EP3325900A1 - Füllvorrichtung zum befüllen eines einem kühlbehälter zugeordneten kältemittel-aufnahmefachs mit einem kryogenen kältemittel - Google Patents

Füllvorrichtung zum befüllen eines einem kühlbehälter zugeordneten kältemittel-aufnahmefachs mit einem kryogenen kältemittel

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EP3325900A1
EP3325900A1 EP16741631.2A EP16741631A EP3325900A1 EP 3325900 A1 EP3325900 A1 EP 3325900A1 EP 16741631 A EP16741631 A EP 16741631A EP 3325900 A1 EP3325900 A1 EP 3325900A1
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EP
European Patent Office
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filling
carbon dioxide
nozzle
receiving compartment
gun
Prior art date
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Application number
EP16741631.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3325900B1 (de
Inventor
Émilien Frère
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Messer France SAS
Original Assignee
Messer France SAS
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Publication date
Application filed by Messer France SAS filed Critical Messer France SAS
Publication of EP3325900A1 publication Critical patent/EP3325900A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3325900B1 publication Critical patent/EP3325900B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow
    • F25D3/125—Movable containers

Definitions

  • Filling device for filling a cooling tank associated with a refrigerant receiving compartment with a cryogenic refrigerant
  • the invention relates to a filling device for filling a refrigerant receiving compartment associated with a cooling container for cooling products
  • Carbon dioxide snow with a supply unit and one to the
  • Supply unit coupled filling gun, the filling gun with a
  • Relaxation nozzle for supplying liquid carbon dioxide and having a gas outlet opening of the refrigerant receiving compartment connectable suction port for discharging gaseous carbon dioxide and is connected to the supply unit via a flow-connected to the filling port carbon dioxide liquid feed line and a suction connected to the suction port suction, and with a control valve for controlling the supply of liquid carbon dioxide in the carbon dioxide liquid supply line, a suction device for extracting gaseous carbon dioxide from the suction line and a control and
  • Control unit for controlling the filling process.
  • Cooling containers are used with which a complete cold chain from production to the end customer is to be ensured even if permanent cooling by an electrically operated cooling unit is not possible.
  • Such mobile cooling containers have a product receiving compartment for storing the products to be kept cool and a spatially separated from this, but with this thermally connected refrigerant receiving compartment for a cryogenic refrigerant.
  • the refrigerant absorbs heat that penetrates through the walls of the container, ensuring that the temperature in the product receptacle does not rise and the product is kept at a low temperature. This leads to the gradual evaporation or sublimation of the refrigerant.
  • the product can be kept in this way for many hours at a certain low temperature, without it to one
  • the cooling tank in question standing type are dimensioned so that they can be easily moved by means of attached to them by a person.
  • Typical refrigerated containers have
  • Cooling temperature over a period of a few hours is sufficient
  • Receptacle for the refrigerant much smaller dimensioned than the compartment for receiving the products and has, for example, a volume between 5 liters and 50 liters.
  • the present invention relates to a filling device for
  • a cooling container of the aforementioned type is known for example from EP 0 942 244 A1.
  • the container has a drawer-like refrigerant storage compartment for carbon dioxide snow, which is thermally and fluidically connected to a product receiving compartment arranged thereunder.
  • the refrigerant tank is loaded with carbon dioxide snow, which has a temperature of -78 ° C.
  • the carbon dioxide snow absorbs heat entering the cooling tank and gradually sublimates. Due to a suitable setting of
  • the products can be reliably maintained at a temperature of, for example, 0 ° C to 5 ° C (for fresh produce) or -15 ° C to - 25 ° C (frozen) for more than 24 hours.
  • a filling device described in EP 1 088 191 B1 is used for filling the refrigerant receiving compartment of such a cooling container.
  • Filling device has a filling gun and a connected thereto
  • the filling gun is equipped with a relaxation nozzle, which is inserted into a filling opening of the refrigerant receiving compartment, and with a trigger device, which is connected to a gas outlet opening of the refrigerant receiving compartment.
  • a relaxation nozzle which is inserted into a filling opening of the refrigerant receiving compartment
  • a trigger device which is connected to a gas outlet opening of the refrigerant receiving compartment.
  • the filling gun is equipped with connection fittings with which the filling gun is connected in a substantially gas-tight manner with the refrigerant receiving compartment and ensure that during the filling process as possible no carbon dioxide escapes into the environment of the container. Since the carbon dioxide is supplied at high pressure, the filling gun is also with
  • Electromagnets are provided, which establish a secure connection to the refrigerant storage compartment.
  • a control valve arranged in the filling gun which controls the supply of carbon dioxide, can not be opened until a correct connection is established via electrical detectors likewise arranged in the filling gun.
  • the supply unit includes supply and discharge lines for the carbon dioxide, a control unit electrically connected to the control valve, the electromagnet and the detectors and a mechanical holding device that allows one-handed operation of the filling gun.
  • 2007/036656 A1 WO 2007/042727 A1, EP 2 645 024 A1 and EP 2 336 684 A1.
  • the filling guns of the known systems are quite complex in construction. This is not least due to the fact that the liquid carbon dioxide is supplied under a high pressure, whereby considerable demands on the safety and tightness of the compound produced must be made. Further problematic are the considerable temperature fluctuations and associated deposits of humidity and water ice formations, due to which all electrical components within the filling gun, such as electrically operated valves, heaters, electromagnets, electrical
  • Control unit are arranged in the supply unit.
  • the filling gun contains neither the supply of liquid carbon dioxide controlling valve nor electrical components, in particular, the filling gun has no electrical controls, electrical sensors or solenoids. All valves and electrical or electronic controls are located within the supply unit.
  • the filling gun is therefore very simple in construction and light in weight. As a result, the operation of the filling device is substantially simplified; In particular, can be dispensed with a crane assembly for holding the filling gun during filling.
  • Filler gun and supply unit are connected only via a carbon dioxide liquid supply line, a gas discharge line and optionally one or more optical fibers with each other, which are each designed in the form of flexible lines and thus provide an operator with great freedom of movement.
  • the filling gun comprises a relaxation nozzle, a suction opening and optionally non-electrically operating detectors, which are arranged in a common, preferably made of a lightweight material, for example made of a light metal housing.
  • Suction opening are adapted to the arrangement of the filling opening and the gas outlet opening on each used refrigerant receiving compartment.
  • the filling opening and the gas discharge opening of the refrigerant receiving compartment are spaced apart from each other or concentric with each other, and accordingly, the expansion nozzle used and the suction opening are spaced from each other or arranged concentrically to each other.
  • the filling gun is preferably detachably connected to the supply unit; should be filled with the device according to the invention, a refrigerant receiving compartment of a different type, the filling gun of the
  • Supply unit to be separated and replaced by a correspondingly different filling gun.
  • the trained as a cabinet supply unit is basically stationary during the filling process and connected, for example, to appropriate supply and discharge for carbon dioxide of a supply network at the site.
  • the supply unit can be moved during a break in operation and for this purpose can be equipped with suitable transport devices, such as wheels.
  • Both the suction line and the carbon dioxide liquid supply line are preferably made of a flexible material and have a length of 1 m to 3 m or more to give an operator a great freedom of movement when connecting the refrigerant receiving compartment of a mobile cooling tank of the above
  • the filling gun with a
  • the refrigerant storage compartment includes a equipped with at least one filling opening snow receiving compartment and a preferably above the snow receiving compartment arranged gas exhaust pocket, which is equipped with a gas exhaust port.
  • Gas extraction compartment are separated by a gas-permeable filter.
  • the expansion nozzle When connecting the filling gun, the expansion nozzle is inserted into the filling port (s) of the refrigerant receiving compartment, and the exhaust port covers the
  • Gas exhaust opening of the gas extraction compartment In order to avoid the ingress of ambient air, while the filling opening and / or gas outlet opening of the refrigerant receiving compartment and / or expansion nozzle and / or exhaust port of
  • the carbon dioxide is in the at least predominantly liquid state at a pressure above the
  • the vacuum generated by the suction device is dimensioned so that the
  • the filling gun is pressed under the effect of the ambient pressure to the refrigerant receiving compartment, wherein by means of the sealing elements, a gas-tight connection is produced, which prevents the escape of carbon dioxide into the environment.
  • the carbon dioxide liquid feed is preferably flooded before and after the filling with carbon dioxide gas, which is supplied under a pressure above the triple point pressure of carbon dioxide.
  • the carbon dioxide liquid feed line is pressurized for from 0.5 to 1 second for a period of time of from 0.5 to 1 second and for stopping the supply of liquid carbon dioxide for a period of from 0.5 to 3 seconds
  • the required carbon dioxide gas is Expediently obtained in the supply unit by evaporation of liquid carbon dioxide.
  • control unit arranged in the supply unit is equipped with a photoelectric unit for detecting the existence of a secure connection which is connected to optical waveguides in the filling gun.
  • the photoelectric unit transmits and receives optical signals via the optical waveguides to and from a reflector arranged on the refrigerant receiving compartment. Electrical components within the filling gun are not required.
  • a fixed, but detachable connection between filling gun and refrigerant receiving compartment is in the simplest case produced by the suction power of the suction device is adjusted so that the filling gun is pressed under the action of the suction force to the refrigerant receiving compartment.
  • the filling gun and / or the refrigerant receiving compartment it is advantageous for the filling gun and / or the refrigerant receiving compartment to have at least one permanent magnet
  • the carbon dioxide liquid supply is at least
  • Suction line is sucked.
  • carbon dioxide liquid supply requires no thermal insulation, whereby the carbon dioxide liquid feed line can be made easier and more flexible, which Overall, the handling of the filling gun easier.
  • the liquid carbon dioxide can also be brought to a temperature below its boiling point in a supercooler optionally provided in the supply device, in order to increase the yield of carbon dioxide snow.
