DE202008012203U1

DE202008012203U1 - Transportkältemaschine mit mehreren Verdampfern

Info

Publication number: DE202008012203U1
Application number: DE200820012203
Authority: DE
Original assignee: Frigoblock Grosskopf GmbH
Current assignee: Frigoblock GmbH
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-09-13

Abstract

Transportkältemaschine mit mehreren unabhängig voneinander steuerbaren Verdampfern (16, 16'), dadurch gekennzeichnet, dass zu gleicher Zeit einer der Verdampfer abgetaut wird ohne die Kühlleistung des oder der anderen Verdampfer zu unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transportkältemaschine mit mehreren unabhängig voneinander arbeitenden Verdampfern.
Ein Problem besteht darin, dass die in einer Kühlkammer stets vorhandene Feuchtigkeit schnell zur Eisbildung an den Verdampferlamellen führt. Solche Eisschichten vermindern sowohl die Kühlleistung als auch den Wirkungsgrad der Kühlanlage erheblich, so dass mehrmals täglich oder bei feuchtem Ladegut sogar mehrmals pro Stunde das Eis entfernt werden muss. Zur Enteisung, die in der Kältetechnik als Abtauung bezeichnet wird, werden nach dem Stand der Technik Heizeinrichtungen verwendet, die jedoch zusätzliche Energie benötigen.
Mit den in heutigen Transportkältemaschinen eingesetzten Abtauverfahren ist es z. B. nicht möglich, nicht vorgekühltes, schlachtwarmes Frischfleisch während des Transports abzukühlen. Die nach ca. 5–10 min Kühlzeit bei vollständig vereistem Verdampfer automatisch eingeleiteten Abtauvorgänge dauern ca. 30–60 min und führen damit zwangsläufig zu einer weiteren Erwärmung der Ladung. Ähnliche Probleme bestehen bei der Verladung von erntefrischem, warmer und feuchten Obst und Gemüse direkt auf dem Feld.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend aufgeführten Nachteile zu vermeiden, insbesondere eine Transportkältemaschine zu schaffen, mit der eine kontinuierliche Kühlung der Kühlräume bei ausreichender Abtauung der Verdampfer möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Transportkältemaschine nach Anspruch 1 gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass in den Transportkälteanlagen mehrere unabhängig voneinander arbeitende Verdampfer vorgesehen sind, womit es möglich ist, zu gleicher Zeit einen der Verdampfer abzutauen und den oder die übrigen Verdampfer weiter zur Kühlung zu verwenden.
Nach einer ersten Variante wird die Verflüssigungswärme des Kühlprozesses genutzt, indem heißes verdichtetes Kältemittelgas in den abzutauenden Verdampfer geleitet wird. Hierzu kann das Kältemittelgas verwendet werden, das im Kühlkreislauf ohnehin vorhanden ist. Dabei wird das heiße verdichtete Kältemittelgas in den Verflüssiger sondern in den abzutauenden Verdampfer geleitet. Auf diese Weise wird die sehr große Abwärme des Kältemittelprozesses genutzt, die beim gleichzeitigen Kühlen des anderen oder der anderen Verdampfer entsteht. Im normalen Kühlbetrieb wird diese Abwärme über den Verflüssiger der Transportkälteanlage an die Umgebung abgegeben. So können alternierend die vorhandenen Verdampfer abgetaut werden ohne dass dazu zusätzliche Energie dem Kältekreislauf zugeführt wird.
Entsprechend einer 4-Wege-Wärmepumpen-Umkehrschaltung, die den Kältemittelkreislauf umkehrt, wird der abzutauende Verdampfer zu einer Wärmequelle, die mit Heizleistungen bis zu 50 kW gegenüber der häufig bei Transportkältemaschinen verwendeten 3-Wege-Bypass-Schaltung bis zu 10 mal so leistungsstark ist. Durch diese große Heizleistung wird auch der Abtauvorgang entsprechend verkürzt, wobei in der Praxis anstelle der Abtauzeiten von 30 min bis 60 min Abtauzeiten von 5 min bis 10 min ausreichen.
In einer zweiten Ausführungsvariante wird die zur Abtauung benötigte Wärme elektrisch von Widerstandheizelementen erzeugt, die außen am Verdampfer angebracht sein können bzw. im Verdampfer integriert sind.
