DE102007034360B4

DE102007034360B4 - Kühlsystem für eine Rundläufertablettenpresse

Info

Publication number: DE102007034360B4
Application number: DE102007034360A
Authority: DE
Inventors: Harald Römer; Ingo Schmidt; Werner Seifert; Peter Lüneburg
Original assignee: Fette GmbH
Current assignee: Fette Compacting GmbH
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: US7881058B2; EP2018958A3; US20090027854A1; DE102007034360A1; DE102007034360C5; EP2018958A2; EP2018958B1

Abstract

Kühlsystem für eine Rundläufertablettenpresse bei der ein Rotor von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben ist und Rotor und Antriebsmotor in einen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind und einem Schaltschrank für den Antriebsmotor und weitere Aggregate im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (10) eine Kältemaschine angeordnet ist, deren Verdampfer (24) Teil eines ersten Wärmetauschers ist, dessen anderer Teil (34) in einem Kühlmittelkreislauf für den Antriebsmotor angeordnet ist, in einem gegenüber dem Gehäuseinneren abgeschlossenen Kanal (22) im Gehäuse (10) ein Lüfter (44) angeordnet ist, der Kühlluft über eine Lufteintrittsöffnung (48) des Gehäuses (10) ansaugt und über eine Luftaustrittsöffnung (52) des Gehäuses (10) abgibt, wobei die Kühlluft im Wärmeaustausch mit einem Kondensator (28) der Kältemaschine steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für eine Rundläufertablettenpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zu einer Anlage zur Herstellung von Tabletten gehören neben der üblichen Rundläuferpresse weitere Teile und periphere Aggregate. Die wesentlichen elektrischen und elektronischen Komponenten und Bauteile für die Steuerung und Regelung des Hauptantriebs der Presse und der Servoantriebe in der Presse sind in einen Schaltschrank zusammengefaßt, der zumeist über ein Kabel mit der Tablettenpresse verbunden ist.
Die elektrischen Komponenten, insbesondere die Leistungseinheiten und der Maschinenrechner erwärmen sich im Betrieb, und es ist erforderlich, für eine ausrei chende Kühlung zu sorgen, um die Erwärmung zu begrenzen. Die Erwärmung dieser Teile erwärmt naturgemäß auch den Betriebsbereich der Gesamtanlage, und je geringer die Verlustwärme im Schaltschrank gehalten wird und je effektiver die Wärmeableitung aus dem Schaltschrank erfolgt, um so höher kann die Umgebungstemperatur sein. Die Verfügbarkeit der Gesamtanlage steigt daher mit der Beherrschung der Verlustwärme.
Aus DE 103 21 022 B4 ist ein Schaltschrank für eine Tablettenpresse bekannt geworden, der an dem unteren Teil eines Pressengehäuses angebracht ist. An der Außenseite des geschlossenen Schaltschrankgehäuses ist ein Belüftungskanal angeordnet, dessen Innenwand von einem Wandabschnitt des Gehäuses gebildet ist. Dem Belüftungskanal ist ein Lüfter zugeordnet, der Außenluft über mindestens eine Eintrittsöffnung in den Belüftungskanal fördert, wobei die Luft über mindestens eine Austrittsöffnung entweicht. Im Inneren des Schaltschrankgehäuses ist ein zweiter Lüfter angeordnet, der die Luft im Gehäuseinneren umwälzt, so daß sie zumindest teilweise an der Innenseite der Gehäusewand entlang streicht, die den Belüftungskanal begrenzt.
Aus DE 10 2004 040 163 B3 ist eine Rundläufertablettenpresse bekannt geworden, bei der der Läufer eines elektrischen Antriebsmotors drehfest auf der Rotorwelle angeordnet ist. Der Läufer ist unmittelbar unterhalb des Rotors auf der Rotorwelle angeordnet. Aus diesem Stand der Technik ist ferner bekannt, den Läufer des Antriebsmotors in den Pressenrotor zu integrieren, wobei der Läufer den Motorständer umgibt. Beide Antriebsanordnungen haben den Vorteil, daß eine außerordentlich kompakte Bauweise erzielt werden kann. Dadurch, daß der Motor relativ nahe den Matrizen in der Matrizenscheibe angeordnet ist, überträgt sich die im Motor entwickelte Wärme auch auf die Matrizenscheibe. Normalerweise wird jedoch gefordert, daß die Matrizenscheibe im Bereich der Matrizen eine maximale Temperatur nicht überschreiten darf, die relativ niedrig ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem für eine Rundläufertablettenpresse zu schaffen, die auch bei nahe dem Rotor angebrachtem elektrischen Antriebsmotor eine wirksame Kühlung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ist innerhalb des Gehäuses eine Kältemaschine angeordnet, deren Verdampfer ein Teil eines ersten Wärmetauschers ist, dessen anderer Teil in einem Kühlkreislauf für den Antriebsmotor angeordnet ist. In einem Kanal innerhalb des Gehäuses ist ein Lüfter angeordnet, der Kühlluft über eine Lufteintrittsöffnung im Gehäuse ansaugt und über eine Luftaustrittsöffnung im Gehäuse abgibt, wobei die Kühlluft im Wärmeaustausch mit dem Kondensator der Kältemaschine steht.