DE112011100483T5 - Liquid air cooling system for storage tanks - Google Patents
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Abstract
Ein Flüssigluft-Kühlsystem für einen wärmeisolierten Speicherbehälter schließt ein Behältnis, das zur Speicherung von Flüssigluft darin ausgestaltet ist; ein Leitungssystem mit einem ersten, mit dem Behältnis verbundenen Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt, der zur Anordnung im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters ausgestaltet ist; einen mit dem zweiten Endabschnitt des Leitungssystems verbundenen Sprühkopf; ein Kontroll- und/oder Steuersystem, das elektrisch mit dem Behältnis und dem Sprühkopf verbunden ist, um die Strömung von Flüssigluft von dem Behältnis zu dem Sprühkopf zu kontrollieren bzw. zu steuern, ein.A liquid air cooling system for a heat-insulated storage container includes a container configured to store liquid air therein; a piping system having a first end portion connected to the container and a second end portion configured to be disposed inside the heat-insulated storage container; a spray head connected to the second end portion of the piping system; a control and / or control system electrically connected to the container and the spray head for controlling the flow of liquid air from the container to the spray head.
Description
Diese Anmeldung nimmt unter 35 U. S. C. § 119 (e) die Priorität der U.S. Provisional Patentanmeldung Lfd. Nr. 61/318,607 mit dem Titel FLÜSSIGLUFT-KÜHL-SYSTEM FÜR SPEICHERBEHÄLTER in Anspruch, deren Inhalt unter Bezugnahme darauf vorliegend insgesamt einbezogen wird.This application under 35 U.S.C. § 119 (e) takes the priority of U.S. Pat. Provisional Patent Application Lfd. No. 61 / 318,607 entitled LIQUID AIR COOLING SYSTEM FOR STORAGE CONTAINERS, the content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
Gebiet der Erfindung:Field of the invention:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Speicherbehälter, beispielsweise statische oder mobile Speicherbehälter. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kühlsystem für wärmeisolierte statische oder mobile Speicherbehälter.The present invention relates generally to storage containers, such as static or mobile storage containers. In particular, the present invention relates to a cooling system for heat-insulated static or mobile storage containers.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Viele Speicherbehälter einschließlich sowohl statischer als auch mobiler Speicherbehälter, werden bzw. sind wärmeisoliert, um den Behälter in die Lage zu versetzen, abgekühlt oder erkaltet zu werden. Solche isolierten Behälter werden laufend für die Lagerung, Erhaltung sowie Haltbarmachung von Produkten wie Nahrungsmitteln und biologischen Materialien, die beispielsweise niedrige oder Unter-Null-Temperaturen erfordern, verwendet. Oftmals werden solche niedrigen Temperaturen durch die Verwendung elektrischer oder Motor-betriebener Kühlsysteme erreicht. Wahlweise können ebenso gut flüssige Kryogengase sowohl in direkten als auch in indirekten Anwendungen benutzt werden.Many storage containers, including both static and mobile storage containers, are or are thermally insulated to enable the container to be cooled or cooled. Such insulated containers are currently used for the storage, maintenance and preservation of products such as food and biological materials which require, for example, low or sub-zero temperatures. Often, such low temperatures are achieved through the use of electric or engine-powered cooling systems. Optionally, liquid cryogenic gases can be used equally well in both direct and indirect applications.
Kryogengas-Kühlsysteme verwenden typischerweise Kohlendioxid, Stickstoff oder andere nicht-atmungsaktive bzw. nicht für die Atmung bestimmte/geeignete (Anm. d. Übers.'s: also i. d. R. schädliche) Gase als Kühlmittel. Jedoch führen diese Gase in den Konzentrationen, wie sie in direkten Anwendungssystemen verwendet werden, in denen das kalte Gas direkt in den Behälter eingeführt wird, zur Verarmung des Sauerstoffniveaus unter dasjenige, das zur Erhaltung menschlichen Lebens benötigt wird. Deshalb müssen, und zwar vor dem Betreten des Behälters, entweder die Gase entlüftet werden, oder die betretende Person muss ein Atemgerät tragen. Außerdem ist der Behälter typischerweise auch mit Einrichtungen ausgestattet, die den Sauerstoffpegel überwachen. Solche Einrichtungen können so arbeiten, dass sie einen Alarm bezüglich der Unzulänglichkeit zur Erhaltung menschlichen Lebens abgeben und/oder für eine Sperre gegen ein Betreten des Behälters im Falle von Sauerstoffpegeln unter denen, die zur Erhaltung menschlichen Lebens nötig sind, sorgen. Andere Kryogengas-Kühlsysteme für medizinische Bildgebung und Teilchenphysik können z. B. flüssiges Helium verwenden, um superkalte Temperaturen zu erzielenCryogenic gas refrigeration systems typically use carbon dioxide, nitrogen, or other non-breathable or non-respirable gases as refrigerants. However, at the concentrations used in direct application systems where the cold gas is introduced directly into the container, these gases deplete the level of oxygen below that needed to sustain human life. Therefore, before entering the container, either the gases must be vented or the person entering must wear a breathing apparatus. In addition, the container is typically also equipped with devices that monitor the oxygen level. Such devices may operate to give an alarm regarding the inadequacy of maintaining human life and / or provide a barrier to entry of the container in the event of oxygen levels below those necessary to maintain human life. Other cryogen gas cooling systems for medical imaging and particle physics may e.g. For example, use liquid helium to achieve supercold temperatures
Wahlweise arbeiten indirekte Kryogengas-Kühlsysteme so, dass die Kühlgase zum Zirkulieren durch einen Wärmetauscher gebracht werden und nicht direkt in den Behälter eintreten. Im Falle der Wärmetauscher-Fehlerhaftigkeit können solche Systeme jedoch auch eine Erstickungsgefahr darstellen, gegen die ein Schutz erforderlich ist.Optionally, indirect cryogen gas cooling systems operate such that the cooling gases are circulated through a heat exchanger and do not enter directly into the container. In the case of heat exchanger failure, however, such systems may also present a choking hazard against which protection is required.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die vorliegende Erfindung kann eines oder mehrere der in den beigefügten Ansprüchen genannten Merkmale und/oder eines oder mehrere der folgenden Merkmale und Kombinationen davon umfassen.The present invention may include one or more of the features recited in the appended claims and / or one or more of the following features and combinations thereof.
Gemäß einem Aspekt der gegenwärtigen Offenbarung umfasst ein Flüssigluft-Kühlsystem für einen wärmeisolierten Speicherbehälter ein Behältnis, das ausgestaltet ist, Flüssigluft darin zu speichern, ein Leitungssystem mit einem ersten, mit dem Behältnis verbundenen Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt, der ausgestaltet ist, um im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters angeordnet zu sein/zu werden, einen mit dem zweiten Endabschnitt des Leitungssystems verbundenen Sprühkopf und ein Kontroll- und/oder Steuersystem (Anm. d. Übers.'s: im Folgenden häufiger auch nur „Kontrollsystem” oder „Steuersystem”), das elektrisch mit dem Behältnis und dem Sprühkopf verbunden ist, um die Strömung von Flüssigluft von dem Behältnis zu dem Sprühkopf zu kontrollieren bzw. zu steuern.According to one aspect of the present disclosure, a liquid-air cooling system for a heat-insulated storage container includes a container configured to store liquid air therein, a piping system having a first end portion connected to the container, and a second end portion configured to be inside the heat-insulated storage container to be arranged /, a spray head connected to the second end portion of the piping system and a control and / or control system (in the following more often only "control system" or "control system") , which is electrically connected to the container and the spray head to control the flow of liquid air from the container to the spray head.
In einer veranschaulichenden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ferner einen weiteren Sprühkopf einschließen, der mit dem zweiten Endabschnitt des Leitungssystems verbunden ist.In an illustrative embodiment, the liquid air cooling system may further include a further spray head connected to the second end portion of the conduit system.
In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ferner einen Verdampfer einschließen, der mit dem Behältnis und dem Leitungssystem verbunden ist. Zur beispielhaften Veranschaulichung kann der Verdampfer so arbeiten, dass er Flüssigluft in einen gasförmigen Zustand umwandelt.In another illustrative embodiment, the liquid air cooling system may further include an evaporator connected to the container and the conduit system. By way of example, the evaporator may operate to convert liquid air to a gaseous state.
In noch einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ferner einen Temperatur-Sensor einschließen, der ausgestaltet ist, im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters angeordnet zu sein/zu werden. In weiterer Erläuterung kann der Temperatur-Sensor ausgestaltet sein/werden, die Temperatur im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters zu überwachen. Noch weiter erläuternd kann der Temperatur-Sensor so mit dem Kontroll- und/oder Steuersystem elektrisch verbunden werden, dass dieses ausgestaltet werden kann, die Strömungsrate der Flüssigluft von dem Flüssigluft-Behältnis basierend auf der von dem Temperatur-Sensor ermittelten Temperatur einzustellen. In der Folge kann das Behältnis einen Einlass-Stutzen und ein Einlass-Ventil in dem Einlass-Stutzen sowie einen Auslass-Stutzen und ein Auslass-Ventil in dem Auslass-Stutzen einschließen. Erläuternd können das Einlass-Ventil und das Auslass-Ventil jeweils so mit dem Kontroll- und/oder Steuersystem elektrisch verbunden sein, dass dieses ausgestaltet werden kann, das Auslass-Ventil zu öffnen und zu schließen, um die Strömungsrate der Flüssigluft von dem Flüssigluft-Behältnis einzustellen.In still another illustrative embodiment, the liquid air cooling system may further include a temperature sensor configured to be disposed inside the heat-insulated storage container. In further explanation, the temperature sensor may be configured to monitor the temperature inside the thermally insulated storage container. Still further explaining, the temperature sensor may be electrically connected to the control and / or control system such that it may be configured to measure the flow rate of the liquid air from the liquid air tank based on the temperature detected by the temperature sensor adjust. As a result, the container may include an inlet stub and an inlet valve in the inlet stub and an outlet stub and outlet valve in the outlet stub. Illustratively, the inlet valve and the outlet valve may each be electrically connected to the control and / or control system such that it may be configured to open and close the outlet valve to adjust the flow rate of the liquid air from the liquid air flow. Set container.
In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ferner ein zweites Behältnis einschließen, das ausgestaltet ist, darin Flüssigluft zu speichern. Vorzugsweise kann das zweite Behältnis mit dem Leitungssystem verbunden sein/werden.In another illustrative embodiment, the liquid air cooling system may further include a second container configured to store liquid air therein. Preferably, the second container may be connected to the conduit system.
In noch einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ferner einen Strömungsrate-Sensor umfassen, der ausgestaltet ist, die Strömungsrate der Flüssigluft innerhalb des Leitungssystems zu fühlen bzw. zu ermitteln. Vorteilhaft kann der Strömungsrate-Sensor so mit dem Kontroll- und/oder Steuersystem elektrisch verbunden sein, dass dieses ausgestaltet werden kann, um die Strömungsrate der Flüssigluft von dem Flüssigluft-Behältnis basierend auf der Strömungsrate einzustellen, die von dem Strömungsrate-Sensor ermittelt wird.In yet another illustrative embodiment, the liquid air cooling system may further include a flow rate sensor configured to sense the flow rate of the liquid air within the conduit system. Advantageously, the flow rate sensor may be electrically connected to the control and / or control system such that it may be configured to adjust the flow rate of the liquid air from the liquid air tank based on the flow rate determined by the flow rate sensor.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt ein Kühlspeicher-(An)Hänger zum Transportieren gekühlten Frachtguts einen wärmeisolierten Speicherbehälter und ein Flüssigluft-Kühlsystem ein, das mit dem wärmeisolierten Speicherbehälter verbunden ist, um Flüssigluft einem Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters zuzuführen. Bei einer erläuternden Ausführungsform kann das Flüssigluft-Kühlsystem ein Behältnis, das ausgestaltet ist, um Flüssigluft darin zu speichern, und ein Leitungssystem einschließen, das einen ersten, mit dem Behältnis verbundenen Endabschnitt und einen im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters angeordneten zweiten Endabschnitt aufweist. Das Leitungssystem kann eine Mehrzahl Ventile einschließen, die ausgebildet sind, die Strömung der Flüssigluft von dem Behältnis zu dem wärmeisolierten Raum zu steuern/zu kontrollieren.According to another aspect of the present disclosure, a refrigerated storage trailer for transporting cooled cargo includes a heat-insulated storage tank and a liquid-air cooling system connected to the heat-insulated storage tank to supply liquid air to an inside of the heat-insulated storage tank. In an illustrative embodiment, the liquid air cooling system may include a container configured to store liquid air therein and a conduit system having a first end portion connected to the container and a second end portion disposed inside the thermally insulated storage container. The conduit system may include a plurality of valves configured to control the flow of the liquid air from the container to the thermally-insulated space.
Ferner kann zwecks Erläuterung das Flüssigluft-Kühlsystem eine Mehrzahl mit dem zweiten Endabschnitt des Leitungssystems verbundener Sprühköpfe einschließen. Der Kühlspeicher-Hänger kann ferner ein Steuer- und/oder Kontrollsystem einschließen, das mit dem Flüssigluft-Kühlsystem elektrisch verbunden ist, um die Strömungsrate der Flüssigluft in das Innere des wärmeisolierten Behälters zu steuern/zu kontrollieren. Vorzugsweise kann der Kühlspeicher-Hänger auch einen Temperatur-Sensor einschließen, der im Inneren des wärmeisolierten Speicherbehälters angeordnet ist. Der Temperatur-Sensor kann ausgestaltet sein, die Temperatur innerhalb des wärmeisolierten Speicherbehälters zu überwachen, und er kann elektrisch mit dem Steuer- bzw. Kontrollsystem derart verbunden sein, dass das Steuer- bzw. Kontrollsystem die Strömungsrate der Flüssigluft von dem Flüssigluft-Behältnis, basierend auf der von dem Temperatur-Sensor ermittelten Temperatur einstellen kann.Further, for purposes of explanation, the liquid air cooling system may include a plurality of spray heads connected to the second end portion of the conduit system. The refrigerated storage trailer may further include a control and / or control system electrically connected to the liquid air cooling system to control the flow rate of the liquid air into the interior of the thermally insulated container. Preferably, the refrigerated storage trailer may also include a temperature sensor disposed inside the thermally insulated storage container. The temperature sensor may be configured to monitor the temperature within the heat-insulated storage container and may be electrically connected to the control system such that the control system controls the flow rate of the liquid air from the liquid-air container can set on the temperature detected by the temperature sensor.
Bei einer anderen erläuternden Ausführungsform kann der Kühlspeicher-Hänger eine Mehrzahl Strömungsrate-Sensoren einschließen, die ausgestaltet sind, die Strömungsrate der Flüssigluft durch das Leitungssystem zu messen.In another illustrative embodiment, the cold store hanger may include a plurality of flow rate sensors configured to measure the flow rate of the liquid air through the conduit system.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt ein Verfahren zum Kühlen eines Speicherbehälters ein Bereitstellen einer Quelle mit Druck beaufschlagter Flüssigluft; ein Einspritzen der Flüssigluft von der Quelle durch einen Sprühkopf in den Speicherbehälter und ein Steuern bzw. Kontrollieren der Strömungsrate der Flüssigluft von der Quelle ein.In accordance with yet another aspect of the present disclosure, a method of cooling a storage container includes providing a source of pressurized liquid air; injecting the liquid air from the source through a spray head into the storage tank and controlling the flow rate of the liquid air from the source.
Bei einer erläuternden Ausführungsform kann das Steuern bzw. Kontrollieren der Strömungsrate ein Überwachen einer Temperatur eines Inneren des Speicherbehälters und ein Einstellen der Strömungsrate der Flüssigluft von der Quelle, basierend auf der durch Überwachung ermittelten Temperatur, einschließen.In an illustrative embodiment, controlling the flow rate may include monitoring a temperature of an interior of the storage tank and adjusting the flow rate of the liquid air from the source based on the temperature sensed by monitoring.
Bei einer anderen erläuternden Ausführungsform kann das Steuern bzw. Kontrollieren der Strömungsrate ein Überwachen der Strömungsrate von Flüssigluft von der Quelle und ein Einstellen der Strömungsrate der Flüssigluft von der Quelle, basierend auf der ermittelten Strömungsrate, einschließen.In another illustrative embodiment, controlling the flow rate may include monitoring the flow rate of liquid air from the source and adjusting the flow rate of the liquid air from the source based on the determined flow rate.
Bei einer noch anderen erläuternden Ausführungsform kann das Verfahren ein Bestimmen, ob sich die Temperatur in dem Speicherbehälter in einem vorbestimmten Temperatur-Bereich befindet, und ein Erzeugen eines Strömungsrate-Steuersignals in Reaktion darauf einschließen. Vorteilhaft kann das Verfahren ferner ein Verändern der Strömungsrate der Flüssigluft von der Quelle in Reaktion auf das Strömungsrate-Steuersignal einschließen.In yet another illustrative embodiment, the method may include determining whether the temperature in the storage container is within a predetermined temperature range and generating a flow rate control signal in response thereto. Advantageously, the method may further include changing the flow rate of the liquid air from the source in response to the flow rate control signal.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung schließt ein Flüssigluft-Kühlsystem für einen wärmeisolierten Speicherbehälter ein Flüssigluft-Kühlsystem und ein Flüssigluft-Kontroll- bzw. Steuersystem ein, das elektrisch mit dem Flüssigluft-Kühlsystem verbunden ist. Das Kontroll- bzw. Steuersystem schließt (i) eine Prozess-Einheit und (ii) eine Speicher-Einheit ein, die elektrisch mit der Prozess-Einheit verbunden ist. Erläuternd weist die Speicher-Einheit eine Mehrzahl in ihr gespeicherter Befehle auf, was bei deren Ausführung durch die Prozess-Einheit diese veranlasst: (a) das Flüssigluft-Kühlsystem so zu betätigen, dass Flüssigluft von einem Flüssigluft-Speicherbehältnis zu einem wärmeisolierten Inneren eines Hängers befördert wird, (b) zu bestimmen, ob sich die Temperatur in dem wärmeisolierten Inneren des Hängers in einem vorbestimmten Temperaturbereich befindet, sowie als Reaktion darauf ein Strömungsrate-Signal zu erzeugen, und (c) die Strömungsrate der Flüssigluft von dem Flüssigluft-Speicherbehältnis zu dem wärmeisolierten Inneren des Hängers in Reaktion auf das Strömungsrate-Signal zu ändern.In accordance with still another aspect of the present disclosure, a liquid air cooling system for a heat-insulated storage tank includes a liquid air cooling system and a liquid air control system that is electrically connected to the liquid air cooling system. The control system includes (i) a process unit and (ii) a memory unit electrically connected to the process unit. Explanatory Notes the storage unit has a plurality of instructions stored therein which, when executed by the process unit, cause it to: (a) operate the liquid air cooling system to convey liquid air from a liquid air storage container to a thermally insulated interior of a trailer (b) determine whether the temperature in the heat-insulated interior of the hanger is in a predetermined temperature range and in response to generate a flow rate signal; and (c) the flow rate of the liquid air from the liquid-air storage tank to the heat-insulated one Interior of the trailer in response to changing the flow rate signal.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS
Zum Zwecke der Verbesserung des Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird jetzt Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsformen genommen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, und es wird eine spezifische Wortwahl getroffen, um dieselben zu beschreiben. Während die Konzepte dieser Offenbarung in Bezug auf einen beweglichen Speicherbehälter beschrieben werden, ist ohne weiteres verständlich, dass sie gleichermaßen auf andere Speicherbehälter im Allgemeinen und im Speziellen auf konventionelle Hänger der Kasten- oder Transporter-Bauweise anwendbar sind, wobei Beispiele dafür reine Last-Tragkörper und -kästen, kleine Personenanhänger und/oder gewerbsmäßige Hänger und dergleichen einschließen, aber nicht darauf beschränkt sein sollen.For the purpose of enhancing the understanding of the principles of the invention, reference will now be made to a number of illustrative embodiments shown in the accompanying drawings and a specific language choice will be used to describe the same. While the concepts of this disclosure will be described with respect to a moveable storage container, it will be readily understood that they are equally applicable to other storage containers in general, and more particularly to conventional box or van hoppers, examples of which are mere load hulls and boxes, small passenger trailers and / or commercial hangers and the like, but are not intended to be limited thereto.
Indem nunmehr auf
Natürlich liegt es im Rahmen dieser Offenbarung, dass der Speicherbehälter jeglicher geeignete, statische oder bewegliche, wärmeisolierte Speicherbehälter sein kann, der in der Lage ist, dass man darin Güter in einer gekühlten oder Unter-Null(das heißt unter 0°C)-Atmosphäre speichern kann. Es ist auch verständlich, dass das Flüssigluft-Kühlsystem in der Lage ist, eine gekühlte Atmosphäre in dem Speicherbehälter
Wie nachstehend im größeren Detail dargelegt wird, verwendet das Flüssigluft-Kühlsystem
Wie vorstehend bemerkt, ist der Behälter
Veranschaulichend schließt das Flüssigluft-Kühlsystem
Das Flüssigluft-Behältnis
Das Flüssigluft-Behältnis
Wie vorstehend bemerkt, schließt das Flüssigluft-Kühlsystem
Wie oben schon bemerkt, befindet sich das Kontroll- und/oder Steuersystem
Im Betrieb arbeitet das Kontroll- und/oder Steuersystem
Das Flüssigluft-Kühlsystem
Im Betrieb wird Flüssigluft aus dem Behältnis
Veranschaulichend sei darauf hingewiesen, dass der gasförmige Zustand der Flüssigluft atembar ist und es deshalb ermöglicht, sofort in den gekühlten Bereich eintreten zu können, ohne dass die Notwendigkeit einer zeitaufwendigen Gas-Evakuierung irgendwelcher nicht atembarer kryogener Gase wie zum Beispiel Kohlendioxid oder Stickstoff oder anderer nicht-atembarer kryogener Gasprodukte besteht. Die Verwendung eines solchen atembaren oder atmungsaktiven Kühlmittels beseitigt auch das Erfordernis der Verifizierung eines sicheren Sauerstoffpegels innerhalb des Inneren
Während die Erfindung im Detail in den vorangehenden Zeichnungen und der Beschreibung dargestellt bzw. beschrieben wurde, sind dieselben als veranschaulichend und nicht-restriktiv in Wesen und Beschaffenheit anzusehen, wobei verständlich sein sollte, dass nur veranschaulichende Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben worden sind und dass für alle Änderungen und Modifizierungen, die in den Geist der Erfindung fallen, Schutz gewünscht wird.While the invention has been illustrated in detail in the foregoing drawings and description, the same are to be regarded as illustrative and non-restrictive in nature and nature, it being understood that only illustrative embodiments thereof have been shown and described and that any changes and modifications that fall within the spirit of the invention are desired protection.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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