  • the suction line and / or the carbon dioxide liquid line and / or the optical waveguide or are preferably made of a flexible material.
  • the suction line and / or carbon dioxide liquid line and / or optical waveguide is / are preferably articulated with the filling gun and / or the supply unit in a pivotable or pivotable manner
  • Connecting means such as rotary flanges, attached.
  • the supply device with a gun receptacle for
  • the gun holder preferably comprises
  • the filling gun is preferably held by suitable mechanical holding means or by the suction power of the suction device on the gun holder.
  • the gun holder is advantageously equipped with a heater by means of which the filling gun heated after a filling process and thereby the formation of water ice can be prevented.
  • a likewise preferred embodiment of the invention provides that a phase detector integrated in the carbon dioxide liquid feed line and data-connected to the control unit is provided in the supply device.
  • Phase detector makes it possible to determine the proportion of gaseous carbon dioxide in the supplied liquid carbon dioxide. From this, the total amount of the total carbon dioxide supplied is continuously calculated in a control and monitoring unit, and the filling procedure can accordingly be adapted automatically and the control valve can be controlled accordingly.
  • An example of such a phase detector is described in EP 2 368 845 B1, to which reference is expressly made.
  • the filling gun is preferably designed such that the expansion nozzle and / or the detector means is / are arranged within the suction opening.
  • the suction device is designed as a hood equipped with flexible sealing elements, which in use of the filling gun on the
  • Refrigerant receiving compartment is pressed, that it covers both the filling opening and the gas outlet opening of the refrigerant receiving compartment, while at the same time the projecting inside the hood expansion nozzle gas-tight with the
  • a preferred expansion nozzle is equipped with two nozzle orifices, which emerge from a substantially cylindrically shaped nozzle head of the expansion nozzle in opposite directions and transversely to the longitudinal extent of the nozzle head.
  • Equipped nozzle heads which protrude during filling into the interior of the refrigerant receiving compartment and each having at least one nozzle opening, wherein the nozzle openings of the two nozzle heads are directed toward each other, or by a respective same angle by up to 30 ° from the line connecting the both nozzle openings are arranged inclined in the direction of the rear region. This arrangement contributes in particular to a homogeneous
  • the nozzle heads are preferably arranged at a distance of between 5 cm and 10 cm from one another at the expansion nozzle.
  • the refrigerant receiving compartment is preferably with two separate
  • the nozzle heads may also be closer than 5 cm apart, for example 1 cm to 3 cm, so both Nozzle heads can be introduced through a common filling opening in the refrigerant receiving compartment.
  • the suction device is designed so that during operation of the filling device, a negative pressure in the region of the refrigerant receiving compartment can be produced, which is sufficient to keep the filling gun on the refrigerant on mefach up.
  • the cooling container can also have a refrigerant receiving compartment, which is subdivided into at least two separate compartments which each have thermal bridges with different thermal resistance
  • Product receiving compartment of the cooling tank are connected.
  • one of the compartments has a very good heat conduction
  • the other part compartment on the other hand, a poorer heat conduction to the product receiving compartment. If only the partial compartment with the good heat conduction is filled with carbon dioxide, the products are cooled to a lower temperature for a shorter time. If, on the other hand, the partial compartment is filled with the poorer heat conduction, the products are cooled to a less low temperature, which, however, lasts for a longer period of time.
  • the individual part compartments each have separate filling openings and
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with filling gun and supply unit
  • FIG. 2 shows a cooling container with a refrigerant receiving compartment to be filled with the filling gun of FIG. 1 in a laterally cutaway view, FIG.
  • the filling device 1 shown in Fig. 1 comprises a filling gun 2 described in more detail below, which is connected to a supply unit 3.
  • the supply unit 3 is formed in the embodiment shown as a mobile cabinet and has a fixed housing 4.
  • a flameproof and thermally insulated supply line 5 for liquid carbon dioxide which is connected to a source of liquid carbon dioxide, not shown here, for example, a tank in which the liquid Carbon dioxide is stored at a pressure of 20 bar and a temperature of about minus 20 ° C is passed through the housing 4 of the supply unit 3 and opens at a multiple connection 6. Upstream to
  • an electrically controllable control valve 7 is disposed within the housing 4.
  • a phase detector 8 is further provided which detects the proportions of gas phase and liquid phase of the flowing through the supply line 5 carbon dioxide.
  • a device for phase separation can furthermore be provided in the feed line 5, which ensures that the carbon dioxide fed to the multiple connection 6 contains the largest possible proportion of the liquid phase.
  • Carbon dioxide in which an electric suction pump 10 is arranged.
  • Discharge 9 is connected in a manner not shown here, either with a device for reprocessing or with a leading to the outside exhaust duct. Discharge 9 and supply line 5 may be thermally connected to each other via a heat exchanger, not shown here, by means of which guided through the supply line 5 liquid carbon dioxide with the guided through the discharge line 9
  • Carbon dioxide gas can be pre-cooled.
  • a branch line 1 1 in which an evaporator 12 for evaporating liquid carbon dioxide and a control valve 13 is arranged.
  • Branch line 1 1, evaporator 12 and control valve 13 are disposed within the housing 4 of the supply unit 3.
  • a gun holder 14 is further arranged, in which the filling gun 2 in a resting phase before or after a
  • an electric heater 15 is provided for heating the inserted filling gun 2.
  • a photoelectric unit 1 6 is provided within the housing 4, which is connected via two optical waveguides 17 (only one of which is shown here) to an optical connection on the multiple connection 6.
  • the photoelectric unit 1 6 is integrated in a control and monitoring unit 18, with which also the control valves 7, 13, the phase detector 8, the suction pump 10, the heaters 15 and the evaporator 12 are in data communication.
  • Control unit 18 serves to control the filling process in the manner described in more detail below.
  • the supply unit is equipped with wheels 19, which are intended to facilitate transport of the supply unit 3 within the site;
  • the supply unit 3 is fixed and is basically not moved during a filling operation.
  • the supply unit can also be fixed on
  • the filling gun 2 explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 serves for filling a refrigerant receiving compartment 20 of a cooling container 21 (only partially shown in FIG. 3).
  • Cooling container 21 includes a fragmentary shown here
  • Front is on Cooling container 21, a door opening 25 is provided, which provides access to the
  • Product receptacle 23 and the refrigerant receiving compartment 20 allows and can be closed with a door, not shown here.
  • the refrigerant receiving compartment 20 has on its front side 26 two each equipped with a sealing ring 27 filling openings 28, 29 for liquid carbon dioxide and a gas outlet opening 30 for gaseous carbon dioxide.
  • the filling openings 28, 29 at a distance of 5 to 10 cm are arranged horizontally next to each other.
  • the gas outlet opening 30 is arranged above the filling openings 28, 29, for example 1 to 4 cm vertically spaced therefrom.
  • a (lower) snow holding compartment 31 and a (upper) gas extraction compartment 32 extend, which are separated from each other by a gas-permeable filter 33 such that the
  • Gas outlet opening 30 into the gas outlet compartment 32 and the filling openings 28, 29 opens into the snow receiving compartment 31.
  • the filter 33 preferably extends over the entire width of the refrigerant receiving compartment 20 in order to operate in the
  • Reflectors 34, 35 are, for example, a surface colored in a specific color. Also in the vicinity of the openings 28, 29 - in the embodiment below the filling openings 28 - a ferromagnetic element, for example, an iron sheet 36 is arranged.
  • the filling gun 2 comprises a housing 37 made of a light but
  • the low temperature resistant material such as plastic, a light metal or a composite material having a mouth opening 38 and a connection opening 39.
  • the with a circumferential sealing element 40, for example, a sealing lip made of a flexible, but low-temperature resistant material, equipped mouth opening 38 is dimensioned so that when connecting the filling gun 2 to the refrigerant receiving compartment 23, both the filling openings 28, 29 and the gas outlet opening 29 of Refrigerant receiving compartment 20 covered.
  • the connection opening 39 of the housing 37 serves for gas-tight connection of a flexible gas discharge line 41, which is, for example, a corrugated hose from a low temperature resistant material.
  • a handle 42 is arranged on the housing 37.
  • the filling gun 2 further includes a relaxation nozzle 45 for supplying liquid carbon dioxide.
  • the expansion nozzle 45 is equipped with two nozzle heads 46, 47, of a T-shaped extending front portion 48 of
  • Relaxation nozzle 45 project parallel to each other with a distance from each other, which corresponds to the distance between the two filling openings 28, 29. This distance is for example between 1 cm and 10 cm.
  • the nozzle heads 46, 47 are each equipped in the embodiment with a nozzle opening 49, 50 which are inclined at an angle of up to 30 ° relative to the connecting axis of the two nozzle openings 49, 50 in the direction of the front portion 48.
  • the nozzle openings 49, 50 directly to each other. at
  • the filler heads 2, 4 are inserted into the filling openings 28, 29, respectively, and are located inside the filling nozzle 2
  • Snow receiving compartment 31 such that the nozzle openings 49, 50 are each spaced by 5 cm to 10 cm from the inner wall of the front side 26.
  • Relaxation nozzle 45 connected to a flexible and pressure-resistant carbon dioxide liquid feed line 53.
  • the carbon dioxide liquid feed 53 is within the
  • Gas extraction line 41 is received and provides the multiple connection 6 a
  • the multiple connection 6 comprises, for example, a connecting piece to which the gas discharge line 41 is firmly but detachably connected.
  • a connected to the supply line 5 C0 2 liquid connection is arranged, on which the
  • Carbon dioxide liquid supply fixed, but is also releasably attached.
  • the filling gun 2 is equipped with one or more, in the embodiment with two, optical waveguides 54, 55, which terminate within the mouth opening 38 of the housing 37, each with a conductor head 56, 57.
