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Die
Erfindung betrifft eine Flugzeugflüssigkeitsbereitstellungsvorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder erwärmten
Flüssigkeit
an Bord eines Flugzeugs, die einen Speicherbehälter zur Aufnahme der zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Flüssigkeit
umfasst.
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Um
alle Passagiere an Bord eines Flugzeugs mit ausreichend gekühltem Trinkwasser
versorgen zu können,
sind im Bereich der Passagierkabine des Flugzeugs üblicherweise
mehrere Trinkwasserbereitstellungsvorrichtungen vorgesehen. Diese
Trinkwasserbereitstellungsvorrichtungen weisen jeweils einen mit
einem zentralen Trinkwasserversorgungssystem verbundenen Speicherbehälter zum
Zwischenspeichern des von dem Trinkwasserversorgungssystem zugeführten Trinkwassers
auf. Um das in dem Speicherbehälter
zwischengespeicherte Trinkwasser auf eine gewünschte Zapftemperatur abzukühlen, wird
eine Kältemaschine
eingesetzt. Beispielsweise kann das Trinkwasser in dem Speicherbehälter mittels
eines Kaltdampfprozesses unter Verwendung eines Kompressors oder
mit Hilfe von Peltier-Elementen auf die gewünschte Zapftemperatur abgekühlt werden.
Die dabei entstehende Abwärme
wird an die Umgebungsluft abgegeben und muss üblicherweise mittels eines
Absaugsystems abgesaugt werden, um einen ausreichenden Luftaustausch
im Bereich der Kältemaschine
und des Speicherbehälters
zu gewährleisten
und eine Überhitzung
der Kältemaschine sowie
in der Umgebung der Kältemaschine
angeordneter weiterer Komponenten zu vermeiden. Wenn das in dem
Speicherbehälter
zwischengespeicherte Trinkwasser die gewünschte kühle Zapftemperatur erreicht
hat, kann das Trinkwasser über
eine üblicherweise
in unmittelbarer räumlicher
Nähe zu
dem Speicherbehälter
angeordnete Zapfstelle entnommen werden.
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Derartige
bekannte Trinkwasserbereitstellungsvorrichtungen weisen den Nachteil
auf, dass die Kältemaschine
sowie das Absaugsystem zur Absaugung der von der Kältemaschine
erzeugten Abwärme ein
relativ hohes Gewicht sowie ein verhältnismäßig großes Einbauvolumen aufweisen.
Darüber
hinaus ist ihre Montage und insbesondere ihre Integration in den
an Bord eines Fugzeugs nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehenden
Einbauraum unter Umständen
sehr kompliziert und gegebenenfalls nur mit hohem konstruktiven
Aufwand möglich.
Schließlich
ist eine räumliche
Trennung der Zapfstelle von dem das gekühlte Trinkwasser enthaltenden Speicherbehäl ter nicht
möglich,
da sich das Wasser, das sich in einer Leitung zur Verbindung der
Zapfstelle mit dem Speicherbehälter
befindet, infolge der höheren
Umgebungstemperatur erwärmen
würde.
Zumindest zu Beginn eines Zapfvorgangs, hätte das an der Zapfstelle entnommene
Wasser dann nicht die gewünschte
kühle Temperatur.
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Die
DE 33 34 103 A1 offenbart
eine Warmwasserversorgungsvorrichtung, die einen an eine Kaltwasser-Versorgungsleitung
angeschlossenen Warmwasserbereiter aufweist. Der Warmwasserbereiter
ist über
eine Versorgungsleitung mit Zapfstellen verbunden. Von den Zapfstellen
führt eine
Schwerkraft-Zirkulationsleitung zu dem Warmwasserbereiter zurück.
