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Die
Erfindung betrifft ein mobiles Kühlfahrzeug
umfassend ein Kühlraumgehäuse für mindestens
einen darin befindlichen Kühlraum,
einen Tank für
verflüssigtes
Gas, einen Verdampfer zur Verdampfung des verflüssigten Gases unter Abgabe
von Kälte
an den Kühlraum
und eine Abgasleitung für
das verdampfte Gas; sowie ein Verfahren zum Kühlen eines Kühlraums
eines mobilen Kühlfahrzeugs.
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Seit
ca. 40 Jahren wird Stickstoff zur Fahrzeugkühlung mit Mehrkammersystemen
eingesetzt. Ein derartiges Verfahren ist unter dem Namen CryogenTrans
(CT) bekannt. Beim CT-Verfahren wird Stickstoff in flüssiger,
tiefkalter Form in einem vakuumisolierten Behälter am oder im Fahrzeug mitgeführt. Dieser
wird bei Kältebedarf über eine
Rohrleitung entnommen und durch den Eigendruck des Mediums direkt
in den zu kühlenden
Raum eingesprüht.
Das Verfahren ist besonders einfach und störungsunempfindlich. Ferner
ist die Kälteleistung
unabhängig
von der Umgebungstemperatur immer gleich hoch. Sie ist prinzipiell
nur durch den Durchlass der Einsprühdüsen begrenzt. Daher zeigen
CT gekühlte
LKW, die im Verteilerverkehr von Lebensmitteln eingesetzt werden
und naturgemäß zahlreiche Öffnungsvorgänge der
Fahrzeugtüren
während
des Kühlbetriebs
haben, erhebliche Vorteile bei der Qualität der Kühlung. Insbesondere im Hochsommer,
wenn mechanische Kälteanlagen
mit Leistungsabfällen
an den Kondensatoren und mit Vereisungen an den Verdampfern zu kämpfen haben,
zeigt das CT-Verfahren seine Vorteile hinsichtlich Effizienz, Zuverlässigkeit
und Leistung. Nach einem Öffnungsvorgang
der Tür
ist in Sekundenschnelle die Solltemperatur wieder erreicht.
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Das
Verfahren hat aber auch Nachteile. Der Stickstoffverbrauch ist relativ
hoch, weil das in eine Kammer eingesprühte Gas zumindest teilweise
auch als Abgas wieder entweicht. Wird beispielsweise eine Tiefkühlkostkammer
gekühlt,
so liegt die Abgastemperatur bei ca. –30 bis –40°C. Nachteilig ist es auch, dass
ein Lade raum vor einem Betreten aus Sicherheitsgründen vollständig belüftet werden
muss. Hier gelangt unnötig
viel Warmluft in den Laderaum. Das erneute Herunterkühlen geschieht
zwar sehr schnell, kostet aber mehr Energie und bereitet damit mehr Kosten
als notwendig. Der sonst übliche
Einbau von Kälterückhaltesystemen,
wie z.B. von einem Vorhang, scheidet bei CT-gekühlten Fahrzeugen aus, da sie
die Belüftung
in gefährlicher
Weise behindern würden.
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EP 0 826 937 A beschreibt
eine Kühleinheit für einen
zu kühlenden
Raum.
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EP 1 593 918 A betrifft
eine indirekte Kühlung
für Kühlfahrzeuge,
wobei ein Wärmetauscher zum
Verdampfen von kälteverflüssigtem
Gas in einer Kühlkammer
angeordnet ist.
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Verflüssigter
tiefkalter Stickstoff hat bei Normaldruck eine Temperatur von 77°K. Die dabei
gespeicherte Kälte
liegt in zwei Anteilen vor: Zum einen in einem Teil, der während der
Phasenumwandlung von flüssig
in gasförmig
bei der Temperatur von 77°K frei
wird, und zum anderen in einem Teil, der bei der Erwärmung der
Gasphase von 77°K
bis zur Abgastemperatur Wärme
aufnimmt. Die beiden Teile, Verdampfungsenthalpie und spezifische
Wärme,
sind in der Regel annährend
gleich groß.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein mobiles Kühlfahrzeug
anzugeben, welches sich durch eine hohe Kühleffizienz, Betriebssicherheit
und Wartungsfreundlichkeit auszeichnet, sowie ein Verfahren zum
Kühlen
eines Kühlraumes
eines mobilen Kühlfahrzeuges
bereitzustellen, welches besonders effizient, wartungsfreundlich
und betriebssicher Waren kühlt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
wie in den unabhängigen
Ansprüchen
angegeben. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Aspekte, welche
jeweils einzeln oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert
werden können,
sind in der folgenden Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße mobile
Kühlfahrzeug umfasst
ein Kühlraumgehäuse für mindestens
einen darin befindlichen Kühlraum,
einen Tank für
verflüssigtes
Gas, einen Verdampfer zur Verdampfung des verflüssigten Gases unter Abgabe
von Kälte
an den Kühlraum,
und eine Abgasleitung für
das verdampfte Gas, wobei der Verdampfer außerhalb des Kühlraumes
angeordnet ist.
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Im
Verdampfer wird ein insbesondere tief siedendes verflüssigtes
Gas, wie z. B. flüssiger
Stichstoff verdampft, wobei die in dem verflüssigten Gas enthaltene Kälte mittels
eines Kältetransportmittels, wie
z. B. Kühlluft, über Fluidleitungen
in den Kühlraum
abgegeben wird. Der Verdampfer bildet den Teil eines Wärmetauschers,
bei dem das verflüssigte Gas
verdampft wird.
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Der
Verdampfer ist räumlich
außerhalb
des Kühlraums
angeordnet. Strömungstechnisch
ist er jedoch mit dem Inneren des Kühlraums verbunden. Dies bedeutet
insbesondere, dass das in dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher gekühlte Kältetransportmittel
in das Innere des Kühlraums
strömen
kann. Die externe Anordnung des Verdampfers bzw. Wärmetauschers
hat unter anderem den Vorteil, dass im Inneren des Kühlraums
kein Platz bzw. keine Kopfhöhe
verloren geht. Dadurch, dass die die Kältetransportmittelströmung steuernden
Ventile außerhalb
des Kühlraums
liegen, besteht bei Leckagen des Leitungssystems direkt vor bzw.
hinter den Ventilen keine Gefahr dafür, dass das Gas in das Innere
des Kühlraumes
gelangt. Eine Leckage zwischen den Ventilen – also etwa am Verdampfer,
der im Kühlraum angeordnet
ist kann sicherheitstechnisch problematisch sein., da eine durch
Gasaustritt bewirkte Sauerstoffarmut im Kühlraum bei größeren, betretbaren Kühlräumen bedenklich
ist. Aus diesem Grund führt das
System wie derkehrend einen Selbsttest durch, um Leckagen frühzeitig
zu erkennen und zu melden.
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Die
gegebene Anordnung hat darüber
hinaus den weiteren Vorteil, dass bei einer Vereisung des Verdampfers
ein Abtauen ohne einen Wärmeeintrag
in den Kühlraum
auf einfache Weise möglich
ist, was Betriebskosten spart. Ein weiterer Vorteil der äußeren Anordnung
ist, dass die Wartung des Kühlsystems
erheblich vereinfacht wird. Verdampftes Gas, welches seinen Kälteinhalt
im Wesentlichen vollständig
abgegeben hat und eine Temperatur aufweist, welche im Wesentlichen
der Temperatur im Kühlraum,
bzw. bei mehreren Kühlräumen dem
wärmsten Kühlraum entspricht,
wird über
die Abgasleitung an die Umgebung abgeführt.
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Das
verflüssigte
Gas ist vorteilhafterweise ein permanentes Gas, d. h. ein Gas, welches
bei Normalbedingungen im gasförmigen
Aggregatszustand vorliegt. Vorteilhafterweise liegt der Siedepunkt
des Gases bei Normaldruck unterhalb von – 100°C. Für spezielle Anwendungsfälle können jedoch
auch Gase mit höheren
Siedepunkten eingesetzt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, dass
das Gas bei der Lagerung und Einspeisung in die Wärmetauscher
flüssig
bzw. nach dem Verdampfen gasförmig
bei nahezu Umgebungsdruck (< 4
bar) vorliegt. Es können
aber auch Gase, die bei Normaldruck eine feste Phase aufweisen wie
z. B. Kohlendioxid, eingesetzt werden.
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Die
Abgabe der Kälte
des Verdampfers erfolgt vorteilhafterweise an Kühlluft, welche über Strömungskanäle aus dem
Kühlraum
zum Verdampfer und vom Verdampfer zum Kühlraum geführt wird. Durch die indirekte
Kühlung
wird einerseits vermieden, dass das verdampfte Gas direkt in den
Kühlraum
gelangt, andererseits die Betriebssicherheit beeinflussenden Aggregate
außerhalb
des Kühlraums und
in freier Umgebung angeordnet werden können. Vereisungsanfällige Komponenten
können
bei Vorhandensein eines über
Null Grad Celsius betriebenen Kühlraums unabhängig von
den Temperaturbedingungen im Kühlraum
enteist werden, ohne dass Wärme
in den Kühlraum
eingetragen wird. Die Wartungsfreundlichkeit des Wärmetauschers
wird verbessert.
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Vorteilhafterweise
ist ein Ventilator vorgesehen, mit dem Kühlluft aus dem Kühlraum zum
Verdampfer und vom Verdampfer zum Kühlraum befördert wird. Der Ventilator
ist insbesondere außerhalb des
Kühlraumes
angeordnet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, den Verdampfer und den Ventilator als Kühlmodul
am Kühlfahrzeug zu
befestigen. Hierzu können
der Verdampfer und der Ventilator sowie gegebenenfalls weitere Komponenten
wie Ventile modulartig an einem Gestell befestigt sein. Ein modularer
Aufbau ist für
Montage und Wartungszwecke vorteilhaft. Das Kühlmodul weist insbesondere
geeignete Steuerungsmittel, wie Ventile, Drucksensoren und/oder
Temperatursensoren auf, um den Verdampfer bzw. das Kühlsystem
zu unterstützen.
