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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils mittels eines Kühlmediums und eines Unterkühlers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Stand der Technik
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Supraleitende oder hochtemperatursupraleitende Bauteile, beispielsweise Kabel oder Magnete, müssen für den Betrieb auf tiefe Temperaturen gekühlt und während ihrem Betrieb auf dieser Betriebstemperatur gehalten werden, um supraleitende Zustände zu erreichen und aufrechtzuerhalten.
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Um solche Bauteile zu kühlen, können Kühlflüssigkeiten wie flüssiger Stickstoff verwendet werden, die in einem Kühlkreislauf zirkulieren und dabei beispielsweise das zu kühlende Bauteil durchströmen oder umströmen. Um die Kühlflüssigkeit in einem solchen Kühlkreislauf ausreichend zu kühlen, kann ein sog. Unterkühler verwendet werden, in welchem die Kühlflüssigkeit unterkühlt, d.h. auf eine gewisse Temperatur abkühlt wird, die geringer ist, als die Gefriertemperatur der Flüssigkeit bei dem jeweiligem Druck.
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Ein solcher Unterkühler kann einen Behälter aufweisen, in welchem ein Kühlbad erzeugt wird, typischerweise aus der gleichen Kühlflüssigkeit, welche auch im Kühlkreislauf als Kühlmedium zirkuliert. Ein Wärmetauscher, welcher in den Kühlkreislauf integriert ist, kann in dieses Kühlbad eingetaucht sein, so dass das Kühlmedium im Kühlkreislauf durch das Kühlbad abgekühlt werden kann. Um das Kühlbad auf eine ausreichend tiefe Temperatur zu bringen und auf dieser Temperatur zu halten, kann eine mechanische Vakuumpumpe vorgesehen sein, welche Dampf, d.h. verdampfte Kühlflüssigkeit, aus dem Behälter abpumpt und einen unteratmosphärischen Druck in dem Behälter von beispielsweise unter 200 mbar erzeugt.
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Eine solche Vorrichtung mit Unterkühler und Vakuumpumpe ist beispielsweise in der
DE 10 2013 011 212 A1 beschrieben. Beispielsweise wird auch in der
EP 1 355 114 A2 eine Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils beschrieben, bei der eine kryogene Flüssigkeit mit Druck beaufschlagt, in einem geschlossenen Kreislauf geführt und in indirektem Wärmetausch mit einem Flüssigkeitsbad gekühlt wird.
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Bei solchen mechanischen Vakuumpumpen treten jedoch verschiedene Nachteile auf. Beispielsweise haben Vorrichtungen mit mechanischen, insbesondere rotierenden Teilen eine hohe Ausfallwahrscheinlichkeit und sind darüber hinaus verhältnismäßig teuer, groß und wartungsintensiv. Insbesondere kann zudem die Verwendung zweier redundanter Vakuumpumpen erforderlich sein. Problematisch hinsichtlich der Vakuumpumpenschmiermittel und -ansaugstutzen kann dabei auch das Ansaugen sehr kalten Gases sein, weswegen oftmals eine zusätzliche Heizeinrichtung erforderlich ist.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine einfachere und/oder kostengünstigere Möglichkeit zum Kühlen eines Bauteils anzugeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Kühlen eines Bauteils mittels eines Kühlmediums, bei dem in einem Behälter eines Unterkühlers aus einer Kühlflüssigkeit ein Kühlbad erzeugt wird, in welches ein Wärmetauscher, durch den das Kühlmedium im Rahmen eines Kühlkreislaufs geführt wird, eintaucht, wobei das Kühlmedium nach Durchlaufen des Wärmetauschers zu dem Bauteil zum Kühlen des Bauteils geführt wird. Für den Kühlkreislauf kann dabei zweckmäßigerweise ein Druckausgleichssystem vorgesehen sein. Wie bereits erwähnt, kann das Bauteil hierzu beispielsweise von dem Kühlmedium durchströmt oder umströmt werden. Die konkrete Führung des Kühlmediums kann dabei von dem konkreten Bauteil abhängen, ist jedoch für die vorliegende Erfindung nicht relevant. Das „Bauteil“ kann dabei ein beliebiger Verbraucher sein. Sowohl als Kühlmedium als auch als Kühlflüssigkeit kommt dabei insbesondere flüssiger Stickstoff in Betracht. Denkbar sind jedoch auch andere, jeweils identische insbesondere kryogene Medien, wobei jedoch auch die Verwendung verschiedener Medien möglich ist.
