(19)
(11)EP 3 325 900 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
09.09.2020  Patentblatt  2020/37

(21)Anmeldenummer: 16741631.2

(22)Anmeldetag:  22.07.2016
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F25D 3/12(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2016/067494
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2017/016999 (02.02.2017 Gazette  2017/05)

(54)

FÜLLVORRICHTUNG ZUM BEFÜLLEN EINES EINEM KÜHLBEHÄLTER ZUGEORDNETEN KÄLTEMITTEL-AUFNAHMEFACHS MIT EINEM KRYOGENEN KÄLTEMITTEL

A FILLING APPARATUS FOR FILLING A CRYOGENIC REFRIGERANT INTO A RECEPTACLE ASSOCIATED TO A REFRIGERATED CONTAINER

UN DISPOSITIF DE REMPLISSAGE D'UN AGENT FRIGORIGÈNE CRYOGÉNIQUE DANS UN RECIPIENT ASSOCIÉ À UN CONTENEUR RÉFRIGÉRÉ


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA MD

(30)Priorität: 24.07.2015 DE 102015009645

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
30.05.2018  Patentblatt  2018/22

(73)Patentinhaber: Messer France S.A.S.
92156 Suresnes Cedex (FR)

(72)Erfinder:
  • FRÈRE, Émilien
    77100 Meaux (FR)

(74)Vertreter: Münzel, Joachim R. 
Messer Group GmbH Messer-Platz 1
65812 Bad Soden
65812 Bad Soden (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 2 336 684
DE-A1-102005 033 854
DE-A1-102012 002 403
KR-B1- 100 751 041
US-A- 4 640 460
US-A1- 2005 241 329
EP-A1- 2 368 845
DE-A1-102010 013 056
GB-A- 775 371
KR-B1- 100 780 520
US-A- 4 934 419
US-B1- 6 761 043
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zum Befüllen eines einem Kühlbehälter zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs mit Kohlendioxidschnee, mit einer Versorgungseinheit und einer an die Versorgungseinheit koppelbaren Füllpistole, wobei die Füllpistole eine mit wenigstens einer Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbindbare Entspannungsdüse zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid und eine mit einer Gasaustrittsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbindbare Absaugöffnung zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid aufweist und mit der Versorgungseinheit über eine mit der Füllöffnung strömungsverbundene Kohlendioxid-Flüssigzuleitung und eine mit der Absaugöffnung strömungsverbundene Gasabzugsleitung verbunden ist, und mit einem Steuerventil zum Regeln der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung, einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von gasförmigem Kohlendioxid aus der Gasabzugsleitung und einer Steuer- und Kontrolleinheit zum Steuern des Füllvorgangs.

    [0002] Zum Transportieren von wärmeempfindlichen Produkten, insbesondere von Lebensmitteln wie Frisch- oder Tiefkühlprodukten, kommen mobile isotherme Kühlbehälter zum Einsatz, mit denen eine lückenlose Kühlkette von der Produktion bis zum Endkunden auch dann sichergestellt werden soll, wenn eine permanente Kühlung durch ein elektrisch betriebenes Kühlgerät nicht möglich ist. Derartige mobile Kühlbehälter weisen ein Produkt-Aufnahmefach für die Einlagerung der kühl zu haltenden Produkte sowie ein von diesem räumlich getrenntes, jedoch mit diesem thermisch verbundenes Kältemittel-Aufnahmefach für ein kryogenes Kältemittel auf. Das Kältemittel nimmt Wärme auf, die durch die Wände des Behälters dringt und sorgt so dafür, dass die Temperatur im Produkt-Aufnahmefach nicht steigt und das Produkt auf niedriger Temperatur gehalten wird. Dabei kommt es zur allmählichen Verdampfung oder Sublimation des Kältemittels. Durch die Wahl einer geeigneten thermischen Verbindung zwischen Produkt-Aufnahmefach und Kältemittel-Aufnahmefach kann das Produkt auf diese Weise über viele Stunden auf einer bestimmten tiefen Temperatur gehalten werden, ohne dass es dazu einer permanenten Energiezufuhr von außen bedarf. Die Kühlbehälter der in Rede stehenden Art sind so bemessen, dass sie mittels an ihnen befestigter Räder leicht von einer Person bewegt werden können. Typische Kühlbehälter haben beispielsweise eine auf den europäischen Palettenstandard beruhende Grundfläche von 600 mm x 800 mm bis 1200 mm x 800 mm und eine Höhe zwischen 1000 mm und 2000 mm sowie ein Nutzvolumen von beispielsweise zwischen 200 Litern und 1500 Litern. Da in der Regel bereits eine - gemessen an der Produktmenge - kleine Menge an Trockeneis zur Aufrechterhaltung einer hinreichend niedrigen Kühltemperatur über einen Zeitraum von einigen Stunden ausreicht, ist das Aufnahmefach für das Kältemittel sehr viel kleiner dimensioniert als das Fach zur Aufnahme der Produkte und hat beispielsweise ein Volumen zwischen 5 Litern und 50 Litern. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Füllvorrichtung zum Befüllen derartiger Kältemittel-Aufnahmefächer.

    [0003] Ein Kühlbehälter der vorgenannten Art ist beispielsweise aus der EP 0 942 244 A1 bekannt. Der Behälter weist ein schubladenartiges Kältemittel-Aufnahmefach für Kohlendioxidschnee auf, das thermisch und strömungstechnisch mit einem darunter angeordnetem Produkt-Aufnahmefach verbunden ist. Das Kältemittel- Aufnahmefach wird mit Kohlendioxidschnee beladen, der eine Temperatur von -78°C aufweist. Der Kohlendioxidschnee nimmt in den Kühlbehälter eindringende Wärme auf und sublimiert dabei allmählich. Aufgrund einer geeigneten Einstellung der Wärmeübertragung zwischen den Fächern können die Produkte zuverlässig auf einer Temperatur von beispielsweise 0°C bis 5°C (für Frischware) oder -15°C bis - 25°C (Tiefkühlware) für mehr als 24 Stunden gehalten werden.

    [0004] Zum Befüllen des Kältemittel-Aufnahmefachs eines solchen Kühlbehälters kommt eine in der EP 1 088 191 B1 beschriebene Fülleinrichtung zu Einsatz. Die Fülleinrichtung weist eine Füllpistole sowie eine mit dieser verbundene Versorgungseinheit auf. Die Füllpistole ist mit einer Entspannungsdüse ausgerüstet, die in eine Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs eingeführt wird, sowie mit einer Abzugseinrichtung, die mit einer Gasabzugsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbunden wird. Beim Befüllen wird flüssiges Kohlendioxid zugeführt, das beim Austritt aus der Entspannungsdüse unter starker Abkühlung entspannt, wobei sich ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas bildet. Während der Kohlendioxidschnee von einem gasdurchlässigen Filter im Kältemittel-Aufnahmefach zurückgehalten wird, gelangt das Gas durch den Filter in die Gasabzugsöffnung und wird von einer Abzugseinrichtung aus dem Arbeitsbereich entfernt. Weiterhin ist die Füllpistole mit Anschlussarmaturen ausgerüstet, mit denen die Füllpistole im wesentlichen gasdicht mit dem Kältemittel-aufnahmefach verbunden wird und die dafür sorgen, dass beim Füllvorgang möglichst kein Kohlendioxid in die Umgebung des Behälters entweicht. Da das Kohlendioxid mit hohem Druck zugeführt wird, ist die Füllpistole zudem mit Elektromagneten ausgestattet, die eine sichere Verbindung mit dem Kältemittel-Aufnahmefach herstellen. Ein in der Füllpistole angeordnetes Steuerventil, das die Zufuhr von Kohlendioxid regelt, kann erst geöffnet werden, wenn über gleichfalls in der Füllpistole angeordnete elektrische Detektoren eine korrekte Verbindung festgestellt wird. Die Versorgungseinheit umfasst Zu- und Ableitungen für das Kohlendioxid, eine mit dem Steuerventil, den Elektromagneten und den Detektoren elektrisch verbundene Steuereinheit sowie eine mechanische Haltevorrichtung, die es eine einhändige Bedienung der Füllpistole ermöglicht.

