DE202005013395U1

DE202005013395U1 - Kühlsystem zum Kühlen von Prozesswasser

Info

Publication number: DE202005013395U1
Application number: DE202005013395U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Wille Werner De
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2015-08-24

Abstract

Vorrichtung zum Kühlen von Prozesswasser mit zeitgleicher Koppelung eines Ölkühlkreislaufes mit einem Werkzeugkühlkreislaufes dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung aus 1 kaltwassertemperaturgesteuertem Kaltwassersatz, 1 Warmwasserpumpe, 1 Kaltwasserpumpe, 1 Bypasspumpe, 1 Wasser-Wasser-Wärmetauscher und 1 Regeleinheit zur Steuerung der Bypasspumpe besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Prozesskühlwasser mit Wärmeübertragung auf einen zweiten zu kühlenden Kühlkreislauf.
Für den Anwendungsbereich insbesondere in der Kunststoffspritzgussverarbeitung wird sowohl für das Werkzeug als auch für das Öl Kühlung benötigt. Da die Kühltemperatur des Werkzeugkreislaufes ca. 12°C betragen muss und die Kühltemperatur beim Ölkreislauf mit ca. 30°C ausreichend ist, können hier 2 verschiedene Kühlsysteme zum Einsatz kommen. Aus Energiespargründen werden vorzugsweise 2 Kühlkreisläufe mit unterschiedlichen Temperaturen realisiert. Der Kühlkreislauf für das Werkzeug mit ca. 12°C kann mit einem Kaltwassersatz, der das Kühlwasser mit dem bekannten Kühlkreislauf temperiert werden kann. Dieser Kühlkreislauf benötigt jedoch Energie und zwar im Verhältnis ca. 0,35 aufgenommene elektrische Energie zu 1 * abgegebenen Kühlenergie. Ein Freikühler, der das Kühlwasser über die Kühlregister durchleitet und hier mit temperaturgesteuerten Ventilatoren abkühlt, benötigt deutlich weniger Energie und hat deshalb Vorteile. Für die gleiche Kühlleistung benötigt dieser Freikühler ca. 1/7 eines Kaltwassersatzes. Der Nachteil dieser Freikühler gegenüber dem Kaltwassersatz besteht darin, dass dieser von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Sie benötigen eine Temperaturdifferenz, um die Wärmeenergie abzugeben. Diese beträgt in der Regel 5°C. Sollte also das Kühlwasser des Ölkühlkreislaufes auf 30°C gehalten werden, wird eine Umgebungstemperatur von 30°C–5°C = 25 °C benötigt. In unseren Breitengraden wird es in den Sommermonaten jedoch problematisch, da die Temperaturen hier bis zu 35 °C erreicht werden können, die Temperatur des Ölkühlkreislaufes kann in diesen Zeiten minimal ca. 40°C erreicht werden. Es kommt nun zu Problemen beim Betrieb der Kunststoffspritzgussmaschinen, sie steigen wegen Überhitzung aus.
Der Gedanke, dass der Werkzeugkühlkreislauf mit ca. 12°C betrieben wird und der Ölkühlkreislauf, der in den Sommermonaten zusätzlich Energie zur Kühlung benötigt, damit ca. 30°C nicht überschritten werden soll, mittels eines Wärmetauschers durch die auf der einen Seite mit einer temperaturgesteuerten Pumpe das Kaltwasser mit ca. 12°C und auf der anderen Seite mit einer Pumpe das Warmwasserrücklauf mit ca. 34°C gefördert wird, zu verbinden, liegt der Erfindung zugrunde. Probleme bereitet jedoch dann der Werkzeugkreislauf, da er sich über den Sollwert von 12°C erwärmt. Die nach der Wassertemperatur geregelten Ventilatoren am Freikühler übertragen dann die Energie aus der Umgebung auf das Kühlwasser, der Energiefluss kehrt sich um.
Versuche haben gezeigt, dass bei Einschalten der Bypasspumpe der Sollwert des Werkzeugkühlkreislaufes um 5–6°C und mehr wegen dem unkontrollierten Wärmestrom überschritten wird.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung vorzugeben, welches mittels einem Kaltwassersatz und einem Freikühler problemlos 2 Kühlkreisläufe von Maschinen, insbesondere Werkzeugkühlkreislauf und Ölkühlkreislauf von Kunststoffspritzgussmaschinen zeitgleich miteinander gekoppelt auf Sollwerte zu kühlen.
Die Vorteile der Vorrichtung sind ein energiesparendes Prozesskühlsystem, welches auch bei höheren Aussentemperaturen problemlos betrieben werden kann, ohne dass die erforderlichen Kühlwassersollwerte überschritten werden. Diese sollen in einem Bereich von +/– 3°C geregelt werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmalen und Vorrichtung gelöst.
