-
Kühlvorrichtung für insbesondere
-
Schaltschränke Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung
für insbesondere Schaltschränke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.
-
Kühlvorrichtungen dieser Art sind z.B. aus DE-OS 27 24 660 oder DE-GM
63 18 603.7 bekannt. Sie haben sich jeweils als kompakte, bausteinartige und einsetzbare
oder ansetzbare Elemente in vollem Maße bewährt. Dies gilt vor allem für den Einsatz
im Zusammenhang mit CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren. Diese,
wie überhaupt eine Vielzahl sonstiger Aggregate, führen im Inneren zu kühlende Flüssigkeitentz.B.
Oltfür die Lagerung und Schmierung wie auch Hydraulikflüssigkeiten für die einzelnen
Hydrauliksysteme. Diese flüssigen Medien bedürfen einer zusätzlichen Kühlung,weswegen
bei derartigen Aggregaten speziell zur Kühlung dieser Flüssigkeiten besondere separate
Kühlvorrichtungen eingesetzt werden. Dies führt zu großem Aufwand, ist teuer und
bedingt entsprechend großen Platzbedarf.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige eigenständige
besondere Kühleinrichtungen für die genannten Medien zu vermeiden unter Reduzierung
des Aufwands, der Kosten und des Platzbedarfs.
-
Die Aufgabe ist bei einer Kühlvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des
Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise ist die sonst als separates Kühlaggregat notwendige
Kühlvorrichtung für die Kühlung insbesondere flüssiger Medien mit integriert in
die Kühivorrichtung, die ohnehin für die Kühlung der Schaltschrankluft bei derartigen
Aggregaten erforderlich und installiert ist. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
macht es daher möglich, die beiden voneinander völlig verschiedenen Medien, nämlich
Schaltschrankluft einerseits und zu kühlende Flüssigkeit, z.B. Schmieröl und/oder
Hydrauliköl andererseits, mittels einer einzigen Kältemaschine im Rahmen der ohnehin
installierten Kühlvorrichtung zu kühlen. Dies reduziert den Aufwand, die Kosten
und den Platzbedarf für die zur Kühlung beider Medien sonst erforderlichen Elemente
erheblich. Dabei versteht es sich, daß grundsätzlich der mindestens eine Wärmeaustauscher,
der vom zu kühlenden Öl durchströmt ist, sowohl in der ersten, die zu kühlende Schaltschrankluft
führenden Kammer als auch in der zweiten, die zu Kühlzwecken herangezogene Umgebungsluft
führenden Kammer angeordnet sein kann. Im erstgenannten Fall sitzt der Wärmeaustauscher
zweckmäßigerweise zwischen dem Kältemittelverdampfer und dem Auslaß der ersten Kammer,
so daß die Wärmeaustauschflächen des Wärmeaustauschers von der den Kältemittelverdampfer
verlassenden, gekühlten Schaltschrankluft vor deren Zurückleiten in den Schaltschrank
beaufschlagt sind und dadurch das Öl im Wärmeaustauscher heruntergekühlt wird. Allerdings
wird hierbei die gekühlte Schaltschrankluft vor dem Zurückleiten in den Schaltschrank
wieder etwas erwärmt.
-
Je nach Kühileistung im Bereich der ersten Kammer ist diese erste
Gestaltungsform nicht immer zweckmäßig. Vorteilhafter
ist daher
die Anordnung, bei der der mindestens eine Wärmeaustauscher innerhalb der zweiten
Kammer angeordnet ist, innerhalb der Umgebungsluft zu Kühlzwecken geführt ist.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen
3 - 7. Ist der mindestens eine Wärmeaustauscher innerhalb der zweiten Kammer zwischen
dem Kältemittelkondensator und dem Einlaß angeordnet, durch den kalte Umgebungsluft
in die zweite Kammer eingeleitet wird. wird beim Passieren des Wärmeaustauschers
das darin geführte Medium, insbesondere Öl, wirksam und ausreichend gekühlt.
-
Es versteht sich, daß der Wärmeaustauscher, wenn dies gewünscht wird,
statt als Kühler auch als Heizaggregat innerhalb der ersten und/oder zweiten Kammer
angeordnet sein kann. Dann empfiehlt es sich, den Wärmeaustauscher innerhalb der
ersten Kammer im Bereich zwischen dem Einlaß der Schaltschrankluft und dem Kältemittelverdampfer
oder innerhalb der zweiten Kammer im Bereich zwischen dem Auslaß und dem Kältemittelkondensator
anzuordnen.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
-
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur
Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich
durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese
Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart
zu gelten haben.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichflung#zäigt#e#nen schematischen
senkrechten Schnitt einer Kühlvorrichtung insbesondere für Schaltschränke.
