DE4018265C1 - Emergency refrigeration of cold room - involves pouring liq. nitrogen and liq. oxygen into room for evaporative cooling - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Notkühlung von Kühlräumen unter Anwendung von tiefkaltem Flüssiggas als Kältelieferant, wobei dieses im Bedarfsfall in den Kühlraum eingebracht und durch direkten oder indirekten Wärmetausch mit der dortigen Atmosphäre verdampft wird und so zur Aufrechterhaltung niedriger Temperaturen dient.

Zur Notkühlung auf Flüssiggasbasis sind bereits mehrere Verfahrensvarianten gängig. Zum einen ist es bekannt, flüssigen Stickstoff bereitzustellen und diesen bei Bedarf, d. h. bei Ausfall der Standardkühlanlage, in den Kühlraum in noch flüssigem Zustand einzudüsen. (Linde - Berichte aus Technik und Wissenschaft, 50/1981, "Notkühlung von Kühl­ häusern und Kühlräumen mit flüssigem Stickstoff") Der Flüssigstickstoff verdampft dann im Kühlraum in unmittel­ barer Berührung mit der dortigen Atmosphäre und bewirkt so eine effiziente Kühlung, jedoch kann der Kühlraum nach Anwendung dieser Kühlmethode nicht mehr ohne Atemgeräte oder dergleichen betreten werden, da der Sauerstoff aus dem Kühlraum mit der Zeit verdrängt wird. Andererseits ist zur Notkühlung eines Kühlraumes die Möglichkeit bekannt, flüssigen Stickstoff in indirektem Wärmetausch im Kühlraum zu verdampfen und den gasförmigen Stickstoff anschließend ins Freie abzuleiten. Zur vollständigen und ökonomischen Ausnutzung der Stick­ stoffkälte sind dabei jedoch aufwendige, vor allem vom Platzbedarf anspruchsvolle Verdampfer im Kühlraum zu installieren. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Luft in einem Wärmetauscher außerhalb des Kühlraums abzukühlen und diese dann dem Kühlraum zuzuleiten, was jedoch ebenfalls ein sehr aufwendiges Verfahren darstellt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, eine Verbesserung der Umstände bei der Notkühlung von Kühl­ räumen auf Flüssiggasbasis zu bewirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Notkältelieferung sowohl Flüssigstickstoff als auch Flüssigsauerstoff getrennt bereitgestellt werden und diese im Bedarfsfall dem Kühlraum so zugeführt werden, daß im Kühlraum eine kalte und gleichzeitig luftähnliche, d. h. für den Menschen atembare, Atmosphäre erzeugt bzw. aufrecht­ erhalten wird.

Die Erhaltung dieser atembaren Kaltgasatmosphäre im Kühlraum ist der erfindungswesentliche Effekt, der zwar mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden ist - die Bereit­ stellung zweier Flüssiggasspeicher ist notwendig - der aber durch die bestehenbleibende Zugänglichkeit des Kühlraumes während des Betriebs der Notkühlung unter Umständen mehr als ausgeglichen wird. Hierbei sei z. B. auf ein Kühlhaus im normalen Betriebsablauf hingewiesen. Bei diesem muß eine ständige Zufuhr- und Entnahmemöglichkeit von Kühlgut gegeben sein, denn eine längere Betriebsunterbrechung kann gegebenenfalls sehr kostenintensiv ausfallen.

Im übrigen ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß eine Notkühlung direkt mit Flüssigluft den Nachteil besäße, daß Flüssigluft die versorgenden Tankfahrzeuge, mit denen ansonsten hauptsächlich reine Einzel-Flüssiggase wie Flüssigstickstoff, -sauerstoff oder -argon zu trans­ portieren sind, verunreinigen würde. Dies würde einen nicht zu unterschätzenden Reinigungsaufwand nach sich ziehen.

