CN101460799A - 用于在冷藏车上的液化气体储罐中产生正压的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在具有液化气体蒸发器(1)的冷藏车(2)上的液化气体储罐(5)中产生正压的设备和方法，其中，蒸发器(1)经液化气体管路(42)与储罐(5)以流体传导方式连接，并且在管路(42)中设有阀门(49)，该方法包括如下方法步骤：打开阀门(49)，使液化气体离开储罐(5)并进入管路(42)；关闭阀门(49)，使一定量的液化气体留在管路(42)中，并能回流到储罐(5)；加热管路(42)中的所述一定量的液化气体。

Description

用于在冷藏车上的液化气体储罐中产生正压的方法与设备

技术领域

本发明涉及一种在具有液化气体蒸发器的冷藏车上的液化气体储罐中产生正压的方法和设备，其中蒸发器以流体传导方式经液化气体管路与储罐相连，并且在管路中设有阀门；本发明还涉及冷藏车的冷却系统和冷藏车，该冷却系统具有至少一个制冷舱、液化气体储罐和一个用于蒸发液化气体并将冷量输送到制冷舱的蒸发器，其中蒸发器以流体传导方式经液化气体管路与储罐相连，并且在管路上设置阀门。

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，载荷空间需要充分通风，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。

先前公开的是借助机械泵将储存在储罐中并且在车上运输的液化气体从储罐供应到换热器的蒸发器中，以将储存的冷量传递到冷藏车的制冷舱。

先前还公开了利用储罐中产生的高于液相的蒸汽压力将液化气体供应到位置高于储罐的蒸发器中。

但是，储罐中必须有相当大的正压，以便确保冷却系统的运行方式可靠，为此目的，储罐内的温度必须显著高于环境压力下液化气体的沸点。升高温度意味着储存在液化气体中的一部分冷量未被利用。此外，储罐充入新液化气体之后不久通常不可能用于冷却，因为气体供应时的温度过冷，以致无法保证在储罐内产生压力。当然，可以使用储罐内的加热元件，不过从热力学角度来说这不是最佳方案。从热力学角度来说使用机械泵诚然合理，不过它比较容易受到干扰，并且比较难维护。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于在冷藏车上的液化气体储罐内产生正压的方法和设备、一种冷藏车冷却系统和一种冷藏车，借助于此，冷藏车可以可靠、安全、高效地操作。

如在独立权利要求中所述的那样实现该目的。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，在所有情况下，可以分别利用这些实施方式、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。

根据本发明的用于在具有液化气体蒸发器的冷藏车上的液化气体储罐中产生正压的方法，其中蒸发器以流体传导方式经液化气体管路与储罐相连，并且在管路上设置阀门，该方法包括如下方法步骤：打开阀门，允许液化气体从储罐进入管路中；关闭阀门，使得一定量的液化气体留在管路中，并且能回流到储罐中；加热管路中的所述一定量的液化气体。

冷藏车具有至少一个用于接收待制冷的产品的制冷舱。特别的是，该车可以包括用于深冷产品、例如温度在-25℃和-18℃之间的第一制冷舱和至少一个用于新鲜产品、特别是温度在+4℃和+8℃之间的制冷舱。制冷舱可以徒步进入，和/或可以具有至少2m³的内部容积。例如，可以用液氮或者液态二氧化碳作液化气体。特别的是，储罐是绝热的，例如带有真空绝缘(超级绝缘)或者泡沫夹套。

储罐和蒸发器之间位于阀门上游的那部分管子用于加热并蒸发一定量的液化气体。因此，不再需要对储罐进行额外的消耗能量的内部加热。管子本身被用作局部加热元件。为了能让管子加热液化气体，管子上的阀门不是直接安排在储罐上，而是在较远的下游。该管子特别具有位于储罐上的管子排放孔，并且阀门被安排在该管子排放孔的下游。在管子排放孔和阀门之间的管段中，储罐内的气体的通常的蒸气压能让来自储罐的液化气体离开储罐，由于这一原因，储罐内不需要高的正压。关闭阀门，位于该管段中的所述一定量的液化气体被封闭在管子内。位于管子中的所述一定量的液化气体能够返流到储罐内，并且因管子中的蒸发而上升的压力可以延至储罐。液化气体的加热和相关的蒸发使液化气体因液相和气相之间的转换而膨胀，从而在储罐内产生正压。储罐内产生的正压于是可用于将液化气体从储罐压到蒸发器内。

特别的是，阀门上游的管路内的那些液化气体留存的时间或者它受热的时间至少为10秒，特别是至少30秒，例如至少100秒。阀门打开的持续时间可以在1秒和100秒之间，例如在2和20秒之间。由于阀门的脉冲式操作，因此在储罐上的管路排放孔和阀门之间的管路中不会出现稳定的状态，并且根据阀门的闭合情况和从储罐中取出液化气体的情况，温度会波动。阀门的打开和关闭用于在储罐内产生压力。其中，打开阀门允许液化气体进入管路，而关闭阀门和加热管路则使液化气体蒸发。从而在管路、进而也在储罐内产生压力。

