DE2908355A1

DE2908355A1 - Verfahren und vorrichtung zum temperieren eines im kreislauf durch einen verbraucher gefuehrten waermetraegermediums

Info

Publication number: DE2908355A1
Application number: DE19792908355
Authority: DE
Inventors: Antonio M Dipl Ing Celi
Original assignee: Celi antonio M dipl-Ing
Current assignee: Celi antonio M dipl-Ing
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-18

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren eines
im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In der Industrie werden zur Kühlung und zur Beheizung von Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise Kalander, IXneterng Extrudern, Werkzeugmaschinen und dergleichen, in immer grdl3erem Umfange für die Zu- und Abführung von Wärme Systeme bevorzugt, bei denen die Wärmeübertragung indirekt mittels eines flüssigen Wärmeträgermediums erfolgt. Die Vorteile dieser indirekten Systeme bestehen einerseits darin, daß der Wärmeträger mit Pumpen an örtlich entfernte Verbraucher transportiert werden kann und somit für den Anwender zahlreiche Anordnungs- und Konstruktionsmöglichkeiten gegeben sind Andererseits lassen sich infolge des Wärmebeharrungsvermögens der verwendeten Wärmeträgerflüssigkeit hohe Temperaturgenauigkeiten in den Verarbeitungsmaschinen erreichen, wenn diese Wärmeträgerflüssigkeit in entsprechender Menge in einem System vorhanden ist und somit als Wärmepuffer dient. Diese hohen Temperaturgenauigkeiten sind insbesondere in der chemischen Industrie bei der Steuerung von chemischen Reaktionen besonders vorteilhaft, so daß sich auch in diesem Industriezweig ein großer Bedarf an den in Frage stehenden Wärmeübertragungssystemen ergibt.
Der von diesen Temperiersystemen mit geschlossenem Kreislauf bestrichene Temperaturbereich hängt weitgehend von dem verwendeten Wärmeträgermedium ab.
Mit einem geschlossenen Wasserkreislauf arbeitende Temperiersysteme sind als Druckwasserausführung bis etwa 1300C einsetzbarr während bei der Verwendung von organischen Wärmeträgermedien ohne Schwierigkeit ein Temperaturbereich bis 300 oder 3500C bestrichen werden kann.
Als solche organischen Wärmeträgermedien könnnen beispielsweise die von der Firma Chemische Werke Hüls AG unter der Handelsbezeichnung "Marlotherm" vertriebenen Materialien verwendet werden.
Es handelt sich dabei um synthetische organische Produkte, wie beispielsweise Gemische aus isomeren Benzylbenzolen, die sich durch hohen Siedepunkt und chemische Beständigkeit auszeichnen.
Bei den bekannten Temperiersystemen wird das Wärmeträgermedium auf die gewünschte Temperatur gebracht und mittels einer Umwälzpumpe dem Verbraucher zugeführt.
Sofern der Verbraucher Wärmeenergie aufnimmt, wird dem Temperiermedium diese erforderliche Energie in der Regel über eine elektrische Heizung zugeführt.
In vielen Fällen verlaufen indessen die im Verbraucher durchgeführten Reaktionen oder Bearbeitungen exotherm. In diesem Falle muß das auf einer bestimmten Temperatur gehaltene Wärmeträgermedium die exotherme Reaktionswärme abführen.
Zu diesem Zweck wird bei den bekannten Systemen das den Verbraucher mit einer erhöhten Temperatur verlassende Wärmeträgermedium zunächst unter die Betriebstemperatur abgekühlt und dann mittels einer elektrischen Heizung wieder auf die gewünschte Betriebstemperatur aufgeheizt.
Eine solche Verfahrensweise ist vom energiewirtschaftlichen Standpunkt aus betrachtet sehr unrationell und führt wegen der abzuführenden,relativ hohen Energiemengen z:u großen Energieverlusten.
Für das Abkühlen der Wärmeträgermedien kommen wegen der vor liegenden relativ hohen Temperaturbereiche praktisch nur Wasserkühlung oder Luftkühlung in Betracht.
