FR2820196A1 - Method of keeping food trolleys on aircraft cool, and also allowing their heating, uses zeolite-water device trapping water in the crystal lattice and using cooling effect as water evaporates and heat given off as water is absorbed - Google Patents
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Abstract
Description
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PROCEDE DE MAINTIEN SOUS FROID DES TROLLEYS A BORD DES AVIONS ASSURANT AUSSI LE CHAUFFAGE OU
LE MAINTIEN AU CHAUD AINSI QUE L'ENSEMBLE DU
DISPOSITIF CORRESPONDANT. METHOD OF HOLDING COLD TROLLEYS ON BOARD AIRCRAFT ALSO PROVIDING HEATING OR
KEEPING THE WARM AS WELL AS THE WHOLE
CORRESPONDING DEVICE.
***** La présente invention est destinée à améliorer la qualité et la simplicité du maintien de la chaîne de froid après embarquement à bord des avions de transport de passagers et concerne un procédé de maintien sous froid des trolleys à bord des avions assurant aussi le chauffage ou un maintien au chaud ainsi que l'ensemble du dispositif correspondant. ***** The present invention is intended to improve the quality and simplicity of maintaining the cold chain after boarding passenger transport aircraft and relates to a method of keeping cold trolleys on board aircraft also providing heating or keeping warm as well as the entire corresponding device.
Un"trolley"dans le vocabulaire"avions"est un chariot à roulettes dont l'intérieur est muni d'étagères pouvant supporter les plateaux repas. Dans le cas de transport de repas préparés, la législation impose le respect d'une chaîne du froid. A "trolley" in the vocabulary of "planes" is a trolley with wheels, the interior of which is provided with shelves that can support the meal trays. In the case of transporting prepared meals, the legislation requires compliance with a cold chain.
Un"galley"dans le même vocabulaire, est la cuisine dans laquelle sont assurés le réchauffage et la présentation des plateaux repas. L'invention s'applique aussi à tous lieux ou moyens de stockage embarqués à bord d'avions destinés à maintenir sous réfrigération un produit nécessitant une chaîne de froid. A "galley" in the same vocabulary, is the kitchen in which the heating and the presentation of the meal trays are ensured. The invention also applies to all storage places or means on board aircraft intended to keep a product requiring refrigeration under refrigeration.
On sait que, le froid destiné à maintenir la qualité des repas après embarquement à bord des avions est réalisé, dans la plupart des compagnies aérienne, par la mise en place d'un produit appelé"glace sèche"qui n'est autre que de la glace carbonique. Il faut considérer qu'un kilogramme de"glace sèche"disperse dans l'habitacle plus de 500 litres de gaz carbonique pendant le vol, la charge de chaque trolley est d'au moins quatre kilogrammes. Chaque trolley transporte 20 repas. Le gaz carbonique présente des inconvénients bien connus notamment un supplément de fatigue dans le cas de transport de passagers. De plus la quantité d'énergie absorbée pendant la sublimation de la glace carbonique ne dépasse pas 80 millithermies par kilogramme alors qu'un kilogramme de zéolithe étant capable d'adsorber environ 200 grammes d'eau, absorbant ainsi 150 millithermies dans l'enceinte frigorifique et évacuant subséquemment 200 à 300 millithermies dans la partie chaude. We know that the cold intended to maintain the quality of meals after boarding aircraft is achieved, in most airlines, by the implementation of a product called "dry ice" which is none other than dry ice. It should be considered that a kilogram of "dry ice" disperses in the passenger compartment more than 500 liters of carbon dioxide during the flight, the load of each trolley is at least four kilograms. Each trolley carries 20 meals. Carbon dioxide has well-known drawbacks, in particular additional fatigue in the case of passenger transport. In addition the amount of energy absorbed during the sublimation of the dry ice does not exceed 80 millithermies per kilogram while a kilogram of zeolite being capable of absorbing about 200 grams of water, thus absorbing 150 millithermies in the refrigerated enclosure and subsequently discharging 200 to 300 millithermia in the hot part.
