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Temperaturregulierter Transportwagen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen temperaturregulierten Transportwagen.
Solche Wagen sollen für den Transport von Lebensmitteln bei Temperaturen sowohl über als unter dem Gefrierpunkt verwendet werden können. Sie sollen sich also für den Transport von eingefrorenen Lebensmitteln bei niedrigen Temperaturen und für den Transport von Frischwaren und Fleisch bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt verwenden lassen. Die Wagen sollen daher mit automatischen Temperaturreguliervorrichtungen zum Aufrechterhalten von Temperaturen zwischen -25 C und +20 C versehen sein. Da sich die Temperatur der Umgebung während des Transports schnell ändern kann, müssen Vorrichtung sowohl für die Kühlung als auch für die Erwärmung des Güterraumes vorhanden sein.
Wagen von diesem Typus waren bisher teuer in der Herstellung und wegen der komplizierten Ausrüstung und der notwendigerweise komplizierten Reguliervorrichtungen auch schwer zu bedienen.
Wie bekannt, ist die Kühlung von Eisenbahnwagen in hohem Grade ein Luftkühlungsproblem. Im allgemeinen sind grosse Wärmeübertragungsflä- chen und ein grosses Verdampfervolumen erforderlich, damit ein wirksamer Betrieb mit minimalem Eisbelag erhalten wird. Dies stellt ein schwieriges Problem dar, insbesondere wenn die ganze Kälteanlage als austauschbare Einheit montiert ist. Solche Einheiten sind erwünscht, weil sie während des Transports ausgetauscht und später revidiert oder repariert werden können. Im allgemeinen ist die Luftkühlvorrichtung in einer solchen Einheit klein und gedrungen gebaut. Um eine genügende Wärmeübertragungs- fläche bei kleinem Volumen zu erhalten, sind die Rippen dicht nebeneinander angebracht.
Das Gebläse muss ein grosses Luftvolumen umwälzen können. Wenn die Rippen dicht nebeneinander angebracht sind, wird das Gebläse im alslgemeinen gross und sperrig. Kälteanlagen dieser Art sind gegen Eisbelag empfindlich und müssen oft enteist werden, in gewissen Fällen sogar alle 4 bis 5 Stunden. Es ist ferner kompliziert und mit hohen Konstruktionskosten verbunden, Luftkanäle und Klappen für die Luftumwälzung zwischen dem Güterraum und der Kühleinheit anzuordnen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeaustauscher mit umlaufender Flüssigkeit in einem an einer Begrenzungswand des Güterraumes des Wagens angrenzenden Kanal fest angebracht und durch ein Leitungssystem mit einem zweiten lösbaren Wärmeaustauscher verbunden ist, welch letzterer ein Teil einer austauschbaren Kältemaschine bildet, die ausserhalb des Güterraumes vorgesehen ist.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt durch einen temperaturregulierten Transportwagen, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 teilweise im Schnitt einen Grundriss einer im Transportwagen nach Fig. 1 eingebauten Kältemaschine, in welchem einzelne Teile schematisch dargestellt sind, und Fig.4 eine Seitenansicht der Kältemaschine in Fig. 3, teilweise im Schnitt.
Der Transportwagen weist einen Körper mit einem Mittelträger 5, Seitenträgern 6, einem Boden 7 und einer Decke 8 auf. Eine isolierte Zwischenwand 9 .erstreckt sich quer durch den Wagen und ist an dem Boden 7 und an der Decke 8 befestigt. In dieser Weise werden ein Güterraum 10 und ein Maschinenabteil 11 gebildet, welches zwischen der Wand 9 und der Stirnwand 12 des Wagens liegt.
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Die Zwischenwand 9 ist in gleicher Weise wie versteifte Stirnwände in Stahlwagen konstruiert und befestigt. Sie ist daher genügend stark, um Beanspruchungen der transportierten Güter ohne Stütze von der Stimwand 12 aufzunehmen.
Diese wird zweckmässig in derselben Presse wie die Zwischenwand 9 aber aus dünnerem Blech hergestellt. Direkt an der Güterseite der Zwischenwand 9 ist eine Isolierung 13 zwischen senkrechten Ständern (nicht gezeigt) und waagrechten Trägern 14 angebracht. Die Isolierung 13 ist mit einer Verschalung 15 zugedeckt.