Wegen der abzuführenden relativ großen Energiemengen ergeben sich insbesondere bei der erstgenannten Wasserkühlung sehr leicht Umweltprobleme aufgrund des hohen Wasserverbrauches und der Aufheizung der Gewässer und der dadurch bedingten Änderung im biologischen Gleichgewicht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums zu scha£fXen, welches auf wesentlich wirtschaftlichere Weise den Wärmetransport durchführt, und welches dabei so ausgestaltet.ist, daß für den Abtransport der im Verbraucher freigesetzten Wärme nicht nur Kühlwasser eingesetzt werden kap-en, t sondern stattdes sen auch die sehr wirtschaftlich arbeitenden Wärmepumpen einsetzbar sind, so daß das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch an solchen Orten zum Einsatz kommen können, wo Kühlwasser in der erforderlichen großen Menge nicht verfügbar ist.
Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe mit einem Verfahren zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Kreislauf zwischen Ausgang des Verbrauchers und Eingang des Verbrauchers ein Nebenkreis parallel geschaltet ist, aus dem dem Medium vor Wiedereinführen in den Verbraucher eine bestimmte Menge des auf eine andere Temperatur gebrachten Mediums beigemischt wird.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren wird vermieden, daß das gesamte, den Verbraucher verlassende Wärmetrgermedium auf eine unter der Betriebstemperatur liegende Temperatur abgekühlt werden muß, was in der Regel immer mit großen Energieverlusten verbunden ist, weil aufgrund der variierenden Arbeitstemperaturen in der Regel immer auf Standardkühltemperaturen abgekühlt wird, von denen aus dann das gesamte Medium wieder auf die gewünschte Arbeitstemperatur aufgeheizt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit lediglich ein Bruchteil des den Verbraucher verlassenden Wärmeträgermediums im Nebenkreis auf eine andere Temperatur gebracht und dann durch Zumischen einer bestimmten Menge dieses im Nebenkreis temperierten Wärmeträgermediums zu dem im Hauptkreis geführten Wärmeträgermedium die gewünschte Arbeitstemperatur eingestellt.
Das im Nebenkreis geführte Wärmeträgermedium, welches also sozusagen von dem Hauptkreis abgezweigt wird, kann im Prinzip sowohl auf eine höhere Temperatur als auch auf eine niedrigere Temperatur gebracht werden und ermöglicht durch bloses Mischen eine genaue Einstellung der gewünschten Arbeitstemperatur bei dem in den Verbraucher zurückgeführten Wärmeträgermedium. In jedem Falle werden unnötige Energieverluste,beispielsweise durch zu starkes Abkühlen und anschließendes Wiederaufheizen des gesamten Wärmeträgermediums,vermieden.
Weiterhin kann das im Nebenkreis geführte Wärmeträgermedium auch unabhängig von der verwendeten Arbeitstemperatur auf einer Temperatur gehalten werden, die sich für die Zu- oder Abfuhr der Wärmeenergie in oder aus diesem Teil des Wärmeträgermediums vom energiewirtschaftlichen Standpunkt aus betrachtet als optimal erweist.
Es hat sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das im Nebenkreis geführte Wärmeträgermedium aufgestaut und in seiner Gesamtheit auf eine vorbestimmte Temperatur gebricht wird. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, daß im Nebenkreis ein Speicherreservoir vorgesehen ist, in dem sich aas von dem Hauptkreis abgezweigte Wrmeträgermedi,um sammelt und in seiner Gesamtheit auf eine vorgewählteTemperatur abgekühlt wird.
Durch die Einschaltung eines solchen Speicherreservoirs und die dadurch mögliche Temperierung einer größeren Menge des Wärmeträgermediums auf eine konstante Temperatur läßt sich die Regelung beim Zumischen dieses temperierten Teiles des Wärmeträgermediums zu dem Wärmeträgermedium im Hauptkreis wesentlich vereinfachen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wärmeträgermedium im Hauptkreis aufgestaut, was ebenfalls durch Verwendung eines Speicherreservoirs im Hauptkreis möglich wird. Auf diese Weise werden die im Verbraucher häufig betriebsbedingt auftretenden Temperaturschwankungen in dem den Verbraucher verlassenden Wärmeträgermedium ohne zusätzlichen Aufwand weitgehend ausgeglichen, so daß das im Hauptkreis hinter dem Speicherreservoir fließende Wärmeträgermedium eine im wesentlichen konstante Temperatur aufweist, wodurch sich die Zumischung des im Nebenkreis temperierten Teiles des Wärmeträgermediums wesentlich vereinfacht.
