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" Luftkühlanordnungg insbesondere für Kühlvitrine".
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftkühlanordnungg insbesondere
für Kühlvitrinen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf
offener Kühlvitrinen oder Kühltruheng welche im wesentlic#en
im
kontinuierlichen Kreislauf arbeiten und bei denen
die Kreislaufführung der Luft zwischen'dem gekühlten Schauraum
der Vitrine'und den
Raums welchem Wärme entzogen wird,
lediglich unter Anwendung von
Kühleinrichtungen durch Ausnützung
eines aus der Temperaturdifferenz
der Luft in verschiedenen Punkten
den Kreislaufes resultierenden Gra-
dienten des spezifischen Gewichtes
der Luft erzielt wird.
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Die erfindungsgemgsse Luftkühlanordnung arbeitet in wesentlichen
nach dem Thermosiphonprinzip in einem kontinuierlichen thermischen
Kreiskauf,
in welchen die von einem geeigneten Verdampfer, der zwischen
nicht
wärmeleitenden Winden angeordnet ist, gekühlte Luft in die
unterste Zone des zur Nutzung der Killte vorgesehenen Raumes
abzustei-
gen bestrebt ist und einen Trennpolster gegenüber der auf Normaltem-
peratur
befindlichen Raumluft bildet, &@rart, dass die so umgewtlzte
Kaltluft im Verlauf der Kälteabgabe schlieaslich-nach oben gegen
die
Oberseite des Verdampfers aufsteigt, wo sie neuerlich gekühlt wird
und
sich ohne Hilfe von Luftumwälzvorrichtungen nach unten in den Nutz-
raum
bewegt.
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Es wurde festgestellt, dass die Verwendung und der
rationel-
le Betrieb dieser Kühlanordnung in den allgemein als
"Kohlvitrinen" bezeichneten Kühltruhen im Vergleich zu den bekannten Kühlsystemen
einen überraschend hohen thermischen Nutzeffekt mit sich bringt
und
die Erzielung einer perfekten Kühlung ermöglicht.
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Bei den bekannten Kühlanordnungen erfolgt die Kühlung
der
Luft praktisch in einem Raum neben der Auflage- und
Aufstellfläche der Produkte (gewöhnlich Lebensmittel) durch einfaches
Hinabströmen der in diesem Raum gekühlten Luft und durch das natürliche
Auftreten
regelloser und unkontrollierter Konvektionseracheinungen.
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Es wurde weiters eine viel bessere Nutzung der gelieferten
Energie
im Vergleich zu den komplizierten und kostspieligeren, mit
Ventilatoren
oder Ansaugorganen oder anderen, eine zwangsläufige Luftzirkulation
gewährenden mechanischen Organen arbeitenden Anlagen festgestellt. Diese
mechanischen Organe geben auch bei rationellster
Anordnung
unweigerlich Änlass zu Wirbelbildungen oder jedenfalls :u
Störungen
des Kaltluftstromes. Bei der erfindungagenässen Luftkählanordnung
steht die Zirkalation
der gekühlten Luft nach
dem Thermosiphonprinzip in augenschein-
lichem Gegensatz zu einer allgemein
verbreiteten techäischen Ueberzeugung. Tatsächlich wird bei einer Thermosiphonzirkulation
im Sinne der`
allgemein üblichen Auslegung dieses Ausdruckes eine
Erwärmung zur Ausnützung der Ausdehnung des erwärmten liediums
für die Aufwärtsbewegung desselben im aufsteigenden Ast des
Kreislaufes vorausgesetzt.
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Erfindungsgemäss wird hingegen die gegenteilige Erscheinung
d.h. die volumenamässige Kontraktion des gekühlten Mediums (im vorliegenden
Fall)-
ausgenützt um eine Bewegung nach unten in einen im wesentlichen
vertiüalen"
von wärmeisolierenden Wänden begrenzten Raum zu erzielen,
in
dem die Wärmeaustausch- und Wärmeadsorptionsorgane, in der Praxis
die
bekannte Verdampfereinheit einer Kühlanlage, vorgesehen sind.
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Die erfindungsgemässe Luftkühlanordnung ermöglicht weiters
die
Eliminierung der in Serie zum Verdampfer geschalteten Kühlxanneg
die
bei herkömmlichen Anordnungen erforderlich ist, da in diesem
mit def Ver-
dampfer allein nicht die in der Praxis geforderten tiefen
Temperaturen
erzielt werden kifnnteng weil eine entsprechende Zirkulation
der Kühlluft fehlt und andauernd ifarmluft von aussen auf Grund von
Konvektionserscheinungen eintritt.