Der Güterraum 10 ist auf übliche Weise thermisch isoliert. Er hat eine Decke 16, einen Boden 17 und Seiten- bzw. Stirnwände 18, die in einiger Entfernung von der Isolierung 13 gelegen sind, so dass Luft rings um den Güterraum 10 umgewälzt werden kann. Der Raum 21, der über der Decke 16 vorhanden ist, ist grösser als der Raum zwischen den Stirn bzw. Seitenwänden 18 und der Isolierung 13.
In dem zwischen der Verschalung 15 und der einen Stirnwand 18 gebildeten und somit an der letztgenannten Begrenzungswand angrenzenden Kanal 19 ist eine Luftkühleinheit in der Form eines Bündels 20 von Rohrschlangen fest angeordnet. Ein motorangetriebenes -Gebläse 22 ist oberhalb des Rohrschlan- genbündels 20 zwecks Umwälzung der Luft durch dieses angebracht. Die Luft kann aufwärts durch das Rohrschlangenbündel 20 zum Zwischenraum oberhalb der Decke 16 zirkulieren. Die Luft passiert dann durch den Zwischenraum ausserhalb der Wände 18 und kehrt nach dem Raum 19 durch die Bodenkanäle 23' zurück.
Die Luft kann auch, wie von andern Konstruktionen her bekannt ist, direkt auf das Ladegut gerichtet und nach dem Raum 19 durch einen Bodenrost zurückgebracht werden.
Die Rohrschlangen des Bündels 20 werden zweckmässig aus galvanisierten Stahlrohren mit Rippen aus Eisen hergestellt, wodurch die Wand 18 direkt am Bündel 20 angebracht werden kann, das direkt von der Zwischenwand 9 durch die Isolierung 13 abgestützt wird. Diese Konstruktion ist ebenso stark wie die Stirnwände des Wagens und kann die Güterverschiebungen aushalten, die während des Transports entstehen können.
Eine Flüssigkeit wird dem Rohrschlangenbündel 20 im Gegenstrom zur Luft geführt. Die Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe 23 umgewälzt, die im Maschinenabteil 11 untergebracht ist. Die Flüssigkeit wird durch ein Rohr 24 zu einer Verteilungsleitung 25 am oberen Teil des Rohrschlangenbündels 20 geleitet. Die Pumpe 23 ist zweckmässig selbstsaugend. Die Verteilungsleitung 25 ist an die Rohrenden des das Rohrschlangenbündel 20 bildenden Rippenflanschrohrsystems angeschlossen. Vom unteren Teil des Rohrschlangenbündels 20 wird Flüssigkeit durch eine Leitung 26 abgezogen, die durch die Zwischenwand 9 hindurchgeht.
Die Pumpe 23 ist in einem isolierten Kasten 27 untergebracht. Ein Expansionsgefäss 28 ist am höchsten Punkte des Kreislaufsystems der Flüssigkeit angeordnet. Ein Entlüftungsrohr 29 ist durch die Zwischenwand 9 nach dem Maschinenabteil 11 gezogen, wo das Flüssigkeitssystem nachgefüllt werden kann.
Die Flüssigkeit dient als sekundäres Wärmeüber- tragungsmittel zur Kühlung oder Erwärmung des Rohrschlangenbündels 20. Bei der Kühlung wird Wärme der umlaufenden Luft entnommen und bei der Erwärmung wird Wärme an die umlaufende Luft abgegeben. Die Flüssigkeit steht in einem weiter hinten näher beschriebenen Verdampfer einer im Maschinenabteil 11 ausserhalb des Güterraumes 10 angeordneten Kältemaschine 30 in Wärmeaustausch mit einem in dieser letzteren strömenden Kälteträger.
Die Kältemaschine 30, die in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist als Kompressionskältemaschine ausgebildet und mit einem Verdampfer 39 versehen, in welchem Wärme der Flüssigkeit entnommen wird. Die Kältemaschine 30 besteht aus einem motorangetriebenen Kompressor 31 mit vorzugsweise vier bis sechs Zylindern zur Erleichterung des Anlaufens während Belastung, einem luftgekühlten Kondensator 32 mit einem Kondensatorgebläse 32a, einem Motor 33, einem Kühhnittelbehälter 34, einem Filter 35, einem Schauglas 36, einem Wärmeaustauscher 37, einem thermostatischen Expansionsventil 38 und einem als Doppelrohrkühler ausgebildeten Verdampfer 39,
wobei das innere Rohr 40 als Verdampferschlange für das in der Kältemaschine zirkulierende Kältemittel dient. Da diese Kältemaschine 30 an sich bekannt ist, werden ihre Einzelheiten nicht näher beschrieben.
