CN101460794A - 监控冷藏车冷却系统的气密性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监控冷藏车(2)的冷却系统(45)的气密性的方法，包括如下步骤：记录冷却系统(45)内至少第一位置(46)处的温度的时间数列，并且确定第一位置(46)处的温度在第一时间间隔内的任何变化，并且将此变化与第一参考值相比较，如果此变化超过第一参考值，则触发第一报警信号。本发明还涉及用于操作冷却系统的方法以及利用本发明的方法的冷却系统和冷藏车。本发明的特点在于操作安全性、操作可靠性和经济可行性高。

Description

监控冷藏车冷却系统的气密性的方法

技术领域

本发明涉及用于监控冷藏车的冷却系统的气密性的方法以及冷藏车的冷却系统和冷藏车。

背景技术

用氮气来冷却具有多舱系统的车辆已经有大约30年了。这种方法即大家已经熟知的CryogenTrans(CT)。CT法涉及将低温液氮装在车上或车内的真空绝缘容器中。需要制冷时，这些氮气经管子抽出，并被该介质的内压直接喷到要制冷的舱内。这种方法特别简单，也不受什么影响。而且，无论环境温度怎样，制冷能力总是在同一水平。原则上来说，它只受喷嘴流动能力的制约。由于这一原因，因此就制冷质量而言，用在食品配送运输中且本身具有许多门洞的CT冷藏货车在制冷操作过程中就显示出相当大的优越性。尤其是在盛夏，此时机械制冷装置不得不想方设法应付冷凝器性能降低和蒸发器结冰问题，而CT法在效率、可靠性和性能方面表现出自身的优势。门打开之后，只需几秒钟即可再次达到参考温度。

不过，该方法也有它的缺点。氮气消耗相对较高，因为至少有一些被喷到舱中的气体也会作为排气再次逸出。例如，如果制冷的是冷冻食品舱，那么排气温度将有约-30到-40℃。出于安全考虑，在货物进入之前，载荷空间必须充分通风，这也是不利的。在这种情况下，大量多余的热空气会进入载荷空间。尽管温度复降确实发生得很快，但是它消耗了较多的能量，并且因而导致成本高于必须。保冷系统常用的其他装置，例如窗帘，不适合CT冷藏车适，因为它们不利于通风，这是危险的。

EP 0 826 937描述了一种用于要制冷舱室的制冷设备。

EP 1 593 918涉及一种用于冷藏车的间接制冷装置，其中换热器是为蒸发/气化制冷舱中的低温液化气而安排的。

常压下，低温液氮的温度为77°K。这种情况下储存的冷量分为两部分：一方面，是在77°K的温度下在从液相到气相的相变过程中释放出的部分，另一方面，是将气相从77°K加热到排气温度时吸热的部分。这两部分，即蒸发焓和比热，大小通常大致相同。

如果以液体形式储存在储罐中、然后蒸发以制冷的气体能够置换出密封的制冷舱中的氧气，那么从安全的观点来说，这种气体的使用不会太容易。如果制冷舱由一个人来操作，那么缺氧将是特殊的问题。

解决这一问题的方法之一是间接冷却制冷舱，即，不是通过将液化气体直接引入制冷舱而将冷量带入制冷舱，也就是使蒸发器中的液化气体蒸发并借助换热器将以这种方式产生的冷量释放到制冷舱，并且经排气管将蒸发的气体导入自由大气。对于间接冷却的冷却系统，即便发生冷却系统停运的情况，制冷舱通常也可以步行进入。万一冷却系统中有泄漏，如果液化气体或者蒸发的气体进入制冷舱内部，某些与安全有关的风险总是存在的。泄漏会使运行不经济，此外，泄漏还导致操作安全性大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于监控冷藏车的冷却系统的气密性的方法、一种用于操作冷藏车的冷却系统的方法、一种冷藏车的冷却系统和一种冷藏车，借助于此，与冷冻有关的可靠性、效率、尤其是操作安全性得以增加。

该目的由独立权利要求中指出的方式实现。下面的描述和从属权利要求指出了其他的有利的实施方式、进一步的改进和有利的方面，在各种情况下，可以单独利用这些实施方式、改进和方面，或者根据需要按照适当的方式将其相互结合起来使用。

根据本发明，用于监控冷藏车的冷却系统的气密性的第一方法包括如下步骤：记录冷却系统附近至少第一位置处的温度的时间数列，并且确定第一位置处的温度在第一时间间隔内的任何变化；将此变化与第一参考值相比较，如果此变化超过第一参考值，则触发第一报警信号。

根据本发明的另一种方法是作为第一方法的备选或者与该第一方法结合使用的。

根据本发明，用于监控冷藏车的冷却系统的气密性的另一种方法包括如下步骤：使冷却系统的一个管段承受正压；堵塞该管段；记录该管段内至少第二位置处的压力的时间数列；并且确定第二位置处的压力在第二时间间隔内的任何变化；将此变化与第二参考值相比较，如果此变化超过第二参考值，则触发第二报警信号。

提到的第一种方法用温度的时间数列作为监控冷却系统的气密性的基础，而后一种方法则以对封闭的管段中的正压的时间数列的分析作为基础。

各种情况下该位置处的温度数列和压力数列都按时间分辨的(time-resolved)方式记录，其中，与时间有关的分辨率(resolution)最好超过两分钟，特别是超过1分钟。X秒的时间分辨率意味着，例如振幅为Y且时间相隔X秒的两个同样大的高斯型、不等边四边形或者矩形的压力脉冲在两个压力脉冲之间相互隔开一最小值，该最小值处的深度为压力脉冲的振幅Y的50％。

各种情况下，温度和/或压力的变化由该时间数列确定。各种情况下，每一位置处的温度变化和/或压力变化都与时间间隔有关。温度变化和/或压力变化都被理解为时间均值和/或对应于平均变化。这种情况下的时间均值就特别取决于各种情况下时间间隔的长度。例如，该变化可以通过记录T2时刻的温度值或压力值并且从中减去较早的T1时刻的温度值或压力值来求出，在此情况下，T2和T1时刻之间的差值相当于各种情况下时间间隔的长度。温度和/或压力的变化也可以用数学测试函数、例如高斯型平均函数通过温度和/或压力数列的数学积分或者数学相关性来求出。温度和/或压力的变化可以理解为温度数列的时间导数或者说与之成比例的量。确定这些量在各种情况下在一定时间间隔内的平均值或者平均变化的原因是，按时间顺序求出温度和/或压力的短期的、随机的和/或统计学变化的平均值，使得对冷却系统的操作可靠性没有不良影响的变化不会触发报警信号。借助于如此限定的变化，特别是温度数列和/或压力数列随时间变化的波动被定量记录下来，因此它们可用于评价冷却系统的气密性。

