PL219359B1 - Urządzenie i sposób utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób do utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, które utrzymują niską temperaturę dzięki wykorzystaniu zdolności pochłaniania ciepła przez stały dwutlenek węgla umieszczony w kontenerze, w specjalnej szufladzie. W skład urządzenia wchodzi wiele części umożliwiających pełnienie funkcji w procesie utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach. Natomiast sposób opisuje istotne cechy utrzymywania niskich temperatur i wykorzystywanie tych procesów dla potrzeb centrum dystrybucyjnego.

Opis stanu techniki

Warunkiem zachowania wysokiej jakości wielu produktów, szczególnie żywności, jest zachowanie ciągłości łańcucha chłodniczego, tj. utrzymanie podczas transportu i przechowywania produktu właściwego dla niego zakresu temperatury. Zachowanie ciągłości łańcucha chłodniczego osiąga się obecnie na wiele sposobów, np. poprzez zastosowanie ciężarówek-chłodni, płyt eutektycznych i systemów bazujących na stałym CO₂ (znanym również jako suchy lód). Zalety suchego lodu to: znaczne ciepło sublimacji, niska temperatura sublimacji, brak pozostałości, bakteriostatyczny efekt gazowego dwutlenku węgla powstającego podczas sublimacji i łatwy dostęp do produktu na rynku. Jednak personel posługujący się suchym lodem musi być bardzo dobrze przeszkolony i wykonywać swoje zadania z wyjątkową starannością. Dlatego powstały systemy, w których suchy lód produkuje się w procesie rozprężania ciekłego CO₂ bezpośrednio w szufladach umieszczonych w kontenerach izotermicznych.

Ciekły dwutlenek węgla nie występuje w ciśnieniu niższym niż ciśnienie punktu potrójnego, które wynosi 5.17 bar. Jeżeli ciekły dwutlenek węgla zostanie wtryśnięty do zamkniętej przestrzeni, w której panuje ciśnienie atmosferyczne, następuje gwałtowne rozprężenie, w wyniku którego ok. 47% cieczy zamienia się w ciało stałe, podczas gdy reszta przechodzi w stan gazowy. Stały CO ₂ zawiera ok. 85% całkowitej zdolności do pochłaniania ciepła zawartej w cieczy wprowadzonej do zamkniętej przestrzeni. Jeżeli rzeczona zamknięta przestrzeń jest szufladą znajdującą się w kontenerze izotermicznym, stały CO₂ może zostać wykorzystany do utrzymywania wymaganego przez produkt zakresu temperatur w kontenerze przez zadany okres.

W chwili obecnej znanych jest kilka patentów opisujących takie rozwiązanie. Na przykład w patencie EP 1291594 moduł napełniająco-opróżniający jest dość masywny, dzięki czemu można w nim umieścić urządzenia niezbędne do wtrysku ciekłego dwutlenku węgla do jednego z dwóch otworów modułu chłodzącego oraz do usuwania gazowego dwutlenku węgla, co częściowo rozwiązuje problem emisji gazowego CO₂. Proces napełniania modułu jest sprzężony z procesem usuwania gazu. Znaczący rozmiar modułu utrudnia jednak jego obsługę. System umożliwia ładowanie tylko jednego modułu chłodzącego z jednego modułu napełniająco-opróżniającego, co spowalnia proces napełniania.

W patencie EP 1429093 również przedstawiono system oparty na wtrysku ciekłego CO₂ do specjalnej szuflady. Podczas procesu wtrysku CO₂ szuflada nie znajduje się jednak w kontenerze, a w odrębnym pojemniku na kółkach. Dzięki temu możliwe jest jednoczesne napełnianie kilku szuflad. Szuflady są przenoszone do kontenerów izotermicznych dopiero po zakończeniu procesu napełniania. Może to stanowić znaczący problem, ponieważ wymagana masa stałego CO₂ może sięgać 20 kg. Gazowy dwutlenek węgla jest usuwany za pomocą specjalnej pokrywy zamocowanej na wyżej wzmiankowanym pojemniku na kółkach. System jest dość duży, co znacząco utrudnia jego użytkowanie.

W patencie EP 0631096 opisano system, w którym CO₂ jest wtryskiwany do szuflady za pomocą dystrybutora podłączonego do źródła ciekłego CO₂. Podczas procesu ładowania, szuflada znajduje się w kontenerze. Szuflada nie jest wyposażona w urządzenia do usuwania gazowego dwutlenku węgla, natomiast pomieszczenie, w którym umieszczono system jest wyposażone w specjalny system wentylacyjny do usuwania gazowego dwutlenku węgla powstałego w procesie rozprężania ciekłego CO₂.

W patencie EP 1048228 przedstawiono szufladę o skomplikowanej konstrukcji, umożliwiającą usuwanie gazowego CO₂ powstałego w procesie rozprężania ciekłego CO₂ bez użycia wentylatora. Podczas procesu rozprężania szuflada jest zamykana za pomocą metalowej płyty. Po zakończeniu procesu rozprężania płyta jest przesuwana tak, aby umożliwić dopływ zimnego gazu do produktów transportowanych w kontenerze izotermicznym. Podczas procesu rozprężania ciekłego CO₂ w szufladzie panuje nadciśnienie, wypychające gazowy CO₂ z szuflady. Rozwiązanie to sprzeczne jest z koniecznością maksymalnego upraszczania procesu wtrysku ciekłego CO₂.

