EP3583369A1 - Kühlsystem - Google Patents

Kühlsystem

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EP3583369A1
EP3583369A1 EP18716152.6A EP18716152A EP3583369A1 EP 3583369 A1 EP3583369 A1 EP 3583369A1 EP 18716152 A EP18716152 A EP 18716152A EP 3583369 A1 EP3583369 A1 EP 3583369A1
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EP
European Patent Office
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branch
cooling system
recooler
collector
water
Prior art date
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EP18716152.6A
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English (en)
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EP3583369B1 (de
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Martin Ugi
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Cabero Beteiligungs GmbH
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Cabero Warmetauscher & Co KG GmbH
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    • F28F2265/22—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for draining

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system with recirculated water as a heat transport medium.
  • the invention relates to such
  • Cooling system with a flowed through by the water, the heat input into the water serving entry device, a flowed through by the water, the release of heat to the ambient air serving recooler and a
  • Water tank which is arranged in a direction of flow between the recooler and the entry device in a the rear cooler, the entry device and the water tank interconnecting, at least one circulating pump having line arrangement.
  • Circulation speed can be relatively low. Also, the cable cross sections can be made of any material.
  • the viscosity of water is in a favorable range, the heat transfer behavior is favorable, and water is inexpensive and it does not cause any harmful effects or even dangers to the environment. The latter applies in particular if the water used as a heat transport medium has no additives.
  • a disadvantage of water, however, is that the freezing point is in a temperature range that can be achieved in conventional cooling applications within the cooling system.
  • DE 29606912 Ul discloses a cross-flow heat exchanger for a water-operated as a coolant cooling system.
  • the heat exchanger in question should be able to empty quickly by at its one, first end portion of an input manifold and an output manifold and at its other, opposite second end portion of a two superimposed manifolds comprehensive loop are provided, between the
  • Input manifold and the first manifold of the loop extending flow lines and between the second manifold of the loop the output manifold extending return lines are arranged parallel to each other with a slope and to the upper manifold of the loop, a switchable vent valve is connected.
  • DE 19613910 discloses a cooling system with a cross flow heat exchanger designed similarly to the cross flow heat exchanger according to DE 29606912 U1.
  • a single deflection manifold is provided at the second end, in which the flow lines and the
  • vent pipe is connected. A constantly flowing through the vent pipe Cooling water quantity is returned to the cold reservoir of the cooling system.
  • DE 102012101271 AI discloses a cooling system of the type specified, whose recooler has two V-shaped mutually arranged two-pass register. Accordingly, at the first end portion of the recooler, a two V-shaped to each other Asked branches having input collector arrangement and also having two V-shaped branches to each other having
  • Output collector arrangement provided; and at the second end portion of the recooler is a Umlenksammler- arrangement in turn two V-shaped to each other
  • the first of the two two-pass registers respectively comprises the first branch of the
  • the input manifold assembly, the Umlenksammleran extract and the output collector assembly and extending therebetween, flowing in both directions first pipe assembly, and the second two-pass register comprises each of the second branch of the matterssammler- arrangement, the Umlenksammleran extract and
  • the two branches of Umlenksammler- arrangement are connected to each other above and below each via a connecting branch.
  • At the upper and the lower connection branch is in each case connected via a shut-off valve, a compensation line which ends at the top of the pressurized water tank, in an inert gas.
  • Pipe arrangements from the respective branch of Umlenksammler- arrangement to the respective associated branches of Input and output collector arrangement are slightly inclined, carried out by appropriate control of the two shut-off valves active purging with inert gas under active displacement of the water from the two two-pass registers in the water tank.
  • the present invention is directed to provide a cooling system of the type mentioned that by a particularly simple structure and a high degree of
  • the recooler comprises at its one, first end portion an input connected to an input collector input and an output collector connected to an output and at its other, opposite second end portion a Umlenksammler.
  • Output headers are arranged V-shaped to each other.
  • the deflection collector comprises a first branch and a second branch, which are arranged in a V-shape relative to one another, and a connecting branch connecting the first branch and the second branch to one another at their respective upper end.
  • a flow direction extending from the first end region in the direction of the second end region of the return cooler extends in the direction of flow.
  • the first tube arrangement, and between the second branch of the deflection collector and the output collector extends from the second end region in the direction of the first end region of the recooler
  • the cooling system according to the invention is characterized by a surprisingly high efficiency despite its comparatively simple construction.
  • Heat transport medium used water and the pipes of the two flowed through this pipe arrangements comes up against the fact that the water from the first branch of Umlenksammlers, at which - open in the flow direction - the tubes of the first tube assembly, summarized via the common connection branch in the second branch of Umlenksammlers arrives, of which - in
  • Umlenkksammlers typically the overwhelming proportion to the second tube assembly (or the second fitting register); because the amount of water, by the constantly open venting line (throttled) from the connecting branch of Umlenksammlers in the
  • Actuation of valves is not required for this purpose. This is an aspect which also has a favorable influence on the operational safety; because in the event of failure of the circulation pump is without further emptying the recooler, so that conceptually a freezing of stagnant water is prevented.