如果温度或者压力变化过大，就会触发相应的报警信号。特别的是，为此目的分配给冷却系统的至少是第一和/或第二参考值，借助于此，可以确定温度和/或压力的变化是位于冷却系统的正常操作的变化范围之内还是之外。如果温度和/或压力的变化值位于一组可接受的变化范围之外，就发出报警信号。

如果气密性测试显示压力稳定，可以用有利的方式进行进一步的测试，因为稳定的压力可归因于偶然出现的双重错误：一方面，换热器中可能存在少量的泄漏，另一方面，将封闭的内部空间与储罐分开的阀门可以存在规模基本相同的泄漏。在此情况下，温度的测量值用于检测泄漏时不会太灵敏，而压力测量则会受到供应流和回流的动态平衡的误导。为了克服这个可能的风险，可以按如下的有利方式来测试该供气阀门的功能：在步骤a中，关闭该阀门，并打开将排气排入环境的排气阀。在此情况下，系统中的压力必须降至大气压。如果在后面的步骤b中关闭排气阀，则在测试期间，压力必须保持恒为大气压。直到下面的步骤c才打开该阀门，并且测量先前封闭的区域内的储罐的压力。在这些步骤之后，可以可靠地评价所有阀门的功能，也可以评价压力测量的一致性，并作为系统气密性的证据。如果发现错误功能，也可以触发报警信号。

作为选择或者作为补充，还可以根据如下方法来监控冷却系统的气密性，它包括如下的顺序步骤：

a)关闭储罐与换热器和蒸发器中的至少一个之间的阀门，至少偶尔同时打开可以与排气管形成流动连接的附加阀门，并且测量该阀门和附加阀门之间的压力；

b)关闭附加阀门，并测量所述阀门和附加阀门之间的压力；和

c)打开所述阀门，并测量所述阀门和附加阀门之间的压力。

在阀门和附加阀门完好的情况下——假定温度基本恒定：

在步骤a)中，测量的压力应该对应于冷却系统外部的环境压力，通常为大气压。在步骤b)中，测量压力应该随时间变化保持恒定，但在步骤c)中，压力一直增加直到压力平衡为止，然后应该测量到基本恒定的压力。特别的是，这些压力可以与可以设置的参考值相比较，以便能测定阀门的错误功能。

该冷却系统特别建立在液氮之类的低温液化气体蒸发的基础。液化气体被特别保存在冷藏车上隔热的储罐中。液化气体最好是永久气体，即在正常情况下物理状态为气态的气体。该气体在常压下的沸点最好低于-100℃。但是，沸点较高的气体，例如二氧化碳，也可以用于专门的应用领域。

用于记录温度的时间数列的第一位置可以设置在冷藏车的制冷舱中。这可以特别测定是否有液化气体直接进入制冷舱。第一位置也可以设置在液化气体的冷却系统的管段中。在此情况下，通过第一位置处温度的增加可以识别位于第一位置上游的泄漏。在合适的条件下，通过温度的过度降低可以确定第一位置下游的泄漏。冷却系统最好包括多个第一位置，第一位置处的温度的时间数列在各种情况下都被记录下来。在正常工作状态下，冷却系统通常具有特性温度分布或者温度波动分布。如果记录下的温度或者温度数列在这一温度分布或者温度波动分布之外，表示缺乏气密性。在不同处测得多个温度和压力是有利的，它可用于气密性的评价。

在液化气体管路中，可以用如下方式使用于压力监控的管段中的正压增加，即封闭管路的排气端，然后等待，直到因管路和/或储罐中的液化气体蒸发而使管路中出现正压。然后阻塞管段的进口，以便封闭的管段中的正压被密封。如果管段中的压力下降，则表明缺乏气密性。特别的是，用两个阀门来封闭或阻塞该管段。第二位置位于由阀门阻塞的管段中。有利的是，在管段中设置温度传感器，以便确定液化气体是否仍位于该管段中。借助于温度传感器，可以证明压力测量不受液化气体蒸发的影响或者误导。特别的是，如果封闭的管段中的压力增加，就可以假定液化气体以液态形式存在于管段中。

为了避免测量的压力值受液氮随后蒸发的误导，加热阶段也可以限定到封闭的管段，以便保证管段中所有的液化气体都转化成气态。管段适当变热所需的时间可以根据经验得出。就冷藏车的冷却系统而言，所讨论的周期通常约为30秒到3分钟。例如，典型的周期可以是1分钟。

有利的是，等一段时间之后，如果管段中的压力增加，则可以重复上述涉及压力测量的方法。例如，等待期可以为约30秒到5分钟，特别是1分钟到2分钟。等待期和滞后保证管段加热到使得没有气体仍存在于液相，并且液化气体已完全蒸发。

如果压力低于设定的最小值，则可以发出另外的报警信号。如果压力低于设定的最小值，则表示有泄漏。特别的是，在此情况下必须考虑冷却系统正常操作过程中的预期压力。

有利的是，基于压力测量的方法可以与基于温度测量的方法结合，其中，如果触发了来源于基于温度测量的方法的第一报警信号，则特别执行基于压力测量的方法。

特别的是，基于温度测量的方法可以代表用于监控冷藏车的冷却系统的气密性的方法的初始阶段，如果存在第一报警信号，则初始化并且触发基于压力测量的方法。

第一参考值可以对应于每分钟不超过20℃的温降，特别是每分钟不超过10℃，例如每分钟不超过5℃。换句话说，如果第一位置处的温度在持续30秒的第一时间间隔内变化12℃，那么会有每分钟24℃的温降，这高于第一参考值的每分钟20℃，从而触发第一报警信号。

第二参考值可以对应于每分钟不超过1巴的压降，特别是每分钟不超过0.5巴，例如每分钟不超过0.2巴。例如，如果在第二位置处记录到每分钟1.5巴的压降，则会触发第二报警信号。