W patencie EP0823600 przedstawiono system, w którym szuflada do przechowywania stałego CO₂ z procesu rozprężenia jest płytą w kształcie litery L, odcinającą szczelnie górną część kontenera izotermicznego. Celem takiego rozwiązania jest zmniejszenie masy i rozmiaru szuflady oraz bezPL 219 359 B1 pieczne usuwanie czystego gazowego CO₂ z procesu rozprężania. W patencie nie odniesiono się jednak do problemów powstających podczas kontaktu bardzo zimnego (-70°C) gazu z uszczelką dookoła płyty w kształcie litery L oraz do problemów wynikających z konieczności bardzo ścisłego dopasowania płyty do kontenera.

Proces rozprężania ciekłego CO2 ma następujące zalety w porównaniu z procesem ręcznego podawania suchego lodu: łatwiejsze i precyzyjniejsze dozowanie CO₂, większa automatyzacja i wzrost bezpieczeństwa, ze względu na brak kontaktu pracowników ze stałym CO₂.

Najważniejszą wadą procesu rozprężania jest odparowanie połowy ciekłego CO₂ wprowadzanego do szuflady. Gaz ten zazwyczaj jest bezpowrotnie tracony. O ile w niektórych patentach twierdzi się, że zdolność pochłaniania ciepła przez gazowy dwutlenek węgla zostaje wykorzystana, to sam gaz jest emitowany do atmosfery, co ma negatywne skutki ekonomiczne i środowiskowe. Na rynku dostępne są urządzenia do skraplania gazowego dwutlenku węgla, nie są one jednak sprzężone z istniejącymi systemami do wtrysku CO₂, ponieważ odzyskany z procesu rozprężania gaz nie spełnia wymagań jakościowych procesu skraplania.

Inną wadą wielu opatentowanych systemów jest konieczność wykonania szeregu skomplikowanych operacji z urządzeniami znacznej wielkości. Z praktyki wiadomo, że urządzenia do transportu żywności są obsługiwane przez personel o słabym wyszkoleniu. Dlatego system do wtryskiwania dwutlenku węgla musi być odporny na błędy obsługi, prosty w użyciu i musi składać się z niewielkich urządzeń bez dodatkowego wyposażenia.

Inną niekorzystną cechą wszystkich istniejących systemów jest niezmienna pozycja stacji załadowczej, do której muszą być sprowadzane wszystkie kontenery izotermiczne, które mają być załadowane stałym CO₂. Wymaga to dodatkowego skomplikowania logistyki centrum dystrybucyjnego. Co więcej, w centrach dystrybucyjnych o dużej powierzchni, konieczne jest zastosowanie kilku stacji załadowczych, co znacząco powiększa koszt inwestycji.

Inną niekorzystną cechą dzisiejszych systemów jest ich ścisłe związanie z jednym typem szuflady, co czasem stwarza problemy w funkcjonowaniu centrów dystrybucji. Na skutek fuzji z innymi przedsiębiorstwami, firmy często dysponują kilkoma typami kontenerów. Wymiana wszystkich celem dopasowania się do systemu wtrysku CO₂ jest znaczącym kosztem, którego należy starać się uniknąć.

Ważnym wskaźnikiem dla centrum dystrybucyjnego jest szybkość działania. Każda innowacja, która skróci proces ładowania kontenerów izotermicznych jest pożądana. Bardzo ważne jest również bezpieczeństwo operatorów, co wymusza zaprojektowanie bezpiecznego systemu ładowania.

Innym aspektem, rzadko poruszanym w literaturze patentowej, jest konieczność zintegrowania systemu wtrysku CO₂ z wentylacją. Systemy wtrysku CO₂ są zazwyczaj zaprojektowane tak, aby zapobiec emisji CO₂ do otoczenia, jednak zawsze mogą nastąpić niewielkie wycieki, i dlatego niezbędne jest zapewnienie wymiany powietrza w pomieszczeniu, w którym wprowadza się CO₂ do szuflad w kontenerach. Efektywna wymiana powietrza wymaga wydmuchiwania powietrza z pomieszczenia i nawiewania na to miejsce powietrza świeżego. Jeżeli stacja załadowcza znajduje się w pomieszczeniu, w którym utrzymywana jest niska temperatura, wentylacja jest kosztownym środkiem bezpieczeństwa. Koszt wynika z tego, że wentylacja wydmuchuje na zewnątrz powietrze już schłodzone, ale także z tego, że świeże powietrze pobierane z zewnątrz musi zostać schłodzone.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie urządzenia rozwiązałby wyżej opisane problemy poprzez:

• umożliwienie skraplania gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężenia ciekłego CO₂ dzięki ulepszeniu procesu ładowania, • uproszczenie procesu dzięki stosowaniu urządzeń mniejszych i lżejszych, • zwiększenie elastyczności organizacji pracy w centrach dystrybucyjnych dzięki zastosowaniu ruchomych stacji załadowczych, • usprawnienie organizacji centrów dystrybucyjnych dzięki stosowaniu wymiennych końcówek do wtrysku ciekłego CO₂ i wychwytywania gazowego CO₂ oraz szaf sterujących zaopatrzonych w kilka linii do zasilania ciekłym CO₂ i odbioru gazowego CO₂, • zwiększenie wydajności pracy dzięki możliwości jednoczesnego napełniania kilku szuflad, • zwiększenie efektywności ekonomicznej centrum dzięki wykorzystaniu zimnego gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężania ciekłego CO₂, • zwiększenie bezpieczeństwa pracy dzięki umożliwieniu dostępu do urządzenia jedynie autoryzowanym użytkownikom.