  • the structural complexity of the cooling system is counteracted that according to the invention a valve-free design of the cooling system is possible.
  • the system-immanent high reliability of the cooling system against frost-related damage has a further favorable effect, in that the recooler does not need to have tracing heaters. This is another advantage of considerable practical relevance.
  • the input collector and the first branch of Umlenksammlers lie in a common first level and the output collector and the second branch of Umlenksammlers in one
  • first plane and the second plane preferably enclose an angle between 40 ° and 70 °, particularly preferably an angle between 50 ° and 60 ° with one another.
  • first plane and the second plane preferably enclose an angle between 40 ° and 70 °, particularly preferably an angle between 50 ° and 60 ° with one another.
  • individually expected performance are the tubes of the first tube arrangement preferably in several, more preferably at least three planes parallel to the first plane and the tubes of the second tube arrangement preferably arranged in several, more preferably at least three planes parallel to the second plane.
  • Excellent values for the thermal output can be achieved if the tubes of the first and the second tube arrangement are distributed on four mutually parallel planes.
  • Invention is at least one of the tubes of the first
  • Pipe assembly to the first branch of Umlenksammlers in the region of a bottom closing this bottom and / or is at least one of the tubes of the second
  • FIG. 1 shows a usable in a cooling system according to the invention
  • Fig. 2 is an end view of the first
  • Fig. 4 is an end view of the second
  • Fig. 5 in detail the execution of the lower ends of the two branches of Umlenksammlers and
  • Fig. 6 in detail the execution of the connecting branch of Umlenksammlers.
  • Cooling system which is operated with circulating water (without antifreeze additive) as a heat transport medium and in addition to the recooler a flowed through by the water, the heat input into the water serving entry device and a (frost-protected
  • water tank comprises.
  • the recooler 1 is flowed through by the water and serves to deliver heat to the ambient air.
  • the water tank is in a the re-cooler, the entry device and the water tank interconnecting, at least one circulating pump having line arrangement
  • the recooler 1 comprises a plurality of - over
  • Its frame 4 is based on (different length) feet 5 on the ground 6 from that it is inclined relative to the horizontal, from the front end first end portion 7 of the recooler 1 to the opposite second end portion. 8 of the recooler 1 rising.
  • At the top 9 of the housing 3 are - per housing segment 2 two - fans 10, which provide for a vertical air flow L through the recooler 1 therethrough.
  • this For cooling the water in the recooler 1, this has two series-connected fitting registers 11, 12. For this purpose, it has an input 13 at its first end region 7, which is connected to an input collector 14, and an output connected to an output collector 15 16 on.
  • Input collector 14 and also tube-like
  • Output headers 15 extend obliquely outwardly inclined from the input 13 and output 16, respectively, resulting in a V-shaped arrangement of input header 14 and output header 15 relative to one another.
  • the recooler 1 has a deflection collector 17. This comprises a first Branch 18, a second branch 19 and a first branch 18 and the second branch 19 at their respective upper end interconnecting connecting branch 20.
  • the two branches 18, 19 of Umlenksammlers 17 are V-shaped
  • the inclination is in such a way matched to the input collector 14 and the output collector 15, that the first branch 18 of Umlenksammlers 17 and the input collector 14 in a common first plane and that the second branch 19 of Umlenksammlers 17 and the output collector 15 in a common second plane lie.
  • the first level and the second level include an angle of about 55 ° with each other.
  • first tube assembly 21 Between the input manifold 14 and the first branch 18 of the Umlenksammlers 17 extends a first tube assembly 21, and between the second branch 19 of the Umlenksammlers 17 and the output manifold 15 extends a second tube assembly 22.
  • Each of the two tube assemblies 21, 22 comprises a plurality of The tubes 23 of the first tube assembly 21 thereby extend in three planes parallel to the first plane, and the tubes 23 of the second tube assembly 22 extend in three planes parallel to the second plane.
  • Two tubes 23 of the second tube assembly 22 are, as shown in FIG. 5 can be removed, to the second branch 19 of the
  • the first tube arrangement 21 forming the first fitting register 11 is formed from the first end region 7 of the recooler 1 in FIG.
  • Pipe assembly 22 is from the second end portion 8 of
  • Return cooler 1 in the direction of the first end portion 7 can be flowed through, and - due to the inclination of the
  • Housing 3 slightly sloping in the direction of flow.
  • Umlenkksammlers 17 and is dimensioned so that it can be flowed through by the entire amount of water flowing through the first pipe assembly 21.
  • a ventilation / exhaust connection 25 is provided at the connection branch 20 of the Umlenksammlers. At these is a - not shown - venting line
  • the ventilation line is always open and in the
  • Water tank can be flowed through.