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Das
Kühlfahrzeug
weißt
vorzugsweise mehrere Kühlräume auf,
wobei die Kühlräume auf
unterschiedliche Temperaturen eingestellt bzw. geregelt sein können. Bei
mehreren Kühlräumen für unterschiedliche
Temperaturbereiche ist es zweckmäßig, den
Kältemittelstrom
zunächst
in den Verdampfer für den
Kühlraum
mit der tiefsten Temperatur einzuleiten und ihn anschließend, wenn
das Kältemittel
durch Wärmeaufnahme
bereits erwärmt
ist, in die Verdampfer der Kühlräume zu leiten,
in welchen höhere Temperatur
herrschen.
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Das
Kühlfahrzeug
weist insbesondere mindestens einen ersten Kühlraum für Temperaturen unterhalb von
0°C, insbesondere
unterhalb von –10°C, und mindestens
einen zweiten Kühlraum
für Temperaturen
oberhalb von 0°C,
insbesondere zwischen +4 und +10°C
auf. Der erste Kühlraum
kann beispielsweise zur Aufnahme von Gefrierware und der zweite Kühlraum zur
Aufnahme von Frisch ware konzipiert sein. In den Kühlräumen sind
insbesondere Temperatursensoren vorgesehen, welche mit einer Steuerung
des Verdampfers elektrisch verbunden sind, um eine Regelung der
Temperatur in den jeweiligen Kühlräumen zu
gewährleisten.
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Der
Verdampfer ist vorteilhafterweise in einem oberen Bereich der Stirnwand
des Kühlfahrzeuges
angeordnet. Hierdurch wird eine Platzersparnis im Inneren des Kühlraumes
sowie eine vereinfachte Nachrüstbarkeit
erreicht.
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Das
Kühlfahrzeug
weist insbesondere einen Tank zur Aufnahme von verflüssigtem
Gas auf, welcher vorteilhafterweise in einem unteren Bereich des Kühlfahrzeuges,
insbesondere unter dem Kühlfahrzeug
angeordnet ist. Der Tank ist insbesondere thermisch isoliert. Beispielsweise
kann der Tank eine Vakuumisolierung oder eine Isolierung aus einem Kunststoffschaum,
aufweisen.
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An
dem Tank kann eine Drucksteuerung vorgesehen sein, durch welche
das verflüssigte
Gas in den Verdampfer gedrückt
wird. Die Drucksteuerung kann eine Tankheizung als Druckaufbaumittel
umfassen. Die Drucksteuerung arbeitet insbesondere ohne Verwendung
einer elektromotorischen Pumpe und nutzt den durch Erwärmung des
verflüssigten
Gases erzeugten Druck, um das verflüssigte Gas aus dem Tank in
den Verdampfer zu befördern.
Die Gasbeförderung
kann stoßweise
oder kontinuierlich erfolgen. Beispielsweise beträgt der Druck
in dem Tank zwischen 1,5 und 10 bar, vorteilhafterweise zwischen
1,5 und 3,5 bar. Der Druck im Tank kann mit Hilfe eines Druckausgleichventils
präzise
vorgegeben werden. Bei Bedarf oder zur Steigerung der Kühlleistung
wird ein Ventil an einer Verbindungsleitung zwischen dem Tank und
dem Verdampfer geöffnet,
wodurch verflüssigtes
Gas aus dem Tank in den Verdampfer gedrückt wird.
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Vorteilhafterweise
ist ein Mittel zur Überprüfung der
Gasdichtigkeit des Kühlsystems
insbesondere des Verdampfers vorgesehen, mit dem Leckagen im Leitungssystem
für das
verflüssigte
bzw. verdampfte Gas festgestellt werden können. Hierfür umfasst das Mittel zur Überprüfung der
Gasdichtigkeit Drucksensoren, Temperatursensoren und Absperrventile.
Durch Absperren eines Leitungsabschnitts und Beobachten des zeitlichen
Verlaufes und der zeitlichen Stabilität eines in dem Leitungsabschnitt herrschenden Überdruckes,
kann auf Leckagen des Leitungsabschnitts geschlossen werden. Hierbei kann
es hilfreich sein, die Temperatur in dem Leitungsabschnitt zu messen,
um sicher zu stellen, dass sich keine flüssige Phase des Gases in dem
Leitungsabschnitt befindet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Kühlen
eines Kühlraumes
eines mobilen Kühlfahrzeuges umfasst
die folgenden Verfahrensschritte: Entnehmen eines verflüssigten
Gases aus einem Tank und Zuführen
des Gases in einen außerhalb
des Kühlraumes
angeordneten Verdampfer; Entnehmen eines zu kühlenden Kühlluftstromes aus dem Kühlraum;
Verdampfen des verflüssigten
Gases im Verdampfer und Ausnutzen zumindest eines Teiles des Kälteinhaltes zum
Abkühlen
des Kühlluftstromes;
und Einleiten des gekühlten
Kühlluftstromes
in den Kühlraum.
Durch die Gasführung
in der Ventilbox – welche
außerhalb des
Kühlraumes
liegt – wird
ein Eindringen des Gases in den Kühlraum erschwert und ein Gefährdungspotential
reduziert, welches von einer Sauerstoffarmut im Kühlraum ausgehen
würde.
Die im Kühlraum liegenden
Teile werden wie oben beschrieben auf Leckagen überwacht. Außerdem wird
während
des Erwärmens
des Verdampfers ein Eintrag von Wärme in den Kühlraum vermieden.
Hierdurch werden ein besonders sicherer, zuverlässiger und energiesparender
Betrieb des Kühlfahrzeuges
und ein besonders effizientes und sicheres Kühlen von Waren ermöglicht.
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Weitere
vorteilhafte Aspekte und Weiterbildungen, welche jeweils einzeln
angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden
können, werden
anhand der folgenden Zeichnung, welche die Erfindung nicht einschränken, sondern
lediglich exemplarisch illustrieren soll, erläutert.
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Es
zeigen schematisch:
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1 ein
erfindungsgemäßes Kühlfahrzeug in
einer Seitenansicht;
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2 einen
Verdampfer eines erfindungsgemäßen Kühlfahrzeuges
in einer diagrammatischen Schnittansicht;
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3 einen
Verdampfer für
das Kühlfahrzeug
nach 1 in einer dreidimensionalen Perspektivansicht;
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4 eine
Seitenansicht des Verdampfers nach 3;
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5 eine
Draufsicht des Verdampfers nach den 3 und 4;
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6 eine
Rohrleitung des Verdampfers nach 3 in einer
Draufsicht;
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7 eine
Schnittansicht einer perspektivischen Darstellung der Rohrleitung
nach 6;
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8 einen
Querschnitt der Rohrleitung nach 6 und 7;
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9 eine
weitere Rohrleitung für
einen Verdampfer eines erfindungsgemäßen Kühlfahrzeuges in einer Seitenansicht;
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10 ein
Gehäuse
für einen
Wärmetauscher
in einer perspektivischen Schrägansicht;
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11 ein
Kühlmodul
wie es zum Beispiel bei einem Kühlfahrzeug
nach 1 eingesetzt werden kann in einer perspektivischen
dreidimensionalen Schrägansicht
in geöffneter
Form; und
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12 ein
erfindungsgemäßes Druckaufbausystem
bzw. ein erfindungsgemäßes Leckprüfsystem.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kühlfahrzeug 2 in
einer Seitenansicht mit einem Kühlmodul 10,
welches in einem oberen Bereich an einer Stirnseite 50 des
Kühlfahrzeuges 2 montiert
ist. Das Kühlmodul 10 umfasst
einen Verdampfer 1 bzw. Wärmetauscher 30 (siehe 2),
welche von einem thermisch isolierten Tank 5 mit verflüssigtem
Gas versorgt wird. Der Tank 5 weist eine Ummantelung zur thermischen
Isolation auf, bevorzugt eine Vakuumummantelung oder auch eine Schaumummantelung
und steht in fluidleitender Verbindung mit dem Kühlmodul 10. Der Tank
ist in einem unteren Bereich 12 des Kühlfahrzeuges 2 befestigt.
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2 zeigt
einen außerhalb
eines Kühlraumes 4, 9 angeordneten
Verdampfer 1, welcher einen Teil eines Wärmetauscher 30 bildet,
um die bei der Verdampfung von verflüssigtem Gas entstehende Kälte an eine
aus den Kühlkammern 4, 9 angesaugte zu
kühlende
Kühlluft 39 abzugeben.
Mit der gekühlten
Kühlluft 27 werden
die in den Kühlräumen 4, 9 aufbewahrten
Waren (nicht dargestellt) gekühlt.
Der Verdampfer 1 ist mit einer Leitung 42 für verflüssigtes Gas
mit dem Tank 5 fluidleitend verbunden. Das im Verdampfer 1 verdampfte
und erwärmte
Abgas wird über
eine Abgasleitung 6 an die Umgebung abgegeben. Der Tank 5 ist
unterhalb des Verdampfers 1 angeordnet. Der Tank 5 speichert
verflüssigten
Stickstoff bei einer Temperatur von etwa 80 Kelvin bei einem leichten Überdruck.