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Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Luftkühlanordnung
bei der es'nicht erforderlich isty eine Kühlwanne
vorzusehen
und welche in ihrer Herstellung einfach und wirtschaftlich ist.
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Ein weiteren
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer
LuftkÜhlanordnungl
welche eine hohe Betriebssicherheit und eine aussergewöhnliche
Leistungsfähigkeit gewährleistet..
Diese und weitere Ziele werden
mit einer Luftkühlanordnung
für durch Wände begrenzte Räume"
insbesondere für Kühlvitrineny
welch letztere im wesentlichen
im kontinuierlichen Kreislauf
arbei-
ten und bei denen die Kreislaufführung
der Luft zwischen dem gekühl-
ten Schauraum der Vitrine und dem Raums
welchem Wärme entzogen wird,
verschiedene Gradienten der Luftwichte
aufweist,
erreichte welche
Luftkühlanordnung
lediglich Kühlorgane wie
z.B.
einen Verdampfer und
bekannter Bauart
enthält und dadurch gekennzeichnet
ist? 'dass
sie im oberen Teil den zu kühlenden Raumes Kühlorgane,
wie
z.B.
einen Verdampfers und im unteren Teil eine Oeffnung aufweistg
wo-
bei
diese Oeffnung
mittels mindestens einem aus nicht wärmeleitendem Material
bestehenden Leitkanal den zu kühlenden Raum
mit den genannten
Kühlorganen
werbindet.
| die |
| ZweckmÄssigerweise ist dis gekühlte Luft gebende Fläche
der ge- |
nannten Kühlorgane
nach unten gerichtet.
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Vorteilhafterweise besteht die für die Aufnahme von
Gegenständen wie z.B. von Lebensmitteln bestimmte Kühlvitrineg
welche eine sol-
che Luftkühlordnung vorsieht, aus einem Sockiel,
einem gehäuseförmigen oben offenem aus wärmeisolierenden
Material gebildeten Körper und aus
Kühlorganen bekannter
Bauart sowie gegebenenfalls aus einem als Deckel
ausgebildeten Teil und
ist dadurch gekennzeichnete dass sie im oberen
Teil einen Verdampfer
aufweistg welcher einerseits mit dem zu kühlen-
den Vitrinenraum
und andererseits mit mindestens einem Kanal verbunden ist, welch letztemtim
unteren Vitrinenraum mündet und mit dem zu
kühlenden Raum
in Verbindung steht wobei Führungsorgane für die Kalt-
luft sowie
Sarmael- und Ausführungsorgane für das Abtau- und Verdunstungswasser
vorgesehen sind.
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Zweckmässiberweise ist das obere den Verdampfer aufnehmende
Teil
im wesentlichen als ein haubenförmiges
Teil ausgebildet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind deutlicher
der
nachfolgenden Beschreibung von zwei vorzugsweisen, jedoch nicht
ausschliesslichen
Ausftlhrungaformen von Kfhlvitrinen zu entnehmen die beispielsweise
und ohne Beschränkung in der beiliegenden Zeich-
nung dargestellt.
sind.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung
im Schnitt im wesentlichen längs
einer Mittelebene einer offenen
Kühlvitrine gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine weitere #unföhrungsform
einer offenen erfindungsgengssen Kohlvitrine.
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Die Zeichnung in welcher gleiche Teile mit gleiches Bezugssif-
| oben |
| fern bezeichnet sind, zeigt die allgemeine Struktur eine
offenen gehäu- |
seförmigen Vitrine
1 mit wärmeisolierenden Seitenwinden.
Der Körper
freist
einen Sockel 2 auf und begrenzt eine thermisch
isolierte und
nach oben
mit der Atmosphäre
der Umgebung
in Verbindung stehende
Kammer
3.
Diese Kammer
3 besitzt
einen doppelten Boden 4
ans wirmeisolierendem Material,
der in Bezug auf den eigentlichen Boden
4&
der Kammer
3 in einem Abstand angeordnet
ist und demzufolge
einen Zwischenraum
5 bil-
det, welcher
durch die längsverlaufende
Oeffnung
6 mit der Kammer
3 in
Verbindung; Betrachtung
der Fig.