  • a small proportion (for example 1-5%) of the water which has passed through the first pass-register 11 does not reach the water reservoir via the second pass register 12 in this way, but instead passes through the ventilation / venting connection 25 and the ventilation / discharge line derived there. in the
  • the water tank is depressurized; the distribution of the flow of water flow to the second fitting register 12 and the ventilation / venting line is determined by the geometric conditions (such as in particular the pipe / pipe cross sections and pipe / pipe lengths) and the flow resistance influenced thereby.

Abstract

Ein Kühlsystem mit im Kreislauf geführtem Wasser als Wärmetransportmedium umfasst eine Wärme-Eintragseinrichtung, einen Rückkühler (1), einen drucklosen Wasserbehälter und eine Leitungsanordnung mit mindestens einer Umwälzpumpe. Der Rückkühler (1) umfasst an seinem einen, ersten Endbereich (7) einen Eingangssammler (14) und einen Ausgangssammler (15) und an seinem anderen, gegenüberliegenden zweiten Endbereich (8) einen Umlenksammler (17). Eingangssammler (14) und Ausgangsammler (15) sind V-förmig zueinander angeordnet. Der Umlenksammler (17) umfasst zwei V-förmig zueinander angeordnete Äste (18, 19) sowie einen diese an ihrem jeweiligen oberen Ende miteinander verbindenden Verbindungszweig (20). Zwischen dem Eingangssammler (14) und dem ersten Ast (18) des Umlenksammlers (17) erstreckt sich eine in Durchströmungsrichtung ansteigende erste Rohranordnung (21), und zwischen dem zweiten Ast (19) des Umlenksammlers (17) und dem Ausgangssammler (15) erstreckt sich eine in Durchströmungsrichtung abfallende zweite Rohranordnung (22). Zwischen dem Wasserbehälter und dem Verbindungszweig (20) des Umlenksammlers (17) erstreckt sich eine offene, im Kühlbetrieb vom Umlenksammler zum Wasserbehälter durchströmbare Be-/Entlüftungsleitung.

Description

KühlSystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit im Kreislauf geführtem Wasser als Wärmetransportmedium.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein derartiges
Kühlsystem mit einer von dem Wasser durchströmten, dem Wärmeeintrag in das Wasser dienenden Eintragseinrichtung, einem von dem Wasser durchströmten, der Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft dienenden Rückkühler und einem
Wasserbehälter, welcher in einer den Rückkühler, die Eintragseinrichtung und den Wasserbehälter miteinander verbindenden, mindestens eine Umwälzpumpe aufweisenden Leitungsanordnung in Durchströmungsrichtung zwischen dem Rückkühler und der Eintragseinrichtung angeordnet ist.
Die Verwendung von Wasser als Wärmetransportmedium in einem Kühlsystem hat vielfältige Vorteile. Wasser verfügt über eine vergleichsweise hohe spezifische
Wärmekapazität, weshalb sowohl die Menge des
Wärmetransportmediums als auch dessen
Zirkulationsgeschwindigkeit relativ gering ausfallen können. Auch können auch die Leitungsquerschnitte
vergleichsweise gering bemessen werden. Weiterhin liegt die Viskosität von Wasser in einem günstigen Bereich, das Wärmeübertragungsverhalten ist günstig, und Wasser ist kostengünstig und von ihm gehen keinerlei schädliche Wirkungen oder gar Gefahren für die Umwelt aus. Letzteres gilt namentlich, wenn das als Wärmetransportmedium eingesetzte Wasser keine Zusätze aufweist. Nachteilig an Wasser ist allerdings, dass der Gefrierpunkt in einem Temperaturbereich liegt, der bei üblichen Kühlanwendungen innerhalb des Kühlsystems erreicht werden kann. Die
Gefahr, dass das Kühlwasser (insbesondere im Rückkühler) einfriert, ist nicht zu vernachlässigen. Der Zusatz eines Frostschutzmittels zu dem als Wärmetransportmedium eingesetzten Wasser unterminiert einen der besonders wesentlichen Vorteile von Kühlsystemen der eingangs angegebenen Art .
Vor diesem Hintergrund existieren beispielsweise in Form der DE 29606912 Ul und der DE 102012101271 AI bereits verschiedene Vorschläge für das Entleeren des Rückkühlers bei frostgefährlichen Betriebssituationen. So offenbart die DE 29606912 Ul einen Kreuzstromwärmetauscher für ein mit Wasser als Kühlmittel betriebenes Kühlsystem. Der betreffende Wärmetauscher soll sich rasch entleeren lassen, indem an seinem einen, ersten Endbereich ein Eingangsverteiler und ein Ausgangsverteiler und an seinem anderen, gegenüberliegenden zweiten Endbereich eine zwei übereinander angeordnete Verteilrohre umfassende Schleife vorgesehen sind, wobei sich zwischen dem
Eingangsverteiler und dem ersten Verteilrohr der Schleife erstreckende Vorlaufleitungen und sich zwischen dem zweiten Verteilrohr der Schleife dem Ausgangsverteiler erstreckende Rücklaufleitungen zueinander parallel mit Gefälle angeordnet sind und an das obere Verteilrohr der Schleife ein schaltbares Belüftungsventil angeschlossen ist .
