DE1133747B - Mechanische Kaelteanlage fuer Kuehlwagen, insbesondere Eisenbahnwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Kälteanlage für Kühlwagen, insbesondere Eisenbahnwagen, bestehend aus einem im Güterraum des Wagens eingebauten Wärmetauscher für die Raumluftkühlung, dessen Flüssigkeitsfüllung durch einen weiteren Wärmetauscher gekühlt wird, der außerhalb des Güterraumes liegt und die Verdampfungseinrichtung einer Kältemaschine bildet, deren Verdichter mit Antrieb, Verflüssiger mit Lüfter sowie Kältemittelsammelbehälter zu einer auswechselbaren Einheit zusammengefaßt sind.

Kühlwagen sollen zum Transport von Lebensmitteln sowohl bei Temperaturen über als auch unter dem Gefrierpunkt verwendet werden können, z. B. zum Transport von eingefrorenen Lebensmitteln bei niedrigen Temperaturen und zum Transport von Frischwaren und Fleisch bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt. Dazu müssen im Wagen automatische Temperaturregler für Temperaturen zwischen —25 und +20° C vorgesehen sein. Da sich die Außentemperatur während des Transports schnell ändern kann, müssen Vorrichtungen sowohl zur Kühlung als auch zur Erwärmung des Güterraumes vorhanden sein. Solche Wagen waren bisher teuer und auf Grund der komplizierten Ausrüstung und der erforderlichen verwickelten Regelvorrichtungen schwer zu bedienen. Bekanntlich erfolgt die Kühlung von Eisenbahnwagen in der Regel durch Luftkühlung. Dazu sind große Wärmeübertragungsflächen und ein großes Verdampfervolumen nötig, um einen wirksamen Betrieb mit minimalem Frostbelag zu erhalten, wenn die Kälteanlage eine austauschbare Einheit sein soll.

Bei bekannten Kälteanlagen der vorstehend beschriebenen Art ist es erforderlich, beim Auswechseln der Einheit die das Kältemittel führenden Leitungen des die Verdampfungseinrichtung der Kältemaschine bildenden Wärmetauschers zu lösen und damit den Kältemittelkreislauf zu unterbrechen. Die Kühleinheit ist daher nach dem Ausbau und vor dem Einbau nicht betriebsfähig, so daß eine vollständige Montage und Überprüfung der Kühleinheit außerhalb des Wagens nicht möglich ist.

Bei anderen bekannten Kälteanlagen wurde die Vorrichtung für die Raumluftkühlung mit in die Baueinheit einbezogen. Diese bekannten Anlagen weisen den Nachteil auf, daß zum Auswechseln der Baueinheit in den Isolierwänden des Kühlwagens Öffnungen vorgesehen werden mußten, durch die hindurch die Baueinheit eingesetzt werden konnte. Außerdem wurde das Gewicht der auswechselbaren Einheit durch die Raumluftkühlvorrichtung wesent-Mechanische Kälteanlage für Kühlwagen,
insbesondere Eisenbahnwagen

Anmelder:

Thore Martin Elfving,
San Mateo, CaI. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Kosel, Patentanwalt,
Bad Gandersheim, Braunschweiger Str. 22

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. November 1955 (Nr. 549 108)

Thore Martin Elfving, San Mateo, CaI. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

lieh erhöht, wodurch die Handhabung der Einheit erschwert wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage mit einer leicht auswechselbaren Kühleinheit zu schaffen, die eine Überholung und Überprüfung der Kühleinheit in ihrer Gesamtheit in einer Werkstatt anstatt im Kühlwagen ermöglicht. Nach der Erfindung wird dies unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Kälteanlagen dadurch erreicht, daß auch noch der zweite Wärmetauscher in die Baueinheit einbezogen und ohne weiteres lösbar mit den fest eingebauten Zuleitungen zum Wärmetauscher im Kühlraum verbunden ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß beim Ausbau der Baueinheit die das Kältemittel führenden Leitungen nicht unterbrochen werden müssen, der Kältemittelkreislauf somit erhalten bleibt und die Baueinheit in ihrer Gesamtheit untersucht und instand gesetzt werden kann. Ebenso kann die Baueinheit vor der Montage im Kühlwagen bereits zusammengesetzt, belastet und geprüft werden. Außerdem ist die Raumluftkühlvorrichtung selbst nicht in der Baueinheit enthalten, die aus diesem Grunde leichter zu handhaben und leichter ein- und ausgebaut werden kann, ohne daß Öffnungen in den

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Isolierwänden des Kühlwagens hergestellt zu werden brauchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Kühlwagen,

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Kühleinheit, zum Teil im Schnitt, und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Kühleinheit in Fig. 3, teilweise geschnitten.