1 ist erkennbar, dass
der Doppelboden 4
linke
nach oben parallel
zur Seitenwand 10b des Körpern 1 mit eisen Trennelement
8 verlängert
ist' so dann der Zwischenraum
5 bis in den obe-
ren Teil der
Struktur
reicht. -
Oberhalb den Trennelementes 8 ist ein haubenförmiges
Teil 10 vor-
gesehen, welches, wie aus der
dargestellten Ausführungsform ersehen
werden kann, vorzugsweise durch eine
Verlängerung 10a der dem Trenn-
element 8 gegenüberliegenden Seitentand
10b der Vitrine 1 gebildet ist.
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Zwischen dem wärmeisolierenden, haubenfürzigen Teil 10
und dem
Trennelement 8 ist eine Uebergangazone 9 vorgesehen,
die ein Verlängerung des Zwischenraumes 5 in einer in wesentlichen
in einen Winkel von 90# verlaufenden Umlenkbahn 9a bildet.
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Der haubenartige, wärneisoliernede Teil 10 weist eine in
Bezug auf die Seitenwand 10b der Vitrine 1 Torspringende und sich
nach untea erstreckende Wand 11 auf, um zwischen dieser und de= Element
8
einen Sitz 12 für die Aufnahme eines an sich bekannten Verdampfers
13 zu bilden. Der Verdampfer 13 erstreckt sich längsverlaufend
in Bezug auf die Uhlvitriee 1 und ist auf Grund seiner
Anordnung in letz-
terer mit der umgebenden Atmospb8re nur in
Bereich seiner unteren Sei-
te 13a verbunden.
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In diesen Sitz 18 sind auch gegebenenfalls Dichtelemente 18a
vorgesehen, um die Trennfugen zwischen Sitz 13 und Verdampfer 13 im
vermeiden. .
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Unterhalb den Verdampfers 13 ist ein Abtropforgan
14 von in wesentlichen dreieckigem Querschnitt angeordnet. Diene
Abtropfergan besteht ans einer schrügflxchigen Wand 1b,
die sich Aber die ganze Breite den Verdampfers 13 erstreckt und
deren Neigungswinkel nach unten in
Bezug %uf die Horizontale
in eines Bereich von 80-ö00 liegt. Die schrägflächige
Wand 15 endet unten in einem Sarelkanal 17, der durch die
schrügfldchige
Wand selbst und einen an der Oberseite dieser Waad saseordaetea Flachteil
18 gebildet int. Der Teil 18 bildet unterhalb der
9chritsflüche
15 zwei gegen die Mitte zu geneigte Samelkandle fär
das
Abtropforgan 14 (aus der Zeichnung nicht ersichtlich).
Das Abtropforgan 14 weist in der Kanalzone eine Vielzahl von
Löchern 19 auf,
die den Kana117 mit den beiden darunter
lieg enden und gegen die
Bitte des Abtropforganes konvergierenden
Sammelkanälen (nicht sieht-
bar) verbinden. We$ters ist das
Abtropforgan 14 in der Nähe des Kanals
17 mit einem elektrischen Widerstand
24'dessen Funktion später näher
erläutert wird,versehen.
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Zur Verhinderung unerwünschter Kälteverluste sind vorzugswei-
se
alle Teile des Abtropforganes 14 mit Isoliermaterial verkleidet.
Mit
dem Abtropforgan ist weiters eine Abflussleütung
23 für das Abtau- und Verdunstungswasser verbunden, die in einem
nicht dargestell-
ten Sammelbecken mündet.
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Mit 29 ist schematisch ein Kgmpressor von an sich bekannter
Bauart für den Verdampfer 13 bezeichnet. Dieser Kompressor ist in
einem
den Boden.cbr Kammer 3 teilweise anhebenden Sitz 29a unterge-
bracht,
wie der Fig. f zu entnehmen ist.
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Oberhalb der Kammer 3 ist der gehäuseförmige
Teil 1 gegebe-
nenfalls durch ein. I'enster 27 und
einen vorzugsweise aus wärmeisolierendem Material besteheüden.Deckel
28 abgeschlossen.
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Die Fig.2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform
ei-
ner Kühlvitrine mit kleinem Fassungsraum, jedoch mit grosser
Aufstellfläche für die gekühlt aufzubewahrenden Gegenständen.