Je nach dem verwendeten Arbeitstemperaturbereich und der Menge der zu- oder abzuführenden Wärmeenergie hat es sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen, wenn das Medium im Hauptkreis vortemperiert wird. Dies geschieht zweckmäßig in einem vor dem Speicherreservoir vorgesehenen Luftkühler, wenn Wärmeenergie bei relativ hohen Arbeitstemperaturen abgeführt werden soll oder mittels einer im Hauptkreis vorgesehenen Heizung, wenn Wärmeenergie zugeführt werden soll. Beide Maßnahmen werden zweckmäßig durchgeführt, bevor das in dem Hauptkreislauf fließende Medium in das Speicherreservoir gelangt, so daß durch diese Speicherung des Mediums etwa noch vorhandene Temperaturunterschiede ausgeglichen werden.
Es hat sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das in dem parallel geschalteten Nebenkreis geführte Medium abgekühlt wird. Bei einer solchen Verfahrensweise, die auch bei der praktischen Anwendung die größte Bedeutung besitzt, werden die größten Energieeinsparungen erzielt. Insbesondere dann, wenn relativ hohe Arbeitstemperaturen Anwendung finden, ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig, das im Hauptkreis fließende Medium einer Vorkühlung zu unterwerfen.
Die Kühlung des Temperiermediums im Nebenkreis kann entweder herkömmlicherweise mittels Kühlwasser erfolgen, welches zweckmäßig mit Hilfe einer Wärmeaustauschschlange durch das im Nebenkreis vorgesehene Speicherreservoir geleitet wird.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommende Vorrichtung zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums weist eine Pumpe und eine Temperiervorrichtung auf und ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß dem Kreislauf zwischen Ausgang desVerbrauchersund Eingang des Verbrauchers ein Nebenkreis parallel geschaltet ist, in dem eine Temperiervorrichtung und eine steuerbare Dosiervorrichtung zur Zumischung des Mediums in den Hauptkreis vorgesehen sind.
Der parallel geschaltete Nebenkreis ist somit über eine entsprechende Abzweigleitung direkt an den Hauptkreis angeschlossen und mündet unter Zwischenschaltung eines entsprechenden Regelventi les zur Regelung des Durchflusses wieder in den Hauptkreis.
In Anhängigkeit von dem am Regelventil eingestellten bfEnungsquerschnitt und dem sich im Haupt- und Nebenkreis einstellenden Strömungswiderstand läßt sich die Durchflußmenge im Nebenkreis je nach Bedarf variieren und somit die gewünschte Arbeitstemperatur im Wärmeträgermedium einstellen.
Der Nebenkreis weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Speicherreservoir auf, in dem das im Nebenkreis fließende Medium aufgestaut wird, so daß immer eine größere Menge des im Nebenkreis fließenden Wärmeträgermediums auf die vorgewählte Temperatur eingestellt wird, so daß gegenüber Temperaturschwankungen eine gewisse Pufferwirkung erzielt wird.
Die im Verbraucher häufig betriebsbedingt auftretenden Temperaturschwankungen führen wie eingangs bereits erwähnt, oft zu Schwankungen in der Austrittstemperatur des Wärmeträgermediums.
Diese Temperaturschwankungen werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch weitgehend vermieden, daß der Hauptkreis ein Speicherreservoir aufweist, in dem sich das aus dem Verbraucher austretende Medium mischt und in seiner Temperatur angleicht, ehe es im Hauptkreis und in dem davon abzweigenden Nebenkreis weitergeleitet wird.
Das Speicherreservoir kann an sich an jeder Stelle des Hauptkreises vorgesehen werden. Es ist indessen zweckmäßig t dasselbe vor der Abzweigung des Nebenkreises im Hauptkreis vorzusehen, so daß dem Nebenkreis bereits Wärmeträgermedium zugeführt wird, welches eine weitgehend gleichmäßige Temperatur aufweist.
Die Einstellung der gewünschten Arbeitstemperatur des Wärmeträgermediums erfolgt durch definierte Zugabe des im Nebenkreis auf eine bestimmte Temperatur eingestellten Wärmeträgermediums.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn in dem von dem Hauptkreis abzweigenden Nebenkreis als Dosiervorrichtung ein Dreiwegeventil vorgesehen ist, dessen beide Einlässe mit dem Hauptkreis und dem Nebenkreis und dessen Auslaß mit dem Einlaß des Verbrauchers verbunden sind.