对于初步测试来说，第一和/或第二时间间隔特别表现为在1秒和300秒之间、特别是在5和100秒之间、例如在10和60秒之间的持续时间。借助于初步测试，可以识别较大的泄漏。初步测试具有如下好处，即在较短的时间内——包括冷却系统的操作期间——就可以进行初步测试。初步测试原则上可以永久或循环进行。等待阶段可特别用于执行压力测量，在此阶段，制冷舱不需要任何额外的冷量供应，因为它已经足够冷。温度测量原则上可以连续进行。

对于精细测试来说，第二时间间隔可以表现为在10分钟和24小时之间、特别是在30分钟和12小时之间、例如在1小时和4小时之间的按时间排序的持续时间。借助于精细测试，可以识别冷却系统中较小的和最小的泄漏。特别的是，当冷藏车静止的较长时段，例如在夜间，可以在冷却系统上进行精细测试。压力测试和精细测试可以自动进行，例如作为冷却系统的自动诊断。

关掉冷藏车也可以启动气密性监测。

第一和/或第二报警信号特别用指示仪通过光和/或声音来指示。指示仪可以安排在冷藏车的驾驶室内。它可以是清晰的文本显示形式，以引起对可能存在的风险的注意。

在冷却系统的解冻阶段，可以启动和/或执行气密性的监测。

本发明的用于操作具有至少一个制冷舱的冷藏车的冷却系统的方法包含了本发明的用于测试冷却系统的气密性的方法之一。在此情况下，冷却系统特别包括鼓风机，如果(冷却系统)具有气密性，则门一打开，鼓风机就关掉，以免热量和潮气进入。如果冷却系统没有气密性，那么如果打开制冷舱的门，鼓风机被会接通。鼓风机的作用在于保证有适当的氧气进入制冷舱。因此，对操作者而言，冷却系统的安全性进一步增加。

本发明的冷却系统包括至少一个液化气体储罐、至少一个蒸发器和用于测试冷却系统气密性的装置，该装置具有用于执行本发明的方法中的一个的至少一个温度传感器和/或至少一个压力传感器。制冷舱特别设置有门和鼓风机，门一打开，鼓风机就投入运行。

根据本发明的冷藏车包括根据本发明的冷却系统。将本发明的冷却系统用于本发明的冷藏车，高度的操作可靠性得以与高效率结合，因此冷藏车的经济可行性和安全性大大增加。

根据本发明用于测试冷藏车的冷却系统的气密性的方法、根据本发明用于操作冷藏车的冷却系统的方法、根据本发明的冷却系统和根据本发明的冷藏车可以进行特别可靠的冷却和特别可靠的货物运输。这是特别有利的，特别是对具有可以徒步进入和/或内部容积至少为2m³的制冷舱的冷藏车。

附图说明

更多的有利方面和更多的改进根据需要可以单独使用，也可以以适当的方式相互结合，它们将根据下面的附图来解释，其中附图不用于限制本发明，只是通过示例来说明本发明。

附图包括下列示意性的表示：

图1是本发明的冷藏车的侧视图；

图2是本发明的冷藏车的蒸发器的示意性剖视图；

图3是用于如图1所示的冷藏车的蒸发器的三维透视图；

图4是如图3所示的蒸发器的侧视图；

图5是如图3和4所示的蒸发器的俯视图；

图6是如图3所示的蒸发器的管路的俯视图；

图7是如图6所示的管路的用透视法表示的剖视图；

图8是如6和7所示的管路的横截面图；

图9是本发明的冷藏车的蒸发器的附加管路的侧视图；

图10是换热器外壳的斜透视图；

图11是可以用在例如如图1所示的冷藏车中的制冷模块，它被描绘成打开形式的三维斜透视图；以及

图12是本发明的压力产生系统或者本发明的密封测试系统。

具体实施方式

图1描绘了本发明的冷藏车2的侧视图，它具有安装在冷藏车2的正面50上的制冷模块10。制冷模块10包括蒸发器1和换热器30(见图2)，由隔热的储罐5向该换热器提供液化气体。储罐5包括隔热护套，优选为真空护套、乃至泡沫护套，并且与制冷模块10以流体传导方式相连。该储罐装在冷藏车2的下部区域12中。

图2描绘了安排在制冷舱4、9外部的构成换热器30的一部分的蒸发器1，以便将因液化气体蒸发而产生的冷量释放到来自制冷舱4、9的、用于冷却的冷却空气39。保存在制冷舱4、9中的货物(这里未显示)被制冷的冷却空气27冷却。蒸发器1通过液化气体的管路42以流体传导方式与储罐5相连。在蒸发器1中蒸发并被加热的排气经排气管6释放到环境中。储罐5安排在蒸发器1下方。储罐5储存有在微小的正压下、温度约为80开尔文的液氮。储罐5内的正压用于将液化气体从储罐5带到蒸发器1内。为了从储罐5中排出大量气体，并且在用液化气体装满储罐5之后，为了让储罐5内的压力增加，在储罐内提供有增压装置13，优选为储罐加热装置，借助该装置，液化气体可以被现场加热并蒸发。增压装置13的控制阀经管路43以导电方式与制冷模块10上的压力控制器38相连。储罐5内的压力借助压力控制器38来调节。制冷舱4被配置给冷冻货物，表现的温度在-25和-18℃之间。例如，也可以呈现相当低的温度(-60℃)。制冷舱9被配置给新鲜货物，表现的温度在+4和+12℃之间。冷却空气借助鼓风机8在制冷舱4、9和安排在制冷舱4、9外部的换热器30之间传递，为此目的，制冷舱4、9经流道7以流体传导方式与换热器30相连。制冷舱4、9被制冷舱外壳3包围。制冷舱外壳3提供隔热功能。制冷模块10被安排在制冷舱外壳3的外部，在此情况下，制冷舱外壳3的形状为矩形。制冷模块10也隔热。

