EP3034968B1 - Anordnung zum kühlen von gegenständen - Google Patents

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EP3034968B1
EP3034968B1 EP15200874.4A EP15200874A EP3034968B1 EP 3034968 B1 EP3034968 B1 EP 3034968B1 EP 15200874 A EP15200874 A EP 15200874A EP 3034968 B1 EP3034968 B1 EP 3034968B1
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fluid
tank
temperature
pipe
controlling
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Nico KOWARSCHIK
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KUKA Deutschland GmbH
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KUKA Deutschland GmbH
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    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
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    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/804—Boxes

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for cooling objects, in particular cast parts, comprising a basin containing liquid with inlet and outlet, level sensor, temperature sensor and first means for tempering the liquid in the basin and second means for supplying the liquid into the basin ,
  • So-called immersion cooling tanks are used to cool cast parts, which can be rectangular containers made of galvanized steel or stainless steel sheet.
  • temperature and fill level sensors are available in the pool.
  • Electromagnetically operated valves are used to control the temperature and the fill level.
  • the water to be cooled is fed to a heat exchanger via a circulation pump in order to ensure the boundary conditions specified by a user.
  • an electrical temperature sensor is usually used, by means of which an electromagnetic water valve is controlled.
  • the minimum fill level is monitored via fill level sensors and magnetic water valves operated by them.
  • Heat exchangers in the form of pipe systems can be used for cooling.
  • Components or means of the arrangement are thus to be supplied with electrical energy in order to be able to cool castings in the basin to the required extent.
  • complex installation measures are sometimes required.
  • Special precautions must also be taken if a pool is to be installed in an explosion-proof area.
  • the GB 608,057 A and the US 2,431,721 A arrangements for cooling drinking water in particular can be found.
  • the drinking water is located in a container in which there is a spiral body, to which liquid coolant is supplied and then expanded in this.
  • the present invention is based on the object of developing an arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that it can be operated without problems taking into account the user requirements, the installation effort being reduced in comparison to known constructions.
  • the present invention is disclosed in independent claims 1 and 9. Further embodiments are disclosed in the dependent claims.
  • the invention provides that the arrangement is operated without current by using the first means for tempering the liquid and the second means for supplying liquid into the basin and for regulating the liquid level in the basin, which operate purely mechanically ,
  • the means for cooling the liquid comprises a heat exchanger, in particular heat exchange plate, arranged in the liquid, which is connected to a water-carrying line via a mechanical valve of a mechanical temperature regulator, the sensor of the temperature regulator being located in the liquid.
  • the heat exchanger has a water connection running in the bottom region of the basin and, in the head region of the heat exchanger, an outlet which can be closed by a check valve.
  • the invention is characterized in that the means for supplying liquid to the basin comprise a liquid-carrying line which is connected to the inlet to the basin, a mechanical valve being arranged in the line, which is connected via a connecting element to a swimmers present in the liquid of the pool is connected.
  • the invention also relates to a method for cooling objects in a liquid-filled basin with inlet and outlet, level sensor, temperature sensor and a first device for tempering the liquid and a second device for supplying liquid into the basin, the arrangement being without current is operated using the first means for tempering the liquid and the second means for supplying liquid into the basin and for regulating the liquid level in the basin, which operate purely mechanically.
  • the first device comprises a heat exchanger, such as a heat exchanger plate, arranged in the liquid, which is connected to a mechanical valve of a mechanical temperature controller, the sensor of which is located in the liquid, the valve being connected to a line carrying liquid.
  • the second device comprises a line carrying the liquid which is connected to the inlet, wherein a mechanical valve of the inlet is arranged in the line and is connected via a connecting element, such as a lever, to a float which is present in the pool and is in the liquid is.
  • the sole figure shows a basic illustration of an arrangement 10 for cooling castings in particular.
  • the arrangement 10 comprises, as an essential component, e.g. existing pool 12 made of galvanized steel or stainless steel sheet, which is filled with a liquid 14 such as water. Furthermore, in the basin 12 there is a heat exchanger in the form of a thermal plate 16, which is preferably arranged along a long side of a basin wall, in order to cool the liquid 14 to the required extent.
