Flugzeugkühlanlagenverdampferanordnung für zwei voneinander unabhängige Kälteträgerkreisläufe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flugzeugkϋhlanlagenverdampferanordnung mit mindestens zwei voneinander unabhängigen Kälteträgerkreisläufen.

In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird mit dem Begriff „Kälteträger" ein Medium bezeichnet, dass bei seiner Verwendung in einem Kühl- System im Wesentlichen ohne Phasenänderung Kälte bzw. Wärme zwischen Orten unterschiedlicher Temperatur transportiert (kurzfristige lokale Phasenänderungen im Kälteträgermedium können allerdings auftreten). Dies gilt selbstverständlich für die Betriebsbedingungen, für die das betreffende System ausgelegt ist, da sich unter hinreichend extremen Bedingungen immer eine Phasenänderung hervorrufen lässt. Kälteträger liegen im Allgemeinen in flüssigem Zustand vor. Als Kälteträger kann beispielsweise mit Alkohol oder anderem Gefrierschutzmittel versetztes Wasser zum Einsatz kommen.

Der Begriff „Kältemittel" hingegen bezeichnet vorliegend ein Medium, dass beim Kältetransport bzw. Wärmetransport seinen Aggregatszustand ändert. In der Regel wird gasförmiges Kältemittel in einem Kondensator abgekühlt und geht dabei in den flüssigen Zustand über. Durch Wärmeaustausch mit einem zu kühlenden Medium - beispielsweise dem Kälteträger - kann das flüssige Kältemittel verdampfen und das zu kühlende Medium abkühlen, indem es ihm die zur Verdampfung des Kältemittels notwendige Energie (Verdampfungsenthalpie) entzieht. Auch diese Definition bezieht sich auf die Bedingungen, für die das System ausgelegt ist, in dem das Kältemittel verwendet wird. Als Kältemittel finden häufig CO ₂ oder Kohlenwasserstoffverbindungen Verwendung.

Moderne Verkehrsflugzeuge sind zumeist mit Kühlanlagen ausgestattet, um beispielsweise für Bordküchen Kühlfunktionen bereitzustellen. Die Kühlanlagen sind nicht mit den ebenfalls vorhandenen Klimaanlagen zur Regelung der Lufttemperatur und des Luftzustands in der Kabine zu verwechseln, und sind in aller Regel unabhängig von diesen. Insbesondere größere Flugzeuge verfügen häufig über mehr als einen Verbraucher mit Kühlbedarf, beispielsweise können mehrere Bordküchen vorhanden sein.

Bisher wurde diese Mehrzahl an Verbrauchern häufig dezentral versorgt. Jeder Verbraucher verfügte über eine eigene, ihm zugeordnete Kühlanlage bzw. Kältemaschine. Eine solche Kühlanlage wird in der Regel im Flug mit kühler Stauluft aus einem Staulufteinlass versorgt. Die Stauluft strömt durch einen Kondensator und kühlt dabei ein Kältemittel. Das Kältemittel wird über einen üblichen Kältemittelkreislauf einer Verdampfungseinrichtung oder einem Verdampfer zugeführt, in dem ein Kälteträger durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel gekühlt wird. Daher sind in herkömmlichen Systemen eine Vielzahl von unterschiedlichen Kältemaschinen beziehungsweise Verdampfungseinrichtungen nötig, die auf den relativ geringen Kühlbe- darf der einzelnen Verbraucher abgestimmt sind. Bei derartigen herkömmlichen Systemen wird Abwärme in den Flugzeugrumpf abgegeben, was die Klimaanlage zusätzlich belastet.

In modernen Verkehrsflugzeugen werden allerdings zunehmend zentrale Flugzeug- kühlanlagen verwendet. Die verschiedenen Verbraucher werden mit gekühltem Kälteträger versorgt, wobei jeweils ein oder mehrere zentrale Verdampfungseinrichtungen zur Kühlung des Kälteträgers für mehrere Verbraucher vorgesehen sind. Das Kältemittel, mit dem der Kälteträger gekühlt wird, wird in derartigen Systemen durch Stauluft gekühlt, ähnlich wie oben beschrieben. Allerdings sind bei zentralen Syste- men weniger, aber dafür größere Staulufteinlasse vorgesehen, um für genügend Kühlung zu sorgen.

