DE8416616U1 - Kühlcontainer mit Trockeneis als Kühlmittel - Google Patents

Description

Dlpl.-lng. W. Datilke

DlpUng.H.-J.LIppert : j ..' . . *: .\"\'", 5. November 1985

Patentanwälte ',.' ! ~ Ϋ'..~ .'.. *..'...'

Frankenforstor Straße 137 50«n Bergisch GlnHhnch 1

Kühlcontainer mit Trockeneis als Kühlmittel

Zur Kühlung von Lebensmitteln, Fertigspeisen, insbesondere zur Versorgung der Passagiere im Flugverkehr, bedient man sich mobiler Kühlcontainer, Trolleys oder Meal Carts genannt.

Diese nehmen allgemein 26 bis 30 auf Tabletts verteilte kalte Gerichte auf und sind bis zur Servierzeit in der Bordküche verstaut .

Die Kühlung des Inhaltes erfolgt mit Trockeneis -CO₂ in festem Zustand- und/oder Kühlluft, wobei der Einsatz von Trockeneis im Kühlcontainer den Vorteil der unabhängigen Beweglichkeit ohne Nutzung fest installierter Kälteerzeuger bietet; dieses vornehmlich während der Transport zeit des Kühlcontainers von der Service-Station zum Flugzeug und weiterer unerwünschter aber unvermeidlicher Wartezeiten.

Diese Kühlcontainer sind allgemein so gestaltet, daß das Trockeneis, das in CO₂-haltiger Atmosphäre bei einer Temperatur \ tiefer als -78 ⁰C (195 K) sublimiert, also vom festen in den | gasförmigen Zustand direkt übergeht, in Form von Platten oder | Stiften (Pellets) in dem obersten Abteil des Kühlcontainers in einem Einschub angeordnet ist. Dieser wird gegen den Nutzraum, in dem eine Temperatur oberhalb des Wassergefrierpunktes herrschen soll, durch einen wärmedämmenden Boden abgetrennt. In
diesem Boden sind Schlitze angeordnet, die sich in senkrechten Kanälen der Längswände nach unten fortsetzen. Ebenso können diese öffnungen in den Schmalseiten des Einschubes an den Türen „ die Verbindung zum Nutzraum herstellen.

Das Trockeneis entzieht die notwendige Sublxmationswärme vornehmlich seiner Umgebung außerhalb des Nutzraumes. Das kalte
C0₂~Gas mit etwa doppelter Dichte von Luft fließt entlang den
Außenwänden in den Nutzraum. Dadurch wird das Ladegut gekühlt. Bei dieser Anordnung ist eine hinreichende Wärmedämmung zwischen Trockeneisfach und Nutzraum notwendig, um die Einwirkung der Wärmesenke auf die obersten Stellebenen zu begrenzen.

Auf den untersten Stellebenen erweist sich die Kühlhaltung als unzureichend, da sich das kühlende Gas auf seinem langen Weg längs der Wände bereits erwärmt hat.

Wegen der Konzeption der im Gebrauch befindlichen Kühlcontainer kann der KUhlgasmeßsenstrom nicht beliebig gesteigert werden. Zudem wird dabei die Sublimationswärme aus Räumen und durch Flächen bezogen, die an der eigentlichen Kühlaufgabe garnicht beteiligt sind, z. B. die obere Deckplatte des Kühlcontainers, sodaß sich im Nutzraum unerwünschte Temperaturgradienten und unzuträglich weit auseinander liegende Temperaturen aufbauen.

Ausgehend von vorstehenden Überlegungen liegt der Neuerung der Gedanke zugrunde, einen Kühlcontainer mit Trockeneis als Kühlmittel so zu gestalten, daß die genannten Nachteile vermieden werden.

/Is Lösung dieser Aufgabe wird neuerungsgemäß vorgeschlagen, ein in sich geschlossenes Rohrsystem zu verwenden, in dem sich ein darin strömendes Kältemittel befindet, wobei Teile dieses Rohrsystems in den Seitenwänden des Kühlcontainers, andere Teile desselben an der horizontalen Trennwand zwischen dem Trockeneisraum und dem Nutzraum untergebracht sind.

Ein gleichmäßiges Temperaturfeld im Nutzraum wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Kälteträger (Kältemittel) in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, und daß durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Trockeneis dieses sublimiert, wobei das Trockeneis seine Sublimationswärme gezielt dem Kühlgut im Nutzraum entzieht. Dieses wird ermöglicht durch den Einsatz eines Wärmetransportmediums in Form handelsüblicher Kältemittel, das je nach den Randbedingungen der Kühlaufgabe die Wärme aus dem Nutzraum entzieht nach:

- a) dem Thermosyphon-Prinzip unter Eigenerwärmung, oder

- b) dem klassischen Naturumlaufverdampfer-Prinzip bei constan-

ter Verdampfungstemperatur.

Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen in Verbindung mit den dazugehörigen

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PigurenbeSchreibungen.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 einen neuartigen Kühlcontainer mit geöffneter Tür und teils herausgezogenem Trockeneis-Einschub und Tablett,

Fig. 2a einen Schnitt durch den Kühlcontainer in der X,Y-Ebene; Schnitthälfte A mit dem Thermosyphon-System Al und A2,

Fig. 2b eine Anordnung der Thermosyphon-Systeme Bl und B2 in der Schnitthälfte B,

Fig. 3 eine Darstellung der Vorrichtung als perspektivisches Bild am Beispiel Bl nach Fig. 2b,

Fig. 4 eine Vorrichtung zur Anwendung des Naturumlaufverdampfer-Prinzips ,

Fig. 5 einen Schnitt nach C-D in Fig. 2a durch die Seitenwand des Kühlcontainers.

Einen Kühlcontainer der herkömmlichen allgemeinen Bauform mit einer geöffneten Tür zeigt die Fig. 1. Der fahrbare Behälter (1), allgemein mit je einer Tür (2) an den Schmalseiten versehen, ist durch eine wärmedämmende Trennwand (3) in das Nutzabteil (4) für das Ladegut und das Abteil (5) geteilt zur Aufnahme eines Einschubes (6), der über die ganze Länge des Kühlcontainers reicht, oder auch von zweien je für die halbe Länge. Diese Einschübe nehmen das Trockeneis auf. Der Nutzraum (4) ist in mehrere Stellebenen unterteilt, auf denen Tabletts (6) fCk· Speisen oder auch größere Schubkästen für andere Ladegüter angeordnet sind.

Durch den Kühlcontainer nach Fig. 1 ist in der Ebene X, Y ein Schnitt geführt. Die Schnitthälfte A zeigt die Fig. 2 a. Von der Schnitthälfte B ist in Fig. 2 b vereinfacht lediglich das Rohrsystem der Vorrichtung gezeigt, wobei diese längs der Symmetrielinie S-S nach oben auf die Fig. 2 a geschoben bis zur Deckung der Linien Z-Z, die Gesamtanordnung des Kühlsystems um den Nutzraum ergibt. Zur Erläuterung der Vorrichtung ist in Fig. 2 a die innere, vorzugsweise metallische Schicht (9) der Behälterseitenwand (10) mit den Sicken (11) als Tablettauflage größtenteils entfernt, sodaS die Rohrleitungen des Kühlsystems zutage treten.

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Die Kühlsysteme sind im Aufbau paarweise gleich,und es sind z. B. A 1 und B 1, sowie A 2 und B 2 von gleicher Ausführung und in den Seitenwänden (10) um die Symmetrieachse S-S angeordnet. In Fig. 3 ist als räumliches Bild das System B 1 dargestellt.

Die Anordnung der Rohrleitungen in der Seitenwand (10) zeigt als Beispiel die Fig. 5 als Schnitt C-D aus Fig. 2 a.

Das Rohrsystem nach Fig. 3 stellt die Vorrichtung zur Durchführung des Thermosyphon-Prinzips dar und besteht aus einer in der Seitenwand liegenden leiterförmigen Anordnung mit schräg unter dem Winkel oc angeordneten parallelen Rohrstücken (12), der waagerecht liegenden Rohrschlange (13) und ist bis einschließlich dieser mit Kältemittel gefüllt.

Wie in Fig. 2 a gezeigt ist, liegt über den Rohrschlangen das Trockeneis (lh). Durch die Abkühlung des Kältemittels strömt dieses durch da& Fallrohr (15) nach unten und verteilt sich im Steigrohr (16) in die parallelen Rohre (12) und treibt das erwärmte Kältemittel, in dem sich auch Dampfblasen befinden können, vor sich her in das Sammelrohr (17) und zurück in die Rohrschlange (13). Die in vertikaler Ebene liegenden Rohre (12; 15; 16; 17) sind wie in Fig. 5 gezeigt in die wärmedämmende Schicht (l8) der Seitenwand (10) eingebettet und haben Berührung zur metallischen Innenwand (9)» sodaß diese wärmeleitend als Wärmeübertragungsfläche dient.

Für Kühlcontainer dieser Abmessungen (ca. lmxlmx0,35ni) kommen Kühlsysteme aus Kupferrohr- 6 χ 1 mm DIN 1786 in Betracht. Dieses Rohr hat einen zulässigen Betriebsdruck von 138 bar nach DIN 2*113, der weit über dem Dampfdruck üblicher Kältemittel, in diesem Falle Frigen 12 *), bei einem Reinigungsprozeß für den Kühlcontainer bei 80 ⁰C liegt. Ebenso kann aus Gründen des Gewichtes die Vorrichtung aus für Kältemitte?, verträglichem Leichtmetall gefertigt sein.

