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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zirkuliervorrichtung
für die
zirkulierende Zufuhr einer Flüssigkeit
mit konstanter Temperatur zu einer Last, bspw. wenn eine Wärmelast
mit der Flüssigkeit konstanter
Temperatur gekühlt
wird.
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Beim
Kühlen
einer Last mit dieser Art von Zirkuliervorrichtung wird bspw. ein
Kühlmittel
als Konstanttemperaturflüssigkeit
mit einer Temperatur, die eingestellt wird, in einem Tank aufgenommen
und der Last durch Rohrleitungen mit Hilfe einer Pumpe zirkulierend
zugeführt,
um die Last dadurch abzukühlen. Durch
das Kühlen
der Last steigt die Temperatur des Kühlmittels an, dieses fließt zurück in den
Tank und tauscht Wärme
mit einem Kältemittel
in einem Wärmetauscher,
um dadurch die Temperatur einzustellen.
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Die
Last ist normalerweise durch von einem Benutzer vorbereitete Rohrleitungen
mit der Zirkuliervorrichtung verbunden. Die Art, Anordnung und dgl. der
Last unterscheiden sich in Abhängigkeit
von den Einsatzbedingungen. Wenn die Durchflusskapazitäten der
Rohrleitung und der Last groß sind,
kann ein Flüssigkeitsniveau
in dem Tank stark absinken, wenn der Betrieb der Zirkuliervorrichtung
beginnt, um das Kühlmittel
der Rohrleitung und der Wärmelast
zuzuführen.
In manchen Fällen
besteht die Befürchtung, dass
die Verringerung des Flüssigkeitsniveaus
in dem Tank den Betrieb der Pumpe behindert.
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Andererseits
wird vorzugsweise das gesamte Kühlmittel,
das die Last und die die Vorrichtung mit der Last verbindende Rohrleitung
füllt,
in den Tank zurückgeführt, wenn
der Betrieb der Zirkuliervorrichtung abgeschlossen ist oder bei
der Wartung, Inspektion oder dgl. der Vorrichtung. Wird aber Kühlmittel
in einer solchen Menge verwendet, dass bei einem Dauerbetrieb der
Vorrichtung ein ausreichendes Flüssigkeitsniveau
in dem Tank erreicht wird, kann das gesamte Kühlmittel nicht in dem Tank
aufgenommen werden und das Kühlmittel
kann abhängig
von den Durchflusskapazitäten
der Rohrleitung und der Last beim Zurückführen in den Tank überlaufen.
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Zur
Lösung
dieser Probleme wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine
Flüssigkeitsniveauregulierkammer
in einem Tank vorgesehen ist und über einen Bodenbereich mit
dem Inneren des Tanks in Verbindung steht, wobei komprimiertes Gas zu/von
der Flüssigkeitsniveauregulierkammer
zugeführt
bzw. abgeführt
wird, um zu bewirken, dass eine Konstanttemperaturflüssigkeit
aus der Flüssigkeitsniveauregulierkammer
in den Tank oder umgekehrt fließt,
um dadurch das Flüssigkeitsniveau
der Konstanttemperaturflüssigkeit
in dem Tank zu regulieren (vgl. JP 2002-181427 A).
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Diese
Zirkuliervorrichtung hat den Vorteil, dass das Flüssigkeitsniveau
der Konstanttemperaturflüssigkeit
in dem Tank sich nicht um einen großen Wert ändert, wenn der Betrieb beginnt
oder abgeschlossen ist, und dass eine kleine Menge der Konstanttemperaturflüssigkeit
effizient genutzt werden kann.
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Bei
der in der JP 2002-181427 A beschriebenen Zirkuliervorrichtung ist
es jedoch notwendig, eine Wärmeisolierung
um den Tank vorzusehen, um die Flüssigkeit, deren Temperatur
eingestellt und die in dem Tank aufgenommen ist, zu isolieren. Dadurch vergrößert sich
die Vorrichtung und ihr Gewicht, so dass sich die Herstellkosten
erhöhen.
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Aus
der
US 6,269,873 B1 ist
ein Verfahren zur Steuerung des Wärmeaustausches in einem Nuklearreaktor
bekannt, wobei über
einen Wärmetauscher
die von dem Kern eines Druckwasserreaktors erzeugte Energie abgeführt wird.