In der Regel werden bei derartigen zentralen Kühlsystemen zwei unabhängige Kreisläufe für Kälteträger von zwei Kältemaschinen mit Kältemittelkreisläufen gekühlt, um eine Redundanz sicherzustellen. Häufig sind dabei die Verdampfungseinrichtungen in einem Kältemittelkreislauf nacheinander in Serie angeordnet.

WO 2005/030579 Al beschreibt eine Verdampferanordnung für eine Flugzeugbordküchenkühlanlage, bei der vier Verdampfer zum Einsatz kommen. Jeweils ein Ver- dampferpaar wird von einem Kältemittelstrom durchströmt. Die beiden

Parallelanordnungen sind voneinander getrennt, und jeder Verdampfer kühlt einen separaten Kälteträgerstrom.

DE 10 2006 022 557 Al beschreibt eine Ejektorpumpenkreisvorrichtung. Gemäß diesem Dokument wird ein Kältemittelstrom durch Durchlaufen verschiedener Drosseleinrichtungen und einer Injektorpumpe in verschiedenen Druckzuständen in unterschiedliche Verdampfer eingespeist.

Bei starker (Kühl-) Belastung der Kälteträgerkreisläufe, insbesondere bei unterschiedlich starker Belastung der Kälteträgerkreisläufe, kann das Problem auftreten, dass einer der Kälteträgerkreisläufe so viel Kühlung benötigt, dass das Kältemittel schon zu so großen Teilen in die Gasphase übergegangen ist, dass eine ausreichende Kühlung des nachfolgenden Kälteträgerkreislaufes nicht mehr möglich ist. Es kann sogar vorkommen, dass ein stark belasteter erster Kälteträgerkreislauf das Kältemittel in einem ersten Verdampfer vollständig verdampft, so dass nahezu keine Kühlung des zweiten Kreislaufes mehr möglich ist. Eine Messung und Steuerung des Kältemittel- Stromes an verschiedenen Stellen mit mehreren Sensoren und Ventilen, die solche Zustände verhindern helfen soll, ist aufwendig, teuer und komplex.

Es besteht daher Bedarf an einer Flugzeugkühlanlagenverdampferanordnung, die diese Probleme umgeht und dabei einfach und preisgünstig in der Herstellung ist.

Abriss der Erfindung

Zur Lösung des oben genannten Problems sieht die vorliegende Erfindung eine Flug- lugzeugkühlanlagenverdampferanordnung nach Anspruch 1 mit einer Verdampfungs- einrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und einem Kälteträger vor, wobei die Verdampfungseinrichtung mindestens vier Verdampfer aufweist, die bezüglich Kälteträgerflusses hydraulisch voneinander getrennt sind. Die Anordnung umfasst ferner mindestens eine Speiseleitung zur Zufuhr von Kältemittel zu der Verdampfungseinrichtung, wobei die Verdampfer so angeordnet sind, dass sie von durch die Speiseleitung der Verdampfungseinrichtung zugeführtem Kältemittel paarweise parallel durchströmt werden. Weiterhin sind zwei voneinander unabhängige Kälteträgerkreisläufe vorgesehen, wobei jeder Kälteträgerkreislauf mindestens zwei hydraulisch voneinander getrennt angeordnete Zufuhrleitungen zur Zufuhr von Kälteträger zu jeweils einem der Verdampfer aufweist und wobei von wenigstens zwei paarweise parallel von Kältemittel durchströmten Verdampfern jeder mit einer Kälteträgerzufuhrleitung eines anderen Kälteträgerkreislaufes verbunden ist. Dadurch lässt sich erreichen, dass im Falle einer übergroßen Kühlbelastung eines Kälteträgerkreislaufes dieser nicht einen Großteil oder gar alles Kältemittel in der Verdampfungseinrichtung in die Gasphase übergehen lässt, ohne dass ein anderer Kälteträgerkreislauf zumin- dest teilweise gekühlt werden kann. Durch die erfmdungsgemäße Anordnung werden auf jeden Fall zwei parallel von Kältemittel durchströmten Verdampfern zugeordnete Zweige verschiedener Kälteträgerkreisläufe gleichermaßen mit Kältemittel versorgt.