Eine erfindungsgemäße Notkühlung eines Kühlraums, so daß eine luftähnliche Atmosphäre aufrechterhalten bleibt, kann durch die gleichzeitige aber auch nacheinander ausgeführte Zufuhr der beiden, getrennt voneinander vorhandenen Flüssiggase erfolgen, so lange gewährleistet ist, daß dabei eine atembare Atmosphäre entsteht.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch die Notkühlung derart ausgelegt, daß die Zufuhr von Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff zum Kühlraum im Bedarfsfall gleichzeitig und in einem geeigneten Verhältnis zueinander ausgelöst wird und so lange erfolgt, bis eine bestimmte untere Temperaturgrenze im Kühlraum erreicht ist, wobei dann die Zufuhr der Flüssiggase unterbrochen wird, und im folgenden, bei Erreichen einer oberen Temperaturgrenze, die Zufuhr der Flüssiggase wieder ausgelöst wird.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird die im Bedarfsfall zugeführte Menge an Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff so eingestellt, daß der Kühlraum etwa auf einem bestimmten, geeigneten Temperaturniveau verbleibt.

Eine besonders vorteilhafte Variante beim erfindungsgemäßen Verfahren bezüglich der Zuleitung der Flüssiggase in einen Kühlraum besteht darin, daß der Flüssigstickstoff und der Flüssigsauerstoff direkt, fein verteilt, benachbart zueinander und sich gegenseitig vermischend und versprühend in den Kühlraum eingeleitet werden.

Eine alternative Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht weiterhin darin, daß der Flüssigstickstoff und der Flüssigsauerstoff zunächst einem oder mehreren, im Kühlraum befindlichen Wärmetauschern zugeführt werden und erst anschließend, als immer noch kaltes Gas, in den Kühlraum eingeleitet werden.

Im folgenden wird anhand der schematischen Zeichnung das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Notkühlanlage gemäß der Erfindung. Diese besteht aus einem Flüssigstickstofftank 2 und einem Flüssigsauerstofftank 1 deren Leitungsanschlüsse 3, 4 an eine Regeleinheit 7 angeschlossen sind. In der Regelein­ heit 7 sind Einstellglieder 5, 6 für die Durchflüsse von Flüssigsauerstoff und Flüssigstickstoff angeordnet sowie diese Einstellglieder steuernde Recheneinheiten 8a und 8b. Ausgangsseitig ist die Regeleinheit 7 über die Leitungen 9, 10 mit einer im Kühlraum etwa an einer Wand 20 befindli­ chen Eindüseinrichtung 11 verbunden. Die Eindüseinrichtung kann aus einer Art "Doppelbrause" mit zentralem Sauerstoff­ auslaß 12 und ringförmigem Stickstoffauslaß 13 bestehen, wobei die einzelnen Auslässe viele feine, gleichmäßig verteilte Durchlaßöffnungen besitzen. Der ringförmig austretende Flüssigstickstoff wird darüber hinaus über eine konische und vorgelagerte Prallscheibe 14 in die zentral austretenden Sauerstoffstrahlen abgelenkt. Die Eindüsein­ richtung 11 kann beheizbar ausgebildet sein - um einem Vereisen vorbeugen zu können - und dazu über eine Leitung 17 mit Elektrizität versorgt werden.

Im Kühlraum selbst ist im weiteren ein Temperatursensor 15 angeordnet, der mit der Recheneinheit 8a in Verbindung steht. Weiters kann optional im Kühlraum ein Sauerstoff­ sensor 16 zusätzlich untergebracht sein, dessen Meßwerte gegebenenfalls von der weiteren Recheneinheit 8b verar­ beitet werden können.