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Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist für das Unterkühlen der Kühlflüssigkeit eine Reduktion des Dampfdrucks nötig. Beispielsweise kann bei einem Dampfdruck von 0,13 bar eine Temperatur von 63 K von flüssigem Stickstoff als Kühlflüssigkeit erreicht werden. Neben den eingangs bereits erwähnten Nachteilen bei der Verwendung mechanischer Vakuumpumpen - also insbesondere der hohen Ausfallwahrscheinlichkeit, der hohen Kosten, der Größe und der Wartungsintensität - muss gerade bei der Verwendung flüssigen Stickstoffs als Kühlflüssigkeit darauf geachtet werden, dass der abgesaugte Dampf - also gasförmiger Stickstoff - wegen Erstickungsgefahr für Personen über spezielle Ableitungssysteme abgeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird nun verdampfte Kühlflüssigkeit aus dem Behälter mittels einer Vakuumstrahlpumpe abgepumpt. Als Treibmedium für die Vakuumstrahlpumpe kommt dabei insbesondere Luft in Frage. Der mittels dieser Vakuumstrahlpumpe aus dem Behälter abgesaugte Dampf, also insbesondere Stickstoffdampf, kann dann in die Umgebung geblasen werden. Durch die Vermischung mit Luft besteht dabei insbesondere auch keine oder zumindest eine deutlich geringere Erstickungsgefahr durch Stickstoff als bei der Verwendung herkömmlicher, mechanischer Vakuumpumpen.
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Bei einer Vakuumstrahlpumpe wird das Treibmedium mit erhöhtem Druck durch eine Düse geblasen, sodass ein dynamischer Druckabfall entsteht. Das Treibmedium trifft dann in einer Mischkammer auf das sog. Saugmedium, hier also die verdampfte Kühlflüssigkeit. Durch entstehende Reibung kann so ein Impulsübertrag von dem Treibmedium auf das Saugmedium erfolgen, sodass das Saugmedium abgesaugt werden kann. Für eine detailliertere Erläuterung der Vakuumstrahlpumpe sei an dieser Stelle auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
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Im Gegensatz zu einer mechanischen Vakuumpumpe mit rotierenden Teilen gibt es hier keine beweglichen Teile, sodass eine deutlich geringere Ausfallwahrscheinlichkeit bei gleichzeitig deutlich niedrigeren Kosten und geringerer Größe vorliegt. Auch gibt es keine Teile, die durch kalten Dampf einfrieren und dabei in ihrer Funktion eingeschränkt werden könnten.
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Vorzugsweise wird ein Treibmedium für die Vakuumstrahlpumpe mittels eines separaten (und damit insbesondere speziell für die verwendete Vakuumstrahlpumpe vorgesehenen) Treibmediumverdichters vor Zuführung zur Vakuumstrahlpumpe verdichtet. Wie bereits erwähnt, ist es für den Betrieb der Vakuumstrahlpumpe nötig, ein Treibmedium mit einem gewissen, insbesondere über dem Umgebungsdruck liegenden, Druck zu verwenden. Eine besonders kostengünstige Möglichkeit stellt hierbei die Verwendung eines Verdichters dar, da solche Verdichter in der Regel einfach im Aufbau und daher wartungsarm sind. Zudem handelt es sich dabei meist um Massenware.
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Bevorzugt ist es jedoch auch, wenn ein Treibmedium für die Vakuumstrahlpumpe aus einem Netz für Medium mit gegenüber einem Umgebungsdruck erhöhtem Druck entnommen wird. Hier kann es sich beispielsweise um ein sog. Druckluftnetz handeln, wie es beispielsweise in Fertigungshallen oftmals vorhanden ist. Wenn also ein solches Netz ohnehin vorhanden ist, kann die Vakuumstrahlpumpe noch kostengünstiger und einfacher betrieben werden.
