Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage
Die moderne Fertigungstechnik benutzt für Präzisionsteile und hohen Ausstoss in zunehmendem Mass Werkzeugmaschinen, die, um den hohen Toleranzansprüchen zu genügen, im Toleranzbereich von wenigen Tausendsteln oder Zehntausendsteln arbeiten müssen. Da jedoch bei jeder bewegten Maschine mit Reibungsverlusten und erst recht mit der bei der Zerspannung auftretenden Wärme gerechnet werden muss, ergeben sich sehr unterschiedliche Kühlaufgaben für Öle verschiedenster Charakteristik und ebenso für Emulsionen. Bei einer Werkzeugmaschine mit nur 10 kW Antriebsleistung macht der Reibungsverlust im Hauptgetriebe bereits rund 2000 kcal aus, und es treten Temperaturschwankungen von 30 bis 400C auf.
Man hat diese sehr unterschiedlichen und gleichzeitig wahrzunehmenden Kühlaufgaben bisher durch getrennte Kühlkreisläufe bewältigt; das bedeutet einen beachtlichen Apparaturenaufwand, da für jeden Kühlkreislauf ein gesonderter Kompressor mit Schaltschütz vorhanden sein muss. Diese Gerätesätze sind, fertigungstechnisch gesehen, Nebenapparaturen, die kostbaren Raum verschlingen. Die Forderung nach grösster Leistung auf kleinstem Raum hat deshalb in der einschlägigen Kühltechnik besondere Bedeutung.
Derartige Aggregate haben ferner den Nachteil, dass der Anlauf mit volfer Belastung erfolgt. Darunter leidet die Lebensdauer der Anlage.
Die Erfindung, die ein Verfahren zum Betrieb einer Kühlanlage, welche einen Kompressor, einen Kondensator und wenigstens einen Kühlkreis mit geregelter Kühltemperatur aufweist, zum Gegenstand hat, zeigt nun einen Weg, der es ermöglicht, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und für eine Mehrzahl von Kühlkreisen nur einen Kompressor zu benutzen, dessen Anlauf stets im entlasteten Zustand erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass nach Erreichen der vorgewählten Kühltemperatur der Kühlkreis unterbrochen, anschliessend das noch im Kühlkreis befindliche Kältemittel bis zum Erreichen eines Minimaldruckes abgesaugt und erst danach der Kompressor abgeschaltet wird, und dass nach dem Wiederschliessen des Kühlkreises der Kompressor erst dann wieder eingeschaltet wird, wenn sich im Kühlkreis ein vom verwendeten Kältemittel abhängiger Druck aufgebaut hat.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kühlanlage zur Durchführung des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in den Kühlkreis ein Magnetventil eingeschaltet ist, das von einem die Kühltemperatur überwachenden Kontaktthermometer gesteuert wird, und dass am Eingang des Kompressors ein Unterdruckwächter an den Kühlkreis angeschlossen ist, der die Ein- und Ausschaltung des Kompressors bewirkt.
Bei einer derartigen Kühlanlage können mehrere, mit Kontaktthermometer und Magnetventil ausgerüstete Kühlkreise an einen durch einen Unterdruckwächter gesteuerten Kompressor angeschlossen sein.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Kühlanlage mit einem Kühlkreis und
Fig. 2 eine Kühlanlage mit mehreren Kühlkreisen und einem gemeinsamen Kompressor.
Die Einkreis-Kühlanlage nach Fig. 1 enthält einen Kompressor 1 mit elektrischem Antriebsmotor 2, einen luftgekühlten Kondensator 3 und einen Kühlkreis mit einem Durchlaufkühler 4 als Rohrbündelverdampfer. An den Kondensator 3 ist ein Sammler 5 angeschlossen, dem ein Filter 6 und ein Trockner 7 nachgeschaltet sind. Mit 8 ist ein Schauglas bezeichnet. Zwischen Kompressor 1 und Kondensator 3 ist ein Überdruckwächter 9 an die Druckleitung angeschlossen. Zur Unterbrechung des Kühlkreises ist ein Magnetventil 10 vorgesehen, das von einem die Kühltemperatur überwachenden und am Eingang 11 des zu kühlenden Mediums, z. B. Öl, zum Durchlaufkühler 4 angeordneten Kontaktthermometer 12 gesteuert wird. Der Ausgang des zu kühlenden Mediums am Durchlaufkühler 4 ist mit 13 bezeichnet. Der Durchlaufkühler 4 ist mit einem thermischen Regulierventil 14 ausgerüstet.