  • the optical waveguides 54, 55 are passed through the housing 37 and the gas discharge line 41 and optically connected to a connection terminal arranged in the multiple connection 6 with one of the optical waveguides 17.
  • the optical waveguides 54, 55,17 are constructed in a conventional manner and each have an optical fiber for emitted light and a light waveguide for reflected light, wherein the respective light-emitting and light-receiving units in the photoelectric unit 1 6 are arranged.
  • a permanent magnet 58 is so on the housing 37 within the
  • Mouth opening 27 mounted to cooperate with the iron sheet 36 when placing the filling gun on the refrigerant receiving compartment 20.
  • the device 1 has two modes of operation, a sleep mode and a fill mode.
  • a sleep mode the filling gun 2 is received in the gun holder 14 of the supply unit 3, wherein the sealing element 40 produces at least a substantial degree of air seal.
  • the control valves 7, 13 are closed.
  • the suction pump 10 ensures a controlled by the control and monitoring unit 18, moderate negative pressure, on the one hand sufficient to the filling gun 2 in the
  • a ferromagnetic element (not shown here) can also be arranged within the gun receptacle 14, which cooperates with the permanent magnet 58 when the filling gun 2 is inserted. If the expansion nozzle 45 has a low temperature as a result of a previous use, it is heated by means of the heating device 15 in order to prevent the accumulation of moisture on the surface of the expansion nozzle 45.
  • the filling gun 2 is first removed from the gun holder 14 before filling a refrigerant receiving compartment 20 and so on the
  • Front side 26 of the refrigerant receiving compartment 20 placed on the nozzle heads 46, 47 are inserted into the respective filling openings 28, 29 and the
  • the sealing element 40 ensures an at least substantially gas-tight connection between the filling gun 2 and the front side 26 of the refrigerant receiving compartment 20.
  • the optical waveguide 55 is used to detect the respective type of the refrigerant accommodating compartment 20.
  • the reflector 35 is designed specifically for a specific type of refrigerant storage compartments 20 and has type-specific reflection properties, which result in accordance with different, transmitted to the control and monitoring unit 18 reflection signals.
  • control unit 18 determines the type of the refrigerant receiving compartment and initiates a filling procedure corresponding to the type of the refrigerant receiving compartment 20.
  • the filling process is started due to a command entered manually into the control and monitoring unit 18.
  • the carbon dioxide liquid feed line 52 is flooded with gaseous carbon dioxide by the control valve 13 is opened and the evaporator 12 is set in motion.
  • liquid carbon dioxide is evaporated from the supply line 5 in the evaporator 12 and flows into the carbon dioxide liquid supply line 52.
  • the flooding is used in the
  • Carbon dioxide liquid feed line 52 to generate a pressure above the triple point pressure of 5.18 bar to prevent liquid carbon dioxide at the entrance to the carbon dioxide liquid feed line 52 relaxed and thereby generated
  • control valve 13 is closed and the evaporator 12 is turned off. Then, the control valve 7 is opened, and liquid carbon dioxide flows at a pressure of, for example, 10 bar to 20 bar via the supply line 5 and the carbon dioxide liquid supply line 52 to the expansion nozzle 45, where it enters the nozzle receiving openings 49, 50 in the snow receiving compartment 31.
  • the control and monitoring unit 18 regulates in particular the supply of liquid carbon dioxide as a function of a detected at the phase detector 8
  • the liquid carbon dioxide relaxes and passes into a mixture of carbon dioxide snow and carbon dioxide gas.
  • gas-permeable filter 33 passes into the gas exhaust pocket 32 and is withdrawn by means of the suction pump 10 via the gas discharge line 41 and the discharge line 9.
  • the arrangement of the carbon dioxide liquid feed line 52 within the gas discharge line 41 serves to pre-cool the liquid carbon dioxide and thus to increase the efficiency of the filling process.
  • the Nozzle heads 46, 47 could push out of the respective filling opening 28, 29.
  • the oppositely directed flows of the nozzle openings 49 and 50th Exiting carbon dioxide collide and thus provide a turbulent flow within the snow receiving compartment 31, which contributes to a uniform distribution of the generated carbon dioxide snow in the snow receiving compartment 31.
  • the filling gun 2 has in its interior no electrical components and in particular by a low weight, for example, less than 1 kg. Due to the low weight ranging from the suction pump 10 in
  • Refrigerant receiving compartment 20 generated negative pressure usually to the
  • the easy construction of the filling gun 2 also allows the waiver of complex crane arrangements for holding the filling gun during the filling procedure.
  • the filling gun 2 is manually moved and operated by an operator on the handle 42. Due to the manual operation, the flexible parts of the
  • Optical fiber 54, 55 sometimes subjected to heavy use by bending and twisting. To minimize this strain and the
  • the gas discharge line 41, the carbon dioxide liquid supply line 52 and the optical waveguides 54, 55 on the multiple connection 6 and / or in the region of the connection opening 39 are each rotated with respect to the multiple connection 6 or the filling gun 2. or pivotally mounted connection part (not shown here) equipped.

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Abstract

Zum Befüllen von Kühlbehältern, die ein Fach zur Aufnahme der zu kühlenden Produkte sowie ein hiervon separiertes Kältemittel-Aufnahmefach besitzen, kommen Füllvorrichtungen zum Einsatz, bei denen flüssiges Kohlendioxid im verflüssigten Zustand in das Kältemittel-Aufnahmefach injiziert wird und dort teils in gasförmiges, teils in festes Kohlendoxid übergeht. Die dabei eingesetzten Füllpistolen umfassen neben einer Entspannungsdüse Mittel zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid, elektrische Verbindungsmittel und Detektoren sowie mindestens ein Steuerventil zum Steuern der Zufuhr des flüssigen Kohlendioxids, und sind daher sehr aufwändig im Aufbau und besitzen ein hohes Eigengewicht, dass zur Bedienung die Unterstützung durch eine Kranhalterung erforderlich ist. Erfindungsgemäß kommt eine Füllvorrichtung mit einer Füllpistole zum Einsatz, die lediglich eine Entspannungsdüse zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid, eine Abzugsöffnung zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid und ggf. nicht-elektrische Detektorelemente aufweist. Sämtliche Ventile und elektrischen Komponenten zur Steuerung der Befüllung sind in einer der Füllpistole zugeordneten und mit dieser über flexible Leitungen verbundenen Versorgungseinheit integriert. Die erfindungsgemäße Füllpistole ist sehr leicht und kann ohne Einsatz von mechanischen Haltemitteln bedient werden.

Description

Füllvorrichtung zum Befüllen eines einem Kühlbehälter zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs mit einem kryogenen Kältemittel
Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum Befüllen eines einem Kühlbehälter zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs mit
Kohlendioxidschnee, mit einer Versorgungseinheit und einer an die
Versorgungseinheit koppelbaren Füllpistole, wobei die Füllpistole eine mit
wenigstens einer Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbindbare
Entspannungsdüse zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid und eine mit einer Gasaustrittsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbindbare Absaugöffnung zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid aufweist und mit der Versorgungseinheit über eine mit der Füllöffnung strömungsverbundene Kohlendioxid-Flüssigzuleitung und eine mit der Absaugöffnung strömungsverbundene Absaugleitung verbunden ist, und mit einem Steuerventil zum Regeln der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung, einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von gasförmigem Kohlendioxid aus der Absaugleitung und einer Steuer- und
Kontrolleinheit zum Steuern des Füllvorgangs.
Zum Transportieren von wärmeempfindlichen Produkten, insbesondere von
Lebensmitteln wie Frisch- oder Tiefkühlprodukten, kommen mobile isotherme
Kühlbehälter zum Einsatz, mit denen eine lückenlose Kühlkette von der Produktion bis zum Endkunden auch dann sichergestellt werden soll, wenn eine permanente Kühlung durch ein elektrisch betriebenes Kühlgerät nicht möglich ist. Derartige mobile Kühlbehälter weisen ein Produkt-Aufnahmefach für die Einlagerung der kühl zu haltenden Produkte sowie ein von diesem räumlich getrenntes, jedoch mit diesem thermisch verbundenes Kältemittel-Aufnahmefach für ein kryogenes Kältemittel auf. Das Kältemittel nimmt Wärme auf, die durch die Wände des Behälters dringt und sorgt so dafür, dass die Temperatur im Produkt-Aufnahmefach nicht steigt und das Produkt auf niedriger Temperatur gehalten wird. Dabei kommt es zur allmählichen Verdampfung oder Sublimation des Kältemittels. Durch die Wahl einer geeigneten thermischen Verbindung zwischen Produkt-Aufnahmefach und Kältemittel- Aufnahmefach kann das Produkt auf diese Weise über viele Stunden auf einer bestimmten tiefen Temperatur gehalten werden, ohne dass es dazu einer
permanenten Energiezufuhr von außen bedarf. Die Kühlbehälter der in Rede stehenden Art sind so bemessen, dass sie mittels an ihnen befestigter Räder leicht von einer Person bewegt werden können. Typische Kühlbehälter haben
beispielsweise eine auf den europäischen Palettenstandard beruhende Grundfläche von 600 mm x 800 mm bis 1200 mm x 800 mm und eine Höhe zwischen 1000 mm und 2000 mm sowie ein Nutzvolumen von beispielsweise zwischen 200 Litern und 1500 Litern. Da in der Regel bereits eine - gemessen an der Produktmenge - kleine Menge an Trockeneis zur Aufrechterhaltung einer hinreichend niedrigen
Kühltemperatur über einen Zeitraum von einigen Stunden ausreicht, ist das
Aufnahmefach für das Kältemittel sehr viel kleiner dimensioniert als das Fach zur Aufnahme der Produkte und hat beispielsweise ein Volumen zwischen 5 Litern und 50 Litern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung zum
Befüllen derartiger Kältemittel-Aufnahmefächer.