  • a float valve 17 is provided, which is connected via a float 18 floating on or in the liquid 14, in particular via a lever element, in order to supply water as a function of the fill level in the basin 12 Let it run or shut it off.
  • the water pressure in the water pipe is used to convey the water without the need for any further conveying means.
  • a mechanical temperature regulator preferably in the form of a thermostatic valve 20, is used, which is connected to a temperature sensor 22 in the liquid 14 for switching the thermostatic valve 20.
  • a liquid and water connection 24 leads via a line 26 both to the float valve 17 (branch 28) and to the thermostatic valve 20 (branch 30).
  • the branch 28 of the line 26 connected to the float valve 17 opens into an inlet 29 in the bottom region of the basin 12.
  • a line 32 extends from the top region of the basin 12 and functions as an overflow line and leads to a water drain 34.
  • the connection that is to say the sequence, is identified by reference number 31.
  • the line 30 leading to the thermostatic valve 20 opens into the bottom area of the heat exchanger 16 or the thermal plate.
  • the outlet of the heat exchanger 16 starts from the head region and leads to the water outlet 34 via a line 36.
  • the arrangement 10 can be referred to as an autonomous system, since no electrical energy is required in order to ensure the required liquid level within the basin 12 and, at the same time, to set the temperature in such a way that the cast parts to be introduced are cooled.
  • the float valve 17 is opened when a liquid level is detected by the float 18, which is below a level to be maintained.
  • the water which is present at the float valve 17 and is under pressure is introduced into the bottom region of the basin 12 until the float 18 closes the float valve 17.
  • the function of a float or filling valve is fulfilled, which is a valve controlled by a float, ie if a certain liquid level is undershot, the valve opens and when the desired liquid level is reached, the valve closes again.
  • the water is also under pressure at the thermostatic valve 20 and thus flows into the heat exchanger 16 when the thermostatic valve 20 is switched on, that is to say the temperature sensor 22 detects a temperature in the liquid 14 which is above a desired temperature. Since the liquid 14 is introduced into the heat exchanger 16 in the bottom area thereof and the outflow is in the head area, no further separate valves are required. However, a mechanically operating check valve can be provided in the outlet area or in line 36.
  • the thermostatic valve 20 can also work in a classic manner, i. that is, depending on the temperature of the liquid 14, a lower or higher flow can take place so that the desired liquid temperature prevails in the basin 12.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Kühlen von Gegenständen, insbesondere von Gussteilen, umfassend ein Flüssigkeit enthaltendes Becken mit Zu- und Ablauf, Füllstandssensor, Temperatursensor sowie erste Mittel zum Temperieren der Flüssigkeit in dem Becken und zweite Mittel zum Zuführen der Flüssigkeit in das Becken. Um Gussteile zu kühlen, werden sogenannte Tauchkühlbecken verwendet, bei denen es sich um rechteckige Behälter aus verzinktem Stahl- oder Edelstahlblech handeln kann. Um den Wärme- bzw. Füllstandszustand zu überwachen, sind im Becken Temperatur- und Füllstandssensoren vorhanden. Zur Steuerung der Temperatur bzw. des Füllstandes werden elektromagnetisch betätigte Ventile verwendet. Über eine Umwälzpumpe wird das zu kühlende Wasser einem Wärmetauscher zugeführt, um die von einem Nutzer vorgegebenen Randbedingungen sicherzustellen.
  • Um eine Kühlung zu ermöglichen, gelangt üblicherweise ein elektrischer Temperatursensor zum Einsatz, mittels dessen ein elektromagnetisches Wasserventil gesteuert wird. Über Füllstandssensoren und von diesen betätigte Magnetwasserventile wird der minimale Füllstand überwacht. Zur Kühlung können Wärmetauscher in Form von Rohrsystemen zum Einsatz gelangen.
  • Somit sind Komponenten bzw. Mittel der Anordnung mit elektrischer Energie zu versorgen, um im erforderlichen Umfang Gussteile in dem Becken kühlen zu können. Hierdurch bedingt sind zum Teil aufwendige Installationsmaßnahmen erforderlich. Auch sind besondere Vorkehrungen zu treffen, wenn ein Becken in einem ex-geschützten Bereich installiert werden soll.