Eine weitere Ausführungsvariante kann im Betrieb von zwei oder mehr Verdampfern angewendet werden, wenn die Kühlkammer im Frischdienst bei Lufttemperaturen ≥ +5°C betrieben wird. So tauen die vereisten Verdampferlamellen ab ca. +5°C Lufttemperatur bereits nur durch die Luftumwälzung des laufenden Verdampfergebläses ab, wenn gleichzeitig der Kältemittelstrom am abzutauenden Verdampfer abgestellt wird. Die zur Verflüssigung des Eises notwendige Wärme wird dabei dem Laderaum entzogen, so dass dieses Abtauverfahren keine Wärme im Laderaum erzeugt son dern gleichzeitig eine Kühlwirkung hat. Erst bei Unterschreiten einer Lufttemperatur von ca. +5°C setzt dann das Abtauverfahren entsprechend Verfahren 1 ein.
Besondere Vorteile hat dieses Abtauverfahren, wenn Produkte mit hohem Feuchtigkeitseintrag wie z. B. schlachtwarmes Fleisch oder auch direkt bei der Ernte am Feld verladenes Obst und Gemüse transportiert werden. Der hohe Feuchtigkeitsausstoß dieser Produkte führt selbst bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt in der Kühlkammer innerhalb weniger Minuten zur vollständigen Vereisung des kalten Verdampfers, der deshalb in kurzen Intervallen von 3 min bis 10 min abgetaut werden muss.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transportkältemaschine ist vorgesehen, die Verdampfer außerhalb der Kühlräume bzw. Kühlkammern anzuordnen. Durch diese Maßnahme kann das vorhandene Transportkammervolumen vollständig zur Aufnahme von Transportgütern genutzt werden.
Vorzugsweise besitzt die Transportkältemaschine ein Kältemittelgehäuse mit einem vorderen Warmteil, in dem die Antriebs-, Verdichter- und Verflüssigereinheit angeordnet ist, und einen hinteren Kaltteil zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse, die vorzugsweise auf die gesamte Breite des Kühlmaschinengehäuses verteilt sind. Der Kaltteil und der Warmteil werden weiterhin vorzugsweise durch eine wärmeisolierende Wand voneinander getrennt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Abwärme des Warmteils in den Kaltteil strömen kann, der gegebenenfalls Temperaturen von bis zu –40°C aufweist, wohingegen beispielsweise bei der Verwendung eines Dieselmotors im Warmteil Temperaturen bis über 100°C auftreten können. Die Anordnung der Verdampfer im Kaltteil ermöglicht die Ausnutzung der kompletten zur Verfügung stehenden Bauhöhe von 350 mm bis 550 mm. Der Luftauswurfkanal mit einer Höhe von 50 mm bis 100 mm ist oben angebracht, womit die luftseitigen Druckverluste durch die große Luftanströmfläche der Verdampfer gering gehalten werden können. Da der Druckverlust der Gebläse bei halbem Volumenstrom nur ca. 25% beträgt, kann dadurch sowohl der durch die Verdampfer geförderte Luftvolumenstrom erhöht und proportional hierzu die Ausblasgeschwin digkeit der Luft auf bis zu 15 m/s erhöht und damit auch die Luftwurfweite in den Kühlraum gesteigert werden.
Bei gleichem Luftvolumenstrom und halber Strömungsgeschwindigkeit würde der Energieverbrauch des Lüftermotors auf ca. 12,5% reduziert werden. Dieser Fall führt in zweifacher Weise zu einer Erhöhung der Kälteleistungszahl, die das Verhältnis von genutzter Kälteleistung zu aufgenommener Antriebsleistung wiedergibt. Die geringere Energieaufnahme der Lüftermotoren sowie die Tatsache, dass weniger Abwärme des Lüfters und dessen Motors in den Kühlraum gelangt, was eine zusätzliche Kühlleistung erfordern würde, führen zu einer weiteren deutlichen Erhöhung der Kälteleistungszahl (international: COP-Wert). Da sich der Kaltteil über die gesamte Breite des Kühlaufbaus erstreckt, kann die kalte Luft über die nahezu komplette Breite in die Kühlkammer eingeblasen und dadurch eine bessere und gleichmäßigere Temperaturverteilung in der Kühlkammer erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht den unabhängigen Betrieb mehrerer Verdampfer, die nicht in den Kühlraum hineinragen. Der Einbau von zusätzlichen Verdampfern im Laderaum ist entbehrlich, so dass auch insoweit eine Limitierung des Ladevolumens verhindert wird. Vor allem müssen keine zusätzlichen