    [0005] Ähnliche Systeme zum Befüllen von Kältemittel-Aufnahmefächern für Kühlbehälter mit Kohlendioxidschnee werden auch in der WO2012/107518 A1, der WO 2007/036656 A1, der WO 2007/042727 A1, der EP 2 645 024 A1 und der EP 2 336 684 A1 beschrieben.

    [0006] Die Füllpistolen der bekannten Systeme sind recht aufwändig im Aufbau. Dies hängt nicht zuletzt damit zusammen, dass das flüssige Kohlendioxid unter einem hohen Druck zugeführt wird, wodurch erhebliche Anforderungen an die Sicherheit und Dichtigkeit der der hergestellten Verbindung gestellt werden müssen. Weiterhin problematisch sind die beträchtlichen Temperaturschwankungen und damit verbundene Anlagerungen von Luftfeuchtigkeit und Wassereisbildungen, aufgrund dessen alle elektrischen Komponenten innerhalb der Füllpistole, beispielsweise elektrisch betätigte Ventile, Heizeinrichtungen, Elektromagnete, elektrische Sensoren, etc., aufwändig gesichert werden müssen. Zudem sind die elektrischen Komponenten dadurch gefährdet, dass es aufgrund der Reibung der erzeugten Kohlendioxidpartikel an den Wänden des Kältemittel-Aufnahmefachs zu beträchtlichen statischen Aufladungen kommen kann, wodurch Maßnahmen zum Absichern der elektrischen Komponenten in der Füllpistole gegen statische Elektrizität getroffen sein müssen. Schließlich sind die elektrischen Komponenten in der Füllpistole gegen mechanische Einwirkungen abzusichern, die im Betrieb der Vorrichtung nicht völlig auszuschließen sind, wie beispielsweise Stoßeinwirkungen durch die meist mit Rollen ausgerüsteten Kühlbehälter oder durch unachtsame Bedienung von Gabelstaplern oder Palettenliften. All dies hat zur Folge, dass die bekannten Füllpistolen ein hohes Eigengewicht besitzen und in der Regel nur mit Hilfe einer Kranhalterung zu bedienen sind, wodurch die Handhabung der Füllpistole erschwert und insbesondere auch die Bewegungsfreiheit für eine Bedienperson beschränkt wird.

    [0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Füllsystem zum Befüllen eines einem Kühlbehälter zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs mit Kohlendioxidschnee zu schaffen, das leicht zu bedienen und einfach in der Handhabung ist.

    [0008] Gelöst ist diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Anspruchs.

    [0009] Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Füllpistole weder ein die Zuführung des flüssigen Kohlendioxids steuerndes Ventil noch elektrische Komponenten enthält, insbesondere weist die Füllpistole keine elektrischen Steuerungen, elektrische Sensoren oder Elektromagnete auf. Alle Ventile und elektrischen oder elektronischen Steuerelemente sind innerhalb der Versorgungseinheit angeordnet. Die Füllpistole ist daher sehr einfach im Aufbau und leicht im Gewicht. Dadurch wird die Bedienung der Füllvorrichtung wesentlich vereinfacht; insbesondere kann auf eine Krananordnung zum Halten der Füllpistole während der Befüllung verzichtet werden. Füllpistole und Versorgungseinheit sind nur über eine Kohlendioxid-Flüssigzuleitung, eine Gasabzugsleitung und gegebenenfalls einen oder mehrere Lichtwellenleitermiteinander verbunden, die jeweils in Form flexibler Leitungen ausgestaltet sind und somit einer Bedienperson eine große Bewegungsfreiheit verschaffen.

    [0010] Die Füllpistole umfasst eine Entspannungsdüse, eine Absaugöffnung und gegebenenfalls nicht-elektrisch arbeitende Detektoren, die in einem gemeinsamen, bevorzugt aus einem leichten Material, beispielsweise aus einem Leichtmetall gefertigten Gehäuse angeordnet sind. Die Entspannungsdüse und die Absaugöffnung sind der Anordnung von Füllöffnung und Gasabzugsöffnung am jeweils zum Einsatz kommenden Kältemittel-Aufnahmefach angepasst. Beispielsweise sind Füllöffnung und Gasabzugsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs beabstandet voneinander oder konzentrisch zueinander angeordnet, und demzufolge sind auch die zum Einsatz kommenden Entspannungsdüse und die Absaugöffnung beabstandet voneinander oder konzentrisch zueinander angeordnet. Die Füllpistole ist bevorzugt lösbar mit der Versorgungseinheit verbunden; soll mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Kältemittel-Aufnahmefach eines anderen Typs gefüllt werden, kann in einfacher Weise die Füllpistole von der Versorgungseinheit getrennt und durch eine entsprechend andere Füllpistole ersetzt werden. Hierzu ist lediglich erforderlich, Gasabzugsleitung, Kohlendioxid-Flüssigzuleitung und gegebenenfalls einen oder mehrere faseroptischer Leitungen von einem Mehrfachanschluss der Versorgungseinheit oder der Füllpistole zu trennen bzw. diese anzuschließen.

    [0011] Die beispielsweise als Schrank ausgebildete Versorgungseinheit ist während des Füllvorgangs grundsätzlich ortsfest aufgestellt und beispielsweise an entsprechende Zu- und Ableitungen für Kohlendioxid eines Versorgungsnetzwerks am Standort angeschlossen. Dies schließt freilich nicht aus, dass die Versorgungseinheit während einer Betriebspause bewegt werden kann und zu diesem Zweck mit geeigneten Transporteinrichtungen, wie etwa Räder, ausgestattet sein kann.

    [0012] Sowohl die Gasabzugsleitung als auch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung sind erfindungsgemäß aus einem flexiblen Material gefertigt und besitzen bevorzugt eine Länge von 1m bis 3m oder darüber, um einer Bedienperson eine große Bewegungsfreiheit beim Anschließen des Kältemittel-Aufnahmefachs eines mobilen Kühlbehälters der eingangs genannten Art an die Fülleinrichtung zu ermöglichen.

    [0013] Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Füllpistole mit einem Kältemittel-Aufnahmefach verbunden. Das Kältemittel-Aufnahmefach beinhaltet ein mit wenigstens einer Füllöffnung ausgerüstetes Schneeaufnahmefach und ein bevorzugt oberhalb des Schneeaufnahmefachs angeordnetes Gasabzugsfach, das mit einer Gasabzugsöffnung ausgerüstet ist. Schneeaufnahmefach und Gasabzugsfach sind durch einen gasdurchlässigen Filter voneinander getrennt. Beim Anschluss der Füllpistole wird die Entspannungsdüse in die Füllöffnung(en) des Kältemittel-Aufnahmefachs eingeführt, und die Abzugsöffnung überdeckt die Gasabzugsöffnung des Gasabzugsfachs. Um das Eindringen von Umgebungsluft zu vermeiden, sind dabei die Füllöffnung und/oder Gasabzugsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs und/oder Entspannungsdüse und/oder Abzugsöffnung der Füllpistole mit geeigneten Dichtelementen ausgerüstet. Das Kohlendioxid wird im zumindest überwiegend flüssigen Zustand bei einem Druck oberhalb des Tripelpunktdrucks von Kohlendioxid (5,18 bar) an die Entspannungsdüse geführt und entspannt beim Austritt aus der Entspannungsdüse in das Schneeaufnahmefach auf Umgebungsdruck, wobei ein Gemisch aus Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee gebildet wird. Während der Kohlendioxidschnee im Schneeaufnahmefach zurückgehalten wird, durchdringt das Kohlendioxidgas den gasdurchlässigen Filter und wird von der Absaugeinrichtung durch die Gasabzugsleitung abgezogen. Der von der Absaugeinrichtung erzeugte Unterdruck ist dabei so bemessen, dass die Füllpistole unter der Wirkung des Umgebungsdrucks an das Kältemittel-Aufnahmefach gepresst wird, wobei mittels der Dichtelemente eine gasdichte Verbindung hergestellt wird, die das Entweichen von Kohlendioxid in die Umgebung verhindert.