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Aus
der
DE 90 04 046 U1 ist
eine Vorrichtung zum Erwärmen
oder Kühlen
von Flüssigkeiten
bekannt, die einen Speicherbehälter
für die
erwärmte oder
gekühlte
Flüssigkeit
umfasst. Heiz- oder Kühleinrichtungen
können
vollständig
oder lediglich mit ihren wärmetauschenden
Komponenten innerhalb des Speicherbehälters angeordnet sein. Alternativ dazu
können
Heiz- oder Kühleinrichtungen
bei einem als Pufferbehälter
eingesetzten Speicherbehälter auch
außerhalb
des Behälters
vorgesehen sein, wobei der Behälter
dann in Serie zu Leitungen eines Wärmekreislaufs oder eines Kältemittelkreislaufs
geschaltet ist. Ein in der
DE
90 04 046 U1 beschriebener Warmwasserboiler umfasst als
Wärmetauscher ausgebildete,
im Inneren eines Speicherbehälters angeordnete
Heizeinrichtungen, die an einen Heizwasserkreis einer Gebäudeheizanlage
angeschlossen sind.
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Die
DE 297 20 326 U1 beschreibt
eine Anordnung zur Erwärmung
von Zirkulationswasser in einem Trinkwasserspeicher, bei der in
einem Speicherbehälter
aufgenommenes Wasser durch eine in dem Speicherbehälter angeordnete
Heizschlange oder einen außerhalb
des Speicherbehälters
angeordneten Plattenwärmeübertrager
erwärmt
wird.
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Aus
der
DE 103 41 523
A1 ist ein zum Einsatz in einem Flugzeug vorgesehener und
als Durchlauferhitzer betriebener Heißwasserboiler bekannt.
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Die
EP 1 520 783 A1 beschreibt
eine zur Bereitstellung von heißem
Wasser an Bord eines Flugzeugs vorgesehene Versorgungseinheit mit
einem Heißwassertank.
Dem Heißwassertank
wird mittels eines Durchlauferhitzers auf eine gewünschte Temperatur
erhitztes Wasser zugeführt.
Eine Heißwasserleitung
verbindet den Heißwassertank
mit einer Entnahmestelle. Darüber
hinaus ist eine Rezirkulationsleitung vorhan den, die heißes Wasser
von der Entnahmestelle in den Heißwassertank zurückführt. Das
heiße
Wasser wird mittels einer Pumpe durch die Rezirkulationsleitung
gefördert.
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Die
WO 2004/085927 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Bereitstellung von gekühltem oder erwärmtem Wasser,
die einen Wassertank mit einer aus einem wärmeleitenden Material bestehenden Wand
umfasst. Ein Rohr, durch das ein Wärmeträgermedium geleitet wird, steht
in Wärmekontakt
mit der Wand des Tanks und erstreckt sich im Wesentlichen wendelförmig um
den Tank.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufgebaute Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
bereitzustellen, die insbesondere für den Einsatz an Bord eines
Flugzeugs geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Flugzeugflüssigkeitsbereitstellungsvorrichtung
gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Speicherbehälter einer erfindungsgemäßen Flugzeugflüssigkeitsbereitstellungsvorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
an Bord eines Flugzeugs thermisch mit einer von einem Kühlmedium
oder einem Wärmeträgermedium durchströmbaren Leitung
gekoppelt. Als Kühlmedium kann
z. B. ein gasförmiges
oder flüssiges
Kälteträgermedium,
wie z. B. Glykol oder dergleichen eingesetzt werden. Durch die thermischen
Kopplung des Speicherbehälters
mit der von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbaren
Leitung kann die in dem Speicherbehälter aufgenommene Flüssigkeit
im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
infolge der Wärmeübertragung
von der Flüssigkeit
auf das Kühlmedium
auf die gewünschte
Temperatur abgekühlt
oder infolge der Wärmeübertragung
von dem Wärmeträgermedium auf
die Flüssigkeit
auf die gewünschte
Temperatur erwärmt
werden. Der Einsatz einer separaten Kältemaschine zur Erzeugung von
gekühltem
Trinkwasser an Bord eines Flugzeugs ist somit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
nicht länger
erforderlich. Dadurch kann auch auf ein Absaugsystem zur Absaugung
der von der Kältemaschine
erzeugten Abwärme
verzichtet werden. Infolge dessen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen einfachen und kompakten Aufbau auf, der insbesondere für die Montage
in dem in einem Flugzeug nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehenden
Einbauraum vorteilhaft ist.
