DE2022797A1

DE2022797A1 - Kuehlvorrichtung mit Kuehlluftfuehrung

Info

Publication number: DE2022797A1
Application number: DE19702022797
Authority: DE
Inventors: Toth Steven J
Original assignee: Streater Industries Inc
Current assignee: Streater Industries Inc
Priority date: 1969-05-15
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1970-11-19
Also published as: FR2042663A7; US3572052A; GB1244579A; AU1435870A; FR2042663B3

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH PATENTANWALT β frankfurt/main ι. den 8· Mai 1970 POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3*25 KOHHORNSHOFWEGtO j/^ DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 5537Ο2 TELEFON: 56 1O 78 TELEGRAMM: KNOPAT

St 11

Streater Industries, Inc., Albert Lea, YStA

. Kühlvorrichtung mit Kühlluftführung

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit Kühlluftführung.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung sind Schaukühltruhen.

Bei einer bekannten Art von Schaukühltruhen, wie man sie in Großmarkthallen oder Kaufhäusern findet, sind Kühlschlangenrohre in der Schautruhe eingebaut, durch die über Rohrleitungen von einem entfernt angeordneten Kühlgerät Kühlflüssigkeit geleitet wird. Diese Art von Kühlschautruhe unterscheidet sich von der häufiger vorkommenden Art, bei der die Schautruheffrfi^aKühlgerät mit einem Kompressor und Motor enthält.

Bei einer Kühleinrichtung mit Kühlluftführung wird dagegen gekühlte Luft von einem entfernt angeordneten Kühlgerät über ein ' Rohrleitungsnetz in mehrere Sehautruhen geleitet. Die gekühlte Luft erwärmt sich beim Durchlaufen der Sohautruhen und wird über ein anderes Rohrleitungsnetz ins Kühlgerät zurückgeleitet, wo sie erneut abgekühlt und wieder in den Kreislauf zurückgeleitet wird. Bei den auf diese Weise gekühlten ScKautruhen handelt es sich normalerweise um Schautruhen mit Luftvorhang, wobei ein Luftstrom das Innere der Truhe von der umgebenden Atmosphäre trennt bzw. isoliert.

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Bei der Ausbildung des Lttftrorliamgs wird ständig Luft, versetzt und in die Umgebung eittweiehende luf t, wieder gebungsluft ersetzt, die vom luftstrom des Luftvqrhangs in den Kreislauf hineingesogen wird. . .../.,.-

Die vom Luftvorhang aus der Umgebung angesaugte Luft ist verhältnismäßig feucht und kondensiert leicht an den Verdampferschlangenrohren der Einrichtung. Dabei bildet sich Reif und Eis an den Sohlangenrohrem,, der tor. das die Luftzirkulation allmählich, immer stärker behindert,, so daß sich auch immer weniger Luft abkühlt, bis die !Temperatur der Luft, die den Schautruhen zugeführt wird;, den gewünschten Wert überschrei- tet. Es muß daher ein Abtastvorgang eingeschaltet werden, bei dem,das auf der Oberfläche des SeKLangenrohrs angehäufte Eis abgetaut wird. Beim Abtauen steigt die Temperatur der. umlaufenden Luft über den gewünschten Wert hinaus an, mit der Gefahr, daß die in den Schautruhen ausgelegten Fahrungsmittel verderben oder ihre Haltbarkeitadauer zumindest stark verringert wird.

Der Erfindung liegt daher» die Aufgabe zugrunde, eine. Kühlvorrichtung mit Kühlluftführung zu schaffen, bei der ein Abtauen entfällt und mithin Unterbrechungen der Kühlung vermieden werden.