制冷模块10包括分相器24，蒸发器1中一部分没有蒸发的液化气体可以通过该分相器与蒸发的气体部分分开。分开的且未蒸发的液体部分然后回到蒸发器1。换热器30或者蒸发器1包括电阻加热装置28，使用该装置可以使形成在蒸发器1上或者换热器30内部的任何冰解冻。做为另外一种选择，或者说除了操作电阻加热装置28之外，让来自制冷舱4的空气再循环也可以影响冰的解冻。在此情况下，利用冰和换热器30的比热以及熔化热焓来冷却空气。事实上，再循环没有将热量输入制冷舱4、9。如果空气来自于并且回到在高于水的冰点的温度下操作的制冷舱，那么这一点也适用于在低于零摄氏度的温度下操作的制冷舱。这可能是因为在解冻期间流道7可以被封闭，因此制冷舱4、9和相关的换热器30之间是绝热的。特别的是，用这种方法能让蒸发器1或者换热器30在解冻时的能量效率高。此外，制冷模块10，或者是蒸发器1或换热器30，还包括用于测试冷却系统、尤其是换热器30和蒸发器1的气密性的装置20。为此目的，在蒸发器或者换热器30中的多个位置处设置了压力传感器35和温度传感器37，利用它们来确定换热器30和蒸发器1中的压力和温度的时间数列。特别的是，用这种方法可以确定在蒸发器1或者换热器30的封闭的管段中正压是否保持稳定，或者说是否会因泄漏而随时间下降。借助于温度传感器，可以确定换热器30或者蒸发器1中是否存在液相。气密性测试可以在晚上进行，例如，当冷藏车2静止时。有利的是，这可以实现所关心的量的高精度测量。

图3以斜角描绘了带有管路14的蒸发器1的透视图，液化气体在管路14中蒸发，而用于冷却的冷却空气39流过管路14的外表面。管路14至少在几个管段上具有纵向轴线19。在蒸发器1上设置了分相器24，流过管路14并且尚未蒸发的那部分液化气体可以通过该分相器与蒸发的气体分开，并回到管路14。管路14的进口侧26在位置安排上低于管路14的出口侧25。分相器24的回流管40安排在分相器24的供给管路36下方。在蒸发器1的下方设置收集槽31(见图10)，用于在解冻过程中收集融水。管路14可以折回、螺旋形盘绕以及曲折缠绕，以便确保特别紧凑地设计换热器30或者蒸发器1。

图4描绘了如图3所示的换热器30的侧视图。图5描绘了换热器30的俯视图。

图6用俯视图描绘了管路14的详图。管路14沿纵向轴线19延伸。管路14的周围有翅片17，它们是用特殊的工艺直接从管路本体上压出来的，也就是说，它们事实上代表了和管路14在一起的轧件。翅片17可以焊在管路14的管壁23上。特别的是，管路14和翅片17由铜制成。借助翅片17能特别有效地实现将因液化气体的蒸发和加热而产生的冷量传递到用于冷却的冷却空气39。翅片17呈波浪形，以便增加单位体积的表面积，并且以便在用于冷却的冷却空气39中产生湍流，从而释放出冷量，并增强冷量的传递。

图7以三维透视图示出如图6的管路14的剖视图。管路14包括管壁23，波浪形的翅片17排列在管壁23的周围，并附着在上面。翅片17可以被钎焊到管壁23上。为了简化翅片17的解冻，在翅片17之间设置有电阻加热装置28。电阻加热装置28由多根电绝缘的导线构成，导线通过电流效应加热。用于产生湍流或者用于使液化气体和蒸发气体沿径向分开的元件18被引入到管路14内。元件18被设计成挡板21，并且可以插入管路14中，形成星形的异型棒条22。特别的是，挡板可以钎焊或者熔焊到管壁23上。管路14中的异型棒条22沿纵向轴线19移位。形成在管壁23和液化气体的液滴之间的蒸汽层的厚度因此而下降。当液化气体流过管路14时，移位导致液化气体被压在管壁23的内侧。元件18还包括漩涡结构41，这有助于让管路14内的液化气体打漩。管路14中的漩涡现象导致液化气体和管壁23之间的蒸汽层的厚度下降，因此，从温热的液态气体到用于冷却的空气39的冷量传递效率增加。挡板可以由不同于管壁23的材料制成，例如，挡板可以由塑料制成。如果挡板21用导热率高的材料来生产，并且将它与管壁23相连以便确保导热率高，则是有利的。挡板21和管壁23之间的热阻可以通过例如钎焊或者焊接来降低。为了确保包含在液化气体中的冷量以可能最高的效率传递到翅片17，可能最低的热阻是有利的。

图8将贯穿如图6和7所示的管路17的横截面描绘成垂直于纵向轴线19的剖视图。元件18表示移位的、星形挡板21，它以异型棒条22的形式插入管路14内。异型棒条22的横截面被做成具有5根径向臂的星形，这些径向臂被钎焊到管壁23上。各径向臂表现为漩涡结构41，这些漩涡结构由异型棒条上的波状起伏或者表面糙度形成。挡板本身和挡板21上的漩涡结构41都增加了管路14内部的湍流，因此从液化气体到翅片17、进而到用于冷却的冷却空气39的冷量传递得以改善。

图9描绘了管路14的另一个实施方式，在该实施方式中，为了更清楚，没有显示翅片17。该实施方式与移位的平管有关，其中管路14表现了沿管路14的长度变化的管路内截面。管路14的内截面最好是圆形、椭圆形、或者强椭圆形(strongly elliptical)，并且沿管路14的长度扭曲。特别的是，第一管路位置15处的第一管路内截面在第二管路位置16处的第二管路内截面上的投影面小于管路内截面的30％。在此情况下，两个管路位置15、16沿纵向轴线19移位100mm。在流过管子14的同时，平管的扭曲引起液体(外部)和气体(内部)的离心分离，这增强了液化气体和管壁23之间的热接触。

但是，在图7所示的实施方式中，为了在管路14中产生湍流，在管路14内设置了挡板21，而在图9所示的实施方式中，管路本身是异型的，特别是移位或者呈波浪形，以便与流动一起产生湍流。

图10描绘了换热器30的换热器外壳29，该外壳被看做安装在换热器30内的收集槽31，以便收集解冻时滴下的融水，并通过排水槽(未显示)将它引开。收集槽31可以表现为辅助的加热元件32，用它可以将冰除去。换热器外壳29表现为用于冷却的冷却空气39或者被制冷的冷却空气27的流道7。在此情况下，换热器外壳29具有包括边缘34的排出口33，借助于该边缘可以收集在解冻过程中产生的液态水，因此液态水不会被风扇吹到制冷舱4、9里。用这种方法能特别有效地防止流道7被融水冻住。举例来说，捕捉边缘的形式可以是裙形、迷宫式结构或者偏导板形。