PL 219 359 B1

Określenie istoty wynalazku

Przedstawione powyżej cele osiągnięto za pomocą urządzenia do i sposobu utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, który w zakresie urządzenia do utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, w których stały dwutlenek węgla jest przetrzymywany w specjalnej szufladzie lub szufladach umieszczonych w górnej części kontenera, zawierający pistolet służący do wtryskiwania ciekłego dwutlenku węgla do szuflady, głowicę ssącą służącą do usuwania gazowego CO₂ z szuflady, przy czym urządzenie ma postać szafy sterującej służącej do kontrolowania wtrysku ciekłego CO₂ oraz usuwania gazowego CO₂ charakteryzuje się głównie tym, że znajdujące się w urządzeniu pistolet i głowica ssąca stanowią odrębne, wymienne podzespoły względem szafy sterującej, z których każdy połączony jest z nią wężem zasilającym, zaś konstrukcja tych podzespołów umożliwia podłączenie ich do różnych typów szuflad, przy czym szafa sterująca połączona jest ze skrzynką kontrolną z programatorem do programowania i kontroli procesu wtrysku ciekłego CO₂ i usuwania gazowego CO₂.

W dalszych istotnych cechach urządzenie charakteryzuje się również tym, że szafa sterująca jest ruchoma, a pistolet do wtrysku CO₂ oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ są umocowane wewnątrz ramy zabezpieczającej wzmiankowany pistolet i głowicę ssącą przed uszkodzeniami, zaś pistolet do wtrysku CO₂ oraz głowica ssąca umocowana jest na wózku ułatwiającym dopasowywanie położenia pistoletu i głowicy ssącej do położenia kontenera izotermicznego. Poza tym pistolet do wtrysku CO₂ oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ umocowane są na wózku ułatwiającym dopasowanie położenia pistoletu i głowicy ssącej do położenia kontenera izotermicznego.

Również istotną cechą urządzenia jest to, że pistolet do wtrysku CO₂ oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ są wyposażone w system przeciwwag równoważący masę pistoletu i głowicy ssącej, a przez to ułatwiający obsługę pistoletu i głowicy ssącej.

Dalszą cechą urządzenia jest też to, że pistolet jest wyposażony w element grzejny, zapobiegający nadmiernemu spadkowi temperatury końcówki pistoletu, a szafa sterująca jest wyposażona w wewnętrzny wymiennik ciepła, w wentylator do usuwania gazowego CO₂ oraz w rozgałęźniki, umożliwiające jednoczesne stosowanie kilku pistoletów i głowic ssących.

Inną istotną cechą urządzenia jest to, że węże zasilające, którymi płynie ciekły CO₂ są izolowane próżniowo. Ponad to połączenie pomiędzy głowicą ssącą a szufladą, w której zachodzi rozprężenie jest szczelne, co umożliwia skraplanie odzyskanego CO₂ oraz uniemożliwia rozłączenie się głowicy ssącej podczas procesu ładowania, zaś pistolet i głowica ssąca są zaopatrzone w rozgałęźniki, umożliwiające jednoczesne ładowanie kilku kontenerów.

Inną cechą wynalazku jest to, że programator w skrzynce kontrolnej umożliwia programowanie i kontrolę procesu wtrysku ciekłego CO₂ i usuwania gazowego CO₂, w zależności od (i) warunków pogodowych, (ii) niezbędnej temperatury wewnątrz kontenera, (iii) odległości transportu, (iv) czasu przechowywania po dotarciu do celu (v) oraz typu transportowanych towarów, zaś na wężu, którym ciekły CO₂ płynie do pistoletu znajduje się separator faz, za pomocą którego usuwa się gazowy CO₂ powstający we wzmiankowanych wężach podczas przerw w pracy.

Natomiast w zakresie sposobu działania urządzenia do utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, w których stały dwutlenek węgla jest przetrzymywany w specjalnej szufladzie lub szufladach umieszczonych w górnej części kontenera, zawierającego także pistolet służący do wtryskiwania ciekłego dwutlenku węgla do szuflady, głowicę ssącą służącą do usuwania gazowego CO₂ z szuflady, istotną cechą wynalazku jest to, że przed rozpoczęciem procesu ładowania pistolet i głowicę ssącą kolejno podłącza się do szuflady, operując jako niezależne jednostki, a po zakończeniu procesu ładowania jako niezależnie od siebie odczepiane się od szuflady, przy czym gazowy CO₂ usuwa się za pomocą wentylatora i wykorzystuje się, po rozprężeniu, do schładzania.

Dalszą istotną cechą sposobu jest to, że przed rozpoczęciem procesu ładowania dokonuje się autoryzacji użytkownika w skrzynce kontrolnej.

