Kühltruhe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühltruhe derjenigen Art, bei welcher ,eine ihrer Wände mit einer in den Innenraum führenden Öffnung versehen ist, welche durch Luftvorhänge abgedeckt wird.
Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art sind an einander :entgegengesetzten Kanten der Öffnung einerseits Luftdüsen und anderseits Lufteinlässe vor gesehen, wobei die Luftdüsen vorzugsweise entlang ,der oberen Kante der Öffnung verlaufen, um tdie Schwerkraftwirkung der eine höhere Dichte aufwei senden kühleren Luft auszunützen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Kühltruhe, bei welcher der Energie- verbrauch, welcher insbesondere durch die Umwäl zung der Luft entsteht, herabgesetzt ist. Die erfin dungsgemässe Kühltruhe, die eine m einer Wand vor gesehene und in den gekühlten Innenraum führende Öffnung aufweist, wobei in der Nachbarschaft der Öffnung mehrere Düsen und mehrere Lufteinlässe vorgesehen sind,
die sich<B>je</B> parallel zueinander ent lang entgegengesetzten Kanten der Öffnung erstrek- ken und wobei entsprechende Düsen und Einlässe durch Kanäle untereinander verbunden sind, von de nen mindestens der innerste eine Kühlvorrichtung enthält, um mindestens Iden innersten der die Öffr nung abdeckenden Luftvorhänge zu kühlen, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kanäle, mit Ausnahme desjenigen für den äussersten Luftvorhang,
Förder- mittel für die umzuwälzende Luft enthalten und wo bei die Luft des äussersten Vorhanges von derjenigen des benachbarten Vorhanges mitgenommen wird.
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Kühl truhe dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Kühltruhe ,schematisch im Vertikal- schnitt und Fig. 2 und 3 alternative Ausführungsformen der Kanäle und Düsen.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf der Erkenntnis, dass durch Beeinflussung der Zirkula- tionsgeschwin,digkeit der Luftströme in ider Weise, dass die inneren Ströme eine höhere Geschwindigkeit aufweisen als die äusseren, die Energieverluste durch Verlust an Kühlwirkung herabgesetzt werden können.
In der Zeichnung ist mit 10 eine Kühltruhe be zeichnet, welche eine Oberseite 12, eine Bodenfläche 14, eine Rückwand 16 und eine Vorderwand 18 aufweist. Die durch diese Wände gebildete Kühltruhe steht auf einem Sockel 20. Die Vorderwand 18 be grenzt :eine Öffnung 22, die Zutritt zu einem gekühl ten Innenraum 24 gestattet. Die Innenwand 26 be grenzt den Innenraum.
Zwischen den Aussenwänden und der Innenwand 26 sind Trennwände 28 und 30 angeordnet, die zwischen sich und den benachbarten Wänden Kanäle 32, 34 und 36 begrenzen. Diese Kanäle dienen zur Aufnahme und Zirkulation von Luftströmungen. Diese Luftströmungen bilden die Öffnung 22 bestrei- chende laminare Luftvorhänge 38, 40 und 42. An den Eintrittsöffnungen 46 der Luftvorhänge in die .Kanäle können Gitter oder Siebe 48 vorgesehen sein, um den Eintritt von Fremdkörpern, z. B. Insekten, in die Kanäle zu verhindern.
Am Austritt aus den Kanälen 32, 34 und 36 sind Düsen 44 vorgesehen, welche die Luftvorhänge gegen die Einlässe 46 richten. Diese Düsen können aus einer Mehrzahl von parallelen und voneinander distanzierten, in Achsrichtung der Kanäle verlaufen den Leitbleche gebildet sein, die eine Unterteilung der Düsen in mehrere Austritte verursachen. Die Düsen bilden eine Fortsetzung der Kanäle.