图11是可以用在例如如图1所示的冷藏车中的那种制冷模块10的打开形式的三维斜透视图。通过鼓风机8、分相器24和管路14的模块化配置实现了特别紧凑的设计。

图12示意性地描绘了本发明的带有压力控制器38的冷却系统，以便不用机械泵就能将液化气体从储罐5传递到蒸发器1内。该冷却系统包括用于测试冷却系统45、换热器30或者蒸发器1的气密性的装置20。蒸发器1按如下方法与储罐5相连，即允许液化气体经管路42流动。液化气体沿其流向54被储罐5内产生的压力推到管路42内。为了增加储罐5内的压力，用阀门49将管路42封闭，其中，加温管路42使管路42内的一部分液化气体在阀门49的上游、即在阀门49和储罐5之间蒸发。阀门49也被称为进口阀。管路42可以具有热绝缘，例如双壁真空绝缘(超级绝缘)或者泡沫护套。通常，尽管有热绝缘，热输入仍非常充足，以便使阀门49上游的管路42内的绝大部分的液化气体蒸发，并增加储罐5内的压力。在特殊情况下，在阀门49上游的管路42内设置热桥51可能是合适的，热桥维持着必要的热输入。减少管路42上的绝缘可以形成热桥51，其中，热桥被特别设置在管路42的一段上，并且其传热系数最好是可变的。阀门49按脉冲形式打开，使液化气体沿流向44被压到管路42内，并被传递到换热器30内。由于管路42内的阀门49的脉冲操作，因此不会出现稳定情况，所以根据阀门49的封闭情况和从储罐5中除气的情况，阀门49上游的管路42内的温度上下波动。

为了确保在储罐5内建立足够的压力，管路42的从阀门49上游直到储罐5上的开口为止的内部容积至少约为储罐5的内部容积的1/1000。换热器被安排在制冷舱外壳3内，并将被制冷的冷却空气27释放到制冷舱4。为此目的，制冷舱4内部的空气借助于由马达52驱动的鼓风机8进行再循环。在制冷舱4内，初始温度传感器37设置在第一位置46处，以便测定温度变化。如果制冷舱4内部的温度以每分钟超过5℃的速度骤然下降，则发出初始的报警信号，以让冷藏车2的操作者注意到冷却系统45内可能存在的泄漏。附加的温度传感器53起同样的作用，它可以设置在制冷舱4内部的第一附加位置46处。

马达52可以像电动机一样操作，或者利用蒸发的气体进行气动操作。液化气体被传递到阀门49的下游、穿越蒸发器1和换热器30、直达附加阀门55。于是，蒸发的气体作为排气56经排气管6释放到环境中。管路42的位于阀门49和附加阀门55之间的管段57可以借助两个阀门55、49封闭。在此情况下，特别的是，如果管段57是气密的，那么可以密封出正压。在第二位置47处的管段57上设置压力传感器35，该传感器用于记录管段57内的压力的时间数列。如果密封在阀门55、49之间的正压低于设定值，或者如果该正压的变化速度比设置的参考值更快，例如快于每分钟0.2巴，则会发出第二报警信号。第一报警信号和第二报警信号在指示仪44(见图2)上显示给冷藏车2的司机。阀门49、附加阀门55、压力传感器35以及温度传感器37和53构成用于测试换热器30、蒸发器1和冷却系统45的气密性的装置20。附加阀门55也被称为排气阀。

最好使用至少两个换热器30和至少两个蒸发器1，以交替进行解冻和冷却。这样使得操作更可靠。在冰形成在换热器30和蒸发器1上的情况下，主动解冻工艺会导致能源成本增加，而用这种方法也可以使能源成本显著降低。

在选择换热器材料时应该使用均质配对材料。已经证明由铝或者铜制成的换热器可以用在低温工程中。出于生产工艺的考虑，选择由铜管和铜翅片组成的均质材料为最优选择，不过其他合适的材料也可以获得应用。在该应用中，换热器管路最好用作肋片管，它由铜均匀构成，并且管壳外表面上具有铜翅片。这些翅片也可以被钎焊、熔焊、夹紧或者附着或者用其他方法安装在管壳外表面上或之内。翅片17最好通过轧制工艺从管材上压出，然后在侧面上设置波状起伏。翅片的波状起伏在最后一道轧制操作中产生。在横向层流通过管子的情况下，所述波形会在翅片17之间引起空气湍流，由于有较高的传热系数，所以空气湍流本身肯定会出现在空气侧。轧制的翅片17优选沿圆周以螺旋形式延伸，翅片间距在2到10mm之间，优选为3mm。但是也可以使用其他的翅片间距。带有翅片17的管子14最好保持在端部翅片上。术语“端部翅片”被理解为用于表示带有孔的板，管路的管接头穿过这些孔。在孔的周围，通过端部翅片以如下方式开有狭缝，即在各种情况下，管子都能相对于端部翅片的固着点单独移动。管端最好伸出端部翅片之外。端部翅片最好由铜构成，它和肋片管的管接头最好通过钎焊牢固地安装在端部翅片上。带有翅片的管子14的从端部翅片伸出的管端与铜管或者桥相互连接。

在热量从液氮传递到管子的初期，从液态到气态的相变发生在换热器管中。在物理状态的这一变化过程中，液汽混合物通过薄膜沸腾和核沸腾发生反应。经验表明，由于管子内部的核沸腾，沿流动方向在液体前方形成汽泡，从而使液体会出现较高的加速度。

在以前公开的蒸发器1中，产生的小汽泡会在几分之一秒内合并成大汽泡，并且由于有体积变化，因此会推动它们前面的液柱以爆发性的速度通过换热器管。在以前公开的换热器中，通过这一工艺只有不充分的热量从液化气体传递到管壁23。