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme kann die Wärme vom Antriebsmotor wirksam entfernt werden, damit es nicht zu einer unerwünschten Erwärmung der Matrizenscheibe kommt. Die Erfindung ermöglicht eine Kühlung mit Mitteln, die im Gehäuseinneren angeordnet sind. Außen angesetzte Lüfter oder angeflanschte Kühlgeräte sind nicht erforderlich.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist als Kühlmittel im Kühlkreislauf Wasser vorgesehen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ansaugöffnung im Boden und die Luftaustrittsöffnung in der Decke des Gehäuses angeordnet. Diese Öffnungen liegen vorzugsweise nahe einer Seitenwand des Gehäuses.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Kühlsystem bei einem in den Rotor integrierten Antriebsmotor, wobei der Läufer drehfest mit dem Rotor verbunden ist und der Ständer im Inneren des Läufers liegt. Die Kühlmittelleitungen können dann ohne weiteres mit dem Kühlsystem im Ständer des Elektromotors verbunden werden.
Der Kondensator der Kältemaschine wird bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem mit Raumluft gekühlt. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Kondensator/Wärmetauscher im oberen Bereich des Gehäuses und der Lüfter aufströmseitig vom Kondensator/Wärmetauscher angeordnet ist. Somit ist die Kältemaschine in relativ langgestreckter Anordnung nahe einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet und somit platzsparend untergebracht.
Die Kanalbereiche, die von Raumluft durchströmt sind, weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise eine sogenannte Nanobeschichtung auf. Diese verhindert ein Absetzen von Verunreinigungen an den Kanalwänden, so daß aufwendige Reinigungsvorkehrungen oder dergleichen fortfallen können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäuse ein zweiter Wärmetauscher angeordnet, durch den das Kühlmittel strömt, und ein zweiter Lüfter erzeugt einen Kühlluftstrom über den Wärmetauscher, der z. B. in das Gehäuse hinein gerichtet ist, um die Gehäuseatmosphäre und damit Teile der Tablettenpresse ausreichend zu kühlen. Es ist auch denkbar, den zweiten Wärmeaustauscher an der Wand eines Schaltschranks außerhalb des Pressengehäuses anzubringen, wobei die Kühlmittelleitungen naturgemäß ebenfalls nach außen geführt werden müssen.
Erfindungsgemäß ist es von besonderen Vorteil, wenn auch der Schaltschrank unterhalb des Rotors im Gehäuse angeordnet ist. Da erfindungsgemäß der Antriebsmotor nahe unterhalb des Rotors oder im Rotor selbst angeordnet ist, ist ausreichend Raum für die Plazierung des Schaltschranks am unteren Ende des Gehäuses vorhanden. Da der Schaltschrank bzw. die von ihm aufgenommenen Teile ebenfalls zu kühlen sind, wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Innere des Schaltschranks vom Kühlluftstrom des zweiten Lüfters durchströmt.
Der Rotor mit dem Antrieb kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung innerhalb eines gegenüber dem Gehäuse abgeschlossenen Prozessgehäuses angeordnet sein, in das Kühlmittelleitungen hinein bzw. aus diesem heraus geführt sind.
Schließlich kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Kältemaschine eine Temperaturregelvorrichtung zugeordnet werden, die mit einem Temperatursensor im oder am Rotor und/oder einem Sensor im Gehäuse verbunden ist. Somit kann in der Rundläuferpresse die Wärme geregelt und kontrolliert abgeführt werden. Das Kühlsystem ist in die Tablettenpresse integriert und erfordert keine Außengeräte oder außen an das Gehäuse angesetzte Lüfter, angeflanschte Geräte oder dergleichen. Die Lüftungsöffnungen, wenn sie unten und oben am Gehäuse angebracht sind, bleiben unsichtbar.
Bei der Erfindung wird eine Erwärmung der Matrizenscheibe verhindert, wobei die Temperaturbereiche über die Bedienoberfläche an einem Bedienrechner eingestellt werden können. Die Kühlluft für die Kältemaschine wird von der Luft innerhalb des Gehäuses getrennt. Die Kühlung des Antriebsmotors und damit auch die Kühlung der Matrizenscheibe einerseits und des Prozessraums andererseits erfolgt mit dem Kühlmittel des gleichen Kreislaufs. Die Temperatur des Kühlmittels kann, wie erwähnt, durch Regelung der Kältemaschine vorgewählt werden. Die Wärmeabgabe erfolgt über einen Wärmeaustauscher an die Umgebungsluft.
Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Kühlsystem ist, daß die Abwärme komprimiert zur Abführung bereitsteht und sich auf einem niedrigen Entropien niveau befindet. Da Zusatzgeräte entfallen, werden auch keine zusätzlichen Verbindungsleitungen benötigt, wodurch der Platzbedarf minimal ist. Gleichwohl besteht die Möglichkeit, die Teile des erfindungsgemäßen Kühlsystems über Wartungsöffnungen im Gehäuse zu warten und zu reinigen.
Wenn vor- und nachstehend von einer Tablettenpresse gesprochen wird, meint dies allgemeine Rundläuferpressen zur Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kühlsystems im Gehäuse einer Tablettenpresse.
2 zeigt das Blockschaltbild des Kühlsystems nach 1.
In 1 ist ein quaderförmiges Gehäuse 10 für eine Rundläufertablettenpresse angedeutet. Es steht auf Füßen 12 und somit etwas oberhalb des Untergrundes. Im Gehäuse 10 ist ein Rotor 14 mit Matrizenscheibe 16 einer nicht weiter dargestellten Rundläuferpresse angedeutet, die in einem geeigneten Maschinengestell gelagert ist (nicht gezeigt). Teile des Rotors stehen über ein Prozeßgehäuse 18 unten und oben über, das den Prozeßraum der Presse einhaust, damit Produktionsstaub nicht nach außen gelangt. Es versteht sich, daß nach oben und unten eine entsprechende Abdichtung vorgesehen ist.
Der Antriebsmotor ist in den Rotor 14 integriert, wie dies in DE 10 2004 040 163 B3 offenbart ist. Der Stator des Motors steht ebenfalls nach oben und unten über das Prozeßgehäuse 18 hinaus.
Auf dem Boden des Gehäuses 10 ist ein Schaltschrank 20 angeordnet, der alle elektronischen und elektrischen Bauteile einschließlich eines Maschinen rechners für den Betrieb der Doppelrundläuferpresse enthält. Diese Teile sind an sich bekannt und sollen daher nicht weiter aufgezählt werden.
In einem länglichen, sich vom Boden bis zur Decke des Gehäuses 10 erstreckenden Gehäuse 22 ist eine Kältemaschine untergebracht. Sie weist einen Verdampfer 24, einen Kompressor 26, einen Kondensator 28 und eine Drossel 30 auf. Es handelt sich hierbei um die üblichen Teile eines Kompressionskältekreislaufs, wie er allgemein bekannt ist. Der Verdampfer 24 ist Teil eines Wärmetauschers, dessen anderer Teil 34 Abschnitt eines Kühlkreislaufs bildet. Der Kühlkreislauf setzt sich zusammen aus einem Kühlsystem des Stators des nicht gezeigten Motors, der über Leitungen 36 bzw. 38 mit dem Wärmetauscherteil 34 und einem weiteren Wärmetauscher 40 in Verbindung steht. Der Wärmetauscher 40 ist an der Außenwand des Schaltschranks 20 angebracht, wobei ihm ein Lüfter 42 zugeordnet ist.
Ein weiterer Lüfter 44 befindet sich im Gehäuse 22, der über einen Kanal 46 Luft über eine untere Ansaugöffnung 48 ansaugt. Der Kanal 46 ist zwischen dem Gehäuse 22 und der zugeordneten Gehäusewand ausgebildet. Der vom Lüfter 44 angesaugte Luftstrom 50 gelangt über den Kondensator 28 der Kältemaschine zu einer oberen Abluftöffnung 52. Die Kühlung des Kondensators 28 erfolgt mithin durch Raumluft.
Die Kühlung des Antriebsmotors (nicht gezeigt) und der Matrizenscheibe 16 erfolgt mit einem Kühlmittel in dem beschriebenen Kühlkreislauf, das vorzugsweise Wasser ist. Das Kühlmittel strömt – gegebenenfalls durch eine Pumpe unterstützt – durch den Wärmeaustauscher 40, und der Lüfter 42 erzeugt eine Luftströmung 56 innerhalb des Gehäuses 10, die durch den Wärmetauscher 40 ebenfalls gekühlt ist und mithin die Atmosphäre im Gehäuse 10 und damit das Prozeßgehäuse 18 kühlt.
Im Blockschaltbild nach 2 sind diejenigen Teile, die bereits in 1 gezeigt sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich eingezeichnet sind Antriebsmotoren 60, 62 und 64 für den Kompressor 26 und die Lüfter 44 und 42. Sie werden von einer Regelvorrichtung 66 gesteuert, die mit Sensoren 68 und 70 in Verbindung steht. Der Sensor 68 mißt die Temperatur im Bereich der Matrizenscheibe 16 bzw. innerhalb des Rotors 14. Der Sensor 70 mißt die Temperatur innerhalb des Gehäuses 10 oder des Prozeßgehäuses 18. Die Regelvorrichtung 66 steht in Verbindung mit einem nicht gezeigten Bedienrechner, beispielsweise über eine Funkstrecke. In geeigneter Weise wird in die Regelvorrichtung 66 ein Sollwert für die Temperatur der Matrizenscheibe oder in den Gehäusen 10 bzw. 18 vorgegeben. Durch eine geeignete Regelung der Kältemaschine und der Lüfter 42, 44 wird dafür gesorgt, daß die eingestellte Temperatur erreicht und aufrechterhalten wird.

