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Die
Erfindung betrifft eine Kühlanordnung
für einen
oder mehrere Kondensatoren, einen Energiespeicher für Pressen
oder Pressenanlagen sowie eine Pressenanlage.
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An
Pressenanlagen, Pressen oder sonstigen Produktionseinrichtungen
vorhandene Antriebe weisen häufig
einen zeitlich sehr starkschwankenden Energiebedarf auf. Die Antriebe
entnehmen ihre Leistung direkt oder unter Zwischenschaltung von Umrichtern
einem Energieversorgungsnetz. Die unterschiedlichen Energieaufnahmen
der einzelnen Antriebe überlagern
sich zu einem Gesamtenergiebedarf, der zeitlich schwankt. Mit Einführung moderner Umrichtertechnik
sind Antriebe mehr und mehr in der Lage, dem Netz entnommene Energie
zumindest teilweise wieder in das Netz zurückzuspeichern. Beispielsweise
kann dem Netz Energie entnommen werden, um einen Antrieb zu beschleunigen.
Soll der Antrieb wieder stillgesetzt werden, kann dies zu Rückspeisung
von Energie in das Netz führen.
Dies verstärkt
die Schwankungen der Leistungsaufnahme von Maschinen und Anlagen.
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Beispielsweise
offenbart die
DE 198
21 159 A1 eine Tiefziehpresse, deren Stößel durch Servomotoren über Spindeln
angetrieben ist. Das Ziehkissen ist ebenfalls über Spindeln durch Servomotoren angetrieben.
Die verschiedenen Servomotoren des Stößels sind untereinander durch
elektrische Wellen verbunden. Ebenso sind die Servomotoren des Ziehkissens
durch elektrische Wellen verbunden. Beide Servomotorgruppen sind
programmgesteuert ansteuerbar.
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Die
vielen verschiedenen Servomotoren erzeugen schwankende Netzbelastungen.
Dies kann spätestens
dann stören,
wenn mehrere parallel arbeitende Maschinen gleichzeitig Spitzenlast
haben und durch diese zufällige
oder auch systematisch erforderliche Synchronisierung die Energieaufnahmephasen
verschiedener Antriebe gleichzeitig und evtl. auch die Energierückspeisephasen
verschiedener Antriebe gleichzeitig stattfinden.
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Dieses
Problem kann sich z. B. bei der Presse nach der
DE 10 2005 026 818 A1 stellen,
bei der verschiedene Elektroantriebe für die Hauptbewegung des Stößels und
die Nebenbewegung der Werkstücktransportelemente über Energiespeicher und/oder
Energieaustauschmodule miteinander verbunden sind.
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Werden
Energiespeicher vorgesehen, tritt in diesen gerade bei fortwährend periodisch
arbeitenden Pressen ein ständiges
Laden und Entladen der Energiespeicher auf. Werden als Energiespeicher beispielsweise
Kondensatoren verwendet, führen
die beim Laden und Entladen der Elektroden fließenden Ströme an den Elektroden zu erheblichen
Wärmeverlusten,
die die Lebensdauer der Kondensatoren senken und bis zur Zerstörung führen können.
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Dazu
schlägt
die
DE 10 2004
063 986 A1 für Schienenfahrzeuge,
insbesondere Straßenbahnen, eine
Flüssigkeitskühlung von
entsprechenden Kondensatormodulen vor. Dazu sind die Kondensatoren in
Wärmeaustausch
mit flüssigkeitsführenden
Räumen
oder Leitungen angeordnet, wobei die Kühlflüssigkeit die aufgenommene Abwärme an anderer
Stelle wieder abgibt. Außerdem
wird eine Kühlung
nach dem Prinzip einer so genannten Heat Pipe vorgeschlagen.
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Schienenfahrzeuge
benötigen
für einen
einzelnen Anfahrvorgang relativ viel Energie, während bei einem Bremsvorgang
eine fast ebenso große
Energiemenge frei wird und von den Kondensatormodulen aufzunehmen
ist. Anfahr- und Bremsvorgänge finden
aber in erheblichen zeitlichen Abständen statt, so dass für die Abführung der
Abwärme
geraume Zeit zur Verfügung
steht. Das Kühlmedium,
beispielsweise entionisiertes Wasser, hat eine hohe Wärmekapazität und kann
deshalb relativ große
Wärmebeträge aufnehmen
und zwischenpuffern.