Die üblichen Reguliervorrichtungen, die elektrischen Sicherheitsvorrichtungen, Hoch- und Niederdrucksicherungen usw. sind auf einem Instrumentenbrett 41 montiert.
Wie vorstehend angegeben, steht die Flüssigkeit im Verdampfer 39 im Wärmeaustausch mit dem in der Kältemaschine 30 zirkulierenden Kälteträger. Das äussere Rohr 42 des Kühlers 39 bildet einen Teil des Flüssigkeitssystems; Leitungen 43 und 44 sind an die oberen bzw. unteren Enden des Rohres 42 angeschlossen. Lösbare, biegsame Schläuche 45 und 46 verbinden diese Leitungen 43, 44 mit dem Flüssigkeitssystem an der Zwischenwand 9. Handbediente Ventile 47 und 48 sind in den Leitungen 43 und 44 montiert. Die Schläuche 45 und 46 sind an die Kältemaschine 30 mittels Kupplungen 49 und 50 angeschlossen. Der am unteren Teil des Kühlers 39 anschliessende Schlauch 46 ist über ein handbedientes Ventil 51 und eine Leitung 52 an der Umlaufpumpe 23 für die Flüssigkeit angeschlossen.
Von der Umlaufpumpe 23 wird die Flüssigkeit durch eine Leitung 53 zu einer Heizschlange 54 geleitet, in welcher sie, falls erforderlich, mit einem elektrischen Heizelement 55 erwärmt werden kann. Die aus den Teilen 54 und 55 bestehende Heizvorrichtung befindet sich in demselben isolierten Kasten 27 wie die Pumpe 23 und beide können durch einen Deckel 56 überwacht werden. Von der Heizschlange 54 wird die Flüssig keit durch das Rohr 24 zu dem Rohrschlangenbündel
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20 auf vorher angegebene Weise geleitet und durch die Leitung 26 zum Kasten 27 zurückgeführt; die Leitung 26 ist mit dem biegsamen Schlauch 45 verbunden, der seinerseits nach dem obern Teil des Kühlers 39 führt.
Ein handbedientes Ventil 57 ist im oberen Teil des biegsamen Schlauches 45 angebracht. Die Flüssigkeit zirkuliert somit entweder durch den Kühler 39, wo es gekühlt wird, wenn der Thermostat Kühlung der Flüssigkeit fordert, oder durch die Heizschlange 54, wo es erwärmt wird, wenn der Thermostat Erwärmung der Flüssigkeit fordert, und schliesslich durch das Rohrschlangenbündel 20, das die ihn umströmende Luft erwärmt oder abkühlt.
Durch Verwendung einer wärmeübertragenden Flüssigkeit zwischen der Kältemaschine im Maschinenabteil 11 und dem Rohrschlangenbündel 20 im Güterraum 10 an der Zwischwand 9 ist es möglich, eine kleine Kältemaschine 30 mit niedrigem Gewicht zu bauen und zugleich einen Luftkühler zu verwenden, der eine genügend grosse Fläche und ein genügend grosses Volumen hat, damit eine Enteisung des Rohrschlangenbündels 20 während des Transports nicht erforderlich ist. Indem man es vermeidet, Teile, die Kühlmittel unter Druck enthalten, auf der Güterseite der Zwischenwand 9 zu montieren, ist es ausserdem möglich, das Rohrschlangenbündel 20 als einen starken, integrierenden Teil dieser sehr einfachen und immer geschlossenen Wand 9 zu bauen.
Es sind Vorrichtungen zur Zuleitung elektrischer Energie an die Motoren, Heizvorrichtung und Regulierorgane vorgesehen. Nach Fig. 2 ist eine Dieselgeneratoreinheit 58 im Maschinenabteil 11 angebracht. Diese Einheit 58 ist auf Rahmen montiert, die mit Rädern versehen sind, die auf Gleisen im Wagenboden laufen, so dass die Einheit mühelos ausgewechselt, werden kann. Der Dieselmotor ist mit einem Kühler 59 versehen, der einem Gitter 60 auf der Seite des Wagens zugekehrt ist in gleicher Weise wie der Kondensator 32 der Kältemaschine 30 einem Gitter 61 auf der anderen Seite des Wagens zugekehrt ist. Brennstoff wird dem Dieselmotor von einem oder mehreren Behältern 62 zugeführt, die unter dem Boden des Wagens angebracht sind.
Die Kälte- maschine 30 ist auch auf Rahmen montiert, die mit Rädern versehen sind, die auf Gleisen im Boden laufen, so dass auch sie leicht ausgewechselt werden kann.
