DE2422983C2 - Vorrichtung zum Kühlen von in einer Kammer aufbewahrten, verderblichen Waren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 33 967 bekannt, bei der die in der Kammer befindliche Luft durch einen vom Luftkreislauf geschlossenen Kühlkreislauf gekühlt wird, dessen Kühlschlangen in der Kammer angeordnet sind. Die Bereitstellung eines separaten Kühlkreislaufs ist relativ aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzubilden, daß eine ausreichende Kühlung des Lagergutes auch ohne separaten Kühlkreislauf einfach und leicht regelbar möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Luft bei Eintritt in die Kammer expandiert und dadurch eine Kühlwirkung in der Kammer erzeugt, die zusammen mit der Verdampfungsabkühlung des Wassers beim Befeuchten der Luft eine ausreichende Kühlung der Kammeratmosphäre ermöglicht, wenn die Luftzirkulation in dem zur Lagerhaltung üblichen Rahmen erfolgt.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise verderbliche Ware in der Kammer wirksam auch über lange Zeit hinweg gelagert werden kann, wenn eine ausreichende Durchflußmenge der feuchten Luft bei Drücken vorzugsweise im Bereich von 4 mm Hg bis 400 mm Hg kontinuierlich über das Lagergut streicht Die dabei verwirklichbare Kühlkapazität ist infolge der Luftexpansion und der Wasserverdampfung mehr als ausreichend, so daß man optimale Temperaturen von 0°C oüer darüber in der Kammer aufrechterhalten kann, auch wenn Luft mit sehr hoher Außentemperatur zugeführt wird, die beispielsweise bis zu 50° C haben kann. Gleichzeitig wird die erforderliche Temperaturregelung dadurch verwirklicht daß Wasser des Verdampfers geregelt ge- !:-sizt wird und über einen Radiator mit der Luft in der Kammer in Wärmeaustausch steht Die Innentemperatür wird mittels eines Temperatursensors abgetastet und es wird das Wasser des Verdampfers geheizt wenn die gewünschte Innentemperatur über dem unbeheizten System liegt Die dem System zugeführte Wärme wird über den Radiator der einströmenden Luft zugeführt Auf diese Weise kann ein separater geschlossener Kühlkreislauf mit allen seinen Nachteilen bezüglich Gewicht und Kosten vermieden werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtungen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß klimatisierten Kammer;

F i g. 2 eine ähnliche schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einer ähnlichen Vorrichtung wie in F i g. 1, mit einer abgewandelten Heizeinrichtung; und
Fig.3 einen schematischen Querschnitt durch eine ähnliche Vorrichtung wie in Fig. 1, jedoch mit Unterbringung eines Verdampfers und anderer Elemente außerhalb der Kammer.

In Fig. 1 bilden isolierte Wände 10 eine Kammer 12, der über einen Lufteinlaß 14, ein Rotameter 15 zur Durchflußmengenmessung, einen Wärmetauscher 16, ein Druckreduzierventil 18 und schließlich durch einen Vorrat von Verdampferflüssigkeit insbesondere Wasser 20 hindurch, der sich innerhalb eines Verdampfers 22 befindet, und über die Expansions-Düse 26 am Ende eines Auslasses 24 Luft zugeführt wird.

Diese Luft verläßt die Kammer 12 durch ein Ventil 28, welches die Luftausiaßmenge kontrolliert, und strömt dann durch den Wärmetauscher 16 hindurch in eine Vakuumpumpe 30.

so Die aus der Expansionsdüse 26 ausströmende Luft umströmt einen Radiator 32, durch den Wasser 20 des Verdampfers 22 durch Einwirkung einer Pumpe 34 zirkuliert
Ein am Kammerauslaß befindlicher Temperatursensor 36 ist an eine Steuerschaltung angeschlossen, die ein Relais 38 zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Stromkreises 40 enthält, in dem sich ein Widerstands-Heizelement 44 für den unteren Teil des Verdampfers 22 befindet.

Ein Flüssigkeitsnachfüll- und Pegelkontroüsystem 50, beispielsweise in Form eines normalen Schwimmerventils, öffnet sich gegebenenfalls in Richtung auf einen Wassereinlaß 52, um im Verdampfer 22 einen korrekten Wasserstand aufrecht zu erhalten. Dazwischen befindet sich ein Entsalzer 54, beispielsweise in Form eines Culligan-Umkehr-Osmose-Membranfiltcrs mit einem in Serie geschalteten Mischbett-Ionenaustauscherharz. Das zugeführte Wasser wird entweder mit Druck einge-

pumpt, oder wenn nur ein Vorrat vorhanden ist, kann man eine Druckpumpe verwenden, damit das Umkehr-Osmosefilter mindestens unter einem Druck von 2,8 kp/ cm² steht

Das Druckreduzierventil 18 hat einen Bereich zwischen 0 und 760 mm Hg, aber zur Lagerhaltung von verderblicher V/sre arbeitet es im Bereich zwischen 4 und 400 mm Hg. Außerdem sind Temperatur- und Druckanzeiger 56 und 58 vorhanden.

