DE102006003372A1

DE102006003372A1 - Anordnung und Verfahren zum Kühlen einer Maschinenkomponente

Info

Publication number: DE102006003372A1
Application number: DE102006003372A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Fuchs
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die Kühlanordnung weist eine von Kühlmittel durchflutete Kühlmatte (2) auf, die um die zu kühlende Komponente (1), z.B. einen Motor, positioniert ist. Die Kühlmatte (2) ist dabei direkt auf die Komponente (1) gelegt. Sie weist z.B. einen Kühlkanal (10) auf, durch den das Kühlmittel geleitet wird, das über einen Zulauf (3) aus einem Kühlaggregat (5) der Kühlmatte (2) zugeführt wird. Weiterhin kann ein Rücklauf (4) für das Kühlmittel vorgesehen werden, über den Kühlmittel von der Kühlmatte (2) zum Kühlaggregat (5) fließen kann.

Description

Komponenten von Maschinen, wie z.B. Motoren, müssen häufig im Betrieb gekühlt werden. Dazu ist bekannt, ein Kühlmittel, z.B. eine Kühlflüssigkeit, zu verwenden. Ein Beispiel dazu ist DE 199 50 660 B4 zu entnehmen. Dort ist eine Kühlanordnung für einen Motor beschrieben. Das Motorgehäuse ist von einem Hüllrohr umgeben, das mit diesem einen Kühlmittelraum bildet, der seitlich abgedichtet ist. Der Kühlmittelraum ist von einem Kühlmittel durchflossen, das von einem Zufluss zu einem Abfluss strömt, so dass ein Kühlmittelkreislauf gebildet wird. In dem Kühlmittelraum sind Leitelemente angeordnet, um das Kühlmittel zu lenken. Eine entsprechende Anordnung ist auch aus JP 08019218 A bekannt.

Die bekannten Kühlanordnungen sind an die zu kühlenden Komponenten entsprechend deren Einsatzfall angepasst und können bei sich ändernden Umgebungsbedingungen oder technischen Änderungen oft nicht mehr ausreichend kühlen. Dann kann versucht werden, dieses Problem mit zusätzlichen Lüftungsschlitzen bei der Komponente, mit neben der Komponente angeordneten Lüftern oder mit einer Änderung der Flüssigkeitskühlung der Komponente zu lösen. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Aufwand, besonders kritisch ist dies, wenn diese Probleme im Feld auftreten und vom Service zu beheben sind.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Kühlanordnung anzugeben, die servicefreundlich ist und auch leicht nachrüstbar ist.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Kühlanordnung hat den großen Vorteil, dass der Kühleffekt bei der Komponente dadurch erreicht wird, dass eine Kühlmatte (Kühlpad) um die zu kühlende Komponente, z.B. einen elektrischen Motor, entsprechend dem gewünschten Kühlziel gelegt werden kann. Dies kann auch im Feld durch den Service erfolgen, der nach Bedarf die Kühlanordnung einsetzen kann. Ebenso einfach ist es, wenn die Kühlanordnung wieder von der Komponente entfernt werden soll. Dann muss die Kühlmatte nur von der Komponente abgehoben werden. Somit ist es möglich, eine Komponente zu kühlen, auch wenn das Kühlproblem erst in der Anwendung auftritt oder z.B. die bereits vorgesehene Kühlung nicht ausreichend ist. Dabei kann als Kühlmittel jedes übliche zur Kühlung geeignete Mittel verwendet werden, z.B. eine Kühlflüssigkeit wie Wasser. Besonders vorteilhaft ist, dass ein bereits vorhandener Kühlmittelkreislauf durch die Abnahme der Kühlmatte nicht beeinträchtigt wird und z.B. kein Kühlmittel verloren geht.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Um der Kühlmatte ein Kühlmittel zuzuführen, kann dieses über einen Zulauf aus einem Kühlaggregat entnommen werden. Ebenso kann das Kühlmittel, das die Komponente gekühlt hat, durch einen Rücklauf dem Kühlaggregat wieder zugeführt werden, in dem dem Kühlmittel die übernommene Wärme wieder entzogen werden kann.

