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Ladungsbehälter mit Kühl-Heizeinrichtung Die Erfindung betrifft einen
mit einer Wärmeisolation versehenen Ladungsbehä)ter mit einer Kuhl-Heizeinrichtung,
die einen wahl= weisen Antrieb durch eine eingebaute Verbrennungskraftmaschine oder
einen Elektromotor zuläßt.
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Solche Ladungsbehälter dienen z.B. zum Transport von Gemüse von Nordafrika
nach Skandinavien. Eine Kühlung der Ladung, die z.B. bei einer Temperatur von etwa
+ 4° C gelagert sein muß, um frisch und unverwelkt zum Verbraucher zu kommen, ist
hier nicht ausreichend, da beim Transport die Außentempera= tur so niedrig sein
kann, daß die genannte Temperatur unter: schritten wird. Eine Konstanthaltung der
Temperatur ist daher nur mit einer Einrichtung zu erreichen, die sowohl Kühlbetrieb
als auch Heizbetrieb gestattet.
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Kühl-Heiz-Ladungsbehältr sind Eisenbahnwagen, Straßenfahr: zeuge oder
Container, die mit einer entsprechenden Wärmeiso= lation- und einer Kühl-Heizeinrichtung
versehen sind. Solche KUhl-Heizeinrichtungen sind in vielfältigen Ausführungen be;
kannt, deren maßgebendsten, und zwar nur solche, die mit einem geschlossenen Kältekreislauf
arbeiten, im folgenden aufgeführt werden sollen.
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Es sind Kühl-Heizeinrichtungen in Form eines Aggregates bekannt, bei
dem die Kältemaschine nur durch einen elektrischen Motor angetrieben wird. Dabei
wird zur Energieversorgung ein Netzan= schluß benötigt, welcher sich an Land, auf
Straßen- oder Schienen fahrzeugen, oder auch auf einem Schiff befindet. Die Lüfter
der Wärmetauscher - Verdampfer und Verflüssiger - werden dabei von eigenen Elektro-Motoren
oder mechanisch z.B. über Riemen: triebe vom E-Hotor der Kältemaschine angetrieben.
per lieiz-und Abtaubetrieb erfolgt elektrisch oder durch Umkehrung des Kältekreislaufes.
(Wärmepumpe) Da diese Aggregate in der Ver= sorgung jedoch nicht unabhängig sind,
ist eine freizügige Ortsveränderung nicht möglich.
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Weiter ist eine Kühl-Ileizeinrichtung mit einem Aggregat, wie oben
beschrieben, bekannt, das eine zusätzliche eigene Energie: versorgung aufweist,
die aus einem Aggregat mit einem Verbren: nungsmotor und einem elektrischen Generator
besteht. Dabei ist der Brennstoffbehälter im Energieversorgungs-Aggregat eingebaut,
oder separat von diesem aufgestellt. Da zwei getrennte Aggregate mit je einer elektrischen
Maschine, liotor und Genera= tor erforderlich sind, sind solche Einrichtungen teuer.
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Eine dritte bekannte Kühl-Heizeinrichtung besitzt ein Aggre: gat mit
wahlweises Antrieb der Kältemaschine, durch einen von einem Ortsnetz gespeisten
E-ilotor, oder durch einen Verbrennungs= motor. Der Brennstoffbehälter1 ist dabei
getrennt vom Aggregat angeordnet. Dabei sind zwei Varianten zu unterscheiden.
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A. Entweder ist bei Betrieb mit Verbrennungsmotor die elektri: sche
Maschine (Motor) als Generator betrieben, und die Lüfter der Wärmetauscher sind
über elektrische Direktmotoren ange= trieben, und auch der Heiz-Abtaubetrieb erfolgt
elelctrisch mit Speisung aus dem Generator, oder
B. die elektrische
Maschine ist nur als Motor zu betreiben, so daß die Lüfter mechanisch angetrieben
werden müssen, und der Heiz-Abtaubetrieb erfolgt durch Umkehren des Kälte: kreislaufes.
