DE19535310A1 - Kühleinrichtung für Textilmaschine - Google Patents
Kühleinrichtung für TextilmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung von
wärmeabgebenden elektrischen Bauteilen einer Textilmaschine
gemäß Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1.
Kühleinrichtungen für Textilmaschinen sind in der Patentli
teratur beschrieben, beispielsweise in der US-Patentschrift
2,716,859 oder in der europäischen Patentschrift
EP-B1-0 326 688, wobei die Abwärme von einem elektrischen
Bauteil, beispielsweise einem Motor, in Leitungen mittels
eines Kühlmediums abgeführt werden und als Wärmetauscher
Rohrschlagen verwendet werden. Solche Wärmetauscher haben
den Nachteil, daß sie leicht verschmutzen, wenn sie durch
mit Fasermaterial befrachtete Luft beaufschlagt werden, so
daß die Kühlwirkung verringert ist und Reinigungsoperatio
nen nötig werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung
zur Kühlung zu schaffen, welche keinen besonderen Wartungs
aufwand erfordert und leicht herzustellen sowie zu montieren
ist. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merk
malen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die Gegenstände der
Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen
der Lösung.
Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung ist eine wirkungs
volle Wärmeabfuhr bei vertretbarem Aufwand möglich.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung be
schrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht auf die Absauganlage und den
Steuerschrank einer Textilmaschine in schema
tischer Darstellung,
Fig. 2 einen Grundriß der Anordnung in Fig. 1,
Fig. 3a, b, c je eine Frontansicht, einen Grundriß und eine
Seitenansicht einer Platte des Wärmetauschers
bzw. eines Wärmetauschers und
Fig. 3d eine andere Ausführungsvariante des Wärme
tauschers.
In einer Textilmaschine 1 wie z. B. einer Ringspinnmaschine
gemäß Fig. 1 und 2 sind in einem Gehäuse 22 eine Absaugan
lage 3 und ein Steuerschrank 2 nebeneinander untergebracht,
welche durch eine Zwischenwand 21 getrennt werden. Mittels
eines Rotors 4 wird Luft von Arbeitsstellen der Textilma
schine abgesaugt und als Abluftstrom 6 in einen Kanal 5 mit
Kanalwänden 5′ gedrückt. Der Abluftstrom 6 wird über einen
Wärmetauscher 15 und einen Motor 7 geleitet, der über ein
Getriebe 8 eine Welle 9 antreibt. Diese Welle dient in einer
Ringspinnmaschine, für die die Einrichtung gemäß der Er
findung insbesondere eingesetzt werden soll, zum Antrieb der
Spindeln. Der Abluftstrom wird weiter gemäß den Pfeilen 10
durch eine Öffnung 11 im Boden des Maschinensaals abgelei
tet, wobei er die Abwärme vom Wärmetauscher 15 und vom Motor
7 mit sich führt. Der Motor 7 wird über eine interne Strom
versorgung 28 vom Steuerschrank 2 mit elektrischer Energie
versorgt, die aus dem elektrischen Netz 20 stammt. Ein Fre
quenzumrichter 25 ist mit anderen elektrischen Bauteilen wie
Schaltelementen im Steuerschrank 2 untergebracht. Im Fre
quenzumrichter 25 ist ebenfalls ein Wärmetauscher 23 an
geordnet, der im wesentlichen aus einer Platte 26 mit einem
Kanal 27 für ein Kühlmedium sowie einem Deckel 29 besteht,
der den Kanal 27 nach außen abdichtet. An der Platte 26
sind insbesondere elektrische Bauteile 24 montiert, welche
eine hohe Verlustleistung aufweisen. Solche Bauteile können
Gleichrichter, Verlustwiderstände oder Wechselrichter des
Frequenzumrichters 25 sein, wobei die abzuführende Verlust
leistung in der Größenordnung von 1 kW liegen kann. Durch