Die Kühlmatte kann auf einfache Weise derart realisiert werden, dass in einer Wärme leitenden Kunststoffmatte oder Metallmatte mindestens ein Kühlkanal angeordnet ist, durch den das Kühlmittel geleitet wird. Die Metallmatte oder Kunststoffmatte kann flexibel ausgeführt sein, so dass die Kühlmatte um die zu kühlende Komponente herum gelegt werden kann. Sie kann aber auch nicht flexibel, mehrteilig oder abschnittsweise starr ausgeführt sein und an den An wendungsfall angepasst sein, mit dem Nachteil, dass ihr Einsatzfall dann begrenzt ist.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Kühlmatte auf einer Seitenfläche eine Membran aufweisen, durch die Kühlmittel verdunsten kann. Dann wird der Kühlmatte das Kühlmittel von dem Kühlaggregat zugeführt und die vom Kühlmittel übernommene Wärme durch Verdunstung über die Membran in die Umgebung abgeführt. Evtl. übriges Kühlmittel kann über den Rücklauf dem Kühlaggregat wieder zugeführt werden. Die Membran liegt im Anwendungsfall zweckmäßigerweise auf der der Komponente abgewandten Seite der Kühlmatte. Der Kühlkanal unterhalb der Membran ist dabei derart ausgeführt, dass Kühlmittel von dem Kühlkanal durch die Membran hindurch verdunsten kann.

Die Kühlanordnung kann weiterhin an den Anwendungsfall dadurch angepasst werden, dass mehrere hintereinander angeordnete Kühlmatten vorgesehen sind.

Die Kühlmatte kann einen Kühlkörper aus Metall oder Kunststoff aufweisen, in den der Kühlkanal eingefügt ist. Oder die Kühlmatte kann mindestens zwei Einzelmatten aufweisen, zwischen denen der Kühlkanal liegt. Dann können die Einzelmatten miteinander verklebt sein. Der Kühlkanal kann auch aus einem flexiblen Kühlrohr bestehen, das in den Kühlkörper eingelassen ist, er kann aber auch Teil des Kühlkörpers sein.

Um die Kühlmatte an der Komponente zu arretieren, können in der Kühlmatte Magnete angeordnet werden, durch deren Magnetfelder der Kontakt der Kühlmatte mit der Komponente herstellt wird, vorausgesetzt, zwischen den Magneten und der Komponente besteht eine magnetische Anziehungskraft.

Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind gegeben, wenn die Kühlmatte einen Saugnapf aufweist, mit dem der Kontakt der Kühlmatte mit der Komponente erreicht wird. Oder der Kontakt der Kühlmatte mit der Komponente kann durch eine Klemme erreicht werden, die die Kühlmatte und die Komponente umfasst.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Temperatursensor vorgesehen ist, mit dem die Temperatur der Komponente gemessen wird. Das Temperatursensorsignal kann dann dem Kühlaggregat zugeführt werden, um die Temperatur des der Kühlmatte zuzuführenden Kühlmittels einstellen zu können. Dies kann z.B. mit Hilfe eines Regelkreises erfolgen, der in Abhängigkeit des Temperatursensorsignals diese Temperatur einregelt. Der Temperatursensor kann auf einfache Weise auf die Komponente aufgeklebt werden und mit einem Stecker in das Kühlaggregat eingesteckt werden.

Die Erfindung ist bisher als Beispiel unter Verwendung eines Kühlkanals erläutert worden. Selbstverständlich können auch mehrere Kühlkanäle vorgesehen werden. Ein Kühlkanal kann schlangenförmig in dem Kühlkörper angeordnet werden. Mehrere Kühlkanäle können im Kühlkörper liegen und außerhalb der Kühlmatte mit dem Zulauf und Rücklauf verbunden sein.