In einer bevorzugthn Ausführungsform werden die Düsen durch Wabensysteme gebildet, die aus Aluminiumblech hergestellt werden können. Waben- Systeme, welche eine Tiefe von mehr als 12,5 mm und vorzugsweise sogar mehr als 25 bis 50 mm be sitzen, ergeben die besten Resultate, indem damit Luftströme mit laminarem Verlauf erzeugt werden, die sich über die Öffnung erstrecken.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der in nerste Kanal 36 mit einem Umwälzventilator 50 und mit einer Kühlvorrichtung 52 versehen. Somit wird die in diesem Kanal zirkulierende Luft zwangsweise gefördert und dabei gekühlt. Sie tritt aus oder innersten Düse 44 aus und bildet den Luftvorhang 42. Dieser innerste Vorhang enthält somit die kälteste Luft, währenddem die Luftvorhänge 40 und 38 zuneh mend wärmere Luft enthalten. Da die Öffnung in den Innenraum lediglich durch Luftvorhänge ab gedeckt ist, ist dieser Innenraum leicht zugänglich, wobei trotzdem die Kühlwirkung in demselben auf rechterhalten wird.
Im mittleren Kanal 34 ist (ebenfalls ein Umwälz- ventilator vorgesehen, der mit 54 bezeichnet ist und vorzugsweise eine niedrigere Luftgeschwindigkeit er zeugt als der Ventilator 50.
Der äusserste Kanal 32 enthält keine Fördermittel, jedoch wird ausserhalb des Luftvorhanges 40 ein äu sserster Vorhang 38 gebildet, (der mit dem Vorhang 40 in Berührung steht. Hierdurch wird die Luft im Vorhang 38 durch diejenige des benachbarten Vor hanges 40 mitgerissen, so ,dass auch im äussersten Kanal 32 :eine Luftzirkulation entsteht, die allerdings eine geringere Geschwindigkeit aufweist.
Wie schon erwähnt, ,sind verschiedene Möglich keiten bezüglich der Anordnung der Luftvorhänge und der Ausbildung der Kühltruhe vorhanden. So könnte beispielsweise der äussere Kanal 32 eliminiert werden, vorausgesetzt, dass die übrigen beiden Kanäle mindestens mit einer Fördervorrichtung, d. h. einem Ventilator, versehen sind.
Werden mehrere Ventila toren verwendet, von denen jeder einem Kanal zu geordnet ist, so kann für die aussen liegenden Kanäle ein Ventilator mit geringerem Durchsatz oder Förder- volumen als für die inneren Kanäle Verwendung fin den.
Im Zusammenhang mit einem äussersten Kanal, der keinen Ventilator enthält, können die inneren Kanäle, z. B. zwei oder mehr, auch Ventilatoren von gleicher Kapazität enthalten. Dabei tritt trotzdem eine unterschiedliche Geschwindigkeit zwischen den ein zelnen Luftvorhängen auf, indem der äusserste Luft vorhang eine geringere Geschwindigkeit als die bei den inneren Luftvorhänge aufweist. Anderseits liessen sich auch mehrere mit gleicher Geschwindigkeit flie ssende Luftvorhänge im Zusammenhang mit einem innersten Luftvorhang mit grösserer Geschwindigkeit verwendet.
Diese Alternativen lassen sich hauptsäch lich dort anwenden, wo keine Möglichkeit besteht, eine gleichmässige Abstufung der Strömungsgeschwin digkeit zu erreichen; selbstverständlich sind sie nicht in allen Fällen mit der gleich vorteilhaften Wirkung anwendbar. Es wird angenommen, @dass die vorteilhafte Wir kung der unterschiedlichen Geschwindigkeit aufwei senden Luftvorhänge auf einer gegenseitigen Einwir kung derselben beim Durchqueren der Öffnung be ruht.
Die Oberflächen der bewegten Luftschichten, d. h. der Luftvorhänge, isind offenbar einer gewissen Durchmischung ausgesetzt, und zwar vorerst mit der benachbarten Aussenluft, welche als stationär betrach- tet werden kann. Der Wärmeverlust wäre in diesem Falle dem Ausmass der Vermischung etwa entspre chend. Es hat sich auch gezeigt, dass die Vermischung eine Funktion der Luftgeschwindigkeit in den ein zelnen Vorhängen ist und dass demzufolge die Wärmeverluste von den Geschwindigkeiten abhängen.