Der elektrische Generator 63 der Dieselgeneratoreinheit 58 erzeugt Strom geeigneter Spannung; durch ein Leiterkabel 64 mit einem Stecker 65 ist der Generator 63 mit einem Anschlusskasten 66 verbunden, der an der Zwischenwand 9 angebracht ist. Ein Leiterkabel 67 ist an die Anschlusskontakte des Instrumentenbettes 41 der Kältemaschine 30 angeschlossen. Dieses Kabel 67 leitet den Strom zu den Antriebsmotoren und elektrischen Regulierungsorganen. Vom Anschlusskasten 66 wird Strom auch zur Pumpe 23, der Heizvorrichtung 54, 55, dem Motor des Gebläses 22 und einem Instrumentenbrett 68 übertragen.
Dieses trägt die erforderlichen Regulier- organe zum Anlassen und Regulieren der Kühl- und Heizsysteme.
Die Brennstoffleitungen können vom Dieselmotor leicht gelöst werden. Die Dieselgeneratoreinheit 58 kann somit aus dem Maschinenabteil 11 leicht entfernt werden. Die Kältemaschine 30 kann auch leicht daraus entfernt werden.
Die Kältemaschine 30 wird von dem Flüssigkeitssystem durch Schliessen der Ventils 47, 48, 51 und 57, Lösen der Kupplung 49 und 50 und Herausziehen des Steckers des Kabels 67 aus dem Anschluss- kasten 66 getrennt. Weder irgendein Teil der Zwischenwand 9 noch des Luftumlaufsystems bildet einen Teil der Kältemaschine 30. Ein Auswechseln der Kältemaschine beansprucht daher nur einige wenige Minuten. Da die Zwischenwand 9 kein Teil der Kältemaschine 30 ist, entstehen beim Ab- bzw. Wiedermontieren der Einheit 30 keine Dichtungsprobleme.
Die Temperatur im Wagen wird durch einen Thermostaten mit einem Fühlkörper 69 reguliert, der im Rückluftstrom unterhalb .des Rohrschlangenbün- dels 20 angebracht ist. Der Temperaturregelbereich liegt zweckmässig zwischen -25 C und +20 C. Thermostatgesteuerte Kühl- und Heizrelais sind an Schaltern und Sicherheitsvorrichtungen für den Kompressor 31 und die elektrische Heizvorrichtung 54, 55 angeschlossen.
Der Steuerkreis ist derart ausgebildet, dass der Kompressor 31 im Betrieb gehalten wird, wenn der Thermostat angibt, dass eine Senkung der Temperatur erfolgen soll, und dass die Heiz- vorrichtung 54, 55 eingeschaltet ist, wenn der Thermostat angibt, dass geheizt werden soll. Das Gebläse 22, die Flüssigkeitsumlaufpumpe 23 und das Kon- densatorgebläse 32a können kontinuierlich laufen. Die automatische Temperaturregelung kann auch auf andere Weise zustandegebracht werden, z. B. durch Stillsetzei und Anlassen der Umlaufpumpe 23, wodurch die Erwärmung oder Kühlung durch die Flüssigkeit unterbrochen resp. wieder in Gang gesetzt werden kann.
Das elektrische System wirkt in der folgenden Weise: Wenn der Dieselmotor angelassen wird, wird dem Anschlusskasten 66 elektrische Energie zugeführt. Hierdurch werden der Kondensatorgebläse- motor 33 und der Motor des Gebläses 22 angelassen. Nach einer im voraus bestimmten Zeit wird das übrige elektrische System eingeschaltet. Die Pumpe 23 beginnt dabei zu laufen. Wenn der Thermostat angibt, d'ass eine Senkung der Temperatur erfolgen soll, wird das Kühlrelais geschlossen und der Kompressor 31 angelassen und im Betrieb gehalten, bis die Umlaufluft eine vorausbestimmte Temperatur annimmt.
Wenn der Thermostat angibt, dass geheizt werden soll, wird das Heizrelais anstatt das Kühlrelais geschlossen, so dass der Luft Wärme zugeführt wird, bis diese eine vorausbestimmte Temperatur erhält. Das Wärmeübertragungssystem für den Wagen wirkt in der folgenden Weise: Es sei zuerst angenommen,
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dass der Thermostat angibt, dass gekühlt werden soll, und dass der Kompressor 31 und die Umlaufpumpe 23 im Betrieb sind.