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On sait que l'énergie frigorifique nécessaire peut être aussi rëanseëa l'aide d'un groupe
compresseur traditionnel comprenant les échangeurs classiques que sont un évaporateur et un condenseur. L'utilisation de ce matériel, pour des problèmes de place dans la cabine, utilise la solution de placer le compresseur en soute ou dans le plafond ce qui conditionne un très mauvais rendement du fait des pertes thermiques dues à la longueur des tuyauteries. Cette solution nécessite une surveillance importante et plusieurs dispositifs de sécurité, du fait qu'il s'agit d'un instrument mécanique. Il faut aussi alimenter ce dispositif avec une puissance électrique ce qui demande la mise en place de câble de puissance ainsi que l'embarquement du combustible nécessaire lors de chaque vol soit environ 1 kilogramme pour une production de 2 à 3 KWH d'électricité.
We know that the necessary cooling energy can also be obtained with the help of a group
traditional compressor comprising the conventional exchangers that are an evaporator and a condenser. The use of this material, for space problems in the cabin, uses the solution of placing the compressor in the hold or in the ceiling, which conditions a very poor efficiency due to the heat losses due to the length of the pipes. This solution requires significant surveillance and several safety devices, since it is a mechanical instrument. It is also necessary to supply this device with an electric power which requires the installation of power cable as well as the boarding of the fuel necessary during each flight is approximately 1 kilogram for a production of 2 to 3 KWH of electricity.
La plupart de ces inconvénients cités ci dessus seront supprimés par l'utilisation du procédé utilisant l'accumulation possible d'énergie dans de la zéolithe déshydratée caractérisée en ce que un réservoir contenant de la zéolithe déshydratée donc ayant toute sa capacité d'adsorption préparé et régénéré extérieurement à l'avion est mis en place sur le coté de l'armoire isolée dans laquelle seront stockés les trolleys, dans un premier temps il est raccordé à une pompe à vide d'un débit faible et permettant d'obtenir une pression partielle d'incondensable inférieure à 0,5 mbar, la pression de fonctionnement et le contrôle de fuite étant réalisé automatiquement dans un deuxième temps par une mesure de la pression dans l'ensemble, ce réservoir est relié par une vanne de régulation, dont la motricité est assurée par la pression absolue d'un gaz et de la pression atmosphérique, à un évaporateur interne contenant de l'eau, la quantité d'eau nécessaire dans le réservoir est en relation directe avec la quantité de zéolithe contenue dans le ou les réservoirs, une vanne d'arrêt permet la mise en marche de la réaction d'adsorption donc de refroidissement avant le chargement des trolleys, la transmission du froid dans les trolleys s'effectuant, soit par échange naturel soit à l'aide d'une ventilation commandée par la fermeture des portes, subséquemment à l'obtention de froid dans l'armoire, le réservoir peut assurer le maintien entre 40 et 700 Centigrade température pour les biberons et plats préparés à réchauffer leur refroidissement étant assuré par une ventilation régulée par un moteur de commande de volet de ventilation fonctionnant sur le même principe que la vanne de régulation de froid ; le dispositif pourra être conforté par le fait que le réservoir pourra être multiplié par deux, trois ou plus en fonction du nombre d'heures de vol prévus. Most of these drawbacks mentioned above will be eliminated by the use of the process using the possible accumulation of energy in dehydrated zeolite characterized in that a tank containing dehydrated zeolite therefore having all its capacity for adsorption prepared and regenerated outside the aircraft is placed on the side of the insulated cabinet in which the trolleys will be stored, firstly it is connected to a vacuum pump with a low flow rate and allowing partial pressure to be obtained of noncondensable less than 0.5 mbar, the operating pressure and the leakage control being carried out automatically in a second step by a measurement of the pressure in the assembly, this tank is connected by a regulation valve, whose motricity is provided by the absolute pressure of a gas and atmospheric pressure, to an internal evaporator containing water, the quantity of water required ssaire in the tank is in direct relation with the quantity of zeolite contained in the tank (s), a shut-off valve allows the starting of the adsorption reaction therefore of cooling before the loading of the trolleys, the cold transmission in trolleys being carried out either by natural exchange or by means of ventilation controlled by closing the doors, after obtaining cold in the cabinet, the tank can maintain between 40 and 700 Centigrade temperature for bottles and dishes prepared to warm their cooling being ensured by a ventilation regulated by a ventilation flap control motor operating on the same principle as the cold control valve; the device could be reinforced by the fact that the tank could be multiplied by two, three or more depending on the number of hours of flight planned.