Ein Kühlbehälter der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der EP 0 942 244 A1 bekannt. Der Behälter weist ein schubladenartiges Kältemittel-Aufnahmefach für Kohlendioxidschnee auf, das thermisch und strömungstechnisch mit einem darunter angeordnetem Produkt-Aufnahmefach verbunden ist. Das Kältemittel- Aufnahmefach wird mit Kohlendioxidschnee beladen, der eine Temperatur von -78°C aufweist. Der Kohlendioxidschnee nimmt in den Kühlbehälter eindringende Wärme auf und sublimiert dabei allmählich. Aufgrund einer geeigneten Einstellung der
Wärmeübertragung zwischen den Fächern können die Produkte zuverlässig auf einer Temperatur von beispielsweise 0°C bis 5°C (für Frischware) oder -15°C bis - 25°C (Tiefkühlware) für mehr als 24 Stunden gehalten werden.
Zum Befüllen des Kältemittel-Aufnahmefachs eines solchen Kühlbehälters kommt eine in der EP 1 088 191 B1 beschriebene Fülleinrichtung zu Einsatz. Die
Fülleinrichtung weist eine Füllpistole sowie eine mit dieser verbundene
Versorgungseinheit auf. Die Füllpistole ist mit einer Entspannungsdüse ausgerüstet, die in eine Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs eingeführt wird, sowie mit einer Abzugseinrichtung, die mit einer Gasabzugsöffnung des Kältemittel- Aufnahmefachs verbunden wird. Beim Befüllen wird flüssiges Kohlendioxid zugeführt, das beim Austritt aus der Entspannungsdüse unter starker Abkühlung entspannt, wobei sich ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas bildet. Während der Kohlendioxidschnee von einem gasdurchlässigen Filter im Kältemittel-Aufnahmefach zurückgehalten wird, gelangt das Gas durch den Filter in die Gasabzugsöffnung und wird von einer Abzugseinrichtung aus dem
Arbeitsbereich entfernt. Weiterhin ist die Füllpistole mit Anschlussarmaturen ausgerüstet, mit denen die Füllpistole im wesentlichen gasdicht mit dem Kältemittelaufnahmefach verbunden wird und die dafür sorgen, dass beim Füllvorgang möglichst kein Kohlendioxid in die Umgebung des Behälters entweicht. Da das Kohlendioxid mit hohem Druck zugeführt wird, ist die Füllpistole zudem mit
Elektromagneten ausgestattet, die eine sichere Verbindung mit dem Kältemittel- Aufnahmefach herstellen. Ein in der Füllpistole angeordnetes Steuerventil, das die Zufuhr von Kohlendioxid regelt, kann erst geöffnet werden, wenn über gleichfalls in der Füllpistole angeordnete elektrische Detektoren eine korrekte Verbindung festgestellt wird. Die Versorgungseinheit umfasst Zu- und Ableitungen für das Kohlendioxid, eine mit dem Steuerventil, den Elektromagneten und den Detektoren elektrisch verbundene Steuereinheit sowie eine mechanische Haltevorrichtung, die es eine einhändige Bedienung der Füllpistole ermöglicht.
Ähnliche Systeme zum Befüllen von Kältemittel-Aufnahmefächern für Kühlbehälter mit Kohlendioxidschnee werden auch in der WO2012/107518 A1 , der WO
2007/036656 A1 , der WO 2007/042727 A1 , der EP 2 645 024 A1 und der EP 2 336 684 A1 beschrieben.
Die Füllpistolen der bekannten Systeme sind recht aufwändig im Aufbau. Dies hängt nicht zuletzt damit zusammen, dass das flüssige Kohlendioxid unter einem hohen Druck zugeführt wird, wodurch erhebliche Anforderungen an die Sicherheit und Dichtigkeit der der hergestellten Verbindung gestellt werden müssen. Weiterhin problematisch sind die beträchtlichen Temperaturschwankungen und damit verbundene Anlagerungen von Luftfeuchtigkeit und Wassereisbildungen, aufgrund dessen alle elektrischen Komponenten innerhalb der Füllpistole, beispielsweise elektrisch betätigte Ventile, Heizeinrichtungen, Elektromagnete, elektrische
Sensoren, etc., aufwändig gesichert werden müssen. Zudem sind die elektrischen Komponenten dadurch gefährdet, dass es aufgrund der Reibung der erzeugten Kohlendioxidpartikel an den Wänden des Kältemittel-Aufnahmefachs zu
beträchtlichen statischen Aufladungen kommen kann, wodurch Maßnahmen zum Absichern der elektrischen Komponenten in der Füllpistole gegen statische Elektrizität getroffen sein müssen. Schließlich sind die elektrischen Komponenten in der Füllpistole gegen mechanische Einwirkungen abzusichern, die im Betrieb der Vorrichtung nicht völlig auszuschließen sind, wie beispielsweise Stoßeinwirkungen durch die meist mit Rollen ausgerüsteten Kühlbehälter oder durch unachtsame Bedienung von Gabelstaplern oder Palettenliften. All dies hat zur Folge, dass die bekannten Füllpistolen ein hohes Eigengewicht besitzen und in der Regel nur mit Hilfe einer Kranhalterung zu bedienen sind, wodurch die Handhabung der Füllpistole erschwert und insbesondere auch die Bewegungsfreiheit für eine Bedienperson beschränkt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Füllsystem zum Befüllen eines einem Kühlbehälter zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel- Aufnahmefachs mit Kohlendioxidschnee zu schaffen, das leicht zu bedienen und einfach in der Handhabung ist.
Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Befüllvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass das Steuerventil, die Absaugeinrichtung und die Steuer- und
Kontrolleinheit in der Versorgungseinheit angeordnet sind.
Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Füllpistole weder ein die Zuführung des flüssigen Kohlendioxids steuerndes Ventil noch elektrische Komponenten enthält, insbesondere weist die Füllpistole keine elektrischen Steuerungen, elektrische Sensoren oder Elektromagnete auf. Alle Ventile und elektrischen oder elektronischen Steuerelemente sind innerhalb der Versorgungseinheit angeordnet. Die Füllpistole ist daher sehr einfach im Aufbau und leicht im Gewicht. Dadurch wird die Bedienung der Füllvorrichtung wesentlich vereinfacht; insbesondere kann auf eine Krananordnung zum Halten der Füllpistole während der Befüllung verzichtet werden. Füllpistole und Versorgungseinheit sind nur über eine Kohlendioxid- Flüssigzuleitung, eine Gasabzugsleitung und gegebenenfalls einen oder mehrere Lichtwellenleitermiteinander verbunden, die jeweils in Form flexibler Leitungen ausgestaltet sind und somit einer Bedienperson eine große Bewegungsfreiheit verschaffen. Die Füllpistole umfasst eine Entspannungsdüse, eine Absaugöffnung und gegebenenfalls nicht-elektrisch arbeitende Detektoren, die in einem gemeinsamen, bevorzugt aus einem leichten Material, beispielsweise aus einem Leichtmetall gefertigten Gehäuse angeordnet sind. Die Entspannungsdüse und die
Absaugöffnung sind der Anordnung von Füllöffnung und Gasabzugsöffnung am jeweils zum Einsatz kommenden Kältemittel-Aufnahmefach angepasst.
Beispielsweise sind Füllöffnung und Gasabzugsöffnung des Kältemittel- Aufnahmefachs beabstandet voneinander oder konzentrisch zueinander angeordnet, und demzufolge sind auch die zum Einsatz kommenden Entspannungsdüse und die Absaugöffnung beabstandet voneinander oder konzentrisch zueinander angeordnet. Die Füllpistole ist bevorzugt lösbar mit der Versorgungseinheit verbunden; soll mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Kältemittel-Aufnahmefach eines anderen Typs gefüllt werden, kann in einfacher Weise die Füllpistole von der
Versorgungseinheit getrennt und durch eine entsprechend andere Füllpistole ersetzt werden. Hierzu ist lediglich erforderlich, Gasabzugsleitung, Kohlendioxid- Flüssigzuleitung und gegebenenfalls einen oder mehrere faseroptischer Leitungen von einem Mehrfachanschluss der Versorgungseinheit oder der Füllpistole zu trennen bzw. diese anzuschließen.
Die beispielsweise als Schrank ausgebildete Versorgungseinheit ist während des Füllvorgangs grundsätzlich ortsfest aufgestellt und beispielsweise an entsprechende Zu- und Ableitungen für Kohlendioxid eines Versorgungsnetzwerks am Standort angeschlossen. Dies schließt freilich nicht aus, dass die Versorgungseinheit während einer Betriebspause bewegt werden kann und zu diesem Zweck mit geeigneten Transporteinrichtungen, wie etwa Räder, ausgestattet sein kann.