An Hand von Ausführungsbeispielen, das in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Kühlanordnung in Anwendung auf einen Motor;
2a, 2b eine Kühlmatte mit eingelegten Magneten zu deren Befestigung an einer Komponente bzw. einen Schnitt durch die Kühlmatte;
3a, 3b eine mehrteilige Kühlmatte bzw. einen Schnitt durch die Kühlmatte;
4a, 4b eine Kühlmatte aus verklebten Einzelmatten bzw. einen Schnitt durch die Kühlmatte.
In 1 ist ein Elektromotor 1 als Beispiel für eine Maschinenkomponente dargestellt, der gekühlt werden muss. Z.B. ergibt sich im Feld im Einsatzfall, dass ein vorhandener Kühlmittelkreislauf für die Kühlung des Motors 1 nicht ausreichend ist. Zur Verbesserung der Kühlung kann der Servicemann die erfindungsgemäße Kühlanordnung KA verwenden. Dazu legt er eine Kühlmatte 2 der Kühlanordnung KA auf den Motor 1 derart, dass die zu kühlenden Bereiche des Motors 1 von der Kühlmatte 2 umgeben sind. Durch die Gestaltung der Kühlmatte 2 kann diese jedem Anwendungsfall angepasst werden. In der Regel wird die Kühlmatte 2 flexibel ausgeführt sein, um dann um den zu kühlenden Bereich des Motors 1 herumgelegt zu werden, wie dies 1 zeigt.
Wenn eine Kühlung nicht mehr erforderlich ist oder wenn der Motor 1 ausgetauscht werden soll, kann die Kühlmatte 2 einfach vom Motor 1 abgenommen werden, ohne dass der bereits vorhandene Kühlmittelkreislauf der Komponente dafür geöffnet werden muss. Deshalb besteht keine Gefahr, dass Kühlmittel aus dem vorhandenen Kühlmittelkreislauf verloren geht. Im Ergebnis ist die Kühlanordnung KA besonders Service freundlich.
Der Kühlmatte 2 kann ein Kühlmittel, z.B. Wasser, über einen Zulauf 3 zugeführt werden. Wenn das Kühlmittel die Kühlmatte 2 durchlaufen hat und die Wärme vom Motor 1 übernommen hat, kann das Kühlmittel über einen Rücklauf 4 einem Kühlaggregat 5 zugeführt werden. Das Kühlaggregat 5 entzieht dem Kühlmittel Wärme, es kann auf übliche Weise aufgebaut sein.
Vorteilhaft ist, wenn die Temperatur des Motors 1 überwacht wird, um die Kühlung richtig einzustellen. Dazu kann ein Temperatursensor 6 verwendet werden, der z. B. an den Motor 1 angeklebt werden kann. Dieser ist mit einem Stecker 7 versehen, der in das Kühlaggregat 5 eingesteckt wird, um die gemessene Temperatur an das Kühlaggregat 5 weiter zu leiten. Eine übliche Regelschaltung im Kühlaggregat 5 kann dann in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur das Kühlmittel so einstellen, dass der Motor 1 nicht zu warm wird.
2a zeigt eine Draufsicht auf eine Kühlmatte, 2b einen Schnitt durch die Kühlmatte der 2a. Die Kühlmatte 8 weist einen Wärme leitenden Kühlkörper 9 aus Metall oder Kunststoff auf, in dem ein Kühlkanal 10 eingebettet ist, der schlangenförmig durch den Kühlkörper 9 geführt ist. Zwischen den Schlangen des Kühlkanals 10 sind im Kühlkörper 9 Magnete 11 angeordnet. Mit Hilfe der Magnete 11 wird die Kühlmatte 2 auf dem Motor 1 befestigt.
2b zeigt einen Schnitt durch die Kühlmatte 8 der 2a. Es ist zu erkennen, wie der Kühlkanal 10 in den Kühlkörper 9 eingebettet ist.
Aus den 3a und 3b ergibt sich eine Kühlanordnung, die mehrere Kühlmatten 8a, 8b, 8c aufweist. Der sonstige Aufbau pro Kühlmatte ist mit der der 2 identisch.
4a und 4b zeigt eine Kühlmatte 12, die aus zwei Einzelmatten 13, 14 aufgebaut ist. Zwischen den Einzelmatten 13, 14 ist der Kühlkanal 10 angeordnet. Die Einzelmatten 13, 14 können z.B. miteinander verklebt sein. Aus 4b ist erkennbar, wie die Einzelmatten 13, 14 miteinander verklebt sind und dazwischen der Kühlkanal 10 angeordnet ist. Der Kühlkanal kann z.B. als Kühlrohr realisiert sein.