Im Betrieb der Vakuumpumpe 30 wird Luft über den Einlaß 14 und durch den isolierten Wärmetauscher 16 angesaugt, passiert das Reduzierventil 18, expandiert und erzeugt Kälte.

Die ursprüngliche relative Feuchte der Umgebungsluft spielt keine Rolle, weil sie nach dem Passieren des Ürucicreduzierventils im direkten Verhältnis zum Druckabfall vermindert wird. Dieser Vorgang wird lediglich in gewissem Umfang durch den Kühleffekt kompensiert Will man die relative Feuchte zur Erhöhung der Kühlkapazität noch mehr reduzieren, d«;in empfiehlt es sich, am Lufteinlaß 14 einen handelsüblichen wärmelosen Lufttrockner zu installieren. Somit gelangt relativ trockene Luft mit reduziertem Druck zum Boden des Verdampfers 22, steigt in Form von Luftblasen in dem als Verdampferflüssigkeit benutzten Wasser 20 hoch, verdampft dieses und erhöht den Dampfdruck des Wassers am Luftauslaß fast bis zur Sättigung bei der vorhandenen Lufttemperatur. Der Dampfdruck des Wassers ist abhängig vom Betriebsdruck in der Kammer 12 und Verdampfer 22, hängt jedoch auch von der Temperatur ab, wobei bei niedrigeren Temperaturen weniger Wasser verdampft wird und der Kühleffekt progressiv abnimmt, wenn die Temperatur reduziert wird. Die Wasserverdampfung erzeugt einen Kühleffekt der die Temperatur des Wassers im Verdampfer 22 absenkt und dieses Wasser wird durch die Umwälzpumpe dem Radiator 32 zugeführt Die durch den Verdampfer 22 hindurüitretende Luft wird einmal dort durch das kühle Verdampferwasser 20 abgekühlt, und beim Verlassen der Expansionsdüse 26, die den Luftstrahl auf den Radiator 32 richtet, erfolgt ein weiterer Wärmeaustausch.

Der Luftauslaß aus der Kammer 12 erfolgt über das die Durchflußmenge steuernde Ventk 28 und über den isolierten Wärmetauscher 16. Das Ventil 28 befindet sich in Strömungsrichtung "or dem Wärmetauscher 16, damit durch den Druckabfall ein zusätzlicher Kühleffekt im Wärmetauscher erzeug! wird. Das Ventil kann auch zur Reduzierung des Druckes am Einlaß der Vakuumpumpe 30 auf etwa 30 bis 40 mm Hg benutzt werden, was im Falle einer ölgedichteten Pumpe ideal für den Wasserentzug aus dem Öl ist Eine ölgedichtete Vakuumpumpe eignet sich gut für auf Straßen oder Schienen transportable Container, jedoch zieht man für eine Schiffsinstallation oder bei Anwendung des Verfahrens in einer stationären Anlage eine wassergedichtete Pumpe oder eine andere Type vor.

Da« vom Temperatursensor 36 gesteuerte Heizelement 44 regelt die Innentemperatur in der Vakuumkammer 12 in gewünschter Weise.

Während des Herunterkf'ihlens kann man durch Betreiben der Vakuumpumpe mit voller Last den vollen Kühleffekt erzielen, und je größer der Luftdurchfluß, desto größer der Kühleffekt. Sobald stabile Betriebsbedingungen hergestellt w.rden sind, und insbesondere dann, wenn eine oberhalb der Umgebungstemperatur liegende Betriebstemperatur in der Vakuumkammer erwünscht ist. kann man c..''i Durchfluß durch entsDrechendes Verstellen des Regulierventils reduzieren. Will man unter Betriebsbedingungen arbeiten, welche die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf 0°C oder tiefer absenken, dann muß die Kühlflüssigkeit 20 einen entsprechend niedrigeren Gefrierpunkt aufweisen, was man durch Zusatz eines nicht-flüchtigen Gefrierschutzmittels erreicht Wenn eine niedrigere Umgebungstemperatur zusätzliche Kühlwirkung erzeugt dann muß das Heizelement 44 genügend Kapazität besitzen, um die

ίο Temperatur der ankommenden Umgebungsluft anzuheben und den immer vorhandenen Kühleffekt des Systems zu überwinden. Im Heizzykius unterstützt der isolierte Wärmetauscher 16 das Heizelement 44 ebenso wie das Gefriersystem durch Erhaltung von Energie.