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Es sei angemerkt, dass auch eine Kombination aus einem Netz für Medium mit gegenüber einem Umgebungsdruck erhöhtem Druck und einem Treibmediumverdichter denkbar ist, um die Vakuumstrahlpumpe zu betreiben. So kann beispielsweise der Druck des Treibmediums aus dem Netz noch weiter erhöht werden, um die Effizienz und Effektivität der Vakuumstrahlpumpe zu erhöhen.
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Vorzugsweise wird das Treibmedium angewärmt. Dies kann sowohl vor Eintritt des Treibmediums in die Vakuumstrahlpumpe erfolgen als auch in der Vakuumstrahlpumpe. Hierzu kann eine Heizvorrichtung verwendet werden, die dann vor der Vakuumstrahlpumpe angeordnet ist oder in diese integriert ist. In letzterem Fall liegt damit eine beheizbare Vakuumstrahlpumpe vor. Damit ist ein effektiverer Betrieb der Vakuumstrahlpumpe und damit der Kühlung des Bauteils möglich.
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Vorteilhafterweise wird wenigstens ein Vorratsbehältnis verwendet, aus dem dem Behälter des Unterkühlers Kühlflüssigkeit nachgeführt wird, und/oder aus dem Kühlmedium in den Kühlkreislauf nachgeführt wird, und/oder in den Kühlmedium aus dem Kühlkreislauf abgeführt wird. So kann die Menge an Kühlflüssigkeit konstant gehalten werden, um die Effektivität des Unterkühlers zu erhalten. Ebenso kann eine Menge des Kühlmediums sowie dessen Druck eingestellt werden. Bei Verwendung verschiedener Medien für Kühlflüssigkeit und Kühlmedium können dabei zwei verschiedene Vorratsbehältnisse verwendet werden, bei identischen Medien hingegen kann auch ein gemeinsames Vorratsbehältnis verwendet werden. Hierzu sei angemerkt, dass ein solches Vorratsbehältnis selbst beispielsweise aus einer Verflüssigungsanlage gespeist werden kann bzw. dass das Vorratsbehältnis selbst Teil einer solchen Verflüssigungsanlage sein kann.
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Es ist von Vorteil, wenn ein Druck des Kühlmediums im Kühlkreislauf mittels einer Pumpe erhöht wird, bevor es stromabwärts den Wärmetauscher durchläuft.
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Zudem kann der Druck im Kreislauf stromaufwärts unmittelbar vor der Pumpe geringer als in dem Vorratsbehältnis, und stromabwärts unmittelbar nach der Pumpe höher als in dem Vorratsbehältnis eingestellt und/oder eingeregelt werden. Auf diese Weise kann ein Fluss des Kühlmediums im Kühlkreislauf bei gleichzeitiger Nachführung von Kühlflüssigkeit aus dem Vorratsbehältnis aufrechterhalten werden.
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Vorzugsweise wird der Druck im Kreislauf in Stromrichtung unmittelbar vor der Pumpe wenigstens teilweise mittels eines Nachdruckreglers, über den der Kreislauf in Stromrichtung unmittelbar vor der Pumpe mit dem Vorratsbehältnis verbunden ist, eingestellt und/oder geregelt, und/oder es wird ein Druck im Kreislauf in Stromrichtung unmittelbar nach der Pumpe wenigstens teilweise mittels eines Vordruckreglers, über den der Kreislauf in Stromrichtung unmittelbar nach der Pumpe mit dem Vorratsbehältnis verbunden ist, eingestellt und/oder geregelt. Damit ist eine besonders genaue Vorgabe des Flusses des Kühlmediums und damit der Kühlung des Bauteils möglich.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils mittels eines Kühlmediums. Eine solche Vorrichtung weist dabei einen Unterkühler, in dem in einem Behälter aus einer Kühlflüssigkeit ein Kühlbad erzeugbar ist, sowie einen Wärmetauscher, durch den das Kühlmedium im Rahmen eines Kühlkreislaufs führbar ist auf, der in das Kühlbad eintaucht, wenn dieses vorhanden ist, wobei das Kühlmedium nach Durchlaufen des Wärmetauschers zu dem Bauteil zum Kühlen des Bauteils führbar ist. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung dabei eine Vakuumstrahlpumpe auf, mittels welcher verdampfte Kühlflüssigkeit aus dem Behälter abpumpbar ist. Insbesondere ist die Vorrichtung dabei zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
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Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie deren vorteilhaften Ausgestaltungen sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen zum Verfahren verwiesen, die dort entsprechend gelten.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils in Form eines schematischen Prozessflussdiagramms.
