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Kühleinheit Die Erfindung betrifft Kühleinheiten, die ein festes gasausströmendes
Kältemittel, z. B. Kohlendioxyd, verwenden und eine ventilgesteuerte Umlaufleitung
für das aus ,dem Kältemittel strömende Gas besitzen, die in Wärmeaustauschbeziehung
zu dem zu kühlenden Raum steht. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer
in sich geschlossenen beweglichen Kühleinheit, die in einem Raum, z. B. einemLagerraum
oder einemEisenbahnwaggon, aufgestellt werden kann, um ihn gleichmäßig und wirtschaftlich
zu kühlen.
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Ziele der Erfindung sind die Schaffung einer einfachen und billigen
Kühleinheit, die für bequeme Tragbarkeit ausreichend leicht und gedrängt ist, sowie
die Anordnung einer Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Gasausströmungsleistung
des festen Kältemittels und des sparsamen Verbrauchs desselben, während gleichzeitig
eine im wesentlichen konstante Temperatur der Atmosphäre in der zu behandelnden
Kammer oder Raum gewährleistet wird.
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Es wurden bereits Kühlschränke mit einer Umlaufleitung für das aus
einem festen gasausströmenden Kältemittel, z. B. Kohlendioxyd, ausströmende Gas
vorgeschlagen, bei denen der Umlauf des Kohlensäuregases durch ein Ventil beherrscht
wird, das von einem Thermostaten betätigt wird, der ganz oder teilweise von der
Temperatur der Luft in der Kühlkammer des Schrankes beeinflußt wird. Bei Schränken
dieser Art ist es nicht möglich, einen sparsamen Kohlensäureverbrauch zu erzielen,
denn jeweils wenn eine vorübergehende Änderung der Lufttemperatur im Schrank eintritt,
z. B. beim Öffnen der Schranktür für eine sehr kurze Zeit, wird dies sogleich den
Umlauf des Kältemittelgases und somit auch die Gasausströmung beeinflussen, und
demzufolge kann die Kühlwirkung des Gases nicht voll ausgenutzt werden, so daß ein
Teil des Kältemittels verschwendet wird.
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überdies ist nach einem: der ob,enerwä@mten älteren Vorschläge die
Umlaufleitung für das Kältemittelgas in sich geschlossen und umfaßt nicht den Behälter
des festen Kältemittels, so daß die Regelung des Gasumlaufes nicht die Gasausströmung
des festen Kältemittels beeinflußt und keine wirtschaftliche Ausnutzung des Kältemittels
bewirkt, was das Hauptziel vorliegender Erfindung ist.
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Die Erfindung beseitigt die Nachteile der oben-erwähnten früher vorgeschlagenen
Küh).-schränke und erreicht die oben angegebenen Ziele durch eine Kühleinheit mit
einem isolierten Behälter für ein festes gasausströmendes Kältemittel, z. B. Kohlendioxyd,
und einer geschlossenen Umlaufleitung mit Wärmeaustauscheigenschaften für den Umlauf
des aus dem Kältemittel strömenden Gases mit einem im Umlauf des Gases vorgesehenen
und mittels eines Thermostaten betätigten
Regelventil, wobei der
umlaufende Gasstrom durch den Kältemittelbehälter geführt ist und die vorzugsweise
einstellbare thermostatische Einrichtung allein von der Temperatur des umlaufenden
Gases abhängt, arbeitet.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, wobei Abb. i ein Längsschnitt durch eine Kühleinheit gemäß der Erfindung,
Abb. 2 ein Ouerschnitt nach Linie 2-2 der Abb. i; Abb. 3 eine teilweise geschnittene
Ansicht eines im Aufriß dargestellten erfindungsgemäßen Einbaues einer Kühleinheit,
Abb.4 ein Seitenaufriß der Kühleinheit von Abb. i unter Anfügung eines die Luft
umtreibenden Gebläses und Abb. 5 eine Bodenansicht der Konstruktion von Abb. 4 ist.
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Die Kühleinheit gemäß der Erfindung ka:`zn weitgehenden Veränderungen
nicht nur hinsichtlich der Konstruktion, sondern auch hinsichtlich der Bedingungen
der Umgebung unterliegen. Eine wertvolle Verwendung erfolgt in Verbindung mit dem
Kühlen von Eisenbahneilgutwagen. Der Anwendungsbereich ist jedoch so groß, daß für
die. Darstellung nur eine typische Kühleinheit gewählt wurde, die sich für vielseitige
Verwendung eignet, sich aber besonders zum Kühlen von Naturproduktbehältern auf
Motorlastwagen als erfolgreich erwiesen hat..
