FI126286B

FI126286B - System for cooling an electrical apparatus in a fiber web machine

Info

Publication number: FI126286B
Application number: FI20125162A
Authority: FI
Inventors: Atte Autio
Original assignee: Valmet Technologies Inc
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2016-09-15
Also published as: CN203256539U; FI20125162A; DE102013202237A1; DE202013003323U1; AT13592U1

Description

JÄRJESTELMÄ SÄHKÖLAITTEEN JÄÄHDYTTÄMISEKSI KUITURAINAKONEESSASYSTEM FOR COOLING THE ELECTRICAL DEVICE IN A FIBER-MACHINE MACHINE

Keksinnön kohteena on järjestelmä sähkölaitteen jäähdyttämiseksi kuiturainakoneessa, jossa järjestelmään kuuluu sähkölaite, väliainelinjat väliaineen toimittamiseksi kuiturainakoneen käyttökohteeseen ja jäähdytysvälineet väliaineen toimittamiseksi väliainelinjalta sähkölaitteelle sen jäähdyttämiseksi väliaineen avulla ja jossa väliaine on kuiturainakoneen käyttökohteen kiertovoiteluölj y.The invention relates to a system for cooling an electrical device in a fiber web machine, which system includes an electrical device, fluid lines for delivering fluid to a fiber web machine application, and cooling means for delivering fluid from a media line to an electrical device for cooling medium.

Yleisesti on tunnettua, että sähkölaitteet särkyvät ja vanhenevat eli heikkenevät sitä helpommin, mitä korkeammassa lämpötilassa niitä yleisesti käytetään. Sähkölaitteista voidaan valmistaa sellaista, että se kestää korkeampaa lämpötilaa. Tällaisia sähkölaitteita ovat esimerkiksi sotilassovelluksissa käytettävä sähkölaitteet ja elektroniikka, jotka kestävät pitkäaikaista käyttöä jopa yli 85 °C lämpötiloissa. Sotilaskäytön sähkölaitteet ovat kuitenkin tavallisia, esimerkiksi autoissa käytettäviä, alle 65 °C käyttölämpötiloihin tarkoitettuja sähkölaitteita kalliimpia investoida.It is generally known that electrical equipment is more likely to break and age, that is, to weaken it, the higher the temperature at which it is commonly used. Electrical equipment can be made to withstand higher temperatures. Such electrical equipment includes, for example, electrical equipment used in military applications and electronics that can withstand prolonged use even at temperatures above 85 ° C. However, military electrical equipment is more expensive to invest than ordinary electrical equipment used in cars, for example, for operating temperatures below 65 ° C.

Useissa paikoissa kuiturainakonetta prosessiympäristön lämpötila on korkea, jopa yli 100 °C. Tällainen prosessiympäristö on esimerkiksi kuiturainakoneen kuivatusosan huuvan sisäpuolella. Ratakatkossa lämpötila nousee etenkin kuivatussylinterien läheisyydessä, sillä sylinteriltä poistuu sitä jäähdyttävä rata. Sylinteri jäähtyy hitaasti, vaikka höyryn tulo suljetaankin. Siten lämpötila kuivatussylinterin vieressä nousee esimerkiksi 100 °C:ta 130 °C:een. Toinen esimerkki on päällepuhalluskuivai-men läheisyydessä, jossa ympäristöön voi kulkeutua ylimäärin lämpöä. Näin esimerkiksi kuivatusosan huuvan sisäpuolella olevien sähkölaitteiden lämpötila nousee korkeaksi.In many locations, the fiber web machine has a high process environment temperature, even above 100 ° C. Such a process environment is, for example, inside the hood of the dryer section of the fiber web machine. In the event of a web break, the temperature rises, especially in the vicinity of the drying cylinders, as the cooling path of the cylinder is removed. The cylinder cools slowly even though the steam inlet is closed. Thus, the temperature next to the drying cylinder rises, for example, from 100 ° C to 130 ° C. Another example is in the vicinity of the blow dryer, where excess heat may be transferred into the environment. Thus, for example, the temperature of the electrical equipment inside the dryer section hood is high.

