen« Gemäß Figur 3 können die wärmeleitenden metallteile von die Leitung 16b umfassenden IKletallaschen 36 mit Stegen 37 gebildet werden, die sich in unterschiedlichen Längsabständen gegen die UJärmeaustauscherwände legen. AnderB Mittel, z„ B. IKletallscheiben, können verwendet werden, um für bestimmte Wärmekontakte zwischen der KälteträgerlBitung und dem Metallboden zu sorgen»

Es versteht sich, daß der erforderliche Wärmeleitwertbereich von ungefähr 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge im Werdampferabschnitt für den flüssigen Kälteträger den Wärmeleitwert

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einschließt, der auf die in Längsrichtung verteilt angeordneten wärmeleitenden metallteile zurückzuführen ist, falls derartige Teile vorgesehen werden,, In diesem Falle stellt der Wärmeleitwert die Summe der Beiträge der Wärmeisolation und der leitenden metallteile dar.

Bai der Ausführungsform nach Figur 3 dienen die Metallaschen 36-37 nicht nur der oben beschriebenen Vorgabe der Wärmeleitung; sie stützen vielmehr auch die Leitung 16b innerhalb der Kanäle ab und sorgen für deren richtige Lage. Für diese beiden Funktionen können gemäß einer abgewandelten Ausführungsform auch gesonderte Bauteile vorgesehen werden. In diesem Falle können die Abstützungen der Leitung aus einem nichtleitenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff hoher Festigkeit, gefertigt sein, mährend es sich bei den Wärmeleitern um ffletallscheiben handeln kann, die die Leitung 16b umfassen und ausreichenden Durchmesser haben, um an den Wänden der Kanäle 35 anzuliegen_o Der wärmeleitende Metallboden wird von einer flachen !metallplatte 18 gebildet, die die unteren Enden der Kanäle 35 verbindet und über die volle Länge und Breite der Gutspeicherkammer 11 reichte Bei dieser Ausführungsform ist die Platte 18 mit den Kanälen einteilig verbunden; sie bildet eine hochujirksame Uiärmeübertragungsstrecke in der Querrichtung der Gutkammer 11 Das heißt, in die Durchlässe 16c durch das umgebende Gas eingebrachte Wärme wird mittels der Platte 18 und der Laschen 36 auf den in den Leitungen 16a und 16b befindlichen Kälteträger übertragen» Diese seitliche Wärmeübertragung findet

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zusätzlich zu dar Wärmeleitung über die Wärmeisolation 17 statt; letztere ist erfindungswesentlicho

Die Wärmemenge, die in Seitenrichtung mittels der Metallplatte 18 übertragen wird, hängt selbstverständlich von der Dicke der Platte und deren UJärmeleitfähigkeit ab_o Bei einer mit Erfolg erprobten Ausführungsform, die die einteilige Kanal-Platten-Konstruktion nach Figur 3 verwendet, besteht die untere Bodenplatte aus 4,8 mm starkem Aluminium,, Verhältnismäßig dicke lYletallbodenteile erlauben die Verwendung von Wärmeisolationen mit relativ höheren Wärmeleitwerten „

Ein Gutträgerteil 38 ist vorzugsweise über der Oberseite der wärmeisolierten Kälteträgerleitungsabschnitte des Wärmeaustauschers 16 angeordnet, um zu verhindern, daß sich Schmutz und Abfälle in der UJärmeisolation 17 ansammeln, und um den Wärmeaustauscher vor einer mechanischen Beschädigung zu schützen« Das Teil 38 kann aus einem beliebigen zweckentsprechenden Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Leichtmetallblech oder Sperrholz«

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform für die aus Wärmeaustauscher 16 und Metallboden 18 bestehende Baugruppe, die sich insbesondere für Eisenbahnwagen eignet, die eine palletartige Holztragkonstruktion für das Gut aufweisen. Letztere besteht aus Längsbalken 40 und darüber liegenden Querplanken 41, die so angeordnet sind, daß in Längsrichtung verlaufende Räume