Również istotną cechą sposobu to, że wykorzystuje się kilka szaf sterujących połączonych za pomocą połączeń.

Również istotną cechą sposobu jest to, że gazowy CO₂ jest usuwany za pomocą wewnętrznego wentylatora umieszczonego w szafie sterującej.

Również istotną cechą sposobu jest to, że gazowy CO₂ jest usuwany za pomocą zewnętrznego wentylatora.

PL 219 359 B1

Również istotną cechą sposobu jest to, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się do schłodzenia pomieszczeń magazynowych centrum dystrybucyjnego.

Również istotną cechą sposobu jest to, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się do schłodzenia pomieszczeń magazynowych.

Również istotną cechą sposobu jest to, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂, pochodzący z procesu rozprężania, wykorzystuje się w wymienniku ciepła do schłodzenia ciekłego CO₂, gdzie rzeczony ciekły CO₂ jest następnie wykorzystywany do produkcji stałego CO₂.

Również istotną cechą sposobu jest to, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się w wymienniku ciepła do schłodzenia świeżego powietrza wprowadzanego z zewnątrz do centrum dystrybucyjnego

Również istotną cechą sposobu jest to, że programatorem programuje się i kontroluje się proces wtrysku ciekłego CO₂ i usuwania gazowego CO₂, w zależności od warunków pogodowych, niezbędnej temperatury wewnątrz kontenera, odległości transportu i czasu przechowywania po dotarciu do celu oraz typu transportowanych towarów.

Również istotną cechą sposobu jest to, że za pomocą separatora faz, umieszczonego na wężu, którym ciekły CO₂ płynie do pistoletu, usuwa się gazowy CO₂ powstający we wzmiankowanych wężach podczas przerw w pracy.

Korzystne skutki wynalazku

Przedstawione istotne cechy wynalazku powodują:

• umożliwienie skraplania gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężenia ciekłego CO₂ dzięki ulepszeniu procesu ładowania, • uproszczenie procesu dzięki stosowaniu urządzeń mniejszych i lżejszych, • zwiększenie elastyczności organizacji pracy w centrach dystrybucyjnych dzięki zastosowaniu ruchomych stacji załadowczych, • usprawnienie organizacji centrów dystrybucyjnych dzięki stosowaniu wymiennych końcówek do wtrysku ciekłego CO₂ i wychwytywania gazowego CO₂ oraz szaf sterujących zaopatrzonych w kilka linii do zasilania ciekłym CO₂ i odbioru gazowego CO₂, • zwiększenie wydajności pracy dzięki możliwości jednoczesnego napełniania kilku szuflad, • zwiększenie efektywności ekonomicznej centrum dzięki wykorzystaniu zimnego gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężania ciekłego CO₂, • zwiększenie bezpieczeństwa pracy dzięki umożliwieniu dostępu do urządzenia jedynie autoryzowanym użytkownikom, • wykorzystanie zdolności pochłaniania ciepła właściwej gazowemu dwutlenkowi węgla powstającemu podczas wzmiankowanego powyżej rozprężania, • oraz, opcjonalnie, skroplenie gazowego dwutlenku węgla powstającego podczas rozprężenia i wychwyconego przez urządzenie i sposób utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów.

Objaśnienie rysunków

Przykłady realizacji wynalazku przedstawiono na rysunkach, na których:

Fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny przykładowego wykonania przedmiotowego wynalazku wraz z wyszczególnieniem istotnych elementów urządzenia.

Fig. 2 przedstawia izometryczny widok przykładowego wykonania przedmiotowego wynalazku wraz z kontenerem izotermicznym.

Fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny przykładowego wykonania przedmiotowego wynalazku uwidaczniający możliwość podłączenia trzech niezależnych systemów napełniania kontenerów izotermicznych do jednej szafy sterującej.

Fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny przykładowego wykonania przedmiotowego wynalazku uwidaczniający możliwość napełniania kilku kontenerów izotermicznych jednocześnie.

Fig. 5 przedstawia schemat działania separatora faz, umożliwiającego usuwanie gazowego CO ₂ z linii ciekłego CO₂.

Fig. 6 przedstawia schemat przykładowego wykonania ogrzewania końcówki pistoletu do wtryskiwania ciekłego CO₂ do szuflady.

Fig. 7 przedstawia schemat przykładowego wykonania szczelnego połączenia końcówki głowicy ssącej odbierającej gazowy CO₂ z szufladą.

PL 219 359 B1

Fig. 8 przedstawia izometryczny widok przykładowego sposobu napełniania szuflady stałym dwutlenkiem węgla.

Fig. 9 przedstawia przykładowy sposób działania przedmiotowego wynalazku, w którym zdolność pochłaniania ciepła gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężenia jest wykorzystywana do schładzania świeżego powietrza dopływającego do centrum dystrybucyjnego.

Fig. 10 przedstawia przykładowy sposób działania całego centrum dystrybucyjnego.

Szczegółowy opis urządzenia i sposobu jego działania w przykładach realizacji wynalazku.

Przedstawiona schematycznie na fig. 1 szafa sterująca 1 pokazuje jej wnętrze z najbardziej istotnymi podzespołami oraz schemat doprowadzenia ciekłego CO2 do pistoletu do wtrysku 2, jak również odprowadzanie gazowego CO₂ głowicą ssącą 3.