Tekniikan tasosta on tunnettua patenttijulkaisussa FI 118274 esitetyn mukaisesti jäähdyttää sähkölaitetta paineilmalla. Tässä tapauksessa jäähdytettävä sähkölaite on kuiturainan tai -kudok- sen poikittaisen sijainnin määritykseen käytettävä ultraäänisen-sori. Paineilman tehokas käyttö jäähdytykseen nostaa kuitenkin kustannuksia merkittävästi, sillä jäähdytyksen energian kulutus kasvaa vuositasolla suureksi, koska kuiturainakoneessa voi olla yli kaksikymmentä jäähdytyskohdetta kuivatusosalla. Lisäksi paineilmajäähdytykseen käytettävien vortex-putkien tehokas käyttö vaatii ammattitaitoista laitteiston virittämistä.It is known in the art, as disclosed in FI 118274, to cool an electrical device with compressed air. In this case, the electrical device to be cooled is an ultrasonic array used to determine the transverse position of the fibrous web or fabric. However, the efficient use of compressed air for cooling significantly increases the cost, as the energy consumption for cooling is high annually, as a fiber web machine may have more than twenty cooling points with a drying section. In addition, the efficient use of vortex tubes for compressed air cooling requires skilled equipment tuning.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason järjestelmiä parempi järjestelmä sähkölaitteiden jäähdyttämiseksi kuiturainakoneessa, jolla jäähdytykseen käytettävän energian kulutusta saadaan vähennettyä. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.The object of the invention is to provide a better system than the prior art systems for cooling electrical equipment in a fiber web machine which reduces the energy used for cooling. Characteristic features of the present invention are apparent from the appended claim 1.

Yllättäen sähkölaitteiden jäähdytys kuiturainakoneessa voidaan järjestää lämpimän väliaineen virtauksen avulla, sillä kuitu-rainakoneen laakeripesillä käytettävää kiertovoiteluöljyä voidaan ohjata jäähdytysvälineiden avulla ainakin yhden sähkölaitteen jäähdyttämiseen. Lämmin öljyvirtaus on kuitenkin ympäristöään viileämpää ja sen lämpötilaa on mahdollista säätää. Näin sähkölaitteen jäähdytykseen voidaan käyttää nestemäistä väliainetta, jonka lämmönsiirtokyky on huomattavasti kaasumaista väliainetta suurempi. Lisäksi jäähdytykseen voidaan käyttää jo suurelta osin olemassa olevaa kiertovoitelujärjestelmää, jolloin järjestelmä voidaan toteuttaa ilman suuria muutoksia kuitu-rainakoneeseen.Surprisingly, cooling of the electrical equipment in the fiber web machine can be provided by the flow of a warm medium, since the circulating lubricating oil used in the bearing housings of the fiber web machine can be controlled by cooling means to cool at least one electrical device. However, the warm oil flow is cooler than its surroundings and can be controlled. In this way, a liquid medium having a significantly higher heat transfer capacity than the gaseous medium can be used to cool the electrical device. In addition, the existing circulating lubrication system can be largely used for cooling, whereby the system can be implemented without major modifications to the fiber web machine.

Edullisesti jäähdytysvälineet on sovitettu ohjaamaan yhdelle kuiturainakoneen käyttökohteelle menevä väliainelinjaan kuuluva tulolinja kokonaan sähkölaitteen jäähdytykseen ja sieltä takaisin kuiturainakoneen käyttökohteelle menevään väliainelinjaan. Näin esimerkiksi telojen laakereiden voiteluun alun perin käytettyä kiertovoiteluöljyä voidaan käyttää hyväksi sähkölaitteiden jäähdytykseen. Kun koko virtaus ohjataan sähkölaitteen kautta, järjestelmä voidaan toteuttaa ilman ryöstöhaaroituksen vaatimia säätöventtiilejä ja muita säätölaitteita. Samalla virtaus säilyy kuristamattomana, jolloin vältetään häviöt. Jäähdytysvälineisiin kuuluu edullisesti yhdyslinjat kiertovoite-luöljyn ohjaamiseksi väliainelinjasta sähkölaitteelle ja takaisin väliainelinjaan sekä kotelo sähkölaitteen eristämiseksi. Kotelon avulla sähkölaitetta voidaan eristää ympäröivästä kuumasta prosessiympäristöstä ja siten vähentää jäähdytystarvet-ta.Preferably, the cooling means is arranged to direct the inlet line belonging to one medium line to a fiber web machine application to the cooling of the electrical device and from there back to the medium line to the fiber line machine. Thus, for example, circulating lubricating oil originally used to lubricate roller bearings can be utilized to cool electrical equipment. By controlling the entire flow through the electrical device, the system can be implemented without the control valves and other control devices required by the robbery branch. At the same time, the flow remains uncharged, thus avoiding losses. Preferably, the cooling means include interconnecting lines for directing the lubricating lubricant oil from the fluid line to the electrical device and back to the fluid line, and a housing for isolating the electrical device. The housing allows the electrical device to be isolated from the surrounding hot process environment and thereby reduce the need for cooling.

Yleisesti keksinnön sovelluspaikka voi olla kuiturainakoneen kuivatusosan huuvan sisällä, päällepuhalluslaitteen välittömässä yhteydessä, kuumakalanterointilaitteessa tai vastaavassa sovel-luspaikassa, jossa ympäristön lämpötila on kiertovoiteluöljyn lämpötilaa suurempi.Generally, the site of application of the invention may be within the dryer section of the fiber web machine, in direct contact with the blowing device, in a hot calenderer, or in a similar application where the ambient temperature is higher than that of the circulating lubricating oil.