Daher ist für zumindest für den Teil des Kälteträgers eines Kälteträgerkreislaufes, der in diesen Zweigen strömt, eine Kühlung durch Kältemittel mit genügend hohem Sättigungsgrad an flüssigem Kältemittel verfügbar. Vorzugsweise ist die Verdampfungseinrichtung integral ausgebildet. Sie kann genau vier Verdampfer aufweisen, s wodurch sich eine effiziente Verteilung von Kühlfläche an die Kälteträgerkreisläufe innerhalb der Verdampfungseinrichtung herstellen lässt, ohne die Verdampfungseinrichtung unnötig komplex und schwer aufbauen zu müssen. Weiterhin können die wenigstens zwei hydraulisch getrennt angeordneten Zufuhrleitungen eines Kälteträgerkreislaufes bezüglich Kälteträgerflusses hydraulisch parallel angeordnet sein.

10

Dabei sind wenigstens zwei Gruppen jeweils paarweise parallel von Kältemittel durch- strömter Verdampfer bezüglich Kältemittelflusses hydraulisch in Serie angeordnet und zum aufeinanderfolgenden Durchströmen mit Kältemittel vorgesehene Verdampfer sind unterschiedlichen Kälteträgerkreisläufen zugeordnet. Es ergibt sich also eine i5 Hintereinanderschaltung von paarweise parallel von Kältemittel durchströmten Verdampfern. Somit lässt sich durch eine einfache konstruktive Maßnahme eine günstige Kühlflächenverteilung innerhalb der Verdampfungseinrichtung herstellen, die zur einfachen Versorgung mehrerer unabhängiger Kälteträgerkreisläufe mit Kühlung beiträgt. Es findet also bezüglich eines Kältemittelstromes durch mehrere nacheinan-

20 der durchströmte Verdampfer Wärmeaustausch mit verschiedenen Kälteträgerkreisläufen statt, wodurch eine Verteilung der Kühlleistung eines Kältemittelstromes auf verschiedene Kälteträgerkreisläufe ermöglicht wird.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Flugzeugkühlanlagenverdampferanordnung 25 für jeden Kälteträgerkreislauf mindestens zwei hydraulisch voneinander getrennt angeordnete Abfuhrleitungen zur Abfuhr von Kälteträger aus jeweils mindestens einem der Verdampfer aufweist, wobei von wenigstens zwei paarweise parallel von Kältemittel durchströmten Verdampfern jeder mit einer Kälteträgerabfuhrleitung eines anderen Kälteträgerkreislaufes verbunden ist. Durch die Abfuhrleitungen lassen 0 sich die Kälteträgerkreisläufe weiterführen und schließlich zu geschlossenen Kreisläufen zusammenführen. Dabei können die wenigstens zwei hydraulisch getrennt angeordneten Abfuhrleitungen eines Kälteträgerkreislaufes bezüglich Kälteträgerflusses hydraulisch parallel angeordnet sein. 5 In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei parallel von Kältemittel durchströmte Verdampfer für zueinander gegenläufig erfolgende Kälteträgerdurchströ- mung ausgelegt. Dadurch lässt sich eine Gegenströmung von Kälteträger in parallel

von Kältemittel durchströmten Verdampfern erreichen. Dies führt zu einem Ausgleich von durch die Kälteträgerströme auf die Verdampfungseinrichtung ausgeübten Kräfte und verbessert den Wärmeaustausch. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass jeweils zwei parallel von Kältemittel durchströmte Verdampfer für gegenläufiges Durchströmen durch Kälteträger ausgelegt sind. So lassen sich die Strömungs- und Wärmetauschbedingungen für den gesamten Verdampfungseinrichtung verbessern.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verdampferanordnung mindestens eine Ablassleitung zur Abfuhr von Kältemittel aus der Verdampfungseinrichtung umfasst. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn ein Kältemittelsensor in der Ablassleitung angeordnet ist. Eine solche Anordnung ermöglicht es, den Zustand des Kältemittel stromabwärts der Verdampfungseinrichtung zu überwachen und beispielsweise zu regeln. Insbesondere ist ein solcher Sensor von Vorteil, um festzustellen, ob genügend Kältemittel durch die Verdampfungseinrichtung geleitet wird, um die Kühlerfor- dernisse zu erfüllen, oder ob die Kühllast so hoch ist, dass das Kältemittel vollständig verdampft. Ein solches vollständiges Verdampfen lässt darauf schließen, dass nicht ausreichend Kältemittel durch die Verdampfungseiπrichtung strömt.

Vorzugsweise ist der Kältemittelsensor als Temperatursensor ausgebildet. Durch Bestimmen der Temperatur des Kältemittels stromabwärts der Verdampfungseinrichtung lassen sich zuverlässig Rückschlüsse auf den Zustand des Kältemittels ziehen, insbesondere ist es möglich festzustellen, ob das Kältemittel vollständig verdampft ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Kältemittelsensor auch als Drucksensor oder Dichtesensor ausgebildet sein. Auch andere Arten von Sensoren sind möglich, solange sie es gestatten, zuverlässig einen zu hohen Dampf- oder Gasanteil im Kältemittel stromabwärts der Verdampfungseinrichtung festzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Anordnung nur einen Sensor erfordert, um das Kältemittel für die Kühlung mehrerer voneinander unabhängiger Kälteträgerkreisläufe zu überwachen.

Vorteilhafterweise vermag der Sensor elektrische Sensorsignale zu erzeugen. Derartige Signale lassen sich besonders leicht weiterleiten und weiterverarbeiten.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Expansionsventil zur Steuerung einer Zufuhr von Kältemittel zur Verdampfungseinrichtung vorgesehen. Bevorzugt ist dabei das Expansionsventil in der Speiseleitung angeordnet. So lässt sich der Kältemit-

telstrom durch die Verdampfungseinrichtung zur Kühlung der Kälteträgerkreisläufe auf einfache Weise durch ein einziges Expansionsventil steuern.

Das EExpansionsventil kann ein elektrisch ansteuerbares Ventil sein, um ein zuverläs- siges Steuern des durch das Ventil strömenden Kältemittels auch durch räumlich entfernte Steuervorrichtungen zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Kühlanlage eines Flugzeugs, die eine oben beschriebene Verdampferanordnung aufweist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Flugzeug, das eine solche Kühlanlage oder eine oben beschriebene Verdampferanordnung aufweist.

Kurze Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt schematisch eine Flugzeugkühlanlage.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Verdampferanordnung.

Detaillierte Beschreibung der Figuren

In Figur 1 ist schematisch eine Flugzeugkühlanlage 2 dargestellt. Die Flugzeugkühlanlage 2 hat einen Staulufteinlass 3, durch den kalte Luft aus der Außenumgebung des Flugzeugs zugeführt wird. Diese kalte Luft wird zu einem Kondensator 4 geführt, der Teil eines Kältemittelkreislaufs 5 ist. über einen Luftauslass 8 kann die Stauluft, nachdem sie ihre Kühlfunktion erfüllt hat, wieder in die Außenumgebung des Flugzeugs abgelassen werden.

Der Kältemittelkreislauf 5 weist ferner eine Verdampfungseinrichtung 20 auf. Im Kältemittelkreislauf 5 wird ein Kältemittel geführt, das im Betrieb zwei Phasen annehmen kann, üblicherweise flüssig und gasförmig. In dieser vereinfachten Darstellung sind weitere, übliche Komponenten des Kältemittelkreislaufes wie Kompressor, Filter, usw. nicht gezeigt, um die übersichtlichkeit der Figur zu erhalten; derartige Komponenten wird der Fachmann nach Bedarf hinzufügen.

Die Verdampfungseinrichtung 20 ist außerdem Teil eines Kreislauf 12 für einen Kälteträger und dient dem Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Kälteträger. Der

Kälteträgerkreislauf 12 bringt einen Kälteträger zum Beispiel zu mehreren, insgesamt mit 14 bezeichneten, Verbrauchern z.B. Kühlschränken von Bordküchen. Die genaue Dimensionierung und der Verlauf des Kälteträgerkreislaufes 12 ist durch die Erfordernisse und Anordnung der Verbraucher eines speziellen Flugzeugs gegeben.

Der Einfachheit halber ist hier nur ein Kälteträgerkreislauf 12 dargestellt, in der Regel sind allerdings zwei oder mehr Kälteträgerkreisläufe vorhanden, die an der Verdampfungseinrichtung 20 angeschlossen sind. Diese mehreren Kälteträgerkreisläufe versorgen dann verschiedene Gruppen von Verbrauchern. Dadurch ergibt sich eine Redundanz, so dass beim Ausfall eines Kälteträgerkreislaufes immer noch eine Kühlfähigkeit vorhanden ist.

Im Betrieb kühlt eintretende kalte Stauluft (die bei üblichen Flughöhen eine Temperatur von etwa -55° C hat) gasförmiges Kältemittel im Kondensator 4 ab, so dass das Kältemittel kondensiert. Auf der anderen Seite des Kältemittelkreislaufes 5 wird das Kältemittel in der Verdampfungseinrichtung 20 in Wärmeaustausch mit dem Kälteträger im Kälteträgerkreislauf 12 gebracht. Das Kältemittel verdampft und entnimmt die dazu nötige Verdampfungsenergie dem Kälteträger, der dadurch abgekühlt wird. Der Kälteträger wird dann über den Kälteträgerkreislauf 12 den Verbrauchern 14 zuge- führt.

In Figur 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Verdampferanordnung 10 dargestellt. Die Verdampferanordnung 10 umfasst in dieser Ausführungsform eine Verdampfungseinrichtung 20, die in vier Verdampfer 24a, 24b, 24c und 24d unterteilt und integral ausgebildet ist. Die Unterteilungen der Verdampfungseinrichtung 20 sind durch nicht bezeichnete gepunktete Linien angedeutet. Als Verdampfungseinrichtung 20 kann jede geeignete herkömmliche Verdampfungseinrichtung verwendet werden, z.B. eine Plattenverdampfungseinrichtung. In den Verdampfern 24a-d werden Kältemittel und Kälteträger zum Wärmeaustausch gebracht. Dabei verdampft ein mehr oder weniger großer Teil des Kältemittels.

Die vier Verdampfer 24a, 24b, 24c, 24d sind bezüglich eines Strömens von Kälteträger hydraulisch voneinander getrennt. Das bedeutet, dass sich in jedem Verdampfer 24a-d ein eigener Kälteträgerstrom ausbilden kann. Diese hydraulische Trennung bezüglich des Kälteträgers kann beispielsweise durch geeignetes Einbauen von Trennplatten in die Verdampfungseinrichtung 20 erreicht werden. Bezüglich eines Kältemittelstroms ist hingegen vorgesehen, dass die Verdampfer 24b, 24c und 24a, 24d

jeweils paarweise parallel von Kältemittel durchströmt werden. Ferner kann Kältemittel jeweils vom Verdampfer 24c zum Verdampfer 24d und vom Verdampfer 24b zum Verdampfer 24a strömen. Nicht gezeigt ist eine Einrichtung zur Verteilung von Kältemittel auf parallele Strömungen innerhalb der Verdampfungseinrichtung 20. Eine 5 solche Einrichtung ist in diesem Bereich der Technik gut bekannt und ihre Form hängt von der speziellen Bauart der Verdampfungseinrichtung 20 ab.

An die Verdampfungseinrichtung 20 ist eine Speiseleitung 26 für Kältemittel angeschlossen, die mit einem Expansionsventil 28 versehen ist. Das Expansionsventil 28 lo ist dazu ausgelegt, einen Kältemittelstrom durch die Speiseleitung 26 zu steuern. Die Speiseleitung 26 führt Kältemittel zur Verdampfungseinrichtung 20 derart zu, dass die unteren Verdampfer 24b, 24c parallel von Kältemittel durchströmt sind. Gleichermaßen ergibt sich ein paralleles Strömen von Kältemittel durch die Verdampfer 24a und 24d, die bezüglich der Kältemittelströmung jeweils nach den Verdampfern i5 24b, 24c angeordnet sind. Man kann also sagen, dass jeweils ein Paar von Verdampfern 24b, 24c bzw. 24a, 24d parallel von Kältemittel durchströmt wird und zwei Paare bezüglich eines Kältemittelstroms jeweils in Serie angeordnet sind.

Eine Ablassleitung 30 dient dazu, Kältemittel aus der Verdampfungseinrichtung 20

20 abzuführen. In die Ablassleitung 30 ist ein Kältemittelsensor 32 eingebaut. Bei diesem handelt es sich in diesem Fall um einen Temperatursensor, der die Temperatur des Kältemittels in der Ablassleitung 30 misst. Der Kältemittelsensor 32 vermag es in dieser Ausführungsform, elektrische Sensorsignale zu versenden. über eine elektrische Steuerleitung (in Figur 2 als Strich-Punkt-Linie dargestellt) ist der Sensor 32 mit 5 dem Expansionsventil 28 verbunden. Das Expansionsventil 28 ist zur elektrischen Ansteuerung nach Maßgabe der Sensorsignale ausgelegt. Alternativ kann auch eine andere geeignete Verbindung zwischen Sensor 32 und Expansionsventil 30 vorgesehen sein, beispielsweise eine mechanische Verbindung oder über eine zwischengeschaltete Steuereinrichtung geführt. Wichtig ist, dass eine Ansteuerung des o Expansionsventils 28 nach Maßgabe des Kältemittelsensors 32 erfolgen kann. In

Figur 2 nicht gezeigt ist der vollständige Kältemittelkreislauf, in dem die Speiseleitung 26 und die Ablassleitung 30 derart miteinander verbunden sind, dass sich ein geschlossener Kältemittelkreislauf ergibt. Im Kältemittelkreislauf können ferner nicht gezeigte zusätzliche Komponenten wie z.B. ein Kondensator, ein Kompressor 5 und/oder ein Filter vorgesehen sein.

Hauptkälteträgerzuleitungen 34, 36 gehören jeweils zu unterschiedlichen unabhängigen Kälteträgerkreisläufen 16, 17. Die Kälteträgerkreisläufe 16, 17 sind hier nicht vollständig gezeigt. Ein Fachmann wird leicht einsehen, dass die Kreisläufe geschlossen sind und noch weitere Komponenten zu ihnen hinzugefügt werden können, zum Beispiel Verbraucher, Wärmetauscher oder Filter.

Die Hauptkälteträgerzuleitung 34 verzweigt sich in zwei hydraulisch parallel zueinander angeordnete Kälteträgerzufuhrleitungen 34a, 34c. Es ist vorgesehen, dass die Kälteträgerzufuhrleitung 34a zur Zufuhr von Kälteträger mit dem Verdampfer 24a verbunden ist und dass die Kälteträgerzufuhrleitung 34c zur Zufuhr von Kälteträger mit dem Verdampfer 24c verbunden ist. Die Hauptkälteträgerzuleitung 36 wiederum verzweigt sich in zwei Kälteträgerzufuhrleitungen 36b, 36d, wobei die Kälteträgerzufuhrleitung 36b mit dem Verdampfer 24b und die Kälteträgerzufuhrleitung 36d mit dem Verdampfer 24d verbunden ist, ebenfalls jeweils zur Zufuhr von Kälteträger zu den Verdampfern 24b, 24d.

Kälteträgerabfuhrleitungen 38a und 38c sind jeweils zur Abfuhr von Kälteträger mit den Verdampfern 24a und 24c verbunden. Die Kälteträgerabfuhrleitungen 38a und 38c sind stromabwärts der Verdampfungseinrichtung 20 zu einer Hauptkälteträgerab- leitung 38 des Kälteträgerkreislaufs 16 zusammengeführt. Analog sind Kälteträgerabfuhrleitungen 40b und 4Od jeweils mit den Verdampfern 24b und 24d zur Abfuhr von Kälteträger aus diesen verbunden. Die Kälteträgerabfuhrleitungen 40b und 4Od sind zu einer Hauptkälteträgerableitung 40 des Kälteträgerkreislaufs 17 zusammengeführt. In der Zeichnung sind Teile der Zufuhr- und Abfuhrleitungen zu den Verdamp- fern, die in dieser Skizze perspektivisch verdeckt sind, durch gestrichelte Linien dargestellt.

Die Verdampfer 24a-d der Verdampfungseinrichtung 20 sind hydraulisch bezüglich des Strömens von Kälteträger voneinander getrennt. Dadurch ergeben sich bezüglich des Kälteträgers vier hydraulisch voneinander unabhängige Quadranten in der Verdampfungseinrichtung 20. In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Kälteträgerkreisläufe jeweils für eine gleiche nominale Belastung ausgelegt sind, sollte dies nicht der Fall sein, kann es zweckmäßig sein, die Querschnitte der Verdampfer 24a-d nicht identisch auszubilden, wie es in dieser Ausführungsform der Fall ist, sondern von unterschiedlicher Größe. Desgleichen wird hier angenommen, dass die Zufuhrleitungen 34a, 34c, 36b, 36d (wie auch die Abfuhrleitungen) dahingehend ausgelegt sind, dass Kälteträgerströme vergleichbarer Größe durch sie hindurchge-

hen. Je nach Bedarf kann dies selbstverständlich aus anders ausgelegt sein, beispielsweise könnte es zweckmäßig sein, jeweils die Zufuhrleitungen 34c und 36b für einen größeren Kälteträgerstrom auszubilden als die Zufuhrleitungen 34a, 36d.

In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Zufuhrleitungen 34a,c und 36b,d im Uhrzeigersinn jeweils abwechselnd nach zugeordnetem Kälteträgerkreislauf 16, 17 mit der Verdampfungseinrichtung 20 verbunden. Wie zu erkennen ist, sind die Zufuhrleitungen 34a,c und 36b,d in Figur 2 derart angeordnet, dass von jeweils zwei paarweise parallel von Kältemittel durchströmten Verdampfern (z.B. 24b, 24c) jeder einer Zufuhrleitung für Kälteträger (z.B. 36b, 34c) aus unterschiedlichen Kälteträgerkreisläufen 16, 17 zugeordnet ist. Des Weiteren sind die Kälteträgerzufuhrleitungen 34a, 36b, 34c, 36d derart angeordnet, dass die Strömungsrichtung des Kälteträgers innerhalb parallel von Kältemittel durchströmter Verdampfer 24a, 24d und 24b, 24c für verschiedene zugeordnete Kälteträgerkreisläufe 16, 17 antiparallel verläuft. Die Verdampfer 24b, 24c bzw. 24a, 24d werden also jeweils gegenläufig von Kälteträger durchströmt.

Im Betrieb wird der Verdampfungseinrichtung 20 über die Speiseleitung 26 Kältemittel zugeführt. Der Kältemittelstrom wird dabei vom Expansionsventil 28 gesteuert. Das Kältemittel strömt parallel durch die Verdampfer 24b, 24c und nachfolgend e- benfalls parallel durch die Verdampfer 24a, 24d. Stromabwärts der Verdampfungseinrichtung 20 wird das Kältemittel in der Ablassleitung 30 zusammengeführt. Der Kältemittelsensor 32 überwacht in dieser Ausführungsform die Temperatur des Kältemittels. Die Temperatur des Kältemittels dient als ein Maß für seinen Grad an Sätti- gung mit Kältemittel in flüssiger Phase. Befindet sich die Temperatur über einem kritischen Wert, der von den genauen Bedingungen des Kühlsystems und dem verwendeten Kühlmittel abhängt, ist der Anteil an flüssigem Kühlmittel zu gering oder gar nicht mehr vorhanden. Die kritische Temperatur kann für jedes System nach Bedarf festgelegt werden. Es gibt selbstverständlich auch weitere Parameter, anhand derer der Sättigungszustand des Kältemittels durch einen Sensor überwacht werden kann, beispielsweise Dichte oder Druck.

über die elektrische Verbindung mit dem Expansionsventil 28 versendet der Kältemittelsensor 32 elektrische Sensorsignale. Das Expansionsventil 28 wird nach Maßgabe dieser Signale angesteuert. Stellt der Kältesensor 32 eine zu hohe Temperatur des Kältemittels fest, die auf einen zu niedrigen Anteil von flüssigem Kältemittel und damit nicht ausreichende Kühlung der Kälteträgerkreisläufe schließen lässt, öffnet

sich das Expansionsventil 28 weiter, um den Kältemittelstrom zur Verdampfungseinrichtung 20 zu vergrößern, um einen ausreichenden Kältemittelstrom einzustellen. Umgekehrt kann in dem Fall, dass ein sehr hoher Anteil an flüssigem Kältemittel im Kältemittelstrom gemessen wird (niedrige Temperatur), das Expansionsventil 28 ein Stück weit geschlossen werden, um den Kältemittelstrom zur Verdampfungseinrichtung 20 zu verringern.

Dass beschriebene System zeichnet sich durch eine sehr zuverlässige Kühlung aller Kälteträgerkreisläufe aus. Benötigt beispielsweise ein Kälteträgerkreislauf 16 keine Kühlung (etwa, weil er ausgefallen ist oder die von ihm versorgten Verbraucher nicht benötigt werden), wird dennoch der andere Kälteträgerkreislauf 17 vollständig gekühlt, da ein Wärmeaustausch zwischen dem im Kreislauf 17 geführten Kälteträger mit Kältemittel in den Verdampfern 24b, d erfolgt. Dabei strömt ebenfalls Kältemittel durch die Verdampfer 24a, d; in diesen erfolgt bei keiner Belastung des Kälteträger- kreislaufes 16 jedoch kein nennenswerter Wärmeaustausch und damit tritt auch fast oder gar keine Verdampfung von Kältemittel auf. Der Sensor 32 wird das Expansionsventil 28 derart ansteuern, dass sich ein auf den Kühlbedarf des Kreislaufes 17 eingestellter Kältemittelstrom ergibt.

In dem Fall jedoch, dass beide Kreisläufe 16, 17 unter Belastung stehen und einer davon, beispielsweise der Kreislauf 16, unter einer überbelastung, ist im Betrieb immer noch zumindest eine Teilkühlung des geringer belasteten Kreislaufes 17 sichergestellt. In diesem Fall strömt Kältemittel parallel durch die Verdampfer 24b, c, so dass jeweils der durch die Zufuhrleitungen 36b, 34c zugeführte Teil von Kälteträ- ger der Kreisläufe 16, 17 Wärme mit flüssigem durch die Verdampfer 24b, 24c strömenden Kältemittel austauschen kann. Es ist anzunehmen, dass der Kreislauf 16 mit erhöhter Belastung das ihm in dem Verdampfer 24c zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Kältemittel vollständig verdampft (da er unter überlast steht). Es strömt also gasförmiges Kältemittel von dem Verdampfer 24c weiter zum Verdampfer 24d, wo es in Kontakt mit bisher ungekühltem Kälteträger aus dem Kreislauf 17 kommt. Das gasförmige Kältemittel ist wenig effizient zur Kühlung, so dass dieser Zweig des Kälteträgerkreislaufs 17 ungekühlt oder sehr schlecht gekühlt bleibt. Im anderen Zweig jedoch wird in dem Verdampfer 24b bei der Kühlung des dort hindurchgeführten Teilstroms des Kreislaufes 17 nicht das gesamte Kältemittel ver- dampft. Daher strömt teilweise flüssiges Kältemittel (wobei der Anteil an flüssigem Kältemittel von der Kühlbelastung des Kreislaufes 17 abhängt) zum Verdampfer 24a. In dieser findet ein Wärmeaustausch zwischen Kälteträger aus dem überlasteten

Kreislauf 16 und dem Kältemittel statt, das hier noch kühleffiziente flüssige Bestandteile aufweist. Demnach wird dieser Zweig des überlasteten Kälteträgerkreislaufs ebenfalls zumindest einer Teilkühlung unterzogen. Insgesamt ergibt sich also eine Kühlung beider Kreisläufe, ohne dass der überlastete Kreislauf eine Kühlung des anderen Kreislauf mit geringerer Last vollständig verhindern würde.

In Betriebszuständen zwischen den hier beschriebenen Extremfällen lässt sich durch das Zusammenspiel von Sensor 32 und Ventil 28 leicht ein geeigneter Kältemittelstrom einstellen.

Die oben beschriebene Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie nur einen Sensor und nur ein Expansionsventil benötigt, um auch in Extremfällen zumindest eine Teilkühlung aller Kreisläufe bereitzustellen. Dies wird durch rein konstruktive Maßnahmen erreicht. Dadurch wird die Anordnung besonders robust, zuverlässig und wartungsarm. Außerdem spart sie Gewicht, was bei einem Flugzeug von besonders großer Bedeutung für die Kosteneffizienz ist. Selbstverständlich gibt es für einen Fachmann zahlreiche Möglichkeiten, innerhalb des Rahmens der erfinderischen Idee die oben beschriebene Ausführungsform abzuwandeln. Zum Beispiel ist es nicht notwendig, nur vier Verdampfer zu verwenden, sondern eine andere Anzahl als vier kann zweckmäßig sein.