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gebildet werdem Ein einzelner Verdampfungsdurchlaß 16a für flüssigen Kälteträger und zwei Überhitzerdurchlässe 16b für den Kälteträgerdampf sind vorhanden, wobei jeder der Durchlässe won einer UJärmeisolation 17a oder 17b umgeben ist_o Bei dieser Ausführungsform wird für beide Durchlässe die gleiche Art von Iliärmeisolationsmaterial verwendet, doch werdsn unterschiedliche Isolationsstärken benutzt, um über die volle Länge des Wärmeaustauschers 16 ungefähr den gleichen UJärmeleitwert zu erhaltene So ist tuegen des größeren Δ T eine verhältnismäßig dickere Isolationsschicht 17a um den Verdampferdurchlaß 16a herum vorgesehen, mährend in Anbetracht des niedrigeren ΔΤ zwischen dem Kälteträgerdampf und dem Gut eine vergleichsweise dünnere Isolationsschicht 17b die Übarhitzerdurchlässe 16b umgibt» Falls erwünscht, kann eine größere Anzahl von Kältemitteldurchlässen veruiendet werden, so daß der Solliuärmeleitwert der Isolation 17a und 17b geringer ist.

Die aus Kältemittelleitung und IDärmeisolation bestehenden Baugruppen der Ausführungsform nach Figur 4 sind jeweils durch umgekehrte IKluldenteile 42 abgedeckt, deren untere Flanschabschnitte 44 und 44b an dem Gutkammerboden anliegen und quer zu diesem verlaufene Wie veranschaulicht ist, ist die Breite der unteren Flanschabschnitte 44 und 44b geringer als die Breite des Kammerbodens, doch wird für einen in Querrichtung verlaufenden Ulärmeleitwag von den Durchlässen I6c für das in der Kammer befindliche umgebende Gas zu dem Kältemittel in den Leitungen 16a und 16b gesorgt.

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Die Vorrichtung nach Figur 4 erlaubt es, eine abgewandelte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung vorzusehen, bei der das umlaufende Umgebungsgas nach Konvektionsuiärmeaustausch mit dem wärmeren Gut mittels des Ventilators 32 in UJärmeaustauschbeziehung mit den Metallbodenteilen 44 und 44b umgewälzt wird, wobei es durch die Gasdurchlässe 16c hindurchströmt» Die auf diese U/eise von den ITIetallbodenteilen 44 und 44b aufgenommene Wärme wird dann durch Feststoffwärmeleitung auf die IMrmeisolation 17a und 17b übertragen, die die Kälteträgerverdampfungs- und Überhitzerleitungen 16a bziu_o 16b umgibt (Figur 4)₀ Sodann .wird die Wärme durch Feststoffwärmeleitung von der U/ärmeisolation auf die Laitungen 16a und 16b sowie von dort durch Konvektion auf den darin befindlichen Kälteträger übertragen_o Diese !Wärmeübertragungen reichen aus, um die unterste Gutschicht 12a von Ende zu Ende der Kammer 11 auf einer Temperatur zu halten, die von der mittels des Temperaturfühlers 24 ermittelten Kammergastemperatur nicht mehr als 2,8⁰C abweicht.

Es wurde eine Reihe von Versuchen ausgeführt, die die qualitativen Vorteile der Erfindung gegenüber einem ähnlichen Stickstof fsprühkühlsystem ohne Bodenverdampfer oder einem über Kopf angeordneten Ventilator erkennen lassen«, In diesem im folgenden als System A bezeichneten bekannten System wurde Kopfsalat in einem Fernlestschlepper von Salinas, California nach Chicago, Illinois, transportiert. Der Schlepper war 12,2 m lang, 2,4 m breit und wurde mittels gesättigten flüssigen