Neben der Hauptenergiegewinnung in dem Primärkreislauf werden niedrige
Energieniveaus über
eine Wärmetauschschleife
abgeführt.
Hierbei wird das aus dem Reaktorkessel kommende heiße Wasser,
das etwa eine Temperatur von 250° bis
330°C aufweist, über eine Leitung
durch einen Flüssigkeitstank
geführt,
der Wasser einer Temperatur von etwa 20° bis 40°C enthält. Der Wärmetausch zwischen dem heißen Wasser
der Leitung und dem kalten Wasser in dem Tank erfolgt über einen
Wärmetauscher.
Der Wärmetausch
wird hierbei über
ein "thermisches
Ventilsystem" geregelt,
welches eine in dem Tank angeordnete Glocke aufweist, in welcher
der Wärmetauscher der
Leitung aufgenommen ist und die nach unten offen ist. Durch den
Wärmetausch
in der Glocke aus dem Wasser des Tanks erzeugter Dampf kann über Öffnungen
gesteuert durch ein Ventil abgeführt
werden. Wird das Ventil geschlossen, so dass der Dampf nicht aus
der Glocke entweichen kann, verdrängt der Dampf das Wasser nach
unten aus der Glocke, so dass der Wärmetauscher vollständig von
Dampf umgeben und dementsprechend mangels Temperaturdifferenz keine
weitere Abkühlung
der den Wärmetauscher
durchströmenden
heißen
Flüssigkeit
der Leitung erfolgt. Die als Wärmetauschflüssigkeit
in dem Tank herangezogene Flüssigkeit
wird über
einen weiteren Wärmetauscher
in dem Tank wieder abgekühlt.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung dient der Lösung der obigen Probleme und
es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung
vorzuschlagen, die eine Wärmeisolation
und Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus
der in dem Tank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
erreicht, wobei die Größe und das
Gewicht der Vorrichtung reduziert und damit die Herstellkosten verringert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird eine Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung vorgeschlagen
mit: einem Haupttank zur Aufnahme einer Konstanttemperaturflüssigkeit,
deren Temperatur eingestellt wird, wobei der Haupttank einen Boden aufweist
und mit einem Deckel verschlossen ist; einem Untertank, in dem der
gesamte Haupttank angeordnet ist, wobei der Untertank einen Boden
aufweist und mit einem Deckel verschlossen ist; einem Zufuhrrohr
und einem Rückführrohr für die Verbindung des
Haupttankes mit einer Last, welcher die Konstanttemperaturflüssigkeit
zuzuführen
ist; und einer Zirkulierpumpe für
die zirkulierende Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit
zu der Last durch das Zufuhrrohr und das Rückführrohr, wobei der Haupttank in
dem Untertank gehalten wird, wobei ein Spalt (Lücke) als Wärmeisolierschicht um den Haupttank
vorgesehen ist, und mit einem Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
zur Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus
in dem Haupttank durch Zufuhr und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit
zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank.
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Dadurch
kann die Wärmeisolation
und die Regulierung des Flüssigkeitsniveaus
der Konstanttemperaturflüssigkeit,
die in dem Haupttank aufgenommen ist, durch Nutzen desselben Spaltes
erreicht werden, der zwischen dem Haupttank und dem Untertank ausgebildet
ist. Hierbei weist der Untertank vorzugsweise einen Flüssigkeitsabfuhrmechanismus für die Abfuhr
der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
nach außen
auf. Dadurch ist es möglich,
die in dem Spalt in dem Untertank verbleibende Konstanttemperaturflüssigkeit
während
des stetigen Betriebs der Zirkuliervorrichtung nach außen abzuführen, um
dadurch eine Verringerung der Wärmeisolationswirkung
des Spaltes zu vermeiden.
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Konkret
gesagt weist der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus
vorzugsweise eine Ablassöffnung
in einem Bodenbereich des Untertanks auf, die durch ein erstes Ventil
geöffnet
und geschlossen wird. Durch Öffnen
des Ventils zum Öffnen
der Ablassöffnung
kann die Konstanttemperaturflüssigkeit
nach außen
abgeführt
werden.
