DE3212329A1

DE3212329A1 - Kuehlanlage zum kuehlen eines fliessfaehigen mediums beispielsweise oel

Info

Publication number: DE3212329A1
Application number: DE19823212329
Authority: DE
Inventors: Peter Stuetz
Original assignee: Eckardt Industriekuehlanl GmbH
Current assignee: Eckardt Industriekuehlanl GmbH
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1983-10-06

Description

Anwaltsakte: P 780 Jy Eckardt GmbH

Industriekühlanlagen Schwabstrasse 18 7924 Steinheim

Kühlanlage zum Kühlen eines fließfähigen Mediums, beispielsweise öl

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage zum Kühlen eines fließfähigen Mediums, beispielsweise Öl, mit einem ein Kältemittel führenden Schaltungskreis, der unter anderem die folgenden Elemente umfaßt: ein Expansionsventil, einen Wärmetauscher, einen Verdichter, einen Kondensator, ferner einen Temperatursensor sowie einen diesem zugeordneten Regler zum Regeln der Mediumtemperatur.

Der Zweck solcher Anlagen besteht darin, die Temperatur des Mediums in möglichst engen Grenzen zu halten. Anlagen der genannten Art werden häufig zum Kühlen von öl eingesetzt, das seinerseits Lagern zugeführt wird, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen.

Die technischen Anforderungen, die an solche Anlagen gestellt werden, sind immer wieder die folgenden: die Anlage soll eine feinfühlige Regelung erlauben; die Regelabweichung nach oben und nach unten soll somit möglichst klein sein. Die Anlage soll schnell ansprechen, d.h. bei einer auftretenden Abweichung der Temperatur des fließfähigen Mediums soll diese Temperatur rasch wieder auf den Sollwert zurückgeführt werden. Weiterhin soll die Anlage betriebssicher sein; sie ist also so zu gestalten, daß die entscheidenden Elemente zuverlässig arbeiten, da bei Ausfall

erhebliche Schaden auftreten können. Hiermit verknüpft ist die Forderung nach einer langen Lebensdauer. Schließlich soll die Anlage möglichst kostengünstig herstellbar sein.

Bei bisher bekannten Einrichtungen läuft der genannte Verdichter nicht im Dauerbetrieb, vielmehr wird er bei "Kältebedarf" (also bei Abweichung der Mediumtemperatur nach oben) eingeschaltet, während er sonst nicht arbeitet. Dabei wird der Ausgang eines Thermostaten, der in die Kältemittelleitung im Wärmetauscher-Ausgang geschaltet ist, dem Verdichter eingespeist. Die Einschalthäufigkeit des Verdichters kann nicht beliebig groß gemacht
werden, da sonst dessen Lebensdauer zu stark begrenzt wird.

Die bekannten Kühlanlagen dieser Art haben verschiedene Nachteile. Hier ist insbesondere die begrenzte Lebensdauer einzelner Elemente zu erwähnen, insbesondere des Verdichters. Ferner wurden bisher die Anforderungen an die Feinfühligkeit sowie an die Ansprechgeschwindigkeit der Regelung nicht voll erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bekannter Kühlanlagen zu vermeiden, also vor allem die Lebensdauer zu steigern sowie die Qualität, d.h. Feinfühligkeit und Ansprechgeschwindigkeit der Regelung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) Der genannte Sensor wird in den Auslauf des zu kühlenden Mediums aus dem Wärmetauscher geschaltet.

b) Das Expansionsventil wird bezüglich seines Öffnungsquerschnittes und damit bezüglich seines Durchsatzes mittels einer elektrischen Beheizungseinrichtung einstellbar gemacht .

c) Der Ausgang des Reglers wird in das Expansionsventil eingegeben .

d) Am Verdichterausgang zweigt eine Leitung für verdichtetes Kältemittel ab, das sodann - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Nachverdampfungsventiles - zur Kühlung gasförmigen Kältemittels verwendbar ist.

Abweichend von bekannten Einrichtungen ist somit der Sensor in den Auslauf des zu kühlenden Mediums selbst geschaltet, also beispielsweise in die Ölleitung, statt in die Kältemittelleitung. Es wird somit die Temperatur jenes Mediums erfaßt, um das es eigentlich geht. Hierdurch wird die Ansprechgeschwindigkeit der Anlage wesentlich gesteigert.

Die genannte Ausgestaltung des Expansionsventiles ist an sich bekannt. Die Auswahl gerade eines solchen Ventiles hat jedoch überraschende Vorteile gebracht; hierdurch wird nämlich die Feinfühligkeit der Regelung erheblich gesteigert.

Ganz wesentlich ist, daß bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage der Verdichter nunmehr ständig arbeitet; er läuft somit nicht mehr intermittierend, so wie beim Stande der Technik. Hierdurch wird dessen Lebensdauer sowie die Lebensdauer aller mit ihm zusammenarbeitenden Elemente wesentlich gesteigert. Der Dauerlauf des Verdichters tut hingegen dem einwandfreien Arbeiten, d.h. dem einwandfreien Regeln der Kühlanlage keinen Abbruch. Ist beispielsweise das aus dem Wärmetauscher austretende Öl (gemäß Anzeige des Sensors) zu kalt, so wird der Ventilkegel des Expansionsventiles mittels des Reglers (Steuergerätes) etwas mehr im Sinne eines Schließens verschoben, so daß weniger Kältemittel durch den Wärmetauscher hindurchtritt, also weniger Wärme dem zu kühlenden Medium entzogen wird, so daß dessen Temperatur rasch wieder an die Solltemperatur herangeführt wird.