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Diese Einheit besteht aus einem im allgemeinen rechteckigen und im
Querschnitt annähernd quadratischen Gehäuse 6, dessen Wände aus Isoliermaterial
7 hergestellt sind: Die Oberwand 8 ist mit einer äußeren vorzugsweise metallischen
Verkleidung 9 und einer inneren metallischen Auskleidung 1i umhüllt und die Bodenwand
12 zwischen einer inneren Auskleidung 13 und einer äußeren Hülle 14 eingeschlossen.
Eine Endwand 16 ist aus einer Außenhülle 17 und einer Innenhülle 18 auf entgegengesetzten
Seiten des Isoliermaterials 7 hergestellt. Das gegenüberliegende- Ende des Gehäuses
ist durch eine Tür 21 verschlossen, die aus Isoliermaterial 22, -einer Außenhülle
23 und einer Innenverkleidung 24 besteht. Die Tür 21 ist vorzugsweise abgeschrägt,
um eine gute Abdichtung mit ihrem Pfosten 26 herzustellen; ist vorzugsweise an Scharnieren
27 angebracht und mit einer geeigneten Sperre 28 versehen: Die isolierten Wände
bilden eine Kammer 30 für die Aufnahme eines festen gasausströirrenden Kältemittels,
das gewöhnlich in Form von Blöcken 29 und 31 ist. Gewöhnlich wird feste Kohlensäure
als Kältemittel benutzt. Dieser Stoff gibt Kohlensäuregas bei geeigneten Temperaturen
ab; welches beträchtlich schwerer als Luft ist und nach unten zu sinken sucht. Aus
dieser Eigenschaft ist bei ;,der Durchführung der Erfindung vorzugs-,, velse Vorteil
gezogen worden. Zu ,diesem ?'eck ist die Kammer 3o etwas größer als ie Kältemittelblöcke
29 und 31 üblicher Größe ausgebildet, so .daß .das aus dem Kältemittel strömende
Gas nach unten in Richtung der Pfeile 32 durch einen Kanal 33 zwischen den Blöcken
3 1 und der Innenhülle 24 der Tür 21 zu strömen sucht.
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Eine Leitung 34 bildet vorzugsweise einen Teil des Gehäuses 6, ist
aber von der Kamm-er 30 thermisch isoliert. Diese Leitung wird von der Außenhülle
14 der Wand 12 und von einer geeignet gewellten Platte 36 gebildet, die gewöhnlich
aus Metall besteht und eine Wärmeaustauschfläche zwischen dem Material innerhalb
der Leitung 34 und der Außenluft darbietet. Die Platte 36 kann aber auch flach oder
von irgendeiner anderen geeigneten Gestaltung sein, um die erwünschten Wärmeaustauschbedingungen
zu erfüllen.
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Die Leitung 34 und die Kammer 30 sind durch einen Auslaßkanal37
verbunden, der durch die Bodenwand 12 hindurchgeht und zweckmäßig rechteckig sowie
verhältnismäßig weit ist. Das in Richtung der Pfeile 32 strömende Gas geht weiter
.durch den Kanal, wie durch die Pfeile 38 angegeben, und fließt dann gemäß den Pfeilen
39 durch die Leitung 34. Zweckmäßig werden geeignete Schutz- oder Abstandsstücke
41 an .der Tür 21 vorgesehen, die bei geschlossener Tür die Blöcke a9 und 31 daran
hindern, über den Kanal 37 zu gleiten und ihn zu versperren.
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Vorzugsweise ist eine Einrichtung vorgesehen, die den Strom zum Kanal
37 regelt. Hierzu weist die Platte 36 ein Gewindeauge 42 ,auf, in dem sich der GewindescWt
43 einer mittels Handgriff 44 verstellbaren Ventilplatte 46 führt. Am Auge 42 ist
ein Sumpf 47 mit einem Ablaßrohr 48 und einer Verschlußkappe 49 für das Ablassen
von Luftfeuchtigkeit vorgesehen.
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Das Gas in der Leitung 34 nimmt durch die Platte 36 hindurch verhältnismäßig
rasch Wärme aus der Außenluft auf und erhält so eine geringere Dichte als das durch
den Kanal 37 strömende Gas. Es wandert daher in Richtung der Pfeile 51 und 52 durch
einen Durchgang 54 nach oben zu einem Einläßkanal 56, der durch die Endwand 16 geht.
Der Durchgang 54 wird teilweise von einem Gehäuse 57 gebildet; das gewöhnlich aus
Metallblech hergestellt und auf das Ende des Gehäuses 6 gepaßt ist. Der Kanal 56
ist dem Kanal 37 ähnlich; liegt aber am obersten Teil der Kammer 30, so daß das
verhältnismäßig leichte .erwärmte Gas an einer günstigen
Stelle
entsprechend dem Pfeil 58 zurückkehrt. In der Kammer wird es rasch durch die Kühlmittelblöcke
29 und 31 gekühlt und läuft wieder auf dem Wege der Pfeile 32 und 39, wie oben beschrieben,
um.