In einem solchen Dreiwegeventil läßt sich in einfacher Weise die Durchflußmenge aus dem Hauptkreis und aue dem Nebenkreis regeln und so die gewünschte Temperatur des Mediums einstellen, welches dem Einlaß des Verbrauchers zugeführt wird.
Mit Hilfe eines elektrischen Stellmotors sowie einem mit entsprechenden elektrischen Temperaturfühlern arbeitenden Regler läßt sich so eine einmal vorgewählte Arbeitstemperatur konstant einhalten, unabhängig von den beim Betrieb des Verbrauchers auftretenden Schwankungen in der Energieabgabe oder Energieaufnahme.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Dosiervorrichtung ein Vierwegeventil vorgesehen, dessen einer Einlaß mit dem Hauptkreis und dessen anderer Einlaß mit dem Auslaß des Nebenkreises und dessen einer Auslaß mit dem Verbrauchereinlaß und dessen anderer Auslaß mit dem Einlaß des Nebenkreises verbunden ist.
Ein solches Vierwegeventil ist ebenfalls mittels einer elektrisch ansteuerbaren Stellvorrichtung und einer entsprechenden Temperaturregelvorrichtung ansteuerbar und ermöglicht in ähnlicher Weise wie das vorstehend erwähnte Dreiwegeventil eine automatische Konstanthaltung der einmal eingestellten Arbeitstemperatur.
Es hat sich in der Praxis als zweckmäßig erwiesen, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Mediumeinlaß jeweils am oberen Teil des Speicherreservoirs und der Mediumauslaß am unteren Teil des Reservoirs befindet und dazwischen ein Zwischenboden mit Drosselstelle vorgesehen ist.
Eine solche Ausführungsform ermöglicht sowohl in dem Nebenkreis als auch im Hauptkreis eine Egalisierung der Temperatur des das jeweilige Speicherreservoir verlassenden Wärmeträgermediums.
Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, die erfindungsgemäße Vorrichtung dann, wenn sie bei relativ hohen ArD2itstemperaturen betrieben wird, mit einer zusätzlichen Temperiervorrichtung im Hauptkreis zu versehen, wobei dieselbe vorzugsweise zwischen Auslaß des Verbrauchers und Einlaß des Nebenkreises angeordnet ist.
Eine solche zusätzliche Temperiervorrichtung kann beispielsweise aus einem mittels Gebläse gekühlten W§rmeaustauscher bestehen.
Für das Kühlen des im-Nebenkreis fließenden Wärmeträgermediums kann entweder direkt Kühlwasser verwendet werden, welches in einer entsprechend dimensionierten Kühlschlange zweckmäßig durch das im Nebenkreis angeord e Speicherreservoir geleitet wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Nebenkreis eine Vorrichtung zum indirekten Kühlen des Mediums vorgesehen.
Als solche kann beispielsweise im Nebenkreis der Verdampfer einer Kältomaschine angeordnet sein.
Eine solche Ausführungsform erweist sich in der Energiebilanz als außerordentlich vorteilhaft, weil die Temperatur, auf die das im Nebenkreis fließende Wärmeträgermedium abgekühlt wird, innerhalb weiter Grenzen frei wählbar ist, ohne daß dadurch eine wesentliche Einschränkung des Arbeitsbereiches des Wärmeträgermediums bewirkt wird.
Es ist daher durchaus möglich, die Temperatur des Wärmeträgermediums im Nebenkreis so zu wählen, daß eine Wärmepumpe bzw.
Kältemaschine, die dieses Wärmeträgermedium auf diese Temperatur abkühlt, in ihrem optimalen Arbeitsbereich liegt.
Ein solcher Arbeitsbereich der Wärmepumpe hängt weitgehend von dem in der Wärmepumpe verwendeten Kältemittel ab.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit auch bei relativ sehr hohen Arbeitstemperaturen des Wärmeträgermediums eine Kühlung mit einer Wärmepumpe (Kältemaschine) möglich, wobei der Verdichterteil dieser Wärmepumpe beispielsweise durch die Umgebungsluft abgekühlt werden kann.
Eine solche erfindungsgemäße Ausführungsform vermeidet völlig die Verwendung von Kühlwasser, wodurch Umweltprobleme,wie eingangs bereits im einzelnen erörtert, völlig ausgeschlossen werden.
Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn der Verdichterteil der Kältemaschine durch das Reservoir des Hauptkreises geführt wird, bevor in einem mit Ventilator versehenen Luftkühler das Kältemittel soweit abgekühlt wird, daß es wieder kondensiert.
Eine Reihe von Maschinen, die als Verbraucher das wohltemperierte Wärmeträgermedium benötigen, erfordern beim Anfahren, daß das Wärmeträgermedium bereits die Arbeitstemperatur aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher zweckmäßig im Reservoir des Hauptkreises eine elektrische Zusatzheizung vorgesehen, mit der das Wärmeträgermedium auf die gewünschte Arbeitstemperatur erhitzt werden kann, bevor es in den Verbraucher eingeleitet wird.
Für die Steuerung der Mischoperation ist bei der erfindungegemäßen Vorrichtung zweckmäßig ein Temperaturregler vorgesehen, dessen Eingänge mit Temperaturfühlern verbunden sind, die einmal am Verbraucherauslaß, sowie am Verbrauchereinlaß und weiterhin am Ausgang des Nebenkreises und am Ausgang des Hauptkreises angeordnet sind, während andererseits die Ausgänge des Temperaturreglers mit der Dosiervorrichtung und/oder der-Umwälzpumpe für das Medium in Verbindung stehen.
Mit einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, in Abhängigkeit von den mit den Temperaturfühlern festgestellten Temperaturwerten, die Zumischung des im Nebenkreis abgekühlten Wärmeträgermediums so zu steuern, daß dem Verbraucher immer ein Wärmeträgermedium mit der gewünschten Arbeitstemperatur zugeführt wird.
Schwankungen in der Energieabgabe, bzw Energieaufnahme, wie sie bei den in Frage stehenden Arbeitsverfahren häufig auftreten, werden so vollautomatIsch eliminiert und bleiben somit ohne Einfluß auf die Temperatur des Wärmeträgermediums, welches letztlich dem Verbraucher wieder zugeführt wird.
Das Anfahren des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Verbrauchers wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch wesentlich erleichtert, daß der elektrische Temperaturregler mit einer Zusatzheizung im Hauptkreis verbunden ist. In Abhängigkeit von den mit den Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen wird somit die Zu satzheizung je nach Bedarf eingeschaltet, ohne daß die Bedienungsperson besondere Vorkehrungen treffen muß.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Ausgang des Temperaturreglers mit der Temperiervorriclltung zwischen Aus laß des Verbrauchers und Einlaß des Nebenkreises verbunden und ermöglicht so die vollautomatische Einschaltung dieser Temperiervorrichtung falls so starke Änderungen in der Energieabgabe oder Aufnahme des Verbrauchers auftreten, daß zur Einhaltung der gewünschten Arbeitstemperatur die Temperiervorrichtung im Nebenkreis an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit kommt.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei-8pielewmiSn nachfolgend die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren eines Wärmeträgermediums, welches einen Arbeitsbereich bis etwa 95 0C aufweist.
Fig. 2 eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren eines Wärmeträgermediums, welches einen Arbeitsbereich von etwa 95 0C bis etwa 3500C aufweist.
Die in Fig.- 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei Speicherreservoiren 1 und 2, die über ein Vierwegeventil 3 miteinander in Verbindung stehen, einer Kältemaschine 4, einer Umwälzpumpe 5, einem Luftkühler 6 filr die Kältemaschine 4 mit zugehörigem Ventilator 7 sowie einer Temperaturregeleinrichtung 8 mit zugehörigen Temperaturfühlern 9, 10,11 und 12.
Das von dem Verbraucher zurückfließende Wärmeträgermedium gelangt über die Leitung 13 in das Speicherreservoir 1, welches seinerseits über die Leitung 14 mit dem Zulauf des Vierwegeventils 3 in Verbindung steht. Das Speicherreservoir 2 ist über die Leitung 15 mit dem zweiten Zulauf des Vierwegeventils 3 verbunden, während der eine Ablauf des Vierwegeventils über die Leitung 16 mit dem Zulauf des Speicherreservoirs 2 verbunden ist und der andere Ablauf des Vierwegeventils 3 mit der in der zum Verbraucher führenden Leitung angeordneten Pumpe 5 verbunden ist.