  • Der GB 608,057 A und der US 2,431,721 A sind Anordnungen zum Kühlen von insbesondere Trinkwasser zu entnehmen. Das Trinkwasser befindet sich in einem Behälter, in dem sich ein spiralförmiger Körper befindet, dem flüssiges Kühlmittel zugeführt und in diesem sodann entspannt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass diese problemlos unter Berücksichtigung der Nutzeranforderungen betrieben werden kann, wobei der Installationsaufwand im Vergleich zu bekannten Konstruktionen reduziert werden soll.
  • Die vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 offenbart. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Anordnung stromlos betrieben ist, indem das erste Mittel zum Temperieren der Flüssigkeit und das zweite Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken und zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in dem Becken benutzt werden, die rein mechanisch arbeiten.
    Erfindungsgemäß wird eine autarke Anordnung zur Verfügung gestellt, für die elektrische Energie nicht benötigt wird. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass das Mittel zum Kühlen der Flüssigkeit einen in der Flüssigkeit angeordneten Wärmetauscher, insbesondere Wärmetauscheiplatte, umfasst, der über ein mechanisches Ventil eines mechanischen Temperaturreglers mit einer wasserführenden Leitung verbunden ist, wobei sich der Fühler des Temperaturreglers in der Flüssigkeit befindet.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher einen im Bodenbereich des Beckens verlaufenden Wasseranschluss und im Kopfbereich des Wärmetauschers einen ggfs. von einem Rückschlagventil verschließbaren Ablauf aufweist.
  • Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken eine Flüssigkeit führende Leitung umfassen, die mit dem Zulauf zum Becken verbunden ist, wobei in der Leitung ein mechanisches Ventil angeordnet ist, das über ein Verbindungselement mit einem in der Flüssigkeit des Beckens vorhandenen Schwimmer verbunden ist.
  • Somit werden Mittel zum Temperieren bzw. zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in dem Becken benutzt, die rein mechanisch arbeiten, ohne dass es elektrischer Energie bedarf. Eine Installation ohne elektrische Leitungen ist möglich. Ferner kann problemlos ein Einsatz in einem ex-geschützten Raum erfolgen.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Kühlen von Gegenständen in einem mit Flüssigkeit gefüllten Becken mit Zu- und Ablauf, Füllstandssensor, Temperatursensor sowie einer ersten Einrichtung zum Temperieren der Flüssigkeit und einer zweiten Einrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken, wobei die Anordnung stromlos betrieben wird, indem das erste Mittel zum Temperieren der Flüssigkeit und das zweite Mittel zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken und zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in dem Becken benutzt werden, die rein mechanisch arbeiten. Dabei umfasst die erste Einrichtung einen in der Flüssigkeit angeordneten Wärmetauscher, wie Wärmetauscherplatte, der mit einem mechanischen Ventil eines mechanischen Temperaturreglers verbunden ist, dessen Fühler sich in der Flüssigkeit befindet, wobei das Ventil mit einer Flüssigkeit führenden Leitung verbunden ist. Die zweite Einrichtung umfasst eine die Flüssigkeit führende Leitung, die mit dem Zulauf verbunden ist, wobei in der Leitung ein mechanisches Ventil des Zulaufs angeordnet ist, das über ein Verbindungselement, wie Hebel, mit einem in dem Becken vorhandenen und in der Flüssigkeit befindlichen Schwimmer verbunden ist.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
  • Der einzigen Figur ist eine Prinzipdarstellung einer Anordnung 10 zum Kühlen von insbesondere Gussteilen zu entnehmen. Die Anordnung 10 umfasst als wesentlichen Bestandteil ein z.B. aus verzinktem Stahl- oder Edelstahlblech bestehendes Becken 12, das mit einer Flüssigkeit 14 wie Wasser gefüllt ist. Ferner befindet sich in dem Becken 12 ein Wärmetauscher in Form einer Thermoplatte 16, die vorzugsweise entlang einer Längsseite einer Beckenwandung angeordnet ist, um die Flüssigkeit 14 im erforderlichen Umfang zu kühlen.
