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Vorrichtung zum Kühlen mit fester Kohlensäure Bei allen Kühlschränken,
Kühlräumen, Kühlkästen usw. ändert sich der Kältebedarf fortwährend, einmal infolge
von Schwankungen der Außentemperatur, durch welche der Wärmeausfall verändert wird
und zum anderen wegen der unregelmäßigen Beanspruchung der Kühlgeräte durch den
Benutzer. Bei der Verwendung fester Kohlensäure als Kälteerzeuger läßt sich zwar
durch Anbringung einer festen oder veränderlichen Isolierschicht zwischen Kälteträger
und fester Kohlensäure der Wärmeübergang auf ein annähernd gleichbleibendes Maß
bringen. Damit wird aber keineswegs erreicht, daß die Temperatur im Kühlraum diesem
Wärmeübergang entsprechend gleichbleibt. Wird für einige Zeit kein; warmes Kühlgut
eingetragen, so sinkt die Kühlraumtemperatur tief ab, und zwar um so tiefer, je
besser der Kühlraum nach außen isoliert ist. Wenn umgekehrt der Kühlschrank oder
Kühlraum stärker mit warmem Kühlgut beschickt oder häufiger geöffnet wird, so@ bleibt
die mittlere Kühlraumtemperatur für längere Zeit höher, als gewünscht ist. Jede
Ungleichmäßigkeit in der Benutzung desKühlraumes und jederWechsel der Außentemperatur
hat also auch ein Schwanken der Kühlraumtemperatur zur Folge.
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Im wesentlichen hat diese Erscheinung ihre Ursache darin, daß mit
der Temperaturänderung der Luft im Kühlraum auch die Temperatur der Wärmeaustauschfläche
zwischen Kühlraum und Behälter für feste Kohlensäure wechselt. Die Erscheinung muß
also verschwinden, wenn unbeschadet dem Grade der Beanspruchung des Kühlraumes und
unabhängig von der Außentemperatur die Wärmeaustauschfläche zwischen Kühlraumluft
und Behälter für feste Kohlensäure, also die Außenfläche ,des Behälters, auf gleicher
Temperaturhöhe gehalten wird. Diese Aufgabe ist mit dem Gegenstand der Erfindung
gelöst.
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Es sind Vorrichtungen zum Kühlen mit fester Kohlensäure bekannt, bei
welchen in einem Behälter zwischen dessen Wandungen und der festen Kohlensäure eine
mit Wasser getränkte Schicht aus Faserstoffen angeordnet ist, deren Wassergehalt
durch die verdampfende feste Kohlensäure gefroren wird.
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Bekannt ist weiter, eine solche wassergetränkte Faserstoffschicht
als Umhüllung eines Behälters für feste Kohlensäure zu benutzen und ,den Behälter
zwischen dem Kühlgute einzulegen.
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Man kennt auch eine Vorrichtung, bei welcher feste Kohlensäure auf
einem Wärmeaustauscher aufgelegt wird, der mit Abstand von der Oberfläche einer
Wasserschale angeordnet ist.
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Außerdem ist es bekannt, mit Wasser benetzte Tuchsäcke zum Transport
von fester
Kohlensäure zu benutzen, bei denen das Wasser zu einer
gasdichten Schicht gefriert.
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Die gleichzel!tige Verwendung von fester Kohlensäure und Wassereis
ist auch zur Kühe Jung von Eisenbahnwagen vorgeschlagen worden. Dabei wird die feste
Kohlensäure in Taschen eingelegt, die außen zum Teil mit \@ assereis umschichtet
sind.
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Die Anordnung eines Wassermantels zwischen Kältequelle und Kühlraum,
der von der Kältequelle gefroren wird und als Kältespeicher dient, ist ebenfalls
bekannt.
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Bei all diesen Vorrichtungen wird aber nicht die Wirkung erzielt,
daß unbeschadet der Beanspruchung des Kühlraumes und bei beliebiger Änderung der
Außentemperatur die Wärmeaustauschfläche annähernd die gleiche Temperatur beibehält.
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Erfindungsgemäß wird die zum Kühlen des Kühlraumes bestimmte feste
Kohlensäure mit einem Wassereispanzer umgeben, der also die Wandungen des Behälters
für die feste Kohlensäure bildet. Dieser Eispanzer ist in seiner Stärke so bemessen,
daß sein Wärmedurchgang bei mittlerer Beanspruchung des Kühlraumes der Wärmeaufnahme
an seiner Außenfläche das Gleichgewicht hält. Dann herrscht an der Außenseite des
Eispanzers sehr angenähert stets eine Temperatur von -f- o° C. Wird der Kühlraum
stärker beansprucht, so taut eine Oberflächenschicht des Eispanzers ab, und die
Schmelzwärme dieser Eisschicht addiert sich der Durchgangswärme zur festen Kohlensäure.