Verdampferbefestigungen sowie Kanäle für Abtauwasserleitungen und Kabelstränge im Fahrzeugaufbau vorgesehen werden, was den Bauaufwand erheblich minimiert. Durch den Entfall langer Kältemittelleitungen, die z. b. bei Verdampfern in Kühlaufliegern 15 m bis 30 m betragen können, wird durch die Integration der Verdampfer in das Kältemaschinengehäuse eine Verringerung der benötigten Kältemittelfüllmenge erzielt. Darüber hinaus werden Strömungs- und Wärmeverluste in und an den Kältemittelrohren bzw. Schlauchleitungen vermieden, die zu einer geringeren Leistungszahl führen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Kühlwagen-Vorderteils,
2 einen Querschnitt durch eine Transportkältemaschine mit 2 Verdampfern gleicher Breite
3 einen Querschnitt durch eine Transportkältemaschine mit 2 Verdampfern mit einem Verhältnis der Breiten von 2 zu 1.
1 zeigt einen Kühlwagen 1 mit einem Kühlraum 2, der in horizontaler Richtung 3 soweit wie möglich an die Fahrerkabine 4 heranreicht. Der für die Transportkühlmaschine zur Verfügung stehende Raum ist knapp bemessen, sollte aber optimal genutzt werden. Um die Fahrerkabine 4 in Pfeilrichtung 6 kippen zu können, damit Reparaturen und Wartungen am Motor des Fahrzeugs durchgeführt werden können, ist die Transportkältemaschine 1 mittels Schnellverschlüssen am unteren Teil an dem Kühlraum befestigt, so dass ein Abschwenken in Pfeilrichtung möglich ist. Der obere Teil der Transportkältemaschine 1 ist mittels einer Bolzenverbindung 9 drehbeweglich an dem Kühlraum 2 befestigt und kann mittels eines elektrisch, mechanisch oder hydraulisch angetriebenen Hubzylinders 7 gekippt werden. Durch diese Maßnahme wird Platz gewonnen, um die technisch notwendigen Bestandteile einer Transportkältemaschine in einem einzigen Gehäuse unterzubringen.
2 zeigt eine Transportkältemaschine, die einen vorderen Warmteil 10 sowie einen hinteren Kaltteil 11 besitzt. Im Warmteil sind eine schallgekapselte Antriebseinheit 12, bestehend aus einem Dieselmotor, einem Verdichter sowie einem Generator, neben einem Verflüssiger 13 und drei Lüftern 14, 14' und 14'' angeordnet. Im Kaltteil befinden sich Verdampfergebläse 15 und 15', die Verdampfern 16 und 16' zu geordnet sind. Die Verdampfer 16 und 16' erstrecken sich über die komplette Breite des in 2 einzigen Kühlraums 2, wobei beide Verdampfer die gleiche Breite haben. Kaltteil 11 sowie Warmteil 10 sind durch eine wärmeisolierende Wand 17 voneinander getrennt, womit vermieden wird, dass dort entstehende Warmluft nicht zu den Verdampfern gelangen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass wechselweise jeweils einer der Verdampfer 16, 16' mit einem der oben beschriebenen Verfahren 1, 2 oder 3 abgetaut wird, während der andere Verdampfer weiter kühlt. Hierzu wird in dem abzutauenden Verdampfer kurzzeitig, d. h. über 3 min bis 10 min der Kältemittelkreislauf umgekehrt, d. h. dass komprimiertes heißes Kältemittelgas durch den abzutauenden Verdampfer 16 oder 16' geleitet wird, bis dieser eisfrei ist. Anschließend wird durch nochmaliges Umschalten des Kühlmittelkreislaufes dieser Verdampfer wieder zur Kühlleistung aktiviert. Das Abtauen eines der Verdampfer bei fortdauernder Kühlung des anderen Verdampfers wird dann eingeleitet, wenn die Kühlleistung des abzutauenden Verdampfers aufgrund der vorhandenen Eisschicht unter einen vorgebbaren Betrag gesunken ist. Da im Regelfall die Zeit des Abtauens erheblich kürzer als die Zeit ist, während der ein Verdampfer seine Kühlleistung erbringen kann, muss der kühlende Verdampfer als einzige Kühlquelle die Kühlleistung für die komplette Kühlkammer nur kurzzeitig erbringen. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, jeweils große Verdampferleistungen vorzusehen, die geeignet wären, die Gesamtkühlleistung für die Kühlkammer zu erbringen.
3 zeigt eine weitere Ausbildung der Kältemaschine entsprechend 2 mit dem Unterschied, dass das Verhältnis der Breiten der Verdampfer ca. 1 zu 2 entspricht.