Sowohl die Absaugleitung als auch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung sind bevorzugt aus einem flexiblen Material gefertigt und besitzen eine Länge von 1 m bis 3m oder darüber, um einer Bedienperson eine große Bewegungsfreiheit beim Anschließen des Kältemittel-Aufnahmefachs eines mobilen Kühlbehälters der eingangs
genannten Art an die Fülleinrichtung zu ermöglichen.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Füllpistole mit einem
Kältemittel-Aufnahmefach verbunden. Das Kältemittel-Aufnahmefach beinhaltet ein mit wenigstens einer Füllöffnung ausgerüstetes Schneeaufnahmefach und ein bevorzugt oberhalb des Schneeaufnahmefachs angeordnetes Gasabzugsfach, das mit einer Gasabzugsöffnung ausgerüstet ist. Schneeaufnahmefach und
Gasabzugsfach sind durch einen gasdurchlässigen Filter voneinander getrennt. Beim Anschluss der Füllpistole wird die Entspannungsdüse in die Füllöffnung(en) des Kältemittel-Aufnahmefachs eingeführt, und die Abzugsöffnung überdeckt die
Gasabzugsöffnung des Gasabzugsfachs. Um das Eindringen von Umgebungsluft zu vermeiden, sind dabei die Füllöffnung und/oder Gasabzugsöffnung des Kältemittel- Aufnahmefachs und/oder Entspannungsdüse und/oder Abzugsöffnung der
Füllpistole mit geeigneten Dichtelementen ausgerüstet. Das Kohlendioxid wird im zumindest überwiegend flüssigen Zustand bei einem Druck oberhalb des
Tripelpunktdrucks von Kohlendioxid (5,18 bar) an die Entspannungsdüse geführt und entspannt beim Austritt aus der Entspannungsdüse in das Schneeaufnahmefach auf Umgebungsdruck, wobei ein Gemisch aus Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee gebildet wird. Während der Kohlendioxidschnee im Schneeaufnahmefach
zurückgehalten wird, durchdringt das Kohlendioxidgas den gasdurchlässigen Filter und wird von der Absaugeinrichtung durch die Absaugleitung abgezogen. Der von der Absaugeinrichtung erzeugte Unterdruck ist dabei so bemessen, dass die
Füllpistole unter der Wirkung des Umgebungsdrucks an das Kältemittel- Aufnahmefach gepresst wird, wobei mittels der Dichtelemente eine gasdichte Verbindung hergestellt wird, die das Entweichen von Kohlendioxid in die Umgebung verhindert.
Um zu verhindern, dass zu Beginn eines Füllvorgangs flüssiges Kohlendioxid bereits im Abschnitt der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung zwischen dem in der
Versorgungseinheit angeordneten Steuerventil und der Füllpistole unter Bildung von Kohlendioxidschnee entspannt, wird die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung bevorzugt vor und nach dem Füllvorgang mit Kohlendioxidgas geflutet, das unter einem Druck oberhalb des Tripelpunktdrucks von Kohlendioxid zugeführt wird. Beispielsweise wird die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung vor der Zuführung von flüssigem Kohlendioxid für eine Zeitdauer von 0,5 bis 1 s und nach dem Abstellen der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid für eine Zeitdauer von 0,5 bis 3s mit unter Druck stehendem
Kohlendioxidgas geflutet. Das hierzu erforderliche Kohlendioxidgas wird zweckmäßigerweise in der Versorgungseinheit durch Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid gewonnen.
Um unter Verzicht auf elektrische Komponenten innerhalb der Füllpistole das Bestehen einer sicheren Verbindung zwischen der Füllpistole und dem Kältemittel- Aufnahmefach anzeigen zu können, eignen sich beispielsweise mechanische Mittel, beispielsweise zueinander korrespondierend geformte Elemente an der Füllpistole und dem Kältemittel-Aufnahmefach. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht jedoch vor, dass die in der Versorgungseinheit angeordnete Steuer- und Kontrolleinheit mit einer fotoelektrischen Einheit zum Feststellen des Bestehens einer sicheren Verbindung ausgerüstet ist, die mit Lichtwellenleitern in der Füllpistole verbunden ist. Die fotoelektrische Einheit sendet und empfängt dabei optische Signale über die Lichtwellenleiter an einen bzw. von einem am Kältemittel- Aufnahmefachs angeordneten Reflektor. Elektrische Komponenten innerhalb der Füllpistole sind dabei nicht erforderlich.
Eine feste, jedoch lösbare Verbindung zwischen Füllpistole und Kältemittelaufnahmefach wird im einfachsten Fall dadurch hergestellt, dass die Saugleistung der Absaugeinrichtung so eingestellt wird, dass die Füllpistole unter der Wirkung der Saugkraft an die Kältemittel-Aufnahmefach angepresst wird. Um die Sicherheit der Verbindung zu erhöhen ist es allerdings vorteilhaft, dass die Füllpistole und/oder das Kältemittel-Aufnahmefach wenigstens einen Permanentmagneten
aufweist/aufweisen, der/die bei der Herstellung der Verbindung mit einem weiteren Permanentmagneten oder einer ferromagnetischen Fläche am Kältemittel- Aufnahmefach bzw. der Füllpistole zusammenwirkt/zusammenwirken.
Zweckmäßigerweise ist die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung zumindest
abschnittsweise, bevorzugt zumindest über die gesamte Strecke zwischen Füllpistole und Versorgungseinheit, innerhalb der Absaugleitung angeordnet. Dadurch wird das durch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung transportierte flüssige Kohlendioxid vom kaltem gasförmigem Kältemittel vorgekühlt, das im Gegenstrom durch die
Abführleitung abgesaugt wird. Zudem erfordert eine innerhalb der Absaugleitung angeordnete Kohlendioxid-Flüssigzuleitung keine thermischen Isolationen, wodurch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung leichter und flexibler ausgeführt werden kann, was insgesamt die Handhabung der Füllpistole erleichtert. Im Übrigen kann das flüssige Kohlendioxid auch in einem in der Versorgungseinrichtung optional vorgesehenen Unterkühler auf eine Temperatur unterhalb seines Siedepunkts gebracht werden, um die Ausbeute an Kohlendioxidschnee zu erhöhen.
Die Absaugleitung und/oder die Kohlendioxid-Flüssigleitung und/oder der bzw. die Lichtwellenleiter sind bevorzugt aus einem flexiblen Material gefertigt. Um die Handhabung der Vorrichtung weiter zu erleichtern, ist/sind Absaugleitung und/oder Kohlendioxid-Flüssigleitung und/oder Lichtwellenleiter vorzugsweise mit dreh- oder schwenkbar an der Füllpistole und/oder der Versorgungseinheit angelenkten
Verbindungsmitteln, beispielsweise Drehflansche, befestigt.
Bevorzugt ist die Versorgungseinrichtung mit einer Pistolenaufnahme zum
Aufnehmen der Füllpistole im Ruhemodus der Vorrichtung, d.h. vor und/oder nach einem Füllvorgang, ausgerüstet. Die Pistolenaufnahme umfasst bevorzugt
Dichtmittel, mit denen die Füllpistole luftdicht angeschlossen werden kann. Im Ruhemodus wird die Füllpistole bevorzugt durch geeignete mechanische Haltemittel oder durch die Saugleistung der Absaugeinrichtung an der Pistolenaufnahme gehalten. Die Pistolenaufnahme ist dabei vorteilhafterweise mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet, mittels der die Füllpistole nach einem Füllvorgang beheizt und dadurch die Bildung von Wassereis verhindert werden kann.
Eine ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Versorgungseinrichtung ein in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung integrierter und mit der Steuereinheit datenverbundener Phasendetektor vorgesehen ist. Der
Phasendetektor ermöglicht es, den Anteil an gasförmigem Kohlendioxid im zugeführten flüssigen Kohlendioxid zu bestimmen. Hieraus wird in einer Steuer- und Kontrolleinheit laufend die Gesamtmenge des insgesamt zugeführten Kohlendioxids berechnet, und die Füllprozedur kann dementsprechend automatisch angepasst und das Steuerventil entsprechend angesteuert werden. Ein Beispiel eines solchen Phasendetektors wird in der EP 2 368 845 B1 beschrieben auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Füllpistole ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Entspannungsdüse und/oder die Detektormittel innerhalb der Absaugöffnung angeordnet ist/sind.
Beispielsweise ist die Absaugeinrichtung als eine mit flexiblen Dichtelementen ausgerüstete Haube ausgebildet, die im Einsatz der Füllpistole derart auf das
Kältemittel-Aufnahmefach aufgepresst wird, dass sie sowohl die Füllöffnung als auch die Gasaustrittsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs überdeckt, während zugleich die innerhalb der Haube vorstehende Entspannungsdüse gasdicht mit der
Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbunden ist. Dadurch wird
insbesondere die Anlagerung von Feuchtigkeit an die Entspannungsdüse während des Füllvorgangs verhindert. Im Übrigen sind auch mehrere innerhalb einer
Absaugöffnung angeordnete Entspannungsdüsen denkbar.
Eine bevorzugte Entspannungsdüse ist mit zwei Düsenöffnungen ausgerüstet, die an einem im wesentlichen zylindrisch geformten Düsenkopf der Entspannungsdüse gegenläufig zueinander und quer zur Längserstreckung des Düsenkopfs austreten. Durch diese Anordnung heben sich die Impulsströme des aus den Düsenöffnungen austretenden Kohlendioxids zumindest weitgehend auf; insbesondere ergibt sich kein resultierender Impulsstrom in axialer Richtung, sodass auch bei einer Zufuhr des flüssigen Kohlendioxids bei einem Druck von 10bar und mehr keine oder nur eine vernachlässigbare rücktreibende Kraft auftritt, durch die die Entspannungsdüse aus der Füllöffnung hinausgedrückt wird. Dadurch können die Verbindungselemente zwischen Füllpistole und Kältemittel-Aufnahmefach wesentlich einfacher und schwächer ausgebildet sein, als bei Fülleinrichtungen nach den Stande der Technik erforderlich.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ein Vorderabschnitt der
Entspannungsdüse mit wenigstens zwei parallel zueinander angeordneten
Düsenköpfen ausgerüstet, die während der Befüllung in das Innere des Kältemittel- Aufnahmefachs vorstehen und die jeweils wenigstens eine Düsenöffnung aufweisen, wobei die Düsenöffnungen der beiden Düsenköpfe genau aufeinander zu gerichtet sind, oder um einen jeweils gleichen Winkel um bis zu 30° von der Verbindungslinie der beiden Düsenöffnungen in Richtung auf den rückwärtigen Bereich geneigt angeordnet sind. Diese Anordnung trägt insbesondere zu einer homogenen
Verteilung des Kohlendioxidschnees im Innern des Kältemittel-Aufnahmefachs bei. Die Düsenköpfe sind bevorzugt in einem Abstand zwischen 5 cm und 10 cm voneinander an der Entspannungsdüse angeordnet. Zum Anschließen eines solchen Düsenkopfs ist das Kältemittel-Aufnahmefach bevorzugt mit zwei separaten
Füllöffnungen verbunden, die im Abstand der beiden Düsenköpfe angebracht sind. Auch eine Mehrzahl von an beiden Düsenköpfen angeordneten Düsenöffnungen ist vorstellbar, die so angeordnet sind, dass sich die Impulsströme des aus ihnen hervortretenden Kohlendioxids gegenseitig ganz oder weitgehend aufheben;
wesentlich ist dabei, dass es zu keinem oder keinem starken Impulsstrom kommt, der die Düsenköpfe aus den Füllöffnungen herausdrängen könnte. In Fällen, in denen es am Kältemittel-Aufnahmefach beispielsweise aus Platzgründen nicht möglich ist, zwei Füllöffnungen im Abstand von 5 cm bis 10 cm vorzusehen, können die Düsenköpfe auch näher als 5 cm voneinander beabstandet sein, beispielsweise 1 cm bis 3 cm, sodass beide Düsenköpfe durch eine gemeinsame Füllöffnung im Kältemittel-Aufnahmefach eingeführt werden können.