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Es ist somit ein geschlossener Konvektionsumlauf vorhanden, wobei
Wärme durch :die Leitung 36 hindurch absorbiert wird und die erwärmten Gase zur
verhältnismäßig kalten Kammer 30 zurückgeführt werden. Der im Kreislauf bestehende
Druck ist im wesentlichen der atmosphärische, und zur Aufrechterhaltung dieses Druckes
sowie für das Entweichen von Gas, das verhältnismäßig hohe Temperatur besitzt und
nicht länger verwendbar ist, ist ein Auslaßrohr 59 an im wesentlichen der höchsten
thermischen Stelle des Kreislaufes angeordnet. Das Rohr 59 mündet in den oberen
Teil ;des Kanals 5q.. Zwar wird der größte Teil des warmen Gases am Kanal 56 :durch
die Kältemittelblöcke 29 und 31 so ausreichend gekühlt, daß es in den Kanal 56 eintritt
und wieder umläuft, aber ein gewisser Teil des Gases, der zu warm ist, wird nicht
ausreichend abgekühlt und strömt durch das mit der Atmosphäre in Verbindung stehende
Auslaßrohr 59 aus.
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Damit der Durchfluß durch den Kanal 56 nicht durch die Kältemittelblöcke
29 und 31 versperrt wird, sind geeignete Abstandsstücke 61 an der Endwand 16 angeordnet.
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Gemäß der Erfindung ist es erwünscht, den Umlauf des Gases zu verändern
oder zu beschränken, um die Temperatur innerhalb der Leitung 3¢ so einzustellen,
daß die gewünschte Kühlgeschwindigkeit erzielt werden kann. Zu diesem Zweck wird
vorzugsweise der Eingang. des Kanals 56 durch .ein Ventil 62 beherrscht, das entsprechend
der Temperatur des innerhalb des Durchganges 54 zurÜckkehrenden Gases betätigt werden
kann. Hierfür ist die Platte 62 an einem Bimetallstreifen 63 oder sonstigen geeigneten
Thermostaten angebracht, der etwa bei 64 am Gehäuse 57 verankert ist.
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Eine Querwelle 66 mit einem Handgriff 68 o. dgl. außerhalb des Gehäuses
57 trägt eii Exzenter 69, das sich gegen den Streifen 63 zu legen vermag und so
die Stellung der Platte 62 und die Temperaturen regelt, bei welcher die Platte 62
insbesondere wirksam ist. Durch geeignete Betätigung des Handgriff es 68 kann die
größte Stromgeschwindigkeit des Kältemittels .eingeregelt und die Temperatur innerhalb
des von der Kühleinheit gekühlten Raumies innerhalb sehr enger Grenzen gehalten
werden. Eine mit annähernd den dargestellten Abmessungen konstruierte Vorrichtung,
bei der insbesondere die Isolierung in den Wänden 8 und der Tür 22 etwas dicker
als in den Wänden 16 und 12 nahe der Wärmeaustauschteile 34 und 57 ist, hat in der
Praxis einen besonders günstigen Bereich von Arbeitstemperaturen ergeben.
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Wenn die Kühleinheit ioi gemäß Fig. 3 innerhalb .einer isolierten
Kammer io2 angeordnet ist, deren Wände 103 von einer Außenhülle 104 und einer Innenhülle
io6 gebil.det werden, ist das Auslaßrohr io8 für die Kühleinheit ioi .erfindungsgemäß
durch die Innenwand io6 geschraubt, um Gas in das Isoliermaterial 107 zwischen
den Innen- und Außenwänden io6 bzw. 10q. auszulassen. Dieses austretende Gas hat
gewöhnlich noch tiefere Temperatur als die in der Kammer io2 herrschende Temperatur,
und Kohlensäuregas ist auch an sich ein gutes Wärmeisoliermaterial. Das in den Raum
zwischen den Wänden ioq. und io6 ausgelassene Gas wird gezwungen, entsprechend den
Pfeilen i i i vollständig um die Kammer i o2 herumzugehen und aus einem Auslaßrohr
iog in die Atmosphäre auszutreten. Eine Prallplatte 112 verhindert eine Kurzschließung
.des Gases zwischen den Rohren io8 und iog.
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Wenn es erwünscht ist, den Wärmeaustausch zu beschleunigen, kann ein
Luftgebläse an der Kühleinheit selbst angebracht werden. Gemäß Abb. q. und 5 ist
das Gehäuse 123 einer Kühleinheit 121 mit einer Wärmeaustauschfläche 122 von gewelltem
Umriß, einem Motor 124 und einem Gebläse 126 mit Lufteinlaß 127 und Luftauslaß 12$
als bauliche Einheit ausgebildet. Der Luftstrom wird von dem Gebläse längs der gewellten
Fläche 122 ausgebreitet, wodurch ein beschleunigter Wärmedurchgang durch .die Fläche
122 stattfindet.