Wenn umgekehrt der Kühlraum sehr wenig beansprucht wird, so trocknet die Außenfläche
des Eispanzers, und aus der Kühlraumluft schlägt sich Feuchtigkeit darauf nieder,
die immer wieder gefriert und die Stärke des Eispanzers vergrößert. Die zum Angefrieren
der Niederschlagsschichten erforderliche Kälte kann also nicht zur Absenkung der
Kühlrautntemperatur führen. An der Außenfläche des Eispanzers bleibt die Temperatur
von -f- o° C dauernd sehr angenähert konstant.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Abbildungen dargestellt.
Abb. i zeigt einen Kühlschrank a, in dessen Decke der Behälter b für feste Kohlensäure
eingesetzt ist. Ein Deckel c schließt diesen Behälter ab. Im Kühlschrankinnern ist
der Behälter b mit der Isolierung d umgeben. Auf der Oberfläche dieser Isolierung
ist der Eispanzer e angefroren. Durch Wassersprühdüsen f kann der Eispanzer benetzt
werden.
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In Abb. a ist ein Kühlraum dargestellt. Oben gehen quer oder der Länge
nach Metallrohre b durch den Raum, die eine Isolierung e
haben. Diese
Rohre b sind zur Aufnahme von fester Kohlensäure bestimmt und werden durch Isolierstopfen
g an den Enden verschlossen oder zur Beschickung mit fester Kohlensäure geöffnet.
t;m die Isolierung e ist auch hier ein Eispanzer d gefroren, der durch die Wassersprühdüsen
f benetzt werden känn. Unterhalb des Eispanzers sind in bekännter Weise Tauwasserrinnen
h und Ab-
lauf rohre i angeordnet.
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Der Eispanzer kann mit einer fremden Kältequelle angefroren werden
und bleibt dann bei Beschickung der Vorrichtung mit fester Kohlensäure dauernd in
wechselnder Stärke erhalten. Doch ist es selbstverständlich auch möglich, den Eispanzer
unter Benutzung der Wassersprühdüsen an Ort und Stelle durch Trockeneis anzugefrieren.
Es können passende Anker zum sicheren Tragen des Eispanzers mit eingefroren werden.
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Die Isolierung zwischen dem Behälter für feste Kohlensäure und dem
Eispanzer kann auch in Wegfall kommen. Die im Vergleich mit Isolierstoffen große
Wärmeleitfähigkeit von Eis bewirkf dann, daß der Eispanzer sehr stark wird und eine
im Vergleich zu dem Behälter sehr große Oberfläche zum Wärmeaustausch mit der Kühlraumluft
erhält. Man kann den Behälter für die feste Kohlensäure nach dem Gefrieren des Eispanzers
aus diesem wieder heraustauen und in die entstehende Höhlung die feste Kohlensäure
unmittelbar einlegen.
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Solche Eispanzer mit Kohlensäureeisfüllung können einzeln oder zu
mehreren in einem Kühlraume oder Kühlschranke oder Kühlgerätabteil so untergebracht
werden, daß ohne oder mit künstlich bewegter Luft eine gleichmäßige Temperaturverteilung
erreicht wird.
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In den Zellen oder Kammern für die feste Kohlensäure können Kontaktthermometer
oder Thermostaten untergebracht werden, durch welche rechtzeitig angezeigt wird,
wenn die feste Kohlensäure verbraucht ist.
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Es ist möglich, in den Eispanzer eine oder mehrere Rohrschlangen einzufrieren,
durch welche zum Zwecke des Abkühlens Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe hindurchgeschickt
werden. Je näher eine solche Schlange aal der Trockeneiskammer im Eispanzer liegt,
desto tiefer wird das Durchflußmittel abgekühlt, weil ja der Eispanzer von innen
nach außen stufenlos von der festen Kohlensäure unterkühlt wird.
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Um auch die von den Kohlensäuredämpfen getragene Kälte nutzbar zu
machen, wird zweckmäßig eine Rohrschlange in den Eispanzer eingefroren, die eine
Verbindung zwischen Kühlraum und Kohlensäureeiskämmer oder zwischen letzterer und
der Isolierung oder der Außenluft herstellt.
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Der technische Fortschritt des Gegenstandes der Erfindung besteht
darin, daß selbsttätig
immer nur so viel feste Kohlensäure verbraucht
wird, wie zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur -im Kühlraume
erforderlich ist, und daß die Wärmeaustauschfläche die Temperatur von -I- o° C nicht
über- und fast nicht unterschreiten kann.