Am Kompressoreingang ist an den Kühlkreis ein Unterdruckwächter 15 angeschlossen, der den Kompressormotor 2 ein- und ausschaltet.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einkreis-Kühlanlage ist folgende:
Sobald bei laufendem Kompressor 1 im Kühlkreis die vorgewählte Kühltemperatur erreicht ist, beginnt der Abschaltvorgang damit, dass ein Schaltsignal vom Kontaktthermome ter 12 die Schliessung des Magnetventils 10 bewirkt, so dass der Kühlkreis unterbrochen wird. Der zunächst weiterlaufende Kompressor 1 saugt das noch im Kühlkreis (ab Magnetventil 5) befindliche Kältemittel bis auf einen geringen, am Unterdruckwächter 15 eingestellten Minimaldruck ab. Dieser Minimaldruck beträgt bei üblichen Kältemitteln etwa 0,5 atü.
Sobald dieser Minimaldruck erreicht ist, schaltet der Unterdruckwächter 15 den Kompressormotor 2 ab.
Der Einschaltvorgang läuft umgekehrt ab. Ein Schaltsignal vom Kontaktthermometer 12 bewirkt die Öffnung des Magnetventils 10, so dass der Kühlkreis wieder geschlossen wird. Nunmehr baut sich im Kühlkreis ein Druck auf, der je nach dem verwendeten Kältemittel 1 bis 2 atü beträgt. Auf diesen Druck spricht der Unterdruckwächter 15 an, worauf der Kompressor 1 wieder in Betrieb gesetzt wird.
Bei der Mehrkreis-Kühlanlage nach Fig. 2 zum gleichzeitigen Kühlen mehrerer, verschiedener Medien sind beispielsweise drei mit Kontaktthermometer 12a, 12b bzw. 12c und Magnetventil 10a, lOb bzw. 10c ausgerüstete Kühlkreise an einen gemeinsamen, durch einen Unterdruckwächter 15 gesteuerten Kompressor 1 angeschlossen. Die Kompressorleistung wird für den Gesamtwärmeanfall ausgelegt, und für jeden Kühlkreis wird ein entsprechender, als Rohrbündelverdampfer wirkender Durchlaufkühler 4a, 4b bzw. 4c ausgewählt. Im übrigen ist diese Mehrkreis-Kühlanlage gleich aufgebaut wie die Einkreis-Kühlanlage nach Fig. 1 und arbeitet grundsätzlich in gleicher Weise wie jene.
Wird in einem der Kühlkreise, z. B. in demjenigen mit dem Durchlaufkühler 4a, beim Erreichen der Solltemperatur durch ein Schaltsignal vom Kontaktthermometer 12a das Magnetventil 10a geschlossen, dann ist dieser nun unterbrochene Kühlkreis am Wärmeaustausch nicht mehr beteiligt. So ergibt sich gegenüber dem Betrieb mehrerer Kühlkreise mit je einem zugeteilten Kompressor, dass die volle Kompressorleistung immer in den gerade eingeschalteten Kühlkreisen wirksam ist.
Erst nach Erreichen der eingestellten Solltemperatur in allen Kühlkreisen, wenn alle Magnetventile 10a, lOb und 10c geschlossen sind und aus allen Kühlkreisen das restliche Kältemittel abgesaugt ist, wird der Unterdruckwächter 15 zum Ansprechen gebracht und dadurch der gemeinsame Kompressor 1 stillgesetzt. Sobald in einem der Kühlkreise erneut ein Kühlbedarf entsteht, wird der Kompressor 1 in der früher beschriebenen Weise wieder eingeschaltet.
Die beschriebene Mehrkreis-Kühlanlage hat beachtliche Vorteile. Der Platzbedarf ist gegenüber Einzelaggregaten wesentlich verringert. Da der Kompressor mehrere Kühlkreise bedient, sind auch die Anschaffungskosten erheblich geringer.
So kann eine Mehrkreis-Kühlanlage mit einer Kälteleistung von 5400 kcal/h bei einer Motorleistung von nur 3 PS auf einem Raum von nur 0,6 m3 untergebracht werden, und der Preis liegt bei nur 20 desjenigen vergleichbarer Einzelanlagen.