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Zudem
ist aus der
DE 198
26 733 A1 ein Kühlsystem
für die
Leistungselektronik eines elektrischen Aggregats eines Kraftfahrzeugs
bekannt. Ein die Leistungselektronik umfassendes Modul ist in dem
Kühlsystem
in ein Bad aus einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit eingetaucht, deren
Siedetemperatur niedriger ist als die zulässige Betriebstemperatur der
Bauteile der Elektronik. Die Leistungselektronik bringt die Flüssigkeit
in Betrieb zum Sieden, wodurch sie gekühlt wird. Der entstehende Dampf
wird kondensiert und rückgeführt.
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Bei
Pressenanlagen wechseln Energieaufnahme und -abgabe im Sekundentakt,
bei Großteilstufenpressen
beispielsweise im Takt von vier oder fünf Sekunden. Im gleichen Takt
müssen
die Kondensatoren Energie aufnehmen und abgeben, wodurch sie praktisch
permanent Wärme
freisetzen. Hierzu gilt es, ein leistungsfähiges Kühlsystem zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit der Kühleinrichtung nach
Anspruch 1, dem Energiespeicher nach Anspruch 9 sowie auch der Pressenanlage
nach Anspruch 10 gelöst:
Der
erfindungsgemäße Energiespeicher
weist zumindest einen elektrischen Kondensator, vorzugsweise mehrere
gleicher oder unterschiedlicher Bauart auf, die in zumindest einem
Außengehäuse angeordnet
sind. Sie stehen dort mit einem Flüssigkeitskörper in Wärmeaustausch, der die Kondensatoren kühlt, indem
er siedet. Dem Flüssigkeitskörper wird andererseits
fortwährend
Kondensat zugeführt,
das in einer thermischen Kondensationseinrichtung anfällt. Somit
kann der Flüssigkeitskörper eine
Grenztemperatur, nämlich
seine Siedetemperatur, nicht überschreiten.
Er bildet somit eine Wärmesenke
mit konstanter Temperatur für
die in den Kondensatoren anfallende Verlustwärme. Somit kann wirksam verhindert
werden, dass die Kondensatoren überhitzen.
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Zwischen
den Kondensatoren sind Verdampferräume angeordnet, die vertikal
orientiert sind. Somit haben die in den Verdampferräumen entstehenden
Gas- oder Dampfblasen freien Zutritt zu dem Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitskörpers. Der Flüssig keitsspiegel
ist vorzugsweise etwa kurz ober- oder unterhalb der oberen Stirnseiten
der einzelnen Kondensatoren angeordnet. Dies hat den Vorzug, dass
die Kondensatoren auf ganzer Höhe
gekühlt werden
und der Flüssigkeitskörper der
verdampfenden Flüssigkeit
an der gesamten Oberfläche
der betroffenen Kondensatoren eine einheitliche Temperatur festlegt.
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Es
ist vorgesehen, die Verdampferräume und
die Kondensatoren durch Wärmeleitung und/oder
durch Vermittlung einer weiteren Flüssigkeit in wärmeaustauschende
Beziehung zu bringen. Die wärmeaustauschende
weitere Flüssigkeit
kann beispielsweise Öl
oder ein anderes Wärmeträgerfluid sein.
Dies hat den Vorzug, dass als Flüssigkeitskörper für die verdampfende
Flüssigkeit
eine Flüssigkeit gewählt werden
kann, die für
eine direkte Berührung der
Kondensatoroberflächen,
beispielsweise wegen ihrer Lösungsmitteleigenschaften,
wegen ihres Eindringvermögens
oder wegen anderer nachteiliger Eigenschaften nicht geeignet wäre. Diese
Flüssigkeit kann
in eigene Verdampfersysteme eingeschlossen sein, deren Innendruck
von dem Innendruck des Außengehäuses und
der Kondensatoren erheblich abweicht. Beispielsweise kann es sich
bei der Flüssigkeit
um unter hohem Druck stehendes Kohlendioxid handeln. Die Druckeinwirkung
wird von den Kondensatoren fern gehalten. Auch können organische Lösungsmittel,
Kohlenwasserstoffe, FCKW, Schwefelkohlenstoff oder sonstige leicht
siedende Flüssigkeiten
zur Verdampfungskühlung
angewendet werden.