Über das Vierwegeventil bildet somit das Speicherreservoir 2 einen Nebenkreis, der zu dem Hauptkreis aus Verbraucher, Leitung 13, Reservoir 1, Leitung 14, Vierwegeventil, Pumpe und Rückleitung zum Verbraucher 17 parallel geschaltet ist. Der Verdampfer der Kältemaschine 4 ist in dem Speicherreservoir 2 angeordnet und kühlt das darin befindliche Wärmeträgermedium auf eine vorgewählte Temperatur ab.
Dieses abgekühlt Wärmeträgermedium wird durch entsprechende Steuerung des Vierwegeventils 3 dem aus dem Verbraucher über die Leitung 13 zum Speicherreservoir 1 über die Leitung 14 und das Vierwegeventil 3 zur Pumpe 5 zurückfließenden Wärmeträgermedium in der erforderlichen Menge zugemischt, um die Arbeitstemperatur des über die Leitung 17 zum Verbraucher zurückfließenden Wärmeträgermediums einzustellen Der Verdichterteil der Wärmepumpe ist einmal zum W&rmeaustausch mit dem aus dem Verbraucher zurückfließenden Wärmeträgermedium durch das Speicherreservoir 1 geführt und wird dann durch einen Luftkühler 6 geleitet, dessen Ventilator dann zugeschaltet wird, wenn in dem Speicherreservoir 1 keine Kühlung des komprimiertenKältemittels der Kältemaschine 4 mehr erreicht wird. Das ist üblicherweise der Fa3.1 p wenn die Vorrichtung normal arbeitet. Die Kühlung des TsAltemSttels wird dann im Luftkühler 6 bewirkt, so daß das Kåltemittel kondensiert und sich in dem Separator 18 am Boden abscheidet. ueber die Leitung 19 und das Expansionsventil 20 wird dann das Kälte mittel verdampft und kühlt das im Speicherreservoir 2 befindliche Wärmeträgermedium ab.
Die Steuerung des Vierwegeventils 3 erfolgt zweckmäßig über einen elektrischen Stellmotor, der von dem Temperaturregler 8 aus in Abhängigkeit von den an den Temperaturfühlern 9, 10, 11, 12 gemessenen Temperaturen gesteuert wird und damit die Zulaufmenge des abgekühlten Wärmeträgermediums aus dem Speicherreservoir 2 steuert. über die Leitung 16 wird die dem Speicherreservoir 2 entnommene Menge Wärmeträgermedium wieder ersetzt.
Der Einlauf in das Wärmespeicherreservoir 1 und das Wärmespeicherreservoir 2 erfolgt jeweils am oberen Ende der beiden Reservoire,und der obere Einlaufteil beider Reservoire ist von dem darunter befindlichen Speicherteil durch einen Zwischenboden 50 mit dazwischen angeordneter Drosselstelle 51 jeweils getrennt.
Die in Fig. 1 beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt somit für die Temperierung des Wärmeträgermediums lediglich elektrische Energie und kein Kühlwasser. Die aus dem Wärmeträgermedium abgeführte Wärmeenergie wird an die Umgebungsluft abgeführt.
Die Temperatur im Speicherreservoir 2 kann dabei auf einen solchen Wert eingestellt werden, bei dem die Wärmepumpe 4 optimal arbeitet.
Ergänzend sei noch bemerkt, daß der Verdampfer 6 lediglich durch den Ventilator 7 gekühlt wird, wenn die Temperatur in dem Verdichterteil durch den Wärmefühler 11 gemessen eine bestimmte eingestellte Temperatur übersteigt. Beim Anfahren der Anlage kann somit der Verdichterteil der Wärmepumpe in dem Speicherreservoir 1 zum Aufheizen des Wärmeträgermediums verwendet werden.
Bei der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung, die im Temperaturbereich von 95°C bis ca. 350°C betrieben werden kann, gelangt das von dem Verbraucher zurückfließende Wärmeträgermedium über die Leitung 22, einen Luftkühler 23 in das Speicherreservoir 24, welches mit der Leitung 25, dem Vierwegeventil 26,der Leitung 27, der Umwälzpumpe 28- und der zum Verbraucher zurückführenden Leitung 29 den Hauptkreis bildet. Als Nebenkreis ist parallel zu diesem Hauptkreis ein Speicherreservoir 30 über die Ablaufleitung 31 und die Zulaufleitung 32 mit dem Vierwegeventil 26 verbunden.