Es wird angenommen, dass die Vermischung oder Turbulenz in einem Wärmeverlust resultiert, weil die Luftströmungen sich gegenseitig mitreissen. Somit er gibt sich eine Turbulenzzone an der Grenz- oder Zwischenschicht zwischen benachbarten Luftvorhän gen, wobei eine Tendenz zur Auslenkung der Strö mungen gegenüber einer direkten oder geradlinigen Bahn über die Öffnung besteht.
Diese Auslenkung, welche mit grösster Bereitschaft am Ende des Weges über die Öffnung auftritt, hat die Form einer Vor wärts- und Rückwärtsbewegung, so dass wesentliche Mengender Kaltluft in den Luftvorhängen nach au ssen verschoben werden können und somit für die Kühlwirkung der Luftvorhänge verlorengehen. Es ist verständlich, dass das Auftreten der Turbulenz not wendigerweise in ,einer Vermischung von kälterer Luft mit benachbarter Aussenluft resultiert, womit kältere Luft aus den inneren Luftvorhängen ,austritt.
Es hat sich gezeigt, dass der Betrieb des mittleren Luftvorhanges 40 mit geringerer Geschwindigkeit als derjenige des Luftvorhanges 42 ohne wesentliche Ver mischung an der Trennschicht 58 und ohne stärkere Turbulenz zwischen den Luftvorhängen 42 und 40 durchgeführt werden kann. Wenn die Relativge schwindigkeiten richtig abgestimmt sind, gleiten diese Luftströmungen aneinander entlang, so dass ein lami- narer Charakter der Strömung auch in der Grenz- schicht im wesentlichen aufrechterhalten werden kann.
Die Aufrechterhaltung dieser laminaren Strö mung gewährleistet im wesentlichen die Temperatur differenz zwischen den verschiedenen Strömungen, d. h. zwischen dem inneren gekühlten Luftstrom und dem benachbarten Schutzstrom.
Es ist allgemein bekannt, dass .eine laminare Strö mung von Medien aufrechterhalten werden kann, trotzdem Differenzen in den Geschwindigkeiten be nachbarter Strömungsteile vorhanden sind. Falls die Differenz :einen bestimmten Wert überschreitet, ent steht Turbulenz und die Aufrechterhaltung einer La minarströmung ist nicht mehr möglich. Somit müssen also die Relativgeschwindigkeiten der Luftvorhänge innerhalb solcher Grenzen gehalten werden, die eine im wesentlichen laminare Strömung ergeben.
Eine Abschirmung gegen den Zustrom von war mer Luft ergibt sich an der Aussenfläche 60 der Strömung 40. Daraus kann geschlossen werden, dass eine laminare Strömung auch in dieser Trennschicht aufrechterhalten wird, da die Strömungen 40 und 38 aneinander entlanggleiten.
Der äusserste Strom 38 erzeugt,ein Minimum von Turbulenz mit der Aussenluft in der Grenzschicht 62. Dies ist darauf zurückzuführen, dass (die mittlere Geschwindigkeit dieser Strömung niedrig ist und die äusseren Teile dieser Strömung eine Geschwindigkeit aufweisen, welche unter ider mittleren Geschwindig keit liegt. Demzufolge ;erzeugt die geringe Turbulenz keinen starken Zustrom von warmer Aussenluft.
Es wurde festgestellt, dass in dem unteren Teil von Kühltruhen dann höhere Temperaturen auftre ten, wenn ein Paar von Luftströmungen, bestehend aus einem gekühlten .Strom .und einem Schutzstrom mit gleicher Geschwindigkeit über die Öffnung ge führt werden. Die Verwendung eines dritten Stromes, gleichgültig, ob dieser durch Fördermittel umgewälzt wurde oder nicht, brachte keine vollständige Vermei dung dieses Zustandes.
Wenn jedoch die Geschwin digkeit des innersten Stromes vergrössert wurde, er gab sich eine vollständige Vermeidung dieses Zu standes .und es wurden praktisch einheitliche Tem- peraturbedingungen gemessen. Dieses verbesserte Ver halten wurde einer Verminderung,der Peitschwirkung zugeschrieben, verursacht durch die höhere Geschwin digkeit des innersten Stromes.