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Der
vorgestellte Energiespeicher eignet sich in allen Ausführungsformen
für eine
Presse oder Pressenanlage zum Zwischenpuffern kurzzeitig anfallender
Energiemengen. Durch die wirksame Kühlung wird eine Verminderung
der Lebensdauer der Kondensatoren vermieden. Als Kondensatoren kommen
elektrische Doppelschichtkondensatoren mit hohen Kapazitätswerten
in Betracht.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder
Ansprüchen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 einen
nicht erfindungsgemäßen Energiespeicher
in einfacher Ausführungsform
in schematischer Darstellung,
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2 eine
abgewandelte Ausführungsform des
Energiespeichers nach 1 in schematisierter Darstellung,
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3 eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Energiespeichers
in schematisierter Darstellung,
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4 ein
Energiemanagementsystem einer Pressenanlage, mit Energiespeicher
nach 1 bis 3 und
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5 eine
abgewandelte Ausführungsform des
Energiemanagementsystems nach 4 in ausschnittsweiser
schematisierter Darstellung.
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In
1 ist
ein nicht erfindungsgemäßer Energiespeicher
1 veranschaulicht,
der z. B. als Energiepuffer für
eine Pressenanlage Anwendung finden kann, die eine Ziehpresse gemäß
DE 198 21 159 A1 oder
auch in konventioneller Bauweise mit motorgetriebenem Stößel und
hydraulischem Ziehkissen sowie weitere Pressen aufweist. Insbesondere
eignet sich der Energiespeicher
1 jedoch für Pressen
und sonstige Bearbeitungsmaschinen mit ein oder mehreren Servoantrieben,
die periodisch beschleunigt und verlangsamt werden, insbesondere
wenn diese Servoantriebe mit größeren dynamischen
Lasten verbunden sind.
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Zu
dem Energiespeicher 1 gehören ein oder mehrere elektrische
Kondensatoren 2, 3, 4, die vorzugsweise
als elektrische Doppelschichtkondensatoren, so genannte Super Caps
oder auch Ultra Caps bezeichnet werden. Sie weisen jeweils eine
Kapazität
von mehreren Hundert bis mehreren Tausend Farad auf. Die einzelnen
Kondensatoren 2, 3, 4 haben in der Regel
relativ niedrige Maximalspannungen von z. B. 2,5 Volt. Zur Erhöhung der
nutzbaren Spannung sind mehrere solcher Kondensatoren 2, 3, 4 elektrisch
in Reihe geschaltet. Jeder Kondensator 2, 3, 4 kann
jedoch auch für
sich bereits aus einer Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren bestehen
und somit als Kondensatormodul angesehen werden.
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Jeder
Kondensator 2, 3, 4 weist ein Kondensatorgehäuse 5, 6, 7 auf,
aus dem elektrische Anschlüsse 8, 9, 10, 11, 12, 13 heraus
ragen. Die Anschlüsse 8 bis 13 sind
untereinander zur Herstellung einer elektrischen Serienschaltung
verbunden, deren Enden an Energiespeicheranschlüsse 14, 15 angeschlossen
sind.
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Die
Kondensatoren 2, 3, 4 sind von einem Außengehäuse 16 aufgenommen,
das einen Innenraum 17 vorzugsweise dicht umschließt. Der
dichte Abschluss wird vorzugsweise auch dann aufrechterhalten, wenn
sich zwischen der Umgebung und dem Innenraum 17 ein Druckunterschied
ergibt. Es können
Berstventile vorgesehen sein, um die Ausbildung eines zu großen Überdrucks
in dem Innenraum 7 zu vermeiden.