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Der
Speicherbehälter
weist einen ersten sowie einen zweiten Zirkulationsanschluss auf,
wobei der erste Zirkulationsanschluss über eine Zirkulationsleitung
mit dem zweiten Zirkulationsanschluss verbunden ist. Der zweite
Zirkulationsanschluss ist in einem ersten Bereich des Speicherbehälters angeordnet,
der Flüssigkeit
enthält,
die eine geringere Temperatur hat als Flüssigkeit in einem zweiten Bereich
des Speicherbehälters,
wobei der erste Zirkulationsanschluss in dem zweiten Bereich des
Speicherbehälters
angeordnet ist. Aufgrund des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
mit einem Speicherbehälter,
der thermisch mit einer von einem Kühlmedium oder einem Wärmeträgermedium
durchströmbaren
Leitung gekoppelt ist, entsteht in der in dem Speicherbehälter aufgenommenen
Flüssigkeit
ein Temperaturgradient. Dieser Temperaturgradient hat aufgrund der
Temperaturabhängigkeit
der Dichte von Flüssigkeiten zwangläufig auch
einen Dichtegradienten in der in dem Speicherbehälter aufgenommenen Flüssigkeit zur
Folge, so dass es zu einer schwerkraftbetriebenen Zirkulation der
in dem Speicherbehälter
aufgenommenen Flüssigkeit von
dem ersten Zirkulationsanschluss durch die Zirkulationsleitung in
Richtung des zweiten Zirkulationsanschlusses kommt. Auf diese Art
und Weise kann die in dem Speicherbehälter aufgenommene Flüssigkeit
ohne den Einsatz zusätzlicher
Komponenten, wie z. B. einer Pumpe oder dergleichen, durch die Zirkulationsleitung
an einen von dem Speicherbehälter
entfernten Ort gefördert
werden. Darüber
hinaus wird eine kontinuierliche Strömung der Flüssigkeit in der Zirkulationsleitung
gewährleistet,
so dass es zu keiner merklichen Veränderung der Temperatur der
sich in der Zirkulationsleitung befindenden Flüssigkeit durch Umgebungseinflüsse kommt.
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Die
von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbare
Leitung erstreckt sich im Wesentlichen wendelförmig um den Speicherbehälter. Dadurch
wird ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
ermöglicht
und gleichzeitig eine besonders gute Wärmübertragung zwischen der in
dem Speicherbehälter
aufgenommenen zu kühlenden oder
zu erwärmenden
Flüssigkeit
und dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
gewährleistet. Der
Speicherbehälter
und die von dem Kühlmedium oder
dem Wärmeträgermedium
durchströmbare
Leitung können
als separate Komponenten ausgebildet sein. Alternativ dazu ist es
jedoch auch möglich,
einen beispielsweise zylindrisch geformten Speicherbehälter und
eine sich im Wesentlichen wendelförmig um den Speicherbehälter erstreckende
von einem Kühlmedium
oder einem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung
als integriert ausgebildetes Bauteil zu gestalten.
