DE2161181A1 - Kühlanlage für Schiffe, insbesondere Frachtschiffe - Google Patents

Description

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8 647-71/Kö/S
Convention Date:
December 10, 1970

United Brands Company, Poston, Mass., V.St,A.

Kühlanlage für Schiffe, insbesondere Frachtschiffe

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Schiffe, insbesondere Frachtschiffe, mit mehreren getrennten Laderäumen, die mit umlaufenden Luftströmen belüftbar sind.

Frachtschiffe müssen in der Regel gemischte Frachten oder Ladungen befördern. Manche dieser Ladungen erfordern häufig andere Kühltemperaturen als anderweitige Ladung, die auf der selben Fahrt befördert werden soll. In solchen Fällen kann es wünschenswert sein, einen Laderaum auf z.B. einer Temperatur oberhalb 0 C. (32 F»)j dagegen einen anderen Laderaum auf einer Temperatur un- a terhalb -18 C. (0 F.) oder irgendeiner anderen von der Temperatur des einen Laderaums verschiedenen Temperatur zu halten. Schiffe mit Kühlflüssigkeitsumlauf werden daher mit voneinander unabhängigen Kühlanlagen für die einzelnen Laderäume ausgerüstet, so daß ,jede Anlage so eingestellt werden kann, wie es die in dem dazugehörigen Laderaum untergebrachte Ladung jeweils erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage für ein Schiff mit mehreren Laderäumen zu schaffen, mit der in verschiedenen Laderäumen unterschiedliche Temperaturen hergestellt werden können, ohne daß für die einzelnen Laderäume jeweils getrennte Anlagen erforderlich sind, so daß an Herstellungs- und Unterhaltskosten gespart wird.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Kühlanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daö in den Zirkulationswegen der einzelnen Luftströme Kühlverdampfer angeordnet sind, die von einer gemeinsamen Kühlflüssigkeitsquelle mit Kühlflüssigkeit gespeist sind und deren Innendrücke auf verschiedenen Werten gehalten werden, derart, daß die Luft in den einzelnen Luftströmen auf verschiedene Temperaturen abgekühlt wird.

Durch.diese Maßnahmen wird erreicht, daß sämtliche von Hand betätigbaren Einstell- und Steuer- bzw. Regelorgane auf einer gemeinsamen Station, beispielsweise in einem Maschinenraum untergebracht werden können, so daß die Anzahl der bemannten Stationen ™ sowie die Mannschaft oder Besatzung verringert werden kann. Das von der gemeinsamen Station aus betätigte Steuerorgan ermöglicht auch eine Änderung oder Anpassung der Verdampferdrücke in verschiedenen Laderäumen entsprechend den Kühlungserfordernissen für die jeweilige Ladung. Die erfindungsgemäße Kühlanlage eignet sich besser als alle bisher bekannten Anlagen für die Verwendung an Bord von Schiffen.

Die erfindungsgemäße Anlage arbeitet mit beliebigen handelsüblichen Kühlmitteln wie R22, R5O5, R12 oder R717 bei Flüssigkeitsumlaufkühlung, Für die verschiedenen Laderäume sind getrennte Verdampfer vorgesehen, die parallel zwischen eine gemeinsame t Speiseleitung und eine gemeinsame Rückleitung geschaltet und mit anderen herkömmlichen Bestandteilen einer mit einer einzigen Kühlflüssigkeit arbeitenden Umlaufkühlanlage, wie einem Kompressor, einem Kondensationsapparat oder Verflüssiger, einem Kühlmittelsammler, einer Kühlmitteldosierungsvorrichtung und einer Pu?iipe, verbunden sind.