Da bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage die Temperatur des zu kühlenden Mediums, also nicht jene des Kältemittels, geregelt wird, kann es vorkommen, daß das Expansionsventil über einen längeren Zeitraum hinweg geschlossen bleibt. Da jedoch der Verdichter, wie oben erwähnt, ständig arbeitet, ist die oben erwähnte, erfindungsgemäße Nebenauslaßleitung vorzusehen. In diese ist ein Nachverdampfungsmittel zur Kühlung gasförmigen Kältemittels eingeschaltet.

Der Wärmetauscher bei der erfindungsgemäßen Kühlanlage ist im allgemeinen ein konventionelles Gerät, beispielsweise ein Rohrbündelverdampfer .

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Kühlanlage in Gesamtansicht;

Figur 2 zeigt in Vergrößerung das Expansionsventil mit einer Beheizungseinrichtung.

Die in Fig. 1 verwendeten Kurzzeichen bedeuten im einzelnen folgendes:

P = Kältemittelverdichter

RV = Rückschlagventil

K = Kältemittelkondensator

KS ' = Kältemittelsammler

F = Filtertrockner

Sh = Schauglas

MV 1 = Magnetventil Kühlung

MV 2 = Magnetventil Nachverdampfung

MV 3 = Magnetventil Bypass

LR = Leistungsregler

EV = Expansionsventil

NV = Nachverdampfung

PN = Pressostat - Niederdruck

PH = Pressostat - Hochdruck

WT = Wärmetauscher

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kühlanlage läßt sich aus dem Schema leicht erkennen. Der genannte Sensor (Temperaturfühler) ist in den Ölauslauf geschaltet (hier nicht dargestellt).

Wie man aus Fig. 2 erkennt, sind Expansionsventil und Beheizungseinrichtung zusammengeschaltet. Das Expansionsventil hat einen Kältemittel-Einlaß 1 und einen Kältemittel-Auslaß 2. Das Kältemittel durchströmt hierbei einen Ventilquerschnitt 3, der aus einem Ventilkörper 4 und einem Ventilsitz 5 gebildet ist. Ventilkörper 4 ist über eine Ventilkörperstange 6 und einen Kolben 7 betätigbar, und zwar entgegen dem Druck einer schematisch dargestellten Schraubenfeder 8. In Raum 9 ist eine Steuerfüllung enthalten. Diese besteht im Falle des gewählten Ausführungsbeispieles aus dem Kältemittel. Es kann aber auch ein anderes Medium verwendet werden.

Die Beheizungseinrichtung B ist über eine Kapillarleitung C mit dem Expansionsventil zusammengeschaltet. Die Einrichtung weist eine Heizspirale 11 auf.

Ist das bezüglich seiner Temperatur zu regelnde Öl beispielsweise zu kalt, so heizt die Heizspirale 11 die Steuerfüllung auf; Kolben 7 bewegt sich in Fig. 2 gesehen nach unten und bewegt damit Ventilkörper 4 im Sinne eines Schließens. Es gelangt weniger Kältemittel durch das Ventil hindurch, so daß im Wärmetauscher WT auch weniger Öl gekühlt wird. Damit wird die öltemperatur wieder an den gegebenen Sollwert zurückgeführt«

Es versteht sich, daß der Regler zur Einsparung der Elektronik statt als Stetigerregler auch als Zweipunktregler ausgebildet sein kann.

lf.O'3.1982 DrW/Stlr

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

(1. j Kühlanlage zum Kühlen eines fließfähigen Mediums, beispielsweise öl, mit einem ein Kältemittel führenden Schaltungskreis, der die folgenden Elemente aufweist: ein Expansionsventil, einen Wärmetauscher (zum Beispiel einen Rohrbündelverdampfer) mit Einlaß und Auslaß für das zu kühlende Medium, einen Verdichter, einen Kondensator, einen Temperatursensor und einen diesem zugeordneten Regler zum Regeln der Mediumtemperatur, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) der Sensor ist in den Auslaß des zu kühlenden Mediums aus dem Wärmetauscher geschaltet;

b) das Expansionsventil ist bezüglich seines Öffnungsquerschnittes und damit bezüglich seines Durchsatzes mittels einer elektrischen Beheizungseinrichtung einstellbar;

c) der Ausgang des Reglers wird in das Expansionsventil eingespeist;

d) am Verdichterausgang zweigt eine Leitung für verdichtetes Kältemittel ab, das - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Nachverdampfungsventiles - zur Kühlung gasförmigen Kältemittels verwendbar ist.
2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Verdichter eine Nebenauslaßleitung geschaltet ist.
3. Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Verdichterausgang abzweigende Leitung für verdichtetes Kältemittel in die Nebenauslaßleitung einmündet.