die Befestigung der elektrischen Bauteile 24 direkt auf der
Platte 26 des Wärmetauschers 23 gelangt die Verlustleistung
als Abwärme zum größten Teil direkt in den Kühlkreislauf
der Einrichtung, der aus den beiden Wärmetauschern 15, 23 und
der verbindenden Vorlaufleitung 12 sowie Rücklaufleitung 13
besteht. In der Vorlaufleitung 12 ist eine Pumpe 14 zur
Zwangsumwälzung des Kühlmediums 12c eingesetzt. Oberhalb der
Vorlaufleitung 12 befindet sich eine Ausgleichsleitung 12a
mit einem obenliegenden Ausgleichsgefäß 12b für das Kühl
medium 12c. Der Wärmetauscher 15 besteht wie der andere
Wärmetauscher 23 ebenfalls im wesentlichen aus einer Platte
16, in die, wie auch aus den Fig. 3a-3c hervorgeht, ein
Kanal 17 eingefräst ist. Es könnte auch eine Rohrleitung an
der Oberfläche der Platte 16 befestigt werden oder in eine
Nut in der Platte eingelegt werden. Ein der Platte 16 zuge
ordneter Deckel 19 gemäß Fig. 3c wird mit der Platte 16 an
den mit Kreuzen bezeichneten Stellen unter Zwischenlage ei
ner Dichtmasse verschraubt. An den Enden des Kanals 17 lie
gen Öffnungen im Deckel 19, in welche die Vorlaufleitung 12
bzw. die Rücklaufleitung 13 gemäß Fig. 3c münden. Zur Ver
besserung des Wärmeüberganges des Wärmetauschers 15 an die
umgebende Luft im Kanal 5 sind auf der dem Kanal 17 abge
wandten Seite der Platte Rippen 18, welche parallel zur
Strömungsrichtung des Abluftstromes 6 angeordnet sind. Durch
die Anordnung des Wärmetauschers 15 direkt neben dem Rotor 4
wird der Abluftstrom 6 gerade auf diesen Wärmetauscher 15
konzentriert, so daß eine effiziente Wärmeabfuhr vorliegt.
Wie bereits angedeutete weist der Wärmetauscher 23 praktisch
denselben Aufbau wie der Wärmetauscher 15 auf, wobei an die
Stelle der Rippen 18 beim Wärmetauscher 15 die wärmeabge
benden elektrischen Bauteile 24 am Wärmetauscher 23 treten,
wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Rückseite des Wärme
tauschers 23 kann mit Vorteil durch eine Isolation 30 abge
deckt sein, welche sich in einer Isolation 31 rings um den
Frequenzumrichter 25 fortsetzen kann. Damit kann der Wärme
fluß von dem elektrischen Bauteil 24 insbesondere in Rich
tung des Kühlmediums im Wärmetauscher 23 gelenkt werden.
Damit der Wärmetauscher 15 wartungsarm bleibt, müssen die
von Kühlluft beaufschlagten Flächen 50 beschaffen sein, daß
sich keine Verunreinigungen, beispielsweise Textilfasern,
daran ablagern können. Die Rippen 18 müssen mindestens 5 mm
voneinander entfernt sein, die Rippenoberfläche muß glatt
sein (Oberflächenqualität N8), und die Rippen müssen an der
Seite, an der der Luftstrom auftrifft, mit einem Winkel von
mindestens 45° angeschrägt sein.
Um einen guten Wärmeübergang von den elektrischen Bauteilen
24 zum Kanal 27 mit dem Kühlmedium 12c zu erreichen, soll
zwischen der Befestigungsfläche für die elektrischen Bau
teile 24 an der Platte 26 und dem Kanal 27 ein Abstand von
höchstens 5 mm, insbesondere 3 mm sein.
Als Kühlmedium wird Wasser mit einem Zusatz an korrosions
hemmenden Stoffen vorgesehen, beispielsweise Frostschutz
mittel, wie es in der Automobiltechnik verwendet wird. Im
Gegensatz zu einem offenen Kühlsystem, bei dem Wasser stän
dig aus dem Netz bezogen wird und nach Aufnahme der Verlust
wärme vom System abgeleitet wird, hat der geschlossene
Flüssigkeitskreislauf 12, 13, 15, 23 den Vorteil, daß kein
Kondenswasser im Kühlkreislauf entstehen kann, da das
Kühlmedium 12c eine Temperatur über der Temperatur der Um
gebungsluft aufweist.