Die Flüssigkeit, die aus Trichlor- äthylen oder einer ähnlichen nicht korrodierenden Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt und verhältnismässig hohem Siedepunkt bestehen kann, und die durch das äussere Rohr 42 der Verdampferschlange im Kühler 39 fliesst, gibt dem Kälteträger im inneren Rohr 40 Wärme ab, wodurch die Temperatur der Flüssigkeit gesenkt wird. Die gekühlte Flüssigkeit strömt durch die Pumpe 23 und die ausgeschaltete Heizvorrichtung 54, 55 und gelangt dann in das Rohrschlangenbündel 20 am oberen Ende desselben und von dort abwärts durch das Rohrschlangenbündel 20.
Gleichzeitig wird Luft durch das Gebläse 22 aufwärts durch das Rohrschlangenbündel 20 im Gegenstrom zu der Flüssigkeit gebläsen. Der Wärmeaustausch zwischen der Luft und der Flüssigkeit erfolgt bei diesem Typus von Luftkühler mit einem ungefähr gleichmässigen Temperaturunterschied zwischen Luft und Flüssigkeit dem ganzen Rohrschlan- genbündel 20 entlang.
Die Luft wird infolgedessen wirksam gekühlt und der Eisbelag ist auf dem Rohrschlangenbündel 20 gleichmässig verteilt. Die Menge und die schädlichen Wirkungen des Eisbelages werden durch die grosse Fläche und das grosse Volumen des Rohrschlangenbündels 20 vermindert. Bei einer Wärmeübertragungsfläche von 74 bis 93 m2, die sich auf Rohre und Rippen verteilt, und mit einem Rippenabstand von etwa 20 mm, kann ein Absetzen von Eis während zwei bis drei Wochen unter allen Trans- portverhältnissen erfolgen,
ohne dass eine bedeutende Reduktion des Wärmeaustausches zwischen der Luft und der Flüssigkeit eintritt. Eine Enteisung während des Transports ist also nicht notwendig. Nach jedem Transport unter Kühlung wird der Wagen im allgemeinen stehengelassen, wobei er sich erwärmt und eine Enteisung von selbst erfolgt. Es kann indessen mitunter erwünscht sein, eine Enteisung unmittelbar nach einem Transport oder nach einer vorangehenden Kühlperiode vorzunehmen, und zu diesem Zwecke ist ein handbedienter Stromschalter zur Einschaltung von Wärme zwecks Enteisung des Rohrschlangenbün- dels 20 durch Umlauf von heisser Flüssigkeit vorgesehen.
Es sei angenommen, dass der Thermostat angibt, dass das Wageninnere .erwärmt werden soll, so dass der Kompressor 31 abgestellt und die Heizvorrich- tung 54, 55 im Betrieb ist. Die umlaufende Flüssig- keit wird in das Rohrschlangenbündel 20 mit höherer Temperatur als die Luft eingeführt. Die Luft wird auf ihrem Wege durch das Rohrschlangenbündel 20 erwärmt, wodurch die Wagentemperatur aufrechterhalten bzw. erhöht wird.
Die Strömungsrichtung im Flüssigkeitsumlaufsystem soll derart sein, dass der als Flüssigkeitskühler dienende Verdampfer 39 der Kältemaschine 30 vor der Heizvorrichtung 54, 55 gelegen ist, wodurch eine übertrieben hohe Temperatur im Verdampfer 39 vermieden wird.
Obwohl der Wärmeaustausch zwischen der Flüs- sigkeit und dem Kälteträger im Verdampfer 39 der Kältemaschine 30 bei der beschriebenen Ausführungsform in einem Doppelrohrkühler erfolgt, kann ,er natürlich auch incinem anderen bekannten Typus von geschlossenem Flüssigkeitskühler erfolgen. Der Kühler 39 wird zweckmässig gut isoliert gehalten, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist.
Dies gilt auch für alle Teile des Flüssigkeitsumlaufsystems; die nicht dargestellten biegsamen Schläuche, die den Kühler 39 mit dem Rohrschlangenbündel 20 verbinden, sollen zweckmässig aus nichtleitendem Material bestehen und vorzugsweise isoliert sein.
In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, dass der Wagen das Maschinenabteil 11 nicht auf gleicher Höhe mit den Gütern hat. Die Kältemaschine kann dann unter dem Wagen angebracht und mit dem Rohrschlangenbündel auf geeignete Weise verbunden sein. Ein Luftkühler kann am einen oder an beiden Enden des Güterraumes des Wagens angeordnet sein. Die dieselelektrische Einheit kann auch unter dem Wagen montiert werden sowie auch die Umlaufpumpe und die Heizvorrichtung.