    [0014] Um zu verhindern, dass zu Beginn eines Füllvorgangs flüssiges Kohlendioxid bereits im Abschnitt der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung zwischen dem in der Versorgungseinheit angeordneten Steuerventil und der Füllpistole unter Bildung von Kohlendioxidschnee entspannt, wird die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung bevorzugt vor und nach dem Füllvorgang mit Kohlendioxidgas geflutet, das unter einem Druck oberhalb des Tripelpunktdrucks von Kohlendioxid zugeführt wird. Beispielsweise wird die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung vor der Zuführung von flüssigem Kohlendioxid für eine Zeitdauer von 0,5 bis 1s und nach dem Abstellen der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid für eine Zeitdauer von 0,5 bis 3s mit unter Druck stehendem Kohlendioxidgas geflutet. Das hierzu erforderliche Kohlendioxidgas wird zweckmäßigerweise in der Versorgungseinheit durch Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid gewonnen.

    [0015] Um unter Verzicht auf elektrische Komponenten innerhalb der Füllpistole das Bestehen einer sicheren Verbindung zwischen der Füllpistole und dem Kältemittel-Aufnahmefach anzeigen zu können, eignen sich beispielsweise mechanische Mittel, beispielsweise zueinander korrespondierend geformte Elemente an der Füllpistole und dem Kältemittel-Aufnahmefach. Erfindungsgemäß wird jedoch vorgesehen, dass die in der Versorgungseinheit angeordnete Steuer- und Kontrolleinheit mit einer fotoelektrischen Einheit zum Feststellen des Bestehens einer sicheren Verbindung ausgerüstet ist, die mit Lichtwellenleitern in der Füllpistole verbunden ist. Die fotoelektrische Einheit sendet und empfängt dabei optische Signale über die Lichtwellenleiter an einen bzw. von einem am Kältemittel-Aufnahmefachs angeordneten Reflektor. Elektrische Komponenten innerhalb der Füllpistole sind dabei nicht erforderlich.

    [0016] Eine feste, jedoch lösbare Verbindung zwischen Füllpistole und Kältemittel-aufnahmefach wird im einfachsten Fall dadurch hergestellt, dass die Saugleistung der Absaugeinrichtung so eingestellt wird, dass die Füllpistole unter der Wirkung der Saugkraft an die Kältemittel-Aufnahmefach angepresst wird. Um die Sicherheit der Verbindung zu erhöhen ist es allerdings vorteilhaft, dass die Füllpistole und/oder das Kältemittel-Aufnahmefach wenigstens einen Permanentmagneten aufweist/aufweisen, der/die bei der Herstellung der Verbindung mit einem weiteren Permanentmagneten oder einer ferromagnetischen Fläche am Kältemittel-Aufnahmefach bzw. der Füllpistole zusammenwirkt/zusammenwirken. Zweckmäßigerweise ist die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung zumindest abschnittsweise, bevorzugt zumindest über die gesamte Strecke zwischen Füllpistole und Versorgungseinheit, innerhalb der Gasabzugsleitung angeordnet. Dadurch wird das durch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung transportierte flüssige Kohlendioxid vom kaltem gasförmigem Kältemittel vorgekühlt, das im Gegenstrom durch die Abführleitung abgesaugt wird. Zudem erfordert eine innerhalb der Gasabzugsleitung angeordnete Kohlendioxid-Flüssigzuleitung keine thermischen Isolationen, wodurch die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung leichter und flexibler ausgeführt werden kann, was insgesamt die Handhabung der Füllpistole erleichtert. Im Übrigen kann das flüssige Kohlendioxid auch in einem in der Versorgungseinrichtung optional vorgesehenen Unterkühler auf eine Temperatur unterhalb seines Siedepunkts gebracht werden, um die Ausbeute an Kohlendioxidschnee zu erhöhen.

    [0017] Die Gasabzugsleitung und/oder die Kohlendioxid-Flüssigleitung und/oder der bzw. die Lichtwellenleiter sind erfindungsgemäß aus einem flexiblen Material gefertigt. Um die Handhabung der Vorrichtung weiter zu erleichtern, ist/sind Gasabzugsleitung und/oder Kohlendioxid-Flüssigleitung und/oder Lichtwellenleiter vorzugsweise mit dreh- oder schwenkbar an der Füllpistole und/oder der Versorgungseinheit angelenkten Verbindungsmitteln, beispielsweise Drehflansche, befestigt.

    [0018] Bevorzugt ist die Versorgungseinrichtung mit einer Pistolenaufnahme zum Aufnehmen der Füllpistole im Ruhemodus der Vorrichtung, d.h. vor und/oder nach einem Füllvorgang, ausgerüstet. Die Pistolenaufnahme umfasst bevorzugt Dichtmittel, mit denen die Füllpistole luftdicht angeschlossen werden kann. Im Ruhemodus wird die Füllpistole bevorzugt durch geeignete mechanische Haltemittel oder durch die Saugleistung der Absaugeinrichtung an der Pistolenaufnahme gehalten. Die Pistolenaufnahme ist dabei vorteilhafterweise mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet, mittels der die Füllpistole nach einem Füllvorgang beheizt und dadurch die Bildung von Wassereis verhindert werden kann.

    [0019] Eine ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Versorgungseinrichtung ein in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung integrierter und mit der Steuereinheit datenverbundener Phasendetektor vorgesehen ist. Der Phasendetektor ermöglicht es, den Anteil an gasförmigem Kohlendioxid im zugeführten flüssigen Kohlendioxid zu bestimmen. Hieraus wird in einer Steuer- und Kontrolleinheit laufend die Gesamtmenge des insgesamt zugeführten Kohlendioxids berechnet, und die Füllprozedur kann dementsprechend automatisch angepasst und das Steuerventil entsprechend angesteuert werden. Ein Beispiel eines solchen Phasendetektors wird in der EP 2 368 845 B1 beschrieben auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

    [0020] Die Füllpistole ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Entspannungsdüse und/oder die Detektormittel innerhalb der Absaugöffnung angeordnet ist/sind. Beispielsweise ist die Absaugeinrichtung als eine mit flexiblen Dichtelementen ausgerüstete Haube ausgebildet, die im Einsatz der Füllpistole derart auf das Kältemittel-Aufnahmefach aufgepresst wird, dass sie sowohl die Füllöffnung als auch die Gasaustrittsöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs überdeckt, während zugleich die innerhalb der Haube vorstehende Entspannungsdüse gasdicht mit der Füllöffnung des Kältemittel-Aufnahmefachs verbunden ist. Dadurch wird insbesondere die Anlagerung von Feuchtigkeit an die Entspannungsdüse während des Füllvorgangs verhindert. Im Übrigen sind auch mehrere innerhalb einer Absaugöffnung angeordnete Entspannungsdüsen denkbar.

    [0021] Eine bevorzugte Entspannungsdüse ist mit zwei Düsenöffnungen ausgerüstet, die an einem im wesentlichen zylindrisch geformten Düsenkopf der Entspannungsdüse gegenläufig zueinander und quer zur Längserstreckung des Düsenkopfs austreten. Durch diese Anordnung heben sich die Impulsströme des aus den Düsenöffnungen austretenden Kohlendioxids zumindest weitgehend auf; insbesondere ergibt sich kein resultierender Impulsstrom in axialer Richtung, sodass auch bei einer Zufuhr des flüssigen Kohlendioxids bei einem Druck von 10bar und mehr keine oder nur eine vernachlässigbare rücktreibende Kraft auftritt, durch die die Entspannungsdüse aus der Füllöffnung hinausgedrückt wird. Dadurch können die Verbindungselemente zwischen Füllpistole und Kältemittel-Aufnahmefach wesentlich einfacher und schwächer ausgebildet sein, als bei Fülleinrichtungen nach den Stande der Technik erforderlich.