Le procédé est caractérisé par les étapes suivantes : The process is characterized by the following stages:
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a/mise en place d'un dispositif comprenant la totalité et/ou une partie de ce dispositif
à bord d'un avion, b/une quantité déterminée de zéolithe, contenant moins de 1 % de son poids en eau, placée dans au moins un réservoir étanche dudit dispositif est raccordé par une tuyauterie, comprenant au moins une vanne d'arrêt et de régulation, à un évaporateur échangeur contenant de l'eau, c/l'ensemble ou dispositif est mis sous vide à une pression partielle d'air inférieure à 2 millibars par l'action d'une pompe à vide fixe et/ou placée définitivement à bord de l'avion, d/après obtention de la pression partielle d'air, la vanne de régulation de température est mise en fonctionnement et assure la mise en refroidissement de la partie du galley contenant les trolleys ou le lieu de stockage sous froid. e/selon un mode complémentaire de l'invention, du procédé ci-dessus décrit comprend une étape supplémentaire qui consiste en ce que dès que le réservoir de zéolithe atteint une température de 40 à 50 oC une ventilation transfère la chaleur produite pendant l'adsorption de l'eau dans la zéolithe dans ledit réservoir, à un bainmarie de sable et/ou une plaque chauffante extérieure au dispositif ; la suppression de cette étape n'entraînant pas la non conformité à cette invention.
a / installation of a device comprising all and / or part of this device
on board an aircraft, b / a determined quantity of zeolite, containing less than 1% of its weight in water, placed in at least one sealed tank of said device is connected by a pipe, comprising at least one stop valve and control, to an exchanger evaporator containing water, c / the assembly or device is evacuated to a partial air pressure of less than 2 millibars by the action of a fixed and / or placed vacuum pump definitively on board the aircraft, d / after obtaining the partial air pressure, the temperature control valve is put into operation and ensures the cooling of the part of the galley containing the trolleys or the place of storage under cold. e / according to a complementary embodiment of the invention, of the process described above comprises an additional step which consists in that as soon as the zeolite tank reaches a temperature of 40 to 50 oC a ventilation transfers the heat produced during the adsorption water in the zeolite in said tank, to a sand bath and / or a hot plate external to the device; the deletion of this step does not result in non-compliance with this invention.
Nous restons dans le cadre du procédé caractérisé ci dessus si la totalité du matériel est placé dans un trolley de service. Seul est nécessaire le branchement électrique du trolley. L'énergie consommée est inférieure à 300 Watts par heure L'investissement sera sans doute légèrement supérieur, mais la totalité de l'entretien et de la vérification du matériel s'effectue au sol, de plus, un trolley de service de secours peut être embarqué dans la soute de l'avion. We remain within the framework of the process described above if all the equipment is placed in a service trolley. Only the electrical connection of the trolley is necessary. The energy consumed is less than 300 Watts per hour The investment will undoubtedly be slightly higher, but all of the maintenance and verification of the equipment is carried out on the ground, in addition, an emergency service trolley can be embarked in the hold of the plane.
Le procédé ci dessus peut être réalisé dans différents dispositifs
La figure 1 concerne un premier dispositif
La figure 2 concerne un dispositif de régénération par chauffage de la zéolithe
La figure 3 concerne un dispositif complet mis en place dans un trolley de service en trois vues du même système
La figure 4 concerne un mode possible de mise en place du dispositif complet. The above process can be carried out in different devices
Figure 1 relates to a first device
FIG. 2 relates to a device for regenerating by heating the zeolite
Figure 3 relates to a complete device set up in a service trolley in three views of the same system
Figure 4 relates to a possible mode of implementation of the complete device.
Nous décrivons ci dessous deux dispositifs différents mais répondant l'un et l'autre aux principe de notre procédé. We describe below two different devices but each responding to the principle of our process.
