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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tankcontainer mit einem Behälter für eine zu lagernde oder zu transportierende Flüssigkeit, einem Leitungskreis mit einem Wärmeübertragungsteil, das an einer Wand des Behälters angebracht und mit einem Wärmeübertragungsmedium wie etwa Glykol gefüllt ist, einer Kühleinrichtung, die zum Kühlen des Wärmeübertragungsmediums ausgelegt ist, und einer Pumpe in dem Kreis zum Zirkulieren des Wärmeübertragungsmediums.
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Ein Problem, das bei dem gekühlten Transport von bestimmten Gütern wie etwa und insbesondere von nicht konzentriertem Orangensaft auftritt, ist die Tatsache, dass der Tankcontainer vor dem Beladen desinfiziert werden muss, indem er auf eine Temperatur von mindestens 80°C erwärmt wird, wonach der Tankbehälter der Außenluft oder anderen Kontaminationsquellen nicht mehr ausgesetzt werden darf. Ein schnelles Abkühlen des gut isolierten Tankcontainers auf eine gewünschte Ladetemperatur von beispielsweise 2°C ist in diesem Falle problematisch. Bei höheren Temperaturen des Wärmeübertragungsmediums arbeitet die Kühlvorrichtung nicht mehr wirkungsvoll. Die Hochdruckabschaltung in einem Freon-Kreislauf kann beispielsweise das Kühlsystem zur Abschaltung zwingen, da der Druck in dem Freon-Kreislauf, der zum Abkühlen des Wärmeübertragungsmediums, beispielsweise Glykol notwendig ist, wenn dieses eine Temperatur von beispielsweise mehr als 50°C aufweist, zu hoch wird. In diesem Falle findet keine wirksame Kühlung statt, bis das Glykol eine Temperatur von weniger als 50°C erreicht hat.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für dieses Problem eine einfache und wirksame Lösung zu finden.
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Gemäß der Erfindung, um diese Aufgabe zu lösen, ist eine zweite Kühlvorrichtung in dem Leitungskreis eingebaut, wobei die zweite Kühlvorrichtung einen Betriebstemperaturbereich aufweist, der zumindest teilweise höher als ein Betriebstemperaturbereich der ersten Kühlvorrichtung ist. Jede Kühlvorrichtung hat einen Bereich von Temperaturen, innerhalb dessen eine Kühlung am wirksamsten ausgeführt wird, oder außerhalb dessen die Kühlvorrichtung möglicherweise überhaupt nicht mehr arbeitet. Wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zu hoch ist, um wirkungsvoll von der ersten Kühlvorrichtung abgekühlt zu werden, kann beispielsweise eine Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung erfolgen, die in diesem Falle einen Betriebstemperaturbereich aufweist, der die genannte höhere Temperatur umfasst. Daher kann in beiden Fällen eine effiziente Kühlung realisiert werden, d. h. bei einer niedrigen Temperatur und bei einer hohen Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, so dass die Zeit, die zum Abkühlen des Kühlbehälters auf die vorgenannten 2°C beispielsweise erforderlich ist, erheblich reduziert werden kann.
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Es ist in dieser Hinsicht möglich, dass die Kühlvorrichtungen in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums ein- oder ausgeschaltet werden. Die Kühlvorrichtungen können beispielsweise so ausgelegt sein, dass sie abschalten, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums außerhalb des Betriebstemperaturbereichs der jeweiligen Kühlvorrichtung fällt. Das Medium kann in dieser Situation durch die Kühlvorrichtung strömen, aber es wird nicht durch die Kühlvorrichtung abgekühlt.