Ein Druckregler ist stromabwärts des oder tier Verdampfer in der Rückleitung angeordnet, und damit di« Anlage mit auf erheblich voneinander verschiedene Werte eingestellten Druckreglern arbeiten kann, sind stromaufwärts ,iedes Verdampfer* Regulierveritile eingeschaltet, so daß die Kühlmitteltemperaturen in den Verdampfern auf weit voneinander verschiedenen Sollwerten oberhalb der Kühlmitteltemperatur im Sammler gehalten werden können»

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Die Lufttemperatur an jedem Verdampfer kann daher genau gesteuert oder reguliert werden, ohne daß der Druck oder die Temperatur in anderen Verdampfern, die in den selben Kühlmittelkreis eingeschaltet sind, beeinflußt oder gestört wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schiffes mit Maschinenraum und verschiedenen Laderäumen;

Figur 2 das Schema einer erfindungsgemäßen Kühlanlage; und Figur 3 das Schema eines Ventilregelsystems.

In Figur 2 ist ein Sammler oder Sammelbehälter 10 in eine Rückleitung 12 eingeschaltet, die zu einem Kompressor 14 führt, der einen Kondensationsapparat oder Verflüssiger l6 beschickt, von dem aus die Flüssigkeit durch ein Hochdruck-Schwimmerventil 18 zum Sammler 10 zurückfließt. Eine in einer Speiseleitung 22 angeordnete Flüssigkeitspumpe 20 führt zu zwei parallelen Leitungen 24 und 26, die zwei parallel an die gemeinsame Rückleitung 12 angeschlossene Verdampfer speist.

Der Verdampfer 30 in der Leitung 24 sowie der Verdampfer 32 in der Leitung 26 sind auf ihrer stromabwärtigen Seite mit je einem Druckregelventil, und zwar dem Ventil 40 in der Leitung 24 und dem Ventil 42 in der Leitung 26, versehen. Stromaufwärts der Verdampfer in den Leitungen 24 und 2 6 befindet sich je ein Rückström- oder Sperrventil 50 bzw. 52 mit vorgeschaltetem Drosselventil 60 bzw. 61.

Wie man sieht, kann die Anlage, wenn die Verdampferdruckregler auf den gleichen Druck eingestellt sind, so betrieben werden, daß jeder Verdampfer ohne Rücksicht auf die Ladung in den einzelnen Laderäumen mit einer konstanten Kühlmittelmenge gespeist wird, wobei die Menge an umlaufender oder zirkulierender Kühlflüssigkeit stets etwas größer ist als die verdampfbare Menge und die unverdampfte Flüssigkeit zum Sammler 10 zurückfließt, um wieder in den Umlauf zu gelangen.

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Die Regulier- oder Rückströmventile ermöglichen jedoch eine Einstellung der Verdampferdruckregler auf verschiedene Werte, sodaß der Druck in den einzelnen Verdampfern jeweils derjenigen Kühlmitteltemperatur entspricht, die erforderlich ist, um in einem den betreffenden Verdampfer überstreichenden Luftstrom eine gegebene Temperatur aufrechtzuerhalten.

Wenn beispielsweise die Anlage so eingestellt ist, daß das Kühlmittel eine Temperatur von -29° C. (-20° F.) und einen Druck

von 0,7 kg/cm (10 p.s.i.) im Sammler 10 hat und der Kompressor den Druck im Sammler auf 0,7 kg/cm (10 p.s.i.) hält, kann der Regler 40 in der Leitung 24 auf einen Druck von 0,91 kg/cm (13 p.s.i.), dagegen der andere Regler 42 auf einen Druck von 3,36 kg/cm (48 p.s.i.) eingestellt werden, so daß das Kühlmittel im Verdampfer 30 auf -26° C. (-15° F.) und das Kühlmittel im Verdampfer 32 auf -4,5° C. (24° F.) abgekühlt wird, d.h. auf Temperaturen, die geeignet sind, die Laderäume auf -23 C. (-10 F.) bzw. + 1,7° C. (35° F.) zu halten.