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Stickstoffs gekühlt, der aus dem Speicherbehälter bei einem Dampfüberdruck von ungefähr 1,4 kg/cm durch die über Kopf angeordnete Sprühleitung hindurch austrat. Der Einstellwert der Temperaturregelung betrug bei dem System A und den folgenden Systemen 1,7⁰C₀

Bei dem System B wurde die gleiche Art von Schlepper benutzt uiie beim System A, doch wurde ein Kanalbodenverdampfer gemäß ^Figur 3 zusammen mit einem Ventilator vorgesehen, der im oberen Teil der Kammer unterhalb des Sprühkopfes angeordnet mar, uiie dies in Figur 2 veranschaulicht ist» Es wurden sowohl Zentrifugal- als auch Axialventilatoren getestet. In jedem Falle war der Ventilator an einen Luftmotor angekuppelt, der durch expandierenden Stickstoffdampf angetrieben wurde (vergleiche ebenfalls F£gur 2)_o Der Bodenverdampfer bestand aus Kupfer- und Aluminiumrohren von 6,4 und 7,9 mm Außendurchmesser. Die Rohre waren mittels verteilt angeordneten Laschen aus rostsicherem Stahldraht von 3,2 mm Durchmesser innerhalb uon 51 mm tiefen Aluminiumbodenkanälen abgestützt, die einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 51 mm hatten und die an der Unterseite mit einem Bodenteil von ungefähr 4,8 mm Stärke einteilig verbunden waren«, Die Halteklammern hatten anfänglich einen Längsabstand von ungefähr 0,61 m im kältesten Teil des Verdampferabschnittes; der Abstand nahm allmählich bis herunter auf ungefähr 76 mm am Auslaßende des Wärmeaustauschers 16 ab«, Der die Kälteträgerrohre umgebende Raum innerhalb des Kanals war mit einer Kunststoffisolation aus an Ort und Stelle auf-

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geschäumtem Polyurethan mit geschlossenen Zellen ausgefüllt. Es wurden zwei vollständige Stränge aus isoliertem Kälteträgerrohr benutzt, die beide in Längsrichtung des Anhängerbodens verliefen,, Der Ulärmeleitwert betrug bei den Durchlässen für flüssigen Stickstoff und dampfförmigen Stickstoff in jedem Falle ungefähr 12,4 kcal/h m Rohrlänge_o Stickstoff wurde in einer Menge von ungefähr 3,6 kg/h durch den Bodenverdampfer in dem 12,2 m langen und 2,4 m breiten Anhänger hindurchgeleiteto Diese Menge reichte aus, um das Gut auf den niedrigsten Wert innerhalb der Kammer herunterzukühlen und um die Leistung zu entwickeln, die für den Antrieb des vorstehend ermähnten Ventilators erforderlich ist.

Der bei dem System B verwendete Luftmotor war ein Gleitflü-

2 gelmotor, der für einen Einlaßüberdruck von 0,7 bis 7 kg/cm geeignet war und eine Nenndrehzahl von 1600 U/min bei einem Einlaßüberdruck von 1,4 kg/cm und einem dem Atmosphärendruck entsprechenden Auslaßdruck hatte. Der Zentrifugalventilator war so ausgelegt, daß er für einen Luftstrom von 18,7 m /min gegen einen statischen Druck von 7,6 mm Wassersäule bei 1000 U/min sorgte₀ Der Motor arbeitete mit ungefähr 225 U/min und war über Stirnräder mit dem Ventilator gekuppelt, der mit ungefähr 500 U/min umlief und einen Gasstrom von 8,5 m /min gegen einen Kopfdruck von 1,3 mm Wassersäule lieferte,, Der mit Axialströmung arbeitende Propellerventilator (der anstelle des Zentrifugalventilators vorgesehen wurde) hatte einen Durchmesser von 254 mm, war mit vier Flügeln versehen und konnte