Der Wärmetauscher 15 kann anstatt im Kanal 5 einer Absaugan
lage 3 in einem beliebigen Kanal einer Luftanlage sein.
Wärmetauscher 15, Ausdehnungsgefäß 12b, Pumpe 14 und Lei
tungen 12 und 13 sind so angeordnet, daß ein automatisches
Selbstentlüften des Flüssigkeitskreislaufs entsteht (Fig. 1).
Das Ausdehnungsgefäß 12b ist so angeordnet, daß es sich
ca. 1 m über dem Wärmetauscher 15 befindet. Der Wärmetauscher
23 ist gegenüber der Umgebungsluft wärmeisoliert, so daß
möglichst wenig Wärme in den Schaltschrank 2 abgegeben wird
und möglichst viel Wärme über die Rücklaufleitung 13 abge
führt wird. Die elektrischen Bauteile 24 sind beispielsweise
elektronische (Leistungs-) Stellelemente oder Servo-Ver
stärker, Widerstände oder DC/DC-Wandler.
Die Schlangen des Kanals 17 können anstatt waagrecht gemäß
Fig. 3a auch senkrecht angeordnet sein.
Der Kanal 17 kann wie in Fig. 3d auch so gestaltet sein,
daß mehrere parallele Kanalteile 17′ jeweils gleichen
Fließwiderstand für das Kühlmedium 12c haben.
Claims (13)
1. Einrichtung zur Kühlung von wärmeabgebenden elektrischen
Bauteilen (24, 25) einer Textilmaschine (1), in der ein
Wärmetauscher (23) mindestens einem elektrischen Bauteil
(24) zugeordnet ist und ein zweiter Wärmetauscher in
einem Kanal (5) untergebracht ist, wobei die Wärmetau
scher (15, 23) durch eine Vorlaufleitung und eine Rück
laufleitung (12 bzw. 13) für ein Kühlmedium (12c) ver
bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
einer der Wärmetauscher eine wärmeaufnehmende bzw. -ab
gebende Platte (16) aufweist, welcher ein Kanal (17, 27)
zur Führung des Kühlmediums (12c) zugeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal (17, 27) in die Platte (16) eingearbeitet
ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Kanal (17, 27) schlangenförmig verläuft.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kanal auf einer Seite der Platte of
fen ist, und daß ein Deckel (19, 29) zum Verschließen
des Kanals (17, 27) vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine Seite der Platte (16)
Rippen (18) oder elektrische Bauteile (24), insbesondere
elektronische (Leistungs-) Stellelemente oder Servo-Ver
stärker oder Widerstände oder DC/DC-Wandler, trägt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (15) mit den Rippen (18) im Kanal
(5) insbesondere einer Absauganlage (3) untergebracht
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (23) mit den elektrischen Bau
teilen (24) Teil eines Frequenzumrichters (25) ist.
8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine Vorlaufleitung (12) und
eine Rücklaufleitung (13) in den Kanal (17 bzw. 27)
mündet.
9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (15) so im Kanal (5) angeordnet
ist, daß die Platte (16) parallel zu einer Kanalwand
liegt und die Rippen (18) in der Richtung eines Luft
stromes oder eines Abluftstromes (6) liegen.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rippen (18) mindestens 5 mm
voneinander entfernt sind, an der dem Luftstrom entge
gensetzten Seite mit einem Winkel von mindestens 45°
angeschrägt sind und eine Oberflächenqualität von min
destens N8 aufweisen.
11. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (17, 27) bis auf
mindestens 5 mm, insbesondere 3 mm, an die wärmeaufneh
mende bzw. -abgebende Fläche der Platte auf der dem Ka
nal (17, 27) gegenüberliegenden Seite heranreicht.
12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ausdehnungsgefäß (12b) an eine Vorlauf- oder
Rücklaufleitung (12, 13) angeschlossen ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5, 7, 8, 11, 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (23) ge
genüber der Umgebungsluft wärmeisoliert ist, so daß
möglichst wenig Wärme in die Umgebung abgegeben wird und
möglichst viel Wärme über die Rücklaufleitung (13) ab
geführt wird.
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