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Der
Speicherbehälter
und die von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbare
Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
sind vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Wärmetauscher zu bilden. Dabei
können
der Speicherbehälter
und die von dem Kühlmedium durchströmbare Leitung
als separate Komponenten gestaltet, aber auch zur Bildung eines
einzigen Bauteils integriert miteinander ausgebildet sein. Vorzugsweise
bestehen der Speicherbehälter
und die von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung
aus einem wärmeleitfähigen Material,
wie zum Beispiel einem Metall. Dadurch wird eine optimale Wärmeübertragung
zwischen der in dem Speicherbehälter
aufgenommenen zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Flüssigkeit
und dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
gewährleistet.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
arbeitet der von dem Speicherbehälter sowie
der von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträger medium
durchströmbaren
Leitung gebildete Wärmetauscher
im Gegenstromprinzip, d. h. das Kühlmedium oder das Wärmeträgermedium
strömt
in einer ersten Richtung durch die entsprechende Leitung, wohingegen
die in dem Speicherbehälter
und der Zirkulationsleitung zirkulierende zu kühlende oder zu erwärmende Flüssigkeit
in einer der ersten Strömungsrichtung
entgegengesetzten zweiten Richtung strömt. Ein derartiger im Gegenstromprinzip
arbeitender Wärmetauscher
zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und ermöglicht daher
einen besonders energieeffizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
ist in der von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbaren
Leitung ein erstes Strömungsregelungsventil
angeordnet. Dieses Strömungsregelungsventil,
das beispielsweise in Form eines von einer elektronischen Steuereinheit
gesteuerten Magnetventils ausgebildet sein kann, ermöglicht eine
Steuerung der Strömungsrate
des Kühlmediums
oder des Wärmeträgermediums
durch die entsprechende Leitung und somit eine Steuerung der gewünschten
Temperatur der in dem Speicherbehälter aufgenommenen zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Flüssigkeit.
Beispielsweise kann ein Temperatursensor oder mehrere Temperatursensoren
zur Messung der Temperatur der dem Speicherbehälter zugeführten Flüssigkeit und/oder der in dem Speicherbehälter aufgenommenen
Flüssigkeit
vorhanden sein. Von dem Temperatursensor/den Temperatursensoren
ausgegebene Signale können
dann zur Ansteuerung des in der von dem Kühlmedium oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbaren Leitung
angeordneten Strömungsregelungsventils herangezogen
werden, um die Strömungsrate
des Kühlmediums
oder des Wärmeträgermediums
und somit die Temperatur der Flüssigkeit
in dem Speicherbehälter
wie gewünscht
zu steuern.
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Vorzugsweise
bildet die von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbare Leitung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
einen Teil eines von einem Kühlmedium oder
einem Wärmeträgermedium
durchströmbaren Leitungssystems.
Ein derartiges Leitungssystem kann beispielsweise mit mehreren Vorrichtungen
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
an Bord eines Flugzeugs verbunden sein. Ein erster Teil des Leitungssystems
ist dann beispielsweise thermisch mit einem Speicherbehälter einer
ersten Vorrichtung zur Bereitstellung einer gekühlten oder einer erwärmten Flüssigkeit
gekoppelt. Ein zweiter Teil des Leitungssystems kann sich dagegen
von der ersten Vorrichtung zur Bereitstellung einer gekühlten oder
einer erwärmten
Flüssigkeit
zu einer zweiten Vorrichtung zur Bereitstellung einer gekühlten oder
einer erwärmten
Flüssigkeit
erstrecken. Ein dritter Teil des Leitungssystems kann schließlich thermisch
mit einem Speicherbehälter
der zweiten Vorrichtung zur Bereitstellung einer gekühlten oder einer
erwärmten
Flüssigkeit
gekoppelt sein. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass lediglich
eine beispielsweise in Form einer Pumpe ausgebildete Fördereinrichtung
zur Förderung
des Kühlmediums oder
des Wärmeträgermediums
durch das mit mehreren Vorrichtungen zur Bereitstellung einer gekühlten oder
einer erwärmten
Flüssigkeit
verbundene Leitungssystem erforderlich ist.
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Vorzugsweise
weist der Speicherbehälter der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
einen Einlassanschluss zur Zufuhr der in dem Speicherbehälter aufzunehmenden
Flüssigkeit
in den Speicherbehälter
auf. Dieser Einlassanschluss kann beispielsweise mit einem Trinkwasserversorgungssystem
eines Flugzeugs verbunden sein. Falls gewünscht, kann im Bereich des
Einlassanschlusses des Speicherbehälters ein weiteres Strömungsregelungsventil
vorgesehen sein, um die Zufuhr der in dem Speicherbehälter aufzunehmenden
Flüssigkeit in
den Speicherbehälter
zu steuern.