    [0022] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ein Vorderabschnitt der Entspannungsdüse mit wenigstens zwei parallel zueinander angeordneten Düsenköpfen ausgerüstet, die während der Befüllung in das Innere des Kältemittel-Aufnahmefachs vorstehen und die jeweils wenigstens eine Düsenöffnung aufweisen, wobei die Düsenöffnungen der beiden Düsenköpfe genau aufeinander zu gerichtet sind, oder um einen jeweils gleichen Winkel um bis zu 30° von der Verbindungslinie der beiden Düsenöffnungen in Richtung auf den rückwärtigen Bereich geneigt angeordnet sind. Diese Anordnung trägt insbesondere zu einer homogenen Verteilung des Kohlendioxidschnees im Innern des Kältemittel-Aufnahmefachs bei. Die Düsenköpfe sind bevorzugt in einem Abstand zwischen 5 cm und 10 cm voneinander an der Entspannungsdüse angeordnet. Zum Anschließen eines solchen Düsenkopfs ist das Kältemittel-Aufnahmefach bevorzugt mit zwei separaten Füllöffnungen verbunden, die im Abstand der beiden Düsenköpfe angebracht sind. Auch eine Mehrzahl von an beiden Düsenköpfen angeordneten Düsenöffnungen ist vorstellbar, die so angeordnet sind, dass sich die Impulsströme des aus ihnen hervortretenden Kohlendioxids gegenseitig ganz oder weitgehend aufheben; wesentlich ist dabei, dass es zu keinem oder keinem starken Impulsstrom kommt, der die Düsenköpfe aus den Füllöffnungen herausdrängen könnte. In Fällen, in denen es am Kältemittel-Aufnahmefach beispielsweise aus Platzgründen nicht möglich ist, zwei Füllöffnungen im Abstand von 5 cm bis 10 cm vorzusehen, können die Düsenköpfe auch näher als 5 cm voneinander beabstandet sein, beispielsweise 1 cm bis 3 cm, sodass beide Düsenköpfe durch eine gemeinsame Füllöffnung im Kältemittel-Aufnahmefach eingeführt werden können.

    [0023] Bevorzugt ist die Absaugeinrichtung so ausgelegt, das im Betrieb der Füllvorrichtung ein Unterdruck im Bereich des Kältemittel-Aufnahmefachs herstellbar ist, der ausreicht, um die Füllpistole am Kältemittel-Aufnahmefach zu halten.

    [0024] Der Kühlbehälter kann im Übrigen auch ein Kältemittel-Aufnahmefach aufweisen, das in wenigstens zwei voneinander getrennte Teilfächer unterteilt ist, die jeweils über Wärmebrücken mit unterschiedlichem Wärmewiderstand mit einem Produktaufnahmefach des Kühlbehälters verbunden sind. Beispielsweise weist eines der Teilfächer eine sehr gute Wärmeleitung, das andere Teilfach dagegen eine schlechtere Wärmeleitung zum Produkt-Aufnahmefach auf. Wird nur das Teilfach mit der guten Wärmeleitung mit Kohlendioxid befüllt, werden die Produkte für eine kürzere Zeit auf eine tiefere Temperatur gekühlt. Wird dagegen das Teilfach mit der schlechteren Wärmeleitung befüllt, erfolgt eine Kühlung der Produkte auf eine weniger niedrige Temperatur, die jedoch für einen längeren Zeitraum anhält. Die einzelnen Teilfächer weisen dabei jeweils getrennte Füllöffnungen und Gasaustrittsöffnungen auf.

    [0025] Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. In schematischer Ansicht zeigen:
    Fig. 1:
    Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Füllpistole und Versorgungseinheit,
    Fig. 2:
    Einen Kühlbehälter mit einem zu füllenden Kältemittel-Aufnahmefach mit der Füllpistole aus Fig. 1 in einer seitlich aufgeschnittenen Ansicht,
    Fig. 3:
    Die Füllpistole aus Fig. 1 und 2 in einer vergrößerten Schnittansicht von unten.


    [0026] Die in Fig. 1 dargestellte Füllvorrichtung 1 umfasst eine unten näher beschriebene Füllpistole 2, die an eine Versorgungseinheit 3 angeschlossen ist.

    [0027] Die Versorgungseinheit 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als mobiler Schrank ausgebildet und besitzt ein festes Gehäuse 4. Eine druckfeste und thermisch isolierte Zuleitung 5 für flüssiges Kohlendioxid, die an eine hier nicht gezeigte Quelle für flüssiges Kohlendioxid angeschlossen ist, beispielsweise einem Tank, in dem das flüssige Kohlendioxid bei einem Druck von 20 bar und einer Temperatur von ca. minus 20°C bevorratet wird, ist durch das Gehäuse 4 der Versorgungseinheit 3 geführt und mündet an einem Mehrfachanschluss 6. Stromauf zum Mehrfachanschluss 6 ist innerhalb des Gehäuses 4 ein elektrisch ansteuerbares Steuerventil 7 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist weiterhin ein Phasendetektor 8 vorgesehen, der die Anteile von Gasphase und flüssiger Phase des durch die Zuleitung 5 strömenden Kohlendioxids erfasst. Optional kann des Weiteren in der Zuleitung 5 eine hier nicht gezeigte Einrichtung zur Phasentrennung vorgesehen sein, mit der sichergestellt wird, das das zum Mehrfachanschluss 6 geführte Kohlendioxid einen größtmöglichen Anteil an flüssiger Phase enthält.

    [0028] Am Mehrfachanschluss 6 mündet zudem eine Ableitung 9 für gasförmiges Kohlendioxid aus, in der eine elektrische Saugpumpe 10 angeordnet ist. Die Ableitung 9 ist in hier nicht gezeigter Weise entweder mit einer Einrichtung zur Wiederaufbereitung oder mit einer ins Freie führenden Abluftleitung verbunden. Ableitung 9 und Zuleitung 5 können über einen hier nicht gezeigten Wärmetauscher thermisch miteinander verbunden sein, mittels dessen das durch die Zuleitung 5 geführte flüssige Kohlendioxid mit dem durch die Ableitung 9 geführten Kohlendioxidgas vorgekühlt werden kann.

    [0029] Von der Zuleitung 5 geht eine Zweigleitung 11 ab, in der ein Verdampfer 12 zum Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid sowie ein Steuerventil 13 angeordnet ist. Zweigleitung 11, Verdampfer 12 und Steuerventil 13 sind innerhalb des Gehäuses 4 der Versorgungseinheit 3 angeordnet.

    [0030] Im Gehäuse 4 der Versorgungseinheit 3 ist des Weiteren eine Pistolenaufnahme 14 angeordnet, in die die Füllpistole 2 in einer Ruhephase vor oder nach einem Füllvorgang eingeführt werden kann. In der Pistolenaufnahme 14 ist eine elektrische Heizeinrichtung 15 zur Beheizung der eingeführten Füllpistole 2 vorgesehen.

    [0031] Weiterhin ist innerhalb des Gehäuses 4 eine fotoelektrische Einheit 16 vorgesehen, die über zwei Lichtwellenleiter 17 (von denen hier nur einer gezeigt ist) mit einem optischen Anschluss am Mehrfachanschluss 6 verbunden ist. Die fotoelektrische Einheit 16 ist in einer Steuer- und Kontrolleinheit 18 integriert, mit der auch die Steuerventile 7, 13, der Phasendetektor 8, die Saugpumpe 10, die Heizeinrichtungen 15 und der Verdampfer 12 in Datenverbindung stehen. Die Steuer- und Kontrolleinheit 18 dient dazu, den Befüllvorgang in der unten näher beschriebenen Weise zu steuern.

    [0032] Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungseinheit mit Rädern 19 ausgerüstet, die einen Transport der Versorgungseinheit 3 innerhalb des Standortes erleichtern sollen; während des üblichen Betriebs ist die Versorgungseinheit 3 jedoch fixiert und wird während eines Füllvorgangs grundsätzlich nicht bewegt. Anstelle der hier gezeigten mobile Form kann die Versorgungseinheit jedoch auch fest am Standort installiert sein.