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Der
Haupttank weist vorzugsweise erste Flüssigkeitsniveaufeststellmittel
zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus
der in dem Haupttank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
auf. Der Untertank weist vorzugsweise zweite Flüssigkeitsniveaufeststellmittel
zur Erfassung eines Flüssigkeitsniveaus
der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
auf, und der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus
führt vorzugsweise die
in dem Spalt in dem Untertank aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit
nach außen
ab, wenn die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel
feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank gleich oder höher
ist als ein festgelegtes Minimalniveau, und die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel
feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Untertank gleich oder höher
ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
eine Ablassöffnung
auf, die an einem oberen Bereich des Haupttankes vorgesehen ist,
um der in dem Haupttank aufgenommen Kon stanttemperaturflüssigkeit
ein Überlaufen
in den Spalt in dem Untertank zu erlauben, und eine Regulierpumpe
für die
Zufuhr der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
in den Haupttank.
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Hierbei
ist die Ablassöffnung
vorzugsweise in einer Seitenwand des Haupttanks ausgebildet und weist
ein zweites Ventil zum Öffnen
und Schließen der
Ablassöffnung
auf.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine
Regulierpumpe für
die Zufuhr und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren des
Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank auf.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
eine Gaszufuhrquelle für
die Zufuhr von komprimiertem Gas in den Spalt in dem Untertank und
eine Zufuhr-/Ablassöffnung
in einem Bodenbereich des Haupttankes auf, die durch ein drittes
Ventil geöffnet
und geschlossen wird, wobei der Mechanismus das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank durch Regelung des Druckes in dem Spalt in dem
Untertank regelt, um die Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren
des Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank durch die Zufuhr-/Ablassöffnung zu
verschieben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
wird der gesamte Haupttank zur Aufnahme der Konstanttemperaturflüssigkeit,
deren Temperatur eingestellt wird, in dem Untertank aufgenommen,
wobei ein Spalt als Wärmeisolationsschicht um
den Haupttank vorgesehen ist, und der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
kann die Konstanttemperaturflüssigkeit
zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem in dem Untertank ausgebildeten
Spalt verschieben. Dadurch ist es möglich, eine Wärmeisolation
und Regelung des Flüssig keitsniveaus
der in dem Haupttank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit
zu erreichen, wobei der selbe Spalt in dem Untertank genutzt wird.
Als Folge hiervon kann auf den Wärmeisolator
in dem Haupttank verzichtet werden und die Größe und das Gewicht der Gesamtvorrichtung
können
reduziert werden, um die Herstellkosten zu verringern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung
näher erläutert. Dabei
bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale
für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2(a)–(d)
zeigen die Betriebsweise, wenn der Betrieb der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
beginnt;
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3(a)–(d)
zeigen die Betriebsweise, wenn der Betrieb der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
abgeschlossen ist,
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4 zeigt
eine andere Form der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung;
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5 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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7 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Zirkuliervorrichtung umfasst einen Haupttank 2 zur
Aufnahme einer Konstanttemperaturflüssigkeit 1, deren Temperatur
eingestellt wird, einen Untertank 3, in den der gesamte
Haupttank 2 angeordnet und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufgenommen
ist, ein Zufuhrrohr 5 und ein Rückführrohr 6, welche den Haupttank 2 mit
einer Last 4, welcher die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zuzuführen ist,
verbinden, eine Zirkulationspumpe 7 für die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu
der Last 4 durch das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 und
Temperatureinstellmittel 8 zum Einstellen der Temperatur
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
die von der Last 4 zurückgeführt wird.
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Der
Haupttank 2 besteht aus einer zylindrischen Seitenwand 2a,
einer Bodenplatte 2b zum Schließen eines unteren Endes der
Seitenwand 2a, um einen Boden des Haupttankes 2 zu
bilden, und einer Deckelplatte 2c zum Schließen eines
oberen Endes der Seitenwand 2a. An den Haupttank 2 sind
das Zufuhrrohr 5 für
die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu der
Last und das Rückführrohr 6, über welches
die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
der Last 4 zu dem Haupttank 2 zurückfließen kann,
angeschlossen. An dem Zufuhrrohr 5 ist die Zirkulationspumpe 7 vorgesehen.
An dem Rückführrohr 6 sind die
Temperatureinstellmittel 8 vorgesehen, die aus einem Wärmetauscher,
einer Heizung und dgl. bestehen, um die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
die Wärme
an die Last 4 abgegeben bzw. von dieser aufgenommen hat,
auf eine geeignete gewählte
Temperatur einzustellen. Die Zirkulationspumpe 7 kann eine
Tauchpumpe sein, und die Temperatureinstellmittel 8 können in
dem Haupttank 2 vorgesehen sein.