Der Überdruck
im Tank 5 wird dazu verwendet, um verflüssigtes Gas aus dem Tank 5 in
den Verdampfer 1 zu heben. Bei einer starken Gasentnahme
aus dem Tank 5 bzw. um nach der Befüllung des Tankes 5 mit
verflüssigtem
Gas einen Druckaufbau im Tank 5 zu bewirkten, ist ein Druckaufbaumittel 13,
bevorzugt eine Tankheizung im Tank vorgesehen, mit welchem das verflüssigte Gas
lokal erwärmt
und verdampft werden kann. Das Regelventil für das Druckaufbaumittel 13 ist
elektrisch leitend über
eine Leitung 43 mit einer Drucksteuerung 38 am Kühlmodul 10 verbunden.
Mit Hilfe der Drucksteuerung 38 wird der Druck in dem Tank 5 geregelt.
Der Kühlraum 4 ist
für Gefriergut
ausgelegt und weist eine Temperatur zwischen –25 und –18°C auf. Es ist beispielsweise
auch möglich,
dass deutlich tiefere Temperaturen (–60°C) vorliegen können. Der
Kühlraum 9 ist
für Frischware
ausgelegt und weist eine Temperatur zwischen +4 und +12°C auf. Die
Kühlluft wird
zwischen den Kühlräumen 4, 9 und
dem außerhalb
der Kühlräume 4, 9 angeordneten
Wärmetauscher 30 mit
einem Ventilator 8 gefördert,
wofür die Kühlräume 4, 9 mit
dem Wärmetauscher 30 über Strömungskanäle 7 fluidleitend
verbunden sind. Die Kühlräume 4, 9 sind
von einem Kühlraumgehäuse 3 umgeben.
Das Kühlraumgehäuse 3 bildet
eine thermische Isolierung. Das Kühlmodul 10 ist außerhalb des
hier quaderförmigen
Kühlraumgehäuses 3 angeordnet.
Auch das Kühlmodul 10 ist
thermisch isoliert.
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Das
Kühlmodul 10 weist
einen Phasentrenner 24 auf, durch welchen ein im Verdampfer 1 nicht verdampfter
Anteil des verflüssigten
Gases von dem verdampften Gasanteil getrennt werden kann. Der abgetrennte,
nicht verdampfte, flüssige
Anteil wird dem Verdampfer 1 wieder zugeführt. Der
Wärmetauscher 30 bzw.
der Verdampfer 1 weist eine Widerstandsheizung 28 auf,
mit welcher am Verdampfer 1 bzw. im Wärmetauscher 30 gebildetes
Eis aufgetaut werden kann. Das Auftauen des Eises kann alternativ oder
zusätzlich
zum Betrieb Widerstandsheizung 28 auch durch Umwälzung der
Luft aus dem Kühlraum 4 erfolgen.
Diese wird dabei mit der spezifischen Wärme von Eis und Wärmetauscher 30 sowie
der Schmelzenthalpie gekühlt.
Die Umwälzung
führt also nicht
zu einem Wärmeeintrag
in die Kühlräume 4, 9. Dies
gilt auch für
einen Kühlraum,
welcher unter Null Grad Celsius betrieben wird, wenn die Luft aus
einem Kühlraum,
welcher über
dem Gefrierpunkt von Wasser betrieben wird, kommt und in diese zurückgeführt wird.
Dies ist möglich,
da die Strömungskanäle 7 während des
Auftauens verschlossen werden können,
so dass der Kühlraum 4, 9 und
der zugehörige Wärmetauscher 30 thermisch
entkoppelt sind. Hierdurch wird ein besonders energiesparendes Enteisen
des Verdampfers 1 bzw. Wärmetauschers 30 ermöglicht.
Das Kühlmodul 10 bzw.
der Verdampfer 1 oder der Wärmetauscher 30 weist
weiterhin ein Mittel 20 zur Überprüfung der Gasdichtheit des Kühlsystems
insbesondere des Wärmetauschers 30 bzw. des
Verdampfers 1 auf. Hierfür sind an verschiedenen Stellen
im Verdampfer bzw. im Wärmetauscher 30 Drucksensoren 35 und
Temperatursensoren 37 vorgegeben, mit welchen der zeitliche
Verlauf des Drucks und der Temperatur im Wärmetauscher 30 bzw.
Verdampfer 1 ermittelt wird. Insbesondere ist es hiermit
möglich,
festzustellen, ob ein Überdruck
in einem abgeschlossenen Leitungsabschnitt im Verdampfer 1 bzw.
Wärmetauscher 30 stabil
bleibt oder aufgrund einer Leckage mit der Zeit abnimmt. Mit Hilfe
der Temperatursensoren, kann festgestellt werden, ob sich eine flüssige Phase
im Wärmetauscher 30 bzw.
im Verdampfer 1 befindet. Die Kontrolle der Gasdichtheit
kann beispielsweise über
Nacht, wenn das Kühlfahrzeug 2 steht,
durchgeführt
werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine hohe Genauigkeit
der entsprechenden Messung erreicht.
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3 zeigt
den Verdampfer 1 in einer perspektivischen Schrägansicht
mit Rohrleitungen 14, in welchen das verflüssigte Gas
verdampft wird und welche an ihrer Außenseite von der zu kühlenden Kühlluft 39 umströmt werden.
Die Rohrleitungen 14 weisen zumindest segmentweise eine
Längsachse 19 auf.
Am Verdampfer 1 sind Phasentrenner 24 vorgesehen,
durch welche ein durch die Rohrleitungen 14 durchlaufender
nicht verdampfter Anteil des verflüssigten Gases von dem verdampften
Gas abgetrennt und wieder den Rohrleitungen 14 zugeführt werden kann.
Eine Eintrittsseite 26 der Rohrleitungen 14 ist
geodätisch
tiefer als eine Austrittsseite 25 der Rohrleitungen 14 angeordnet.
Eine Zuleitung 40 des Phasentrenners 24 ist unterhalb
einer Ableitung 36 des Phasentrenners 24 angeordnet.
Unterhalb des Verdampfers 1 ist eine Auffangwanne 31 (siehe 10)
zum Auffangen von Tauwasser während
eines Enteisungsvorganges vorgesehen. Die Rohrleitungen 14 können gefaltet,
spiralartig gewickelt und mäanderförmig gewunden
sein, um einen besonders kompakten Aufbau des Wärmetauschers 30 bzw. Verdampfers 1 zu
gewährleisten.
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4 zeigt
den Wärmetauscher 30 nach 3 in
einer Seitenansicht. 5 zeigt den Wärmetauscher 30 in
einer Draufsicht.
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6 zeigt
eine Detailansicht der Rohrleitung 14 in einer Draufsicht.
Die Rohrleitung 14 erstreckt sich entlang der Längsachse 19.
Die Rohrleitung 14 weist an ihrem Umfang Lamellen 17 auf,
welche in einem besonderen Verfahren direkt aus dem Rohrkörper gedrückt werden – also faktisch
ein Werkstück
mit der Rohrleitung 14 darstellen. Die Lamellen 17 können mit
einer Rohrwand 23 der Rohrleitung 14 verschweißt sein.
Die Rohrleitung 14 und die Lamellen 17 sind insbesondere
aus Kupfer gefertigt. Mit Hilfe der Lamellen 17 wird ein
besonders effizienter Wärmeübertrag
von der bei der Verdampfung und Erwärmung des verflüssigten
Gases anfallenden Kälte
an die zu kühlende
Kühlluft 39 bewirkt.
Die Lamellen 17 sind gewellt, um die Oberfläche pro
Volumeneinheit zu erhöhen
und um Turbulenzen in der zu kühlenden
Kühlluft 39 zu
bewirken, wodurch die Kälteabgabe
bzw. der Kälteübertrag
vergrößert wird.
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7 zeigt
die Rohrleitung 14 nach 6 in einer
Schnittansicht in einer dreidimensionalen perspektivischen Ansicht.
Die Rohrleitung 14 weist eine Rohrwand 23 auf,
um welche die gewellten Lamellen 17 angeordnet sind und
an welcher die Lamellen 17 befestigt sind. Die Lamellen 17 können mit
der Rohrwand 23 verlö tet
sein. Um eine Enteisung der Lamellen 17 zu vereinfachen,
ist zwischen den Lamellen 17 eine Widerstandsheizung 28 vorgesehen.
Die Widerstandsheizung 28 wird durch eine Mehrzahl von
elektrisch isolierten Drähten
gebildet, welche sich durch Einwirkung eines elektrischen Stromes
erwärmen.
In das Innere der Rohrleitung 14 sind Elemente 18 zur Erzeugung
von Strömungsturbulenzen
oder zur radialen Trennung von verflüssigtem und verdampftem Gas
eingebracht. Die Elemente 18 sind als Einbauten 21 vorgesehen
und können
als sternförmiger
Profilstab 22 in die Rohrleitung 14 eingeschoben
sein. Die Einbauten können
insbesondere mit der Rohrwand 23 verlötet oder verschweißt sein.
Die Profilstäbe 22 in
den Rohrleitungen 14 sind verdrillt entlang der Längsachse 19.