    [0033] Die anhand der Fig. 2 und 3 näher erläuterte Füllpistole 2 dient zum Befüllen eines (in Fig. 3 nur ausschnittsweise dargestellten) Kältemittel-Aufnahmefachs 20 eines Kühlbehälters 21. Der mit thermisch gut isolierten Wänden 22 ausgerüstete Kühlbehälter 21 umfasst ein hier nur ausschnittsweise dargestelltes Produktaufnahmefach 23 oder mehrere Fächer zum Aufnehmen von zu kühlenden Produkten sowie einen Einsatz 24 zum Einschieben des im Ausführungsbeispiel als Schublade ausgebildeten Kältemittel-Aufnahmefachs 20. Frontseitig ist am Kühlbehälter 21 eine Türöffnung 25 vorgesehen, die den Zugang zum Produktaufnahmefach 23 und dem Kältemittel-Aufnahmefach 20 ermöglicht und die mit einer hier nicht gezeigten Türe verschlossen werden kann.

    [0034] Das Kältemittel-Aufnahmefach 20 besitzt an seiner Frontseite 26 zwei jeweils mit einem Dichtring 27 ausgerüstete Füllöffnungen 28, 29 für flüssiges Kohlendioxid sowie eine Gasaustrittsöffnung 30 für gasförmiges Kohlendioxid. Im Ausführungsbeispiel sind die Füllöffnungen 28, 29 im Abstand von 5 bis 10 cm horizontal nebeneinander angeordnet. Die Gasaustrittsöffnung 30 ist oberhalb der Füllöffnungen 28, 29, beispielsweise 1 bis 4 cm vertikal von diesen beabstandet angeordnet. Innerhalb des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 erstreckt sich ein (unteres) Schneeaufnahmefach 31 und ein (oberes) Gasabzugsfach 32, die durch einen gasdurchlässigen Filter 33 derart voneinander getrennt sind, dass die Gasaustrittsöffnung 30 in das Gasabzugsfach 32 und die Füllöffnungen 28, 29 in das Schneeaufnahmefach 31 einmündet. Der Filter 33 erstreckt sich dabei bevorzugt über die ganze Breite des Kältemittel-Aufnahmefachs 20, um im Betrieb der Vorrichtung 1 eine möglichst große Fläche für den Durchtritt von Kohlendioxidgas zu schaffen. Auf der Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 sind in unmittelbarer Nähe der Füllöffnungen 28, 29 und der Gasaustrittsöffnung 30 zwei Reflektoren 24, 35 angeordnet. Bei den Reflektoren 34, 35 handelt es sich beispielsweise um eine in einer bestimmten Farbe eingefärbte Fläche. Ebenfalls in Nähe der Öffnungen 28, 29 - im Ausführungsbeispiel unterhalb der Füllöffnungen 28 - ist ein ferromagnetisches Element, beispielweise ein Eisenblech 36 angeordnet.

    [0035] Die Füllpistole 2 umfasst ein Gehäuse 37 aus einem leichten, jedoch tieftemperaturfesten Material, beispielsweise Kunststoff, einem Leichtmetall oder einem Kompositmaterial, das eine Mündungsöffnung 38 und eine Anschlussöffnung 39 aufweist. Die mit einem rundumlaufenden Dichtelement 40, beispielsweise einer Dichtlippe aus einem flexiblen, jedoch tieftemperaturbeständigen Material, ausgerüstete Mündungsöffnung 38 ist so dimensioniert, dass sie beim Anschließen der Füllpistole 2 an das Kältemittel-Aufnahmefach 23 sowohl die Füllöffnungen 28, 29 als auch die Gasaustrittöffnung 29 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 überdeckt. Die Anschlussöffnung 39 des Gehäuses 37 dient zum gasdichten Anschließen einer flexiblen Gasabzugsleitung 41, bei der es sich beispielsweise um einen Wellschlauch aus einem tieftemperaturfesten Material handelt. Weiterhin ist am Gehäuse 37 ein Handgriff 42 angeordnet.

    [0036] Die Füllpistole 2 umfasst des Weiteren eine Entspannungsdüse 45 zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid. Die Entspannungsdüse 45 ist mit zwei Düsenköpfen 46, 47 ausgerüstet, die von einem T-förmig verlaufenden Vorderabschnitt 48 der Entspannungsdüse 45 parallel zueinander mit einem Abstand voneinander vorstehen, der dem Abstand der beiden Füllöffnungen 28, 29 entspricht. Dieser Abstand beträgt beispielsweise zwischen 1 cm und 10 cm. Die Düsenköpfe 46, 47 sind im Ausführungsbeispiel mit jeweils einer Düsenöffnung 49, 50 ausgerüstet, die mit einem Winkel von jeweils bis zu 30° gegenüber der Verbindungsachse der beiden Düsenöffnungen 49, 50 in Richtung zum Vorderabschnitt 48 geneigt sind. Bevorzugt weisen die Düsenöffnungen 49, 50 direkt aufeinander zu. Bei bestimmungsgemäß aufgesetzter Füllpistole 2 sind die Düsenköpfe 46, 47 jeweils in die Füllöffnungen 28, 29 eingeschoben und stehen im Innern des Schneeaufnahmefachs 31 derart vor, dass die Düsenöffnungen 49, 50 jeweils um 5 cm bis 10 cm von der Innenwand der Frontseite 26 beabstandet sind. Auf ihrer von den Düsenköpfen 46, 47 entgegengesetzten Hinterabschnitt 51 ist die Entspannungsdüse 45 an eine flexible und druckfeste Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 53 angeschlossen. Die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 53 ist innerhalb der Gasabzugsleitung 41 aufgenommen und stellt am Mehrfachanschluss 6 eine Strömungsverbindung mit der Zuleitung 5 her. Der Mehrfachanschluss 6 umfasst dazu beispielsweise einen Anschlussstutzen, an dem die Gasabzugsleitung 41 fest, jedoch lösbar verbunden ist. Innerhalb dieses Anschlussstutzens ist ein mit der Zuleitung 5 verbundener CO2-Flüssiganschluss angeordnet, an dem die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung fest, jedoch gleichfalls lösbar befestigt ist.

    [0037] Weiterhin ist die Füllpistole 2 mit einer oder mehreren, im Ausführungsbeispiel mit zwei, Lichtwellenleitern 54, 55 ausgerüstet, die innerhalb der Mündungsöffnung 38 des Gehäuses 37 mit jeweils einem Leiterkopf 56, 57 enden. Die Lichtwellenleiter 54, 55 sind durch das Gehäuse 37 und die Gasabzugsleitung 41 hindurchgeführt und an einer im Mehrfachanschluss 6 angeordneten Verbindungsanschluss mit jeweils einem der Lichtwellenleiter 17 optisch verbunden. Die Lichtwellenleiter 54, 55,17 sind in an sich bekannter Weise aufgebaut und weisen jeweils einen Lichtfaser für emittiertes Licht und einen Lichtwellenleiter für reflektiertes Licht auf, wobei die entsprechenden lichtemittierenden und lichtempfangenden Einheiten in der fotoelektrischen Einheit 16 angeordnet sind.

    [0038] Weiterhin ist ein Permanentmagnet 58 derart am Gehäuse 37 innerhalb der Mündungsöffnung 27 montiert, dass er beim Aufsetzen der Füllpistole auf das Kältemittel-Aufnahmefach 20 mit dem Eisenblech 36 zusammenwirkt.