Nach der Erfindung wird dies erreicht, durch" zwei parallele Kammern mit einem gemeinsamen Einlaßrohr und einem gemeinsamen Auslaßrohr, eine Luft wählbar· durch die eine oder die andere der beiden Kammern vom Einlaßroha: zum Ausläßröhr .leiteeiHsie:- Sperrvorrichtung und ein Kühl- oder ¥erdampf ersöhlangenro&r "in --^eder der Kammern. ■ : ^. - -, π ^

Das heißt, während des Betriebs kam' entweder das eine KlIMl-' schlangenrohr in der einen Kammer; _v äiirch die fLuft geleitet" wird, mit einer lc-ondenai^rten' KüKlflüasfigfeei-t'^gespeist tirerden^ uiö eine Kühlung au bewirken, wähnfenid das aöäere Schlangenrohi? in dsr anderen Kammer-gläl-'chaeitig ^:nlft· &±üsm "nicht kondeÄgiörtfen, warmen, gasförmigeK MüLLmitiei' geäfilst iS£cdj um ,dieses. Schlangenrohr abzutauen. ' ' ^γΓ' "' * ^iJ "' ' "^s'

Bei dieser Anordnung kann den Kühltruhen durch abwechselndes Umschalten von der einen auf die andere Kammer und umgekehrt ständig gekühlte luft in der gewünschten Menge zugeführt werden, ohne daß der Kühlvorgang durch einen Abtauvorgang unterbrochen wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in TJnteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand einer Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels g näher beschrieben.

Die Zeichnung stellt schematisch im Querschnitt eine Kühlvorrichtung mit Kühlluftführung nach der Erfindung zusammen mit einem daran angeschlossenen Eühlgerät dar.

Die Kühlvorrichtung 1, auf die sich die Erfindung .bezieht, hat ein Gehäuse, das einen zylindrisch geformten Mittelteil 2 und kegelstumpfförmige Endteile 3 und 4 aufweist. Am Einlaßende der Vorrichtung 1, am Endteil 3 angrenzend, ist eine Luftbeschleungungsvorriehtung 6 angelbracht, z. B. ein Gebläse oder Luftkompressor, mit einem Lufteiulaßrohr 7. Am gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung 1 ist ein Luftauslaßrohr 8 an- ^ gebracht.

Das Gehäuse und die Rohrteile sind aus Blech hergestellt. Da es sich nur um eine schematische Darstellung handelt, können auch verschiedene andere Formen verwendet werden.

Die Vorrichtung 1 ist ein Teil einer Kühleinrichtung mit im wesentlichen geschlossen?m Έ?eislauf. Sie führt einer oder mehreren (nicht dargestellten) Nahrungsmittel-Schau truhen oder Schaukästen über das Auslaßrohr 8, gekühlte Luft zu und erhält Ύοη diesen relativ wärmere und feuchtere Luft über das Einlaßrohr 7 zurück. Die Luftbeschleunigungavorrichtung 6 bewirkt die Zirkulation der Luft.

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Die Vorrichtung 1 enthält innen eine Trennwand 12, die in einer etwa horizontal liegenden Ebene dargestellt ist und das liniere der Vorrichtung 1 in zwei Kammern 13 und 14 unterteilt. Die Trennwaiiä 12 ist von den Einlaß- und Auslaßenden der Vorrichtung 1 beabstandet. An den Enden der Trennwand 12 sind Sperrorgane 16 und 17 schwenkbar befestigt, so daß die zugeführte Luft wählbar in die eine Kammer 13 oder die andere Kammer 14 geleitet werden kann. In der dargestellten Lage der Sperrorgane 16 und 17 wird die Luft vom Einlaßrohr 7 über die Kammer 14 zum Auslaßrohr 8 gleitet. Vorzugsweise sind die Kammern 13 rand 14 gegenseitig und die Vorrichtung 1 gegenüber der Umgebung isoliert.

Die Kammern 13 uni. 14 sind jeweils mit einem Schlangenrohr 20 bzw. 21 versehen, unü das Auslaßrohr 8 ist mit einem. Schlangenrohr 22 versehen. Me Einlaß- und Auslaßteile dieser Schlangenrohre ragen., wie dargestellt, aus der Vorrichtung 1 und dem Auslaßrohr 8 hinaus, um andere Kühlgeräte anschließen zu können. Auf der Einlaßseite der Schlangenrohre 20 und 21 sind die Abstände der Kühlrippen großer als auf der Auslaßseite.