La description et l'examen des dessins et schémas joints ainsi que le mode de mise en marche et de surveillance permet de mieux comprendre le mode de fonctionnement de The description and examination of the attached drawings and diagrams as well as the start-up and monitoring mode makes it possible to better understand the operating mode of
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l'invention. Sur le schéma figure 1, l'armoire 1 est celle habimeiie Jésgalleys ordinaires.
Son coefficient d'isolement actuel peut être amélioré par de nouveau matériaux. Les adsorbeurs ou réservoirs contenant de la zéolithe sont schématisés en 2 il contiennent une quantité de zéolithe telle qu'ils puissent sans difficulté être mis en place par les services au sol de chargement des trolleys. Le raccordement au circuit principal est réalisé au dessus de la ou des vannes 14 vers la canalisation de pompage des évaporateurs 3 contenant l'eau à évaporer, les autres vannes 15 sont raccordées sur la canalisation de la pompe à vide 6. Une fois se raccordement réalisé, la pompe à vide 6 est remise en fonctionnement. Une mesure de pression effectuée sur la canalisation entre les vannes 14 et la vanne 5 permet de contrôler en moins de deux minutes le bon fonctionnement de cette partie de l'installation.
the invention. In the diagram in Figure 1, the cabinet 1 is the one used for ordinary Jesgalleys.
Its current insulation coefficient can be improved by new materials. The adsorbers or tanks containing zeolite are shown diagrammatically in 2; they contain an amount of zeolite such that they can easily be installed by the ground loading services for the trolleys. The connection to the main circuit is made above the valve or valves 14 to the evaporator pumping pipe 3 containing the water to be evaporated, the other valves 15 are connected to the pipe of the vacuum pump 6. Once connected completed, the vacuum pump 6 is returned to operation. A pressure measurement carried out on the pipe between the valves 14 and the valve 5 makes it possible to control in less than two minutes the proper functioning of this part of the installation.
Quand le dispositif est partiellement monté en fixe dans l'avion, avant l'ouverture de la vanne 5, donc avant le chargement des trolleys le service au sol devra procéder aux opérations suivantes : 1/Vidange sous vide du reste de l'eau contenue dans les évaporateurs 3. Le réservoir 9 aura alors la vanne 17 assurant la liaison avec l'évaporateur ouverte. La vanne 18 assurant l'évacuation sera et est maintenue fermée pendant tout le cycle, quand la vanne en liaison avec l'évaporateur est fermé, le réservoir 9 est maintenu sous vide par ouverture séquentielle ou continue de la vanne 16 en liaison avec la pompe à vide 6. La chute de l'eau doit s'effectuer en moins de deux minutes, après fermeture de la vanne 17 et ouverture de la vanne d'entrée d'air 20 l'eau est évacuée par la vanne 18 dans la vidange générale du galley. When the device is partially fixed in the aircraft, before the valve 5 opens, so before loading the trolleys, the ground service must carry out the following operations: 1 / Vacuum emptying of the rest of the water contained in the evaporators 3. The tank 9 will then have the valve 17 ensuring the connection with the open evaporator. The valve 18 ensuring the evacuation will be and is kept closed during the whole cycle, when the valve in connection with the evaporator is closed, the tank 9 is maintained under vacuum by sequential or continuous opening of the valve 16 in connection with the pump. empty 6. The water must fall in less than two minutes, after closing the valve 17 and opening the air inlet valve 20 the water is evacuated by the valve 18 in the drain general of the galley.
2/L'évaporateur étant maintenu sous vide, une canne en place sous la vanne 8 sera introduite dans un récipient contenant de l'eau distillée ou bouillie ou préalablement dégazée, l'ouverture de la vanne 8 assure le remplissage des ou de l'évaporateur. Le niveau 10 assure que cette opération a été correctement réalisée. 2 / The evaporator being maintained under vacuum, a cane in place under the valve 8 will be introduced into a container containing distilled or boiled or previously degassed water, the opening of the valve 8 ensures the filling of or evaporator. Level 10 ensures that this operation has been correctly carried out.