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Die
Kondensatoren 2, 3, 4 sind vorzugsweise aufrecht
stehend in einem unteren Bereich des Innenraums 17 angeordnet,
wobei die Energiespeicheranschlüsse 14, 15 aus
dem Außengehäuse 16 heraus
geführt
sind. Alternativ kann zumindest einer der Energiespeicheranschlüsse 14 oder 15 mit
dem Außengehäuse 16 verbunden
sein, das dann selbst als elektrischer Anschluss dient. Zumindest
einer der beiden Energiespeicheranschlüsse 14 oder 15 ist isoliert
aus dem Außengehäuse 16 heraus
geführt.
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Zwischen
den Kondensatoren 2, 3, 4 und um diese
herum, sind Verdampferräume 18 bis 21 festgelegt,
die von einem Flüssigkeitskörper 22 gefüllt sind.
Der Flüssigkeitskörper besteht
aus einer freien inerten Flüssigkeit,
beispielsweise einem FCKW oder einem anderen, die Kondensatoren 2, 3, 4 nicht
schädigenden
Stoff mit niedrigem Siedepunkt. Zur Verminderung des Siedepunkts
der Flüssigkeit
kann der in dem Innenraum 17 herrschende Druck auch auf
einen Minimaldruck abgesenkt sein, der erheblich niedriger ist als
der Umgebungsdruck.
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Der
Flüssigkeitskörper 22 bildet
etwa auf Höhe
der oberen Stirnseiten der Kondensatoren 2, 3, 4 oder
oberhalb derselben einen Flüssigkeitsspiegel 23 aus,
oberhalb dessen ein freier Dampfraum vorhanden ist. Die Oberseite
des Außengefäßes 16 ist als
wärmeleitende
Gehäusewand 24 ausgebildet,
die zur Verbesserung der Wärmeableitung
mit Rippen 25 oder sonstigen, die Größe der wärmeabgebenden Oberfläche vergrößernden
Mitteln versehen sein kann. Sie bildet eine Kondensationseinrichtung 28.
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Zur
Unterstützung
und Überwachung
der Funktion kann an dem Außengehäuse 16 ein
Temperatursensor 26 angeordnet sein, der vorzugsweise unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels 23 positioniert ist, um
die Temperatur des Flüssigkeitskörpers 22 zu
erfassen. Außerdem
kann an dem Außengehäuse 16 ein
Drucksensor 27 vorgesehen sein, um den in dem Innenraum 17 herrschenden
Druck zu erfassen. Der Temperatursensor 26 und der Drucksensor 27 geben elektrische
Signale an eine Überwachungseinrichtung
ab, um den Betrieb des Energiespeichers 1 zu überwachen.
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Der
Energiespeicher 1 arbeitet wie folgt:
In Betrieb geht
von den Kondensatoren 2, 3, 4, wenn diese
in schneller Folge geladen und entladen werden, ein Wärmestrom
aus, der unmittelbar in den sie umspülenden Flüssigkeitskörper 22 gelangt. Die Flüssigkeit
wird bis zu ihrem Siedepunkt, beispielsweise 30°C oder 40°C erwärmt, womit sie zu sieden beginnt.
Die Siedetemperatur wird anhand der Auswahl der Flüssigkeit
und der Festlegung des Drucks in dem Innenraum 17 so festgelegt,
dass sie mit ausreichendem Sicherheitsabstand unterhalb der Maximaltemperatur
der Kondensatoren 2, 3, 4 liegt.
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Wenn
die Flüssigkeit
des Flüssigkeitskörpers 22 zu
sieden beginnt, steigen zwischen den Kondensatoren 2, 3, 4 Dampfblasen
auf. Der Dampf hat die Temperatur der siedenden Flüssigkeit
und steigt zu der Gehäusewand 24 auf.
Diese hat Umgebungstemperatur (beispielsweise 25°C), womit der Dampf dort kondensiert
und an der Innenwand des Außengehäuses 16 nach
unten zurückfließt, um den
Flüssigkeitskörper 22 wieder
aufzufüllen.
Die Gehäusewand 24 bildet
dadurch die thermische Kondensationseinrichtung 28 für den aus
dem Flüssigkeitskörper 22 aufsteigenden
Dampf.