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Der
Untertank 3 besteht aus einer zylindrischen Seitenwand 3a,
einer Bodenplatte 3b zum Verschließen eines unteren Endes der
Seitenwand 3a, um einen Boden des Untertanks 3 zu
bilden und einer Deckelplatte 3c zum Verschließen eines
oberen Endes der Seitenwand 3a. Ähnlich wie der Haupttank 2 hat
der Untertank 3 somit einen Boden und wird durch einen
Deckel verschlossen. Die Höhe
der Seitenwand 3a des Untertanks 3 und die Größen der
Bodenplatte 3b und der Deckelplatte 3c sind größer als die
des Haupttankes 2, so dass der gesamte Haupttank 2 in
dem Untertank 3 aufgenommen werden kann. Außerdem ist
an einem oberen Bereich des Untertanks 3 eine Einlass-
oder Einspritzöffnung 3d für die Zufuhr
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in den
Untertank 3 vorgesehen und kann durch eine Kappe 3e geöffnet und
verschlossen werden.
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In
dem Untertank 3 wird der Haupttank 2 durch geeignete
Mittel gehalten, wobei ein Spalt (Lücke) 9, der als Wärmeisolationsschicht
dient, zwischen der Außenseite
des Haupttankes 2 und der Innenseite des Untertankes 3 gebildet
wird. Durch diesen um den Umfang der Haupttankes 2 und
zwischen dem Haupttank 2 und dem Untertank 3 ausgebildeten Spalt 9 ist
es möglich,
die Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
deren Temperatur mit Hilfe der Temperatureinstellmittel 8 eingestellt
wird und die in dem Haupttank 2 aufgenommen ist, zu isolieren.
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In
der Zirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
einen später
beschriebenen Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
zugeführt und
abgeführt
und zwischen dem Inneren des Haupttanks 2 und dem Spalt 9 in
dem Untertank bewegt. Durch Rückgewinnung
der den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und
das Rückführrohr 6 füllenden
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 kann
die Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
die zu viel ist, um in dem Haupttank 2 aufgenommen zu werden,
in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommen
werden, oder die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 kann
dem Haupttank 2 zugeführt
werden, so dass der Betrieb der Zirkuliervorrichtung nicht durch
Verringerung des Flüssigkeitsniveaus
in dem Haupttank 2 behindert wird, wenn der Betrieb der
Zirkuliervorrichtung aufgenommen wird.
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Da
der gesamte Haupttank 2 zur Aufnahme der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in
dem Untertank 3 aufgenommen ist, wobei der Spalt 9 als
Wärmeisolationsschicht
um den Haupttank 2 vorgesehen ist, und weil die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen
dem Inneren des Haupttankes 2 und dem in dem Untertank 3 ausgebildeten
Spalt 9 durch den Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
hin und her bewegt werden kann, kann die Wärmeisolation und die Regelung
des Flüssigkeitsniveaus
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in
dem Haupttank 2 durch Nutzung des selben Spaltes 9 in
dem Untertank 3 erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den
Wärmeisolator,
der herkömmlicherweise
in dem Haupttank 2 eingesetzt wird, wegzulassen, um dadurch
die Größe und das
Gewicht der gesamten Zirkuliervorrichtung zu reduzieren und die
Herstellkosten zu senken. Da bei der Entsorgung der Vorrichtung
der Wärmeisolator
nicht mehr abgetrennt werden muss, können auch die Entsorgungskosten
verringert werden.
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Der
Untertank 3 weist einen Flüssigkeitsablassmechanismus 10 für die Abfuhr
der in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommenen
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach
außen
auf. Der Flüssigkeitsablassmechanismus 10 besteht
aus einer Ablassöffnung 10a,
die in der Seitenwand 3a in der Nähe des Bodens 3b des
Untertanks 3 und unterhalb des Bodens 2b des Haupttanks 2 ausgebildet
ist, und einem ersten Ventil 10b zum Öffnen und Schließen der
Ablassöffnung 10a.
Die Ablassöffnung 10a kann
auch in der Bodenplatte 3b des Unter tanks 3 ausgebildet sein.