Hierdurch wird die Dicke einer zwischen der Rohrwand 23 und
einem Flüssigkeitstropfen
des verflüssigten
Gases gebildeten Dampfschicht reduziert. Durch die Verdrillung wird
das verflüssigte Gas
an die Innenseite der Rohrwand 23 gedrückt, wenn es durch die Rohrleitung 14 strömt. Außerdem weisen
die Elemente 18 Verwirbelungsstrukturen 41 auf,
welche einer Verwirbelung des verflüssigten Gases in der Rohrleitung 14 unterstützen. Die
Wirbel in der Rohrleitung 14 führen zu einer Verringerung
der Dicke der Dampfschicht zwischen dem verflüssigten Gas und der Rohrwand 23,
wodurch die Effizienz des Kälteübertrags
von dem verflüssigten
und sich erwärmenden
Gas an die zu kühlende
Luft 39 gesteigert wird. Die Einbauten können aus
einem anderen Material als die Rohrwand 23 sein, beispielsweise
können
die Einbauten aus Kunststoff sein. Es ist von Vorteil, wenn die
Einbauten 21 aus einem thermisch gut leitenden Material
gefertigt sind und thermisch gut leitend mit der Rohrwand 23 verbunden
sind. Ein Wärmeübergangswiderstand
zwischen den Einbauten 21 und der Rohrwand 23 kann
beispielsweise durch Verlöten
oder Verschweißen
verringert werden. Ein möglichst
geringer thermischer Übergangswiderstand
ist vorteilhaft vor dem Hintergrund, die in dem verflüssigten
Gas enthaltene Kälte
möglichst
effizient an die Lamellen 17 weiter zu leiten.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch die Rohrleitung 14 nach 6 und 7 in
einer Schnittansicht senkrecht zur Längsachse 19. Die Elemente 18 sind
als verdrillte sternförmige
Einbauten 21 vorgesehen, welche in Form von Profilstäben 22 in
das Innere der Rohrleitung 14 eingeschoben werden. Die Querschnitte
der Profilstäbe 22 sind
als Stern mit 5 Strahlarmen ausgebildet, welche mit der Rohrwand 23 verlötet sind.
Die einzelnen Strahlarme weisen Verwirbelungsstrukturen 41 auf,
welche durch Wellungen bzw. Oberflächenrauhigkeiten der Profilstäbe ausgebildet
sind. Sowohl durch die Einbauten als solche als auch durch die Verwirbelungsstrukturen 41 an
den Einbauten 21 wird die Turbulenz in der Rohrleitung 14 vergrößert, wodurch
ein Kältetransfer
von dem verflüssigten
Gas auf die Lamellen 17 und damit auf die zu kühlende Kühlluft 39 verbessert
wird.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Rohrleitung 14, wobei der besseren Übersichtlichkeit
halber keine Lamellen 17 gezeigt sind. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich um ein verdrilltes Flachrohr, wobei die Rohrleitung 14 einen
Innenrohrquerschnitt aufweist, der sich entlang der Rohrleitung 14 ändert. Die
Innenquerschnittsfläche der
Rohrleitung 14 ist bevorzugt rund, elliptisch oder stark
elliptisch und entlang der Rohrleitung 14 verdrallt. Insbesondere
die Fläche
der Projektion eines ersten Innenrohrquerschnittes an einer ersten
Rohrleitungsstelle 15 auf einen zweiten Innenrohrquerschnitt
an einer zweiten Rohrleitungsstelle 16 ist kleiner als
30% der Fläche
des Innenrohrquerschnittes. Hierbei sind die beiden Rohrleitungsstellen 15, 16 entlang
der Längsachse 19 um
100 mm versetzt. Durch die Verdrallung des Flachrohres wird beim Durchströmen der
Rohrleitung 14 eine zentrifugale Separation von Flüssigkeit
(außen)
und Gas (innen) erzeugt, welches den thermischen Kontakt zwischen dem
verflüssigten
Gas und der Rohrwandung 23 intensiviert.
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Während zur
Erzeugung von Turbulenzen in der Rohrleitung 14 bei der
Ausführungsform
gemäß 7 Einbauten 21 im
Inneren Rohrleitungen 14 vorgesehen sind, ist bei der Ausführungsform
gemäß 9 die
Rohrleitung als solche profiliert, insbesondere verdrillt oder gewellt,
um eine Turbulenz während
der Durchströmung
zu bewirken.
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10 zeigt
ein Wärmetauschergehäuse 29 für den Wärmetauscher 30,
dass als Auffangwanne 31 für den Inneneinbau des Wärmetauschers 30 konzipiert
ist, um das bei der Enteisung abtropfende Tauwasser aufzufangen
und über
einen Abflusskanal (nicht dargestellt) abzuführen. Die Auffangwanne 31 kann
zusätzliche
Heizelemente 32 aufweisen, mit denen Eis aufgetaut werden
kann. Das Wärmetauschergehäuse 29 weist
Strömungskanäle 7 für die zu kühlende 39 bzw.
gekühlte 27 Kühlluft auf.
Hierbei weist das Wärmetauschergehäuse 29 Ausblasöffnungen 33 auf,
welche Kanten 34 umfassen, durch welche das während des
Auftauens gebildete flüssige
Wasser aufgefangen werden kann, damit es nicht durch das Gebläse in den
Kühlraum 4, 9 eingeblasen wird.
Hierdurch wird besonders effektiv eine Vereisung der Strömungskanäle 7 durch
Auftauwasser verhindert. Die Auffangkanten können beispielsweise durch Schürzen, Labyrinthstrukturen
oder Prallplatten gebildet sein.
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11 zeigt
das Kühlmodul 10,
wie es zum Beispiel bei einem Kühlfahrzeug
nach 1 eingesetzt werden kann, in einer perspektivischen
dreidimensionalen Schrägansicht
in geöffneter
Form. Durch die modulare Ausgestaltung der Ventilatoren 8,
der Phasentrenner 24 und der Rohrleitungen 14 wird
ein besonders kompakter Aufbau realisiert.
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12 zeigt
schematisch ein erfindungsgemäßes Kühlsystem
mit einer Drucksteuerung 38 zum Fördern von verflüssigtem
Gas aus dem Tank 5 in den Verdampfer 1 ohne Verwendung
einer motorischen Pumpe. Das Kühlsystem
weist ein Mittel 20 zur Überprüfung der Gasdichtheit des Kühlsystems 45, des
Wärmetauschers 30 oder
des Verdampfers 1 auf. Der Verdampfer 1 ist über die Leitung 42 für verflüssigtes
Gas mit dem Tank 5 strömungsverbunden. Verflüssigtes
Gas wird entlang einer Strömungsrichtung 54 des
verflüssigten
Gases durch einen im Tank 5 sich einstellenden Drucks in
die Leitung 42 gedrückt.
Um den Druck im Tank 5 zu steigern, wird die Leitung 42 mit
Hilfe eines Ventils 49 abgesperrt, wobei ein Anteil von
verflüssigtem
Gas in der Leitung 42 stromaufwärts vom Ventil 49,
d.h. zwischen dem Ventil 49 und dem Tank 5, durch
Erwärmung
der Leitung 42 verdampft. Das Ventil 49 wird auch
als Zulaufventil bezeichnet. Die Leitung 42 kann eine thermische
Isolierung, wie z. B. eine doppelwandige Vakuumisolierung (Superisolierung)
oder eine Schaumummantelung aufweisen. In der Regel ist der Wärmeeintrag trotz
dieser thermischen Isolierung groß genug, um einen hinreichend
großen
Anteil an verflüssigtem Gas
in der Leitung 42 stromaufwärts von dem Ventil 49 zu
verdampfen und den Druck im Tank 5 aufzubauen. In speziellen
Fällen
kann es zweckmäßig sein,
an der Leitung 42 stromaufwärts von dem Ventil 49 eine
Wärmebrücke 51 vorzusehen,
welche für
den erforderlichen Wärmeeintrag
sorgt. Die Wärmebrücke 51 kann
durch eine Verschlechterung der Isolation an der Leitung 42 gebildet
sein, wobei insbesondere die Wärmebrücke an einem
Abschnitt der Leitung 42 vorgesehen ist und vorteilhafterweise
hinsichtlich einer Wärmeübergangszahl
variabel ausgestaltet ist. Das Ventil 49 wird stoßweise geöffnet, wodurch
verflüssigtes
Gas entlang der Strömungsrichtung 44 in
die Leitung 42 gedrückt
und in den Wärmetauscher 30 gefördert wird.
Durch das stoßweise
Betreiben des Ventils 49 in der Leitung 42 tritt
kein stationärer
Zustand ein, so dass die Temperatur in der Leitung 42 stromaufwärts von
dem Ventil 49 seitlich entsprechend des Schließzustandes
des Ventils 49 und der Gasentnahme aus dem Tank 5 schwankt.
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Um
für einen
hinreichenden Druckaufbau im Tank 5 zu sorgen, beträgt das Innenvolumen
der Leitung 42 stromaufwärts von dem Ventil 49 bis
zur Mündung
am Tank 5 mindestens etwa 1/1000 des Innenvolumens des
Tanks 5. Der Wärmetauscher
ist innerhalb eines Kühlraumgehäuses 3 angeordnet
und gibt gekühlte Kühlluft 27 an
den Kühlraum 4 ab.
Hierfür
wird die Luft im Kühlraum 4 mit
Hilfe eines Ventilators 8, der von einem Motor 52 betrieben
wird, umgewälzt.
In dem Kühlraum 4 ist
ein erster Temperatursensor 37 an einer ersten Stelle 46 vorgesehen,
um Temperaturschwankungen festzustellen. Sinkt die Temperatur in
dem Kühlraum 4 schlagartig
mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5°C pro Minute, wird ein erstes
Warnsignal ausgegeben, welches dem Betreiber des Kühlfahrzeuges 2 in
Kenntnis setzt, dass möglicherweise
ein Leck im Kühlsystem 45 vorliegt. In
dem Kühlraum 4 kann
ein weiterer Temperatursensor 53 an einer weiteren ersten
Stelle 46 vorgesehen sein, welcher dem gleichen Zweck dient.
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Der
Motor 52 kann elektromotorisch oder pneumatisch unter Verwendung
des verdampften Gases arbeiten. Das verflüssigte Gas wird stromabwärts des
Ventils 49 durch den Verdampfer 1 bzw. Wärmetauscher 30 bis
zu einem weiteren Ventil 55 geführt. Anschließend wird
das verdampfte Gas als Abgas 56 über die Abgasleitung 6 an
die Umgebung abgegeben. Der Leitungsabschnitt 57 der Leitung 52 zwischen
dem Ventil 49 und dem weiteren Ventil 55 kann
mit Hilfe der beiden Ventile 55, 49 abgeriegelt werden.