Die DE 19613910 offenbart ein Kühlsystem mit einem zu dem Kreuzstromwärmetauscher nach der DE 29606912 Ul ähnlich konzipierten Querstromwärmetauscher. Hier ist allerdings an dem zweiten Endbereich ein einziges Umlenk-Sammelrohr vorgesehen, in welches die Vorlaufleitungen und die
Rücklaufleitungen münden und an das ein permanent
geöffneter Entlüftungsstutzen angeschlossen ist. Eine ständig durch den Entlüftungsstutzen abfließende Kühlwassermenge wird in den Kaltbehälter des Kühlsystems zurückgeführt .
Weiterhin offenbart die DE 102012101271 AI ein Kühlsystem der eingangs angegebenen Art, dessen Rückkühler zwei V- förmig zueinander angeordnete Zweipass-Register aufweist. Demnach sind an dem ersten Endbereich des Rückkühlers eine zwei V-förmig zueinander gestellte Äste aufweisende Eingangssammler-Anordnung und eine ebenfalls zwei V- förmig zueinander gestellte Äste aufweisende
Ausgangssammler-Anordnung vorgesehen; und an dem zweiten Endbereich des Rückkühlers ist eine Umlenksammler- Anordnung mit wiederum zwei V-förmig zueinander
gestellten Ästen vorgesehen. So umfasst das erste der beiden Zweipass-Register jeweils den ersten Ast der
Eingangssammler-Anordnung, der Umlenksammler-Anordnung und der Ausgangssammler-Anordnung sowie die sich zwischen diesen erstreckende, in beide Richtungen durchströmte erste Rohranordnung, und das zweite Zweipass-Register umfasst jeweils den zweiten Ast der Eingangssammler- Anordnung, der Umlenksammler-Anordnung und der
Ausgangssammler-Anordnung sowie die sich zwischen diesen erstreckende, wiederum in beide Richtungen durchströmte zweite Rohranordnung. Die beiden Äste der Umlenksammler- Anordnung sind oben sowie unten jeweils über jeweils einen Verbindungszweig miteinander verbunden. An den oberen sowie den unteren Verbindungszweig ist dabei, jeweils über ein Absperrventil, eine Ausgleichsleitung angeschlossen, welche oben an dem unter Druck stehenden Wasserbehälter, in einem Inertgasraum endet. Zur
Entleerung der beiden Zweipass-Register, deren
Rohranordnungen vom jeweiligen Zweig der Umlenksammler- Anordnung zu den jeweils zugeordneten Zweigen der Eingangs- und Ausgangssammler-Anordnung hin leicht geneigt sind, erfolgt durch entsprechende Ansteuerung der beiden Absperrventile eine aktive Spülung mit Inertgas unter aktiver Verdrängung des Wassers aus den beiden Zweipass-Registern in den Wasserbehälter.
Im Lichte dieses - sich durch einen vergleichsweise komplexen Aufbau und aufwendigen Betrieb des Kühlsystems auszeichnenden - Standes der Technik ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, ein Kühlsystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, dass sich durch einen besonders einfachen Aufbau und ein hohes Maß an
Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Kühlsystem, das in Ergänzung zu den eingangs angegebenen Merkmalen im kombinatorischen
Zusammenwirken mit diesen sowie untereinander weiterhin die folgenden Merkmale aufweist:
Der Rückkühler umfasst an seinem einen, ersten Endbereich einen mit einem Eingangssammler verbundenen Eingang und einen mit einem Ausgangssammler verbundenen Ausgang und an seinem anderen, gegenüberliegenden zweiten Endbereich einen Umlenksammler. Der Eingangssammler und der
Ausgangsammler sind V-förmig zueinander angeordnet. Der Umlenksammler umfasst einen ersten Ast und einen zweiten Ast, die V-förmig zueinander angeordnet sind, sowie einen den ersten Ast und den zweiten Ast an ihrem jeweiligen oberen Ende miteinander verbindenden Verbindungszweig. Zwischen dem Eingangssammler und dem ersten Ast des Umlenksammlers erstreckt sich eine vom ersten Endbereich in Richtung auf den zweiten Endbereich des Rückkühlers durchströmbare, in Durchströmungsrichtung ansteigende erste Rohranordnung, und zwischen dem zweiten Ast des Umlenksammlers und dem Ausgangssammler erstreckt sich eine vom zweiten Endbereich in Richtung auf den ersten Endbereich des Rückkühlers durchströmbare, in
Durchströmungsrichtung abfallende zweite Rohranordnung, wobei der Verbindungszweig des Umlenksammlers von der gesamten durch die erste Rohranordnung hindurchströmenden Wassermenge durchströmbar (allerdings im praktischen Betrieb tatsächlich "nur" von einem Großteil der durch die erste Rohranordnung hindurchströmenden Wassermenge durchströmt) ist. Der Wasserbehälter ist drucklos.