    [0039] Im Betrieb weist die Vorrichtung 1 zwei Betriebsmodi auf, einen Ruhemodus und einen Füllmodus. Im Ruhemodus ist die Füllpistole 2 in der Pistolenaufnahme 14 der Versorgungseinheit 3 aufgenommen, wobei das Dichtelement 40 einen zumindest weitgehenden Luftabschluss herstellt. Die Steuerventile 7, 13 sind geschlossen. Die Saugpumpe 10 sorgt für einen von der Steuer- und Kontrolleinheit 18 kontrollierten, moderaten Unterdruck, der einerseits ausreicht, um die Füllpistole 2 in der Pistolenaufnahme 14 zu halten, andererseits jedoch manuell leicht zu überwinden ist, um die Füllpistole 2 aus der Pistolenaufnahme 14 entnehmen zu können. Im Übrigen kann auch innerhalb der Pistolenaufnahme 14 ein - hier nicht gezeigtes - ferromagnetisches Element angeordnet sein, das bei eingeschobener Füllpistole 2 mit dem Permanentmagneten 58 zusammenwirkt. Sofern die Entspannungsdüse 45 aufgrund eines vorhergehenden Einsatzes eine tiefe Temperatur aufweist, wird sie mittels der Heizeinrichtung 15 beheizt, um die Anlagerung von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Entspannungsdüse 45 zu verhindern.

    [0040] Im Füllmodus wird vor der Befüllung eines Kältemittel-Aufnahmefachs 20 zunächst die Füllpistole 2 aus der Pistolenaufnahme 14 entnommen und derart auf die Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 aufgesetzt, dass die Düsenköpfe 46, 47 in die jeweiligen Füllöffnungen 28, 29 eingeführt werden und die Mündungsöffnung 38 der Füllpistole 2 die Gasaustrittsöffnung 30 überdeckt. Dabei sorgt das Dichtelement 40 für eine zumindest weitgehend gasdichte Verbindung zwischen Füllpistole 2 und der Frontseite 26 des Kältemittel-Aufnahmefachs 20. Durch die Wirkung der Saugpumpe 10 wird im Innern des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 und damit auch im Innern des Gehäuses 37 der Füllpistole 2 ein Unterdruck erzeugt, der ausreicht, um die Füllpistole 2 am Kältemittel-Aufnahmefach 20 zu halten. Eine magnetische Verbindung zwischen Permanentmagnet 58 und Eisenblech 36 sorgt für eine zusätzliche Sicherung.

    [0041] Um sicherzustellen, dass die Füllpistole 2 korrekt aufgesetzt wurde, werden von einem Emitter der fotoelektrischen Einheit 16 optische Signale durch die Lichtwellenleiter 17, 54 geleitet, die an dem Reflektor 34 reflektiert werden. Die reflektierten optischen Signale gelangen durch die Lichtwellenleiter 54, 17 zurück zu einem Detektor der fotoelektrischen Einheit 16, wo sie erfasst und in der Steuer- und Kontrolleinheit 18 ausgewertet werden. Erkennt die Steuer- und Kontrolleinheit 18 eine korrekte Position der Füllpistole, werden die Steuerventile 7, 13 zur manuellen Betätigung freigegeben.

    [0042] Der Lichtwellenleiter 55 wird dazu eingesetzt, den jeweiligen Typ des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 festzustellen. Hierzu ist der Reflektor 35 spezifisch für einen bestimmten Typ von Kältemittel-Aufnahmefächern 20 ausgebildet und besitzt typenspezifische Reflexionseigenschaften, die entsprechend zu unterschiedlichen, an die Steuer- und Kontrolleinheit 18 übermittelten Reflexionssignalen führen. Hieraus bestimmt die Steuer- und Kontrolleinheit 18 den Typ des Kältemittel-Aufnahmefachs und leitet eine dem Typ des Kältemittel-Aufnahmefachs 20 entsprechende Füllprozedur ein.

    [0043] Anschließend wird aufgrund eines manuell in die Steuer- und Kontrolleinheit 18 eingegebenen Befehls der Füllvorgang in Gang gesetzt. Dazu wird zunächst die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 mit gasförmigem Kohlendioxid geflutet, indem das Steuerventil 13 geöffnet und der Verdampfer 12 in Gang gesetzt wird. Dadurch wird flüssiges Kohlendioxid aus der Zuleitung 5 im Verdampfer 12 verdampft und strömt in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 ein. Die Flutung dient dazu, in der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 einen Druck über dem Tripelpunktdruck von 5,18 bar zu erzeugen, um zu verhindern, dass flüssiges Kohlendioxid beim Eintritt in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 entspannt und der dabei erzeugte Kohlendioxidschnee die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 verstopft.

    [0044] Nach einer vorgegebenen Zeitdauer von beispielsweise 0,5s bis 1s, oder nachdem die Steuer- und Kontrolleinheit 18 einen hinreichenden Druck in der Kohlendioxid-Zuleitung 52 detektiert hat, wird das Steuerventil 13 geschlossen und der Verdampfer 12 abgeschaltet. Sodann wird das Steuerventil 7 geöffnet, und flüssiges Kohlendioxid strömt mit einem Druck von beispielsweise 10 bar bis 20 bar über die Zuleitung 5 und die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 zur Entspannungsdüse 45, wo es an den Düsenöffnungen 49, 50 in das Schneeaufnahmefach 31 eintritt. Die Steuer- und Kontrolleinheit 18 regelt dabei insbesondere die Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in Abhängigkeit von einem am Phasendetektor 8 ermittelten Gasphasenanteil sowie die Saugstärke der Saugpumpe 10 in Abhängigkeit von einem in der Ableitung 9, stromauf zur Saugpumpe 10, mittels hier nicht gezeigter Detektoren ermittelten Drucks.

    [0045] Beim Eintritt in das Schneeaufnahmefach 31 entspannt das flüssige Kohlendioxid und geht in ein Gemisch aus Kohlendioxidschnee und Kohlendioxidgas über. Während der Kohlendioxidschnee im Schneeaufnahmefach 31 zurückgehalten wird, gelangt das bei der Entspannung entstehende Kohlendioxidgas durch den gasdurchlässigen Filter 33 hindurch in das Gasabzugsfach 32 und wird mittels der Saugpumpe 10 über Gasabzugsleitung 41 und die Ableitung 9 abgezogen. Die Anordnung der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 innerhalb der Gasabzugsleitung 41 dient dazu, das flüssige Kohlendioxid vorzukühlen und damit die Effizienz des Füllvorgangs zu erhöhen. Nach einer von einem in der Steuer- und Kontrolleinheit 18 vorliegenden Programm vorgegeben Zeitdauer wird der Verdampfer 12 angestellt und das Steuerventil 13 geöffnet. Anschließend wird das Steuerventil 7 geschlossen. Dadurch strömt Kohlendioxidgas in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 ein und verhindert, dass noch in der Kohlendioxid-Zuleitung 52 befindliches flüssiges Kohlendioxid unter Bildung von Kohlendioxidschnee entspannt und die Kohlendioxid-Zuleitung 52 verstopft. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer von beispielsweise 1 s bis 3 s wird das Steuerventil 13 geschlossen.

    [0046] Aufgrund der gegenläufigen Anordnung der Düsenöffnungen 49, 50 wird im Betrieb der Vorrichtung 1 beim Austritt des flüssigen Kohlendioxids aus den Düsenöffnungen 49, 50 in das Kältemittel-Aufnahmefach 20 und seiner anschließenden Entspannung kein oder nur ein geringer resultierender Impulsstrom in axialer Richtung erzeugt, der die Düsenköpfe 46, 47 aus den jeweiligen Füllöffnung 28, 29 hinausdrängen könnte. Die gegeneinander gerichteten Ströme des aus den Düsenöffnungen 49 und 50 austretenden Kohlendioxids prallen aufeinander und sorgen so für eine turbulente Strömung innerhalb des Schneeaufnahmefachs 31, die zu einer gleichmäßigen Verteilung des erzeugten Kohlendioxidschnees im Schneeaufnahmefach 31 beiträgt.

    [0047] Die Füllpistole 2 besitzt in ihrem Innern keinerlei elektrische Komponenten und hat insbesondere dadurch ein geringes Eigengewicht von beispielsweise weniger als 1 kg. Aufgrund des geringen Gewichts reicht der von der Saugpumpe 10 im Kältemittel-Aufnahmefach 20 erzeugte Unterdruck in der Regel aus, um die Füllpistole 2 während der Befüllung am Kältemittel-Aufnahmefach 20 zu halten. Der leichte Aufbau der Füllpistole 2 ermöglicht zudem den Verzicht auf aufwändige Krananordnungen zum Halten der Füllpistole während der Füllprozedur.