3/Les réservoirs ou adsorbeurs à zéolithe 2 saturés d'eau pendant le voyage précédant sont retirés, et remplacés par des réservoirs dont la zéolithe a été régénérée, ces réservoirs étant maintenus sous vide.. Le raccordement au dessus des vannes 14 est réalisé ainsi que le raccordement au delà des vannes 15. 3 / The tanks or adsorbers with zeolite 2 saturated with water during the preceding trip are removed, and replaced by tanks whose zeolite has been regenerated, these tanks being maintained under vacuum. The connection above the valves 14 is thus carried out than the connection beyond the valves 15.
4/La pompe à vide 6 est alors mis en marche, les vannes 15 et 14, la mesure de pression vérifie la bonne réalisation des raccordements. La vanne 5 est alors ouverte et la phase évaporation, donc le refroidissement de l'évaporateur commence. Le refroidissement en dessous de + 4OC est assuré très rapidement, environ 15 minutes pour l'armoire vide, 4 / The vacuum pump 6 is then started, the valves 15 and 14, the pressure measurement checks that the connections have been made correctly. The valve 5 is then open and the evaporation phase, therefore the cooling of the evaporator begins. Cooling below + 4OC is ensured very quickly, around 15 minutes for the empty cabinet,
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portes fermées ventilateur Il en marche. La régulation deem Ua're sera faite par la
vanne de régulation 4.
doors closed fan running. The regulation of Ua're will be done by the
control valve 4.
La conséquence du refroidissement dans l'armoire devant contenir le trolley, entraîne un réchauffement des réservoirs contenant de la zéolithe. Ce phénomène connu est du à la réaction exothermique de la zéolithe lors de l'adsorption de l'eau. Cette chaleur est utilisée dans une plaque chauffante mise en place sur le dessus de l'emplacement 12 dans lequel est mise en place les réservoirs à zéolithe. La régulation est assurée par un moteur de régulation de principe identique au moteur de régulation 4 décrit dans le brevet F. R. 89 15952, mais là, le moteur, au lieu de commander le clapet de vanne 4, commande des volets de ventilation pour maintenir soit à 50 soit à plus de soixante degrés la surface de la plaque chauffante. The consequence of the cooling in the cabinet which must contain the trolley, leads to a heating of the tanks containing zeolite. This known phenomenon is due to the exothermic reaction of the zeolite during the adsorption of water. This heat is used in a heating plate placed on top of location 12 in which the zeolite tanks are placed. The regulation is ensured by a regulation motor identical in principle to the regulation motor 4 described in patent FR 89 15952, but there, the motor, instead of controlling the valve valve 4, controls the ventilation flaps to maintain either 50 or more than sixty degrees the surface of the hot plate.
Pour cette forme de dispositif, la régénération des réservoirs contenant la zéolithe représenté dans la figure 2 se fait au sol, l'évaporateur, l'ensemble de régulation étant mise en place définitivement dans l'avion. Le réservoir de zéolithe est placé sur une support 32 composé d'un matériaux isolant, type mousse de verre ou brique devant supporter sans dommage une température de 250 à 350 oc. For this form of device, the regeneration of the tanks containing the zeolite shown in FIG. 2 is done on the ground, the evaporator, the regulating assembly being placed definitively on the plane. The zeolite tank is placed on a support 32 composed of an insulating material, such as glass foam or brick, which must withstand without damage a temperature of 250 to 350 ° C.