Wegen des Vorhandenseins des Regulierventils 52 kann der Druck des Kühlmittels im Verdampfer 32 auf einem Wert oberhalb des Druckes im Verdampfer 30 gehalten werden, oder aufgrund des Vorhandenseins des Regulierventils 50 können die Einstellungen natürlich auch umgekehrt werden.

Die Druckregler werden von in den Luftströmen angeordneten Fühlern gesteuert, so daß, wenn die Lufttemperatur über die Einstelltemperatur der Fühler ansteigt, der Saugdruck in der KüHanlage sich erniedrigt, und wenn die Lufttemperatur unter die Einstelltemperatur der Fühler abfällt, der Saugdruck ansteigt, wodurch die Lufttemperatur konstant gehalten und die Kühlmitteltemperatur im Verdampfer verändert wird.

Der restliche Teil des geschlossenen Systems gehört nicht zum Gegenstand vorliegender Erfindung, wird jedoch zur Verdeutlichung ebenfalls beschrieben. Tm RücVleitungsrohr 12 herrscht ein Zweiphasen-Kühlmittelfluß. Die von den Verdampfern zurückfließende Flüssigkeit sin'rt :'nm '""--> de η des Sammlers 10, von um sie

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BAD ORIGINAL

in den Kühlmittelkreislauf gelangt«, während das von den Verdampfern zurückströmende Gas im Sammler abgetrennt wird und über die Saugleitung 13 zum Kompressor 14 zurückgelangt, wo es auf dea Kondensationsdruek verdichtet wird und anschließend zum Kondensationsapparat 16 strömt, wo es durch Wärmeaustausch mit eiraeja Kühlwasser, beispielsweise Seewasser im Falle eines Schiffes,, zur Hochdruckflüssigkeit kondensiert.

Ein Dosierungsorgan in Form eines Hochdruck-SchwimmervefiLtils l8 besorgt die Abnahme der Flüssigkeit aus dein Kondensationsapparat 16 und die Zumessung der Flüssigkeit an den Sammler IO lüit dem dort herrschenden Druck.

Die Anlage wird dadurch betätigt und ihrer Kapazität reguliert, daß der Kompressor 14 unter Steuerung- durch eisen Bruckfühler in der Saugleitung 13 arbeitet»

Die Druckreglerventile 40 und 42 werden durch Temperaturfühler 62 und 63 in den Luftströmen gesteuert und betätigen einen zentralen Druckluftregler 70«, dargestellt in Figur 3»

Bei einer Druckluftspeisung mit 7 kg/cm (100 ps_oi_o) arbeitet der Regler vorzugsweise mit dem normalen Maximaldruck von I₅4 kg/cm" (20 p.s.i.), der durch Hindurchleiten durch ein Druckverrdngerungsventil 72 erhalten wird (Figur 3).

Das Ausgangssignal des Reglers bei 74 steuert ein Modulations-

2 luftregelventil 76 so, daß sich ein Druck ?on 0 bis I₀OS kg/era (0 bis 15 p.s.i.) plus dem voreingestellten Luftregelventildruck von 0 bis 7 kg/cm (O bis 100 ps.i.) und dem Federdruck as Verdampferdruckregelventil 42 ergibt. Durch Kombinieren der- obigen Werte wird der Verdampferdruck automatisch so reguliert, daß eine beliebige Laderaumtemperatur zwischen -23 C. (-10 F.) und +15,5 C. (60 F.) hergestellt und aufrechterhalten werden kann.

Man kann für ,jeden Laderaum des Schiffes eine Einrichtung von der Art der Einrichtung nach Figur 3 vorsehen. Wird beispielsweise ein Regelventil verwendet, so kann bei einer gewünschten Raumtemperatur von +1,7 C. (35 F₀) im betreffenden Laderaum das System

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so eingerichtet sein, daß sich eine minimale Verdampfertesnperatur von -4j 5 C₁. (24 F.) ergibt, Dies entspricht im Falle eines R-22-Kühlmittels einem Sättigungsdruck von 3,36 kg/cm (48 p.s.i.)