Durch entsprechende Steuerung des Vierwegeventiles kann die aus dem Speicherreservoir 30 ausfließende und dem Hauptkreis zugemischte Menge des im Speicherreservoir 30 enthaltenen Wärmeträgermodiums den Erfordernissen entsprechend dimensioniert werden, während gleichzeitig eine entsprechende Menge über die Leitung 32 vom Vierwegeventil 26 in das Speicherreservoir 30 zurückfließt.
In dem Speicherreservoir 30 ist der Verdampfer 33 einerWSrmepumpe 34 angeordnet, der das in diesem Speicherreservoir 30 enthaltene Wärmeträgermedium auf eine gewünschte Temperatur abkühlt.
Das Kältemittel der Wärmepumpe 34 wird komprimiert und in dem Luftkühler 35 abgekühlt und kondensiert und im Separator 36 abgetrennt und gelangt über die Leitung 37 in das Expan'sionsventil 38, wo es verdampft und somit in dem Speicherreservoir 30 als Kühlmittel wirkt.
Die Speicherreservoire 24 und 30 sind in gleicher Weise wie bei Figur 1 beschrieben durch einen Zwischenboden 50 unterteilt,und sie enthalten gleichzeitig auch in ihrem oberen Teil den Ausdehnungsbehälter 39, 40.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung nach längerem Stillstand anzufahren, ist es erforderlich, das Wärmeträgermedium auf die gewünschte Arbeit wtemperatur zu erhitzen. Dies erfolgt mittels der im Speicherreservoir 24 vorgesehenen elektrischen Heizung 41, die von dem zentralen Temperaturregler 42 aus gesteuert wird Die Regelung des Stellmotors am Vierwegeventil 26,der Umwälzpumpe sowie des Ventilators des Luftkühlers 23 erfolgt in Abhängigkeit von den an den Temperaturfühlern 43, 44, 45 und 46 gemessenen Temperaturen.
Die Arbeitsweise ist im einzelnen wie folgt: Das von dem Verbraucher über die Leitung 22 zurückfließende Wärmeträgermedium wird dann, wenn es sehr viel Wärmeenergie aufgenommen hat und demzufolge eine sehr hohe Temperatur besitzt, die am Wärmefühler 45 abgelesen wird, in dem Luftkühler 23 durch Betreiben seines Ventilators vorgekühlt,und es gelangt dann in das Speicherreservoir 24.
Über das Vierwegeventil gelangt das Wärmeträgermedium dann aus dem Speicherreservoir 24 über die Leitung 25 und die Leitung 27 zur Pumpe 28 und wird dann über die Leitung 29 dem Verbraucher wieder zugeführt, nachdem im Vierwegeventil, welches gleichzeitig einen Mischer darstellt, durch entsprechende Steuerung dieses Ventiles mittels des elektrischen Stellmotors aus dem Speicherreservoir 30 die erforderliche Menge abgekühltes Wärmeträgermedium zugemischt worden ist, so daß das zum Verbraucher zurückgeführte Wärmeträgermedium die gewünschte Arbeitstemperatur aufweist.
Das aus dem Speicherreservoir über die Leitung 31 ausfließende abgekühlte Wärmeträgermedium wird gleichzeitig über die Leitung 32 ersetzt und im Speicherreservoir 30 wieder auf die gewünschte niedrige Temperatur gebracht.
Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zum Temperieren des Wärmeträgermediums lediglich elektrische Energie benötigt, und die vom Verbraucher abgeführte Wärmeenergie an die Umluft abgegeben.
Selbstverständlich kann anstelle einer Wärmepumpe auch auf andere Weise eine Kühlung des im Speicherreservoir 30 vorhandenen Wärmeträgermediums bewirkt werden. So kann beispielsweise auch eine entsprechend dimensionierte Wasserkühlung in'das Speicherreservoir 30 eingebaut werden.
In jedem Falle ermöglicht das Zumischen einer entsprechenden Menge des auf eine gewünschte Temperatur abgekühlten Wärmeträgermediums eine Einstellung der Arbeitstemperatur des zum Verbraucher zurückfließenden Mediums, unabhängig davon, bei welcher tatsächlichen Arbeitstemperatur die Vorrichtung gefahren wird. In jedem Falle erfolgt die Abführung der W&rmeenergie sowohl bei Wasserkühlung als auch bei Verwendung einer Wärmepumpe im optimalen Temperaturbereich, so daß energiewirtschaftlich gesehen, optimale Betriebsbedingungen erreicht werden.