Die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 verringert die
Wärmeisolationswirkung
des Spaltes 9. Nach Betriebsbeginn der Zirkuliervorrichtung
ist es aber möglich,
diese Verringerung der Wärmeisolationswirkung des
Spaltes 9 zu vermeiden, wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und
das Rückführrohr 6 verteilt
wird und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 mit geeignetem
Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 gehalten wird (vgl. 3(d)),
d.h. während
des stetigen Betriebs, indem das erste Ventil 10b geöffnet wird,
um die Ablassöffnung 10a zu öffnen und
die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 verbliebene
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach
außen
abzuführen.
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Die
Last 4 ist bspw. eine Wärmelast.
In diesem Fall ist die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 ein Kühlmittel.
Als Kühlmittel
wird bspw. eine vollständig fluorierte
Flüssigkeit,
reines Wasser, Ethylenglykol oder dgl. verwendet.
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Der
Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
umfasst eine Ablassöffnung 11a,
die durch ein zweites Ventil 11b in der Seitenwand 2a eines
oberen Bereiches des Haupttankes 2 geöffnet und geschlossen wird,
und eine Regulierpumpe 12, die an einem Zufuhrrohr 12a vorgesehen
ist, welches das Innere des Haupttankes 2 und den Spalt 9 in
dem Untertank 3 verbindet. Durch Öffnen des zweiten Ventils 11b, um
die Ablassöffnung 11a zu öffnen, kann
die in dem Haupttank 2 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in
den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen.
Durch Betrieb der Regulierpumpe 12 wird außerdem die
in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
dem Bodenbereich des Untertanks 3 durch das Zufuhrrohr 12a angesaugt
und dem oberen Bereiches des Haupttanks 2 zugeführt. Hierbei
kann die Regulierpumpe 12 eine Tauchpumpe sein.
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Der
Haupttank 2 weist erste Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 zur
Erfassung des Flüssigkeitsniveaus
der in dem Haupttank 2 aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf,
und der Untertank 3 weist zweite Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 zur
Erfassung des Flüssigkeitsniveaus
der in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommenen
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf.
Die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 werden
durch einen Niveausensor A gebildet, in dem Haupttank 2 unterhalb der
Ablassöffnung 11a und
auf einer Höhe,
die dem niedrigsten Flüssigkeitsniveau
des Haupttanks 2 entspricht, angeordnet ist, und einen
Niveausensor B, der in dem Haupttank 2 oberhalb Ablassöffnung 11a und
auf einer Höhe
entsprechend dem höchsten Flüssigkeitsniveau
des Haupttanks 2 angeordnet ist. Die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 werden
durch einen Niveausensor C gebildet, der an einer Position in dem
Bodenbereich des Untertanks 3 oberhalb der Ablassöffnung 10a und
unterhalb der Bodenfläche
des Haupttanks 2 angeordnet ist. Die Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 bzw. 14 sind
nicht auf die oben beschriebenen Niveausensoren beschränkt, sondern
es können
auch Niveauschalter oder dgl. zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus
eingesetzt werden.
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Stellen
die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 niedriger ist als ein festgelegtes Minimalniveau,
und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Untertank 3 gleich oder höher ist als ein festgelegtes
Niveau, d.h. wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht durch
den Niveausensor A aber durch den Niveausensor C erfasst wird, so
wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
dem Spalt 9 in dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu
pumpen.
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Stellen
die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 gleich oder höher ist als ein festgelegtes Maximalniveau,
d.h., wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem
Niveausen sor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geöffnet, um
die aus dem Haupttank 2 überlaufende Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Ablassöffnung 11a in
den Spalt 9 in den Untertank 3 abzuführen. Es
ist auch möglich, dass
das zweite Ventil 11b manuell geöffnet und geschlossen wird
und ein Alarm ausgelöst
wird, um den Öffnungsvorgang
zu veranlassen.
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Stellen
die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 während des
oben beschriebenen Dauerbetriebs der Zirkuliervorrichtung fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 gleich oder höher ist als ein festgelegtes
Minimalniveau und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Untertank 3 gleich oder höher ist als ein festgelegtes
Flüssigkeitsniveau,
d.h. wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 gleichzeitig
von den Niveausensoren A und C erfasst wird, wird die Ablassöffnung 10a durch
das erste Ventil 10b geöffnet,
um die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach
außen
abzuführen.