在换热器30中，元件被安装在管子14内，它允许在换热器管内进行非常均匀的蒸发，并由此增加传热系数。为了实现这一最佳方案，流动型面或者挡板21被插到管子14内，它保证液体总是在管壁23的内表面上流动。例如，使用异型棒条22，它沿纵向将管路横截面分成n部分。这些部分被做成扇形轮廓，其中扇形角从管子中心开始，并延伸到管壳表面。也可以使用其他几何形状，不过这些几何形状只应当在管壳内侧形成可能最大的空间体积。优选使用5个位于内部的星形的径向内轮廓。该星形绕纵向轴线扭曲。如上所述，在进入换热器管时，液氮会因气泡的形成和因此而导致的体积变化而加速。带有n根径向臂的异型棒条22绕纵向轴线19的扭曲或者移位使得在管子14内产生流道，这些流道沿管壁23的管壳表面盘绕在内部。可以根据需要使带有n根径向臂的内型面绕纵向轴线19在管子14的长度上移位。但是，通道肯定仍位于扭曲之后的管子中。内部部件绕纵向轴线19每米被扭曲2次到10次，优选为3次。带有n根径向臂的异型棒条22的扭曲将由于离心力而加速的流体压到管壳内表面上，并沿着管子传递流体。由于液体与管壳内表面之间的温度差，液氮的物理状态通过核沸腾而变化。因此，传热系数显著增加。经过比较短的距离之后，液化气体几乎可以完全蒸发。

换热器内的所有管子14都可以充满液氮。最好是两根管子14被充满液氮。换热器的充满液氮的肋片管最好是最高处的管子。最好用空气出口侧最高处的两根管子来充装流体。因此，用于冷却的空气流和氮气流之间的逆流就被叠加在横流上。

分相器24最好连接到充满流体且内部有扭曲的星形的肋片管14的下游。分相器24可收集任何尚未蒸发的液滴，这些液滴尚未与管壳内表面相接触，或者仅有不充分的接触。分相器最好被配置成水平的压力容器。入口管最好穿过端面在面向上的管壳表面的下方短距离延伸。出口管位于入口管的对侧，并且最好穿过端面在下一个管壳表面的上方短距离延伸。

分相器24的任务是收集夹带的液体部分，并通过后面的带有翅片的管子(肋片管)的下方的出口管将它们送回换热器。所有收集的尚未蒸发的液氮最好被送回空气出口侧最低处的那两根肋片管。

内部具有扭曲的异型棒条22的下游肋片管14充当气态氮的预加热器。N根管子可以连接到下游，以便将气态氮加热到规定的排气温度。优选有6根管子被用作预加热器，在此情况下，有两根来自分相器的回流管也被当作预加热器。

优选的是，换热器也可以仅仅作为预加热器来操作。为此目的，入口处的气体温度应该显著低于要制冷的舱室内部的空气。

还设置有电阻加热装置，因为出于工艺过程方面的原因，不可能从管子14内取出用于解冻的热量输入。这一解冻加热可以消散任何冰冻。特别的是，在此情况下出现的从-196℃到+100℃的温度波动需要加热和管子具有特殊的特点。用电加热装置来解冻，它最好具有至少2到40根、例如9根镀银的铜股线，在各种情况下，该铜股线的直径可以为0.1毫米到0.5毫米，例如0.25毫米。铜股线被包在由聚四氟乙烯(PTFE)之类的聚合物制成的鞘中，以便提供电绝缘。具有PTFE鞘的镀银铜股线被螺旋缠绕在各翅片17之间，直到肋片管的基部，以便在加热电缆和每个翅片17与翅片的基部之间的肋片管的铜之间建立接触。因此，整个换热器上可以有用于解冻的均匀的热量分布。

为了实现空气流在整个换热器上的目标路径，换热器外壳29被设计成盖罩，一方面它充当冷凝水的收集槽31，另一方面保证空气流在换热器30内行进。另外，换热器外壳29还确定了目标抽气方向。在换热器外壳中设置基准断点，以便外壳的指向所需抽气方向的各个部分可以被轻松拆开，通过这一方法，抽气方向根据需要被设置在正面，或者选择向左、向右或者同时向左和向右。由于温差大，因此优先选择由塑料、例如聚苯乙烯/聚乙烯塑料对制造的换热器外壳。这种配对材料的特点在于它的热变形小。此外，该材料容易形成，并且提供了内绝缘的可能性，从而避免在外侧冷凝。

换热器和蒸发器最好装有能优化液化气体、特别是低温液氮的蒸发传热的设备，该设备充当空气冷却器，其中，换热器和蒸发器由肋片管以及螺旋缠绕的波浪形轧制翅片组成。在此情况下，换热器管和翅片的配对材料特别由均质金属制成。均质金属可以是铜。特别的是，在肋片管内部，用流动型面将管子的横截面沿纵向分成n个部分，其中，这些部分可以做成扇形轮廓，并且/或者扇形的角度从管子的中心开始，并且可以延伸到管壳表面。这里也可以使用其他几何结构，它们最好能在管壳内部构造出最大的空间体积。最好使用具有多个径向型面、特别是5个径向型面的内型面，其形式为位于内部的星形型面。特别优选让位于肋片管内的型面绕纵向轴线移位，从而在管子内部形成螺旋形通道，该通道朝向管子的中心逐渐变细。位于肋片管内的流动型面可以分割管子的横截面至少一次。位于肋片管内的、分割管子横截面至少一次的流动型面最好螺旋扭曲，以便在管子内部形成至少两个旋流通道。充满液氮的管子最好是空气出口侧最高处的管子。在各种情况下，肋片管最好在任一侧钎焊在铜端部翅片上。在各种情况下，水平的分相器24作为压力容器可以形成在和/或熔焊在端部翅片上。进入分相器24的入口管可以在分相器端面的上部区域、在压力容器包络面下方的短距离处引入。出口管可以从分相器的端面的下部区域、在压力容器的包络面上方的短距离处引出。换热器的塑料零件可以由热塑性塑料(最好为聚乙烯，PE)在压塑模或铸塑模中制成。考虑到高温差和绝缘需求，最好采用聚苯乙烯/聚乙烯的配对材料。

