DE19535310A1 - Kühleinrichtung für Textilmaschine - Google Patents

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.