Ergänzend set schließlich noch bemerkt, daß parallel zur Umwälzpumpe 28 über das Bypassventil 47 noch eine Bypassleitung 48 vorgesehen ist und daß im Speicherreservoir 30 ein Entlüftungsventil 49 vorgesehen ist.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgermediums d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Kreislauf zwischen Ausgang des Verbrauchers und Eingang des Verbrauchers ein Nebenkreis parallel geschaltet istE aus dem dem Medium vor Wiedereinführen in den Verbraucher eine bestimmte Menge.

des auf eine andere Temperatur gebrachten Mediums beigemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r zu c h g e k en n -z e i c h n e t , daß das Medium im Nebenkreis aufgestaut und in seiner Gesamtheit auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z zu e i c h n e t , daß das Medium im Hauptkreis aufgestaut wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t t daß das Medium im Hauptkreis vortemperiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad u r c h g e k e n n z e i c h c h n e t , daß das Medium in dem parallel geschalteten Nebenkreis abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das im Hauptkreis fließende Medium einer Vorkühlung unterworfen wird.
7. Vorrichtung zum Temperieren eines im Kreislauf durch einen Verbraucher geführten Wärmeträgsrmediums mit einer pumpe und einer Temperiervorrichtung, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Kreislauf zwischen Ausgang des Verbrauchers und Eingang des Verbrauchers ein Nebenkreis (3, 16, 2, 15) bzw. (26, 31, 30, 32) parallel geschaltet ist, in dem eine Temperiervorrichtung (33) und eine steuerbare Dosiervorrichtung (3 bzw. 26) zur Zumischung des Mediums in den Hauptkreis vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß der Nebenkreis ein Speicherreservoir (2) bzw. (30) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hauptkreis ein Speicherreservoir (1) bzw. (24) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Speicherreservoir im Hauptkreis (1) vor Abzweigung des Nebenkreises (3, 16, 2, 15) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dosiervorrichtung (3) bzw. (26) ein Dreiwegeventil ist dessen beide Einlässe mit dem Hauptkreis und dem Nebenkreis und dessen Auslaß mit dem Einlaß des Verbrauchers verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e zu t , daß die Dosiervorrichtung (3) bzw. (26) ein ViertStgeVentil ist, dessen einer Einlaß mit dem Hauptkreis und dessen anderer Einlaß mit dem Auslaß des Nebenkreises und dessen einer Auslaß mit dem Verbraucher und dessen anderer Auslaß mit dem Einlaß des Nebenkreises verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dosiervorrichtung (3) bzw. (26) über eine elektrisch ansteuerbare Stellvorrichtung ansteuerbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Einlaß des Wärmeträgermediums jeweils am oberen Teil des Speicherreservoirs und der Auslaß des Wärmeträgermediums am unteren Teil des Speicherreservoirs vorgesehen ist und dazwischen ein Zwischenboden (50) mit Drosselstelle (51) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen Auslaß des Verbrauchers und Einlaß des Nebenkreises eine Temperiervorrichtung (23) vorgesehen ist
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Nebenkreis eine Vorrichtung (33) zum indirekten Kühlen des Mediums vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß im Nebenkreis der Verdampfer (33) einer Kältemaschine (34) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß der Verdichterteil der Kältemaschine (34) durch das Speicherreservoir (1) des Hauptkreises geleitet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß im Reservoir (24) des Hauptkreises eine elektrische Zusatzheizung (41) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein elektrischer Temperaturregler (.8) bzw. (42) vorgesehen ist, dessen Eingänge mit Temperaturfühlern (45, 44, 43 und 46) am Verbraucherauslaß, am Verbrauchereinlaß, am Ausgang des Nebenkreises und am Ausgang des Hauptkreises verbunden sind, und dessen Ausgänge mit der Dosiervorrichtung (26) und/oder der Umwälzpumpe (28) für das Wärmeträgermedium verbunden sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß der elektrische Temperaturregler mit einer Zusatzheizung (41) im Hauptkreis verbunden ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß ein Ausgang des Temperaturreglers(8) mit der Temperiervorrichtung (23) zwischen Auslaß des Verbrauchers und Einlaß des Nebenkreises verbunden ist.