Frigen, eingetragenes Warenzeichen für FKW-Kältemittel (Fluor-Kohlenwasserstoffe) von HOECHST.

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In Pig. 4 ..-sind ein Verdampfer mit Naturumlauf in der senkrechten Seitenwand (10) und ein auf der Trennwand (3) angeordneter Kondensator dargestellt.

Pig. 4 zeigt einen Kühlcontainer, dessen vordere Tür (2) geöffnet, die Seitenwand der Hälfte B aufgebrochen, die Deckplatte des Behälters (1) und der Trockeneiseinschub (6) entfernt sind, um die Vorrichtung in der mit A bezeichneten Hälfte §i

W der Fig. 1 zu zeigen. Die Verdampferrohre (19) stehen senkrecht, ψ

sind am Boden des Kühlcontainers durch ein Verteilerrohr verbun- ί\

den und enden in einem geneigt angeordneten Dampfsammeirohr ■; (21), das diese so mit der Kühlschlange (22) verbindet. Das

Rohrsystem ist mit Kältemittel bis etwa 80 % Verdampferhöhe ge- Ϊ

füllt. Durch die besondere Führung des Fallrohres (23) in einer ;

Schleife (24) am Boden des Kühlcontainers wird die allseitige j

Umschließung des Nutzraumes mit der Kühleinrichtung geschaffen. |

Ebenso kann der Boden des Kühlcontainers als Wärmeübertragungs- | fläche wie ein Plattenwärmeübertrager ausgebildet sein»und in vergleichbarer Weise können auch so die Systeme der Fig. 2 a ' und 2 b und Fig. 4 in den senkrechten Wänden gestaltet sein.

Von dem Kühlsystem in der aufgebrochenen Seite B des Kühlcontainers sind zu sehen dessen Schleife (25) im Boden und die Anschlüsse für das Fallrohr (26), das Verdampferrohr (27) und die Verbindungsrohrleitung (28) zu allen Verdampferrohren in der Kühlcontainerhälfte B. %

Ebenfalls läßt sich das Verdampfer-Kondensator-System in jeder t Wand aufteilen in jeweils zwei unabhängige Systeme, wie dieses bei der ersten Lösungsform für das Thermosyphon-Prinzip in Fig. 2 a und 2 b gezeigt ist.

Claims (8)

1. Dipl.-lng. W. Dahlke 5. November 1985

   DipK-lng.H.-J.LIppert : : .* . ^Ί :" : ..".·".

   Patentanwalt· ·· · '

   Frankenforster Straße 137 Bertlisch Gladbach 1

   Schut zansprüche

   l.VKühlcontainer mit Trockeneis als Kühlmittel gekennzeichnet durch ein in sieh geschlossenes Rohrsystem zur Aufnahme eines darin je nach Füllungsgrad nach dem Thermosyphon- oder Naturumlaufverdampferprinzip strömenden Kältemittels, wobei Teile desselben in den Seitenwänden des Kühlcontainers, andere Teile auf der Oberseite der horizontalen wärmeisolierten Trennwand (3) zwischen dem abgeschlossenen Trockeneisraun! und dem Nutzraum angeordnet sind.
2. 2. Kühlcontainer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Seitenwänden des Kühlcontainers untergebrachten Teile der Rohrschleife mehrere, im Abstand voneinander und vorzugsweise zueinander parallele Rohrstücke (12) umfassen.
3. 3. Kühlcontainer nnch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücka (12) horizontal oder geneigt angeordnet sind (OC ).
4. ²J. Kühlcontainer nach Anspruch 3, der zwei oder mehreri Rohrschleifen umfaßt (Fig. 2a; 2 b), dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Rohrstücke (12) in den einzelnen Rohrschleifen unterschiedlich gerichtet ist.
5. 5. Kühlcontainer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (19) senkrecht verlaufen und das an ihre oberen Enden angeschlossene Sammelrohr (21) gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

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6. 6. Kühlcontainer nach Anspruch 5> der zwei Rohrschleifen in
   gegenüberliegenden Seitenwänden umfaßt (Fig. 4), dadurch
   gekennzeichnet j daß die Sammelrohre (21) der beiden Rohrschleifen eine unterschiedlich gerichtete Neigung zur Horizontalen aufweisen.
7. 7. Kühlcontainer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beziehungsweise jede Rohrschleife einen im

   (I Boden des Kühlcontainers angeordneten Rohrteil (24; 25)

   umfaßt.

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8. 8. Kühlcontainer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ίί die Rohrstücke (12) horizontal verlaufen und gleichzeitig

   % als Auflagen für das Ladegut beziehungsweise für dessen

   ύ Träger dienen.