Der Wagen hat einen Mittelträger 5, Seitenträger 6, einen Boden 7 und eine Decke 8. Eine isolierte Zwischenwand 9 zwischen Boden und Decke des Wagens trennt einen Güterraum 10 von einem Maschinenabteil 11, das zwischen der Wand 9 und einer Stirnwand 12 liegt.

Die Zwischenwand 9 ist eine versteifte Stirnwand, die stark genug ist, um Beanspruchungen durch die transportierten Güter ohne Stützung durch die Stirnwand 12 aufzunehmen. Diese wird zweckmäßigerweise wie die Zwischenwand 9, aber aus dünnerem Blech hergestellt. An der Güterraumseite der Zwischenwand 9 ist eine Isolierung 13 zwischen senkrechten Ständern (nicht gezeigt) und waagerechten Trägern 14 angebracht, die durch eine Platte 15 abgedeckt ist.

Der Güterraum ist auf übliche Weise wärmeisoliert und hat eine Decke 16, einen Boden 17 und Wände 18, die in einiger Entfernung von der Isolierung liegen, so daß Luft rings um den Güterraum umgewälzt werden kann. Der Raum 21 über der Decke 16 ist größer als der Raum an den Seitenwänden.

In Raum 19 zwischen der Platte 15 und der Wand 18 ist ein erster Wärmetauscher in der Form eines Rohrschlangenbündels 20 vorgesehen. Ein Gebläse 22 oberhalb des Rohrschlangenbündels 20 dient zum Umwälzen der Luft. Die Luft strömt aufwärts durch das Rohrschlangenbündel zum Zwischenraum oberhalb der Decke 16, durch den Zwischenraum außerhalb der Wände 18 am anderen Ende des Fahrzeugs und kehrt zum Raum 19 durch die Bodenkanäle 23' zurück. Die Luft kann auch wie bei anderen bekannten Konstruktionen direkt auf das Gut gerichtet und zum Raum 19 unter dem Boden zurückgeführt werden.

Die Rohrschlangen des Bündels 20 sind zweckmäßig aus galvanisierten Stahlrohren mit Stahlrippen hergestellt, wodurch die Wand 18 direkt am Bündel befestigt werden kann. Dieses Bündel hängt an der Zwischenwand 9, die durch die Isolierung 13 gestützt wird. Diese Konstruktion ist ebenso stark wie die Stirnwände und kann Güterverlagerungen während des Transports widerstehen.

Ein flüssiger Kälteträger wird mittels einer im Maschinenabteil untergebrachten Saugpumpe 23 umgewälzt und dem Rohrschlangenbündel im Gegenstrom zur Luft zugeführt. Der Kälteträger wird dazu durch ein Rohr 24 zu einem Verteilerstück 25 am oberen Teile des Rohrschlangenbündels 20 geleitet. Das Verteilerstück 25 ist an die Rohrenden des Rohrschlangenbündels angeschlossen. Die Pumpe 23 in einem isolierten Kasten 27 ist an den unteren Teil des Bündels durch eine Leitung 26 angeschlossen, die durch die Zwischenwand 9 hindurchgeht. Von einem Expansionsgefäß 28 am höchsten Punkt des Kreislaufsystems durchbricht ein Entlüftungsrohr 29 ebenfalls die Zwischenwand 9 zum Maschinenabteil hin, so daß Flüssigkeit von dort gegebenenfalls nachgefüllt werden kann.

Der flüssige Kälteträger dient zur Kühlung oder Erwärmung des Rohrschlangenbündels 20 und wird durch Wärmetausch in einem Verdampfer eines Kühlsystems, z. B. einer Kühleinrichtung 30 im Maschinenabteil, temperiert.

Die Kühleinheit 30 gemäß Fig. 3 und 4 besteht aus einer Kältemaschine mit einem Verdampfer. Sie besteht aus einem motorgetriebenen Kompressor 31 mit vorzugsweise 4 bis 6 Zylindern zur Erleichterung des Anlaufens unter Last, einem Kühler 32 mit einem Gebläse samt Motor 33, einem Kühlmittelbehälter 34, einem Filter 35, einem Schauglas 36, einem Wärmetauscher 37, einem durch einen Thermostaten gesteuerten Ventil 38 und einem Doppelrohrverdampfer 39 als zweiten Wärmetauscher, wobei das innere Rohr 40 als Verdampferschlange der Verdichteranlage dient. Da diese Einrichtung an sich bekannt ist, werden die übrigen Einzelheiten nicht näher beschrieben.