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einen Luftstrom v/on 17m /min gegen einen statischen Druck von 1,3 mm Wassersäule bei 1500 U/min liefern« Wotor und Ventilator waren unmittelbar miteinander gekuppelt und liefen beide mit ungefähr 1500 U/min. Bei Versuchen mit dem System B blieb der Anhänger stationäre Als Speichergut wurde in Kisten befindlicher Kopfsalat benutzte

Das Betriebsverhalten der beiden Systeme ist in der graphischen Darstellung der Figur 5 zusammengefaßt dargestellt, wobei die Temperaturdifferenz (ΔΤ) zwischen dar am Thermostaten eingestellten Temperatur im Gasraum oberhalb der obersten Gutschicht und d er Temperatur des Gutes in einer Höhe von ungefähr 152 mm über der Gutladefläche für verschiedene Längspositionen innerhalb der Speicherkammer gezeigt ist«, Die Temperaturen wurden mit Hilfe von Thermoelementen erhalten, die in das Gut im vorderen, mittleren und hinteren Teil der Kammer eingebracht waren.. Während jedes Versuchs wurden die Temperaturen ständig aufgezeichnet« Obwohl die Daten keinen quantitativen Vergleich erlauben, da die Versuchebedingungen und Versuchsanlagen nicht identisch waren, lassen sich die Systeme A und B qualitativ miteinander vergleichen. Die Daten des Systems B sind als sin Band dargestellt, weil dar Wert von AT auch durch die Umwälzgeschwindigkeit des umgebenden Gases im Bodenverdampfer beeinflußt wurde. Allgemein wurde der Wert von ΔΤ abgesenkt, wenn die UmwMlzgeschuiindigkait von ungefähr B,5 m /h auf 17 m /h erhöht wurde» Es ist zu srkermenj, daß mit Hilfe des Systems B eine entscheidende Verbesaarung in Form

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einer verringerten Schwankung des liiertes von ΔΤ zwischen Ober- und Unterseite der Kammer sowie zwischen den Enden der Kammer erzielt wurde. Beispielsweise wurden bei dem System B die von Ende zu Ende der Kammer gemessenen Guttemperaturen alle auf einem Uiert gehalten, der nur 1,1 bis 2,8⁰C oberhalb der Einstelltemperatur des Temperaturfühlers lag» Es ergibt sich ferner, daß der Wert von ΔΤ bei dem System B wesentlich kleiner als bei dem System A war. Mährend beispielsweise bei dem System B die niedrigste Gutlage auf einer Temperatur gehalten wurde, die 1,1 bis 2,8⁰C über der eingestellten Temperatur lag, wie dies bei dem Verfahren nach der Erfindung gefordert wird, konnte bei dem System A die Temperatur des größten Teiles der untersten Gutlage auf einen Wert ansteigen, der mehr als 4,4⁰C über dem Einstellwert lag, während ein Teil dieses Gutes sogar eine Temperatur erreichte, die 8,3 C über der eingestellten Temperatur lag«,

fc Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Beispielsweise kann das beschriebene Kühlsystem auch bei stationären Anlagen verwendet werden,,

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Claims (1)

1. - 31 Ansprüche

   ζ 1 ο!Vorrichtung zum Sprühkühlen von frostempfindlichem Gut ^-^ mit einem Behälter zur Aufnahme eines niedrigsiedenden flüssigen Kälteträgers, einer mit dem Behälter verbundenen Fluidauslaßleitung und einer über Kopf angeordneten Leitung, die Öffnungen zum Einsprühen des Kälteträgers in eine auf einer Temperatur zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,0 C zu haltende Gutspeicherkammer aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Behälter verbundene Flüssigkeitsauslaßleitung, eine an die Flüssigkeitsauslaßleitung angeschlossene Flüssigkeitsverdampferleitung, die im unteren Teil der Gutspeicherkammer angeordnet ist und im wesentlichen über deren volle Länge reicht, eine die Flüssigkeitsv&rdampfefleitung umgebende UJärmeisolation von ausreichender Güte, um den UJärmeleitwert auf 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge zu halten, und an die Ulärmeisolation angrenzende, mit dieser in lUärmeübergangsbezishung stehende, wärmeleitende metallische Bodenteile, die unterhalb des Gutes über mindestens einen Teil der LängB und mindestens einen Teil der Breite der Gutspeicherkammer reichen.