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Die
Kondensatoren 2, 3, 4 werden auf die
genannte Weise wirksam gekühlt,
so dass sie unter Ausnutzung ihrer vollen Kapazität in schneller
Folge geladen und entladen werden können.
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2 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Energiespeichers 1.
Während
bei dem Energiespeicher 1 nach 1 Verdampfung
und Kondensation der Flüssigkeit
in ein und demselben Innenraum 17 stattfindet, und die
Kondensationseinrichtung 28 Teil des Außengehäuses 16 ist, ist bei
der Ausführungsform nach 2 die
Kondensationseinrichtung 28 von dem Außengehäuse 16 gesondert ausgebildet.
Für die
Ausführungsform
nach 2 gilt die vorstehende Beschreibung mit Ausnahme
der nachfolgend erläuterten
Besonderheiten entsprechend:
Das Außengehäuse 16 weist oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels 23 einen
freien Dampfraum auf. Eine an die Oberseite angeschlossene Leitung 29 führt den Dampf
in eine weitere Kammer 30, die einen Kondensator zur Kondensation
des Dampfes und somit die Kondensationseinrichtung 28 bildet.
Die in 2 schematisch veranschaulichte Kammer 30 ist
allseits geschlossen und weist eine thermisch leitfähige Wandung
auf, über
die sie die Kondensationswärme des
Dampfs an die Umgebung abgibt. Somit kann sich an ihrem Boden ein
Flüssigkeitskörper 31 sammeln,
der aus Kondensat besteht. Das Kondensat fließt über eine von dem Boden der
Kammer 30 abzweigende Leitung 32 in das Außengehäuse 16 zurück. Die
Leitungen 29, 32 sind beispielsweise vertikal
angeordnet und münden
an oder in der Kammer 30 auf unterschiedlichen Höhen.
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Vorzugsweise
ist die Kammer 30 über
dem Außengehäuse 16 angeordnet.
Muss die Kammer 30 aus konstruktiven oder sonstigen Gründen auf
gleicher Höhe
oder unterhalb des Außengehäuses 16 angeordnet
werden, ist dies möglich,
wenn in der Leitung 32 eine Pumpeinrichtung und gegebenenfalls ein
Rückschlagventil
angeordnet wird, Die Pumpeinrichtung kann dafür sorgen, dass das in der Kammer 30 anfallende
Kondensat in das die Kondensatoren 2, 3, 4 umgebende
Außengehäuse rückgefördert wird.
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Der
Vorzug dieser Ausführungsform
liegt darin, dass die wärmeabgebende
Stelle relativ weit von den Kondensatoren 2, 3, 4 entfernt
angeordnet werden kann.
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3 veranschaulicht
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Energiespeichers 1. Es
gilt die zur 1 gegebene Beschreibung entsprechend.
Ergänzend
gilt die nachfolgende Beschreibung:
Das Außengehäuse 16 ist mit einer
Flüssigkeit 33 gefüllt, deren
Verdampfungstemperatur oberhalb der Betriebstemperatur der Kondensatoren 2, 3, 4 liegt und
die in Betrieb des Energiespeichers 1 nicht verdampft sondern
flüssig
bleibt. Sie füllt
alle Hohlräume des
Außengehäuses 16 vorzugsweise
vollständig aus.
Gegebenenfalls kann eine kleinere Luftblase als Druckausgleichspuffer
vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Druckausgleichsgefäß angeschlossen
sein, über
das die Flüssigkeit 33 mit dem
Umgebungsdruck in Verbindung steht. Die elektrischen Anschlüsse der
Kondensatoren 2, 3, 4 sind nicht veranschaulicht.
Sie können,
wie vorstehend beschrieben, durch die Außenwand 16 nach außen geführt sein.
Die Flüssigkeit 33 ist
vorzugsweise eine elektrisch hoch isolierende Flüssigkeit, wie beispielsweise
Trafoöl.
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Zwischen
den Kondensatoren 2, 3, 4 sind Zwischenräume vorhanden,
in die allseits geschlossene druckfeste Rohre 34, 35 ragen.