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Da das Medium stromauf in dem Kreis die höchste Temperatur aufweist, ist es vorteilhaft, die zweite Kühlvorrichtung, die zum Kühlen des Mediums mit höherer Temperatur ausgelegt ist, stromauf der ersten Kühlvorrichtung anzuordnen. Vorzugsweise ist der Einlass der zweiten Kühlvorrichtung zu diesem Zweck in dem Leitungskreis stromauf des Einlasses der ersten Kühlvorrichtung eingebaut, während der Auslass der zweiten Kühlvorrichtung in dem Leitungskreis stromauf des Einlasses des Wärmeübertragungsteils des Leitungskreises eingebaut ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher auf, in dem ein Kühlmittel wie etwa Freon in einem Kühlkreislauf Wärme von dem Wärmeübertragungsmedium in dem Leitungskreis absorbieren kann, wobei die Kühlvorrichtung nach dem allgemein bekannten Dampfkompressionsprinzip arbeitet, wobei die Kühlvorrichtung zu diesem Zweck ferner einen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer in dem Kühlkreislauf aufweist. Dies führt zu einer effizienten Kühlung des Übertragungsmediums bei niedrigeren Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen von weniger als 50°C, wie weiter oben ausgeführt ist. Der Betriebstemperaturbereich der ersten Kühlvorrichtung kann in diesem Fall auch niedriger als 60°C sein, vorzugsweise niedriger als 50°C.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Kühlvorrichtung einen Kühler, der vorzugsweise mit einem Ventilator versehen ist. Dies führt zu einer effizienten Kühlung, insbesondere bei höheren Temperaturen des Wärmeübertragungsmediums, wenn ein großer Temperaturunterscheid zwischen dem Übertragungsmedium und der Luft vorhanden ist. Eine solche Kühlvorrichtung weist eine Betriebstemperatur auf, die höher als die der Umgebungsluft ist, beispielsweise 10°C höher als die Umgebungstemperatur, vorzugsweise 20°C höher als die Umgebungstemperatur, und beispielsweise höher als 40°C.
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Es ist auch möglich, dass die zweite Kühlvorrichtung einen Plattenwärmetauscher aufweist, auf dessen Sekundärseite vorzugsweise Wasser strömt. Dies bietet ebenfalls eine effiziente Kühlung des Wärmeübertragungsmediums, insbesondere bei hohen Temperaturen. Der Betriebstemperaturbereich hängt von der Temperatur des sekundären Mediums auf, das verwendet wird; vorzugsweise liegt er 10°C, bevorzugt 20°C höher als dessen durchschnittliche Temperatur.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein thermostatisches Steuer- oder Regelventil in dem Leitungskreis eingebaut, wobei der Einlass dieses Regelventils mit der Auslassseite des Leitungskreises verbunden ist, während ein erster Auslass davon vor dem Einlass der ersten Kühlvorrichtung angeordnet ist und ein zweiter Auslass davon mit einem Einlass einer Bypassleitung verbunden ist, in der die zweite Kühlvorrichtung angeordnet ist, wobei der Auslass der Bypassleitung mit dem Leitungskreis stromauf des Einlasses des Wärmeübertragungsteils verbunden ist, wobei das Regelventil so ausgelegt ist, dass das Wärmeübertragungsmedium in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums und der Betriebstemperaturbereiche der beiden Kühlvorrichtungen auf die beiden Kühlvorrichtungen verteilt wird. In Abhängigkeit der Temperatur des zu kühlenden Mediums leitet das Regelventil den Strom zu der geeigneten Kühlvorrichtung. Das Verhältnis zwischen den Strömen kann auf der Basis des Werts der Temperatur innerhalb der beiden Betriebstemperaturbereiche bestimmt werden. Die Summe der Ausflüsse durch die Einlässe ist selbstverständlich gleich dem eintretenden Strom durch den Einlass.
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Die zweite Kühlvorrichtung kann stromauf der ersten Kühlvorrichtung zum Vorkühlen des Mediums angeordnet sein, wie bereits weiter oben angesprochen. Gemäß einer bevorzugten Variante ist allerdings der Auslass der Bypassleitung mit dem Leitungskreis zwischen dem Auslass der ersten Kühlvorrichtung und dem Einlass des Wärmeübertragungsteils des Leitungskreises verbunden. Die erste und zweite Kühlvorrichtung sind in dieser Situation parallel in der Schaltung verbunden, so dass das Medium durch eine der beiden Kühlvorrichtungen in einem einzelnen Zyklus strömt, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums.