Claims

Kühlsystem für eine Rundläufertablettenpresse bei der ein Rotor von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben ist und Rotor und Antriebsmotor in einen geschlossenen Gehäuse angeordnet sind und einem Schaltschrank für den Antriebsmotor und weitere Aggregate im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (10) eine Kältemaschine angeordnet ist, deren Verdampfer (24) Teil eines ersten Wärmetauschers ist, dessen anderer Teil (34) in einem Kühlmittelkreislauf für den Antriebsmotor angeordnet ist, in einem gegenüber dem Gehäuseinneren abgeschlossenen Kanal (22) im Gehäuse (10) ein Lüfter (44) angeordnet ist, der Kühlluft über eine Lufteintrittsöffnung (48) des Gehäuses (10) ansaugt und über eine Luftaustrittsöffnung (52) des Gehäuses (10) abgibt, wobei die Kühlluft im Wärmeaustausch mit einem Kondensator (28) der Kältemaschine steht.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Wasser vorgesehen ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (48) im Boden und die Luftaustrittsöffnung (52) in der Decke des Gehäuses (10) angeordnet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (48, 52) nahe einer Seitenwand des Gehäuses liegen.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkreislauf über den innen liegenden Motorständer eines in den Rotor (14) integrierten Antriebsmotors verläuft, wobei der Läufer mit dem Rotor (14) in Drehverbindung steht.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator/Wärmeaustauscher (28) im oberen Bereich des Gehäuses (10) und der Lüfter (44) aufströmseitig vom Kondensator/Wärmeaustauscher (28) angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal und der von der Kühlluft beaufschlagte Teil des Kondensators (28) eine Nanobeschichtung aufweisen.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) ein weiterer Wärmetauscher (40) angeordnet ist, durch den das Kühlmittel strömt und ein zweiter Lüfter (42) dem Wärmetauscher (40) zugeordnet ist, der einen Kühlluftstrom im Gehäuse (10) erzeugt.
Kühlsystem nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltschrank (20) unterhalb des Rotors (14) im Gehäuse (10) angeordnet und das Innere des Schaltschranks (20) vom Kühlluftstrom des zweiten Lüfters (42) durchströmt ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14) mit Antrieb im Wesentlichen abgedichtet innerhalb eines gegenüber dem Gehäuse (10) abgeschlossenen Prozessgehäuses (18) angeordnet ist, wobei die Kühlmittelleitungen (36, 38) in den Stator des Antriebsmotors hinein bzw. aus diesem heraus geführt sind.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemaschine eine Temperaturregelvorrichtung (66) zugeordnet ist, die mit einem Temperatursensor (68) im oder am Rotor (14) und/oder einem Sensor (70) im Gehäuse (10, 18) verbunden ist.