Zwischen dem Wasserbehälter und dem Verbindungszweig des Umlenksammlers erstreckt sich eine offene, im Kühlbetrieb vom Umlenksammler zum Wasserbehälter durchströmbare Be- /Entlüftungsleitung .
Das erfindungsgemäße Kühlsystem zeichnet sich trotz seines vergleichsweise einfachen Aufbaus durch eine überraschend hohe Effizienz aus. Dem
Wärmeübertragungsverhalten zwischen dem als
Wärmetransportmedium eingesetzten Wasser und den Rohren der beiden von diesem durchströmten Rohranordnungen kommt dabei entgegen, dass das Wasser aus dem ersten Ast des Umlenksammlers, an dem - in Durchströmungsrichtung - die Rohre der ersten Rohranordnung münden, zusammengefasst über den gemeinsamen Verbindungszweig in den zweiten Ast des Umlenksammlers gelangt, von dem - in
Durchströmungsrichtung - die Rohre der zweiten
Rohranordnung ausgehen; denn hierdurch ergeben sich günstige, den Wärmeübergang begünstigende
Strömungsverhältnisse. Insbesondere liegt eine
konsequente Einpass-Konzeption in dem Sinne vor, dass die erste Rohranordnung, welche sich zwischen dem - einen einzigen Ast aufweisenden - Eingangssammler und dem ersten Ast des Umlenksammlers erstreckt, ausschließlich in Richtung von dem ersten zum zweiten Endbereich des Rückkühlers durchströmt wird, während die - hierzu räumlich getrennt angeordnete - zweite Rohranordnung, welche sich zwischen dem zweiten Ast des Umlenksammlers und dem - einen einzigen Ast aufweisenden - Ausgangssammler erstreckt, ausschließlich in Richtung von dem zweiten zum ersten Endbereich des Rückkühlers
durchströmt wird. Mit nochmals anderen Worten: Während nach der DE 102012101271 AI zwei zueinander parallel geschaltete Zweipass-Register vorgesehen sind, weist der Rückkühler des erfindungsgemäßen Kühlsystems zwei
zueinander in Reihe geschaltete Einpass-Register auf.
Von dem die erste Rohranordnung (bzw. das erste Einpass- Register) durchströmenden Wasser gelangt dabei im
normalen Betrieb - über den Verbindungszweig des
Umlenksammlers - typischerweise der ganz überwiegende Anteil zu der zweiten Rohranordnung (bzw. dem zweiten Einpass-Register) ; denn die Wassermenge, die durch die ständig geöffnete Be-/Entlüftungsleitung (gedrosselt) aus dem Verbindungszweig des Umlenksammlers in den
(frostgeschützt aufgestellten) Wasserbehälter abfließt, ist bei typischen Anwendungsfällen gering. Diese Menge beträgt typischerweise zwischen 1% und 5% des die erste Rohranordnung durchströmenden Wassers. Die somit eher geringen Strömungsquerschnitte der Be-/Entlüftungsleitung sind indessen regelmäßig vollkommen ausreichend, um eine zuverlässige, vollständige und hinreichend rasche
Entleerung des Rückkühlers - zeitgleich durch dessen Eintritt und Austritt - zu gewährleisten. Hierzu genügt in der Regel bereits das Abschalten der Umwälzpumpe. Denn infolge der ständigen Be-/Entlüftung der Umlenksammler- Anordnung am höchsten Punkt in Verbindung mit dem Gefälle der beiden Rohranordnungen zum ersten Endbereich des Rückkühlers entleert sich der Rückkühler selbsttätig, sobald die Umwälzpumpe abgeschaltet wird. Einer
Betätigung von Ventilen bedarf es hierfür nicht. Dies ist ein auch die Betriebssicherheit günstig beeinflussender Aspekt; denn im Falle eines Ausfalls der Umwälzpumpe setzt ohne weiteres die Entleerung des Rückkühlers ein, so dass konzeptionell einem Einfrieren von stehendem Wasser vorgebeugt wird. Auch dem baulichen Aufwand des Kühlsystems kommt entgegen, dass erfindungsgemäß eine ventilfreie Ausführung des Kühlsystems möglich ist.