Claims

Transportkältemaschine mit mehreren unabhängig voneinander steuerbaren Verdampfern (16, 16'), dadurch gekennzeichnet, dass zu gleicher Zeit einer der Verdampfer abgetaut wird ohne die Kühlleistung des oder der anderen Verdampfer zu unterbrechen.
Transportkältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtauen die Verflüssigungswärme des Kühlprozesses genutzt wird, indem heißes verdichtetes Kältemittelgas in den abzutauenden Verdampfer leitbar ist.
Transportkältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Temperaturen über 0°C in einer Kühlkammer mittels eines Verdampfergebläses (15, 15') die Luft der Kühlkammer durch den abzutauenden Verdampfer leitbar ist.
Transportkältemaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die zum Abtauen benötigte Wärme elektrisch durch Widerstandselemente erzeugbar ist.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 Verdampfer, die denselben Laderaum kühlen bzw. heizen und eine Umkehrschaltung, durch die im Kühlkreislauf vorhandenes heißes verdichtetes Kältemittelgas durch den abzutauenden Verdampfer geleitet wird und/oder bei Temperaturen oberhalb von 0°C die Luft des Laderaums für die Abtauung nutzt, ohne die Kühlleistung des oder der anderen Verdampfer zu unterbrechen.
Transportkältemaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine 4-Wege-Wärmepumpen-Umkehrschaltung zur Umkehrung der Fließrichtung des heißen verdichteten Kältemittelgases.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer (16, 16') außerhalb des einzigen Kühlraumes (2) oder der Kühlräume (20, 20', 20'') eines Mehrkammersystems angeordnet sind.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Kältemittelgehäuse mit einem vorderen Warmteil (10), in dem die Antriebs-, Verdichter- und Verflüssigereinheit angeordnet sind, und mit einem hinteren Kaltteil (11) zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Kältemittelgehäuse in dem der Warmteil (10), in dem die Antriebs-, Verdichter- und Verflüssigereinheit angeordnet sind, und der Kaltteil (11) zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse nebeneinander angeordnet sind.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Kältemittelgehäuse in dem der Warmteil (10), in dem die Antriebs-, Verdichter- und Verflüssigereinheit angeordnet sind, unterhalb dem Kaltteil (11) zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse angeordnet ist.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Kältemittelgehäuse in dem der Warmteil (10), in dem die Antriebs-, Verdichter- und Verflüssigereinheit angeordnet sind, oberhalb dem Kaltteil (11) zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse angeordnet ist.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Kältemittelgehäuse in ein Warmteil (10), in dem die Antriebs-, und Verdichtereinheit angeordnet sind, unterhalb dem Kaltteil (11) zur Aufnahme der Verdampfer und der Verdampfergebläse angeordnet ist und ein Warmteil, in dem die Verflüssigereinheit angeordnet ist oberhalb dem Kaltteil angeordnet ist.
Transportkältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer (16, 16') und die Verdampfergebläse (15, 15') auf die gesamte Breite des Kühlmaschinengehäuses (2) verteilt sind.