Gemäß F i g. 2 erzeugt eine ölgedichtete Pumpe den Unterdruck und dient dann als Wärmequelle. Öl vom Reservoir 60 der Vakuumpumpe wird durch eine Ölpumpe 62 abgesaugt und auf dem Wer··; über zwei Magnetventile 65,68 in einen Wärmetauscher 64 gedrückt

Auf diese Weise kann der Ölstrom durch den Wärmetauscher 64 fließen, bis der Temperatursensor 36 von F i g. 1 anzeigt daß Wärme zugeführt werden soil. In diesem Falle werden die Magnetventile über den Temperatursensor 36 so gesteuert daß das heiße öl einen Umweg über ein Rohr 70 macht welches durch das Wasser 20 des Verdampfers 22 geführt ist, um dieses zu beheizen. Im Wärmetauscher 64 wird das öl abgekühlt und gelangt anschließend wieder in das Reservoir 60 der Vakuumpumpe 30. Die im Wärmetauscher 64 in Wasser übergeleitete Wärme wird in einem Radiator 72 mit Ventilator 74 vernichtet, und das abgekühlte Wasser gelangt im Kreislauf vom Radiator über ein Reservoir 76 und eine Wasserpumpe 78 wieder in den Wärmetauscher 64. Die Wasserpumpe 78 wird in Abhängigkeit

von einem im Ölreservoir 60 befindlichen Temperaturfühler durch ein Relais innerhalb einer Steuereinheit 80 gesteuert. Auf diese Weise kann man die öliemperatur auf etwa 63° bis 65 '/2⁰C halten, dem bevorzugten Temperaturbereich zum Belüften von öl, weil höhere Tem-

peraturen die Ölzersetzung beschleunigen und zum Versagen eines Filterelementes 84 in einem ölnebelausscheider 86 der Vakuumpumpe 30 führen können. Die Ölpumpe arbeitet mit einem Eingangsdi uck von etwa 30 bis 40 mm. Hg bei einer öltemperatur zwischen 63° und 65 '/2⁰C, und ein kontinuierliches Hindurchlecken von Luft stellt sicher, daß der Wasserdampf wirksam entfernt wenden kann, mit Hilfe der entlüfteten ölgedichteten Absaugpumpe.

Benutzt man eint wassergedichtete Pumpe, dann kann der Wärmetauscher die Wärme vom Abdichtungswasser auf ein anderes Kühlmedium (Wasser, Luft o. dgl.) übertragen. Die übertragene Wärme kann man dazu benutzen, mittels einer zur Anordnung in F i g. 2 analogen Einrichtung dem Verdampfer Wärme zuzuführen. Andere Typen von Vakuumpumpen erzeugen ebenfalls Wärme bei ihrem Betrieb, die man zur Beheizung des Verdampfers benutzen kann.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, bei der sämtliche Komponenten außerhalb der Kammer 12 angeordnet sind. Hier befindef sich die gesamte Steueranordnung in einem luftdichten isolierten Raum 100, der integraler Bestandteil eines Gesamtgehäuses, jedoch von u?r Kammer durch eine Rippenwand 101 isoliert ist. Umgebungsluft gelangt über den Einlaß_14a und den Wärmetauscher 16a ins Innere, und dabei wird ihre Temperatur entweder abgesenkt oder angehoben, je nach dem, ob das System gerade heizt oder kühlt. Die bei 117 austretende Luft kann frei im

Raum 100 zirkulieren, wo sich die Stcuerausrüstung befindet, und gelangt dann auf dem Wege über ein Rotameter 118 in das Druckreduzierventil 18a, welches den Luftdruck auf einen Druck zwischen etwa 25 bis 250 mm Hg reduzieren kann. Dabei entsteht Kälte, und die realtive Feuchte der Luft wird ebenfalls abgesenkt. Dann fließt die Luft durch ein Rohr 119 zum Boden des Verdampfers 22a und tritt durch das im Verdampfer vorhandene Wasser 20a hindurch nach oben. Das dabei verdampfte Wasser 20a sättigt die Luft entsprechend to der im Verdampfer 22a vorhandenen spezifischen Temperatur und erzeugt dabei einen Kühleffekt. Die Lull gelangt dann durch den Auslaß 24a mit der Expansionsdüse 26a am Ende mit erhöhter Geschwindigkeit und gleichzeitig abgesenktem Druck sowie unter Erzeugung eines markanten Zirkulations- und Kühleffektes in die Kammer. Die aus der Kammer austretende Luft gelangt über das Reguiierventii 2Sa in den Wärmetauscher Iba, wo sie zur Kühlung oder Beheizung der frisch zugeführten Luft herangezogen wird.