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Stellen
die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 niedriger ist als ein festgelegtes Minimalniveau,
und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest,
dass das Flüssigkeitsniveau
in dem Untertank 3 niedriger ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau,
d.h. wenn weder der Niveausensor A noch der Niveausensor C die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst,
so wird außerdem
ein Alarm ausgelöst,
um das Auffüllen
des Spaltes 9 mit Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die
Einlassöffnung 3d des
Untertanks 3 zu veranlassen.
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Hierbei
ist es, wie in 4 dargestellt, auch möglich, dass
ein Hilfstank 15, in dem die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufgenommen
ist, von außen durch
ein drittes Ventil 15a mit dem Untertank 3 verbunden
wird und dass das dritte Ventil 15a geöffnet wird, um den Spalt 9 in
dem Untertank 3 aus dem Hilfstank 15 wieder mit
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufzufüllen, wenn
weder der Niveau sensor A noch der Niveausensor C die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst.
Es ist auch möglich,
dass das dritte Ventil 15a manuell geöffnet und geschlossen wird und
dass ein Alarm ausgelöst
wird, um das Öffnen des
dritten Ventils 15a zu veranlassen.
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Nachfolgend
wird die Betriebsweise der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der Ausführungsform
mit Bezug auf die 2 und 3 im Detail
beschrieben.
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Zunächst wird
beim Beginn des Betriebes, wie es in 2 dargestellt
ist, die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 über die
Einlassöffnung 3d in
den Spalt 9 in dem Untertank 3 eingeführt. In
einem Zustand, in dem die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem
Niveausensor C erfasst, von dem Niveausensor A aber nicht erfasst
wird, wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
dem Spalt 9 in dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu
fördern,
bis der Sensor A die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst.
Zu dieser Zeit wird eine zusätzliche
Menge an Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zur
Förderung
in den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und
das Rückführrohr 6 in
den Untertank 3 eingeführt
(vgl. 2(a)).
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Wird
dann die Zirkulationspumpe 7 angetrieben, so wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem
Haupttank 2 über
das Zufuhrrohr 5 in den Durchflussdurchgang in der Last 4 und
dann die Rückführleitung 6 gepumpt
und als Folge reduziert sich das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 und
der Niveausensor A erfasst die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht
mehr. Dann wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aus
dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu pumpen (2(b) bis 2(d)).
Hierbei wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die letztendlich
in dem Untertank 3 verbleibt, durch Öffnen des ersten Ventils 10b über die
Ablassöffnung 10a aus
dem Untertank 3 nach außen abgeführt.
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Während des
Dauerbetriebs wird als nächstes
die Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
deren Temperatur mit Hilfe der Temperatureinstellmittel 8 eingestellt
wird, durch die Zirkulationspumpe 7 von dem Haupttank 2 zirkulierend
durch die Zufuhrleitung 5 und die Rückführleitung 6 zu der
Last 4 gepumpt und gleichzeitig die Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
die in dem Haupttank 2 aufgenommen ist, durch die Wärmeisolationswirkung
des Spaltes 9 in dem Untertank 3 isoliert.
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Wenn
eine vollständig
fluorierte Flüssigkeit, deren
Volumen sich in Abhängigkeit
von der Temperatur in hohem Maße ändert, als
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 eingesetzt
wird, nimmt das Volumen der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu, wenn
eine eingestellte Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Temperatureinstellmittel 8 auf eine höhere Temperatur
geändert
wird und die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf die
höhere
Temperatur ansteigt. Wird während
des Dauerbetriebes die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem
Haupttank 2 durch den Niveausensor B erfasst, so wird das zweite
Ventil 11b geöffnet,
damit die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Ablassöffnung 11a in
den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen
kann. Wird dann die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem
Untertank 3 von dem Niveausensor C erfasst, wird das erste
Ventil 10b geöffnet,
um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Ablassöffnung 10a aus
dem Untertank 3 nach außen abzuführen. Wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht
von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geschlossen.
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Wenn
dagegen die eingestellte Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Temperatureinstellmittel 8 auf eine niedrigere Temperatur geändert wird
und sich die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf diese
niedrige Temperatur reduziert, verringert sich das Volumen der Konstanttemperaturflüssigkeit 1.
Wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in
dem Haupttank 2 während
des Dauerbetriebes nicht von dem Niveausensor A erfasst wird, wird daher
ein Befehl gegeben, den Untertank 3 durch Zufuhr einer
notwendigen Menge an Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufzufüllen. Wird
die aufgefüllte
Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
dem Niveausensor C erfasst, so wird dann die Flüssigkeit 1 durch die
Regelpumpe 12 in den Haupttank 2 gepumpt, bis
die Flüssigkeit 1 von
dem Niveausensor A erfasst wird. Hierbei wird die letztendlich in
dem Untertank 3 verbleibende Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch Öffnen des
ersten Ventils 10b durch die Ablassöffnung 10a aus dem
Untertank 3 nach außen abgeführt.
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Bei
der Rückgewinnung
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in
die Tanks 2, 3, wenn der Betrieb abgeschlossen
ist, wird zunächst
die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die
Temperatureinstellmittel 8 auf einen höheren Wert eingestellt als
der Taupunkt in dem Raum, um eine Kondensation zu vermeiden. Dann
wird, wie in 3 gezeigt, die Konstanttemperaturflüssigkeit 1,
die den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und
das Rückführrohr 6 füllt, durch
Ausblasen mit Druckluft oder dgl. in den Haupttank 2 zurückgeführt. Wenn das
Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 ansteigt (3(b))
und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von
dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geöffnet, damit
die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch
die Ablassöffnung 11a in
den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen
kann (3(c)). Wenn die Rückgewinnung
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 abgeschlossen
ist und erkannt wird, dass die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht
von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geschlossen
(3(d)). Erreicht das Flüssigkeitsniveau
des Untertanks 3 die Höhe
des zweiten Ventils 11b bevor die Rückgewinnung abgeschlossen ist,
erfasst der Niveausensor B vorzugsweise einen abnormalen Zustand
des Flüssigkeitsniveaus
und löst
Alarm aus.
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Die 5 bis 7 zeigen
zweite bis vierte Ausführungsformen
der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Um
Wiederholungen zu vermeiden, wird auf eine detaillierte Beschreibung
derjenigen Komponenten, die denen der erste Ausführungsform entsprechen, verzichtet.
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Zunächst umfasst
bei der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform
der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
eine Ablassöffnung 16, die
an der Seitenwand 2a im oberen Bereich des Haupttanks 2 auf
einer Höhe,
die dem höchsten
Flüssigkeitsniveau
der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 entspricht,
ausgebildet ist, und die Tauchpumpe als Regelpumpe 12.
Durch die Ablassöffnung 16 können der
Haupttank 2 und der Spalt 9 in dem Untertank 3 immer
miteinander kommunizieren. Daher ist bei dieser Ausführungsform
das zweite Ventil 11b weggelassen.
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Bei
der in 6 gezeigten dritten Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
die Regelpumpe 12 für
die Verschiebung (Zufuhr und Abfuhr) der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen
dem Inneren des Haupttanks 2 und dem Spalt 9 in
dem Untertank 3. Ein Endbereich eines mit der Regelpumpe 12 verbundenen
Zufuhrrohres 12a auf der Seite des Haupttanks 2 ist
an einer Position einer Höhe,
die dem höchsten
Flüssigkeitsniveau
des Haupttanks 2 entspricht, offen. Daher sind bei dieser
Ausführungsform
die Ablassöffnung 11a und
das zweite Ventil 11b weggelassen.
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Außerdem umfasst
bei der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform
der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus
eine Gaszufuhrquelle 17 für die Zufuhr von komprimierten
Gas in den Spalt 9 in dem Untertank 3 und eine
Zufuhr-/Ablassöffnung 18a in
der Seitenwand 2a an einem Bodenbereich des Haupttanks 2,
die durch ein drittes Ventil 18b geöffnet und geschlossen werden kann. Durch Regelung
des Druckes des Spaltes 9 in dem Untertank 3 für die Zufuhr
und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen
dem Haupttank 2 und dem Spalt 9 in dem Untertank 3 durch
die Zufuhr-/Ablassöffnung 18a kann
das Flüssigkeitsniveau
in dem Haupttank 2 reguliert werden. Als Zirkulationspumpe 7 wird
eine Tauchpumpe eingesetzt. Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform
die Regelpumpe 12, die Ablassöffnung 11a und das
zweite Ventil 11b weggelassen. Die Zufuhr-/Ablassöffnung 18a kann auch
in der Bodenplatte 26 des Haupttanks 2 vorgesehen
sein.