Bevorzugt ist die Absaugeinrichtung so ausgelegt, das im Betrieb der Füllvorrichtung ein Unterdruck im Bereich des Kältemittel-Aufnahmefachs herstellbar ist, der ausreicht, um die Füllpistole am Kältemittel-Auf nah mefach zu halten.
Der Kühlbehälter kann im Übrigen auch ein Kältemittel-Aufnahmefach aufweisen, das in wenigstens zwei voneinander getrennte Teilfächer unterteilt ist, die jeweils über Wärmebrücken mit unterschiedlichem Wärmewiderstand mit einem
Produktaufnahmefach des Kühlbehälters verbunden sind. Beispielsweise weist eines der Teilfächer eine sehr gute Wärmeleitung, das andere Teilfach dagegen eine schlechtere Wärmeleitung zum Produkt-Aufnahmefach auf. Wird nur das Teilfach mit der guten Wärmeleitung mit Kohlendioxid befüllt, werden die Produkte für eine kürzere Zeit auf eine tiefere Temperatur gekühlt. Wird dagegen das Teilfach mit der schlechteren Wärmeleitung befüllt, erfolgt eine Kühlung der Produkte auf eine weniger niedrige Temperatur, die jedoch für einen längeren Zeitraum anhält. Die einzelnen Teilfächer weisen dabei jeweils getrennte Füllöffnungen und
Gasaustrittsöffnungen auf.
Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. In schematischer Ansicht zeigen: Fig. 1 : Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Füllpistole und Versorgungseinheit,
Fig. 2: Einen Kühlbehälter mit einem zu füllenden Kältemittel-Aufnahmefach mit der Füllpistole aus Fig. 1 in einer seitlich aufgeschnittenen Ansicht,
Fig. 3: Die Füllpistole aus Fig. 1 und 2 in einer vergrößerten Schnittansicht von
unten.
Die in Fig. 1 dargestellte Füllvorrichtung 1 umfasst eine unten näher beschriebene Füllpistole 2, die an eine Versorgungseinheit 3 angeschlossen ist.
Die Versorgungseinheit 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als mobiler Schrank ausgebildet und besitzt ein festes Gehäuse 4. Eine druckfeste und thermisch isolierte Zuleitung 5 für flüssiges Kohlendioxid, die an eine hier nicht gezeigte Quelle für flüssiges Kohlendioxid angeschlossen ist, beispielsweise einem Tank, in dem das flüssige Kohlendioxid bei einem Druck von 20 bar und einer Temperatur von ca. minus 20°C bevorratet wird, ist durch das Gehäuse 4 der Versorgungseinheit 3 geführt und mündet an einem Mehrfachanschluss 6. Stromauf zum
Mehrfachanschluss 6 ist innerhalb des Gehäuses 4 ein elektrisch ansteuerbares Steuerventil 7 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist weiterhin ein Phasendetektor 8 vorgesehen, der die Anteile von Gasphase und flüssiger Phase des durch die Zuleitung 5 strömenden Kohlendioxids erfasst. Optional kann des Weiteren in der Zuleitung 5 eine hier nicht gezeigte Einrichtung zur Phasentrennung vorgesehen sein, mit der sichergestellt wird, das das zum Mehrfachanschluss 6 geführte Kohlendioxid einen größtmöglichen Anteil an flüssiger Phase enthält.
Am Mehrfachanschluss 6 mündet zudem eine Ableitung 9 für gasförmiges
Kohlendioxid aus, in der eine elektrische Saugpumpe 10 angeordnet ist. Die
Ableitung 9 ist in hier nicht gezeigter Weise entweder mit einer Einrichtung zur Wiederaufbereitung oder mit einer ins Freie führenden Abluftleitung verbunden. Ableitung 9 und Zuleitung 5 können über einen hier nicht gezeigten Wärmetauscher thermisch miteinander verbunden sein, mittels dessen das durch die Zuleitung 5 geführte flüssige Kohlendioxid mit dem durch die Ableitung 9 geführten
Kohlendioxidgas vorgekühlt werden kann. Von der Zuleitung 5 geht eine Zweigleitung 1 1 ab, in der ein Verdampfer 12 zum Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid sowie ein Steuerventil 13 angeordnet ist. Zweigleitung 1 1 , Verdampfer 12 und Steuerventil 13 sind innerhalb des Gehäuses 4 der Versorgungseinheit 3 angeordnet.
Im Gehäuse 4 der Versorgungseinheit 3 ist des Weiteren eine Pistolenaufnahme 14 angeordnet, in die die Füllpistole 2 in einer Ruhephase vor oder nach einem
Füllvorgang eingeführt werden kann. In der Pistolenaufnahme 14 ist eine elektrische Heizeinrichtung 15 zur Beheizung der eingeführten Füllpistole 2 vorgesehen.
Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses 4 eine fotoelektrische Einheit 1 6 vorgesehen, die über zwei Lichtwellenleiter 17 (von denen hier nur einer gezeigt ist) mit einem optischen Anschluss am Mehrfachanschluss 6 verbunden ist. Die fotoelektrische Einheit 1 6 ist in einer Steuer- und Kontrolleinheit 18 integriert, mit der auch die Steuerventile 7, 13, der Phasendetektor 8, die Saugpumpe 10, die Heizeinrichtungen 15 und der Verdampfer 12 in Datenverbindung stehen. Die Steuer- und
Kontrolleinheit 18 dient dazu, den Befüllvorgang in der unten näher beschriebenen Weise zu steuern.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungseinheit mit Rädern 19 ausgerüstet, die einen Transport der Versorgungseinheit 3 innerhalb des Standortes erleichtern sollen; während des üblichen Betriebs ist die Versorgungseinheit 3 jedoch fixiert und wird während eines Füllvorgangs grundsätzlich nicht bewegt. Anstelle der hier gezeigten mobile Form kann die Versorgungseinheit jedoch auch fest am
Standort installiert sein.
Die anhand der Fig. 2 und 3 näher erläuterte Füllpistole 2 dient zum Befüllen eines (in Fig. 3 nur ausschnittsweise dargestellten) Kältemittel-Aufnahmefachs 20 eines Kühlbehälters 21 . Der mit thermisch gut isolierten Wänden 22 ausgerüstete
Kühlbehälter 21 umfasst ein hier nur ausschnittsweise dargestelltes
Produktaufnahmefach 23 oder mehrere Fächer zum Aufnehmen von zu kühlenden Produkten sowie einen Einsatz 24 zum Einschieben des im Ausführungsbeispiel als Schublade ausgebildeten Kältemittel-Aufnahmefachs 20. Frontseitig ist am Kühlbehälter 21 eine Türöffnung 25 vorgesehen, die den Zugang zum
Produktaufnahmefach 23 und dem Kältemittel-Aufnahmefach 20 ermöglicht und die mit einer hier nicht gezeigten Türe verschlossen werden kann.
Das Kältemittel-Aufnahmefach 20 besitzt an seiner Frontseite 26 zwei jeweils mit einem Dichtring 27 ausgerüstete Füllöffnungen 28, 29 für flüssiges Kohlendioxid sowie eine Gasaustrittsöffnung 30 für gasförmiges Kohlendioxid. Im
Ausführungsbeispiel sind die Füllöffnungen 28, 29 im Abstand von 5 bis 10 cm horizontal nebeneinander angeordnet. Die Gasaustrittsöffnung 30 ist oberhalb der Füllöffnungen 28, 29, beispielsweise 1 bis 4 cm vertikal von diesen beabstandet angeordnet. Innerhalb des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 erstreckt sich ein (unteres) Schneeaufnahmefach 31 und ein (oberes) Gasabzugsfach 32, die durch einen gasdurchlässigen Filter 33 derart voneinander getrennt sind, dass die
Gasaustrittsöffnung 30 in das Gasabzugsfach 32 und die Füllöffnungen 28, 29 in das Schneeaufnahmefach 31 einmündet. Der Filter 33 erstreckt sich dabei bevorzugt über die ganze Breite des Kältemittel-Aufnahmefachs 20, um im Betrieb der
Vorrichtung 1 eine möglichst große Fläche für den Durchtritt von Kohlendioxidgas zu schaffen. Auf der Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 sind in
unmittelbarer Nähe der Füllöffnungen 28, 29 und der Gasaustrittsöffnung 30 zwei Reflektoren 24, 35 angeordnet. Bei den Reflektoren 34, 35 handelt es sich beispielsweise um eine in einer bestimmten Farbe eingefärbte Fläche. Ebenfalls in Nähe der Öffnungen 28, 29 - im Ausführungsbeispiel unterhalb der Füllöffnungen 28 - ist ein ferromagnetisches Element, beispielweise ein Eisenblech 36 angeordnet.