Insbesondere kann hier ein Überdruck
eingeschlossen werden, wenn der Leitungsabschnitt 57 gasdicht
ist. An dem Leitungsabschnitt 57 ist an einer zweiten Stelle 47 ein
Drucksensor 35 vorgesehen, welcher den zeitlichen Druckverlauf
in dem Leitungsabschnitt 57 erfasst. Sinkt ein zwischen
den Ventilen 55, 49 eingeschlossener Überdruck
unter einen vorgegebenen Wert bzw. ändert sich der Überdruck schneller
als ein vorgegebener Referenzwert, wie z. B. schneller als 0,2 bar
pro Minute, wird ein zweites Warnsignal ausgegeben. Das erste Warnsignal
bzw. das zweite Warnsignal wird auf einem Anzeigegerät 44 (siehe 2)
dem Fahrer des Kühlfahrzeuges 2 angezeigt.
Das Ventil 49, das weitere Ventil 55, der Drucksensor 35 sowie
die Temperatursensoren 37 und 53 bilden das Mittel 20 zur Überprüfung des
Gasdichtheit des Wärmetauschers 30,
des Verdampfers 1 bzw. des Kühlsystems 45. Das
weitere Ventil 55 wird auch als Abgasventil bezeichnet.
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Vorteilhafterweise
werden mindestens zwei Wärmetauscher 30 bzw.
mindestens zwei Verdampfer 1 verwendet, welche alternierend
abtauen und kühlen.
Hierdurch wird eine höhere
Betriebszuverlässigkeit
erzielt. Auch können
hierdurch Energiekosten, die durch einen aktiven Abtauprozess bei
einer Eisbildung am Wärmetauscher 30 bzw.
am Verdampfer 1 entstehen, erheblich reduziert werden.
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Für die Materialauswahl
des Wärmetauschers
sollte eine homogene Materialpaarung verwendet werden. Wärmetauscher
aus Aluminium oder Kupfer haben sich in der Tieftemperaturtechnik
bewährt.
Aus fertigungstechnischen Gründen
wird vorzugsweise eine homogene Materialauswahl aus Kupferrohr und
Kupferlamellen gewählt,
es können jedoch
auch andere geeignete Werkstoffe zum Einsatz kommen. Vorzugsweise
werden für
diesen Einsatz Wärmetauscherrohre
als Rippenrohre verwendet, welche homogen aus Kupfer bestehen und
auf der äußeren Mantelfläche über Kupferlamellen
verfügen.
Diese können
gelötet,
geschweißt,
geklemmt oder durch andere Verfahren auf oder in die äußere Mantelfläche auf- oder eingebracht
werden. Vorzugsweise werden die Lamellen 17 durch Walzungen
aus dem Rohrmaterial herausgedrückt
und anschließend mit
einer Wellung auf der Seitenfläche
versehen. Diese Lamellenwellung wird im letzten Walzvorgang erzeugt.
Bei einer Queranströmung
des Rohres wird durch die Wellenform eine turbulente Luftströmung zwischen
den Lamellen 17 erzeugt, was sich auf der Luftseite durch
erhöhte
Wärmeübergangszahlen
positiv bemerkbar macht. Die aufgewalzten Lamellen 17 laufen
vorzugsweise schraubenförmig
mit einem Lamellenabstand zwischen 2 und 10 mm, vorzugsweise 3 mm,
auf dem Umfang entlang. Es können
jedoch andere Lamellenabstände
zum Einsatz kommen. Die mit Lamellen 17 versehenen Rohrleitungen 14 werden
vorzugsweise in Endlamellen eingefasst. Unter einer Endlamelle ist
ein Blech zu verstehen, welches mit Bohrungen versehen ist, durch
die die Rohrstutzen der Rohrleitungen geführt werden. Um die Bohrungen
sind Schlitze so durch die Endlamellen gezogen, dass sich die Rohre
ge genüber
den Befestigungspunkten der Endlamelle jeweils einzeln bewegen können. Vorzugsweise
ragen die Rohrenden über
die Endlamellen hervor. Die Endlamellen, die vorzugsweise aus Kupfer
bestehen, und die Rohrstutzen der Rippenrohre werden fest mit den
Endlamellen, bevorzugt durch Löten
verbunden. Die aus den Endlamellen überstehenden Rohrenden der
mit Lamellen versehenden Rohrleitungen 14 werden mit Kupferrohren
oder Bögen
untereinander verbunden.
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In
der ersten Phase der Wärmeübertragung vom
flüssigem
Stickstoff auf die Rohre findet eine Phasenumwandlung von dem Aggregatzustand
flüssig
in gasförmig
in den Wärmetauscherrohren
statt. Während
dieser Aggregatszustandsüberführung findet
eine Flüssigkeits-Dampf-Gemisch
Reaktion durch Film- und Blasensieden statt. Erfahrungsgemäß treten
durch das Blasensieden innerhalb von Rohren hohe Beschleunigungen
der Flüssigkeit durch
in Strömungsrichtung
vor der Flüssigkeit
gebildet Dampfblasen auf.
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Bei
bekannten Verdampfern 1 verbinden sich die in Bruchteilen
von Sekunden entstehenden kleinen Dampfblasen zu großen Dampfblasen
und treiben aufgrund der Volumenänderung
die davor befindliche Flüssigkeitssäule explosionsartig
durch das Wärmetauscherrohr.
Durch diesen Vorgang findet bei bekannten Wärmetauschern nur eine unzureichende Wärmeübertragung
vom verflüssigten
Gas an die Rohrwand 23 statt.
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Bei
dem Wärmetauscher 30 werden
Elemente innerhalb der Rohrleitung 17 installiert, die
eine möglichst
gleichmäßige Verdampfung
innerhalb der Wärmetauscherrohre
ermöglichen
und dadurch die Wärmeübergangszahlen
erhöhen.
Für diese
Optimierung werden innerhalb der Rohrleitungen 14 Strömungsprofile
oder Einbauten 21 eingesetzt, welche die Flüssigkeit
stets an die Innenfläche
der Rohrwand 23 entlangführt. Beispielsweise werden
Profilstäbe 22 verwendet,
die den Rohrquerschnitt längsseitig
in n-Abschnitte teilt. Diese Abschnitte sind als Teilkreisprofile
ausgeführt,
wobei der Winkel des Teilkreises in der Rohrmitte beginnt und sich
zur Mantelfläche
hin aufspannt. Es können
auch andere Geometrien Verwendung finden, diese sollten lediglich
ein möglichst
großes
Raumvolumen auf der Rohrmantelinnenseite ausbilden. Vorzugsweise
werden 5 strahlige Innenprofile als innen liegender Stern verwendet. Dieser
Stern wird um die Längsachse
verdreht. Wie bereits erwähnt
erfährt
der verflüssigte
Stickstoff beim Eintreten in das Wärmetauscherrohr durch sich bildende
Dampfblasen und daraus resultierende Volumenänderung eine Beschleunigung.
Durch die Verdrehung bzw. Verdrillung des n-strahligen Profilstabs 22 um
die Längsachse 19 entstehen
Strömungskanäle in der
Rohrleitung 14, die sich wendelförmig innen entlang der Mantelflächen der
Rohrwand 23 ausbilden. Eine Verdrillung des n-strahligen
Innenprofils kann beliebig um die Längsachse 19 bezogen
auf eine Länge
der Rohrleitung 14 sein. Es müssen jedoch nach der Verdrehung
noch Kanäle
im Rohr ausgebildet sein. Der Innenteil wird zweimal bis zehnmal, vorzugsweise
dreimal, pro 1 m um die Längsachse 19 verdreht.
Durch die Verdrehung des n-strahligen Profilstabs 22 wird
die beschleunigte Flüssigkeit
aufgrund von Fliehkräften
an die Innenmantelfläche
gedrückt
und entlang geführt.
Infolge des Temperaturunterschiedes zwischen der Flüssigkeit
und der Innenmantelfläche
wird der Aggregatszustand des verflüssigten Stickstoffs durch Blasensieden
verändert. Hierdurch
verbessern sich wesentlich die Wärmeübergangszahlen.
Das verflüssigte
Gas kann nach einer vergleichsweise kurzen Strecke nahezu vollständig verdampft
werden.
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Es
können
alle im Wärmetauscher
befindlichen Rohrleitungen 14 mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt
werden. Vorzugsweise werden zwei Rohrleitungen 14 mit verflüssigtem
Stickstoff beaufschlagt. Vorzugsweise sind die mit flüssigem Stickstoff
beaufschlagten Rippenrohre des Wärmetauschers
die geodätisch
obersten Rohre. Vorzugsweise werden die auf der Luftaustrittseite
geodätisch
höchsten
zwei Rohre zur Flüssigkeitsbeaufschlagung
verwendet. Dadurch wird dem Querstrom ein Gegenstrom zwischen dem
zu kühlenden
Luftstrom und dem Stickstoff strom überlagert.
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Vorteilhafterweise
wird den mit Flüssigkeit beaufschlagten
Rippenrohren 14 mit verdrehtem innen liegendem Stern ein
Phasentrenner 24 nachgeschaltet. Der Phasentrenner 24 sammelt
die nicht verdampften Flüssigkeitstropfen,
die nicht oder unzureichend mit der Innenmantelfläche in Kontakt
getreten sind. Vorzugsweise sind die Phasentrenner als liegender
Druckbehälter
ausgebildet. Vorzugsweise wird ein Eintrittsrohr kurz unterhalb
der geodätisch nach
oben gerichteten Mantelfläche
durch die Stirnfläche
geführt.
Die Ablaufrohre befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite des Eintrittsrohrs,
vorzugsweise wird ein Ablaufrohr geodätisch kurz oberhalb der weiter
untenliegenden Mantelfläche
durch die Stirnfläche
geführt.