2 Die Druckregelventilfedern sind auf 0,7 kg/cm (10 p.s.i.) eingestellt. Folglich sollte das Ventil 76 auf 3,36 kg/cm (48 p_es.i.)

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minus 0,7 kg/cni (10 p.s.i.); d.h. auf 2,66 kg/cm (38 p»s.i.) eingestellt sein.

Wird dann der Temperatureinstellschalter 78 auf +1,7 C. (35 F.) eingestellt, so wird die Lufttemperatur auf +1,7 C. (35 F.) gehalten, da der Verdampferdrück so moduliert wird, daß die Verdampfertemperatur sich zwischen -4,5 C. (24 F.) und 0 C.

(32 F.), je nach der Kühlbeanspruchung im Laderaum, bewegt.

In Figur 1 sind Temperat-ureinst-ellschaltez· 78 und 79 für verschiedene Laderäume A und C gezeigt, wobei diese Temperatureinstellschalter in einem gemeinsamen Kontrollzentrum, an von den Laderäumen entfernter Stelle, beispielsweise im Maschinenraum, angeordnet sind» Sie stellen unabhängig voneinander die Ventile 40 und 42 so ein, daß die Verdampferdrücke auf gewählten Minimalwerten gehalten werden. Die Fühler 62 und 63 veranlassen dann über die Regler 70 und 71 und getrennte Ventile 76 die Regelventile 40 und 42, die Drücke in den Verdampfern so zu modulieren, daß sie bei oder nahe ihren eingestellten Minimalwerten bleiben, solange die Kühlungsanforderungen hoch sind, jedoch automatisch ansteigen, wenn die Kühlungsanforderungen abnehmen, indem die Raumtemperaturen in den Laderäumen allmählich absinken, bis die Drücke soweit angestiegen sind, daß die Temperaturen in den Verdampfern den höchsten Temperaturen entsprechen, bei denen Ladungen in den Laderäumen noch auf den entsprechenden niedrigen Sollwerten gehalten werden.

Der Druck und folglich die Temperatur in jedem Verdampfer wird durch das dazugehörige Regulierventil aufrechterhalten und ist unabhängig von der Temperatur in den anderen Verdampfern der Anlage.

Vorstehend ist also eine Schiffskühlanlage beschrieben, mit der verschiedene Schiffsladeräume auf verschiedenen Kühltempera-

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türen gehalten werden können, .obwohl die entsprechenden Verdampfer mit Kühlmittel aus einer gemeinsamen Quelle gespeist sind, wobei mit Hilfe einer in einem gemeinsamen KontrollZentrum zugänglichen Reglereinrichtung die Kühlmitteldrücke in den Verdampfern in den getrennten Laderäumen des Schiffes entsprechend den Kühlungsanforderungen der einzelnen Laderäume moduliert oder beeinflußt werden.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Kühlanlage für Schiffe, insbesondere Frachtschiffe, mit mehreren getrennten Laderäumen, die mit umlaufenden Luftströmen belüftbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zirkulationswegen der einzelnen Luftströme Kühlverdampfer (30, 32) angeordnet sind, die von einer gemeinsamen Kühlflüssigkeitsquelle (10) gespeist sind und deren Innendrücke auf verschiedenen Werten gehalten werden, derart, daß die Luft in den einzelnen Luftströmen auf verschiedene Temperaturen abgekühlt wird.
2. 2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlverdampfer parallel zueinander über eine gemeinsame Speiseleitung (22) und eine gemeinsame Rückleitung (12) an einen Sammler als Kühlflüssigkeitsquelle (10) angeschlossen sind und daß eine Reguliereinrichtung (40, 42, 50, 52, 60, 6l) die Drücke in den Verdampfern auf einen oder mehreren verschiedenen Werten oberhalb des Druckes im Sammler (lO) hält.
3. 3. Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung stromaufwärts von den Verdampfern (30, 32) angeordnete Regulierventile (50, 52) enthält.
4. 4. Kühlanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung stromabwärts der Verdampfer (30, 32) angeordnete Druckregelventile (40, 42) enthält.
5. 5. Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftströmungswegen Temperaturfühler angeordnet sind und daß mit Hilfe einer im Schiffsmaschinenraum angeordneten Einrichtung die Reguliereinrichtung für den Kühlmitteldruck eingestellt werden kann, derart, daß sie unter Steuerung durch bestimmte von den Temperaturfühlern wahrgenommene Temperaturen betätigt wird.