蒸发器可构造成换热器，利用它将包含在液化气体中的冷量间接释放到冷藏车的制冷舱。

关闭阀门时，在阀门上游的管路中，有利地封闭了体积至少为储罐体积的1/1500、特别是至少1/700、例如至少1/300的液化气体。这种尺寸能保证管路内的液化气体的蒸发能够在储罐内产生足够的压力。

可以多次反复开、闭阀门，以便使储罐内的压力达到所需的水平。工艺步骤的多次反复在储罐内产生的压力比阀门的单次开、闭循环可能产生的压力更高。

该加热工艺使留在管路中的所述一定量的液化气体至少蒸发10％、特别是至少20％、例如至少50％、或者至少80％。有利的是，留在管路中的所述一定量的液化气体完全蒸发。

借助管路上的环境热量可以进行加热。环境热量加热管路，并利用管路来加热液化气体。可以选择管路上的热绝缘，使得保证总是有适当的热输入。例如，储罐和蒸发器之间的管路例如利用真空绝缘或者泡沫夹套隔热，并在一个位置处设有热桥，利用热桥，热量能够从外面进入液化气体。热桥被设置在管路上，特别是在几个区域或者几个部分处。在管路上，例如在热桥上，如果热输入、特别是传热系数可以调节和/或变化，则是有利的。在产生正压时，热输入的可调性提供了特别精确地控制的可能性。

因为热量不需要主动产生，而是从环境中获得，所以该方法比先前公开的方法需要的能量少。在不需要复杂的零件，例如电动机械泵时，该方法操作起来特别可靠。

根据本发明的将液化气体从储罐供应到位于冷藏车的较高位置处的蒸发器中的方法，其中，蒸发器经液化气体管路与储罐相连，使得允许流动，并且在管路上设置阀门，该方法包括如下步骤：用本发明的方法在储罐中产生正压，然后打开阀门，从而允许液化气体被正压压到蒸发器中。阀门最好按脉冲方式打开。脉冲持续时间从0.5秒到100秒，例如，特别是从1秒到5秒。因此，可以特别可靠并且能量效率高地操作冷藏车。

根据本发明的在带有液化气体蒸发器的冷藏车上的液化气体储罐中产生正压的设备，其中，蒸发器与储罐以流体传导方式经液化气体管路相连，并且在管路上设置阀门，该设备包括用于实施本发明的用于在液化气体储罐中产生正压的方法控制装置。

由于有压力产生机构，因此该设备可以设计得坚固一些，以便保证操作可靠。该设备可以形成在储罐中产生正压的特别经济的方式。

特别的是，阀门上游的管路的内部容积为储罐内部容积的至少1/1500、特别是至少1/700、例如至少1/300。

术语“上游”意指在从阀门到储罐的方向上。液化气体的流向由冷却过程中液化气体流动的方向确定，即从储罐向着蒸发器和换热器。

特别的是，管路具有热绝缘。管路可以包括位于阀门上游的热桥。有利的是，热桥可以设计成可变的，因此可以规定并调节传热系数和/或冷量传递效率。

根据本发明的用于冷藏车的冷却系统，具有至少一个制冷舱、液化气体储罐和用于蒸发液化气体并将冷量输送到制冷舱的蒸发器，其中，蒸发器与储罐以流体传导方式经液化气体管路相连，并且在管路上设置阀门，该冷却系统包括本发明的用于产生正压的设备。该冷却系统的特征在于它的高效率和高操作可靠性。

根据本发明的冷藏车包括根据本发明的冷却系统。

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中一定量的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。因此，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在除冰时的能量效率高。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、更具体地换热器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)，用于在除冰过程中收集融水。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的除冰，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，以便收集除冰时滴下的融水，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内的一定量的液化气体在阀门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。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，管子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根径向臂的异型棒条22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。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。需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部件上的目标路径，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。在换热器外罩中设置基准断点，以便罩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，更确切地说蒸发器，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，尤其是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。均质材料可以是铜。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/或者扇形轮廓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。

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定量的液化气体的管子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。

考虑到与安全性能有关的问题，以及由于技术效率的原因，用于监控冷藏车2的冷却系统45的气密性的有利的第一方法包括如下步骤：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。考虑到与安全性能有关的问题，以及由于技术效率的原因，用于监控冷藏车2的冷却系统45的气密性的有利的第二方法包括如下步骤：使冷却系统45的管路段57承受正压；堵塞该管路段57；记录该管路段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，其中，特别的是，如果压力增加，则在一定的延时之后，重复这一方法。