Un chauffage par radiant pouvant être chauffé par un des gaz comburants ou électriquement est positionné à distance convenable pour obtenir en surface de notre réservoir 2 une température maximum de 350 C et une température minimum au contact de l'isolant de 250Oc. Pour assurer une bonne régénération la vanne 14 est connectée à la tuyauterie issue de la pompe à anneau d'eau associée à une pompe roots ou un éjecteur dont le gaz moteur est de l'air à la pression atmosphérique. La pompe à vide est équipée normalement de vannes 34 et 35 pour son fonctionnement. Le réservoir est maintenu sous vide durant le chauffage. La vanne 14 est refermée moins de cinq minutes après l'obtention et la début de maintien des températures indiquées ci dessus. Le refroidissement est alors réalisé par une ventilation forcée d'air. Radiant heating which can be heated by one of the oxidizing gases or electrically is positioned at a suitable distance to obtain on the surface of our tank 2 a maximum temperature of 350 C and a minimum temperature in contact with the insulation of 250Oc. To ensure good regeneration, the valve 14 is connected to the piping from the water ring pump associated with a roots pump or an ejector whose engine gas is air at atmospheric pressure. The vacuum pump is normally equipped with valves 34 and 35 for its operation. The tank is kept under vacuum during heating. The valve 14 is closed less than five minutes after obtaining and starting to maintain the temperatures indicated above. Cooling is then achieved by forced ventilation of air.
Il est a remarquer que la vérification de la mise en place dans des conditions de fonctionnement normale peut être facilement intégré dans un automate simple Le bon fonctionnement et l'historique des événements dans cette armoire du galley peuvent faire l'objet d'enregistrement
La figure 3 représente une autre forme de mise en place de l'ensemble du dispositif pour utiliser le procédé. Pour simplifier la compréhension de nos différentes formes de dispositifs, nous avons numéroté de la même façon que sur la figure 1. Dans la structure trolley est mis en place un évaporateur 3 dont le froid est introduit dans la chambre de It should be noted that the verification of the installation under normal operating conditions can be easily integrated into a simple automaton. The proper functioning and the history of events in this galley cabinet can be recorded.
FIG. 3 represents another form of installation of the entire device for using the method. To simplify the understanding of our different forms of devices, we have numbered in the same way as in Figure 1. In the trolley structure is set up an evaporator 3 whose cold is introduced into the
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maintien sous froid des trolleys contenant les plateaux repafpin ventilateur 11.
L'évaporation de l'eau est maintenue par les réservoir contenant de la zéolithe 2. La vanne 5 assure la régulation de la température de l'air soufflé dans le galley. Une pompe à vide 6 entretien une pression partielle suffisamment basse inférieure à 2 millibars pour maintenir l'évaporation de l'eau à bonne température. Un isolant thermique entre l'adsorbeur 2 et l'évaporateur 3 assure l'isolement thermique. Il s'agira d'un isolant à faible densité tel que verre expansé ou matériaux analogues. Ce même type d'isolant peut être employé quelque soit la configuration adopté pour l'exploitation de l'invention.
keeping the trolleys containing the fan repafpin trays under cold conditions 11.
The evaporation of the water is maintained by the tanks containing zeolite 2. The valve 5 regulates the temperature of the air blown into the galley. A vacuum pump 6 maintains a sufficiently low partial pressure of less than 2 millibars to maintain the evaporation of the water at the right temperature. A thermal insulator between the adsorber 2 and the evaporator 3 provides thermal insulation. It will be a low density insulator such as expanded glass or similar materials. This same type of insulator can be used whatever the configuration adopted for operating the invention.
Ce dispositif représente une simplification par rapport à celui décrit figure 1 plusieurs éléments dont des vannes deviennent inutiles du fait du reconditionnement total du dispositif au sol. Une plaque chauffante 24 pourra assurer une part de la chaleur nécessaire aux différents réchauffages et maintien au chaud. This device represents a simplification compared to that described in FIG. 1, several elements, the valves of which become useless due to the total reconditioning of the device on the ground. A heating plate 24 can provide part of the heat necessary for the various reheating and keeping warm.
La figure 4 montre une des mises en place possibles dans la partie chambre frigorifique pour trolleys du galley 40 dans le cas d'un dispositif comprenant l'ensemble des éléments décrit dans la figure 1 ne nécessitant qu'un branchement électrique d'une puissance inférieure à 300 Watts mis en place dans un"trolley"de service 41. D'autres modes de mis en place sont possibles mais ne changent pas la nature de l'invention. Figure 4 shows one of the possible implementations in the cold room for trolleys of the galley 40 in the case of a device comprising all the elements described in Figure 1 requiring only an electrical connection of a lower power at 300 Watts set up in a service "trolley" 41. Other modes of set up are possible but do not change the nature of the invention.
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