    [0048] Die Füllpistole 2 wird manuell durch eine Bedienperson am Handgriff 42 bewegt und bedient. Aufgrund der manuellen Bedienung werden die flexible Teile der Gasabzugsleitung 41 oder der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 oder der Lichtwellenleiter 54, 55 mitunter einer starken Beanspruchung durch Verbiegen und Verdrehen ausgesetzt. Um diese Beanspruchung minimieren und die Bedienungsfreundlichkeit der Vorrichtung 1 noch weiter zu verbessern, sind die Gasabzugsleitung 41, der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung 52 und der Lichtwellenleiter 54, 55 am Mehrfachanschluss 6 und/oder im Bereich der Anschlussöffnung 39 jeweils mit einem gegenüber dem Mehrfachanschluss 6 bzw. der Füllpistole 2 dreh- oder schwenkbar gelagerten Anschlussteil (hier nicht gezeigt) ausgerüstet.
    Bezugszeichenliste
    1 Vorrichtung 30 Gasaustrittsöffnung
    2 Füllpistole 31 Schneeaufnahmefach
    3 Versorgungseinheit 32 Gasabzugsfach
    4 Gehäuse 33 Filter
    5 Zuleitung 34 Reflektor
    6 Mehrfachanschluss 35 Reflektor
    7 Steuerventil 36 Eisenblech
    8 Phasendetektor 37 Gehäuse
    9 Ableitung 38 Mündungsöffnung
    10 Saugpumpe 39 Anschlussöffnung
    11 Zweigleitung 40 Dichtelement
    12 Verdampfer 41 Gasabzugsleitung
    13 Steuerventil 42 Handgriff
    14 Pistolenaufnahme 43 -
    15 Heizeinrichtung 44 -
    16 Fotoelektrische Einheit 45 Entspannungsdüse
    17 Lichtwellenleiter 46 Düsenkopf
    18 Steuer- und Kontrolleinheit 47 Düsenkopf
    19 Rad 48 Vorderabschnitt
    20 Kältemittel-Aufnahmefach 49 Düsenöffnung
    21 Kühlbehälter 50 Düsenöffnung
    22 Wände 51 Hinterabschnitt
    23 Produktaufnahmefach 52 Kohlendioxid-Flüssigzuleitung
    24 Einsatz 53 -
    25 Türöffnung 54 Lichtwellenleiter
    26 Frontseite 55 Lichtwellenleiter
    27 Dichtring 56 Leiterkopf
    28 Füllöffnung 57 Leiterkopf
    29 Füllöffnung 58 Permanentmagnet



    Ansprüche

    1. Füllvorrichtung zum Befüllen eines einem Kühlbehälter (21) zum Kühlen von Produkten zugeordneten Kältemittel-Aufnahmefachs (20) mit Kohlendioxidschnee, mit einer Versorgungseinheit (3) und einer an die Versorgungseinheit (3) koppelbaren Füllpistole (2), wobei die Füllpistole (2) eine mit wenigstens einer Füllöffnung (28, 29) des Kältemittel-Aufnahmefachs (20) verbindbare Entspannungsdüse (45) zum Zuführen von flüssigem Kohlendioxid und eine mit einer Gasaustrittsöffnung (30) des Kältemittel-Aufnahmefachs (20) verbindbare Absaugöffnung (38) zum Abführen von gasförmigem Kohlendioxid aufweist und mit der Versorgungseinheit (3) über eine mit der wenigstens einen Füllöffnung (28, 29) strömungsverbundene Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52) und eine mit der Absaugöffnung (38) strömungsverbundene Gasabzugsleitung (41) verbunden ist, und mit einem Steuerventil (7) zum Regeln der Zufuhr von flüssigem Kohlendioxid in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52), einer Absaugeinrichtung (10) zum Absaugen von gasförmigem Kohlendioxid aus der Gasabzugsleitung (41) und einer Steuer- und Kontrolleinheit (18) zum Steuern des Füllvorgangs, wobei Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52) und Gasabzugsleitung (41) aus einem flexiblen Material gefertigt sind, wobei das Steuerventil (7), die Absaugeinrichtung (10) und die Steuer- und Kontrolleinheit (18) in der Versorgungseinheit (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Kontrolleinheit (18) mit einer fotoelektrischen Einheit (16) zum Feststellen des Bestehens einer sicheren Verbindung ausgerüstet ist, die über Lichtwellenleiter (54, 55) mit der Füllpistole (2) verbunden ist.
     
    2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllpistole (2) und/oder das Kältemittel-Aufnahmefach (20) Verbindungsmittel zum festen, aber lösbaren Verbinden mit dem Kältemittel-Aufnahmefach (20) aufweist/aufweisen, die wenigstens einen Permanentmagneten (58) umfassen.
     
    3. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (5, 52) zumindest abschnittsweise innerhalb der Gasabzugsleitung (41) angeordnet ist.
     
    4. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabzugsleitung (41) und/oder die Kohlendioxid-Flüssigleitung (52) und/oder die Lichtwellenleiter (54, 55) aus einem flexiblen Material gefertigt und dreh- oder schwenkbar an der Füllpistole (2) und/oder der Versorgungseinheit (3) befestigt ist/sind.
     
    5. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (3) mit einem Verdampfer (12) zum Verdampfen von flüssigem Kohlendioxid ausgerüstet ist, der in einer mit der Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (52) verbindbaren Gaszuleitung (11) angeordnet ist.
     
    6. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (3) mit einer Pistolenaufnahme (14) zum Aufnehmen der Füllpistole (2) ausgerüstet ist.
     
    7. Füllvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pistolenaufnahme (14) mit einer Heizeinrichtung (15) ausgerüstet ist.
     
    8. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungseinrichtung (3) ein in die Kohlendioxid-Flüssigzuleitung (5, 52) integrierter und mit der Steuer- und Kontrolleinheit (18) datenverbundener Phasendetektor (8) vorgesehen ist.
     
    9. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) und/oder die Detektormittel (54, 55) innerhalb der Absaugöffnung (38) der Füllpistole (2) angeordnet ist/sind.
     
    10. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) mit wenigstens zwei Düsenöffnungen (49, 50) ausgerüstet ist, die an einem Düsenkopf der Entspannungsdüse (45) gegenläufig zueinander und senkrecht zur Längserstreckung des Düsenkopfes (45) austreten.
     
    11. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsdüse (45) mit zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Düsenköpfen (46, 47) mit jeweils mindestens einer Düsenöffnung (49, 50) ausgerüstet ist, wobei die Düsenöffnungen (49, 50) der beiden Düsenköpfe (46, 47) jeweils aufeinander zu gerichtet sind.
     
    12. Füllvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenköpfe (46, 47) in einem Abstand zwischen 1 cm und 10 cm voneinander angeordnet sind.
     
    13. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (10) so ausgelegt ist, das im Betrieb der Füllvorrichtung ein Unterdruck im Bereich des Kältemittel-Aufnahmefachs (20) herstellbar ist, der ausreicht, um während eines Füllvorgangs die Füllpistole (2) am Kältemittel-Aufnahmefach (20) zu halten.
     


    Claims

    1. Filling apparatus for filling a refrigerant-receiving compartment (20), which is assigned to a cooling container (21) for cooling products, with carbon dioxide snow, having a supply unit (3) and having a filling pistol (2) which is couplable to the supply unit (3), wherein the filling pistol (2) has an expansion nozzle (45), which is connectable to at least one filling opening (28, 29) of the refrigerant-receiving compartment (20) and which serves for the feed of liquid carbon dioxide, and a suction-extraction opening (38), which is connectable to a gas outlet opening (30) of the refrigerant receiving compartment (20) and which serves for discharging gaseous carbon dioxide, and said filling pistol is connected to the supply unit (3) by means of a carbon dioxide liquid feed line (52), which is connected in terms of flow to the at least one filling opening (28, 29), and by means of a gas suction-extraction line (41), which is connected in terms of flow to the suction-extraction opening (38), and having a control valve (7) for regulating the feed of liquid carbon dioxide into the carbon dioxide liquid feed line (52), a suction-extraction device (10) for the suction-extraction of gaseous carbon dioxide from the gas suction-extraction line (41), and a control and monitoring unit (18) for controlling the filling process, wherein the carbon dioxide liquid feed line (52) and gas suction-extraction line (41) are manufactured from a flexible material, wherein the control valve (7), the suction-extraction device (10) and the control and monitoring unit (18) are arranged in the supply unit (3), characterized in that the control and monitoring unit (18) is equipped with a photoelectric unit (16) for identifying the existence of a secure connection, which unit is connected to the filling pistol (2) by means of optical waveguides (54, 55).
     