Szafa sterująca 1 jest w pełni izolowana (nie jest to pokazane na rysunku), co zmniejsza straty ciepła ciekłego CO₂, zwiększając jednocześnie efektywność pracy urządzenia. Izolacja zwiększa również komfort pracy operatorów, ponieważ powierzchnia szafy sterującej 1 ma wówczas temperaturę zbliżoną do temperatury otoczenia.

Konstrukcja pistoletu do wtrysku 2 i głowicy ssącej 3 nie jest przedstawiona szczegółowo na fig. 1. W związku z tym, że izotermiczne kontenery 4, pokazane na fig. 2 i 8, wyposażone są w różnego typu szuflad 5, wymagających różnych pistoletów do wtrysku, użytkownik w rozwiązaniu według istoty wynalazku może sam decydować o typie stosowanego pistoletu do wtrysku 2, w zależności od potrzeb. Umożliwia to rozwiązanie według istotnych cech wynalazku, w którym zarówno pistolet do wtrysku 2, jak i głowica ssąca 3 stanowią odrębne wymienne podzespoły względem szafy sterującej 1. Użytkownik zatem może stosować kilka typów pistoletów do wtrysku, aby móc napełniać wszystkie typy posiadanych szuflad 5. Również szczegółowo nie przedstawiono na fig. 1 istotnych cech pistoletu do wtrysku 2, które zapewniają łatwe w użyciu połączenie szczelne z szufladą 5, zapobiegające również rozłączeniu pistoletu do wtrysku 2 podczas wtrysku ciekłego CO₂ (wyboru można dokonać spomiędzy różnych typów połączeń, np. magnetycznych, mechanicznych i innych oczywistych dla osoby znającej stan techniki). Nie przedstawiono też wyposażenia pistoletu do wtrysku 2 w urządzenie do uruchamiania procesu wtrysku, bo nie jest to konieczne, ponieważ proces wtrysku może być również uruchamiany za pomocą skrzynki kontrolnej 6 w sposób automatyczny.

Na fig. 6 schematycznie przedstawiono przykładowe wykonanie pistoletu do wtrysku 2 z elementem grzewczym 21 zapobiegający zamrażaniu pistoletu, które z kolei mogłoby uniemożliwić wyciągnięcie pistoletu po zakończeniu procesu wtrysku. Element grzewczy 21 ogrzewa końcówkę pistoletu 22. Elementem grzewczym 21 jest drut oporowy 23 wtopiony w końcówkę pistoletu 22. Drut ten zasilany jest kablem elektrycznym 24, przy czym przewody 25 biegnące przez rękojeść 26 pistoletu 2 nie ogrzewają jej, a służą jedynie przewodzeniu prądu.

Na fig. 7 przedstawiono przykładowe wykonanie połączenia głowicy ssącej 3 z szufladą 5. W przykładzie tym, szuflada 5 zaopatrzona jest w magnes 51, w którym wyżłobiony jest pierścień 52. Magnes identycznego kształtu 53 jest również zamocowany do głowicy ssącej 3, a w jego wyżłobieniu znajduje się uszczelka typu O-ring 54. Siłę takiego połączenia zapewnia przyciąganie magnesów 51 i 53, a szczelność zapewniana jest dzięki uszczelce 54.

Szczelne połączenie głowicy ssącej 3 z szufladą 5 gwarantuje czystość odzyskiwanego gazowego CO₂. Dzięki temu możliwe będzie skroplenie odzyskanego dwutlenku węgla. Decyzja co do stosowania procesu skraplania CO₂ pozostaje jednak w rękach użytkownika i oparta jest o wskaźniki ekonomiczne konkretnego centrum dystrybucyjnego.

Podobne rozwiązanie w celu zapewnienia szczelności może być zastosowane pomiędzy szufladą 5, a pistoletem do wtrysku 2.

Na fig. 1 głowica ssąca 3 jest połączona z wentylatorem 7, który usuwa gazowy CO₂ powstający podczas procesu rozprężania ciekłego CO₂. Stosowanie wentylacji wyciągowej jest koniecznym warunkiem bezpieczeństwa procesu, jednak jednym z przedmiotów wynalazku jest wykorzystanie w centrum dystrybucyjnym zdolności gazowego CO₂ do pochłaniania ciepła. W nie ograniczającym przykładzie pokazanym na fig. 1 cel ten realizowany jest w wymienniku ciepła 8, w którym zimny gaz o temperaturze -50°C ... -70°C jest wykorzystywany do schładzania ciekłego CO₂.

Pokazane na fig. 1 węże 9 i 10 wykorzystywane do transportu ciekłego i gazowego CO₂ są zaizolowane (nie jest to pokazane na rysunku). W przypadku węży do ciekłego CO₂, węże 9 są zaizolowane próżniowo. Izolacja chroni pracowników przed kontaktem z zimnymi powierzchniami, zapobiega kondensacji wody na wężach i zmniejsza straty wynikające z nagrzewania się ciekłego dwutlenku węgla.