Diese weisen Innenräume
auf, deren untere Enden die Verdampferräume 19, 20 bilden.
Diese vorzugsweise zylindrischen, vorzugsweise aus gut wärmeleitfähigem Metall
bestehenden Rohre sind an ihrer unteren und oberen Stirnseite jeweils
geschlossen. Sei enthalten Flüssigkeitskörper 22a, 22b aus
einer leicht siedenden Flüssigkeit,
beispielsweise unter Druck stehenden CO2 oder
einer anderen als Wärmeträger gut
geeigneten Flüssigkeit.
Vorzugsweise wird der Siedepunkt auf eine relativ niedrige, wenig
oberhalb der Umgebungstemperatur liegende Temperatur eingestellt,
indem die hermetisch geschlossenen Rohre 34, 35 unter
entsprechendem Druck stehen. Die Rohre 34, 35 ragen
durch das Außengehäuse 16,
beispielsweise seine obere Wand, nach außen schräg oder auch vertikal nach oben.
An ihren oberen Enden tragen sie einen Kühlkörper 36, beispielsweise
aus Aluminium oder Kupfer. Mit diesem stehen sie in inniger wärmeübertragender
Beziehung. In den Rohren 34, 35 können gleiche
oder unterschiedliche Drücke herrschen.
Die Rohre 34, 35 können die Kondensatoren 2, 3, 4 stellenweise
berühren,
um den Wärmeübergang
von den Kondensatoren 2, 3, 4 auf die Rohre 34, 35 zu
verbessern.
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Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung wird die von den Kondensatoren 2, 3, 4 ausgehende Wärme zunächst auf
die Flüssigkeit 33 übertragen, die
die Wärme
konvektiv an die Rohre 34, 35 abführt. Die
Rohre 34, 35 übertragen
die aufgenommene Wärme
an die innen stehenden Flüssigkeitskörper 22a, 22b,
die somit zu sieden beginnen. Der aufsteigende Dampf erreicht die
oberen Enden der Rohre 34, 35, die über den
Kühlkörper 36 auf
einer relativ niedrigen Temperatur von beispielsweise 30° gehalten
werden. Der an den oberen Rohrenden kondensierende Dampf fließt von der
Schwerkraft getrieben zurück
und ergänzt
den unten bei geringfügig
höherer
Temperatur siedenden Flüssigkeitskörper fortwährend.
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Der
Vorzug dieser Ausführungsform
liegt darin, dass einerseits die Wärmeübertragung mittels der Rohre 34, 35 und
der in ihnen siedenden Flüssigkeit
hinsichtlich Wahl der Flüssigkeit
und ihres Arbeitsdrucks optimiert werden kann und dass andererseits
die Kondensatoren 2, 3, 4 in einer inerten
elektrisch isolierenden Umgebung angeordnet werden können, die,
falls gewünscht,
unter Umgebungsdruck steht.
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4 veranschaulicht
ein Energiemanagementsystem einer Produktionsmaschine, beispielsweise
einer Pressenanlage. Von einem Netz 37 herkommend erhält die Anlage 38 Elektroenergie.
Eine entsprechende Umrichterbaugruppe 39 enthält eine Steuereinrichtung
sowie Gleich- und Wechselrichter. Die Umrichterbaugruppe erzeugt
aus der Netzspannung eine Zwischenkreisgleichspannung, die über verschiedene
Wechselrichter einzelne Antriebe 40, 41, 42 speist.
Die Umrichterbaugruppe 39 verbindet den Gleichspannungszwischenkreis
außerdem
mit einem oder mehreren Energiespeichern 1 gemäß eines
der vorstehenden Ausführungsbeispiele.
Der Energiespeicher 1 wird unter Ausnutzung seiner maximalen
Kapazität
dazu eingesetzt, von den Antrieben 40, 41, 42 herkommende
rückgespeiste
Energien aufzunehmen, sofern sie nicht von anderen Antrieben verbraucht
werden können
und in solchen Phasen das Netz 37 vor Rückspeisung zu bewahren. In Schwachlastphasen,
wenn keiner der Antriebe 40, 41, 42 nennenswert
Energie entnimmt, jedoch ein entsprechender Energiebedarf dem normalen
Arbeitsablauf entsprechend alsbald zu erwarten ist, kann der Energiespeicher 1 dem
Netz 37 Energie entnehmen, um das Netz später bei
der Speisung der Antriebe 40, 41, 42 zu
unterstützen.