Beim Durchströmen des Ventils 28a kann, sofern dort eine Druckreduzierung stattfindet, ein weiterer Kühleffekt erzeugt werden, welcher auf die ankommende Luft übertragen wird. Das Wasser ?us dem Verdampfer 22a wird durch die Pumpe 34a durch den Radiator 32a im Kreislauf gedruckt. Ein Ventilator 121 drückt Luft durch den Radiator 32a und kühlt oder heizt die Luft im Raum 100 für die Steuergeräte, bevor sie in das Rotameter 118 gelangt.

Das zugeführte Wasser durchströmt einen Entsalzer 120 und wird durch die bereits bei Fig. 1 beschriebene Flüssigkeits-Nachfüll- und Pegelkontrolleinrichtung 50 auf richtigem Pegel gehalten. Der Temperatursensor 36a befindet sich am Luftauslaß der Vakuumkammer und regelt die Wärmezufuhr des Wassers 20a über das p^ioic 3& im Stromkreis des \
wie in F ig. 1.

Ein der Ausführung von F i g. 1 nachgebildetes Modell, jedoch ohne Heiz- bzw. Radiatorsystem 32,34, 24. erzeugte eine Temperatur von 3°C innerhalb einiger Stunden und hielt dieses für drei Tage bei einer Umgebungs-Lufttemperatur von 28° C aufrecht. Das System arbeitete mit einem Innendruck von 150 mm Hg, und mit einer Durchflußrate von achtzig Luftaustauschungen pro Stunde durch eine zylindrische Kammer mit einem Gesamtvolumen von 2,3 1. Nach dem Hindurchblasen durch das Wasser wurde die Luft über den Verdampfer mittels einer das obere Ende des Verdampfers überdeckenden Kappe nach unten gelenkt. Das bei der Verdampfung entzogene Wasser wurde manuell über ein Nadelventil nachgefüilL Die benutzte Isolierung war minimal, eine Schicht aus Dacron-Polyester von etwa 6 mm Dicke bedeckte die Vakuumkammer, und eine Baumwollschicht gleicher Dicke wurde am Einlaß des Wärmetauschers verwendet. Würde man eine bessere isolation und eine größere Anlage mit einem besseren Verhältnis von Oberfläche zu Volumen benutzen, so läßt sich errechnen, daß man einen gleichen cder größeren Temperaturabfall mit weniger Lufiaustauschungen erzielen kann.

Zuvor beschriebene Vorrichtungen eignen sich besonders zum Lagern und Transportieren von grünen Bananen, denen eine Lagerung bei etwa 14 '/2⁰C mit mindestens einem Luftaustausch pro Stunde guttun. Zur Bananeniagerung sollte daher eine Kühlkapazität installiert werden, die ausreicht eine Temperatur von bis zu 17" C bei 49⁼C Umgebungsluft-Temperatur aufrechterhalten zu können; gleichzeitig soll eine Wänmezufuhr-Kapazität bereit gestellt werden, mittels der man eine Temperatur von 25 '/>^eC bei einer Umgebungstemperatur von —29"C aufrechterhalten kann. Diese Bedingungen können auf dem Transportwege von den Tropen zu nördlich gelegenen Städten zur Winterzeit tatsächlich vorkommen.

Hierzu 2 Bbu Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen von in einer Kammer aufbewahrten, verderblichen Waren, mit Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Unterdrucks in der Kammer, mit Einrichtungen zum Zuführen von Luft in die Kammer und zur Verminderung des Druckes der einströmenden Luft, mit einem Wasservorrat in einem Verdampfer, der in der Kammer zum Befeuchten der Luft durch Verdampfen von Wasser vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft zur Verringerung der Kammertemperatur durch eine Expansionsdüse (26) in die Kammer zuführbar ist, daß das Wasser (20) des Verdampfers (22) durch einen in Wärmetausch mit der zugeführten Luft stehenden Radiator (32) zirkuliert, und daß ein Heizelement (44) zum Beheizen des Wasservorrats im Verdampfer (22) vorgesehen ist, das von einem in der Kammer angeordneten Temperatursensor (36) regelbar ist

2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiator (32) in der Kammer (12) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Ansprucn 1, dadurch gekennzeichnet daß der Verdampfer (22a) und der Radiator (32a,J in einem von der Kammer (12) getrennten Raum (100) angeordnet ist den die Luft stromaufwärts vor der Expansionsdüse (26) durchströmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rtum (1Oi; ein Ventilator (121) vorgesehen ist der die Luft an dem Radiator (32a) entlangführt

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (16) vorgesehen ist, in welchem die zur Kammer (12) zuströmende Luft mit der aus der Kammer (12) abströmenden Luft in Wärmeaustausch gelangt.