- 2 zeigt eine Vakuumstrahlpumpe, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.
- 3a bis 3c sowie 4 und 5 zeigen erfindungsgemäße Vorrichtungen zum Kühlen eines Bauteils gemäß verschiedener bevorzugter Ausführungsformen in Form schematischer Prozessflussdiagramme.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist eine nicht erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Kühlen eines Bauteils mittels eines Kühlmediums schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt.
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Die Vorrichtung 100 weist einen Unterkühler 200 auf, der hier einen Behälter 210 umfasst, in dem ein Kühlbad 211 aus einer Kühlflüssigkeit gebildet werden kann. Als Kühlflüssigkeit wird hier flüssiger Stickstoff verwendet. Diese Kühlflüssigkeit (hier als Strom a bezeichnet) kann aus einem Vorratsbehältnis 110 über eine geeignete Leitung und ein Ventil 115 in den Behälter 210 nachgeführt werden.
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Das Vorratsbehältnis 110 selbst weist einen Tank 111 auf, in dem die Kühlflüssigkeit gelagert werden kann. Weiterhin ist ein Druckaufbauverdampfer 113 vorgesehen, mittels welchem die Kühlflüssigkeit - also hier der flüssige Stickstoff - unter einem Druck p0, hier größer als ein Atmosphärendruck von 1,013 bar, gehalten werden kann. Mittels des Ventils 115 kann die Kühlflüssigkeit bei der Nachführung in den Behälter 210 beispielsweise auf einen geringeren Druck als p0 entspannt werden.
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In dem Unterkühler 200 ist nun weiterhin ein hier beispielhaft als Rohrschlange ausgeführter Wärmetauscher 212 vorgesehen, der in das Kühlbad 211 eintaucht. Der Wärmetauscher ist dabei Teil eines Kühlkreislaufs 220, in dem ein Kühlmedium, hier als Strom b bezeichnet, geführt wird.
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Über den Kühlkreislauf 220 wird das Kühlmedium b, hier beispielhaft ebenfalls flüssiger Stickstoff, auch durch das Bauteil 300 geführt, um dieses zu kühlen. Wie bereits erwähnt, ist die konkrete Ausgestaltung der Kühlung des Bauteils 300 mittels des Kühlmediums für die vorliegende Erfindung nicht relevant.
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In dem Kühlkreislauf 220 ist nun weiterhin eine Pumpe 230 vorgesehen, mittels welcher ein Druck des Kühlmediums b erhöht wird, bevor es den Wärmetauscher 212 durchläuft und anschließend dann das Bauteil 300. Die bedeutet, dass der Druck p1 vor der Pumpe 230 geringer ist als der Druck p2 nach der Pumpe 230.
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Weiterhin ist mittels einer gestrichelten Linie eine Verbindung zwischen dem Kühlkreislauf 220 und dem Vorratsbehältnis 110 bzw. dessen Tank 211 gezeigt. Auf diese Weise kann beispielsweise Kühlmedium in den Kühlkreislauf 220 nachgeführt bzw. von dort abgelassen werden. Es versteht sich, dass dies nur dann zweckmäßig ist, sofern als Kühlmedium und als Kühlflüssigkeit identische Medien, hier flüssiger Stickstoff, verwendet werden. Andernfalls könnte jedoch ein weiteres Vorratsbehältnis vorgesehen werden.
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Weiterhin ist eine mechanische Vakuumpumpe 240 vorgesehen, mittels welcher verdampfte Kühlflüssigkeit, hier als Strom c bezeichnet, aus dem Behälter 210 abgepumpt werden kann und hier beispielhaft an die Atmosphäre abgeführt. Wie eingangs erwähnt, ist hier in der Regel eine geeignete Abführung zweckmäßig, um eine Erstickungsgefahr durch Stickstoff zu vermeiden.
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Die verdampfte und mittels der mechanischen Vakuumpumpe 240 abgeführte Menge an Kühlflüssigkeit kann dann - wie bereits erwähnt - aus dem Vorratsbehältnis 210 nachgeführt werden, um die Menge an Kühlflüssigkeit, die das Kühlbad 211 bildet, zumindest im Wesentlichen konstant zu halten.