与本发明密切相关的各附加方面描述如下。单个方面可分别单独应用，即它们相互独立，也可以根据需要相互结合。这些方面也可以与之前描述的方面结合。

就操作可靠性、可信赖性和能量效率而言，特别有利的移动式冷藏车2包括装有至少一个制冷舱4的制冷舱外壳3、液化气体储罐5、用于蒸发液化气体同时将冷量释放到制冷舱4的蒸发器1、以及蒸发的气体的排气管6，其中，蒸发器1被安排在制冷舱4的外部。来自蒸发器1的冷量最好被释放到制冷空气，该制冷空气从制冷舱4经流道7被送到蒸发器1，并从蒸发器1被送到制冷舱4。为此目的，特别设置了鼓风机8，鼓风机8被安排在制冷舱4的外部，其中，鼓风机8和蒸发器1作为制冷模块10可以装在冷藏车2上。冷藏车2特别包括至少一个温度低于0℃、特别是低于-10℃的第一制冷舱4和至少一个温度高于0℃、特别是在+4和+10℃之间的第二制冷舱9。蒸发器1可以被安排在冷藏车2的上部区域11中，特别是在车顶上或者是在正面。储罐5可以安排在冷藏车2的下部区域12中，特别是在冷藏车2的下面。在储罐5上特别设置了压力控制器38，该压力控制器特别带有增压装置13，例如电阻加热装置，通过它液化气体被迫进入蒸发器1。最好设置用于测试冷却系统、特别是蒸发器1的气密性的装置20。必需的热能可以取自环境。

用于对移动式冷藏车2的制冷舱4进行制冷的有利的方法包括如下处理步骤：从储罐5中输出液化气体，并将该气体供应到位于制冷舱4外部的蒸发器1中；从制冷舱4中输出用于冷却的冷却空气流；蒸发蒸发器1中的液化气体，并将至少一部分冷量用于对所述用于冷却的冷却空气流进行制冷；将被制冷的冷却空气流引入到制冷舱4中。

特别是为了实现冷量的高度利用，具有储罐5的移动式冷藏车2的特别有利的换热器30包括至少一根用于接收液化气体流并蒸发至少一部分液化气体的管子14，其中，管子14至少在几个管段中具有纵向轴线19，换热器30还包括液化气体的进口侧26和至少部分蒸发的气体的出口侧25，其中，出口侧25与排气管6相连，使得允许流动，其中，管子14内具有用于在流动中产生湍流或者用于使液相和气相产生径向分离的元件18。湍流导致管壁23上气体边界层的厚度减小，因此液化气体与管壁的热接触得以改善。特别是在此情况下，元件18由管子14中的挡板21、特别是沿纵向轴线19延伸的异型棒条22或者异型条带构成，其中，异型棒条22或者异型条带最好是星形，特别是具有至少两个径向型面，优选至少三个径向型面，例如至少5个径向型面。挡板21可以沿纵向轴线19扭曲延伸。挡板21也可以沿纵向轴线19成波浪形延伸。有利的是，管子14包括管壁23，管壁23沿纵向轴线19成型，特别是波状起伏或者移位。管子14可以具有沿管子14变化的内管横截面。特别的是，第一管路位置15处的第一管路内截面在第二管路位置16处的第二管路内截面上的投影面小于管路内截面的90％，特别是小于70％，最好小于50％。在此情况下，第一和第二管子位置沿管子纵向移位100毫米。

管子14的外部可以具有轧制的翅片17，翅片17成螺旋状延伸和/或呈波状起伏。特别的是，管子14和元件18由均质材料、特别是铜制成，特别是由流体导管的外部区域的单个构件压制、熔焊或者钎焊而成。热诱变形因此而减少。元件18可以将管子14的内管横截面分成至少两个、特别是至少3个、最好是至少5个管子的内部部件的横截面。因此管壁总面积与管子体积之比得以提高。特别的是，管子的内部部件的横截面沿径向向外延伸。还设置了用于从蒸发的气体中分离出液化气体的分相器24，它与出口侧25相连，使得允许流动。分相器24可以配置成压力容器。液化气体的进口侧26可以安排得高于用于至少部分蒸发的气体的出口侧25。换热器30最好包括螺旋缠绕在管子14上的电阻加热装置28。因此，任何形成在换热器上的冰都可以除去。冷凝液的收集槽31可以被设置在管子14的下方，其中，收集槽31特别包括加热元件32。换热器30可以具有特别由热塑性塑料制成的换热器外壳29，该外壳保证空气流在换热器30内行进，其中，还特别设置了排出口33，该排出口具有用于捕捉水滴的捕捉边缘34。借助于捕捉边缘34，可以防止融水被吹到流道7中，并防止它在那里变成冰。有利的是，至少一个压力传感器35被设置在换热器30上，并且设置用于测试冷却系统特别是换热器30的气密性的装置20，其中，温度传感器37被特别设置在换热器30上，并且与测试气密性的装置36电连接。为此，增加液化气体的管道系统内的正压，并且进行测量，以确定正压是否稳定。压力下降表明有泄漏。用温度传感器来确定管子中是否存在影响压力测量的液化气体。为了排除恒压是由供给阀有缺陷造成的，在进行气密性测试时还进行阀门的功能性测试。首先从待测试的体积中释放压力，然后阻断测试体积中的大气压。这一定不能增加，否则应该假设供应侧有泄漏。

一种在具有液化气体蒸发器1的冷藏车2中的液化气体储罐5中产生正压的特别有利的方法，其中蒸发器1以流体传导方式经液化气体管路42与储罐5相连，并且阀门49被安排在管路42中，该方法包括如下工步：打开阀门49，允许液化气体从储罐5流入管路42中；关闭阀门49，以便部分液化气体保持在管路42中，并且能回流到储罐5中；加热管路42中的这部分液化气体。因此，热量/能量被引入储罐中，它在这里导致压力增加。管路42优选加热成使得位于其中的那部分液化气体至少部分蒸发。使用该方法，不用机械泵即可高效率地操作该制冷过程和冷藏车。在关闭阀门49时，在阀门49上游的管路42中，有利地封闭了体积至少为储罐5的体积的1/1500、特别是至少1/700、例如至少1/300的液化气体。该加热工艺使留在管路中的那些液化气体的特别是至少10％、特别是至少20％、例如至少50％、或者至少80％蒸发。可以借助环境的热对管路42进行加热。

一种用于将液化气体从储罐5输送到位于冷藏车2的较高位置处的蒸发器1中的特别有利的方法，其中蒸发器1经液化气体管路42与储罐5相连，使得允许流动，并且阀门49被安排在管路42中，该方法包括如下步骤：用根据本发明的增加压力的方法在储罐中建立正压，然后打开阀门49，从而允许液化气体被正压压到蒸发器1中。为了增加压力，特别是脉冲式打开阀门49。