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Der
Phasentrenner 24 hat die Aufgabe, die mitgerissenen Flüssigkeitsanteile
zu sammeln und durch das unten liegende Ablaufrohr der nächsten Lamellen
aufweisenden Rohrleitung (Rippenrohr) im Wärmetauscher wieder zuzuführen. Vorzugsweise werden
den zwei Rippenrohren, die sich geodätisch auf der Luftaustrittsseite
an der untersten Stelle befinden, aufgefangener, unverdampft gebliebener
flüssiger
Stickstoff wieder zugeführt.
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Die
nachgeschalteten Rippenrohre 14 mit verdrehtem innen liegendem
Profilstab 22 dienen als Anwärmer für den gasförmigen Stickstoff. Es können n-Rohre
nachgeschaltet werden, um den gasförmigen Stickstoff bis auf die
geforderte Abgastemperatur anzuwärmen.
Vorzugweise werden 6 Rohre als Anwärmer verwendet, wobei die beiden
Rücklaufrohre vom
Phasentrenner ebenfalls als Anwärmer
gezählt werden.
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Der
Wärmetauscher
kann vorzugsweise auch nur als Anwärmer betrieben werden. Dazu
sollte die Gastemperatur am Eintritt deutlich unterhalb der zu kühlenden
Raumluft liegen.
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Da
zur Abtauung aus verfahrenstechnischen Gründen kein Wärmeeintrag aus dem Inneren
der Rohrleitung 14 erfolgen kann, ist eine Widerstandheizung
vorgesehen. Diese Abtauheizung kann eine Vereisung auflösen. Insbesondere
die hierbei auftretenden Temperaturschwankungen von –196°C auf +100°C erfordern
besondere Eigenschaften der Heizung und der Rohre. Zur Abtauung
wird eine Elektroheizung mit vorzugsweise mindestens 2 bis 40, beispielsweise
9, versilberten Kupferlitzen verwendet, welche jeweils einen Durchmesser
von 0,1 mm bis 0,5 mm, wie z.B. 0,25 mm, aufweisen können. Die Kupferlitzen
sind zur elektrischen Isolation mit einem Polymer wie z.B. Polytetrafluorethylen
(PTFE) ummantelt. Die versilberten Kupferlitzen mit ummanteltem
PTFE werden zwischen die Lamellen 17 bis auf den Rippenrohrgrund
schraubenförmig
aufgewickelt, so dass zwischen jeder Lamelle 17 und dem
Lamellengrund ein Kontakt zwischen dem Heizkabel und dem Kupfer
des Rippenrohres entsteht Dadurch ist eine gleichmäßige Wärmeverteilung
am gesamten Wärmetauscher
für die
Abtauung möglich.
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Um
eine gezielte Luftführung über das
Wärmetauscherpaket
zu erzielen, ist ein als Abdeckhaube vorgesehenes Wärmetauschergehäuse 29 konzipiert,
welches zum einen als Auffangwanne 31 für Kondensatwasser fungiert
und zum anderen die Luftführung
innerhalb des Wärmetauschers 30 gewährleistet.
Darüber
hinaus legt das Wärmetauschergehäuse 29 auch
gezielt die Ausblasrichtung fest. Die Ausblasrichtung wird je nach
Bedarf frontseitig oder wahlweise nach links, rechts oder gleichzeitig
nach links und rechts dadurch festgelegt, dass in die Haube des
Wärmetauschers
Sollbruchstellen so gefertigt werden, dass Teile der Haube, die
in die gewünschte Ausblasrichtung
zeigen, leicht ausgebrochen werden können. Wegen der hohen Temperaturunterschiede ist
vorzugsweise ein Wärmetauscher gehäuse aus Kunststoff
wie z.B. einem Kunststoff der Materialpaarung Polystyrol/Polyethylen
gewählt.
Diese Materialpaarung zeichnet sich durch eine geringe Temperaturverformung
aus. Außerdem
kann das Material leicht geformt werden und bietet die Möglichkeit
einer internen Isolation zur Vermeidung von Kondensat an der Außenseite.
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Der
Wärmetauscher
bzw. der Verdampfer ist vorteilhafterweise mit einer Vorrichtung
zur Optimierung der Wärmeübertragung
für die
Verdampfung von verflüssigten
Gasen, insbesondere für
tiefkalten verflüssigten
Stickstoff, der als Luftkühler
dient, ausgestattet, wobei der Wärmtauscher
beziehungsweise Verdampfer aus Rippenrohren mit ausgewalzten schraubenförmig umlaufenden
wellenförmigen
Lamellen besteht. Hierbei bestehen insbesondere die Materialpaarung
des Wärmetauscherrohrs
und der Lamelle aus einem homogenen Metall. Das homogene Material
kann Kupfer sein. Innerhalb der Rippenrohre ist insbesondere ein
Strömungsprofil
eingesetzt, das den Rohrquerschnitt längsseitig in n-Abschnitte teilt,
wobei diese Abschnitte als Teilkreisprofile ausgeführt sein
können
und/oder wobei der Winkel des Teilkreises in der Rohrmitte beginnt
und sich zur Mantelfläche
aufspannen kann. Hierbei können auch
andere Geometrien Verwendung finden, welche vorteilhafterweise das
größte Raumvolumen
auf der Rohrmantelinnenseite ausbilden. Es ist vorteilhaft, mehrstrahlige,
insbesondere fünfstrahlige,
Innenprofile als innen liegendes Sternprofil zu verwenden. Besonders
bevorzugt ist, das in dem Rippenrohr innen liegende Profil um die
Längsachse
zu verdrillen, wodurch schraubenförmige Kanäle, die sich zur Rohrmitte
hin verjüngen,
im Rohr ausbildet werden. Das im Rippenrohr liegende Strömungsprofil
kann den Rohrquerschnitt mindestens einmal teilen. Vorteilhafterweise
ist das im Rippenrohr liegende Strömungsprofil, welches den Rohrquerschnitt
mindestens einmal teilt, derart schraubenförmig verdreht, dass mindestens
zwei schraubenförmige
Fluidkanäle
im Rohr ausgebildet werden. Die mit flüssigem Stickstoff beaufschlagten
Rohre sind vorteilhafterweise die auf der Luftaustrittseite geodätisch obersten
Rohre.
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Vorteilhafterweise
sind die Rippenrohre jeweils auf beiden Seiten in einer Kupferendlamelle eingelötet. An
der Endlamelle kann jeweils ein liegender Phasentrenner 24 als
Druckbehälter
ausgebildet bzw. angeschweißt
sein. Das Eintrittsrohr in den Phasentrenner 24 kann im
oberen Bereich der Stirnfläche
-kurz unterhalb der Druckbehältermantelfläche- in
den Phasentrenner geführt
sein. Das Austrittsrohr kann aus den Phasentrenner im unteren Bereich
der Stirnfläche
-kurz oberhalb der Druckbehältermantelfläche- aus
dem Phasentrenner geführt sein.
Die Kunststoffteil des Wärmetauschers
kann aus einem thermoplastischen Kunststoff (vorzugsweise Polyethylen
-PE-) in einer Press- oder Ziehform hergestellt werden. Wegen der
hohen Temperaturunterschiede und des Isolationsbedarfs ist eine Materialpaarung
aus Polystyrol/Polyethylen vorteilhaft.
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Im
Folgenden werden verschiedene weitere Aspekte, die mit der Erfindung
in einem Zusammenhang stehen, beschrieben. Die einzelnen Aspekte können jeweils
einzeln angewandt, d.h. unabhängig voneinander,
oder beliebig miteinander kombiniert werden. Ebenso können diese
Aspekte mit den zuvor beschriebenen Aspekten kombiniert werden.
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Ein
insbesondere vor dem Hintergrund eines hohen Kälteausnutzungsgrad besonders
vorteilhafter Wärmetauscher 30 für ein mobiles
Kühlfahrzeug 2 mit
einem Tank 5 für
verflüssigtes
Gas, umfasst mindestens eine Rohrleitung 14 zur Aufnahme
eines Stroms eines verflüssigten
Gases und zur Verdampfung mindestens eines Teils des verflüssigten
Gases, wobei die Rohrleitung 14 zumindest abschnittsweise eine
Längsachse 19 aufweist
und der Wärmetauscher 30 eine
Eintrittsseite 26 für
verflüssigtes
Gas und eine Austrittsseite 25 für zumindest teilweise verdampftes
Gas umfasst und wobei die Austrittsseite 25 mit einer Abgasleitung 6 strömungsverbunden
ist, wobei die Rohrleitung 14 in ihrem Innern Elemente 18 zur
Erzeugung von Strömungsturbulenzen
oder zur Erzeugung einer radialen Trennung von Flüssig- und
Gasphase aufweist. Durch die Strömungstur bulenzen
wird eine Gasgrenzschichtdicke an einer Rohrwand 23 der
Rohrleitung verringert, wodurch der thermische Kontakt des verflüssigten
Gases mit der Rohrwand verbessert wird. Hierbei sind insbesondere
die Elemente 18 durch Einbauten 21 in der Rohrleitung 14,
insbesondere durch entlang zur Längsachse 19 sich
erstreckende Profilstäbe 22 oder
Profilleisten, gebildet, wobei vorteilhafterweise die Profilstäbe 22 oder
Profilleisten sternförmig,
insbesondere mindestens zweistrahlig, vorzugsweise mindestens dreistrahlig,
beispielsweise mindestens 5 strahlig, sind. Die Einbauten 21 können sich
entlang der Längsachse 19 verdrillt
erstrecken. Die Einbauten 21 können sich entlang der Längsachse 19 wellenförmig erstrecken.