Die Füllpistole 2 umfasst ein Gehäuse 37 aus einem leichten, jedoch
tieftemperaturfesten Material, beispielsweise Kunststoff, einem Leichtmetall oder einem Kompositmaterial, das eine Mündungsöffnung 38 und eine Anschlussöffnung 39 aufweist. Die mit einem rundumlaufenden Dichtelement 40, beispielsweise einer Dichtlippe aus einem flexiblen, jedoch tieftemperaturbeständigen Material, ausgerüstete Mündungsöffnung 38 ist so dimensioniert, dass sie beim Anschließen der Füllpistole 2 an das Kältemittel-Aufnahmefach 23 sowohl die Füllöffnungen 28, 29 als auch die Gasaustrittöffnung 29 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 überdeckt. Die Anschlussöffnung 39 des Gehäuses 37 dient zum gasdichten Anschließen einer flexiblen Gasabzugsleitung 41 , bei der es sich beispielsweise um einen Wellschlauch aus einem tieftemperaturfesten Material handelt. Weiterhin ist am Gehäuse 37 ein Handgriff 42 angeordnet.
Die Füllpistole 2 umfasst des Weiteren eine Entspannungsdüse 45 zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid. Die Entspannungsdüse 45 ist mit zwei Düsenköpfen 46, 47 ausgerüstet, die von einem T-förmig verlaufenden Vorderabschnitt 48 der
Entspannungsdüse 45 parallel zueinander mit einem Abstand voneinander vorstehen, der dem Abstand der beiden Füllöffnungen 28, 29 entspricht. Dieser Abstand beträgt beispielsweise zwischen 1 cm und 10 cm. Die Düsenköpfe 46, 47 sind im Ausführungsbeispiel mit jeweils einer Düsenöffnung 49, 50 ausgerüstet, die mit einem Winkel von jeweils bis zu 30° gegenüber der Verbindungsachse der beiden Düsenöffnungen 49, 50 in Richtung zum Vorderabschnitt 48 geneigt sind. Bevorzugt weisen die Düsenöffnungen 49, 50 direkt aufeinander zu. Bei
bestimmungsgemäß aufgesetzter Füllpistole 2 sind die Düsenköpfe 46, 47 jeweils in die Füllöffnungen 28, 29 eingeschoben und stehen im Innern des
Schneeaufnahmefachs 31 derart vor, dass die Düsenöffnungen 49, 50 jeweils um 5 cm bis 10 cm von der Innenwand der Frontseite 26 beabstandet sind. Auf ihrer von den Düsenköpfen 46, 47 entgegengesetzten Hinterabschnitt 51 ist die
Entspannungsdüse 45 an eine flexible und druckfeste Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 53 angeschlossen. Die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 53 ist innerhalb der
Gasabzugsleitung 41 aufgenommen und stellt am Mehrfachanschluss 6 eine
Strömungsverbindung mit der Zuleitung 5 her. Der Mehrfachanschluss 6 umfasst dazu beispielsweise einen Anschlussstutzen, an dem die Gasabzugsleitung 41 fest, jedoch lösbar verbunden ist. Innerhalb dieses Anschlussstutzens ist ein mit der Zuleitung 5 verbundener C02-Flüssiganschluss angeordnet, an dem die
Kohlendioxid-Flüssigzuleitung fest, jedoch gleichfalls lösbar befestigt ist.
Weiterhin ist die Füllpistole 2 mit einer oder mehreren, im Ausführungsbeispiel mit zwei, Lichtwellenleitern 54, 55 ausgerüstet, die innerhalb der Mündungsöffnung 38 des Gehäuses 37 mit jeweils einem Leiterkopf 56, 57 enden. Die Lichtwellenleiter 54, 55 sind durch das Gehäuse 37 und die Gasabzugsleitung 41 hindurchgeführt und an einer im Mehrfachanschluss 6 angeordneten Verbindungsanschluss mit jeweils einem der Lichtwellenleiter 17 optisch verbunden. Die Lichtwellenleiter 54, 55,17 sind in an sich bekannter Weise aufgebaut und weisen jeweils einen Lichtfaser für emittiertes Licht und einen Lichtwellenleiter für reflektiertes Licht auf, wobei die entsprechenden lichtemittierenden und lichtempfangenden Einheiten in der fotoelektrischen Einheit 1 6 angeordnet sind.
Weiterhin ist ein Permanentmagnet 58 derart am Gehäuse 37 innerhalb der
Mündungsöffnung 27 montiert, dass er beim Aufsetzen der Füllpistole auf das Kältemittel-Aufnahmefach 20 mit dem Eisenblech 36 zusammenwirkt.
Im Betrieb weist die Vorrichtung 1 zwei Betriebsmodi auf, einen Ruhemodus und einen Füllmodus. Im Ruhemodus ist die Füllpistole 2 in der Pistolenaufnahme 14 der Versorgungseinheit 3 aufgenommen, wobei das Dichtelement 40 einen zumindest weitgehenden Luftabschluss herstellt. Die Steuerventile 7, 13 sind geschlossen. Die Saugpumpe 10 sorgt für einen von der Steuer- und Kontrolleinheit 18 kontrollierten, moderaten Unterdruck, der einerseits ausreicht, um die Füllpistole 2 in der
Pistolenaufnahme 14 zu halten, andererseits jedoch manuell leicht zu überwinden ist, um die Füllpistole 2 aus der Pistolenaufnahme 14 entnehmen zu können. Im Übrigen kann auch innerhalb der Pistolenaufnahme 14 ein - hier nicht gezeigtes - ferromagnetisches Element angeordnet sein, das bei eingeschobener Füllpistole 2 mit dem Permanentmagneten 58 zusammenwirkt. Sofern die Entspannungsdüse 45 aufgrund eines vorhergehenden Einsatzes eine tiefe Temperatur aufweist, wird sie mittels der Heizeinrichtung 15 beheizt, um die Anlagerung von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Entspannungsdüse 45 zu verhindern.
Im Füllmodus wird vor der Befüllung eines Kältemittel-Aufnahmefachs 20 zunächst die Füllpistole 2 aus der Pistolenaufnahme 14 entnommen und derart auf die
Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 aufgesetzt, dass die Düsenköpfe 46, 47 in die jeweiligen Füllöffnungen 28, 29 eingeführt werden und die
Mündungsöffnung 38 der Füllpistole 2 die Gasaustrittsöffnung 30 überdeckt. Dabei sorgt das Dichtelement 40 für eine zumindest weitgehend gasdichte Verbindung zwischen Füllpistole 2 und der Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20. Durch die Wirkung der Saugpumpe 10 wird im Innern des Kältemittel- Aufnahmefachs 20 und damit auch im Innern des Gehäuses 37 der Füllpistole 2 ein Unterdruck erzeugt, der ausreicht, um die Füllpistole 2 am Kältemittel-Aufnahmefach 20 zu halten. Eine magnetische Verbindung zwischen Permanentmagnet 58 und Eisenblech 36 sorgt für eine zusätzliche Sicherung.
Um sicherzustellen, dass die Füllpistole 2 korrekt aufgesetzt wurde, werden von einem Emitter der fotoelektrischen Einheit 1 6 optische Signale durch die
Lichtwellenleiter 17, 54 geleitet, die an dem Reflektor 34 reflektiert werden. Die reflektierten optischen Signale gelangen durch die Lichtwellenleiter 54, 17 zurück zu einem Detektor der fotoelektrischen Einheit 1 6, wo sie erfasst und in der Steuer- und Kontrolleinheit 18 ausgewertet werden. Erkennt die Steuer- und Kontrolleinheit 18 eine korrekte Position der Füllpistole, werden die Steuerventile 7, 13 zur manuellen Betätigung freigegeben.
Der Lichtwellenleiter 55 wird dazu eingesetzt, den jeweiligen Typ des Kältemittel- Aufnahmefachs 20 festzustellen. Hierzu ist der Reflektor 35 spezifisch für einen bestimmten Typ von Kältemittel-Aufnahmefächern 20 ausgebildet und besitzt typenspezifische Reflexionseigenschaften, die entsprechend zu unterschiedlichen, an die Steuer- und Kontrolleinheit 18 übermittelten Reflexionssignalen führen.
Hieraus bestimmt die Steuer- und Kontrolleinheit 18 den Typ des Kältemittel- Aufnahmefachs und leitet eine dem Typ des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 entsprechende Füllprozedur ein.
Anschließend wird aufgrund eines manuell in die Steuer- und Kontrolleinheit 18 eingegebenen Befehls der Füllvorgang in Gang gesetzt. Dazu wird zunächst die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 mit gasförmigem Kohlendioxid geflutet, indem das Steuerventil 13 geöffnet und der Verdampfer 12 in Gang gesetzt wird. Dadurch wird flüssiges Kohlendioxid aus der Zuleitung 5 im Verdampfer 12 verdampft und strömt in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 ein. Die Flutung dient dazu, in der
Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 einen Druck über dem Tripelpunktdruck von 5,18 bar zu erzeugen, um zu verhindern, dass flüssiges Kohlendioxid beim Eintritt in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 entspannt und der dabei erzeugte
Kohlendioxidschnee die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 verstopft.
Nach einer vorgegebenen Zeitdauer von beispielsweise 0,5s bis 1 s, oder nachdem die Steuer- und Kontrolleinheit 18 einen hinreichenden Druck in der Kohlendioxid- Zuleitung 52 detektiert hat, wird das Steuerventil 13 geschlossen und der Verdampfer 12 abgeschaltet. Sodann wird das Steuerventil 7 geöffnet, und flüssiges Kohlendioxid strömt mit einem Druck von beispielsweise 10 bar bis 20 bar über die Zuleitung 5 und die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 zur Entspannungsdüse 45, wo es an den Düsenöffnungen 49, 50 in das Schneeaufnahmefach 31 eintritt. Die Steuer- und Kontrolleinheit 18 regelt dabei insbesondere die Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in Abhängigkeit von einem am Phasendetektor 8 ermittelten
Gasphasenanteil sowie die Saugstärke der Saugpumpe 10 in Abhängigkeit von einem in der Ableitung 9, stromauf zur Saugpumpe 10, mittels hier nicht gezeigter Detektoren ermittelten Drucks.