Die vorgeschlagene Vorrichtung besitzt 1 kaltwassertemperaturgesteuerten Kaltwassersatz, 1 Freikühler mit temperaturgesteuerten Ventilatoren, 1 Warmwassertank, 1 Kaltwassertank 1 Wasser-Wassser-Wärmetauscher, 1 Warmwasserpumpe, 1 Bypasspumpe, 1 Regeleinheit
In der Zeichnung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele das erfindungsgemässe Verhalten näher erläutert.
Es zeigen
1, 1 temperaturgesteuerte Kühlmaschine, Freikühler mit temperaturgesteuerten Ventilatoren, 1 Warmwassertank, 1 Warmwasserpumpe, 1 Kaltwassertank, 1 Kaltwasserpumpe, 1 Wasser-Wasser-Wärmetauscher, 1 temperaturgesteuerte Bypasspumpe
2 wie 1, jedoch mit 1 fest einstellbaren Volumenstromdrossel
3 wie 1, jedoch mit 1 temperaturgesteuertem 2-Wege-Ventil
4 wie 1, jedoch mit 1 temperaturgesteuertem 3-Wege-Ventil
In 1 ist in einem Funktionsschaubild ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Der Werkzeugkühlkreislauf 110 wird vom Kaltwassertank 20 mit der Kaltwasserpumpe 30 über die Kühlwasserleitungen 11 und 12 mit ca. 12°C versorgt. Im Rücklauf dieses Kreislaufes wird das auf ca. 16°C durch die Werkzeuge der Maschinen erwärmte Wasser mit dem vorlauftemperaturgesteuerten Kaltwassersatz 10 wieder abgekühlt, die Wärmeenergie wird auf den Kaltwassersatz 10 übertragen, der diese Energie mittels Lüfter an die Umgebung abführt. Das abgekühlte Wasser fliesst dann über die Leitung 13 wieder in den Kaltwassertank 20. Der Ölkühlkreislauf 120 wird vom Kaltwassertank 40 mit der Pumpe 50 über die Leitungen 51 und 52 mit ca. 30°C versorgt. Das durch das Öl der Maschinen auf ca. 34°C erwärmte Wasser wird über den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 60 über die Leitung 53, den Freikühler 100 und die Leitung 54 in den Tank 40 zurückgefördert. Dabei wird die Wärmeenergie über den im Freien befindlichen Freikühler 100 mittels der Ventilatoren abgeführt. Steigt nun im Sommer die Umgebungstemperatur des Freikühlers 100 an, sinkt die Leistungsabgabe und die Vorlauftemperatur steigt und damit auch die Rücklauftemperatur des Kühlwassers der Maschinen im Ölkreislauf 120 über 34°C an. Nun wird die Bypasspumpe 70 über den Regler 80, der die Rücklauftemperatur in der Leitung 52 misst, eingeschaltet, das Kaltwasser mit 12°C wird nun durch den Wasser-Wasser-Wärmetauscher 60 gefördert und kühlt dabei den Ölkühlkreislauf 120 ab. Die erforderliche Kühlleistung wird von dem Kaltwassersatz 10 mitübernommen. Sinkt die Rücklauftemperatur durch diesen Wärmeübertragungsprozess auf unter 30°C in der Leitung 52 ab, schaltet der Regler 80 die Bypasspumpe 70 wieder aus. Die kühlwassergeführten Ventilatoren des Freikühlers 100 schalten ab 30°C Umgebungstemperatur ab.
2 zeigt eine ähnliche Ausführung wie 1, jedoch wurde nach der Bypasspumpe eine fest einstellbare Volumenstromdrossel in die Leitung 21 eingebunden
3 zeigt eine ähnliche Ausführung wie 1, jedoch wurde nach der Bypasspumpe ein temperaturgesteuerter 2-Wege-Regler in die Leitung 21 eingebunden
4 zeigt eine ähnliche Ausführung wie 1, jedoch wurde nach der Bypasspumpe ein temperaturgesteuerter 3-Wege-Regler in die Leitung 31 eingebunden

Claims

Vorrichtung zum Kühlen von Prozesswasser mit zeitgleicher Koppelung eines Ölkühlkreislaufes mit einem Werkzeugkühlkreislaufes dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung aus 1 kaltwassertemperaturgesteuertem Kaltwassersatz, 1 Warmwasserpumpe, 1 Kaltwasserpumpe, 1 Bypasspumpe, 1 Wasser-Wasser-Wärmetauscher und 1 Regeleinheit zur Steuerung der Bypasspumpe besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasspumpe eine fest einstellbare Volumenstromdrossel nachgeschaltet ist
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasspumpe ein temperaturgesteuerter 2-Wege-Regler nachgeschaltet ist
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasspumpe ein temperaturgesteuerter 3-Wege-Regler nachgeschaltet ist