Die dargelegte systemimmanente hohe Zuverlässigkeit des Kühlsystems gegen frostbedingte Beschädigung wirkt sich weitergehend dergestalt günstig aus, dass der Rückkühler keine Begleitheizungen aufzuweisen braucht. Das ist ein weiterer Vorteil von erheblicher Praxisrelevanz.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung liegen der Eingangssammler und der erste Ast des Umlenksammlers in einer gemeinsamen ersten Ebene und der Ausgangssammler und der zweite Ast des Umlenksammlers in einer
gemeinsamen zweiten Ebene. Dabei schließen die erste Ebene und die zweite Ebene bevorzugt einen Winkel zwischen 40° und 70°, besonders bevorzugt einen Winkel zwischen 50° und 60° miteinander ein. Bei typischen
Anwendungsfällen wird bei einer solchen Anordnung der zur Verfügung stehende Bauraum besonders gut für die
Wärmeabgabe an die Umgebungsluft ausgenutzt, es ergibt sich somit eine gute Raumeffizienz. Je nach der
individuell erwarteten Leistung sind dabei die Rohre der ersten Rohranordnung bevorzugt in mehreren, besonders bevorzugt mindestens drei zu der ersten Ebene parallelen Ebenen und die Rohre der zweiten Rohranordnung bevorzugt in mehreren, besonders bevorzugt mindestens drei zu der zweiten Ebene parallelen Ebenen angeordnet. Hervorragende Werte für die Wärmeleistung lassen sich erzielen, wenn sich die Rohre der ersten und der zweiten Rohranordnung auf jeweils vier zueinander parallele Ebenen verteilen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung ist mindestens eines der Rohre der ersten
Rohranordnung an den ersten Ast des Umlenksammlers im Bereich eines diesen unten verschließenden Bodens und/oder ist mindestens eines der Rohre der zweiten
Rohranordnung an den zweiten Ast des Umlenksammlers im Bereich eines diesen unten verschließenden Bodens angeschlossen. Durch einen solchen Anschluss mindestens eines Rohres der ersten und/oder zweiten Rohranordnung an den zugeordneten Ast des Umlenksammlers wird zuverlässig eine optimale und vollständige Entleerung des
Umlenksammlers erreicht. Frostgefährdete Rückstände verbleiben keine.
Im Zusammenhang mit den vorstehend dargelegten Aspekten ist weiterhin besonders günstig, wenn der
Verbindungszweig des Umlenksammlers die einzige
Strömungsverbindung zwischen dessen erstem Ast und dessen zweitem Ast darstellt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichte bevorzugten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in Seitenansicht einen bei einem erfindungsgemäßen Kühlsystem einsetzbaren
Rückkühler,
Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht auf den ersten
Endbereich des Rückkühlers nach Fig. 1 Fig. 3 im Detail die Ausführung von Einlass und
Auslass sowie deren Umgebung,
Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht auf den zweiten
Endbereich des Rückkühlers nach Fig. 1 Fig. 5 im Detail die Ausführung der unteren Enden der beiden Äste des Umlenksammlers und
Fig. 6 im Detail die Ausführung des Verbindungszweiges des Umlenksammlers.
Der in der Zeichnung veranschaulichte Rückkühler 1 ist bestimmt und geeignet zum Einsatz im Rahmen eines
Kühlsystems, das mit im Kreislauf geführtem Wasser (ohne Frostschutz-Zusatz) als Wärmetransportmedium betrieben wird und zusätzlich zu dem Rückkühler eine von dem Wasser durchströmte, dem Wärmeeintrag in das Wasser dienende Eintragseinrichtung und einen (frostgeschützt
angeordneten) Wasserbehälter umfasst. Der Rückkühler 1 ist dabei von dem Wasser durchströmt und dient der Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft. Und der Wasserbehälter ist in einer den Rückkühler, die Eintragseinrichtung und den Wasserbehälter miteinander verbindenden, mindestens eine Umwälzpumpe aufweisenden Leitungsanordnung in
Durchströmungsrichtung zwischen dem Rückkühler und der Eintragseinrichtung angeordnet.
Da das generelle Konzept des Kühlsystems, soweit sich aus den nachfolgenden Erläuterungen nichts Gegenteiliges ergibt, dem Stand der Technik (z. B. DE 102012101271 AI) entsprechen kann, wird insoweit auf eine Darstellung und Erläuterung verzichtet; und die nachfolgenden
Erläuterungen fokussieren sich auf den in den Figuren 1-6 veranschaulichten Rückkühler 1, an dem sich die Erfindung manifestiert .
Der Rückkühler 1 umfasst ein aus mehreren - über
beidseits angeordnete Zugstangen 26 miteinander
verspannten - Segmenten 2 zusammengefügtes Gehäuse 3. Dessen Rahmen 4 stützt sich über (unterschiedlich lange) Füße 5 dergestalt auf dem Untergrund 6 ab, dass es gegenüber der Horizontalen geneigt ist, und zwar vom stirnseitigen ersten Endbereich 7 des Rückkühlers 1 zum gegenüberliegenden zweiten Endbereich 8 des Rückkühlers 1 ansteigend. An der Oberseite 9 des Gehäuses 3 befinden sich - pro Gehäusesegment 2 zwei - Ventilatoren 10, die für eine vertikale Luftströmung L durch den Rückkühler 1 hindurch sorgen.