如果压力低于设定的最小压力，则最好发出附加的报警信号。在此情况下，最好将第一方法与另一方法结合，其中，特别的是，如果触发了第一报警信号，要实施该另一方法。第一参考值有利地对应于至多每分钟20℃、特别是至多每分钟10℃、例如至多每分钟5℃的温降。第二参考值特别对应于至多每分钟1巴、特别是至多每分钟0.5巴、例如至多每分钟0.2巴的压降。对于初步测试来说，第一和/或第二时间间隔为例如1秒到300秒、特别是在50和180秒之间、例如在10和60秒之间的持续时间。对于精细测试来说，第二时间间隔为例如5分钟到24小时、特别是在30分钟和12小时之间、例如在1小时和4小时之间的持续时间。可以通过关掉冷藏车2来启动气密性监测。第一和/或第二报警信号可以用指示仪44通过光和/或声音来指示。特别的是，在冷却系统45的解冻阶段，启动和/或执行气密性监测。

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45的气密性，该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，测量阀门49和附加阀门55之间的压力；

c)打开阀门49，测量阀门49和附加阀门55之间的压力。

对于完好的阀门49和完好的附加阀门55来说——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49、55的错误功能。

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的特别有利的方法包括用于测试冷却系统45的气密性的两种方法中的至少一种，其中，特别的是，冷却系统45包含鼓风机8，并且当制冷舱4、9的门48打开时，接通鼓风机8。

冷藏车2的特别有利的冷却系统45包括至少一个液化气体储罐、至少一个蒸发器1和一个用于测试冷却系统45的气密性的装置20，该装置具有至少一个温度传感器37和/或至少一个压力传感器35，以执行用于测试冷却系统45的气密性的两种方法中的至少一种，其中，特别的是，制冷舱4、9装备有门48和鼓风机8，并且门48一打开鼓风机8就投入运行。特别的是，在检测到漏气并且当制冷舱4、9的门48打开时，鼓风机8投入运行。

特别有利的冷藏车2包括如上所述的冷却系统45。

本发明涉及在具有液化气体蒸发器1的冷藏车2上的液化气体储罐5中产生正压的设备和方法，其中，蒸发器1经液化气体管路42与储罐5以流体传导方式相连，并且在管路42中设置阀门49，该方法包括如下步骤：打开阀门49，使得液化气体离开储罐5，并进入管路42；关闭阀门49，使得一定量的液化气体留在管路42中，并能回流到储罐5；加热管路42中的所述一定量的液化气体。本发明还涉及供应液化气体的方法和在冷却系统的液化气体储罐中产生正压的设备，其中使用了本发明的用于产生压力的方法。本发明允许特别有效且可靠地冷却冷藏车中的产品。

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 (13)

1.一种在具有液化气体蒸发器(1)的冷藏车(2)上的液化气体储罐(5)中产生正压的方法，其中，蒸发器(1)经液化气体管路(42)与储罐(5)以流体传导方式连接，并且在管路(42)中设有阀门(49)，该方法包括如下步骤：

打开阀门(49)，使液化气体离开储罐(5)并进入管路(42)；

关闭阀门(49)，其中，一定量的液化气体留在管路(42)中，并能回流到储罐(5)；

加热管路(42)中的所述一定量的液化气体。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，加热管路(42)中的所述一定量的液化气体，使得该一定量的液化气体至少部分蒸发。

3.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，在关闭阀门(49)时，在阀门(49)上游的管路(42)中，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。

4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过加热过程使留在管路(5)中的所述一定量的液化气体至少蒸发10％、特别是至少20％、例如至少50％或者至少80％。

5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过管路(42)上的环境热量进行加热。

6.一种将液化气体从储罐(5)供应到位于冷藏车(2)的较高位置处的蒸发器(1)中的方法，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，并且在管路(42)中设有阀门(49)，该方法包括如下步骤：

根据上述权利要求之一的方法在储罐中产生正压，以及

打开阀门(49)，并允许液化气体被正压压到蒸发器(1)中。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，阀门(49)按脉冲方式打开。

8.一种在具有液化气体蒸发器(1)的冷藏车(2)上的液化气体储罐(5)中产生正压的设备，其中，蒸发器(1)经液化气体管路(42)与储罐(5)以流体传导方式连接，并且在管路(42)中设有阀门(49)，该设备包括用于执行根据权利要求1-5之一的方法的控制装置。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于，阀门(49)上游的管路(42)中的内部体积至少为储罐(5)的内部体积的1/1500、特别是至少1/700、例如至少1/300。

10.根据权利要求8或9的设备，其特征在于，管路(42)是绝热的。

11.根据权利要求10的设备，其特征在于，在阀门(49)的上游，管路上有热桥(51)。

12.一种冷藏车(2)的冷却系统(45)，包括至少一个制冷舱(4，9)、液化气体储罐(5)、用于蒸发液化气体并将冷量输送到制冷舱(4，9)的蒸发器(1)，其中，蒸发器(1)经液化气体管路(42)与储罐(45)以流体传导方式相连，并且在管路(42)中设有阀门(49)，其特征在于，设有根据权利要求8-11之一的用于产生压力的设备。

13.一种包括根据权利要求12的冷却系统(45)的冷藏车(2)。

Images