-
Die gezeigte Kühlvorrichtung ist vor allem für Schaltschränke, z.B.
solche CNC-gesteuerter- Werkzeugmaschinen od. dgl., geeignet. Sie weist ein im wesentlichen
allseitig geschlossenes, quaderförmiges Gehäuse 10 mit Boden 11, linker Gehäusewand
54, rechter Gehäusewand 58 und oberer Wand 59 auf. Das Gehäuse 10 hat sehr kleine
Abmessungen in Richtung aller drei Raumachsen. Die einzelnen Wandungen 11, 54, 58,
59 sind zum Teil nur schematisch angedeutet.
-
Die Kühlvorrichtung ist grundsätzlich ähnlich derjenigen gemäß DE-OS
27 24 880 gestaltet. Das Gehäuse 10 ist entweder unmittelbar seitlich an einen nicht
weiter gezeigten Schaltschrank ansetzbar oder in einen solchen einsetzbar oder mittels
besonderer Verbindungsleitungen daran anschließbar. Das Gehäuse 10 besteht z.B.
aus Stahlblech.
-
Im Inneren sind zwei Kammern 12 und 14 vorgesehen, von denen die Kammer
12 die erste Kammer bildet, die von der Schaltschrankluft durchströmt ist, und von
denen die Kammer 14 die zweite Kammer bildet. Beide Kammern 12, 14 sind über eine
nur schematisch angedeutete Trennwand 16 voneinander getrennt, wobei sie über die
Trennwand 16 miteinander in wärmeleitender Verbindung stehen können, wenn dies gewünscht
wird. Die Trennwand 16 ist zumindest im oberen und unteren Bereich mit einer besonderen
Isolierung 17 ausgerüstet, da in diesem Bereich eine wärmeleitende Verbindung nicht
gewünscht ist.
-
Die erste Kammer 12 besitzt einen Einlaß 18 und einen Auslaß 20. Der
Einlaß 18 ist mit einem nicht gezeigten Auslaß eines Schaltschrankes verbindbar,
über den warme Schaltschrankluft in Pfeilrichtung 19, z.B. mit etwa 40°C, in den
Einlaß 18 gelangt. Der Auslaß 20 ist mit
einem nicht gezeigten Einlaß
des Schaltschrankes verbindbar und mit einem schräg gerichteten Umlenkteil 21 versehen,
das den Austritt der gekühlten Luft mit etwa 300C in Pfeilrichtung 9 aus der ersten
Kammer 12 und in das Innere des nicht gezeigten Schaltschrankes ermöglicht.
-
Die Innenluft aus dem Schaltschrank wird im Betrieb durch einen Inneniuftventilator
22 z.B. in Form eines Radialgebläses in die erste Kammer 12 eingesaugt. Sie verläßt
die erste Kammer 12 durch den Auslaß 20 und wird wieder in den Schaltschrank zurückgeleitet.
Der Innenluftventilator 22 befindet sich nahe des Einlasses 18, bei der gezeigten
Anordnung rechts des Einlasses 18.
-
Auf der der ersten Kammer 12 abgewandten Seite der Trennwand 16 befindet
sich die zweite Kammer 14, ebenfalls mit einem Einlaß 24 und einem Auslaß 26. Im
Gegensatz zur ersten Kammer 12 befindet sich der Einlaß 24 der zweiten Kammer 14
am dem Einlaß 18 fernen Ende. In der Nähe des Auslasses 26 ist ein zweiter Ventilator
28 angeordnet, der ebenfalls als Radialgebläse ausgebildet sein kann und der, wie
durch Pfeile 29 angedeutet ist, Umgebungsluft durch den Einlaß 24 in die zweite
Kammer 14 einsaugt und über den Auslaß 26 wieder an die Umgebung abgibt (Pfeil 27).
Die Strömungsrichtung der in der zweiten Kammer 14 geführten Umgebungsluft ist gegensinnig
zu derjenigen, die in der ersten Kammer 12 geführt ist.
-
Beide Ventilatoren 22 und 28 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 30,
die durch einen einzigen Motor 32 angetrieben wird, welcher dicht in eine Öffnung
der Isolierung 17 der Trennwand 16 eingesetzt ist.
-
Der Einlaß 18 und auch der Einlaß 24, nötigenfalls auch die Auslässe
20 und 26, können mittels angedeuteter Suhutzgitter 40 od.dgl. abgedeckt sein, um
der Gefahr des Hineingreifens vorzubeugen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel befindet
sich nur am Einlaß 18 ein solches Schutzgitter 40. Der Einlaß 24 der zweiten Kammer
14 ist mit einem besonderen Luftfilter 41, z.B.
-
einer Filtermatte, versehen. Dieser Luftfilter 41 macht dann dort
ein Schutzgitter entbehrlich.
-
Innerhalb der beiden Kammern 12 und 14 befindet sich ein kompletter
Kältekreislauf mit kompletter Kältemaschine.
-
In der ersten Kammer 12 ist der schematisch angedeutete Kältemittelverdampfer
51 und innerhalb der zweiten Kammer 14 der Kältemittelkondensator 53 angeordnet.
Die Anordnung des Kältemittelverdampfers 51 ist dabei so gewählt, daß dieser in
der ersten Kammer 12 von der Schaltschrankluft überstrichen wird, wie durch Pfeile
angedeutet ist.