Zur Kühlung des Wassers in dem Rückkühler 1 verfügt dieser über zwei in Reihe geschaltete Einpass-Register 11, 12. Hierzu weist er an seinem ersten Endbereich 7 einen Eingang 13, welcher mit einem Eingangssammler 14 verbunden ist, und einen mit einem Ausgangssammler 15 verbundenen Ausgang 16 auf. Der rohrartige
Eingangssammler 14 und der ebenfalls rohrartige
Ausgangssammler 15 erstrecken sich vom Eingang 13 bzw. Ausgang 16 schräg auswärts nach oben geneigt, so dass sich eine V-förmige Anordnung von Eingangssammler 14 und Ausgangsammler 15 zueinander ergibt.
An seinem zweiten Endbereich 8 verfügt der Rückkühler 1 über einen Umlenksammler 17. Dieser umfasst einen ersten Ast 18, einen zweiten Ast 19 und einen den ersten Ast 18 und den zweiten Ast 19 an ihrem jeweiligen oberen Ende miteinander verbindenden Verbindungszweig 20. Die beiden Äste 18, 19 des Umlenksammlers 17 sind V-förmig
zueinander angeordnet. Die Neigung ist dabei dergestalt auf den Eingangssammler 14 und den Ausgangssammler 15 abgestimmt, dass der erste Ast 18 des Umlenksammlers 17 und der Eingangssammler 14 in einer gemeinsamen ersten Ebene und dass der zweite Ast 19 des Umlenksammlers 17 und der Ausgangssammler 15 in einer gemeinsamen zweiten Ebene liegen. Die erste Ebene und die zweite Ebene schließen dabei einen Winkel von etwa 55° miteinander ein .
Zwischen dem Eingangssammler 14 und dem ersten Ast 18 des Umlenksammlers 17 erstreckt sich eine erste Rohranordnung 21, und zwischen dem zweiten Ast 19 des Umlenksammlers 17 und dem Ausgangssammler 15 erstreckt sich eine zweite Rohranordnung 22. Jede der beiden Rohranordnungen 21, 22 umfasst eine Vielzahl von zueinander parallelen, geraden Rohren 23. Die Rohre 23 der ersten Rohranordnung 21 verlaufen dabei in drei zu der ersten Ebene parallelen Ebenen, und die Rohre 23 der zweiten Rohranordnung 22 verlaufen in drei zu der zweiten Ebene parallelen Ebenen. Zwei Rohre 23 der zweiten Rohranordnung 22 sind, wie dies Fig. 5 entnehmbar ist, an den zweiten Ast 19 des
Umlenksammlers 17 im Bereich eines diesen unten
verschließenden Bodens 24 angeordnet. Entsprechendes gilt für zwei Rohre 23 der ersten Rohranordnung 21. Die - das erste Einpass-Register 11 bildende - erste Rohranordnung 21 ist vom ersten Endbereich 7 des Rückkühlers 1 in
Richtung auf dessen zweiten Endbereich 8 durchströmbar, und zwar - infolge der Neigung des Gehäuses 3 - in Durchströmungsrichtung leicht ansteigend. Und die - das zweite Einpass-Register 12 bildende - zweite
Rohranordnung 22 ist vom zweiten Endbereich 8 des
Rückkühlers 1 in Richtung auf dessen ersten Endbereich 7 durchströmbar, und zwar - infolge der Neigung des
Gehäuses 3 - in Durchströmungsrichtung leicht abfallend.
Vom ersten Einpass-Register 11 zum (mit diesem in Reihe geschalteten) zweiten Einpass-Register 12 gelangt das Wasser über den den ersten Ast 18 des Umlenksammlers 17 mit dessen zweiten Ast 19 verbindenden Verbindungszweig 20. Dieser stellt die einzige Strömungsverbindung
zwischen dem erstem und dem zweitem Ast 18, 19 des
Umlenksammlers 17 dar und ist so dimensioniert, dass er von der gesamten durch die erste Rohranordnung 21 hindurchströmenden Wassermenge durchströmbar ist.
An dem Verbindungszweig 20 des Umlenksammlers ist ein Be- /Entlüftungsanschluss 25 vorgesehen. An diesen ist eine - nicht dargestellte - Be-/Entlüftungsleitung
angeschlossen, welche sich zum Wasserbehälter erstreckt. Die Be-/Entlüftungsleitung ist ständig offen und im
Kühlbetrieb ständig vom Umlenksammler 17 zum
Wasserbehälter durchströmbar. Ein geringer Anteil (z. B. 1-5%) des Wassers, das das erste Einpass-Register 11 durchströmt hat, gelangt auf diese Weise nicht über das zweite Eipass-Register 12 zum Wasserbehälter, sondern wird vielmehr über den Be-/Entlüftungsanschluss 25 und die Be-/Entlüftungsleitung dorthin abgeleitet. Im
Hinblick auf diese Funktionsweise ist der Wasserbehälter drucklos; die Aufteilung des Wassermengenstromes auf das zweite Einpass-Register 12 und die Be-/Entlüftungsleitung stellt sich durch die geometrischen Verhältnisse (wie insbesondere die Rohr-/Leitungsquerschnitte und Rohr- /Leitungslängen) und den hierdurch beeinflussten Strömungswiderstand ein.