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Diese Vitrine unterscheidet sich von der gemäss Fig.1 dadurch,
dass die Kammer 3 praktisch vom Boden 4 begrenzt ist und der Zwischen-
raum
5 wesentlich kürzer verläuft als der der Vitrine gemäss Fig.i
Diese
Vitrine kann vorzugsweise für mässige Kühlungen verendet
werden.
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Weiters besitzt die Vitrine gemäss Fig. 2 ein einfaches
konstruierten
Abtropforgan 14, welches aus einem einzigen, im Kanal 17 endenden Teil
mit schräger Fläche besteht. Dieses Abtropforgan 14
ist
auch etwas geneigt angebracht, sodass das sich im Kanal 17 sammelnde
Wasser nach einer Seite geführt wird.
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Die Arbeitsweise der Kühlvitrine gemäss vorliegender Erfin-
dung
wird nun kurz beschrieben:
Vom unteren freien Teil 13a des Verdampfers
13 aus ist die
kalte und dichte Luft bestrebt sozusagen nach unten auf die
Schräg-
fläche 15 des Abtropforganen zu fallen, wo sie im wesentlichen
in eine
horizontale Richtung über die zu kühlende Kammer 3 gelenkt
wird. Wäh-
rend die Kaltluft über die in der Kammer 3
befindlichen Gegenstände streicht, gibt sie an diese Kälte ab. Da sie
schwerer ist als die über
der Kammer 3 befindliche warme
und feuchte Luft, strömt sie über den
Rost 26, je nach den aufgenommenen
Gegenständen, in den unteren Bereich der Kammer 3 und tritt in
den Zwischenraum 5 über die Eingangsöffnung
6 ein.
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Die Temperatur der Luft im Zwischenraum 5 ist bedeutend gerin- ger
als die der Luft der Aussenumgebung der Vitrine, sie ist aber
gleichzeitig
auch höher als die Temperatur der aus dem Verdampfer 13 austretenden
Luft. Als Felge dieser Temperatur differanz wird die
Luft im Bereich
der durch die Haube 10 abgedeckten Zone 9, durch die
Tätigkeit des Verdampfers
begünstigt, angefordert und die Luft steigt daher entlang dem vertikalen
Abschnitt des Zwischenraumes 5 in Bereich
des Trennelementes
8 nach oben und gelangt zum Verdampfer unter den
fär die optimale Nutzung
desselben günstigen Bedingungen, da sie im
wesentlichen feuchtigkeitsfrei
und gleichzeitig bedeutend kälter ist
als die Luft im umgebenden Raum.
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Die Folge hievon
ist eine nur minimale oder jedenfalls im
Vergleich
zu herkömmlichen Vitrinen bedeutend geringere Frostbildung
auf dem Verdampfer,
wodurch weniger oft abgetaut werden muss
und der
Abtauvorgaug
rascher vor sich geht.
| 3 |
| Oberhalb der Kammer/strömt die Kaltluft schichtförmig und
oh- |
ne Wirbelbildung,
da die Warmluft bestrebt istg
auf der Kaltluft
zu
schwimmen.
Es hat sich in der Praxis überraschenderweise
gezeigte dass
eine deutliche und präzise Trennung des gekühlten Raumes
von der Aussenumgebung
auch bei Störungen (verursacht
beispielsweise
durch äusse-
ren Luftzugs beim Einlegen und Entnehmen
von Gegenständen
u.s.w.)
stattfindet und sich die gewünschten
Strömungsbedingungen rasch
wieder
einstellen. Oberhalb des gekühlten Raumes
oder der Kammer
3 konnte weiters
die Bildung einer ziemlich hohen Kältezone
festgestellt werden
wodurch die in der Kammer 3
befindlichen Produkte
zur Gänze in kalter
Umgebung liegen und gegen jeden Kälteverlust
nach der Aussenumgebung
wirksam geschützt sind. Schliesslich
wird eine regelmässige
und gleich-
förmige,
schichtartige
Strömung erzielt, die dich ohne wesentliche Diskontinuität über
den ganzen
zu kühlenden Raum
erstreckt. Dieser Kaltluftstrom
hat jedenfalls eine
solche Umlaufgeschwindigkeit,
dass das
Trennpolster zwischen Kaltluft
und Warmluft oberhalb
der Kammer
3 nicht
unterbrochen
wird. Bei praktischen Versuchen mit einer Kühlvitrine
mit
einem
Nutzvolumen
von 500 Litern (Platzbedarf
210 =
100 konnten
folgen-
de Werte ermittelt
werden:
In dem
Raum,
in welchem der- Versuch durchgeführt wurdeg
herrschte
eine
Temperatur von 21'C und eine relative Feuchtigkeit von 45fö,
der
Raum
hatte eine Grösse.