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Der Druck p3 der verdampften Kühlflüssigkeit beträgt hier beispielsweise zwischen 0,13 und 1,013 bar, wobei zum Erreichen einer möglichst geringen Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlbad 211 ein geringer Druck zweckmäßig ist.
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In 2 ist schematisch eine Vakuumstrahlpumpe 250 in einer Schnittansicht dargestellt, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann. Im Folgenden soll die Funktionsweise der Vakuumstrahlpumpe 250 detaillierter erläutert werden.
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Ein Treibmedium, beispielsweise Luft und in 3 als Strom d bezeichnet, kann in einen Einlass 253 eingebracht werden und dann mit möglichst hoher Geschwindigkeit aus einer Düse 252, insbesondere einer Treibdüse, austreten. Hierbei entsteht gemäß dem Gesetz von Bernoulli ein dynamischer Druckabfall. Aus diesem Grund ist der Druck in der Strömung geringer als Normaldruck. Bei kompressiblen Treibmedien (Gasen oder Dämpfen) kann die Düse zur Maximierung der Geschwindigkeit auch als sog. Lavaldüse ausgebildet sein, wobei das Treibmedium dann mit Überschall austritt.
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In einer Mischkammer 254 trifft der Strahl des Treibmediums dann auf das hier befindliche Saugmedium, bei dem es sich im vorliegenden Fall um die verdampfte Kühlflüssigkeit, die in 3 als Strom c bezeichnet ist, und durch einen Einlass 251 zugeführt wird, handelt. Nach Austritt aus der Düse 252 verhält sich der Strahl des Treibmediums zunächst wie ein Freistrahl. Durch innere Reibung und Turbulenzen entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium und dem wesentlich langsameren Saugmedium.
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Diese Spannung bewirkt eine Impulsübertragung, d. h. das Saugmedium wird beschleunigt und mitgerissen. Die Mischung erfolgte nach dem Prinzip der Impulserhaltung (die Anwendung der Bernoulli-Gleichung, die nur für reibungsfreie Flüssigkeiten gilt, würde hier aufgrund der Stoßverluste zu falschen Ergebnissen führen). Durch die Aufweitung des Strahles des Treibmediums und durch die Ansaugung von Saugmedium wird der Strahl abgebremst, d. h. dynamischer Druck wird in statischen Druck umgewandelt.
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Da das Saugmedium in der Mischkammer 254 beschleunigt wird, entsteht nach Bernoulli auch für das Saugmedium ein Druckabfall, d. h. eine Saugwirkung, die weiteres Saugmedium über den Einlass 251 nachfördert, sofern dort ein ausreichend hoher Mindestdruck herrscht. Ein Gemisch aus Treibmedium und Saugmedium bzw. im vorliegenden Fall verdampfter Kühlflüssigkeit kann dann beispielsweise an die Atmosphäre geführt werden. Für einen weiteren Druckanstieg kann optional auch ein sog. Diffusor 255 nachgeschaltet sein.
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In 3a ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100a zum Kühlen eines Bauteils 300 mittels eines Kühlmediums c in einer bevorzugten Ausführungsform schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt.
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Im Vergleich zu der Vorrichtung 100 gemäß 1 ist bei der Vorrichtung 100a eine Vakuumstrahlpumpe 250, wie sie in Bezug auf Figur 2 näher erläuterte wurde, hier jedoch nur schematisch dargestellt ist, vorgesehen, um die verdampfte Kühlflüssigkeit c aus dem Behälter 210 des Unterkühlers 200 abzupumpen.
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Das Treibmedium d, hier Luft, das der Vakuumstrahlpumpe 250 zugeführt wird, wird hier zunächst mittels eines Treibmediumverdichters 260 auf einen Druck p4, der höher als Umgebungsdruck ist, gebracht, um die Vakuumstrahlpumpe ordnungsgemäß betreiben zu können. Dem Treibmediumverdichter 260 kann das Treibmedium im Falle von Luft beispielsweise direkt aus der Atmosphäre zugeführt werden.
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Gegenüber der in 1 gezeigten Vorrichtung lässt sich durch die Verwendung der Vakuumstrahlpumpe ein deutlich effizienter Betrieb des Unterkühlers 200 erreichen, um das Bauteil 300 zu kühlen. Im Übrigen sei auf die bereits ausführlich erläuterten Vorteile verwiesen.