一种用于增加具有液化气体蒸发器1的冷藏车2中的液化气体储罐5中的正压的特别有利的设备，其中蒸发器1经液化气体管路42与储罐5相连，以允许流动，并且阀门49被安排在管路42中，该设备包括：用于执行根据本发明的增压方法的控制装置，其中，特别是阀门49上游的管路42中的内部容积达储罐5的内部容积的至少1/1500、特别是至少1/700、例如至少1/300。管路42最好具有热绝缘，其中，特别是阀门49上游的管路或者它的绝缘包括热桥51或者热容量，使得可以充分加热储罐5中的液氮。

根据本发明的用于增压的设备为冷藏车2提供了有利的冷却系统45，该冷却系统具有至少一个制冷舱4、9、液化气体储罐5和用于蒸发液化气体并将冷量释放到制冷舱4、9中的蒸发器1，其中蒸发器1经液化气体管路42与储罐5相连，使得允许流动，并且阀门49被安排在管路42中。

本发明涉及用于监控冷藏车2的冷却系统45的气密性的方法，包括如下步骤：记录冷却系统45中至少第一位置46处的温度的时间数列，并且确定第一位置46处的温度在第一时间间隔内的任何变化，并将此变化与第一参考值相比较，如果此变化超过第一参考值，则触发第一报警信号；和/或使冷却系统45的管段57受到正压，并堵塞该管段57，记录该管段57内至少第二位置47处的压力的时间数列，并且确定第二位置47处的压力在第二时间间隔内的任何变化，并将此变化与第二参考值相比较，如果此变化超过第二参考值，则触发第二报警信号。本发明还涉及用于操作冷却系统的方法以及利用本发明的方法的冷却系统和冷藏车。本发明的特点在于操作安全性、操作可靠性和经济可行性高。

附图标记列表

1    蒸发器

2    冷藏车

3    制冷舱外壳

4    制冷舱

5    储罐

6    排气管

7    流道

8    鼓风机

9    制冷舱

10   制冷模块

11  上部区域

12  下部区域

13  增压装置

14  管路

15  第一管路位置

16  第二管路位置

17  翅片

18  元件

19  纵向轴线

20  用于测试换热器30和蒸发器1的气密性的装置

21  挡板

22  异型棒条

23  管壁

24  分相器

25  出口侧

26  进口侧

27  制冷的冷却空气

28  加热电阻

29  换热器外壳

30  换热器

31  收集槽

32  加热元件

33  排出口

34  捕捉边缘

35  压力传感器

36  分相器24的供应管路

37  温度传感器

38  压力控制器

39  用于冷却的冷却空气

40  分相器24的回流管

41  漩涡结构

42  液化气体管路

43  电线

44  指示仪

45  冷却系统

46  第一位置

47  第二位置

48  门

49  阀门

50  正面

51  热电桥

52  鼓风机马达

53  温度传感器

54  液化气体的流向

55  附加阀门

56  排气

57  管段

Claims (18)

1.一种用于监控冷藏车(2)的冷却系统(45)的气密性的方法，包括如下步骤：

记录冷却系统(45)内至少第一位置(46)处的温度的时间数列，并且确定第一位置(46)处的温度在第一时间间隔内的任何变化；

将此变化与第一参考值相比较，如果此变化超过第一参考值，则触发第一报警信号。

2.一种用于监控冷藏车(2)的冷却系统(45)的气密性的方法，包括如下步骤：

使冷却系统(45)的管段(57)承受正压；

堵塞该管段(57)；

记录该管段(57)内至少第二位置(47)处的压力的时间数列，并且确定第二位置(47)处的压力在第二时间间隔内的任何变化；

将此变化与第二参考值相比较，如果此变化超过第二参考值，则触发第二报警信号。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于：如果压力增加，则经过一定的延时之后，重复该方法。

4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于：如果压力低于设定的最低压力，则产生另一报警信号。

5.根据与权利要求1的方法相结合的权利要求2-4之一的方法，其中，特别是如果触发了第一报警信号，则实施根据权利要求2-4的方法。

6.特别是根据上述权利要求之一的方法，包括如下顺序的步骤：

a)关闭储罐与换热器(30)和蒸发器(1)中的至少一个之间的阀门(49)，其中，至少偶尔同时打开可以与排气管(6)形成流动连接的附加阀门(55)，并且测量阀门(49)和附加阀门(55)之间的压力；

b)关闭附加阀门(55)，并测量阀门(49)和附加阀门(55)之间的压力；以及

c)打开阀门(49)，并测量阀门(49)和附加阀门(55)之间的压力。

7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：第一参考值对应于每分钟不超过20℃、特别是每分钟不超过10℃、例如每分钟不超过5℃的温降。

8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：第二参考值对应于每分钟不超过1巴、特别是每分钟不超过0.5巴、例如每分钟不超过0.2巴的压降。

9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：对于初步测试，第一和/或第二时间间隔包括1秒至300秒、特别是5秒至100秒、例如10秒至60秒的持续时间。

10.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：对于精细测试，第二时间间隔包括10分钟至24小时、特别是30分钟至12小时、例如1小时至4小时的持续时间。

11.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：通过关掉冷藏车(2)来启动气密性监控。

12.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：第一和/或第二报警信号由指示仪(44)用光和/或声音来指示。

13.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：在冷却系统(45)的解冻阶段启动和/或执行监控。

14.一种用于操作具有至少一个制冷舱(4，9)的冷藏车(2)的冷却系统(45)的方法，包括根据上述权利要求之一的用于测试冷却系统(45)的气密性的方法中的一个。

15.根据权利要求13的方法，其特征在于：冷却系统(45)包括鼓风机(8)，并且在打开制冷舱(4，9)的门(48)时，如果发现漏气，则接通鼓风机(8)。

16.一种冷藏车(2)的冷却系统(45)，包括至少一个液化气体储罐、至少一个蒸发器(1)和用于测试冷却系统(45)的气密性的装置(20)，该装置具有用于实施根据权利要求1-13之一的方法的至少一个温度传感器(37)和/或至少一个压力传感器(35)。

17.根据权利要求16的冷却系统(45)，其特征在于：冷冻室(4，9)装备有门(48)和鼓风机(8)，并且一旦门(48)打开，鼓风机(8)就投入运行。

18.一种包括根据权利要求16或17的冷却系统(45)的冷藏车(2)。

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