von 120
Die Temperatur wurde
mit an sich
bekannten,
an eine elek-
tronische Registriervorrichtung angeschlossenen
Thermoelementen
er-
mittelt. Der Nutzraum des Schaustellbehälters
bzw. der Kammer 3
war
zu 2/3 mit Kartonschachteln gefüllt,
um die für die Prüfung
des
Verhaltens der Kühlvitrine erforderliche.
Füllung
zu bilden.
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Die Truhe erreichte in 2 Stunden eine mittlere Temperatur
von
- 38*C. Diese Temperatur wurde im Verlauf der Versuche 27 Stunden
bei
einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 14 KSY/St. aufrechter-
halten.
Die an den verschiedenen Stellen festgestellte maximale Tempe-
raturdifferenz
betrug etwa BOC.
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Sodann wurde die Kammer 3 mit einem Polyatyroldeckel
ver-
schlossen. Die Temperatur fiel in 90 Min. auf - 52°C. Beim
Dauerbe-
trieb und nach Oeffnen des Behältern wurde eine mittlere
Temperatur
Ton -45*C aufrechterhalten. Die maximale,
an verschiedenen Stellen
festgestellte Temperaturdifferenz betrug ungefähr
8#C.
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Der Dauerbetrieb wurde sodann 15 Stunden lang weitergeführt.
Nach Beendigung aller Prüfungen wurde abgetaut (nach inngesamt
46
Stunden langen Betrieb).Ddr Abtauvorgang durch Verdampfen
bei offener Kammer 3 dauert 30 Minuten.Beim Abtauen
stieg die Temperatur auf solchen
Grenzwert ans die niedrigste Temperatur
er Rande der Vorderseite betrug - 30#C und die höchste Temperatur
im vorderen Teil bei 10em von
der #uasea%ante betrug
-14'C. Der mittlere spezifische Stronvsrbrauch der Uhtvitriae betrug unter
den oben angegebenen Bedingungen.xegefähr 4sß 1C@f,@@t. , .
Die
Kählvitrine zeigt die charakteristische Ausbildung ei-
ner Kaltluftschichtt
die,auch mit dem blossen-Auge in der Nähe des
oberen Randes
der Kammer 3 deutlich sichtbar ist. Diese Schicht be-
wirkt eine
völlige"Trennung zwischen der stillstehenden Aussenluft
und der
sich bewegenden Innenluft.
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Bei der Rflhlvitrine traten keine Kältestreuungen
auf und
gelangte, was noch nachteiliger wäre, keine warme
und feuchte Luft im Bereich des offenen Teiles nach innen. Als
Folge der Tatsache
dass der Verdampfer dank der erfindungsgemäss
vorgesehenen Strömangebahn für die Kaltluft immer mit trockener
und kalter Luft gespeist
,wurde, war die Prostbildung nach 48 Stunden
langem Betrieb nur knapp
mehr als unbedeutend.
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Während den Abtauvorganges fängt sich die durch die im Ver-
dampfer
13 vorgesehenen elektrischen Widerstände erzeugte Warmluft
in der Haube
10 und trägt dazu bei, oberhalb den Verdampfers eine
Warmluftzone
zu bildeng die das rasche Abtauen begünstigt. Tataächlieh ist die beim
Abtauen durch den Verdampfer erwärmte Luft bestrebt, auf einem oberen Niveau
um den Verdampfer zu verweilen, wodurch unerwünschte Konvektionserscheinungen2
welche einen Kälteentzug aus den
in der Kammer 3 befindlichen
Gegenständen zur Folge haben könateng verhindert werden.
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Auf Grund der besonderen Ausbildung der Abtropfeinrichtung
!4, welche eigene mit den Verdampfwiderständen in Reihe
geschaltete
elektrische Widerstände 24 aufweist, wird überdies
ein rasches Ab-
tropfen eventuell vorhandenerg sich im Kanal 1`T
gebildeter Frost-oder Eisansammlung und eia vollständiger
Abzug den Abtauwassers er-
' reicht.
Die
vorstehend beschriebene Erfindung kann in vieler Hinsicht abgeändert
werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.