Auf diese Weise lässt
sich im Extremfall die Netzbelastung vollkommen vergleichmäßigen, so
dass trotz zeitlich stark schwankender Energieaufnahmen der Antriebe 40, 41, 42 sowie
möglicherweise
sogar trotz Vorliegens von Rückspeisungen
aus diesen Antrieben eine gleichmäßige zeitlich konstante Netzbelastung
erreicht wird.
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5 veranschaulicht
schematisch die Zwischenschaltung einer Überwachungsbaugruppe 43 zwischen
die Energiespeichereinrichtung 1 und die Umrichterbaugruppe 39,
die wie oben beschrieben eine Energiemanagementeinrichtung darstellt.
Die Baugruppe 43 kann eine Sicherheitsbaugruppe sein, die
die in den Energiespeicher 1 hinein und die aus diesem
heraus fließenden
Ströme überwacht,
Außerdem
kann die Baugruppe 43 an den Temperatursensor 26 und/oder
den Drucksensor 27 angeschlossen sein, um den Zustand des
Energiespeichers 1 zu überwachen
und gefährliche
Situationen zu vermeiden. Sollte eine unzulässige Druck- und/oder Stromerhöhung festzustellen
sein, kann die Baugruppe 43 entsprechende Maßnahmen
treffen, wie beispielsweise die Umrichterbaugruppe 39 veranlassen,
die Ströme
zu und von dem Energiespeicher 1 zu reduzieren oder abzuschalten.
In diesem Fall kann die Umrichterbaugruppe 39 die Antriebe 40, 41, 42 mit reduzierter
Geschwindigkeit fahren oder die Netzbelastung er höhen, indem
in diesem Sonderfall die Vergleichmäßigung der Netzbelastung reduziert
wird.
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Der
erfindungsgemäße Energiespeicher 1 arbeitet
mit einer Verdampfungskühlung,
bei der die Siedetemperatur einer mit Kondensatoren 2, 3, 4 in wärmeaustauschender
Beziehung stehenden Flüssigkeit
zur Begrenzung der Arbeitstemperatur der Kondensatoren 2, 3, 4 genutzt
wird. Der Energiespeicher weist eine thermische Kondensationseinrichtung
auf, um den aus der Kühlflüssigkeit
entstandenen Dampf zu kondensieren und in den Flüssigkeitskörper 22 zurückzuführen. Vorzugsweise
arbeitet der so etablierte Kreislauf schwerkraftgetrieben. Zur Erhöhung der
konstruktiven Freiheitsgrade kann auch eine Pumpe zur Rückförderung
des entstehenden Kondensats eingesetzt werden.
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- 1
- Energiespeicher
- 2
- Kondensator
- 3
- Kondensator
- 4
- Kondensator
- 5
- Kondensatorgehäuse
- 6
- Kondensatorgehäuse
- 7
- Kondensatorgehäuse
- 8–13
- Anschluss
- 14
- Energiespeicheranschluss
- 15
- Energiespeicheranschluss
- 16
- Außengehäuse
- 17
- Innenraum
- 18–21
- Verdampferräume
- 22
- Flüssigkeitskörper
- 23
- Flüssigkeitsspiegel
- 24
- Gehäusewand
- 25
- Kühlrippen
- 26
- Temperatursensor
- 27
- Drucksensor
- 28
- Kondensationseinrichtung
- 29
- Leitung
- 30
- Kammer
- 31
- Kondensat
- 32
- Leitung
- 33
- Flüssigkeit
- 34
- Rohr
- 35
- Rohr
- 36
- Kühlkörper
- 37
- Netz
- 38
- Anlage
- 39
- Umrichterbaugruppe
- 40
- Antrieb
- 41
- Antrieb
- 42
- Antrieb