Der Temperaturbereich der Luft, die den Schau truhen durch die Kühlverrichtung 1 zugeführt wird, reicht entsprechend den darin ausgelegten Nahrungsmitteln von 10° C für Butter, Käse und Eier bis zu etwa -30° G für Speiseeis. Auch an die relative Feuchtigkeit der Kühlluft werden unterschiedliche Anforderungen gestellt, die von den Nahrungsmitteln abhängen. So würde frisches Gemüse bei zu geringem Feuchtigkeitsgehalt der Luft austrocknen und bei zu hohem Feuchtigkeitsgehalt verderben.

Während des Betriebs der Einrichtung wird die umlaufende Luft getrocknet, gekühlt, wieder erwärmt, mehreren Schautruhen zugeleitet und von diesen weggeleitet. Während des Betriebs der Vorrichtung 1 wird das eine der Schlangenrohre 20 und 21 mit einem flüssigen Kühlmittel und gleichzeitig das andere Schlangenrohr zum Abtauen mit einem warmen gasförmigen Kühlmittel

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gespeist. Das Kühlen und Abtauen erfolgt in den Kammern 13 und 14 abwechselnd, wobei der Wechsel durch einen elektrischen Zeitgeber 26 gesteuert wird, der die Sperrorgane 16 und 17 und verschiedene Kühlgerät-Ventile so steuert, daß das flüssige und das warme gasförmige abtauende Kühlmittel über die Schlangenrohre 20 und 21 und das warme gasförmige abtauende Kühlmittel über das Sehlangenrohr 22 strömt.

Die umgelaufene Luft wird, je nach, der Stellung der Sperrorgane 16 und 17, entweder in die Kammer 13 oder in die Kammer 14 geleitet. Die Luft wird beim Vorbei strömen an dem Teil ties Schlangenrohrs 20 octer 21 mit den weit auseinanderliegenden Rippen zunächst entfeuchtet (getrocknet) und dann beim. Vorbeiströmen an dem Teil desselben Schlangenrohrs mit den dichter beieinanderliegenden Rippen gekühlt. Beim, Vorbeiström.en am. Schlangenrohr 22 im Auslaßrohr 8 kann der Luft Wärme zugeführt werden, wenn dies erwünscht oder erforderlich ist, um. die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft genau regeln zu können.

Das in Verbindung mit der Vorrichtung 1 verwendete Kühlgerät enthält einen Kompressor 30, einen Kondensator 31 und einen Kühlflüssigkeitssammelbehälter 32. Eine Rohrleitung 33 verbindet' den Kompressor 30 mit dem Kondensator 31, und eine Rohrleitung 34 verbindet den Kondensator 31 mit dem Sammelbehälter 32. Eine KUhlflüssigkeitszuführleitung 38 ist mit ihrem, einen Ende am. Sammelbehälter 32 und über parallele Abzweigungen 39 und 40 mit den Einlaßenden der Schlangenrohre 20 und 21 in den Kammern 13 und 14 verbunden. Die Ansaugleitung,,des Kompressors 30 ist mit einem Ansaugkopf 42,,versehen, an den die Auslaßenden der Schlangenrohre 20 und 21 jeweils über parallele Rohrleitungen 43 und 44 angeschlossen s'ind, ·, ■ - -■<. -

In jedem dör Schlaiige^Q.hre-^O ^und. 2.1 ii^gt ein thermo statisches eaj^l £6 a,.zu??: Jlegelüng d$r ,|[üljlflüs^igkeit,. die den ew$ils ^hrjand Abb. normalen Kühlzyklus züge-, führt wird, ·, Jn- de^^&fe^eilEmiigen' ϊβ^^&β,-ΦΑ--·. liageiit -jnag^e ti sch « _;; · ■ gesteuerte Ventile 45 und 46, von denen jedes Ventil während

