-
Kühlvorrichtung für Trockeneiskühlung mit einem beweglichen Wärmeülbertragungsglied
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Kühlvorrichtung für Trockeneiskühlung mit
einem beweglichen Wärmeübertragungsglied zur Regelung der Wärmeübertragung zwi=
schen dem Eisbehälter und Kühlraum.
-
Es sind Kühlvorrichtungen zur Trockeneiskühlung bekannt, bei welchen
in einem äußeren Behälter und im Abstand von diesem ein innerer Behälter zur Aufnahme
des Kohlensäureeises angeordnet ist und dieser innere Behälter am unteren Ende durch
eine wärmeleitende Wand abgeschlossen ist, deren Wärmeaustauschfläche zur Regelung
der Kälteübertragung vom Eisbehälter in den Kühlraum dadurch verändert werden kann,
daß sie durch Ringe aus schlechten Wärmeleitern abgedeckt wird, die von Hand eingelegt
und an der Wand befestigt werden. Die Isolierung der übrigen Wände des Kohlensäureeisbehälters
erfolgt durch die durch die Hohlräume zwischen den Behältern durchströmenden Kohlensäuregase.
-
Ferner sind Kühlvorrichtungen bekannt, bei welchen Wärmeübertragungsglieder
in einer Wand des Eisbehälters, einerseits sich in den Kühlraum und anderseits sich
in den Eisbehälter hineinerstreckend, verschiebbar eingesetzt sind, so daß durch
Verschiebung der Wärmeübertragungsglieder die wirksame Kühlfläche verändert und
gleichzeitig eine Regelung der Eisverdampfung erzielt wird. Hierbei stehen diese
Wärmeübertragungsglieder durch längs veränderbare Verbindungsorgane in wärmeleitender
Verbindung mit dem Trockeneis. Das Verschieben der Wärmeübertragungsglieder erfolgt
von Hand.
-
Demgegenüber besteht das Neue bei der Erfindung darin, daß das Wärmeübertragungsglied
zwischen einem dem zu kühlenden Raum ausgesetzten wärmeleitenden Körper und einer
wärmeleitenden Wand des Eisbehälters drehbar gelagert ist und in und außer Berührung
mit dem Körper und dem Eisbehälter gebracht werden kann.
-
Hierdurch kann entsprechend den gegebenen oder gewünschten Temperaturzuständen
in dem zu. kühlenden Raum der Grad der Wärmeübertragung weitgehendst und in einfachster
Weise durch Schwenken des Wärmeübertragungsgliedes geregelt oder auch ganz unterbrochen
werden. Diese Verstellung des Wärmeübertragungsgliedes kann durch ther; mostatische
Mittel erfolgen, deren Verwendung an sich in der Kühltechnik bekannt ist.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Zwischenraum
zwischen dem wärmeleitenden Körper und der wärmeleitenden Wand des Eisbehälters
mit aus dem Eisbehälter ausströmenden Kohlensäuregasen gefüllt ist. Da das aus dem
Eisbehälter austretende Kohlensäuregas vollständig trocken
ist,
wird durch diese Anordnung eine Eisbildung auf den Flächen des Wärmeübertragüngsgliedes,
der wärmeleitenden Wand; des Eisbehälters und des dem zu kühlet' Raum ausgesetzten
wärmeleitenden Kör vermieden, so daß in jedem Falle die Wär übertragung gewährleistet
ist.
-
Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt: Abb. i einen Aufriß der Vorrichtung, Abb. 2 einen Aufschnitt
nach Abb. i und Abb.3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Abb. i.
-
i bezeichnet einen Behälter aus wärmeisolierendem Material, und in
diesem ist ein zweiter Behälter :2 ebenfalls aus wärmeisolierendem Material untergebracht.
Zwischen den beiden Behältern befindet sich ein Raum 3, welcher den inneren Behälter
zur Aufnahme des Kühlmittels vollständig umgibt. Dieser Zwischenraum nimmt C02 Dämpfe
auf, wodurch eine weitere Isolierung des Kühlmittelbehälters .erreicht wird. Der
innere Behälter hat einen abnehmbaren Dekkel q, welcher ein Einfüllen von festem
Kühlmittel in den Behälter gestattet. Der Deckel q. kann löse auf dem Behälter 2
sitzen oder mit einer Auslaßöffnung zum Austritt der CO2-Dämpfe aus dem Behälter?-
versehen sein. Der äußere Behälter hat ebenfalls einen abnehmbaren Deckel zwecks
Zugangs zu dem inneren Behälter. Dieser Deckel q. hat ebenfalls eine Austrittsöffnung
6, welche einen Austritt von Luft oder überschüssigen C 02 Dämpfen aus dem Raum
zwischen den beiden Behältern ermöglicht.
-
Das untere Ende des äußeren Behälters i ist durch einen Block 7 abgeschlossen
aus einem Material von hoher Wärmeaufnahmefähigkeit. Dieser Block dient dazu, die
Wärme aus dem die Xiihlvorrichtung umgebenden Raum aufzunehmen. Der innere Behälter
weist an seinem unteren Ende eine Platte 8 aus hochleitendem Material auf, und auf
dieser Platte liegt der Block aus fester Kohlensäure (Trockeneis). Diese Platte
8 überträgt die Wärme auf das Kühlmittel.
-
Der Boden g des inneren Behälters weist unterhalb der Platte 8 einen
Ausschnitt io auf. In dem Raum zwischen dem Boden 9 und dem wärmeaufnehmenden Körper
7, welcher mit i i bezeichnet ist, befindet sich das Wärmeübertragungselement in
Form einer breiten Platte i2. Dieses Element 12 besteht aus gutwärmeleitendem Material
und ist in den Wänden des äußeren Behälters um den Zapfen i2' drehbar gelagert.