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Weiterhin ist der Kühlkreislauf 220 hier vor und nach der Pumpe 230 an das Vorratsbehältnis 210 angebunden, um Kühlmedium zuführen bzw. abführen zu können. Zudem ist ein Druckausgleichssystem 235 vorgesehen, um Dichte- und/oder Volumenschwankungen des Kühlmediums im Kühlkreislauf 220 ausgleichen zu können.
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Im Übrigen entsprechen die Komponenten der Vorrichtung 100a sowie deren Betrieb denjenigen der Vorrichtung 100 gemäß 1. Insofern sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
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In 3b ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100a' zum Kühlen eines Bauteils 300 mittels eines Kühlmediums c in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt. Die Vorrichtung 100a' sowie deren Funktionsweise entspricht der Vorrichtung 100a, jedoch ist zusätzlich eine Heizeinrichtung 280 vorgesehen, mittels welcher das Treibmedium d angewärmt wird, bevor es in die Vakuumstrahlpumpe 250 eintritt. Damit kann die Vakuumstrahlpumpe noch effektiver betrieben werden.
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In 3c ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100a“ zum Kühlen eines Bauteils 300 mittels eines Kühlmediums c in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt. Die Vorrichtung 100a' sowie deren Funktionsweise entspricht der Vorrichtung 100a', jedoch ist hier eine Heizeinrichtung 281 vorgesehen, die in die Vakuumstrahlpumpe integriert ist. Auch hiermit kann das Treibmedium d angewärmt werden. Auch auf diese Weise kann die Vakuumstrahlpumpe noch effektiver betrieben werden.
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In 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100b zum Kühlen eines Bauteils 300 mittels eines Kühlmediums c in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt. Die Vorrichtung 100b entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 100a gemäß 3, jedoch ist kein Treibmediumverdichter vorgesehen.
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Vielmehr wird gemäß dieser Ausführungsform das Treibmedium aus einem Netz 270 für Medium mit gegenüber einem Umgebungsdruck erhöhtem Druck entnommen. Beispielsweise kann es sich bei dem Netz 270 um ein Druckluftnetz handeln, wie es oftmals in Fertigungshallen vorgesehen ist. Bei entsprechend ausreichendem Druck kann das Treibmedium d dann direkt der Vakuumstrahlpumpe 250 zugeführt werden.
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Wie bereits erwähnt, ist es auch denkbar, dass bei Verwendung eines solchen Netzes zusätzlich ein Treibmediumverdichter verwendet wird, um einen höheren Druck des Treibmediums vor Eintritt in die Vakuumstrahlpumpe zu erreichen.
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Im Übrigen entsprechen die Komponenten der Vorrichtung 100b sowie deren Betrieb denjenigen der Vorrichtung 100a gemäß 3. Insofern sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
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In 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100c zum Kühlen eines Bauteils 300 mittels eines Kühlmediums c in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schematisch in Form eines Prozessflussdiagramms dargestellt. Die Vorrichtung 100c entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 100a gemäß 3, jedoch ist das Druckausgleichssystem 235 hier nicht zwischen dem Kühlkreislauf 220 und dem Vorratsbehältnis 110, sondern direkt in dem Kühlkreislauf 220 vorgesehen.
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Zudem ist der Kühlkreislauf 220 hier vor der Pumpe 230 mittels eines Nachdruckreglers 237 und nach der Pumpe 230 mittels eines Vordruckreglers 236 an das Vorratsbehältnis 210 angebunden, um zusätzlich die Drücke p1 und p2 des Kühlmediums einstellen bzw. regeln zu können. Insbesondere kann damit erreicht werden, dass der Druck p1 geringer als der Druck p0 im Vorratsbehältnis, der Druck p2 jedoch größer als der Druck p0 ist. Insofern kann der Nachdruckregler 237 im Sinne eines Druckminderers verwendet werden.
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Im Übrigen entsprechen die Komponenten der Vorrichtung 100c sowie deren Betrieb denjenigen der Vorrichtung 100a gemäß 3. Insofern sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013011212 A1 [0005]
- EP 1355114 A2 [0005]