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6. 6. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g ekennzeichnet durch einen Sammelbehälter für Kühlflüssigkeit unter Druck und mit einer Temperatur, die niedriger ist als die niedrigste erforderliche Raumtemperaturj eine vom Sammelbehälter ausgehende Speiseleitung; eine in dieser Speiseleitung angeordnete Pumpe; eine zum Sammelbehälter führende Rückleitung; einen Kompressor und Kondensationsapparat, die mit dem Sammelbehälter in Verbindung stehen; Verdampfer, die parallel zueinander zwischen die Speiseleitung und die Rückleitung geschaltet und jeweils in verschiedenen Laderäumen des Schiffes angeordnet sind; ein in jeder der Parallelleitungen stromabwärts des betreffenden Verdampfers angeordnetes Druckregelventil; und ein in jeder der Parallelleitungen stromaufwärts des betreffenden Verdampfers angeordnetes Regulierventil, wobei die Druckregelventile so eingestellt sind, daß der Druck in den Verdampfern auf verschiedenen Werten, entsprechend Temperaturen oberhalb der Temperatur des Kühlmittels im Sammelbehälter, gehalten wird.
7. 7. Schiffsladeeinrichtung mit getrennten Laderäumen, in denen jeweils Luftströme mit unterschiedlichen Temperaturen zirkulieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströme in den einzelnen Laderäumen jeweils einen dort angeordneten Verdampfer überstreichen, wobei die einzelnen Verdampfer durch in einem geschlossenen Kühlkreislauf umlaufendes KüHmittel aus einer gemeinsamen Kühlflüssigkeitsquelle, in der das Kühlmittel auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur jedes der Luftströme gehalten wird, auf verschiedene Temperaturen abgekühlt werden.
8. 8. Kühlanlage nach Anspruch 1, wobei die in den einzelnen Laderäumen umlaufenden Luftströme in getrennten Kreisläufen geführt sind, gekennzeichnet durch Druckregelventile zum getrennten Regulieren der Drücke in den Verdampfern; eirie in einem gemeinsamen Kontrollzentrum des Schiffes an von den Laderäumen entfernter Stelle angeordnete Einrichtung zum unabhängigen Einstellen der Ventile, derart, daß die Drücke in den Verdampfern auf oder oberhalb von bestimmten Minimalwerten gehalten werden; und eine Einrichtung zum unabhängigen Verändernder Drücke

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   in den Verdampfern entsprechend den Temperaturen in den betreffenden Luftströmen, derart, daß die Drücke bei hohen Kühlungsanforderungen auf den bestimmten Minimalwerten gehalten werden, dagegen bei abnehmenden Kühlungsanforderungen allmählich ansteigen können.
9. 9. Kühlanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen der Druckregelventile diese Druckregelveritile auf pneumatischem Wege ferneinsteüfcj und daß die die Drücke verändernde Einrichtung einen Druckluftregler enthält, der die eingestellten Druckwerte der Druckregelventile automatisch erhöht, wenn die Unterschiede zwischen der Isttemperatur in den Laderäumen und Temperaturen, die den Kühlmitteltemperaturen bei den bestimmten Mindestverdampferdruckwerten entsprechen, abnehmen.

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