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Vorzugsweise ist das Regelventil so ausgelegt, dass dann, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums des Stroms durch den Einlass des Regelventils außerhalb des Betriebstemperaturbereichs von einer der Kühlvorrichtungen fällt, dieses den Strom zumindest im Wesentlichen zu dem Auslass leitet, der mit der anderen Kühlvorrichtung verbunden ist. Wärmeübertragungsmedium, das eine Temperatur außerhalb des Betriebstemperaturbereichs einer Kühlvorrichtung besitzt, wird nicht oder nur in einem minimalen Ausmaß zu der genannten Kühlvorrichtung geleitet. Der Strom wird in diesem Fall zu der anderen Kühlvorrichtung geleitet.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Tankcontainers umfasst weiterhin einen Temperatursensor, der in der Nähe des Auslasses der ersten Kühlvorrichtung angeordnet ist, wobei der Temperatursensor operativ mit dem Regelventil verbunden ist, wobei das Regelventil so ausgelegt ist, dass es dann, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums an dem Auslass der ersten Kühlvorrichtung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, die Menge des Wärmeübertragungsmediums zu dem ersten Auslass reduziert, bis die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums an dem Auslass der ersten Kühlvorrichtung den vorbestimmten Grenzwert erreicht hat. Die Zufuhr zu der ersten Kühlvorrichtung wird in diesem Falle auf der Basis der Kühlkapazität der genannten Vorrichtung gesteuert. Wenn sich herausstellt, dass das Medium beim Austritt aus der Kühlvorrichtung nicht die gewünschte Temperatur aufweist, wird weniger Medium zu der genannten Kühlvorrichtung geleitet, damit andererseits das verbleibende Medium wirksam gekühlt werden kann. Wenn die Ausgangstemperatur wieder unter den Grenzwert fällt, kann die Zufuhr zu der ersten Kühlvorrichtung vorzugsweise wieder erhöht werden.
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Der vorbestimmte Grenzwert entspricht bevorzugt näherungsweise der gewünschten Temperatur des Tankcontainers, beispielsweise 10°C, vorzugsweise 2°C.
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Der Auslass der Pumpe ist vorzugsweise vor dem Einlass des Steuer- bzw. Regelventils angeordnet. Der Druck in den beiden Kühlvorrichtungen wird in diesem Fall ausreichend hoch sein.
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Vorzugsweise ist ferner ein Heizelement in dem Kreis eingebaut, um das Wärmeübertragungsmedium selektiv zu erwärmen.
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Der Behälter ist vorzugsweise ein im Wesentlichen zylindrischer Tank.
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Der Tankcontainer ist vorzugsweise auf einem Fahrzeug angeordnet, wobei in diesem Fall die Pumpe und der Kompressor unmittelbar durch den Motor des Fahrzeugs oder mittels eines Generators angetrieben sein können.
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Die Erfindung wird nachfolgend und unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen, wobei die Figuren nicht dazu bestimmt sind, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Tankcontainers gemäß der Erfindung; und
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2 eine schematische Ansicht des Kühlsystems in dem Tankcontainer nach 1.
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1 zeigt einen Tankcontainer mit einem 20 Fuß ISO-Rahmen 1 mit einem zylindrischen Behälter 2. An der zylindrischen Wand des Behälters 2 ist ein Wärmeübertragungsteil 3 eines Glykolkreislaufs angebracht, welches etwa 14 parallele Kanäle mit einer Fläche von zumindest 7 qm2 umfasst. Am Boden des Rahmens 1 ist ein Gehäuse 5 angebracht, in dem ein Kühlsystem aufgenommen ist. Ein Glykol-Ausdehnungsgefäß 6 ist in dem Glykolkreislauf angeordnet, wobei das Ausdehnungsgefäß an der Oberseite des Rahmens 1 in der Nähe einer Ecke davon angebracht ist.