PL 219 359 B1

Na wężu 9, transportującym ciekły CO₂ do pistoletu do wtrysku 2, znajduje się separator faz 11, za pomocą którego usuwa się gazowy CO₂ powstający w wężach podczas przerw w pracy. Dzięki temu użytkownik może rozpocząć wtrysk CO₂ do szuflady 5 od razu, bez oczekiwania na usunięcie gazu z linii. Oprócz tego, wtryskiwanie wyłącznie cieczy zwiększa precyzję dozowania.

Budowa separatora faz 11 pokazana jest schematycznie na fig. 5, która przedstawia przykładowy schemat działania separatora faz 11. W jego obudowie 111 znajduje się pływak separatora 112. Jeżeli w linii ciekłego dwutlenku węgla nie ma gazu, bądź jest go mało, pływak 112 unosi się i za pomocą sprężyny 113 zamyka zawór odcinający 114. Jeżeli jednak w linii znajduje się dużo gazu, gaz ten gromadzi się wewnątrz obudowy 111, obniżając pływak 112. To z kolei powoduje otwarcie zaworu odcinającego 114 i upuszczenie gazowego CO₂.

Na fig. 1 pokazane jest też podłączenie 12 do źródła ciekłego CO₂ i wylot 13 do gazowego CO₂ z procesu rozprężenia, które znajdują się z tyłu szafy sterującej 1. Zastosowane są tu dowolne typu połączenia znane z praktyki przemysłowej, pod warunkiem że zachowane zostanie bezpieczeństwo operatorów i zapewniony będzie wystarczający przepływ medium. Dla ciekłego CO₂, dobrym optimum pomiędzy koniecznością prostoty działania, a odpowiednim bezpieczeństwem stosuje się szybkozłączki (nie są pokazane na rysunku). Dla gazowego CO₂ osoba obeznana z technikami wentylacji może dokonać znacznie szerszego wyboru.

Szafa sterująca 1 wyposażona jest w koła 14, czyniące ją mobilną. Koła 14 są wyposażone w mechaniczne hamulce (nie jest to pokazane na rysunku), których trzeba używać podczas procesu ładowania. Korzystne jest również stosowanie rzeczonych hamulców podczas postojów i przerw, aby zapobiec jakimkolwiek niepożądanym ruchom szafy.

Fig. 2 pokazuje przykład innej realizacji przedmiotowego wynalazku, w którym szafa sterująca 1 wraz z wentylatorem wyciągowym zewnętrznym 15 jest umieszczona na ramie 16. Węże do prowadzenia ciekłego i gazowego CO₂ (9 i 10) są poprowadzone od szafy sterującej 1 do wózka 17 wzdłuż górnej części ramy 16, a następnie poprowadzone pionowo w dół do pistoletu 2 i głowicy ssącej 3. Takie rozwiązanie ułatwia przesuwanie pistoletu 2 i głowicy ssącej 3 w poziomie i ich dopasowanie do położenia kontenera izotermicznego 4.

Dodatkowo, celem ułatwienia obsługi, pistolet 2 i głowica ssąca 3 są wyposażone w system przeciwwag 18 równoważący masę pistoletu 2 i głowicy ssącej 3. Dzięki temu operator posługujący się pistoletem 2 i głowicą ssącą 3 nie musi w ich obsługę wkładać siły.

Pokazana szczegółowo na fig. 2, jak również schematycznie na fig. 1, fig. 4 i fig. 9, skrzynka kontrolna 6 jest wyposażona w programator 61, umożliwiający wybór czasu trwania wtrysku, zależnego od (i) warunków pogodowych, (ii) niezbędnej temperatury wewnątrz kontenera, (iii) odległości transportu, (iv) czasu przechowywania po dotarciu do celu (v) oraz typu transportowanych towarów. W skrzynce kontrolnej 6 umieszczono również system kontroli dostępu, który chroni pracowników przed niepożądanym uruchomieniem systemu. System ten może bazować na różnych zasadach, np. kluczu mechanicznym, zamku z kodem liczbowym, czipie elektronicznym, kodach paskowych lub dowolnym innym systemie oczywistym dla osoby obeznanej z tym zagadnieniem.

Skrzynka kontrolna 6 jest również wyposażona w elektroniczne zabezpieczenia (które nie są pokazane na rysunku), które mają też istotny wpływ na działanie systemu, w skład których wchodzi:

- wyłącznik bezpieczeństwa, odcinający dopływ cieczy w momencie odłączenia pistoletu,

- wyłącznik bezpieczeństwa, odcinający dopływ cieczy w momencie odłączenia głowicy ssącej.

- wyłącznik bezpieczeństwa, odcinający dopływ cieczy jeżeli nie pracuje wentylacja wyciągowa,

- wyłącznik bezpieczeństwa, odcinający dopływ cieczy jeżeli stężenie CO₂ w otoczeniu przekracza NDSCh.

Skrzynka kontrolna 6 może być częścią szafy sterującej 1, jak w przypadku pokazanym na fig. 1, lub może też być zamontowana osobno i połączona jedynie odpowiednimi przewodami, jak pokazano na fig. 2.

Na fig. 3 przedstawiono kolejny nie ograniczający przykład realizacji przedmiotowego wynalazku. Orurowanie ciekłego CO₂ 9 skonstruowano tak, że można podłączyć trzy niezależne pistolety 2 za pomocą rozgałęźnika 19. System taki jest korzystny, gdyż umożliwia jednoczesne ładowanie trzech kontenerów izotermicznych 4 różnymi ilościami stałego CO₂. Orurowanie gazowego CO₂ 10 również skonstruowano tak, aby można było podłączyć trzy niezależne głowice ssące 3 za pomocą rozgałęźnika 20. Dla przejrzystości rysunku nie pokazano skrzynki kontrolnej 6.