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des normalen Kühlvorgangs des betreffenden Schlangenrohrs geöffnet ist. Bei den Ventilen 45 und 46 handeltes sich'ebenfallΙ*^ώ um. Regelventile, die zur Regelung des Drucks und der Temperatur in den Schlangenrohren 20 und 21 dienen. In der
flüssigkeitszuführleitung 38 liegt ebenfalls"ein mag
gesteuertes Ventil 48, das während des'nbrraaien ifhfvörgaügi geöffnet ist. - "'""' ""--^ΰΑ^-^ν1 '■·"*-"-^h--^-^ -

Mit Hilfe dieses Kühlgeräts können die Schlangetiiohre' 20 und 21 in herkömmlicher Weise gekühlt werden. Der Kompressor 30
kom.prim.iert ein gasförmiges Kühlmittel, das in den Kondensator 31 strömt, wo es zu einer flüssigkeit kondensiert und
von wo es über die Leitung 34 in den Sammelbehälter 32 strömt. Es sei angenommen, daß das Schlanpnrohr 21 gekühlt und das
Schlangenrohr 20 abgetaut werden soll. Dann bewirkt ä.e'v Zeitgeber 26 das Umschalten der Sperrorgane 16 und 17 in die dargestellte Lage und das Offenen des Ventils 4-6 und das Schließen des Ventils 45» Das flüssige Kühlmittel strömt dann aus
dem. Sammelbehälter 32 über das normalerweise geöffnete magnetische Ventil 48, das Schlangenrohr 20, den Elüssigkeitszuführleitungszweig 40 und das darin liegende thermostatische
Expansionsventil 46 a» Das flüssige Kühlmittel x<ri.rd über das Expansionsventil 46 a expandiert und strömt in das Schlangenrohr 21, Das expandierte und verdampfte Kühlmittel tritt dann aus dem Schlangenrohr 21 aus und wird über die Rückleitung 44 in Gasform, zum Ansaugkopf 42 und zum. AnsaugeinlaS des Kompressors 3P gesaugt.

Das abwechselnde Abtauen der Schlangenrohre 20 und 21 erfordert bestimmte, zusätzliche Geräte, die noch beschrieben werden. Der betreffende Vorgang wird vom Zgit;geba.r 26 gesteuert.,.'.,. und das Zeitschaltprogramm ist Je nach der,,.verwendeten Ein». . , richtung unters chi edijiph^ Das -Zeitschal tprpgEaroift kann beispielsweise, so. e,ingaaifeellt sein,, daß ;die Sperirorgane. 16 und .«..; 17 alle 3Qs li?iu_;te,n umgeschaltet werden^,,so_?.da@ die Schlangen^

das eine Schlangenrohr die Kühlung übernimmt, wird das andere bis zu 30 Hinuten lang abgetaut. Aus Gründen des Wirkungsgrades ist es jedoch zweckmäßig, äie Abtauäauer kürzer als die Kühldauer einzuteilen, z. B. 10 bis 15 Minuten, also nur solange, wie es tatsächlich nur zum vollständigen Abtauen eines Schlangenrohrs erforderlich ist.

Was die zusätzlichen Geräte zum Abtauen betrifft, so ist jede der Leitungen 39 und 40 mit einem das thermostatische Expansionsventil 46 a umgehenden BaüLeitungsrohr 50 bzw. 51 versehen, von denen jedes ein Rückschlagventil 52 enthält. Ton der KornpreaBorausgangsleitung 33 zweigen zwei Heißgas-Hohrleitungen 53 " und 54 ab, die jeweils in einer der Bohrleitungen 44 und 45 zwischen den Schlangenrohren 20 und 21 und den Ventilen 45 und 46 münden. In den Heißgas-Rohrlei taugen 53 und 54 liegt jeweils ein magnetisch betätigbares Ventil 56 bzw. 57-

Mit dem Ventil 48 steht ein auf den Brack eines Strömungsmittels ansprechender Druckschalter 60 in Verbindung. Auf der Ausgangsseite des Ventils 48 ist eine Eruckmeßleitung 61 an der Flüssigkeitszuführleituug 39 angeschlossen, die zum. Druckschalter 60 führt. Der Schalter 60 steht außerdem über eine Drahtleitung 62 mit dem Ventil 48 zu Betätigung des Ventils 48 in Verbindung.