   V₃. Vorrichtung zum Sprühkühlen von in einer Speicherkammer untergebrachtem frostempfindlichem Gut mit einem Behälter zur Aufnahme eines niedrigsiedenden flüssigen Kälteträgers, einer mit dem BehSlter verbundenen Fluidaualaßleitung und

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   . - 32 -

   einer über Kopf angeordneten Sprühleitung, die in Längerichtung verteilt angeordnete Öffnungen zum Einsprühen des Kälteträgers in die auf einer Temperatur zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,0⁰C zu haltende Gutspeicherkammer aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Behälter verbundene Flüssigkeitsauslaßleitung, eine an die Flüssigkeitsauslaßleitung angeschlossene Flüssigkeitsverdampferleitung, die im unteren Teil der Gutspeicherkammer angeordnet ist und im wesentlichen über deren volle Länge reicht, eine die Flüssigkeitsverdampferleitung umgebende UJärmaisolation von ausreichender Güte, um den lüärmeleituiert auf 8,3 bis 20,6 kcal/h m Leitungslänge zu haltsn, ebenfalls im unteren Teil der Gutspeicherkammer angeordnete Gasdurchlässe, die ^ wesentlichen über die volle Länge der Gutspeicherkammer in U/ärmeaustauschbeziehung mit der Uiärmeisolation reichen und deren gegenüberliegende Enden mit dem Gasraum der Gutkammer in offener Verbindung stehen, und an die Wärmeisolation und die Gasdurchlässe angrenzende, mit diesen in Ulärmeübergangsbeziehung stehende, wärmeleitende metallische Bodenteile, die unterhalb des-Gutes über mindestens einen Teil der Länge und mindestens einen Teil der Breite der Gutspeicherkammer reichen.

   3. Vorrichtung zum Sprühkühlen von frostempfindlichem Transportgut, gekennzeichnet durch eine das Gut aufnehmende Speicherkammer; einen der Speicherkammer zugeordneten wärmeisolierten Behälter für ein kaltes, unter Druck

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   stehendes, niedrigsiedendes verflüssigtes Gas mit einem Siedepunkt bei Atmosphärendruck von unter ungefähr -29⁰C; eine am einen Ende mit dem Behälter verbundene Fluidauslaßleitung; eine am einen Ende mit dem anderen Ende der Fluidauslaßleitung verbundene Sprühleitung, die im oberen Teil der Speicherkammer untergebracht ist, sich im wesentlichen über deren volle Länge erstreckt und mit in Längsrichtung verteilt angeordneten Öffnungen für den Austritt von getrennten, der Kühlung des Gutes dienenden Kälteträgerströmen in die Speicherkammer versehen ist; eine den Durchfluß des Kälteträgers regelnde Einrichtung mit einem in der Speicherkammer untergebrachten ersten Temperaturfühler und einem in der Fluidauslaßleitung liegenden Regelventil, das mit dem ersten Temperaturfühler derart verbunden ist, daß es auf die von dem ersten Temperaturfühler ermittelte Speicherkammertemperatur anspricht und die Kammer auf einer Temperatur zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,0⁰C hält; eine am einen Ende mit dem Behälter verbundene Flüssigkeitsauslaßleitung; eine im unteren Teil der Speicherkammer untergebrachte und im wesentlichen über deren ganze Länge reichende Flüssigkeitsverdampferleitung, deren Einlaßende mit dem anderen Ende der Flüssigkeitsauslaßleitung verbunden ist; eine die Flüssigkeitsverdampferleitung umgebende lüärmeisolation von ausreichender Güte, um für einen lliärmeleitwert von 4,1 bis 41,3 kcal/ h m Leitungelänge zu sorgen; und wärmeleitende

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   lfletallbodenteile, dis angrenzend an die UJärmeisolation verlaufen, in liiärmeübergangsbeziehung zu dieser stehen und unterhalb des Gutes über mindestens einen Teil der Länge und mindestens einen Teil der Breite der Speicherkammer reichen.

   Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
   daß im unteren Teil der Gutspeicherkammer im wesentlichen über deren volle Länge reichende Gasdurchlässe angeordnet sind, die mit der Ufärmeisolation und den HfIetallbodenteilen in Wärmeaustausch stehen und deren gegenüberliegende Enden mit dem Gasraum der Gutspeicherkammer in offener Verbindung sind, und daß die lüärmeisolation eine ausreichende Güte hat, um für eins Wärmeleitung \/on 8,3 bis 20,6 kcal/h m Leitungslänge zu sorgen.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
   daß im unteren Teil der Gutspeicherkammer von Ende zu
   Ende derselben reichende Ifletallkanäle vorgesehen sind, daß eine erste Gruppe dieser Kanäle die Gasdurchlässe
   bildet, daß die Flüssigkeitsverdampferleitung in einer zweiten Gruppe dieser Kanäle untergebracht ist, daß die lllärmeisolation den Raum zwischen der Außenwand der Flüssigkeitsverdampferleitung und den Wänden der zweiten
   Gruppe von Kanälen ausfüllt und daß eine flache metallplatte, die die unteren Enden der KanSle verbindet und

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   sich über die volle Länge und Breite der Gutspeicherkammer erstreckt, die wärmeleitenden (Yletallbodenteile bildet.

   Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitenden Hfietallbodenteile von einer flachen Platte gebildet sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitenden ffletallbodenteile von mehreren höherliegenden Platten gebildet sind, die gegen den Kammerboden anliegende untere Flanschabschnitte aufweisen.

   Β. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil der Speicherkammer an deren einem Ende und unterhalb der Sprühleitung ein Ventilator angeordnet ist.

   9„ Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator mit einem elektrischen Antrieb verbunden ist.

   IQ. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Kaltgasüberhitzerleitung, deren Einlaßende mit dem Auslaßende der Flüssigkeitsverdampferleitung verbunden ist und die im unteren Teil der Gutspeicherkammer parallel zu der Flüssigkeiteverdampferleitung angeordnet ist,

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   - 36 -

   eine zu/eite, die Überhitzer leitung umgebende Wärmeisolation von ausreichender Güte* um für einen UJärmeleituiert von 4,1 bis 24,8 kcal/h m Leitungslänge zu sorgen, und zweite wärmeleitende ffletallbodenteile, die angrenzend an die zweite Uiärmeisolation verlaufen, in U/ärmeübergangsbeziehung zu dieser stehen und unterhalb des Gutes über mindestens einen Teil der Länge und mindestens einen Teil der Breite der Speicherkammer reichen.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine mit dem Auslaßende der Kaltgasüberhitzerleitung verbundene Gasausdehnungsvorrichtung, in der sich die verdampfte Flüssigkeit ausdehnt und die nur auf Grund dieser Ausdehnung Drehenerg^. liefert, sowie durch einen mit der Gasausdehnungsvorrichtung in Antriebsverbindung stehenden Ventilator, der im oberen Teil der Speicher kammer an deren einem Ende unterhalb der Sprühleitung angeordnet ist.

   12o Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Uiärmeisolation und den Ifletallbodenteilen mehrere in Längsrichtung verteilt angeordnete wärmeleitende metallteile zugeordnet sind.