  • Ferner ist ein Schwimmerventil 17 vorgesehen, das über einen mit einem auf bzw. in der Flüssigkeit 14 schwimmenden Schwimmer 18 über insbesondere ein Hebelelement verbunden ist, um in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe in dem Becken 12 Wasser nachlaufen lassen oder dieses abzusperren. Zum Fördern des Wassers wird der in der Wasserleitung vorhandene Wasserdruck benutzt, ohne dass ein weiteres Fördermittel erforderlich ist.
  • Um die Temperatur zu regeln, wird ein mechanischer Temperaturregler, vorzugsweise in Form eines Thermostatventils 20, benutzt, das mit einem sich in der Flüssigkeit 14 befindlichen Temperaturfühler 22 zum Schalten des Thermostatventils 20 verbunden ist. Des Weiteren ergibt sich aus der Prinzipdarstellung, dass ein Flüssigkeits- wie Wasseranschluss 24 über eine Leitung 26 sowohl zu dem Schwimmerventil 17 (Abzweigung 28) als auch zu dem Thermostatventil 20 (Abzweigung 30) führt. Die mit dem Schwimmerventil 17 verbundene Abzweigung 28 der Leitung 26 mündet in einem im Bodenbereich des Beckens 12 vorhandenen Zulauf 29. Vom Kopfbereich des Beckens 12 geht eine Leitung 32 aus, die die Funktion einer Überlaufleitung hat und zu einem Wasserablauf 34 führt. Der Anschluss, also der Ablauf ist mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet.
  • Die zu dem Thermostatventil 20 führende Leitung 30 mündet im Bodenbereich des Wärmetauschers 16 bzw. der Thermoplatte. Der Ablauf des Wärmetauschers 16 geht vom Kopfbereich aus und führt über eine Leitung 36 zu dem Wasserablauf 34.
  • Die Anordnung 10 kann als autarkes System bezeichnet werden, da keinerlei elektrische Energie benötigt wird, um innerhalb des Beckens 12 den erforderlichen Flüssigkeitsstand sicherzustellen und gleichzeitig die Temperatur so einzustellen, dass die notwendige Kühlung der einzubringenden Gussteile erfolgt.
  • So wird dann das Schwimmerventil 17 geöffnet, wenn mittels des Schwimmers 18 ein Flüssigkeitsstand erfasst wird, der unterhalb eines einzuhaltenden liegt. In diesem Fall wird das an dem Schwimmerventil 17 anstehende und unter Druck stehende Wasser im Bodenbereich des Beckens 12 eingeleitet solange, bis der Schwimmer 18 das Schwimmerventil 17 schließt. Insoweit wird die Funktion eines Schwimmer- bzw. Füllventils erfüllt, das ein durch einen Schwimmer gesteuertes Ventil ist, d. h., wird ein bestimmter Flüssigkeitsstand unterschritten, öffnet sich das Ventil, und bei Erreichen des Soll-Flüssigkeitsstandes schließt dieses wieder.
  • Auch an dem Thermostatventil 20 steht das Wasser unter Druck an und fließt somit dann in den Wärmetauscher 16, wenn das Thermostatventil 20 durchgeschaltet ist, also der Temperaturfühler 22 eine Temperatur in der Flüssigkeit 14 erfasst, die oberhalb einer Solltemperatur liegt. Da die Flüssigkeit 14 in dem Wärmetauscher 16 in dessen Bodenbereich eingeführt wird und der Abfluss im Kopfbereich liegt, bedarf es weiterer gesonderter Ventile nicht. Allerdings kann im Auslassbereich bzw. in der Leitung 36 ein mechanisch arbeitendes Rückschlagventil vorgesehen sein.
  • Das Thermostatventil 20 kann aber auch in klassischer Weise arbeiten, d. h., in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit 14 kann ein niedriger oder höherer Durchfluss erfolgen, damit in dem Becken 12 die gewünschte Flüssigkeitstemperatur herrscht.