Der Zeitgeber 26, bei dem es sich um einen Programmzeitschalter handeln kann, ist über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit den magnetisch betätigbaren Ventilen 45 und 46, den magnetisch betätigbaren Ventilen 56 und 57, dem. magnetisch betätigbaren Ventil 48 und dem Veiitilregler 60 verbunden. Die Abtauvorgänge basieren bei diesem Ausföfertragsbeispiels zwar auf vorbestimmten Zeitintervallen, doch können auch andere, im Rahmen der Erfindung liegende Verfahren zur Bestimmung der Abtauzeiten angewandt werden. Zur Erläuterung sei angenommen, daß der Zeitgeber 26 so eingestellt istj daß der KühlVorgang bei dem Schlangenrohr 21 dreißig Minuten lang dauert und daß dann das Scblangenrohr 21 abgetaut wird, während das zuvor abgetaute Schiagenrohr 20 für die Kühlung sorgt. Es sei ferner angenommen,

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daß als Kühlmittel beispielsweise "B.-12¹¹ verwendet wird, das einen Kondensationsdruck von etwa 8,22 kp/cm (117 psig) bei einer Kondensationstemperatur von 53,8° C (100 ° F) aufweist, und daß der Kompressordruck in der Ausgangsleitung 33 ebenfalls etwa 8,22 kp/cm² beträgt. Das Kühlmittel "R-12" ist nur als Beispiel angegeben, da auch andere Kühlmittel geeignet sind.

Wenn das Sohlangenrohr 21 abgetaut werden soll, bewirkt der Zeitgeber 26 in einem vorbestimmten Zeitpunkt das offen des normalerweise geschlossenen Ventils 56, das Schließen des normalerweise offenen Ventils 46, das Schließen des normalerweise offenen Ventils 48 und das Umschalten der Sperrorgane 16 und in ihre gestrichelt dargestellte Lage.

Beim Abtauen des Schlangenrohres 21 bewirkt das Schließen des Ventils 48 in der Flüssigkeits-zuführleitung 38, daß der vom, Kompressor 30 erzeugte Druck vom Kondensator 31 weg zur Heißgasleitung 53 geleitet wird. Das heiße Gas strömt von der leitung 53 über die leitug 44 in das Schlangenrohr 21. Beim Durchströmen des Schlangenrohrs 21, das auch als Verdampfer bezeichnet werden kann, gibtcas heiße Gas Wärme an das Schlangenrohr 21 ab, um dieses abzutauen, wobei das Gas kondensiert und zu einer kühlen Flüssigkeit wird. Das verflüssigte Kühlmittel strömt aus dem Schlangenrohr 21 über die Leitung 51 und das darin befindliche Rückschlagventil 52 in die Flüssigkeits-zuführleitung 39. Da das Ventil 48 beim. Abtauen geschlossen ist, abgesehen von bestimmten Bedingungen, die nachstehend noch erläutert werden, kann das beim Abtauen dee Schlangenrohrs 21 entstehende kondensierte Kühlmittel In der gleichen Weise zur Kühlung des Schlangenrohrs 20 verwendet werden, wie das flüssige Kühlmittel, das während der Zeit über das Ventil 48 geleitet wird, während der weder das Schlangenrohr 20 noch das Sohlangenrohr 21 abgetaut wird. Das aus dem Sohlangenrohr 21 auetretende flüssige Kühlmittel strömt somit in das Schlangenrohr 20, wo es verdampft und über die Leitung 43 in der gleichen Weise wie während des ,

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Kühlbetriebs zum Ansaugkopf 42 geleitet wird.

Das Hauptflüssigkeitszuführventil 48 ist während des Abtauvorgangs geschlossen, um die kondensierte Flüssigkeit sohneil aus dem abgetauten Schlangenrohr entfernen zu können, so daß das Abtauen mit sehr gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Gleichzeitig wird das aus dem abgetauten Schlangenrohr abgeleitete kondensierte Kühlmittel zum Kühlen des anderen Schlangenrohrs verwendet.

Bezüglich des Betriebs des Ventils 48 sei erwähnt, daß, wenn als Kühlmittel das Kühlmittel ⁿR-12" verwendet wird, das einen J normalen Kondensationsdruck von etwa 8,22 kp/cm hat, verhindert werden sollte, daß der Druck in der Flüssigkeitszuführleitung während eines Abtauvorgangs unter 8,22 kp/cm absinkt. Bei der Einrichtung nach der Erfindung hängt der Druck des Kühlmittels in der Flüssigkeitszuführleitung 38 beim Abtauen, wenn das Ventil 48 geschlossen ist, von mehreren Veränderlichen, wie den Abmessungen der Schlangenrohre und der Länge der Rohrleitungen, ab. Während bei einigen Anlagen der Druck in der leitung 38 beim Abtauen ste.-.ts hoher als der Kondensationsdruck ist, kann er bei anderen Anlagen zeitweilig unter den erwünschten Druck des flüssigen Kühlmittels sinken. Als Gegenmaßnahme für diesen Fall ist der Ventilregler 60 vorgesehen. Die Druckmeßleitung 61 mißt den Druck in der Leitung 38, und der Regler ™ 60, der so ausgelegt ist, daß er den Einfluß, des Zeitgebers 26 auf das Ventil 48 übersteuert, ist so eingestellt, daß er das Ventil 48 immer dann öffnet, wenn der Druck in der leitung 38 unter den voreingestellten Druck des verwendeten Kühlmittels sinkt. Bei Anlagen, bei denen keine Regelung erforderlich 1st, kann der Regler 60 weggelassen, werden.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.^Kühlvorrichtung mit Kühlluftführung, gekennzeichnet durcja zwei parallele Kammern (13, 14) mit einem gemeinsamen Einlaßrohr (7) und einem gemeinsamen Auslaßrohr (8), eine JDuft wählbar duroh die eine oder die andere der beiden Kammern vom. Einlaßrohr zum. Auslaßrohr leitende Sperrvorrichtung (16, 17) und ein Kühl- oder Yerdampferschlangenrohr (20 ; 21) in jeder der Kammern (13, 14).

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Einlaßrohr oder das Auslaßrohr eine Iiuftbesehleunigungsvorrichtung (6) angeschlossen ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiohne t, daß jedes der Schlangenrohre (20 j21) mehrere verhältnismäßig dicht Tbeieinanderliegende Rippen an. einem Ende und mehrere weiter auseinanderliegende Rippen am. anderen Ende aufweist, wobei die dicht bzw« weniger weit auseinanderliegenden Rippen auf der Auslaßseite jedes Sehlangenrohres angeordnet sind.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch ein Kühlgerät, das ein kondensiertes flüssiges Kühlmittel und ein nicht kondensiertes warm.es gasförmiges Kühlmittel erzeugt, eine die Strömung des flüssigen und des warnen gasförmigen Kühlmittels wählbar so steuernde VentilvoKElehtung (45» 46, 48, 52, 56, 57) s daß den Schlangenrohren (20; 21) abwechselnd das eine oder das andere Kühlmittel angeführt wird, und eine die Yentilvorriohtung und die Sperrvorrichtung derart steuernde Steuervorrichtung, daß die über das Einlaßrohr (7) zugeführte Luft wählbar einer der beiden Kammern zugeführ und das flüssige Kühlmittel in dasjenige Schlangenrohr, . das sich in dieser einen lammer befindet, und "das warme gasförmige Kühlmittel in das andere Schlangerarohr, ans sich in der anderen Kammer befindet, geleitet wird.=

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5. KtihlTorrlchtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet» daß an dae Auslaßrohr (8) eine Euftheizvorrichtung (22) angeschlossen ist.

6. KühlTorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die üuftheizvorriehtung ein Schlangenrohr ist und das warme gasförmige Kühlmittel durch dieses Schlangenrohr geleitet wird.

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