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Nachteilig ist bei der Ausführung A, daß erhebliche Zusätze an elektrischen
Geräten erforderlich sind, die die Einsparung einer elektrischen Maschine wieder
aufheben. Nachteilig ist weiter, daß der Brennstoffbehälter kein Bestandteil des
Aggregates ist, während man die letztgenannte Ausführung B bisher mit ihrem mechanisch
angetriebenen Verdampferlüfter nur als Stopfer-Aggregat bauen konnte. Auch bei dieser
ist der Brennstoffbehälter kein Bestandteil des Aggregates.
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Den vorstehend aufgeführten Aggregaten können verschiedene Verdampferausführungen
zugeordnet sein, wobei jene Ausführungen, bei denen die Verdampferlüfter mechanisch
angetrieben werden, nur als sogenannte "Stopfer" bekannt sind. Bei Stopfer-Aggre=
gaten, sind die Verdampfer hinter dem Verdichtersatz, mecha= nisch fest mit ihm
verbunden, angeordnet. Er wird durch öff= nungen in einer der Wände des Kühlladungsbehälters
in den zu temperierenden Räumen eingeführt.
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Bei anderen bekannten Ausführungen sind sogenannte Stirnwand-, Seitenwand-
oder auch Deckenverdampfer vorgesehen.
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Auch ist bereits eine Ausführung bekannt, bei der zwei Ver= dampfer
über dem Verdichtersatz angeordnet sind. Bei dieser wird die Luft über Seitenwandkanäle
eingeblasen und in der Mitte der Stirnwand in Deckenhöhe wieder angesaugt. Diese
Anordnung ist lufttechnisch ungünstig und durch die seitlichen Kanäle wird zu viel
Nutzraum weggenomnen. Auch die Temperaturver: teilung ist nicht optimal.
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Außer den schon erwähnten Nachteilen weisen alle diese bekannten Ausführungen
gemeinsam weitere erhebliche Nachteile auf. Der gravierendste ist, daß der Laderaum
meiir als notwendig verkleinert wird. Sowohl bei einer Stopferausführung als auch
bei Einbau eines Deckenverdampfers, vermindert der Verdampfer die Beladungshöhe
erheblich. Dies ist lediglich bei einem Einbau in Eisenbahnwagen mit gewölbtem Dachprofil
nicht der Fall.
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Auch bei Ausführungen mit Stirn- oder Seitenwandverdampfer wird der
Laderaum in der Länge bzw. der Breite nicht unerheblich verkleinert.
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Aber auch die Verteilung der temperierten Luft ira Laderauni ist bei
den bekannten Stopferausführungen nicht optimal, auch Luftkanäle an der Decke bringen
keine grundlegende Besserung, so daß vornehmlich beim transport von Frischware,
sich stark unterschiedliche Raumtemperaturen einstellen.
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Eine Verbesserung der Temperaturverteilung läßt sich bei Ausführungen
mit Decken-, Stirn- oder Seitenwandverdampfer erreichen, wenn Kanäle zur Luftführung
vorhanden sind.
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Dies bedingt jedoch einen weiteren Mehraufwand und beansprucht Raurn.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Anordnungen zu vermeiden, jedoch ihre Vorteile bei zu behalten, d. h. einen Ladungsbehälter
für Kühl-Heizbetrieb zu schaffen bei dem eine optimale Nutzung des Laderaums rmöglich
ist, d. h. ein möglichst günstiges Verhältnis des Laderauminhaltes zum Volumen des
umbauten saumes und eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Ladungsbehälter zu
erreichen.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei den eingangs erwähnten
Ladungsbehältern erfindungsgemäß darin, daß in einer über einem im wesentlichen
aus Verbrennungskraftmaschineo Kältemittelverdichter und Elektromotor bestehenden
Maschinen: satz, an der einen Stirnseite des Ladungsbehälters quer zur Ladungsbehälterlä..ngsachse
angeordneten isolierten Schale der Verdampfer sowie mindestens ein der Luftumwälzung
dienender, von dem Maschinensatz angetriebener Lüfter vorgesehen ist, daß Austrittsöffnungen
für die temperierte Luft in Deckenhöhe an der Rammwana des Innenraumes des Ladungsbehälters
ange= ordnet sind und daß das Fundament des Maschinensatzes als allseitig geschlossener
tragender Hohlkörper ausgebildet ist.