Beim Eintritt in das Schneeaufnahmefach 31 entspannt das flüssige Kohlendioxid und geht in ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas über.
Während der Kohlendioxidschnee im Schneeaufnahmefach 31 zurückgehalten wird, gelangt das bei der Entspannung entstehende Kohlendioxidgas durch den
gasdurchlässigen Filter 33 hindurch in das Gasabzugsfach 32 und wird mittels der Saugpumpe 10 über Gasabzugsleitung 41 und die Ableitung 9 abgezogen. Die Anordnung der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 innerhalb der Gasabzugsleitung 41 dient dazu, das flüssige Kohlendioxid vorzukühlen und damit die Effizienz des Füllvorgangs zu erhöhen. Nach einer von einem in der Steuer- und Kontrolleinheit 18 vorliegenden Programm vorgegeben Zeitdauer wird der Verdampfer 12 angestellt und das Steuerventil 13 geöffnet. Anschließend wird das Steuerventil 7 geschlossen. Dadurch strömt Kohlendioxidgas in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 ein und verhindert, dass noch in der Kohlendioxid-Zuleitung 52 befindliches flüssiges
Kohlendioxid unter Bildung von Kohlendioxidschnee entspannt und die Kohlendioxid- Zuleitung 52 verstopft. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer von beispielsweise 1 s bis 3 s wird das Steuerventil 13 geschlossen.
Aufgrund der gegenläufigen Anordnung der Düsenöffnungen 49, 50 wird im Betrieb der Vorrichtung 1 beim Austritt des flüssigen Kohlendioxids aus den Düsenöffnungen 49, 50 in das Kältemittel-Aufnahmefach 20 und seiner anschließenden Entspannung kein oder nur ein geringer resultierender Impulsstrom in axialer Richtung erzeugt, der die Düsenköpfe 46, 47 aus den jeweiligen Füllöffnung 28, 29 hinausdrängen könnte. Die gegeneinander gerichteten Ströme des aus den Düsenöffnungen 49 und 50 austretenden Kohlendioxids prallen aufeinander und sorgen so für eine turbulente Strömung innerhalb des Schneeaufnahmefachs 31 , die zu einer gleichmäßigen Verteilung des erzeugten Kohlendioxidschnees im Schneeaufnahmefach 31 beiträgt.
Die Füllpistole 2 besitzt in ihrem Innern keinerlei elektrische Komponenten und hat insbesondere dadurch ein geringes Eigengewicht von beispielsweise weniger als 1 kg. Aufgrund des geringen Gewichts reicht der von der Saugpumpe 10 im
Kältemittel-Aufnahmefach 20 erzeugte Unterdruck in der Regel aus, um die
Füllpistole 2 während der Befüllung am Kältemittel-Aufnahmefach 20 zu halten. Der leichte Aufbau der Füllpistole 2 ermöglicht zudem den Verzicht auf aufwändige Krananordnungen zum Halten der Füllpistole während der Füllprozedur.
Die Füllpistole 2 wird manuell durch eine Bedienperson am Handgriff 42 bewegt und bedient. Aufgrund der manuellen Bedienung werden die flexible Teile der
Gasabzugsleitung 41 oder der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 oder der
Lichtwellenleiter 54, 55 mitunter einer starken Beanspruchung durch Verbiegen und Verdrehen ausgesetzt. Um diese Beanspruchung minimieren und die
Bedienungsfreundlichkeit der Vorrichtung 1 noch weiter zu verbessern, sind die Gasabzugsleitung 41 , der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 und der Lichtwellenleiter 54, 55 am Mehrfachanschluss 6 und/oder im Bereich der Anschlussöffnung 39 jeweils mit einem gegenüber dem Mehrfachanschluss 6 bzw. der Füllpistole 2 dreh- oder schwenkbar gelagerten Anschlussteil (hier nicht gezeigt) ausgerüstet.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung 30 Gasaustrittsöffnung
2 Füllpistole 31 Schneeaufnahmefach
3 Versorgungseinheit 32 Gasabzugsfach
4 Gehäuse 33 Filter
5 Zuleitung 34 Reflektor
6 Mehrfachanschluss 35 Reflektor
7 Steuerventil 36 Eisenblech
8 Phasendetektor 37 Gehäuse
9 Ableitung 38 Mündungsöffnung
10 Saugpumpe 39 Anschlussöffnung
1 1 Zweigleitung 40 Dichtelement
12 Verdampfer 41 Gasabzugsleitung
13 Steuerventil 42 Handgriff
14 Pistolenaufnahme 43 -
15 Heizeinrichtung 44 -
16 Fotoelektrische Einheit 45 Entspannungsdüse
17 Lichtwellenleiter 46 Düsenkopf
18 Steuer- und Kontrolleinheit 47 Düsenkopf
19 Rad 48 Vorderabschnitt
20 Kältemittel-Auf nahmefach 49 Düsenöffnung
21 Kühlbehälter 50 Düsenöffnung
22 Wände 51 Hinterabschnitt
23 Produktaufnahmefach 52 Kohlendioxid-Flüssigzuleitung
24 Einsatz 53 -
25 Türöffnung 54 Lichtwellenleiter
26 Frontseite 55 Lichtwellenleiter
27 Dichtring 56 Leiterkopf
28 Füllöffnung 57 Leiterkopf
29 Füllöffnung 58 Permanentmagnet

Claims

Patentansprüche
1 . Füllvorrichtung zum Befüllen eines einem Kühlbehälter (21 ) zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs (20) mit
Kohlendioxidschnee, mit einer Versorgungseinheit (3) und einer an die
Versorgungseinheit (3) koppelbaren Füllpistole (2), wobei die Füllpistole (2) eine mit wenigstens einer Füllöffnung (28, 29) des Kältemittel-Aufnahmefachs (20) verbindbare Entspannungsdüse (45) zum Zuführen von flüssigem
Kohlendioxid und eine mit einer Gasaustrittsöffnung (30) des Kältemittel- Aufnahmefachs (20) verbindbare Absaugöffnung (38) zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid aufweist und mit der Versorgungseinheit (3) über eine mit der wenigstens einen Füllöffnung (28, 29) strömungsverbundene Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52) und eine mit der Absaugöffnung (38) strömungsverbundene Absaugleitung (41 ) verbunden ist, und mit einem
Steuerventil (7) zum Regeln der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52), einer Absaugeinrichtung (10) zum
Absaugen von gasförmigem Kohlendioxid aus der Absaugleitung (41 ) und einer Steuer- und Kontrolleinheit (18) zum Steuern des Füllvorgangs,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerventil (7), die Absaugeinrichtung (10) und die Steuer- und Kontrolleinheit (18) in der Versorgungseinheit (3) angeordnet sind.
2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrolleinheit (18) mit einer fotoelektrischen Einheit (16) zum Feststellen des Bestehens einer sicheren Verbindung ausgerüstet ist, die über
Lichtwellenleiter (54, 55) mit der Füllpistole (2) verbunden ist.
3. Füllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllpistole (2) und/oder das Kältemittel-Aufnahmefach (20) Verbindungsmittel zum festen, aber lösbaren Verbinden mit dem Kältemittel-Aufnahmefach (20) aufweist/aufweisen, die wenigstens einen Permanentmagneten (58) umfassen.
4. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (5, 52) zumindest abschnittsweise innerhalb der Absaugleitung (41 ) angeordnet ist.
5. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Absaugleitung (41 ) und/oder die Kohlendioxid- Flüssigleitung (52) und/oder die Lichtwellenleiter (54, 55) aus einem flexiblen Material gefertigt und dreh- oder schwenkbar an der Füllpistole (2) und/oder der Versorgungseinheit (3) befestigt ist/sind.
6. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (3) mit einem Verdampfer (12) zum Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid ausgerüstet ist, der in einer mit der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52) verbindbaren Gaszuleitung (1 1 ) angeordnet ist.
7. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (3) mit einer
Pistolenaufnahme (14) zum Aufnehmen der Füllpistole (2) ausgerüstet ist.
8. Füllvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Pistolenaufnahme (14) mit einer Heizeinrichtung (15) ausgerüstet ist.
9. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Versorgungseinrichtung (3) ein in die
Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (5, 52) integrierter und mit der Steuer- und Kontrolleinheit (18) datenverbundener Phasendetektor (8) vorgesehen ist.
10. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) und/oder die Detektormittel (54, 55) innerhalb der Absaugöffnung (38) der Füllpistole (2) angeordnet ist/sind.
1 1 . Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) mit wenigstens zwei Düsenöffnungen (49, 50) ausgerüstet ist, die an einem Düsenkopf der
Entspannungsdüse (45) gegenläufig zueinander und senkrecht zur
Längserstreckung des Düsen kopfes (45) austreten.
12. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) mit zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Düsenköpfen (46, 47) mit jeweils mindestens einer Düsenöffnung (49, 50) ausgerüstet ist, wobei die Düsenöffnungen (49, 50) der beiden Düsen köpfe (46, 47) jeweils aufeinander zu gerichtet sind.
13. Füllvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Düsen köpfe (46, 47) in einem Abstand zwischen 1 cm und 10 cm voneinander angeordnet sind.
14. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (10) so ausgelegt ist, das im Betrieb der Füllvorrichtung ein Unterdruck im Bereich des Kältemittel- Aufnahmefachs (20) herstellbar ist, der ausreicht, um während eines
Füllvorgangs die Füllpistole (2) am Kältemittel-Aufnahmefach (20) zu halten.
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