KA: Kühlanordnung
1: Maschinenkomponente, z. B. Motor
2: Kühlmatte
3: Zulauf
4: Rücklauf
5: Kühlaggregat
6: Temperatursensor
7: Stecker
8: Kühlmatte
9: Kühlkörper
10: Kühlkanal
11: Magnete
12: Kühlmatte
13: Einzelmatte
14: Einzelmatte

Claims

Anordnung zur Kühlung einer Maschinenkomponente, bei der eine von Kühlmittel durchflutete Kühlmatte (2, 8, 12) (Kühlpad) vorgesehen ist, die um die zu kühlende Komponente (1) positioniert ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 1, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) direkt auf die Komponente (1) gelegt ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Zulauf (3) für das Kühlmittel vorgesehen ist, um Kühlmittel aus einem Kühlaggregat (5) der Kühlmatte (2, 8, 12) zuzuleiten.
Kühlanordnung nach Anspruch 3, bei der ein Rücklauf (4) für das Kühlmittel vorgesehen ist, über den Kühlmittel von der Kühlmatte (2, 8, 12) zum Kühlaggregat (5) fließen kann.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) mindestens einen Kühlkanal (10) aufweist, durch den das Kühlmittel geleitet ist.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) auf einer Seitenfläche eine Membran aufweist, durch die Kühlmittel verdunsten kann.
Kühlanordnung nach Anspruch 6, bei der ein Kühlkanal (10) unterhalb der Membran angeordnet ist und derart ausgeführt ist, dass Kühlmittel von dem Kühlkanal (10) durch die Membran hindurch verdunstet.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) aus flexiblem Material hergestellt ist, so dass sie um die Komponente (1) nach Wahl des Anwenders legbar ist.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) aus festem Material hergestellt ist und der Form der zu kühlenden Komponente (1) angepasst ist.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mehrere hintereinander angeordnete Kühlmatten (2, 8, 12) vorgesehen sind.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) einen Kühlkörper aus Metall oder Kunststoff aufweist, in dem der Kühlkanal (10) eingefügt ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 11, bei der der Kühlkanal (10) schlangenförmig im Kühlkörper (9) angeordnet ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Kühlkanal (10) aus einer im Kühlkörper (9) eingefügten Bohrung besteht.
Kühlanordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Kühlkanal (10) aus einem Kühlrohr besteht, das in den Kühlkörper (9) eingelegt ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 14, bei der das Kühlrohr durchlässig für die Verdunstung des Kühlmittels ist.
Kühlanordnung nach Anspruch 15, bei der der Kühlkörper (9) durchlässig für das Kühlmittel ist.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) mindestens zwei Einzelmatten (13, 14) aufweist, zwischen denen der mindestens eine Kühlkanal (10) liegt.
Kühlanordnung nach Anspruch 17, bei der die Einzelmatten (12) miteinander verklebt sind.
Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Kühlmatte (2, 8, 12) Magnete (11) angeordnet sind, durch deren Magnetfelder der Kontakt der Kühlmatte (2, 8, 12) mit der Komponente (1) herstellbar ist.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die Kühlmatte (2, 8, 12) einen Saugnapf aufweist, mit dem der Kontakt der Kühlmatte mit der Komponente (1) erreicht wird.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der der Kontakt der Kühlmatte (2, 8, 12) mit der Komponente (1) durch eine Klemme erreicht wird, die die Kühlmatte und die Komponente umfasst.
Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 21, – bei der ein Temperatursensor (6) vorgesehen ist, mit dem die Temperatur der Komponente (1) gemessen wird, – bei der das Temperatursensorsignal dem Kühlaggregat (5) zugeführt wird, um die Temperatur des der Kühlmatte (2, 8, 12) zuzuführenden Kühlmittels einzustellen.
Kühlanordnung nach Anspruch 22, bei der der Temperatursensor (6) auf die Komponente (1) aufgeklebt ist und einen Stecker (7) aufweist, der in das Kühlaggregat (5) einsteckbar ist.
Verwendung einer Kühlanordnung (KA) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Kühlung einer elektrischen Maschinenkomponente, insbesondere eines Motors.
Verfahren zu Kühlung einer insbesondere elektrischen Maschinenkomponente, bei dem der Anwender im Bedarfsfall eine Kühlanordnung (KA) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 um die Maschinenkomponente (1) legt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die Kühlanordnung (KA) von der Maschinenkomponente abnehmbar ist, ohne dass ein bei der Maschinenkomponente in einem bereits vorhandenen Kühlmittelkreislauf verwendetes Kühlmittel verloren geht.