   13o Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine den Austritt des flüssigen Kälteträgers regelnde Einrichtung mit einem im unteren Teil der Kammer in UIMrme-

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   kontakt mit den Gasdurchlässen angeordneten zweiten Tem-. peraturfühler und einem in der Flüasigkeitsauslaßleitung liegenden Regelventil, das mit dem zuleiten Temperaturfühler derart verbunden ist, daß es auf die von dem zweiten Temperaturfühler ermittelte Gasdurchlaßtemperatur anspricht und diese Temperatur zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,0⁰C hält ο

   14. Verfahren zum Sprühkühlen von in einer Speicherkammer untergebrachtem frostempfindlichem Transportgut durch Hindurchleiten eines einem Behälter entnommenen niedrigsiedenden flüssigen Kälteträgers durch in Längsrichtung verteilt angeordnete Öffnungen einer über dem Gut angebrachten Sprühleitung in Abhängigkeit von der Ermittlung der zwischen ungefähr 0,5⁰C und 10,O⁰C zu haltenden Kammergastemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme durch Feststoffwärmeleitung von der untersten Gutschicht auf lYletallbodenteile übertragen wird, die unterhalb der untersten Gutschicht mindestens über einen Teil der Kammerlänge und mindestens über einen Teil der Kammerbreite reichen, daß die Wärme durch Feststoffwärmeleitung von den Ifletallbodenteilen weiter auf eine Wärmeisolation übertragen wird, die sich in Längsrichtung der Kammer unterhalb der untersten Gutschicht erstreckt und eine Ver dampferleitung für flüssigen Kälteträger umgibt, daß die Warne durch Feststoffwärmeleitung von dar Wärmeisolation auf die Verdampferleitung übertragen wird und daß

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   die Wärme schließlich durch Konvektion von der Verdampferleitung auf den darin verdampfenden flüssigen Kälteträger übertragen uiird, wobei die Wärmeübertragungen ausreichend bemessen sind, um die unterste Gutschicht von Ende zu Ende der Kammer auf einer Temperatur zu halten, die von der ermittelten Kammergastemperatur nicht mehr als 2,8⁰C abuieicht.

   15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß kaltes Gas innerhalb der Gutkammer in Konvektionsu/ärmeaustausch mit dem Gut ständig um dieses herum und anschließend in von Ende zu Ende erfolgendem Konvektionsuiärmeaustausch mit den Dfletallbodenteilen unterhalb der untersten Gutschicht umgemälzt wird.

   16o Verfahren zum Sprühkühlen von in einer Speicherkammer untergebrachtem frostempfindlichem Transportgut durch Hindurchleiten eines einem Behälter entnommenen niedrigsiedenden flüssigen Kälteträgers durch in Längsrichtung verteilt angeordnete Öffnungen einer über dem Gut angebrachten Sprühleitung in Abhängigkeit von der Ermittlung der zwischen ungefähr 0,5⁰C und TO₁O⁰C zu haltenden Kammergastempsratur über dem Gut, dadurch gekennzeichnet, daß kaltes Gas in Kanvektionsiuärmeaustausch mit dem wärmeren Gut ständig umgewälzt wird, daß das eruiärmte Gas in Wärmeaustausch mit Hfletallbodenteilen umgewälzt- wird, die unterhalb der untersten Gutachicht mindestens über einen Teil der

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   Kammarlänge und mindestens über einen Teil der Kammerbreite reichen, daß die lärme dann durch Feststoffwärmeleitung von den Ifletallbodenteilen auf eine Wärmeisolation übertragen uiird, die sich in Längsrichtung der Kammer unterhalb der untersten Gutschicht erstreckt und eine Verdampf erleitung für flüssigen Kälteträger umgibt, daß die Wärme durch Feststoffwärmeleitung ν,οη der UJärmeisolation auf die Verdampferleitung übertragen wird und daß die Wärme schließlich durch Konvektion von der Verdampferleitung auf den darin verdampfenden flüssigen Kälteträger übertragen tuird, uiobei die Wärmeübertragungen ausreichend bemessen sind, um die unterste Gutschicht von Ende zu Ende der Kammer auf einer Temperatur zu halten, die von der ermittelten Kammergastempsratur nicht mehr als 2,8 C abweicht.

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