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Die
Anordnung des Einlassanschlusses an dem Speicherbehälter kann
davon abhängen,
ob die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder zur Bereitstellung einer erwärmten Flüssigkeit verwendet werden soll.
Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
Flüssigkeit,
beispielsweise zur Bereitstellung von gekühltem Trinkwasser an Bord eines
Flugzeugs eingesetzt werden soll, ist der Einlassanschluss vorzugsweise
an einem unteren Ende des Speicherbehälters angeordnet. Dadurch wird
sichergestellt, dass Flüssigkeit,
die eine höhere
Temperatur und somit eine geringere Dichte aufweist, in einen unteren
Abschnitt des Speicherbehälters
zugeführt wird,
wohingegen sich durch den Kontakt mit dem die entsprechende Leitung
durchströmenden
Kühlmedium
abgekühlte
Flüssigkeit
mit einer höheren
Dichte in einem oberen Abschnitt des Speicherbehälters befindet. Die kühlere Flüssigkeit
sinkt infolge der Schwerkraft in Richtung des unteren Abschnitts
des Speicherbehälters
und sorgt somit für
eine Aufrechterhaltung der Flüssigkeitszirkulation
durch die Zirkulationsleitung.
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Im
Gegensatz dazu ist der Einlassanschluss des Speicherbehälters bei
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die zur Bereitstellung einer erwärmten Flüssigkeit
eingesetzt wird, vorzugsweise im Bereich eines oberen Endes des
Speicherbehälters
ange ordnet. Dadurch wird wiederum sichergestellt, dass sich kühlere Flüssigkeit
mit einer höheren
Dichte in einem oberen Abschnitt des Speicherbehälters befindet, wohingegen
durch den Kontakt mit dem die entsprechende Leitung durchströmenden Wärmeträgermedium
erwärmte
Flüssigkeit
mit einer geringeren Dichte in einem unteren Abschnitt des Speicherbehälters gesammelt
wird. Durch das Absinken der kühleren Flüssigkeit
in dem Speicherbehälter
infolge der Schwerkraft wird wiederum eine Aufrechterhaltung der
Flüssigkeitszirkulation
in der Zirkulationsleitung gewährleistet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
ist eine Zapfleitung zur Entnahme der in dem Speicherbehälter aufgenommenen
Flüssigkeit
mit der Zirkulationsleitung gekoppelt, die in den ersten Zirkulationsanschluss
des Speicherbehälters
mit dem zweiten Zirkulationsanschluss des Speicherbehälters verbindet.
Da, wie oben erläutert,
eine kontinuierliche Strömung
der in dem Speicherbehälter
aufgenommenen Flüssigkeit
durch die Zirkulationsleitung gewährleistet ist, wird eine merkliche
Veränderung
der Temperatur der sich in der Zirkulationsleitung befindenden Flüssigkeit
durch Umgebungseinflüsse
zuverlässig vermieden.
Die Zapfleitung kann daher an einer beliebigen Position, d. h. auch
in beträchtlicher
räumlicher
Entfernung von dem Speicherbehälter
mit der Zirkulationsleitung verbunden sein, ohne dass die Gefahr
besteht, dass die über
die Zapfleitung aus der Zirkulationsleitung entnommene Flüssigkeit
nicht die gewünschte
Temperatur hat.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten Flüssigkeit
können
der Speicherbehälter
und die Zapfleitung somit in beträchtlicher und räumlicher Entfernung
voneinander angeordnet sein. Dadurch wird es ermöglicht, auch an solchen Positionen
eine Zapfleitung vorzusehen und Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
zu entnehmen, an denen nicht genügend
Einbauraum für
den Speicherbehälter
zur Verfügung
steht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
ist somit besonders flexibel einsetzbar und insbesondere zur Anwendung
bei der Trinkwasserversorgung der Passagiere an Bord eines Flugzeugs
geeignet.
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Es
versteht sich, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung
einer gekühlten oder
einer erwärmten
Flüssigkeit
bei Bedarf auch mehrere Zapfleitungen zur Entnahme der im Speicherbehälter aufgenommenen
Flüssigkeit
mit der Zirkulationsleitung gekoppelt sein können.