-
In entsprechender Anordnung sitzt der Kältemittelkondensator 53 in
der zweiten Kammer 14 so, daß er von der die Kammer 14 passierenden Umgebungsluft
überstrichen wird, wie durch Pfeile angedeutet ist, die im Gegenstrom durch den
Einlaß 24 eingeleitet und den Auslaß 26 mit dann erhöhter Temperatur abgeführt wird.
-
In der zweiten Kammer 14 ist der Kompressor 63 mit allen Steuerungsteilen
des Kältekreislaufs angeordnet. Die Kühlvorrichtung ist mit zumindest einer Kondenswasser-Aufnahmevorrichtung
65 versehen, die innerhalb der zweiten Kammer 14 und der linken Gehäusewand 54 benachbart
angeordnet ist.
-
Wie ersichtlich, ist die zweite Kammer 14 rechts oder - bei liegender
Anordnung - oberhalb der ersten Kammer 12 angeordnet. Der mit dem Inneren des Schaltschrankes
verbindbare Einlaß 18 und Auslaß 20 befindet sich auf der linken Gehäuseseite innerhalb
der linken Gehäusewand 54. Sie liegen also auf einer gemeinsamen Ebene, sind jedoch
mit Höhenabstand voneinander gruppiert.
-
Der mit dem Kühimittelreservoir, z.B. der Umgebungsluft, verbundene
Einlaß 24 und Auslaß 26 der rechten, zweiten Kammer 14 befindet sich im Bereich
der rechten Gehäusewand 58.
-
In der zweiten Kammer 14 ist zwischen dem Einlaß 24 und dem Auslaß
26 mindestens ein Wärmeaustauscher 33 angeordnet. Dieser ist als Kühler, insbesondere
Durchlaufkühler, ausgebildet und im Bereich zwischen dem Einlaß 24 und dem Kältemittelkondensator
53 der zweiten Kammer 14 angeordnet.Dabei sitzt der Wärmeaustauscher 33 unmittelbar
in der Nähe des Einlasses 24. Er schließt flächig im Inneren der Kammer 14 an deren
Einlaß 24 an. Der Wärmeaustauscher 33 ist von einem zu kühlenden zweiten Medium,
insbesondere einer Flüssigkeit, z.B. Schmieröl, Hydrauliköl od.dgl. , wie dies bei
den genannten CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen verwendet wird, durchströmt. Diese
Flüssigkeit wird über einen unteren Zuflußstutzen 34 in den Wärmeaustauscher 33
eingeleitet und aus diesem über einen oberen Abflußstutzen 35 gekühlt abgeleitet.
Die Wärmeaustauschflächen, von denen schematisch nur die äuß#ren Wärmeaustauschflächen
36 angedeutet sind, stehen mit dem durch die zweite Kammer 14 hindurchgeleiteten
Medium, hier also der Umgebungsluft, in wärmeaustauschender Berührung und werden
davon beaufschlagt. Die mittels des Ventilators 28 über den Einlaß 24 in die zweite
Kammer 14 eingeleitete, kalte Umgebungsluft passiert zunächst den Wärmeaustauscher
33, wobei die den Wärmeaustauscher 33 durchströmende Flüssigkeit gekühlt wird.
-
Die übrige Ktihlfunktion der Kt lvnrrichtung mit Kältemaschine ist
grundsätzlich bekannt und bedarf keiner besonderen Beschreibung. Zu verweisen ist
diesbezüglich z.B.
-
auf DE-OS 27 24 880.
-
Durch den in die zweite Kammer 14 zwischen dem Einlaß 24 und dem Kältemittekondensator
53 eingesetzten Wärmeaustauscher 33 ist insgesamt eine kompakte Kühlvorrichtung
geschaffen, die eine Kühlung zweier Medien mittels einer einzigen Kältemaschine
möglich macht, nämlich einerseits die Kühlung der Schaltschrankluft und andererseits
die Kühlung der durch den Wärmeaustauscher 33 hindurchgeleiteten Flüssigkeit.
-
Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mindestens
eine Wärmeaustauscher innerhalb der ersten Kammer 12 angeordnet, und dort insbesondere
im Bereich zwischen dem Auslaß 20 und dem Kältemittelverdampfer 51.
-
Hierbei wird dem den Wärmeaustauscher durchströmenden Medium Wärme
dadurch entzogen, daß die aus dem Kältemittelverdampfer 51 austretende, heruntergekühlte
Schaltschrankluft vor der Zurückleitung in den Schaltschrank den Wärmeaustauscher
passiert Diese Anordnung ist allerdings nicht so effizient, weil hierbei die in
der Kammer 12 gekühlte Schaltschrankluft vor der Rückleitung in den Schaltschrank
auf ein gewisses Maß durch den Wärmeaustausch erwärmt wird, was je nach erreichbarer
Kuhlleistung für die Schaltschrankluft nicht immer von Vorteil ist. Zweckmäßiger
ist dann die gezeigte Anordnung des Wärmeaustauschers 33 innerhalb der zweiten Kammer
14.