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Damit wird die Bruttolänge des Ladungsbehälters praktisch nur um die
Einbautiefe des Maschinenaggregates gekürzt. Es ergibt sich mit Luftkanälen an der
Stirnwand und im nicht nutzbaren Deckenraum eine äußerst günstige Luftverteilung
die zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung im Ladungsraum führt.
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In zweckmäßiger Weise bildet der Hoch- und Niederdruckteil des Maschinensatzes
eine Baueinheit. Bei einer weiteren Aus= gestaltung der Erfindung ist die den Verdampfer
mit Lüftern umschließende Isolierschale mit dem Maschinensatz zu einer Baueinheit
zusammengebaut und dichtend an die eine Stirnwand des Ladungsbehälters angeschlossen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Isolier: schale
für Verdampfer und Lüfter Bestandteil des Ladungsbe: halters, der an der Stirnwand
eine öffnung und Schlitze für das Einfahren des Verdampfers mit seinen Stützen und
der Lüfterwelle aufweist, die nach erfolgtem Einbau durch eine isolierte Platte
verschließbar ist.
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Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung ist vor= gesehen,
daß die Isolierschale für den Verdampfer und die Lüfter Bestandteil des Ladungsbehälters
ist Dabei kann erfindungsgemäß die Stirnwand des Innenraumes zm Einfahren des Maschinensatzes
von innen her abnehmbar sein.
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In zweckmäßiger Weise sind die Lüfter für den Verdampfer über eine
elektromagnetische Ausrückkupplung angetrieben.
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Bei einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung ist bei Wärmepumpebetrieb
(Umkehrung des KSltekreislaufes) in den Wärmekreislauf ein wahlweise durch die Abgase
der Verbrennungs= kraftmaschine bzw. das KAhmittel desselben oder mittels elektrischer
Energie beheizbarer Wärmeaustauscher eingeschaltet.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes
der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung
dargestellten Ausführungs= beispielen Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht auf die Stirnseite
eines Ladungsbe: hälters mit aufgeschnittener Isolierschale, Fig. 2 einen Schnitt
durch das Maschinenabteil längs der Linien A-A der Fig 1, Fig 3 einen Ausschnitt
aus einem Ladungsbehälter mit abnehmbarer isolierter Stirnwand und Fig. 4 einen
Ausschnitt aus einem Ladungsbehälter bei dem das Aggregat vom Innern des Containers
her einschiebbar ist.
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In den Zeichnungen ist mit 1 der Ladungsbehä.lter und mit 2 der als
Brennstoffbehälter dienende Hohlkörper bezeichnet.
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Dieser weist z.B. bei einem 40" Container ein Fassungsver= mögen von
ca. 4OQ Liter auf. Er ist mit einem nicht dar:
gestellten Einfüllstutzen,
einer Schnellentleerung mit Ent= wässerungshahnen und einer Brennstoffmengenanzeige
versehen.
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Am Hohlkörper 2, er als Tragbasis für den Maschinensatz 3 dient, sind
vier Stützen angebracht~, die die Isolierschale 4 für den Verdampfer 41 und die
Lüfter 42 tragen.
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Auf den Hohlkörper 2 ist über je zwei elastische, der Schwein: gungsdämpfung
dienende, Elemente 21, 22 ein Träger 23 befestigt.
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Unter diesem Träger 23 ist die Starterbatterje 24, auf nicht dargestellten
Schienen zur Wartung herausziehbar auf dem hohlkörper 2 befestigt. Neben der Starterbatterie
ist ein Kasten 25 angeordnet, der die elektrische Apparatur einschließlich dem Transformator
für verschiedenen Netzspannungsanschluß aufnimmt.
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Auf dem Träger 23 ist links ein Verbrennungsmotor 31 befestigt.