Vorteilhafterweise weist die Rohrleitung 14 eine Rohrwand 23 auf
und die Rohrwand 23 ist entlang der Längsachse 19 profiliert,
insbesondere gewellt oder verdrillt. Die Rohrleitung 14 kann
einen Innenrohrquerschnitt aufweisen, der sich entlang der Rohrleitung 14 ändert. Insbesondere
ist die Fläche der
Projektion eines ersten Innenrohrquerschnitts an einer ersten Rohrleitungsstelle 15 auf
einen zweiten Innenrohrquerschnitt an einer zweiten Rohrleitungsstelle 16 kleiner
als 90%, insbesondere kleiner als 70%, vorzugsweise kleiner als
50%, der Fläche
des Innenrohrquerschnitts. Dabei sind die erste und die zweite Rohrleitungsstelle
entlang einer Längsrichtung
der Rohrleitung um 100 mm beabstandet.
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Die
Rohrleitung 14 kann an ihrer Außenseite insbesondere aufgewalzte
Lamellen 17 aufweisen, wobei die Lamellen 17 schraubenförmig umlaufend und/oder
wellenförmig
sind. Die Rohrleitung 14 und die Elemente 18 sind
insbesondere aus einem homogenen Material, insbesondere Kupfer,
gefertigt, insbesondere aus dem Außenbereich des fluidführenden
Rohrs aus einem Stück
gedrückt,
verschweißt oder
verlötet.
Hierdurch werden thermisch induzierte Verspannungen reduziert. Die
Elemente 18 können einen
Innenrohrquerschnitt der Rohrleitung 14 in mindestens zwei,
insbesondere mindestens 3, vorzugsweise mindestens 5, Innenrohrteilquerschnitte unterteilen.
Hierdurch wird das Verhältnis
der Wandgesamtoberfläche
zum Rohrleitungsvolumen verbessert. Insbesondere verbreitern sich
die Innenrohrteilquerschnitte radial nach außen hin. Ein Phasentrenner 24 zum
Abtrennen von verflüssigtem
Gas von verdampftem Gas vorgesehen ist, der mit der Austrittsseite 25 strömungsverbunden
ist. Der Phasentrenner kann 24 als Druckbehälter ausgebildet
sein. Die Eintrittsseite 26 für das verflüssigte Gas kann geodätisch oberhalb
der Austrittsseite 25 für
das zumindest teilweise verdampfte Gas angeordnet sein. Vorteilhafterweise
weist der Wärmetauscher 30 eine wendelförmig um
die Rohrleitung 14 gewickelte Widerstandsheizung 28 auf.
Hiermit kann am Wärmetauscher
gebildetes Eis entfernt werden. Unterhalb der Rohrleitung 14 kann
eine Auffangwanne 31 für Kondensat
vorgesehen, wobei insbesondere die Auffangwanne 31 ein
Heizelement 32 aufweist. Der Wärmetauscher 30 kann
ein insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff hergestelltes
Wärmetauschergehäuse 29 aufweisen,
welches die Luftführung innerhalb
des Wärmetauschers 30 vorgibt,
wobei insbesondere eine Ausblasöffnung 33 vorgesehen,
welche Fangkanten 34 zum Auffangen von Wassertropfen aufweist.
Mit Hilfe der Fangkanten 34 kann vermieden werden, dass
Tauwasser in die Strömungskanäle 7 eingeblasen
wird und dort vereist. Vorteilhafterweise sind mindestens ein Drucksensor 35 am Wärmetauscher 30 und
ein Mittel 20 zur Überprüfung der
Gasdichtheit des Kühlsystems
insbesondere des Wärmetauschers 30 vorgesehen,
wobei insbesondere ein Temperatursensor 37 am Wärmetauscher 30 vorgesehen
ist und mit dem Mittel 36 zur Überprüfung der Gasdichtheit elektrisch
verbunden ist. Hierfür
wird ein Überdruck
in dem Leitungssystem für
das verflüssigte
Gas aufgebaut und beobachtet, ob dieser Überdruck stabil bleibt. Ein
Absinken des Druckes indiziert eine Leckage. Die Temperatursensoren dienen
dazu festzustellen, ob sich die Druckmessung beeinflussendes flüssiges Gas
in der Rohrleitung befindet. Um auszuschließen, dass ein konstanter Druck
auf ein defektes Zulaufventil zurück zu führen ist, wird im Rahmen der
Gasdichtheitsprüfung
auch ein Funktionstest der Ventile durchgeführt. Dieser entspannt zunächst den
Druck aus dem zu prüfenden Volumen
und sperrt den so im Prüfvolumen
befindlichen Atmosphärendruck
ein.
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Dieser
darf nicht steigen, da sonst von einer Leckage in der Zulaufseite
auszugehen ist.
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Ein
besonders vorteilhaftes Verfahren zum Aufbauen eines Überdrucks
in einem Tank 5 für
verflüssigtes
Gas eines Kühlfahrzeugs 2 mit
einem Verdampfer 1 für
das verflüssigte
Gas, wobei der Verdampfer 1 mit dem Tank 5 über eine
Leitung 42 für verflüssigtes
Gas fluidleitend verbunden ist und wobei in der Leitung 42 ein
Ventil 49 angeordnet ist, umfasst folgende Verfahrensschritte: Öffnen des
Ventils 49 und Zulassen, dass verflüssigtes Gas aus dem Tank 5 in
die Leitung 42 gelangt; Schließen des Ventils 49 derart,
dass ein Anteil des verflüssigten
Gases in der Leitung 42 verweilt und in den Tank 5 zurückströmen kann;
Erwärmen
des Anteils in der Leitung 42. Auf diese Weise wird Wärme/Energie
in den Tank gebracht und führt
dort zu einer Druckerhöhung.
Bevorzugt wird die Leitung 42 so erwärmt, dass der in ihr befindliche
Anteil zumindest teilweise verdampft. Mit dieser Verfahrensweise
ist ein sehr effizienter Betrieb des Kühlverfahrens bzw. des Kühlfahrzeugs ohne
Verwendung einer motorischen Pumpe möglich. Vorteilhafterweise wird
zum Zeitpunkt des Schließens
des Ventils 49 in der Leitung 42 stromaufwärts vom
Ventil 49 ein Volumen an verflüssigten Gas von mindestens
1/1500, insbesondere mindestens 1/700, beispielsweise mindestens
1/300, des Volumens des Tanks 5 eingeschlossen. Durch das Erwärmen verdampft
insbesondere mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, beispielsweise
mindestens 50% oder mindestens 80%, des in der Leitung 5 verweilenden
Anteils an verflüssigten
Gas. Das Erwärmen
kann durch Umgebungswärme
an der Leitung 42 erfolgen.
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Ein
besonders vorteilhaftes Verfahren zum Fördern von verflüssigtem
Gas aus einem Tank 5 in einen geodätisch höher gelegenen Verdampfer 1 eines
Kühlfahrzeugs 2,
wobei der Verdampfer 1 mit dem Tank 5 über eine
Leitung 42 für
verflüssigtes Gas
strömungsverbunden
ist und in der Leitung 42 ein Ventil 42 ange ordnet
ist, umfasst die Schritte: Aufbauen eines Überdruckes in dem Tank nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Aufbauen eines Drucks, und Öffnen
des Ventils 42 und Zulassen, dass das verflüssigte Gas
durch den Überdruck
in den Verdampfer 1 gedrückt wird. Zum Aufbauen des Drucks
wird insbesondere das Ventil 42 stoßweise geöffnet.
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Eine
besonders vorteilhafte Vorrichtung zum Aufbauen eines Überdrucks
in einem Tank 5 für
verflüssigtes
Gas eines Kühlfahrzeugs 2 mit
einem Verdampfer 1 für
das verflüssigte
Gas, wobei der Verdampfer 1 mit dem Tank 5 über eine
Leitung 42 für verflüssigtes
Gas fluidleitend verbunden ist und wobei in der Leitung 42 ein
Ventil 49 angeordnet ist, umfasst eine Steuerung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Aufbauen eines Drucks, wobei insbesondere das Innenvolumen in der
Leitung 42 stromaufwärts
vom Ventil 49 mindestens 1/1500, insbesondere mindestens
1/700, beispielsweise mindestens 1/300, des Innenvolumens des Tanks 5 beträgt. Vorteilhafterweise
weist die Leitung 42 eine thermische Isolation auf, wobei
insbesondere die Leitung oder deren Isolation stromaufwärts von
dem Ventil 49 eine solche Wärmebrücke 51 beziehungsweise
eine solche Wärmekapazität aufweist,
dass eine hinreichende Erwärmung
des im Tank 5 befindlichen flüssigen Stickstoffs geleistet werden
kann.
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Ein
vorteilhaftes Kühlsystem 45 für ein Kühlfahrzeug 2 mit
mindestens einem Kühlraum 4, 9,
einem Tank 5 für
verflüssigtes
Gas und einem Verdampfer 1 zum Verdampfen des verflüssigten
Gases und Kälteabgabe
an den Kühlraum 4, 9,
wobei der Verdampfer 1 mit dem Tank 5 über eine
Leitung 42 für verflüssigtes
Gas fluidleitend verbunden ist und wobei in der Leitung 42 ein
Ventil 49 angeordnet ist, sieht die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Aufbauen eines Druckes vor.
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Im
Hinblick auf sicherheitstechnische Fragestellungen und auch aus
Gründen
des technischen Wirkungsgrads umfasst ein vorteilhaftes erstes Verfahren
zum Über wachen
der Gasdichtheit eines Kühlsystems 45 eines
Kühlfahrzeugs 2 die
folgenden Schritte: Erfassen eines zeitlichen Temperaturverlaufs
an mindestens einer ersten Stelle 46 im Kühlsystem 45 und
Bestimmen einer Änderung
der Temperatur an der ersten Stelle 46 innerhalb eines
ersten Zeitintervalls; Vergleichen der Änderung mit einem ersten Referenzwert
und Auslösen
eines ersten Warnsignals, falls die Änderung den ersten Referenzwert überschreitet.