Das obere Ende des Elementes 12 hat eine breite flache Fläche 13, welche
sich nach oben durch den Ausschnitt io des Bodens 9 des inneren Behälters erstreckt
und mit dem Boden der Platte 8 in Berührung kommt. Das untere Ende des lementes
12 hat ebenfalls eine große flache ,"che zur Berührung mit der oberen Fläche " .
Blockes 7.
-
der beschriebenen Ausbildung findet der Wärmeübergang von dem Block
7 durch das Element 12 und die Platte 8 auf das feste Kühlmittel in dem inneren
Behälter statt. Befindet sich das Element r2 in Berührung mit der Oberfläche des
Blockes 7 und der Platte 8, so ist der Wärmeaustausch am größten. Wird das Element
12 jedoch außer Kontakt mit dem Block 7 und der Platte 8 gebracht, so tritt eine
bedeutende Verminderung des Wärmeaustausches ein, und dieser ist abhängig von dem
Zwischenraum zwischen dem Element i2 und den Flächen des Blokkes 7 und der Platte
B.
-
Der den inneren Behälter vollständig umgebende Hohlraum ist mit CO,-Dämpfen
von dem iin inneren Behälter befindlichen Kühlmittel angefüllt und bildet daher
ein zusätzliches Isoliermittel gegen Wärmeübergang zu dem Kühlmittel. Da C02 Dämpfe
schwerer als Luft .sind, wird in dem Zwischenraum 2 befindliche Luft durch den Auslaß
6 ausgetrieben. Durch diesen Auslaß findet ebenfalls ein Austritt von C02 Dämpfen
statt, wenn eine starke Wärmeübertragung auf das Kühlmittel vor sich geht. Ein Auslaß
für CO,-Dämpfe muß vorhanden sein, und dieser Austritt von C 02 Dämpfen ist auch
vollständig unschädlich. Da die C 02 Dämpfe in dem Hohlraum 3 sehr trocken sind,
wird eine Eisbildung an der äußeren Fläche der Platte 8 und an der inneren Fläche
des Blockes 7 sowie auch an den Flächen des Elementes 12 vermieden, so daß die Berührungsflächen
von jeder isolierenden Eisbildung frei bleiben.
-
Auf einem Drehzapfen des Elementes 12 sitzt außerhalb des Behälters
i ein Kurbelarm 1q.. An diesem ist gelenkig eine Verbindungsstange 15 befestigt,
welche sich längs der Seite des Behälters i erstreckt und mit dem freien Ende einer
thermostatischen Stange 16 verbunden ist. Durch Einstellung der Verbindung 17 kann
das Element 12 so eingestellt werden, daß es den Kontakt mit dem Block 7 und der
Platte 8 bei verschiedenen Temperaturen herstellt. Die Stange 16 kann durch jeden
geeigneten Thermostat bewegt werden. Die Zeichnung zeigt einen Thermostat von bekannter
Bauart. Es ist ein Flüssigkeitsthermostat. Er weist einen Behälter 18 mit Flüssigkeit
auf, welche eine Membran 18' bewegt, die auf' die Stange 16 einwirkt. Die Stange
16 ist als doppelarmiger Hebel ausgebildet und bei i9 an der Stütze 2o schwenkbar
gelagert. Durch Schwenken des Hebels 16 durch die Membran 18' wird
auch
das Wärmeübertragungselement 12 gedreht.
-
Die Vorrichtung kann in jedem Raum untergebracht werden. Der Thermostat
kann für jede gewünschte Temperatur eingestellt werden, da das Kühlmittel in dem
inneren Behälter derart isoliert- ist, daß nur ganz wenig Wärme zu ihm gelangt,
ausgenommen durch den Wärmeübertragungskörper i2. Hierdurch wird die Fläche, auf
welcher die Wärmeübertragung stattfindet, sehr beschränkt, und die Menge der auf
der beschränkten Fläche übertragenen Wärme kann dadurch geregelt werden, daß das
Element i2 entweder in Kontakt mit den Flächen des Blockes 7 und der Platte 8 oder
in verschiedenen Abstand von diesen Flächen gebracht wird. Wird Wärme aus dem Block
7 über die Platte 8 von dem festen Kühlmittel aufgenommen, so sinkt die Temperatur
des Blokkes 7 und dieser nimmt wiederum Wärme aus dem ihn umgebenden Medium auf.
Sobald das die Kühlvorrichtung umgebende Medium die Temperatur erreicht hat, auf
welche der Thermostat eingestellt ist, bringt dieser das Element 12- außer Berührung
mit dem Block 7 und der Platte B. Tritt wieder eine Erwärmung des Mediums über die
gewünschte Temperatur ein, so wird- der Wärmeübertragungskörper 12 durch den Thermostat
entsprechend verstellt.
-
Befinden sich die Flächen des Elementes 12 und die Berührungsflächen
des Blockes 7 und der Platte 8 nicht in Berührung, so findet ein Wärmeübergang zwischen
diesen Flächen durch Strahlung so lange statt, bis der Zwischenraum zwischen diesen
Flächen so groß ist, daß die CO,-Dämpfe diese Strahlung durch Isolierung aufheben.
Dies trägt wesentlich zu einer genauen Regelung der Kühlung bei.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet eine Regelung der in
dem zu kühlenden Raum herrschenden Temperatur derart, daß diese sich höchstens um
ein oder zwei Grad ändern kann, wodurch sie für die Verwendung von Trockeneis in
hohem Maße geeignet wird. Die Temperatur des Raumes ändert sich nicht mit der Menge
des Kühlmittels.