Na fig. 4 przedstawiono kolejny nie ograniczający przykład przedmiotowego wynalazku. Jest to rozwiązanie pomyślane dla użytkowników, który wypełniają wiele kontenerów izotermicznych 4 iden8

PL 219 359 B1 tycznymi ilościami śniegu. W takim przypadku korzystne jest wtryskiwanie ciekłego CO₂ do kilku szuflad 5 jednocześnie. Aby móc to zrobić, pojedynczy pistolet 2 zastąpiono pistoletem rozgałęźnym 191, a pojedynczą głowicę ssącą 3 zastąpiona rozgałęźną głowicą 201. Dzięki temu możliwe jest jednoczesne podłączenie kilku kontenerów izotermicznych 4 i skrócenie czasu wtrysku ciekłego CO₂.

Na fig. 8 uwidoczniono przykładowy nie ograniczający sposób ładowania szuflady 5 stałym dwutlenkiem węgla za pomocą cieczy podawanej z pistoletu 2 z jednoczesnym odprowadzaniem gazowego dwutlenku węgla a pomocą głowicy ssącej 3. W tym konkretnym przykładzie na czas procesu ładowania szuflady 5 stałym dwutlenkiem węgla usprawniany jest poprzez tymczasowe połączenie pistoletu 2 i głowicy ssącej 3, co zapewnia właściwe umieszczenie końcówek pistoletu 2 i głowicy ssącej 3 w szufladzie 5.

Fig. 9 pokazuje nie ograniczający przykład innego sposobu działania przedmiotowego wynalazku, w którym zdolność pochłaniania ciepła gazowego CO₂ powstającego podczas rozprężenia jest wykorzystywana do schładzania świeżego pomieszczenia dopływającego do centrum dystrybucyjnego CD. Zimny CO₂ z procesu rozprężenia jest pompowany przez rurę umieszczoną w otworze w ścianie zewnętrznej ŚZ do wymiennika ciepła 8. Świeże powietrze, które umożliwia wymianę powietrza w pomieszczeniu jest zasysane przez wymiennik ciepła 8 (system wentylacji pomieszczenia nie jest pokazany).

W tym sposobie działania wentylator 7 nie musi być umieszczony wewnątrz szafy sterującej 1. Głowica ssąca 3 i linie do transportu gazu 10 mogą być podłączone do centralnego wentylatora (nie jest pokazany na rysunku). Dzięki temu można zmniejszyć masę szafy sterującej 1, ale efektem może być dodatkowe zużycie mocy przez centralny wentylator. Wybór zależy od uwarunkowań lokalnych potrzeb użytkownika. System z jednym centralnym wentylatorem zaprezentowano jako nie ograniczający przykład na fig. 10 (niektóre elementy z poprzednich Figur pominięto dla jasności).

Na fig. 10 przedstawiono przykładowy sposób działania całego centrum dystrybucyjnego CD wraz z liniami do usuwania gazowego CO₂ 10. W centrum dystrybucyjnym CD znajduje się mroźnia MR i chłodnia CH. Na fig. 10 przedstawiono trzy szafy sterujące 1 połączone z systemem usuwania gazowego CO₂ za pomocą połączeń 101, podczas gdy dwa z podłączeń 102 do systemu usuwania gazowego CO₂ pozostawiono nie podłączone.

Na fig. 10 przedstawiono kolejny przykład wykorzystania zdolności gazowego CO₂ do pochłaniania ciepła. Zimny gaz jest przedmuchiwany przez wymiennik ciepła 8 umieszczony w mroźni MR, obniżając temperaturę powietrza i zmniejszając wydatki użytkownika na schładzanie.

Przedstawiona w przykładach wykonania realizacja istotnych cech wynalazku nie wyczerpuje wszystkich możliwych jego odmian. Te szczegółowe opisy przykładów realizacji wynalazku nie powinny być interpretowane jako ograniczające jego ideę wynalazczą. Dla znawcy z dziedziny, do której należy wynalazek, jest oczywiste, że może być on poddany wielu modyfikacjom, które nie będą zbyt odległe od istotnych cech wynalazku i nie doprowadzą do umniejszenia osiąganych przez niego efektów technicznych, użytkowych i ekonomicznych.

Claims (24)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, w których stały dwutlenek węgla jest przetrzymywany w specjalnej szufladzie lub szufladach umieszczonych w górnej części kontenera, zawierający pistolet służący do wtryskiwania ciekłego dwutlenku węgla do szuflady, głowicę ssącą służącą do usuwania gazowego CO₂ z szuflady, przy czym urządzenie ma postać szafy sterującej służącej do kontrolowania wtrysku ciekłego CO₂ oraz usuwania gazowego CO₂, znamienne tym, że znajdujące się w urządzeniu pistolet (2) i głowica ssąca (3) stanowią odrębne, wymienne podzespoły względem szafy sterującej (1), z których każdy połączony jest z nią wężem zasilającym (9, 10), zaś konstrukcja tych podzespołów umożliwia podłączenie ich do różnych typów szuflad, przy czym szafa sterująca (1) połączona jest ze skrzynką kontrolną (6) z programatorem (61) do programowania i kontroli procesu wtrysku ciekłego CO₂ i usuwania gazowego CO₂.
2. 2. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że szafa sterująca (1) jest ruchoma.
3. 3. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że pistolet do wtrysku CO₂ (2) oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ (3) są umocowane wewnątrz ramy (16) zabezpieczającej wzmiankowany pistolet (2) i głowicę ssącą (3) przed uszkodzeniami.

   PL 219 359 B1
4. 4. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że pistolet do wtrysku CO₂ (2) oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ (3) są umocowane na wózku (17) ułatwiającym dopasowywanie położenia pistoletu (2) i głowicy ssącej (3) do położenia kontenera izotermicznego (4).
5. 5. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że pistolet do wtrysku CO₂ (2) oraz głowica ssąca do usuwania gazowego CO₂ (3) są wyposażone w przeciwwagi (18) równoważące masę pistoletu i głowicy ssącej, a przez to ułatwiający obsługę pistoletu (2) i głowicy ssącej (3).
6. 6. Urządzenie według zastrzeżenia 1 albo 3, znamienne tym, że pistolet (2) jest wyposażony w element grzejny (21) zapobiegający nadmiernemu spadkowi temperatury końcówki pistoletu (22).
7. 7. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że szafa sterująca (1) jest wyposażona w wewnętrzny wymiennik ciepła (8).
8. 8. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że szafa sterująca (1) jest wyposażona w wewnętrzny wentylator (7) do usuwania gazowego CO₂.
9. 9. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że szafa sterująca (1) jest wyposażona w rozgałęźniki (19, 20) umożliwiające jednoczesne stosowanie kilku pistoletów (2) i głowic ssących (3).
10. 10. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że węże zasilające (9) którymi płynie ciekły CO₂ są izolowane próżniowo.
11. 11. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie pomiędzy głowicą ssącą (3), a szufladą (5), w której zachodzi rozprężenie, jest szczelne, co umożliwia skraplanie odzyskanego CO₂.
12. 12. Urządzenie do według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie pomiędzy głowicą ssącą (3) a szufladą (5), uniemożliwia rozłączenie się głowicy ssącej (3) podczas procesu ładowania.
13. 13. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że pistolet (2) i głowica ssąca (3) są zaopatrzone w rozgałęźniki (191, 201) umożliwiające jednoczesne ładowanie kilku kontenerów (4).
14. 14. Sposób działania urządzenia do utrzymywania niskich temperatur w izotermicznych kontenerach do przewozu towarów, w których stały dwutlenek węgla jest przetrzymywany w specjalnej szufladzie lub szufladach umieszczonych w górnej części kontenera, zawierającego także pistolet służący do wtryskiwania ciekłego dwutlenku węgla do szuflady, głowicę ssącą służącą do usuwania gazowego CO₂ z szuflady, znamienny tym, że przed rozpoczęciem procesu ładowania pistolet (2) i głowicę ssącą (3) kolejno podłącza się do szuflady (5), operując jako niezależne jednostki, a po zakończeniu od szuflady (5), przy czym gazowy CO₂ usuwa się za pomocą wentylatora (17, 15) i wykorzystuje się, po rozprężeniu, do schładzania.
15. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że przed rozpoczęciem procesu ładowania dokonuje się autoryzacji użytkownika w skrzynce kontrolnej (6).
16. 16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że wykorzystuje się kilka szaf sterujących (1) połączonych za pomocą połączeń (101).
17. 17. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że gazowy CO₂ jest usuwany za pomocą wewnętrznego wentylatora (7) umieszczono w szafie sterującej (1).
18. 18. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że gazowy CO₂ jest usuwany za pomocą zewnętrznego wentylatora (15).
19. 19. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się do schłodzenia pomieszczeń magazynowych centrum dystrybucyjnego (CD).
20. 20. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się do schłodzenia pomieszczeń magazynowych (MR, CH).
21. 21. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂, pochodzący z procesu rozprężania, wykorzystuje się w wymienniku ciepła (8) do schłodzenia ciekłego CO₂, gdzie rzeczony ciekły CO₂ jest następnie wykorzystywany do produkcji stałego CO₂.
22. 22. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że pochłanianie ciepła przez gazowy CO₂ pochodzący z procesu rozprężania wykorzystuje się w wymienniku ciepła (8) do schłodzenia świeżego powietrza wprowadzanego z zewnątrz do centrum dystrybucyjnego (CD).
23. 23. Sposób według zastrzeżenia 14, znamienny tym, że programatorem (61) programuje się i kontroluje się proces wtrysku ciekłego CO₂ i usuwania gazowego CO₂ w zależności od warunków pogodowych, niezbędnej temperatury wewnątrz kontenera, odległości transportu i czasu przechowywania po dotarciu do celu (v) oraz typu transportowanych towarów.
24. 24. Sposób według zastrzeżenia 14, znamienny tym, że za pomocą separatora faz (11), umieszczonego na wężu (9), którym ciekły CO₂ płynie do pistoletu, usuwa się gazowy CO₂ powstający we wzmiankowanych wężach podczas przerw w pracy.