Claims

Ansprüche
1. Kühlsystem mit im Kreislauf geführtem Wasser als
Wärmetransportmedium, umfassend eine von dem Wasser durchströmte, dem Wärmeeintrag in das Wasser
dienende Eintragseinrichtung, einen von dem Wasser durchströmten, der Abgabe von Wärme an die
Umgebungsluft dienenden Rückkühler (1) und einen Wasserbehälter, welcher in einer den Rückkühler (1), die Eintragseinrichtung und den Wasserbehälter miteinander verbindenden, mindestens eine
Umwälzpumpe aufweisenden Leitungsanordnung in
Durchströmungsrichtung zwischen dem Rückkühler (1) und der Eintragseinrichtung angeordnet ist, mit folgenden Merkmalen:
- Der Rückkühler (1) umfasst an seinem einen,
ersten Endbereich (7) einen mit einem Eingangssammler (14) verbundenen Eingang (13) und einen mit einem Ausgangssammler (15) verbundenen Ausgang (16) und an seinem anderen, gegenüberliegenden zweiten Endbereich (8) einen Umlenksammler (17);
- der Eingangssammler (14) und der Ausgangsammler (15) sind V-förmig zueinander angeordnet;
- der Umlenksammler (17) umfasst einen ersten Ast (18) und einen zweiten Ast (19), die V-förmig zueinander angeordnet sind, sowie einen den ersten Ast (18) und den zweiten Ast (19) an ihrem jeweiligen oberen Ende miteinander verbindenden Verbindungszweig (20);
- zwischen dem Eingangssammler (14) und dem
ersten Ast (18) des Umlenksammlers (17) erstreckt sich eine vom ersten Endbereich (7) in Richtung auf den zweiten Endbereich (8) des Rückkühlers (1) durchströmbare, in
Durchströmungsrichtung ansteigende erste
Rohranordnung (21), und zwischen dem zweiten Ast (19) des Umlenksammlers (17) und dem
Ausgangssammler (15) erstreckt sich eine vom zweiten Endbereich (8) in Richtung auf den ersten Endbereich (7) des Rückkühlers (1) durchströmbare, in Durchströmungsrichtung abfallende zweite Rohranordnung (22), wobei der Verbindungszweig (20) des Umlenksammlers (17) von der gesamten durch die erste Rohranordnung (21) hindurchströmenden Wassermenge
durchströmbar ist;
der Wasserbehälter ist drucklos;
zwischen dem Wasserbehälter und dem
Verbindungszweig (20) des Umlenksammlers (17) erstreckt sich eine offene, im Kühlbetrieb vom Umlenksammler zum Wasserbehälter durchströmbare Be-/Entlüftungsleitung .
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangssammler (14) und der erste Ast (18) des Umlenksammlers (17) in einer gemeinsamen ersten Ebene und dass der Ausgangssammler (15) und der zweite Ast (19) des Umlenksammlers (17) in einer gemeinsamen zweiten Ebene liegen.
3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (23) der ersten Rohranordnung (21) in mehreren, bevorzugt mindestens drei zu der ersten Ebene parallelen Ebenen und dass die Rohre (23) der zweiten Rohranordnung (22) in mehreren, bevorzugt mindestens drei zu der zweiten Ebene parallelen Ebenen angeordnet sind.
Kühlsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene und die zweite Ebene einen Winkel von zwischen 40° und 70°,
bevorzugt zwischen 50° und 60° miteinander
einschließen .
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Rohre (23) der ersten Rohranordnung (21) an den ersten Ast (18) des Umlenksammlers (17) im Bereich eines diesen unten verschließenden Bodens (24) und/oder dass mindestens eines der Rohre (23) der zweiten
Rohranordnung (22) an den zweiten Ast (19) des
Umlenksammlers (17) im Bereich eines diesen unten verschließenden Bodens (24) angeschlossen ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungszweig (20) des Umlenksammlers (17) die einzige Strömungsverbindung zwischen dessen erstem Ast (18) und dessen zweitem Ast (19) darstellt.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Wärmetransportmedium eingesetzte Wasser kein Frostschutzmittel enthält.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rohre (23) der ersten Rohranordnung (21) durchgehend gerade von dem Eingangssammler (14) zum ersten Ast (18) des
Umlenksammlers (17) und dass sich die Rohre (23) der zweiten Rohranordnung (22) durchgehend gerade von dem zweiten Ast (19) des Umlenksammlers (17) zum Ausgangssammler (15) erstrecken.
9. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ventilfrei ausgeführt ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkühler (1) keine
Begleitheizung aufweist.
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