Muß aufgrund des Ausfalls der im Normalfall für die Kühlung des Kühlraums sorgenden Einrichtung die Notkühlung in Aktion treten, so wird über die Recheneinheit 8a auf ein entsprechendes Signal hin die Zufuhr von Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff zum Kühlraum ausgelöst. Die mengen­ mäßige Einstellung der Flüssiggase wird dabei ebenfalls von der Rechen- und Steuereinheit 8a vorgenommen, die auf die ansteuerbaren Einstellglieder 5 und 6 wirkt und diese basierend auf vorher ermittelten und programmierten Werten einstellt und zwar so, daß sich im Kühlraum nach dem Verdampfen der beiden Flüssiggase eine Gasatmosphäre mit etwa luftähnlichem Sauerstoffgehalt ergibt (Zuleitung von flüssigem N und flüssigem O im Verhältnis von etwa 4 : 1). Die Recheneinheit 8a steht andererseits mit dem Temperatursensor 15 im Kühlraum in Verbindung und vergleicht dessen Meßwert mit vorab festgelegten, eingegebenen Temperaturgrenzwerten. Wird bei laufender Flüssiggaszufuhr der untere Temperaturwert erreicht, so unterbricht die Recheneinheit die weitere Zufuhr der Flüssiggase. Wird im folgenden wieder die obere Temperatur­ grenze erreicht, so wird durch die Recheneinheit wiederum die Zufuhr der Flüssiggase ausgelöst. Auf diese Weise ergibt sich eine auf dem Notkühlsystem beruhende "Kalthaltung" des Kühlraums, die gleichzeitig die Begeh­ barkeit des Kühlraums aufrechterhält.

Durch den optional ebenfalls im Kühlraum angeordneten O₂-Sensor 16 kann eine genauere Einhaltung des gewünschten, luftähnlichen Sauerstoffgehalts der im Kühlraum gebildeten Atmosphäre erfolgen. Dies wird dadurch erreicht, daß der O₂-Meßwert des Sensors 16 einer auswertenden Recheneinheit 8b in der Regeleinheit 7 zugeführt wird, die wiederum, je nach Abweichung von einem Sollwert, auf die Sauerstoffzuleitung Einfluß nimmt. Darüber hinaus kann der O₂-Sensor 16 mit Recheneinheit 8b der Auslösung eines Warnsignals bei zu niedrigen Sauer­ stoffgehalten im Kühlraum dienen.

Mit der nun im einzelnen geschilderten Variante des erfindungsgemäßen, auf Flüssiggasen basierenden Notkühl-Verfahrens sowie auch den oben beschriebenen anderen Varianten ergeben sich zuverlässige Notkühl­ systeme, die den Nachteil zusätzlichen Aufwandes durch im Betrieb vorteilhafte Eigenschaften, wie die aufrecht­ erhaltene Begehbarkeit des Kühlraumes aufgrund der Bildung einer atembaren Kühlraumatmosphäre, ausgleichen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Notkühlung von Kuhlräumen unter Anwendung von tiefkaltem Flüssiggas als Kältelieferant, wobei dieses im Bedarfsfall in den Kühlraum eingebracht und durch direkten oder indirekten Wärmetausch mit der dortigen Atmosphäre verdampft wird und so zur Aufrechterhaltung niederer Temperaturen dient, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff als Kältelieferanten getrennt bereitgestellt werden und diese im Bedarfsfall dem Kühlraum so zugeführt werden, daß im Kühlraum eine kalte und gleichzeitig luftähnliche, d. h. für den Menschen atembare, Atmosphäre erzeugt bzw. aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bedarfsfall die Zufuhr von Flüssigstickstoff und Flüssigsauerstoff zum Kühlraum gleichzeitig und in einem geeigneten Verhältnis zueinander ausgelöst wird und so lange erfolgt, bis eine bestimmte untere Temperaturgrenze im Kühlraum erreicht ist, wobei dann die Zufuhr der Flüssiggase unterbrochen wird, und daß bei Erreichen einer oberen Temperaturgrenze die Zufuhr der Flüssiggase erneut ausgelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bedarfsfall zugeführte Menge an Flüssigstick­ stoff und Flüssigsauerstoff so eingestellt wird, daß der Kühlraum etwa auf einem gewünschten Temperatur­ niveau verbleibt.

4. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigstickstoff und der Flüssigsauerstoff direkt, fein verteilt, benachbart zueinander und sich gegenseitig vermischend und versprühend in den Kühlraum eingeleitet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigstickstoff und der Flüssigsauerstoff zunächst einem oder mehreren, im Kühlraum befindlichen Wärmetauschern zugeführt werden und anschließend, als immer noch kaltes Gas, in den Kühlraum entlassen werden.