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Unter Bezugnahme auf das in 2 dargestellte Diagramm umfasst das Kühlsystem in dem Gehäuse 5 stromab des Ausdehnungsgefäßes 6 ein elektrisches Heizelement 7, eine Pumpe 8 und einen Wärmetauscher 9 für die Übertragung von Wärme von dem Glykol an Freon an einem zweiten Leitungskreis einer Kühlvorrichtung, die von gewohnter Bauart ist, mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, die gemäß dem allgemein bekannter Dampfkompressionsprinzip arbeitet. Der Wärmetauscher 9 ist zwischen der Pumpe 8 und dem Wärmeübertragungsteil 3 des Glykolkreislaufs an dem Behälter 2 angeordnet. Der Kreislauf umfasst ferner Ventile 10, 11 und einen Stromschalter 12 zur Steuerung des Glykolflusses in dem Glykolkreislauf. Das Heizelement 7 kann zum Erwärmen des Glykolmediums verwendet werden, wenn der Tankcontainer aufgeheizt werden soll. Das Heizelement 7 wird während der Kühlung des Inhalts des Behälters abgeschaltet.
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Gemäß der Erfindung ist die Pumpe 8 mit dem Einlass eines thermostatischen Regelventils 13 verbunden, das den Fluss des Glykols auf den Wärmetauscher 9 und einen zweiten Wärmetauscher 14 in Form eines Kühlers, auf den ein Ventilator gerichtet ist, verteilt. Der Auslass des Kühlers 14 ist seinerseits mit dem Kreislauf zwischen dem Auslass des Wärmetauschers 9 und dem Einlass des Wärmeübertragungsteils 3 verbunden. Der Kühler 14 ist somit parallel zu dem Wärmetauscher 9 angeschlossen, so dass der Kühler 14 in einer Bypass- oder Umgehungsleitung eingebaut ist.
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Das Regelventil 13 verteilt den Fluss auf die beiden Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums. Da der Kühlkreislauf, in dem der Wärmetauscher 9 eingebaut ist, bei Temperaturen des Glykols von mehr als 50°C nicht oder zumindest nicht effizient funktioniert, leitet das Steuer- oder Regelventil 13 den Fluss bei Temperaturen von mehr als den vorgenannten 50°C in seiner Gesamtheit zu dem Kühler 14. Der Kühler kühlt das Glykol wirkungsvoll und genau in dem Fall von hohen Temperaturunterschieden zwischen der Umgebungsluft und dem Glykol.
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Wenn die Temperatur des Glykols am Einlass des Steuerventils 13 niedriger als 50°C ist, wird ein Teil des Glykolflusses zu dem Wärmetauscher 9 geleitet. Die Menge an Glykol kann auf der Basis eines Temperatursensors geregelt werden, der beispielsweise in dem Ventil 12 angebaut ist. Wenn die Temperatur am Auslass des Wärmetauschers 9 an der Stelle des Ventils 12 höher als 2°C ist, der gewünschten Temperatur des Tankcontainers, wird die Menge an Glykol durch den Wärmetauscher 9 reduziert, da die maximale Kühlkapazität des genannten Wärmetauschers dann offensichtlich erreicht ist.
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Zur gleichen Zeit oder als eine Alternative reduziert das Steuerventil 13 den Zufluss zu dem Kühler 13, wenn der Temperaturunterschied zwischen dem Medium und der Außenluft zu gering ist, beispielsweise 10°C. Im Falle von kleineren Temperaturdifferenzen arbeitet der Kühler 14 weniger wirkungsvoll, während der Wärmetauscher 9 im Gegensatz dazu bei den genannten niedrigeren Temperaturen wirkungsvoller arbeitet.
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Die beiden Wärmetauscher 9 und 14 arbeiten komplementär zueinander in diesem Fall, so dass eine effiziente Kühlwirkung über einen größeren Temperaturbereich des Glykols realisiert werden kann, wobei als Ergebnis davon die Zeit, die zum Realisieren der gewünschten Temperatur des Tankcontainers 2 benötigt wird, erheblich reduziert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere Ausführungsformen, die in dem Bereich der angefügten Ansprüche fallen.