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Vorzugsweise
ist in der Zapfleitung ein weiteres Strömungsregelungsventil angeordnet.
Mit Hilfe dieses Ventils kann die Entnahme der gekühlten oder der
erwärmten
Flüssigkeit
aus dem Speicherbehälter der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
wie gewünscht
gesteuert werden.
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Vorzugsweise
weist der Speicherbehälter der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit
ein Schwimmerventil auf, das in einem oberen Bereich des Speicherbehälters angeordnet
ist. Dieses Schwimmerventil dient sowohl zum Entlüften des Speicherbehälters beim
Befüllen
mit der zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Flüssigkeit,
als auch zum Belüften
des Speicherbehälters
beim Entleeren der zu kühlenden
oder zu erwärmenden
Flüssigkeit.
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Es
versteht sich, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung
einer gekühlten oder
einer erwärmten
Flüssigkeit
der Speicherbehälter
und die von dem Kühlmedium
oder dem Wärmeträgermedium
durchströmbare
Leitung durch einen Durchlaufwärmetauscher
ohne Speicherfunktion ersetzt werden können.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer gekühlten
oder einer erwärmten
Flüssigkeit wird
nun anhand der beigefügten
schematischen Figur näher
erläutert,
die eine Vorrichtung zur Bereitstellung von gekühltem Trinkwasser zeigt, welche insbesondere
zur Verwendung an Bord eines Flugzeugs geeignet ist.
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Die
Figur zeigt eine Vorrichtung 10 zur Bereitstellung von
gekühltem
Trinkwasser, die einen zylindrisch ausgebildeten Speicherbehälter 12 zur
Aufnahme des zu kühlenden
Trinkwassers umfasst. Der Speicherbehälter 12 besteht aus
einem wärmeleitfähigen Material,
wie zum Beispiel einem Metall und ist an seinem unteren Ende mit
einem Einlassanschluss 14 zur Zufuhr des zu kühlenden
Trinkwassers in den Speicherbehälter 12 versehen.
Der Einlassanschluss 14 des Speicherbehälters 12 ist mit einem
in der Figur nicht gezeigten Trinkwasserversorgungssystem an Bord
eines Flugzeugs verbunden.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner eine sich wendelförmig um
den zylindrisch ausgebildeten Speicherbehälter 12 erstreckende
und von einem Kühlmedium,
wie zum Beispiel Glykol, durchströmbare Leitung 16.
Die von dem Kühlmedium
durchströmbare
Leitung 16 bildet einen Teil eines nicht näher veranschaulichten,
von einem Kühlme dium durchströmbaren Leitungssystems,
das mit mehreren Vorrichtungen 10 zur Bereitstellung von
gekühltem
Trinkwasser verbunden ist. Die von dem Kühlmedium durchströmbare Leitung 16 besteht
ebenfalls aus einem wärmeleitfähigen Material,
wie zum Beispiel einem Metall. Dadurch wird eine ordnungsgemäße thermische
Kopplung des Speicherbehälters 12 mit
der von dem Kühlmedium
durchströmbaren
Leitung 16 gewährleistet.
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In
der von dem Kühlmedium
durchströmbaren
Leitung 16 ist ein Strömungsregelungsventil 18 angeordnet.
Das Strömungsregelungsventil 18 dient dazu,
die Strömungsrate
des Kühlmediums
in der Leitung 16 und somit die Temperatur des in dem Speicherbehälter 12 aufgenommenen
zu kühlenden Trinkwassers
zu steuern.
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In
einem oberen Bereich des Speicherbehälters 12 ist ein Schwimmerventil 19 angeordnet.
Das Schwimmerventil 19 dient dazu, das selbsttätige Entlüften beim
Befüllen
und das selbsttätige
Belüften beim
Entleeren des Speicherbehälters 12 zu
gewährleisten.
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Der
Speicherbehälter 12 der
Vorrichtung 10 zur Bereitstellung von gekühltem Trinkwasser
weist ferner einen ersten sowie einen zweiten Zirkulationsanschluss 20, 22 auf.