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Gleichachsig, rechts von diesem ist der Kältemittelverdichter 32 und
unter diesem der Elektromotor 33 am Träger 23 auge: schraubt, Der mechanische Kraftfluß
zwischen dem Verbrennungs: motor 31 und dem Kältemittelverdichter 32 erfolgt über
eine Fliehkraftkupplung 34 die auch als Überholkupplung arbeiten kann, und eine
Ausgleichkupplung 35. Auf der Fliehkraftkupp: lung 34 ist eine Keilriemenscheibe
befestigt, die über einen Keilriemen mit einer auf der Welle des Elektromotors 33
angeordneten Keilriemenscheibe 30, in beiden Drehrichtungen im Kraftschluß. Eine
ferner yorhandene Spannvorrichtung für den Keilriemen ist nicht dargestellt.
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Neben dem Verdichter 32 ist auf dem Hohlkörper 2 der Ver= flüssiger
36 befestigt. Der von einem Luftleitapparat getragene Lüfter 37 flr den Verflüssiger
36 wird über einen Keilriemen von einer auf dem zweiten Wellenede des Elektromotors
33 sitzenden Keilriemenscheibe angetrieben. Mit dem gleichen Keilriemen wird eine
Lichtmaschine 38 angetrieben.
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Die Antriebswelle des Lüfters 37 ist verlängert durch den Verflüssiger
36 hindurch zu einer schleifringlosen elektromagne= tischen Kupplung 39, die eine
weitere Keilriemenscheibe trägt, geführt. Unter dem After 37 ist der Kältemitteisammler
auf dem Hohlkörper 2 befestigt.
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An der im Querschnitt L- bzw. U-fdrmigen Isolierschale 4 ist an der
Stirnseite des horizontalen Teiles eine aus einem elastischen Stoff bestehende Dichtungsleiste
46 vorgesehen, durch die mittels nicht dargestellter Verschraubungen eine dichte
Verbindung zwischen Ladungsbehälter 1 und Isolierschale 4 hergestellt ist.
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Auf dem Boden der Schale 4 ist der Verdampfer 41 mittels seiner Seitenbleche
befestigt. Die als Zweifach-Radialventilatoren dargestellten Lüfter 42 sind auf
dem Verdampfer mittels einer Tragkonstruktion 49 aufgebaut, in der auch die Lüfterwelle
gelagert ist. Durch eine Bohrung in der Seitenwand ist sie gedichtet aus der Isolierschale
4 herausgeführt und mit einer Keilriemenscheibe 49 versehen, die huber einen Keilriemen
kraftschlüssig mit der auf der elektromagnetischen Kupplung 39 sitzenden Keilriemenscheibe
verbunden ist.
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Der LUfter 42 kann bei einer Ausführungsvariante auch an der Seitenwand
45 der Isolierschale 4 befestigt sein.
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Die Austrittsöffnungen 43 sind durch öffnungen der Raumwand 48 des
Ladungsbehälters 1 hindurchgeführt und munden in Luft= kanälen zur Verteilung der
gekühlten bzw. erwärmten Luft im Innenraum des Ladungsbehälters. Die verbrauchte
Luft wird aus dem Innenraum des Ladungsbehälters durch einen huber die ganze Breite
des Ladungsbehälters verlaufenden schmalen Kanal 47 angesaugt, der zwischen der
Rammwand 48 und der Rückwand 11 des Innenraumes verläuft.
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vBei der in Fig. 3 im Ausschnitt dargestellten Ausführungs= variante
besteht der horizontale Teil der Isolierschale und die Rückwand 11 des Innenraumes
aus einem Stück. Die sich auf diese Weise-ergebende Öffnung an der Stirnseite des
Con= tainers an dem die Lüfter 42 und Verdampfer 41 aufnehmenden Raum ist durch
eine aus isolierendem Material bestehende Platte 44 verschlossen.