Bekannte Regler, wie elektrische Sicherheitsvorrichtungen, Hoch- und Niederdrucksicherungen u. dgl. sind in einem Instrumentenbrett 41 angebracht.

Wie bereits erwähnt, steht der Kälteträger im Rohrbündel 20 im Wärmeaustausch mit dem Kältemittel der Verdichteranlage. Das äußere Rohr 42 des zweiten Wärmetauschers 39 ist über seine Rohrenden 43 und 44 und lösbare, biegsame Schläuche 45 und 46 mit Kupplungen 49 und 50 mit der Rohrschlange 20 an der Zwischenwand 9 verbunden. Von Hand zu bedienende Ventile 47 und 48 sind in die Leitungen 43 und 44 eingesetzt. Der Schlauch 46 von dem unteren Teil des Verdampfers 39 ist über ein von Hand zu bedienendes Ventil 51 an eine Leitung 52 der Umlaufpumpe 23 angeschlossen. Von der Umlaufpumpe 23 wird die Flüssigkeit durch eine Leitung 53 zu einer Heizschlange 54 geleitet, in der der flüssige Kälteträger, falls erforderlich, mit einem elektrischen Heizelement 55 erwärmt werden kann. Die Heizvorrichtung befindet sich im gleichen isolierten Kasten 27 wie die Pumpe 23; beide sind durch einen lösbaren Deckel 56 zugänglich. Von der Heizschlange 54 aus wird die Flüssigkeit durch das Rohr 24 zu dem Rohrschlangenbündel 20 in der angegebenen Weise geleitet und über den Kasten 27 in der Leitung 26 zurückgeführt, die durch den biegsamen Schlauch 45 mit dem oberen Teil des Verdampfers 39 verbunden ist. Ein Handventil 57 ist im oberen Teil des biegsamen Schlauches 45 angebracht. Der flüssige Kälteträger zirkuliert somit je nach der Regelung durch den Thermostaten durch den zweiten Wärmetauscher 39 und durch die Heizschlange 54 und schließlich durch das Rohrschlangenbündel 20, das die umlaufende Luft erwärmt oder kühlt.

Durch Verwendung des Kälte- bzw. Wärmeträgers zwischen der Verdichteranlage im Maschinenabteil und dem Rohrschlangenbündel 20 im Güterraum ist es möglich, eine kleine Kühleinheit mit niedrigem Gewicht zu bauen und zugleich einen Luftkühler 20 zu verwenden, der genügend große Fläche und genügend großes Volumen hat, damit eine Entfrostung des Bündels während des Betriebes unnötig ist. Dadurch, daß keine Teile, die Kühlmittel unter Druck enthalten, auf der Güterseite der Zwischenwand 9 angebracht sind, ist es außerdem möglich, das Rohrschlangenbündel als einen starken, steifen Teil dieser Wand zu bauen. Die Kühleinheit ist auf

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einem Rahmen montiert, der zum leichten Ausbau Temperatur erreicht hat. Wenn der Thermostat damit Rädern auf Gleisen im Boden läuft. Dazu wird gegen auf Erwärmung schaltet, wird das Heizrelais

die aus Verdichteranlage und dem zweiten Wärme- geschlossen und der Luft so lange Wärme über das

tauscher bestehende Kühleinheit von dem Rohr- Kältemittel zugeführt, bis sie eine bestimmte Tempe-

schlangenbündel 20 durch Schließen der Ventile 47 5 ratur erreicht hat.

und 48, 51 und 57, Lösen der Kupplungen 49 und 50 Das Wärmetauschsystem für den Kühlwagen wirkt

und Herausziehen des Steckers von Kabel 67 aus dem folgendermaßen:

Anschlußkasten getrennt. Weder irgendein Teil der Es sei zunächst angenommen, daß der Thermostat Zwischenwand 9 noch das Luftumlaufsystem bilden auf Kühlung schaltet, Kompressor und Umlaufpumpe einen Teil der Kühleinheit, deren Austausch daher io im Betrieb sind. Der flüssige Kälteträger (z. B. Trinur kurze Zeit in Anspruch nimmt. Dichtungen in chloräthylen oder ähnliche, nicht korrodierende der Zwischenwand 9 werden durch diesen Austausch Flüssigkeiten mit niedrigem Gefrierpunkt und verebenfalls nicht beschädigt. hältnismäßig hohem Siedepunkt) gibt Wärme an das In Fig. 2 ist eine Dieselgeneratoreinheit 58 im Kältemittel in der inneren Verdampferschlange im Maschinenabteil dargestellt, die ebenfalls auf einem 15 Wärmetauscher 39 ab, wobei seine Temperatur abmit Rädern versehenen Rahmen montiert ist, so daß fällt. Die kalte Flüssigkeit durchläuft die Pumpe 23 die Einheit herausgezogen werden kann. Der Diesel- und die ausgeschaltete Heizvorrichtung, tritt dann in motor hat einen Kühler 59, der einem Gitter 60 auf das Rohrschlangenbündel 20 am oberen Ende ein der einen Seite des Wagens zugekehrt ist, während und durchläuft es nach unten. Gleichzeitig drückt das der Kühler 32 der Verdichteranlage einem Gitter 61 20 Gebläse Luft im Gegenstrom zur Flüssigkeit durch auf der anderen Seite des Maschinenabteils zugewen- das Rohrschlangenbündel nach oben. Der Wärmedet ist. Der Brennstoff wird dem Dieselmotor von austausch zwischen Luft und dem flüssigen Kälteeinem oder mehreren Behältern 62 zugeführt, die träger erfolgt bei diesem Luftkühlertyp mit einem unter dem Boden des Wagens angebracht sind. ungefähr gleichmäßigen Temperaturunterschied zwi-Vom elektrischen Generator 63 der Einheit 58 25 sehen Luft und Flüssigkeit längs des ganzen Rohrführt ein Kabel 64 mit einem Stecker 65 in einen An- Schlangenbündels. Die Luft wird infolgedessen wirkschlußkasten 66, der an der Zwischenwand 9 be- sam gekühlt, und der Frostbelag ist auf dem Wärmefestigt ist. An die Anschlußkontakte des Instru- tauscher gleichmäßig verteilt. Menge und Wirkung mentenbretts 41 in der Kühleinheit 30 ist ein Kabel des Frostbelages werden durch die große Fläche und 67 angeschlossen, über das die Antriebsmotoren und 30 das große Volumen des Rohrschlangenbündels verelektrischen Regelorgane gespeist werden. Die Lei- mindert. Bei einer Wärmeübertragungsfläche von tungen der Pumpe 23, der Heizvorrichtung 55, des beispielsweise insgesamt 74 bis 93 m² an Rohren und Gebläses 22 und eines Instrumentenbretts 68 mit den Rippen und mit einem Rippenabstand von etwa Anlassern und Reglern für die Kühl- und Heiz- 20 mm kann sich ohne wesentliche Verminderung systeme sind ebenfalls an den Kasten 66 ange- 35 des Wärmeübergangs ein Frostbelag während 2 bis schlossen. 3 Wochen unter allen Transportverhältnissen ab-Die Brennstoffleitungen und elektrischen An- setzen. Eine Entfrostung während des Transports ist Schlüsse des Dieselmotors lassen sich lösen, so daß also nicht notwendig. Nach jedem Kühltransport man die Dieselgeneratoreinheit aus dem Maschinen- bleibt der Wagen im allgemeinen stehen, wobei er abteil leicht herausnehmen kann. 40 erwärmt und die Entfrostung von selbst erfolgt. Das Kühlsystem des Wagens wird durch einen Manchmal soll jedoch der Wagen unmittelbar nach Thermostaten mit einem Fühlkörper 69 reguliert, der einem Transport oder nach einer vorangehenden im Rückluftstrom unterhalb des Rohrschlangen- Kühlperiode entfrostet werden. Dazu ist ein Handbündels 20 angebracht ist. Der Temperaturregel- schalter zum Einschalten der Heizung zwecks Entbereich liegt zweckmäßig zwischen — 25 und 45 frostung des Rohrschlangenbündels durch Umlauf + 20° C. Vom Thermostaten gesteuerte Kühl- und von heißer Flüssigkeit vorgesehen. Heizrelais sind an Kontakte und Sicherheitsvorrich- Wenn der Thermostat dagegen auf Erwärmung tungen für den Kompressor und die elektrische Heiz- schaltet und damit den Kompressor abstellt und die einrichtung so angeschlossen, daß je nach der Stel- Heizvorrichtung in Betrieb setzt, wird die umlung des Thermostaten entweder der Kompressor 5° laufende Flüssigkeit aufgeheizt und mit höherer Tem- oder die Heizeinrichtung eingeschaltet wird. Der peratur in das Rohrschlangenbündel als Luft ein-Gebläsemotor, die Flüssigkeitsumlaufpumpe und das geführt. Dadurch wird die Luft auf ihrem Wege Kühlergebläse laufen ständig. Die automatische durch das Rohrschlangenbündel erwärmt und die Temperaturregelung kann auch auf andere Weise Wagentemperatur erhöht. Um zu hohe Temperaturen vorgenommen werden, und zwar durch Stillsetzen 55 im Verdampfer zu vermeiden, muß der Kälteträger und Anlassen der Umlaufpumpe. Die Erwärmung vor der Heizeinrichtung den Flüssigkeitskühler in der oder Kühlung durch die Rohrschlange wird auf diese Kühleinheit durchströmen.

Weise unterbrochen. Anstatt des für das Ausführungsbeispiel beschrie-Das elektrische System wirkt in der folgenden benen Doppelrohrverdampfers 39 für den Wärme-Weise: 60 austausch können auch andere bekannte geschlossene Nach dem Anlassen des Dieselmotors laufen der Wärmetauscher verwendet werden. Der Verdampfer Kühlergebläsemotor und der Luftumlaufgebläse- ist zweckmäßigerweise mit allen Teilen des Flüssigmotor ebenfalls an. Nach einer bestimmten Zeit wird keitsumlaufsystems einschließlich der biegsamen das übrige elektrische System zusammen mit dem Schläuche aus nichtleitendem Material gut isoliert Pumpenmotor eingeschaltet. Wenn der Thermostat 65 (Fig. 3 und 4).

auf Kühlung schaltet, wird das Kühlrelais geschlos- Falls es erforderlich ist, daß der Wagen kein Ma-

sen, der Kompressor angelassen und so lange im Be- schinenabteil auf gleicher Höhe mit den Gütern

trieb gehalten, bis die Umlaufluft eine bestimmte haben soll, ist die Kälteanlage unter dem Wagen an-

zuordnen und mit dem Rohrschlangenbündel zu verbinden. Ein Wärmetauscher kann auch an beiden Enden des Güterraumes des Wagens angeordnet sein.

Durch die in sich geschlossene Kühlanlage ist es möglich, das Rohrschlangenbündel mit dem Wagen zusammenzubauen.

Der erste Wärmetauscher zum Erwärmen oder Kühlen der umlaufenden Luft kann in der erforderlichen Größe ausgeführt sein, weil er im Wagen ständig eingebaut ist. Da seine Größe nunmehr nicht so stark begrenzt ist, kann er beispielsweise aus Stahl bestehen und dadurch auch groben Stoßen durch die Güter beim Transport standhalten. Die Kühleinheit ist leicht und einfach und läßt sich, wie beschrieben, leicht ein- und ausbauen. Die Abdichtung des Güterraumes macht keine Schwierigkeiten, da beim Ausbau einer Kühleinheit die Dichtung zum Güterraum nicht zu öffnen ist. Die Baukosten für den Kühlwagen sind dadurch erheblich vermindert, daß der erste Wärmetauscher einen festen Bestandteil eines Wagens üblicher Bauart bildet.

Die Unteransprüche haben nur Bedeutung im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 2S

1. Mechanische Kälteanlage für Kühlwagen, insbesondere Eisenbahnwagen, bestehend aus einem im Güterraum des Wagens eingebauten Wärmetauscher für die Raumluftkühlung, dessen Flüssigkeitsfüllung durch einen weiteren Wärmetauscher gekühlt wird, der außerhalb des Güterraumes Hegt und die Verdampfungseinrichtung einer Kältemaschine bildet, deren Verdichter mit Antrieb, Verflüssiger mit Lüfter sowie Kältemittelsammelbehälter zu einer auswechselbaren Baueinheit zusammengefaßt sind, dadurch ge kennzeichnet, daß auch noch der zweite Wärmetauscher (39) in die Baueinheit einbezogen und ohne weiteres lösbar mit den festeingebauten Zuleitungen zum Wärmetauscher (20) im Kühlraum (10) verbunden ist.

2. Kälteanlage nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß im Güterraum eine Vorrichtung zum Zirkulieren von Luft durch den dort befindlichen Wärmetauscher vorgesehen ist.

3. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) im Güterraum (10) an der Zwischenwand (9) zum Maschinenabteil (11) vertikal angebracht ist.

4. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher eine Trennwand innerhalb des Güterraumes bildet.

5. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (39) der Kältemaschine aus doppelten Rohren besteht, von welchen das innere (40) den Verdampfer bildet und das äußere (42) mit dem im Güterraum befindlichen Wärmetauscher kommuniziert.

6. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung vom Wärmetauscher der Kältemaschine zu dem im Güterraum befindlichen Wärmetauscher eine Fördereinrichtung (23) für die Flüssigkeit angebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 590 370, 720 031,

721182;
USA.-Patentschriften Nr. 1 037 152, 1 943 967,

046 744, 2 168 553, 2 541 921;

Zeitschrift »Glasers Annalen«, 1953, Heft 6/7,

S. 196 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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