Der erste Zirkulationsanschluss 20 ist über eine Zirkulationsleitung 24 mit dem
zweiten Zirkulationsanschluss 22 verbunden.
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Die
Zirkulationsleitung 24 ist mit einer Zapfleitung 26 zur
Entnahme des in dem Speicherbehälter 12 aufgenommenen
Trinkwassers gekoppelt. In der Zapfleitung 26 ist ein weiteres
Strömungsregelungsventil 28 angeordnet,
durch das die Entnahme des Trinkwassers aus dem Speicherbehälter 12 wie gewünscht gesteuert
werden kann.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der in der Figur gezeigten Vorrichtung
zur Bereitstellung von gekühltem
Trinkwasser näher
erläutert.
Wie durch den in der Figur dargestellten Pfeil P1 angedeutet ist,
wird das zu kühlende
Trinkwasser dem Speicherbehälter 12 durch
den Einlassanschluss 14 zugeführt. Die Leitung 16 wird
dagegen in einer durch die Pfeile P2, P3 angedeuteten Richtung von
dem Kühlmedium
durchströmt.
Zur Förderung
des Kühlmediums
durch das Leitungssystem und die Leitung 16 wird eine in
der Figur nicht gezeigte Pumpe eingesetzt.
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Durch
die thermische Kopplung des Speicherbehälters 12 mit der von
dem Kühlmedium durchströmbaren Leitung 16 kommt
es im Betrieb der Vorrichtung 10 zur Bereitstellung von
gekühltem Trinkwasser
zu einer Wärmeübertragung
von dem durch den Einlassanschluss 14 in den Speicherbehälter 12 zugeführten warmen
Trinkwasser auf das die Leitung 16 durchströmende Kühlmedium.
Dadurch wird die Temperatur des Trinkwassers in dem Speicherbehälter 12 zunehmend
abgesenkt, wobei in dem in dem Speicherbehälter 12 aufgenommenen Trinkwasser
ein Temperaturgradient entsteht. Mit anderen Worten, durch den Einlassanschluss 14 zugeführtes warmes
Trinkwasser befindet sich einem unteren Abschnitt des Speicherbehälters 12,
während sich
durch den wärmeübertragenden
Kontakt mit dem die Leitung 16 durchströmenden Kühlmedium abgekühltes Trinkwasser
in einem oberen Abschnitt des Speicherbehälters 12 sammelt.
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Da
der beschriebene Temperaturgradient aufgrund der Temperaturabhängigkeit
der Dichte von Flüssigkeiten
zwangsläufig
auch einen Dichtegradienten in dem in dem Speicherbehälter 12 aufgenommenen
Trinkwasser zur Folge hat, kommt es zu einer schwerkraftgetriebenen
Zirkulation des Trinkwassers von einem oberen Ende des Speicherbehälters 12 zu dem
ersten Zirkulationsanschluss 20 und durch die Zirkulationsleitung 24 in
Richtung des zweiten Zirkulationsanschlusses 22. Infolge
dessen bilden der Speicherbehälter 12 und
die von dem Kühlmedium durchströmbare Leitung 16 einen
im Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmetauscher.
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Durch
die oben beschriebene schwerkraftgetriebene Zirkulation wird eine
kontinuierliche Strömung
des Trinkwassers durch die Zirkulationsleitung 24 gewährleistet.
Dadurch wird vermieden, dass es zu einer merklichen Erwärmung des
sich in der Zirkulationsleitung 24 befindenden Trinkwassers
durch Umgebungseinflüsse
kommt. Durch die Zapfleitung 26 in Richtung des in der
Figur dargestellten Pfeils P4 aus der Zirkulationsleitung 24 entnommenes
Trinkwasser hat somit stets die gewünschte kühle Temperatur, obwohl die
Zapfleitung 26 in beträchtlicher räumlicher
Entfernung von dem Speicherbehälter 12 mit
der Zirkulationsleitung 24 verbunden sein kann.