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Das in Fig. 4 im Ausschnitt dargestellte Ausführungsbeispiel läßt
ein Einschieben der LüSter-Verdampfer-Einheit 42/41 vom Innern des Containers her
zu, vor einer Demontage des Lüfter-Verdampfer-Aggregates 41, 42 muß die Raumwand
11 ausgebaut werden In dem freien Raum zwischen Maschinensatz 3 und dem unteren
Boden der Isolierschale 4 ist ein Zusatz-Wärmetauscher 5 unter: gebracht der bei
Umkehrung des Kältekreislaufes, also Heiz-oder Abtaubetrieb in Tätigkeit tritt.
Durch den Wärmetauscher 5 ist die Auspuffleitung des Verbrennungsmotors 31 hindurch=
gerührt. Weiter sind in den Wärmetauscher elektrische Heinz: stäbe, die in der Zeichnung
nicht dargestellt sind, eingebaut, die bei Heizbetrieb und elektrischem Antrieb
in Tätigkeit gesetzt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist der Wärmeaustauscher mit
Rohren versehen, durch die statt der Abgase das Kühlmedium der Verbrennungskraftmaschine
31 hindurchgeführt wird. In dem Wärmeaustauscher sind weiterhin als Schalldämpfer
dienende Einbauten vorgesehen. Der Wärmeaustauscher 5 ist bei Heiz-oder Abtaubetrieb
dem Verflüssiger 36 vorgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt selbsttätig über nicht
dargestellte Magnetventile die von im Innenraum des Ladungsbepälters angebrachten
Thermo: staten gesteuert sind.
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Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Kühl-Heizeinrichtung ist folgende:
A. Kühlbetrieb mit Antrieb durch Verbrennungsmotor: Mittels der Batterie wird der
Verbrennungsmotor 31 gestartet und läuft hoch. In der Nähe seiner Nenndrehzahl wird
der Ver= dichter 32 über die jetzt wirksame Fliehkraftkupplung 34 mitgenommen. Der
Kühlprozeß ist danit eingeleitet. Über die Keilriementriebe werden unter Zwischenschaltung
des leerdrehenden Elektromotors 33 der Verflüssigerlüfter 37 und die Lichtmaschine
33 angetrieben. Von dieser wird die Batterie geladen und Energie für die Hagnetkupplung
39 zur Verfügung gestellt, so daß die Verdampferlüfter 42 angetrieben werden können.
Bei Erreichen der durch einstell= bare, im Laderaum angeordnete Thernostate festgelegten
Temperatur, wird der Dieselmotor abgestellt, wodurch die Fliehkraftkupplung 34 den
Yraftfluß zum Verdichter 32 trennt.
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B. Heiz-Abtaubetrieb mit Antrieb durch Verbrennungsmotor: Durch Umsteuern
eines Dreiweg-Ventils wird der Kältekreis= lauf umgekehrt, so daß Verdampfer und
Verflüssiger ihre Funktionen tauschen. Dabei wird das Kältemittel noch durch den
Zusatz- Wärmetauscher 5, der z.B durch die Abgase des Verbrennungsmotor 31 durchströmt
ist, geschick, so daß der jetzt als Verdampfer arbeitende Verflüssiger 36 nicht
vereisen kann. Beim Abtauvorgang wird die Magnet= kupplung 39 aufgetrennt, und dadurch
die Verdampferlüfter 42 stillgesetzt, wodurch eine Zirkulation von Warmluft im Kühlbehälter
verhindert ist.
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C. Kühlbetrieb mit Antrieb durch Elektromotor: Die auch als Überholkupplung
wirkende Fliehkraftkupplung 34 ermöglicht den Stillstand des Verbrennungsmotors.
Ansonsten ist die Wirkungsweise wie unter "A" beschrieben.
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D. Heiz-Abtaubetrieb mit Antrieb durch Elektromotor: Wie unter "B"
beschrieben, der Verbrennungsmotor läuft jedoch nicht und die Heizstäbe des Zusatzwärmetauschers
5 werden durch elektrische Energie vom Netz gespeist.
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Die Lüfter für Verflüssiger und Verdampfer können statt huber Riementriebe
auch über andere mechanische Verbindungen, z.B.
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über eine hydro-statische Einrichtung betätigt werden.