Claims (12)

  1. Anordnung (10) zum Kühlen von Gegenständen, insbesondere von Gussteilen, umfassend ein Flüssigkeit (14) enthaltendes Becken (12) mit Zu- und Ablauf (29, 31), Füllstandssensor (17, 18), Temperatursensor (20, 22) sowie ein erstes Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit und ein zweites Mittel (26, 28) zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) autark betrieben ist, indem das erste Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit und das zweite Mittel (26, 28) zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken (12) und zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in dem Becken (12) benutzt werden, die rein mechanisch arbeiten.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit einen in der Flüssigkeit (14) angeordneten Wärmetauscher (16), insbesondere Wärmetauscherplatte, umfasst, der mit einem mechanischen Ventil (20) eines mechanischen Temperaturreglers (20, 22) verbunden ist, dessen Fühler (22) sich in der Flüssigkeit (14) befindet, wobei das mechanische Ventil (20) mit einer Flüssigkeit führenden Leitung (26) verbunden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel (26, 28) eine oder die flüssigkeitsführende Leitung (26, 28) umfasst, die mit dem Zulauf (29) verbunden ist, wobei in der Leitung ein mechanisches Ventil (17) des Zulaufs (29) angeordnet ist, das über ein Verbindungselement, wie Hebel, mit einem in dem Becken (12) vorhandenen und in der Flüssigkeit (14) befindlichen Schwimmer (18) verbunden ist.
  4. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zulauf (29) im Bodenbereich des Beckens (12) befindet.
  5. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ablauf (31) im oberen Randbereich des Beckens (12) befindet.
  6. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (16) einen im Bodenbereich des Beckens (12) verlaufenden Wasseranschluss und im Kopfbereich des Wärmetauschers einen Ablauf aufweist, in dem oder in einer sich anschließenden Leitung (36) vorzugsweise ein Rückschlagventil angeordnet ist.
  7. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken (12) aus verzinktem Stahlblech oder Edelstahlblech besteht.
  8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flüssigkeit führenden Leitung (26) ein Wasserdruck vorhanden ist zum Fördern des Wassers.
  9. Verfahren zum Kühlen von Gegenständen, insbesondere von Gussteilen, in einem eine Flüssigkeit (14) enthaltenden Becken (12) mit Zu- und Ablauf (29, 31), Füllstandssensor (17, 18), Temperatursensor (20, 22) sowie ein erstes Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit und ein zweites Mittel (26, 28) zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) autark betrieben wird, indem das erste Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit und das zweite Mittel (26, 28) zum Zuführen von Flüssigkeit in das Becken (12) und zum Regeln des Flüssigkeitsniveaus in dem Becken (12) benutzt werden, die rein mechanisch arbeiten.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (16) zum Temperieren der Flüssigkeit (14) einen in der Flüssigkeit (14) angeordneten Wärmetauscher (16), insbesondere Wärmetauscherplatte, umfasst, die mit einem mechanischen Ventil (20) eines mechanischen Temperaturreglers (20, 22) verbunden wird, dessen Fühler (22) sich in der Flüssigkeit (14) befindet, wobei das mechanische Ventil (20) mit einer Flüssigkeit führenden Leitung (26) verbunden wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel (26, 28) eine die Flüssigkeit führende Leitung (26, 28) umfasst, die mit dem Zulauf (29) verbunden wird, wobei in der Leitung (26, 28) ein mechanisches Ventil (17) des Zulaufs (29) angeordnet wird, das über ein Verbindungselement, wie Hebel, mit einem in dem Becken (12) vorhandenen und in der Flüssigkeit (14) befindlichen Schwimmer (18) verbunden wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flüssigkeit führenden Leitung (26, 28) ein Wasserdruck vorhanden ist zum Fördern des Wassers.
EP15200874.4A 2014-12-19 2015-12-17 Anordnung zum kühlen von gegenständen Active EP3034968B1 (de)

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EP3034968A1 EP3034968A1 (de) 2016-06-22
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US (1) US10234219B2 (de)
EP (1) EP3034968B1 (de)
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DE (1) DE202014106176U1 (de)

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