Im Hinblick auf sicherheitstechnische Fragestellungen und auch aus
Gründen des
technischen Wirkungsgrads umfasst ein vorteilhaftes zweites Verfahren
zum Überwachen
der Gasdichtheit eines Kühlsystems 45 eines
Kühlfahrzeugs 2 die
folgenden Schritte: Beaufschlagen eines Leitungsabschnittes 57 des
Kühlsystems 45 mit
einem Überdruck;
Absperren dieses Leitungsabschnittes 57; Erfassen eines
zeitlichen Druckverlaufs an mindestens einer zweiten Stelle 47 in
dem Leitungsabschnitt 57 und Bestimmen einer Änderung
des Drucks an der zweiten Stelle 47 innerhalb eines zweiten
Zeitintervalls; Vergleichen der Änderung
mit einem zweiten Referenzwert und Auslösen eines zweiten Warnsignals,
falls die Änderung
den zweiten Referenzwert überschreitet,
wobei insbesondere das Verfahren nach einer Zeitverzögerung erneut
durchgeführt
wird, wenn der Druck steigt. Vorteilhafterweise erfolgt ein weiteres
Warnsignal, wenn der Druck unterhalb eines vorgegebenen Mindestdrucks
liegt. Dabei ist es vorteilhaft, das erste Verfahren mit dem weiteren
Verfahren zu kombinieren, wobei insbesondere das weitere Verfahren
insbesondere durchgeführt
wird, wenn das erste Warnsignal ausgelöst ist. Vorteilhafterweise
entspricht der erste Referenzwert einem Temperaturabfall von höchstens
20°C pro
Minute, insbesondere höchstens
10°C pro
Minute, beispielsweise höchstens
5°C pro
Minute. Der zweite Referenzwert entspricht insbesondere einem Druckabfall
von höchstens
1 bar pro Minute, insbesondere höchstens
0.5 bar pro Minute, beispielsweise höchstens 0.2 bar pro Minute.
Für einen
Grobtest weist das erste und/oder zweite Zeitintervall beispielsweise eine
zeitliche Länge
zwischen 1 Sekunde und 300 Sekunden, insbesondere zwischen 50 und
180 Sekunden, beispielsweise zwischen 10 und 60 Sekunden, auf. Für einen
Feintest weist das zweite Zeitintervall beispielsweise eine zeitliche
Länge zwischen 5
Minuten und 24 Stunden, insbesondere zwischen 30 Minuten und 12
Stunden, beispielsweise zwischen 1 Stunde und 4 Stunden, auf. Die Überwachung
der Gasdichtheit kann durch das Ausschalten des Kühlfahrzeugs 2 initiiert
werden. Das erste und/oder zweite Warnsignal kann mit einem Anzeigegerät 44 optisch
und/oder akustisch signalisiert werden. Die Überwachung wird insbesondere
während einer
Abtauphase des Kühlsystems 45 initiiert und/oder
durchgeführt.
-
Alternativ
oder zusätzlich
ist es möglich,
die Gasdichtheit eines Kühlsystems 45 nach
einem Verfahren zu überwachen,
welches die folgenden aufeinander folgenden Schritte umfasst:
- a) Schließen
eines Ventils 49 zwischen einem Tank und mindestens einem
der folgenden Elemente: einem Wärmetauscher 30 und
einem Verdampfer 1 bei zumindest zeitweise gleichzeitigem Öffnen eines
weiteren Ventils 55, über
welches eine strömungstechnische
Verbindung zu einer Abgasleitung 6 herstellbar ist und
Messen des Druckes zwischen dem Ventil 49 und dem weiteren
Ventil 55;
- b) Schließen
des weiteren Ventils 55 und Messen des Druckes zwischen
dem Ventil 49 und dem weiteren Ventil 55; und
- c) Öffnen
des Ventils 49 und Messen des Drucks zwischen dem Ventil 49 und
dem weiteren Ventil 55.
-
Bei
einem intakten Ventil 49 und intaktem weiteren Ventil 55 sollte – eine im
wesentlichen konstante Temperatur vorausgesetzt – in Schritt a) der gemessene
Druck dem Umgebungsdruck außerhalb des
Kühlsystems, üblicherweise
dem Atmosphärendruck
entsprechen. In Schritt b) sollte der gemessene Druck zeitlich konstant
sein, während
in Schritt c) ein Druckanstieg bis hin zu einem Gleichgewichtsdruck und
daran anschließend
ein im wesentlichen konstanter Druck gemessen werden. Diese Drücke können insbesondere
mit vorgebbaren Referenz werten verglichen werden, um so eine Fehlfunktion
der Ventile 49, 55 detektieren zu können.
-
Ein
besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems 45 eines
Kühlfahrzeugs 2 mit
mindestens einem Kühlraum 4, 9 umfasst mindestens
eines der beiden Verfahren zum Überprüfen der
Gasdichtheit des Kühlsystems 45,
wobei insbesondere das Kühlsystem 45 einen
Ventilator 8 aufweist und der Ventilator 8 angeschaltet
wird, wenn eine Tür 48 des
Kühlraums 4, 9 geöffnet wird.
-
Ein
besonders vorteilhaftes Kühlsystem 45 für eine Kühlfahrzeug 2 umfasst
mindestens einen Tank für
verflüssigtes
Gas, mindestens einen Verdampfer 1 und ein Mittel 20 zur Überprüfung der
Gasdichtheit des Kühlsystems 45 mit
mindestens einem Temperatursensor 37 und/oder mindestens
einem Drucksensor 35 zur Durchführung mindestens eines der
beiden Verfahren zum Überprüfen der
Gasdichtheit des Kühlsystems 45,
wobei insbesondere ein Kühlraum 4, 9 mit
einer Tür 48 und
ein Ventilator 8 vorgesehen ist und der Ventilator 8 in
Betrieb genommen wird, sobald die Tür 48 geöffnet ist.
Insbesondere wird der Ventilator 8 in Betrieb genommen,
wenn eine Gasleckage detektiert und die Tür 48 des Kühlraums 4, 9 geöffnet wird.
-
Ein
besonders vorteilhaftes Kühlfahrzeug 2 umfasst
das vorstehend beschriebene Kühlsystem 45.
-
Die
Erfindung betrifft ein mobiles Kühlfahrzeug 2 umfassend
ein Kühlraumgehäuse 3 für mindestens
einen darin befindlichen Kühlraum 4,
einen Tank 5 für
verflüssigtes
Gas, einen Verdampfer 1 zur Verdampfung des verflüssigten
Gases unter Abgabe von Kälte
an den Kühlraum 4 und
eine Abgasleitung 6 für
das verdampfte Gas, wobei der Verdampfer 1 außerhalb
des Kühlraumes 4 angeordnet
ist; sowie ein Verfahren zum Kühlen
eines Kühlraumes 4 eines mobilen
Kühl fahrzeuges 2 umfassend
die folgenden Verfahrensschritte: Entnehmen eines verflüssigten Gases
aus einem Tank 5 und Zuführen des Gases in einen außerhalb
des Kühlraumes 4 angeordneten Verdampfer 1;
Entnehmen eines zu kühlenden
Kühlluftstromes
aus dem Kühlraum 4,
Verdampfen des verflüssigten
Gases in dem Verdampfer 1 und Ausnutzen zumindest eines
Teils des Kälteinhalts
zum Abkühlen
des Kühlluftstromes;
Einleiten des gekühlten
Kühlluftstrom
in den Kühlraum 4.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine zuverlässige und
effiziente Kühlung
von Waren bei einer besonders hohen Betriebssicherheit und Energieersparnis realisiert
werden kann.
-
- 1
- Verdampfer
- 2
- Kühlfahrzeug
- 3
- Kühlraumgehäuse
- 4
- Kühlraum
- 5
- Tank
- 6
- Abgasleitung
- 7
- Strömungskanäle
- 8
- Ventilator
- 9
- Kühlraum
- 10
- Kühlmodul
- 11
- oberer
Bereich
- 12
- unterer
Bereich
- 13
- Druckaufbaumitel
- 14
- Rohrleitung
- 15
- erste
Rohrleitungsstelle
- 16
- zweite
Rohrleitungsstelle
- 17
- Lamellen
- 18
- Elemente
- 19
- Längsachse
- 20
- Mittel
zur Überprüfung des
Gasdichtheit des Wärmetauschers 30 bzw
des Verdampfers 1
- 21
- Einbauten
- 22
- Profilstäbe
- 23
- Rohrwand
- 24
- Phasentrenner
- 25
- Austrittsseite
- 26
- Eintrittsseite
- 27
- gekühlte Kühlluft
- 28
- Widerstandsheizung
- 29
- Wärmetauschergehäuse
- 30
- Wärmetauscher
- 31
- Auffangwanne
- 32
- Heizelement
- 33
- Ausblasöffnung
- 34
- Fangkanten
- 35
- Drucksensor
- 36
- Zuleitung
des Phasentrenners 24
- 37
- Temperatursensor
- 38
- Drucksteuerung
- 39
- zu
kühlende
Kühlluft
- 40
- Ableitung
des Phasentrenners 24
- 41
- Verwirbelungsstruktur
- 42
- Leitung
für verflüssigtes
Gas
- 43
- elektrische
Leitung
- 44
- Anzeigegerät
- 45
- Kühlsystem
- 46
- erste
Stelle
- 47
- zweite
Stelle
- 48
- Tür
- 49
- Ventil
- 50
- Stirnseite
- 51
- Wärmebrücke
- 52
- Motor
für Ventilator
- 53
- Temperatursensor
- 54
- Strömungsrichtung
des verflüssigten
Gases
- 55
- weiteres
Ventil
- 56
- Abgas
- 57
- Leitungsabschnitt