Durch die Vermeidung oder Verringerung der Peitschwirkung konnte die Laminarströmung über einen längeren Weg aufrecht- erhalten und eine Verminderung der Wärmeverluste erreicht werden.
Als Beispiel sei erwähnt, dass ein innerer Luftvorhang, der am Austritt aus der Düse eine Temperatur von -3l,6 C besitzt, mit zuneh mendem Weg gegen den Einlass hin eine immer höhere Temperatur aufweisen wird, sofern keine we sentliche Vermischung mit der benachbarten Strö mung auftritt. Falls an dieser Stelle eine Temperatur von etwa -26 C aufrechterhalten werden kann, ent steht keine starke Belastung für die Kühleinrichtung. Überdies kann eine Maximaltemperatur von -26 C innerhalb des Innenraumes .aufrechterhalten werden.
Beim typischen Beispiel ist die Strömungs geschwindigkeit des inneren Luftstromes etwa 2 m/sec, währenddem die Geschwindigkeit des be nachbarten Schutzstromes etwa 1,4 m/sec beträgt. So fern ein äusserster Luftvorhang verwendet wird, be trägt die Geschwindigkeit, mit welcher dieser über die CSffnung geschleppt wird, etwa 0,25-0,38 m/sec. Wie schon .erwähnt, werden die Geschwindigkeiten derart abgestimmt, dass möglichst eine laminare Strö mung aufrechterhalten und Turbulenzerscheinungen ausgeschaltet werden können.
Selbstverständlich er geben sich bezüglich der Abstufung der Geschwindig keit viele Kombinationsmöglichkeiten.
Die Geschwindigkeit ider einzelnen Ströme kann auch der in der Kühltruhe ,aufrechtzuerhaltenden Temperatur, der Aussentemperatur und ähnlichen Be dingungen angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass mit Strömungsgeschwindigkeiten für den innersten Luftvorhang, welche über 1,5 m/sec liegen, die ge- wünschten Resultate erreichbar sind, wobei der be nachbarte Schutzstrom Geschwindigkeiten zwischen 1 und 1,5 m/sec aufweisen soll.
Der begrenzende Faktor für diese Werte liegt jedoch in ihrem Verhält nis zueinander sowie in der Tendenz zur Turbulenz- bildung. Demzufolge muss beispielsweise die Ge- schwindigkeit des dem innersten Luftvorhang benach barten Schutzstromes genügend hoch sein, um an der Grenzschicht eine laminare Strömung im wesentlichen aufrechtzuerhalten.
Bei der Verwendung eines äusser sten Luftvorhanges liegt dessen Geschwindigkeit vor zugsweise unter etwa 0,5 m/sec oder bei einem Wert, bei welchem die Turbulenzbildung zwischen der sta tionären Umgebungsluft rund der sich langsam bewe genden Luft des Vorhanges gering ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Er- findungsgegenstandes können Mittel zur Erzeugung variabler Geschwindigkeiten in den einzelnen Luft vorhängen vorgesehen sein. Dabei handelt es sich um Mittel, die geeignet sind, die Geschwindigkeit von Teilen eines Luftvorhanges zu beeinflussen, wie z. B. ,des Luftvorhanges 40, wodurch der innerste Teil des Luftvorhanges sich schneller bewegt als benachbarte äussere Teile, so dass eine progressive Abnahme der Geschwindigkeit nach aussen auftritt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Beispiele mit Mitteln zur Erreichung dieses Resultates. Das in Fig. 2 dar gestellte Ausführungsbeispiel besitzt einen Kanal 70, der sich gegen eine Auslassöffnung 72 erstreckt. In den Auslassteil ist ein Wabensystem 74 eingesetzt, und zwar in. der schon früher beschriebenen Weise.
In Strömungsrichtung oberhalb des Auslasses 72 sind mehrere Leitbleche 76 im Kanal 70 angeordnet, wel che etwa gleichmässig voneinander distanziert sind. Der Abstand zwischen Iden einzelnen Leitblechen ver ändert sich gegen deren Hinterkante, und zwar so, dass der Abstand in Strömungsrichtung für die aussen liegenden Schaufeln progressiv grösser wird.