    2. Filling apparatus according to Claim 1, characterized in that the filling pistol (2) and/or the refrigerant-receiving compartment (20) have/has connecting means for the fixed but releasable connection to the refrigerant-receiving compartment (20), which connecting means comprise at least one permanent magnet (58).
     
    3. Filling apparatus according to either of the preceding claims, characterized in that the carbon dioxide liquid feed line (5, 52) is arranged at least in sections within the gas suction-extraction line (41).
     
    4. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the gas suction-extraction line (41) and/or the carbon dioxide liquid feed line (52) and/or the optical waveguides (54, 55) are/is manufactured from a flexible material, and are/is fastened rotatably or pivotably on the filling pistol (2) and/or on the supply unit (3) .
     
    5. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the supply unit (3) is equipped with an evaporator (12) for evaporating liquid carbon dioxide, which evaporator is arranged in a gas feed line (11) which is connectable to the carbon dioxide liquid feed line (52).
     
    6. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the supply device (3) is equipped with a pistol receptacle (14) for receiving the filling pistol (2).
     
    7. Filling apparatus according to Claim 6, characterized in that the pistol receptacle (14) is equipped with a heating device (15).
     
    8. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that in the supply device (3) a phase detector (8) is provided which is integrated into the carbon dioxide liquid feed line (5, 52) and which is connected, for transmission of data, to the control and monitoring unit (18).
     
    9. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion nozzle (45) and/or the detector means (54, 55) are/is arranged within the suction-extraction opening (38) of the filling pistol (2).
     
    10. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion nozzle (45) is equipped with at least two nozzle openings (49, 50) which emerge, on a nozzle head of the expansion nozzle (45), oppositely to one another and perpendicular to the longitudinal extent of the nozzle head (45) .
     
    11. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion nozzle (45) is equipped with two nozzle heads (46, 47) arranged substantially parallel to one another and having in each case at least one nozzle opening (49, 50), wherein the nozzle openings (49, 50) of the two nozzle heads (46, 47) are in each case directed toward one another.
     
    12. Filling apparatus according to Claim 11, characterized in that the nozzle heads (46, 47) are arranged with a spacing of between 1 cm and 10 cm to one another.
     
    13. Filling apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the suction-extraction device (10) is designed such that, during the operation of the filling apparatus, a negative pressure can be produced in the region of the refrigerant-receiving compartment (20), which negative pressure is sufficient to hold the filling pistol (2) on the refrigerant-receiving compartment (20) during a filling process.
     


    Revendications

    1. Dispositif de remplissage pour le remplissage d'un compartiment de réception d'agent frigorigène (20) associé à un contenant de réfrigération (21) pour la réfrigération de produits avec de la neige carbonique, comprenant une unité d'alimentation (3) et un pistolet de remplissage (2) pouvant être accouplé à l'unité d'alimentation (3), le pistolet de remplissage (2) comprenant une buse de détente (45) pouvant être raccordée avec au moins une ouverture de remplissage (28, 29) du compartiment de réception d'agent frigorigène (20) pour l'introduction de dioxyde de carbone liquide et une ouverture d'aspiration (38) pouvant être raccordée avec une ouverture de sortie de gaz (30) du compartiment de réception d'agent frigorigène (20) pour le déchargement de dioxyde de carbone gazeux, et étant raccordé avec l'unité d'alimentation (3) par l'intermédiaire d'une conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (52) raccordée fluidiquement avec ladite au moins une ouverture de remplissage (28, 29) et une conduite de soutirage de gaz (41) raccordée fluidiquement avec l'ouverture d'aspiration (38), et comprenant une soupape de commande (7) destinée à réguler l'introduction de dioxyde de carbone liquide dans la conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (52), un appareil d'aspiration (10) destiné à aspirer le dioxyde de carbone gazeux issu de la conduite de soutirage de gaz (41) et une unité de commande et de contrôle (18) destinée à commander le processus de remplissage, la conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (52) et la conduite de soutirage de gaz (41) étant fabriquées en un matériau flexible,
    la soupape de commande (7), l'appareil d'aspiration (10) et l'unité de commande et de contrôle (18) étant agencés dans l'unité d'alimentation (3), caractérisé en ce que l'unité de commande et de contrôle (18) est équipée d'une unité photoélectrique (16) destinée à détecter l'existence d'un raccordement sûr, qui est raccordée avec le pistolet de remplissage (2) par l'intermédiaire de conducteurs d'ondes lumineuses (54, 55).
     
    2. Dispositif de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pistolet de remplissage (2) et/ou le compartiment de réception d'agent frigorigène (20) comprennent des moyens de raccordement pour le raccordement solide mais amovible avec le compartiment de réception d'agent frigorigène (20), qui comprennent au moins un aimant permanent (58).
     
    3. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (5, 52) est agencée au moins en sections à l'intérieur de la conduite de soutirage de gaz (41) .
     
    4. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite de soutirage de gaz (41) et/ou la conduite de dioxyde de carbone liquide (52) et/ou les conducteurs d'ondes lumineuses (54, 55) sont fabriqués en un matériau flexible et sont fixés de manière rotative ou pivotante au pistolet de remplissage (2) et/ou à l'unité d'alimentation (3) .
     
    5. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité d'alimentation (3) est équipée d'un évaporateur (12) destiné à évaporer du dioxyde de carbone liquide, qui est agencé dans une conduite d'entrée de gaz (11) pouvant être raccordée avec la conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (52) .
     
    6. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil d'alimentation (3) est équipé d'une réception de pistolet (14) destinée à recevoir le pistolet de remplissage (2).
     
    7. Dispositif de remplissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réception de pistolet (14) est équipée d'un appareil chauffant (15).
     
    8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un détecteur de phases (8) intégré dans la conduite d'entrée de dioxyde de carbone liquide (5, 52) et raccordé en données avec l'unité de commande et de contrôle (18) est prévu dans l'appareil d'alimentation (3).
     
    9. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse de détente (45) et/ou les moyens de détection (54, 55) sont agencés à l'intérieur de l'ouverture d'aspiration (38) du pistolet de remplissage (2).
     
    10. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse de détente (45) est équipée d'au moins deux ouvertures de buse (49, 50), qui émergent au niveau d'une tête de buse de la buse de détente (45) à l'opposé les unes des autres et perpendiculairement à l'extension longitudinale de la tête de buse (45).
     
    11. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse de détente (45) est équipée de deux têtes de buse (46, 47) agencées essentiellement en parallèle l'une de l'autre, comprenant chacune au moins une ouverture de buse (49, 50), les ouvertures de buse (49, 50) des deux têtes de buse (46, 47) étant chacune orientées l'une vers l'autre.
     
    12. Dispositif de remplissage selon la revendication 11, caractérisé en ce que les têtes de buse (46, 47) sont agencées à un écart compris entre 1 cm et 10 cm l'une de l'autre.
     
    13. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil d'aspiration (10) est conçu de telle sorte que, lors de l'exploitation du dispositif de remplissage, une sous-pression puisse être établie dans la zone du compartiment de réception d'agent frigorigène (20), qui est suffisante pour maintenir le pistolet de remplissage (2) sur le compartiment de réception d'agent frigorigène (20) pendant un processus de remplissage.
     




    Zeichnung











    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente