AT390506B - Einrichtung bei verlustwaerme erzeugenden anlagen - Google Patents

Description

Nr. 390 506

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung bei Verlustwärme erzeugenden Anlagen, wobei die Anlage mehrere Verlustwärme erzeugende Maschinen, Maschinensätze, Arbeitsvorrichtungen, Geräte oder dgl. aufweist, wobei diese Maschinen oder dgl. von einem die Verlustwärme aufnehmenden und zu einer Kühleinrichtung führenden Kühlmedium durchströmt sind, und in den das Kühlmedium führenden Leitungen Umlaufpumpen angeordnet sind und sowohl die die Verlustwärme erzeugenden Maschinen wie auch die Kühleinrichtung mindestens je eine Vorlauf- und mindestens je eine Rücklaufleitung für das die Verlustwärme transportierende und in einem geschlossenen Kreislauf geführte Kühlmedium aufweist.

Solche Maschinen oder Maschinensätze können beispielsweise Werkzeugmaschinen sein, die in einem geschlossenen Kühlkreislauf eingebunden sind, oder Fertigungsmaschinen in der Nahrungsmittelindustrie oder auch Maschinen, wie sie in der Verfahrenstechnik oder bei der Kunststofferzeugung oder Kunststoffverarbeitung verwendet werden, auch Klimaanlagen bei großräumigen Gebäuden sind hier mit einzuschließen. Als Kühlmedium für den Transport der Verlustwärme dient Wasser oder ein Kühlöl, je nach dem, auf welchem Temperatumiveau die Verlustwärme liegt. Solche Einrichtungen und Anlagen besitzen eine zentrale Kühleinrichtung, an welche die Verlustwärme erzeugenden Anlagen und Anlagenteile angeschlossen sind. Bei solchen Anlagen mußte wiederholt festgestellt werden, vor allem wenn es sich um großräumige Anlagen handelt, daß das die Verlustwärme zur zentralen Kühleinrichtung transportierende Kühlmedium innerhalb der hier erwähnten Kreise Wege einschlägt, die nicht ohne weiteres voraussehbar sind mit der Folge, daß die zu kühlende Anlage bzw. die zu kühlenden Anlageteile nicht immer ordnungsgemäß gekühlt werden können und in der Folge dadurch sogar in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden können, wenn nicht gar Schaden erleiden. Bedingt ist dies offenbar dadurch, daß die in den einzelnen Kreisläufen vorgesehenen Umlaufpumpen mit Kreisläufen Zusammenwirken, die sehr unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen können, wobei sich diese Strömungswiderstände im Betrieb sogar noch verändern können. Auch können die Umlaufpumpen sehr unterschiedliche Förderleistungen besitzen. Ferner können bestehende Einrichtungen erweitert und ausgedehnt werden, wodurch dieses Problem weiterhin verkompliziert wird. Auch für solche Kühlkreisläufe gilt ganz allgemein, daß sich das die Verlustwärme transportierende Kühlmedium den Weg des geringsten Widerstandes wählt, so daß es zu solchen unkontrollierten Kreisläufen mit den erwähnten Folgen kommen kann. Hier setzt die Erfindung nun ein, die darauf abzielt, eine Lösung für diese Nachteile vorzuschlagen, so daß unabhängig von der Leistungsfähigkeit der einzelnen Umlaufpumpen und unabhängig von den jeweiligen Strömungswiderständen der einzelnen Kühlkreise jeder in sich geschlossene Kühlkreis die für ihn vorgesehene Kühlleistung erhält. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen den die Verlustwärme erzeugenden Maschinen oder dgl. und der Kühleinrichtung ein Behälter vorgesehen ist, und die Vorlaufleitungen und die Rücklaufleitungen für das Kühlmedium der Maschinen und die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung der Kühleinrichtung direkt mit diesem Behälter verbunden sind und in diesen münden und die Anschlüsse einer Vorlaufleitung und einer Rücklaufleitung eines Kreises, bezogen auf einen Durchmesser des Behälters, vorzugsweise gegeneinander versetzt sind und/oder im Behälter ein das durchströmende Kühlmedium mischendes, vorzugsweise gitter- oder netzartiges, maschenbehaftetes Leitorgan vorgesehen ist und die Größe des Behälters vor allem bestimmt ist durch die Anzahl der Anschlüsse der Rück- und Vorlaufleitungen.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird diese anhand der beiliegenden Skizze näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Schaltschemen. In einer hier nicht näher dargestellten Fabrikationshalle stehen beispielsweise mehrere Kunststoffspritzmaschinen (1), (2), (3), (4), die einen unterschiedlichen Aufbau, eine unterschiedliche Leistung und eine unterschiedliche Verlustwärmeerzeugung aufweisen. Jede dieser Maschinen ist zwangsweise gekühlt und besitzt einen Kühlkreislauf mit je einer Vorlaufleitung (5) und je einer Rücklaufleitung (6). In den Vorlaufleitungen (5) angeordnete Umwälzpumpen (7) sorgen für den zwangsweisen Umlauf des Kühlmediums, wobei jede dieser Umwälzpumpen durch einen die Temperatur des Kühlmediums in der jeweiligen Maschine (1 bis 4) messenden Thermostaten (8) gesteuert wird, beispielsweise ein- oder ausgeschaltet bzw. drehzahlgeregelt wird. In den Vor- und Rücklaufleitungen der einzelnen Maschinen können auch Mehrwegeventile vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmediums in der jeweiligen Maschine entweder den ordnungsgemäßen Umlauf durch die Anlage fteigeben oder aber den Kühlkreis kurzschließen, so lange bis bei der Inbetriebnahme einer Maschine diese die notwendige Betriebstemperatur erreicht hat Das ist hier jedoch nicht gezeigt

Die Kühleinrichtung besteht bei dieser skizzierten Anlage aus zwei Luftkühlem (9) und (10). Jeder Luftkühler ist mit einer Vorlaufleitung (11) und mit einer Rücklaufleitung (12) für das Kühlmedium verbunden, wobei auch hier in den jeweiligen Vorlaufleitungen (11) Umwälzpumpen (13) angeordnet sind. Thermostaten (14) steuern die jeweiligen Lüftermotoren (15) und (16) bzw. die Umwälzpumpen (13). In den einzelnen Leitungen sind ferner Rückschlagklappen (17) angeordnet

Wesentlich für die Anlage ist nun, daß zwischen den die Verlustwärme erzeugenden Maschinen (1 bis 4) und den Luftkühlem (9) und (10) ein Behälter (20) vorgesehen ist und alle Vorlaufleitungen (5) und alle Rücklaufleitungen (6) für das Kühlmedium dieser Maschinen (1 bis 4) und die Vorlaufleitungen (11) und die Rücklaufleitungen (12) der Kühleinrichtungen (9) und (10) direkt mit diesem Behälter (20) verbunden sind und in diesen münden. Zweckmäßigerweise sind dabei die Anschlüsse einer Vorlauf leitung und einer Rücklauf leitung eines Kühlmedienkreises - bezogen auf den Durchmesser des Behälters (20) - gegeneinander versetzt, wie dies auch die schematische Skizze veranschaulicht. Im Behälter (20) ist ferner zweckmäßigerweise ein das -2-

Nr. 390 506 durchströmende Kühlmedium mischendes Leitorgan vorgesehen, das eine gitter- oder netzartige Struktur aufweisen kann oder das maschenbehaftet ist. Die Größe des Behälters (20), also sein räumliches Fassungsvermögen ist dabei nur im wesentlichen von der Anzahl der Anschlüsse der Rück- bzw. Vorlaufleitungen bestimmt. Die Thermostate (14), die die Lüfter zu- bzw. abschalten bzw. deren Drehzahl regeln, ragen in den Behälter (20) und messen die Temperatur des dort befindlichen Kühlmediums. Die Lüftermotoren (15) und (16) sind dabei so angesteuert, daß im Normalbetrieb mit einem Lüfter das Auslangen gefunden werden kann, bei erhöhtem Anfall von Verlustwärme wird dann jeweils der zweite Lüfter zugeschaltet.

Die Umwälzpumpen (7) bzw. (13) können verschiedene Leistungen besitzen und die Strömungswiderstände der einzelnen Kühlkreisläufe, gebildet durch die jeweiligen Vorlauf- und Rücklauf leitungen können ebenfalls sehr unterschiedlich sein. Anstelle von Luftkühlem (9) und (10), wie hier beispielsweise dargestellt, können auch andere Kühleinrichtungen angeordnet sein oder Kühleinrichtungen unterschiedlicher Bauarten, wie Kühlmaschinen, Absorberkühler, Kompressorkühler und dgl. mehr. Wesentlich für die Anlage ist die Tatsache, daß jeder Kühlkreis über seine jeweilige Vorlaufleitung (5) bzw. (11) und über seine jeweilige Rücklaufleitung (6) bzw. (12) direkt am Behälter (20) angeschlossen ist.

Die Gestalt und die Größe des Behälters (20) ist für die Anlage ohne wesentlichen Belang. Seine Größe wird im wesentlichen nur davon bestimmt, wie viele Anschlüsse an ihm vorgesehen werden müssen. In diesem Behälter (20) sind Leitbleche und/oder Strömungswirbler eingebaut, damit das über die jeweiligen Vorlaufleitungen (5) der Maschine (1 bis 4) einströmende Kühlmedium in diesem Behälter intensiv mit dem bereits hier vorhandenen Kühlmedium vermischt wird, so daß die in diesem Behälter (20) vorhandene geringe Menge des Kühlmediums in ihrer Gesamtheit eine möglichst einheitliche Temperatur aufweist. Diesem Mischungszweck dient auch der Umstand, daß vorteilhafterweise die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung eines jeden Kreises am Behälter (20) gegeneinander versetzt angeordnet werden. Selbst bei Großraumanlagen genügt in der Regel für den Behälter (20) ein Fassungsvermögen von wenigen Litern. Zweckmäßigerweise ist dieser Behälter (20) gekühlt. Zu diesem Zweck kann er an seiner Außenseite Kühlrippen aufweisen.

Eine Einrichtung der gegenständlichen Art kann als Analogon zu einer zahlreiche Kreise aufweisenden elektronischen Schaltung angesehen werden, bei welcher übersichtliche und eindeutige Stromflußverhältnisse und Spannungsverhältnisse dann vorliegen, wenn die Schaltung auf ein einheitliches Bezugspotential gelegt wird, auf welches die einzelnen Spannungs- und Stromgrößen der Schaltung bezogen werden. Eben dieser Aufgabe dient beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung der hier vorgesehene Behälter (20), dessen Volumen allein davon bestimmt wird, daß die Vielzahl der erwähnten Vorlauf- und Rücklaufleitungen der einzelnen Kühlkreise an ihm angeschlossen werden können. Dank dieses Behälters (20), der aus dem erwähnten Grund relativ klein gehalten werden kann, ist jeder Kühlkreis in sich über diesen Behälter (20) geschlossen, so daß die eingangs erwähnten Nachteile bei großräumigen Anlagen nicht mehr auftreten, und zwar unabhängig von den zahlreichen vorhandenen Umwälzpumpen, die eventuell ganz verschiedene Förderleistungen besitzen und unabhängig von den Strömungswiderständen der einzelnen in sich geschlossenen Kühlkreise, von denen nunmehr jeder mit der für ihn vorgesehenen Kühlleistung beschickt werden kann.

Zweckmäßigerweise wird der Behälter (20) auch mit einer Entlüftungseinrichtung ausgestattet. Sind im gezeigten Ausführungsbeispiel alle Kühlkreise der Maschinen (1 bis 4) direkt über ihre jeweilige Vorlauf- und Rücklaufleitung mit dem Behälter (20) direkt verbunden, so ist es grundsätzlich denkbar, Kühlkreise gleicher Strömungswiderstände und gleicher Umwälzpumpenleistungen über einen zusätzlichen Verteiler miteinander zu verbinden und die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung dieses Verteilers dann am Behälter (20) anzuschließen. In diesem Falle werden einige gleichartige Kühlkreise über einen Verteiler zusammengefaßt und dieser Verteiler erst wird mit seiner Rücklaufleitung und seiner Vorlaufleitung mit dem Behälter (20) verbunden. Unter gleichartigen Kühlkreisen wird hier verstanden, daß die Umwälzpumpenleistungen der einzelnen Kreise einander entsprechen und auch deren Strömungsverhältnisse etwa gleich sind.

In Anlagen der hier skizzenhaft veranschaulichten Art sind zur Regelung und Steuerung der Kühlmedienströme Temperaturmesser und Temperaturfühler und Regel- und Mischventile eingebaut. Diese Ventile, Meß- und Steuereinrichtungen und dgl. sind hier im einzelnen nicht dargestellt, abgesehen von jenen Temperaturfühlern (8), die die Umwälzpumpen (7) steuern, das heißt, sie ein- bzw. ausschalten oder aber in ihrer Drehzahl regeln in Abhängigkeit von der anfallenden Verlustleistung der Maschinen. Nicht dargestellt sind auch jene manuell zu betätigenden Ventile und Absperrorgane, die dazu dienen, einzelne Abschnitte der Anlage abzuschalten, damit sie überholt und revidiert werden können.

In der schematischen Darstellung ist der Behälter (20) im Verhältnis zu den schematisch dargestellten Maschinen (1 bis 4) relativ groß veranschaulicht. Das hat jedoch nichts zu besagen und resultiert nur aus der Tatsache, daß einerseits die Skizze anschaulich die Erfindung darstellen soll und andererseits für den Behälter (20) eine entsprechend große Vielzahl von Anschlußmöglichkeiten für die Vor- und Rücklaufleitung vorgesehen werden müssen, die hier ihren Platz erfordern, um die Installation ordnungsgemäß abwickeln zu können. Daraus resultiert hier das Größenverhältnis der besprochenen Anlagenteile. Es sei aber aus diesem Grund nochmals darauf hingewiesen, daß diese Behälter (20) auch bei selbst großräumigen Anlagen nur ein bescheidenes Fassungsvermögen von beispielsweise 5 bis 10 Litern benötigen, um seine Aufgabe erfüllen zu können und seine Größe, insbesondere seine Oberfläche bestimmt ist durch die Anzahl der unterzubringenden Anschlüsse der Vor- und Rücklaufleitungen. Die Form des Behälters (20) kann beliebig gewählt werden und die Wahl dieser -3-

Claims (3)

1. Nr. 390 506 Form wird primär von der Überlegung getragen sein, auf der zur Verfügung stehenden Oberfläche des Behälters (20) möglichst viele Anschlüsse vor Vorlauf- und Rücklaufleitungen unterbringen zu können. Sind im skizzierten Ausführungsbeispiel zwei Luftkühler gezeigt, so ist die Erfindung auch mit Erfolg anwendbar, wenn nur eine Kühleinrichtung vorgesehen ist oder aber, wenn mehrere Kühleinrichtungen vorgesehen werden, solche unterschiedlicher Konstruktion und unterschiedlicher Wirkungsweise. Was die Form des Behälters (20) betrifft, so wird diese zweckmäßigerweise so gewählt werden, daß bei vorgegebenem Fassungsvolumen eine möglichst große Behälteroberfläche zur Verfügung steht Diese ermöglicht nicht nur den Anschlag zahlreicher Rück- und Vorlaufleitungen, darüberhinaus begünstigt eine große Oberfläche die Wärmeabfuhr an diesen Behälter (20), zu deren Unterstützung an der Oberfläche dieses Behälters zusätzlich Kühlrippen angeordnet sein können. Wird in der Regel bei einer Anlage ein Behälter (20) angeordnet sein, so liegt es im Rahmen der Erfindung, bei sehr großen Anlagen und hoher Kühlleistung mehrere solcher Behälter (20) im Verbund zu schalten. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, wo gleiche Anlagenteile mit gleichen Hinweisziffem ausgestattet sind wie in Fig. 1. Anstelle von Luftkühlem sind hier Kühlmaschinen (9') und (10') vorgesehen. In den die Abwärme erzeugenden Maschinen (1) - es ist hier der Übersichtlichkeit wegen nur eine solche Maschine gezeigt - und die Kühlmaschinen (9') und (10') verbindenden Rohrleitungen (5), (5'), (5"); (6), (6'), (6"), (11), (12) mit Umwälzpumpen (7), (7'), (7") sind drei Behälter (20) vorgesehen, die im Verbund miteinander angeordnet sind nach Art einer Kaskadenschaltung. Wurde im Zusammenhang mit dem vorstehend besprochenen, skizzierten Ausführungsbeispiel erwähnt, daß es sich bei den Maschinen (1), (2), (3) und (4) um Kunststoffspritzmaschinen handelt, so ist die Erfindung nicht auf solche Maschinen eingeschränkt. Alle anderen Verlustwärme erzeugenden Maschinen und Anlagenteile, die einer zwangsweisen Kühlung unterworfen sind, können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung bei Verlustwärme erzeugenden Anlagen, wobei die Anlage mehrere Verlustwärme erzeugende Maschinen, Maschinensätze, Arbeitsvomchtungen, Geräte oder dgl. aufweist, wobei diese Maschinen oder dgl. von einem die Verlustwärme aufnehmenden und zu einer Kühleinrichtung führenden Kühlmedium durchströmt sind, und in den das Kühlmedium führenden Leitungen Umlaufpumpen angeordnet sind und sowohl die die Verlustwärme erzeugenden Maschinen wie auch die Kühleinrichtung mindestens je eine Vorlauf- und mindestens je eine Rücklaufleitung für das die Verlustwärme transportierende und in einem geschlossenen Kreislauf geführte Kühlmedium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Verlustwärme erzeugenden Maschinen (1, 2, 3, 4) oder dgl. und der Kühleinrichtung (9,10) mindestens ein Behälter (20) vorgesehen ist, und die Vorlaufleitungen (5) und die Rücklaufleitungen (6) für das Kühlmedium der Maschinen (1,2,3,4) und die Vorlaufleitung (11) und die Rücklaufleitung (12) der Kühleinrichtung (9,10) direkt mit diesem Behälter (20) verbunden sind und in diesen münden und die Anschlüsse einer Vorlaufleitung (5, 11) und einer Rücklaufleitung (6, 12) eines Kreises, bezogen auf einen Durchmesser des Behälters (20), vorzugsweise gegeneinander versetzt sind und/oder im Behälter (20) ein das durchströmende Kühlmedium mischendes, vorzugsweise gitter- oder netzartiges, maschenbehaftetes Leitorgan vorgesehen ist und die Größe des Behälters (20) vor allem bestimmt ist durch die Anzahl der Anschlüsse der Rück- und Vorlaufleitungen (5, 6$ 11,12).
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters und mindestens vor einer Mündungsöffnung für die Anschlüsse der Vor- und/oder der Rücklaufleitungen Umlenkorgane, beispielsweise schaufelartige Umlenkleitbleche angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Behälters kleiner ist als das Fassungsvermögen der Kühleinrichtung. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-