Wenn durch Iden Kanal 70 ein Luftstrom geför dert wird, unterteilen die Leitbleche 76 diesen Luft strom in gleiche Teilströme. Da gleiche Luftmengen durch Öffnungen von unterschiedlichem Querschnitt fliessen müssen, verändern sich die Geschwindigkeiten in entsprechender Weise.
Dadurch, dass die Strö mungsquerschnitte bei den aussen liegenden Leitble- chen verhältnismässig grösser werden, erhält oder in nerste Teilstrom eine verhältnismässig grössere Ge schwindigkeit als der benachbarte äussere Teilstrom usw.
Beim Durchtritt dieser Luftströme .durch das Wabensystem und beim Überqueren der Öffnung der Kühltruhe besitzen diese Teilströme somit ebenfalls unterschiedliche Geschwindigkeiten. Die Geschwin. digkeitenmüssen allerdings durch die Ausbildung oder Schaufeln so abgestimmt werden, dass benachbarte Teilströme nicht zu einer Turbulenzbildung führen. In dieser Weise lassen sich laminare Teilströme in .den einzelnen Luftvorhängen erreichen.
Das in Fig. 3 dargestellte alternative Ausführungs beispiel enthält am Austritt eines Kanals 80 ein Wa- bensystem 82. Die durch das Wabensystem gebilide- ten einzelnen Düsenabschnitte sind nach einwärts kür zer als gegen die Aussenseite hin. Durch diese An ordnung bewegt sich die Luft, welche die inneren Ab schnitte .durchströmt, schneller, da in diesen Abschnit ten ein geringerer Widerstand auftritt.
Hingegen sinkt mit länger werdenden Abschnitten die Strömungsge schwindigkeit .der Teilströme in diesen, so dass wie derum ein Luftvorhang entsteht, der aus mehreren, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit sich bewegen den Schichten gebildet wird, wobei die Geschwindig keit der innen liegenden Schichten grösser ist als die jenige der aussen liegenden Schichten.
Die eben beschriebene Massnahme wird vorzugs weise in demjenigen Kanalangewendet, der dem in nersten Kanal unmittelbar benachbart ist. Die gra- duelle Verringerung der Geschwindigkeit ;der Strö mung ist ausserordenflich wirksam für die Aufrecht erhaltung einer tiefen Temperatur ,des innersten Luft vorhanges, welcher seinerseits für die Aufrechterhal tung einer tiefen Innentemperatur in der Kühltruhe selbst mitverantwortlich ist.
Durch diese Massnahme ist .es auch möglich, die Strömungsgeschwindigkeit graduell so herabzusetzen, dass sowohl in bezug auf stationäre Aussenluft als auch unter Verwendung eines äussersten Luftvorhanges Turbulenzbildung im we sentlichen vermieden werden kann.
Aus,der Verwen dung dieses Systems ergeben @sich im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit viele Vorteile. Die Schaffung von unterschiedlichen Geschwindigkeiten in ,
den sich bewegenden Strömen gestattet die Aufrechterhaltung der Kühlwirkung sowie eine Gleichmässigkeit der Temperatur innerhalb der Kühltruhe. Die Weglassung eines Ventilators für die Zirkulation des äussersten Luftstromes verringert die Gestehungskosten der Kühltruhe und lässt eine grössere Wirtschaftlichkeit im Betrieb erreichen.
Die Verwendung eines dritten Luft vorhanges hilft mit, eine Abschirmung gegen den Zutritt von Wärme zu bilden. Darüber hinaus wird hierdurch auch die Kaltluft am Austritt aus der Kühl truhe verhindert, wobei die Vermeidung dieses Luft verlustes eine Herabsetzung der Kühlleistung mit sich bringt und auch unangenehme Begleiterscheinungen für die vor der Kühltruhe stehenden Personen weit gehend vermeidet.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Austritt von Kühlluft aus dem zweiten Luftvor hang als sehr unangenehm empfunden wird. Durch die Verwendung eines dritten Vorhanges wird austre tende Luft des zweiten Vorhanges mit wärmerer Luft des dritten Vorhanges vermischt, so dass die tatsäch lich aus der Kühltruhe austretende Luft eine höhere Temperatur aufweist.