Kotelon sisään voi olla sovitettu ilmavirtaus kosteuden poistamiseksi, joka ilmavirtaus johdetaan ulos kotelon aukon kautta. Ilmavirtauksen avulla kosteutta saadaan siirrettyä pois kotelon sisältä ja näin voidaan estää tai ainakin vähentää kosteuden tiivistymistä kotelon sisällä jäähdytetyn sähkölaitteen pintoihin .An air flow may be provided inside the housing to remove moisture, which air is led out through the opening of the housing. By means of the air flow, moisture can be removed from the inside of the housing and thus the condensation of moisture inside the housing to the surfaces of the cooled electrical device can be prevented or at least reduced.

Edullisesti jäähdytysvälineisiin kuuluu ainakin lämmönvaih-dinelementti, jonka yhteyteen on sijoitettu jäähdytettävä elektroniikka. Usein komponenttien kontakti lämmönvaihdinele-menttiin antaa riittävän jäähdytyksen. Jäähdytysvälineisiin voi kuulua edelleen Peltier-elementti lämmön siirtämiseksi sähkölaitteesta kiertovoiteluöljyyn sovitettuna käynnistymään, kun sähkölaitteen lämpötila on oleellisesti sama kuin kiertovoiteluöljyn lämpötila. Peltier-elementin avulla jäähdytystä voidaan jatkaa lämpötilaan, joka on alempi kuin kiertovoiteluöljyn lämpötila. Lopulta sähkölaitteen lämpötila voi olla huomattavasti kiertovoiteluöljyn lämpötilaa alempi.Preferably, the cooling means comprise at least a heat exchanger element with which electronics to be cooled are disposed. Often the contact of the components with the heat exchanger element will provide sufficient cooling. The cooling means may further include a Peltier element for transferring heat from the electrical device to the circulating lubricating oil to start when the electrical device temperature is substantially the same as the circulating lubricating oil temperature. The Peltier element allows the cooling to be continued to a temperature lower than the temperature of the circulating lubricating oil. In the end, the temperature of the electrical device may be well below that of the circulating lubricating oil.

Peltier-elementti voi olla teholtaan 10 - 500 W, edullisesti 50 - 150 W. Jo pienellä tehonkulutuksella saadaan aikaan selkeä sähkölaitteen lämpötilan lasku alle kiertovoiteluöljyn lämpötilan . Sähkölaite voi olla optinen mittausyksikkö, ultraäänimittausyk-sikkö tai mekaaninen paikkamittausyksikkö. Erityisesti mittausyksiköt sisältävät helposti vanhenevaa elektroniikkaa, kuten esimerkiksi LED-valaisimia, joiden jäähdytys tuo erityisesti kustannussäästöjä käyttöiän jatkumisen kautta.The Peltier element can have a power of 10 to 500 W, preferably 50 to 150 W. Even with a low power consumption, a clear drop in the temperature of the electrical device below the temperature of the circulating lubricating oil is achieved. The electrical device may be an optical measuring unit, an ultrasonic measuring unit or a mechanical position measuring unit. In particular, the measurement units contain easily aging electronics, such as LEDs, whose cooling, in particular, brings cost savings through extended service life.

Kiertovoiteluöljyn virtaus jäähdytysvälineissä voi olla 0,1-10 1 /min, edullisesti 1-3 1/min. Suhteellisen pienillä voitelu-öljymäärillä voidaan jäähdyttää sähkölaitteita tarpeeksi.The flow rate of circulating lubricating oil in the cooling means may be 0.1 to 10 l / min, preferably 1 to 3 l / min. Relatively small amounts of lubricating oil can cool enough electrical equipment.

Kiertovoiteluöljy voi olla kuiturainakoneeseen kuuluvien telojen laakereiden voiteluun käytettävää kiertovoiteluöljyä. Näin voidaan käyttää jo entuudestaan valmista ja olemassa olevaa kiertovoitelujärjestelmää, jos järjestelmä halutaan asentaa olemassa oleviin koneisiin. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista se, että väliaine on kuiturainakoneen käyttökohteen kiertovoiteluöljy ja järjestelmään kuuluu jäähdytysvälineet väliaineen toimittamiseksi väliainelinjalta sähkölaitteelle sen jäähdyttämiseksi väliaineen avulla ja jäähdytysvälineet on sovitettu ohjaamaan yhdelle kuiturainakoneen käyttökohteelle menevä väliainelinjaan kuuluva tulolinja kokonaan sähkölaitteen jäähdytykseen ja sieltä takaisin kuiturainakoneen käyttökohteelle menevään väliainelinjaan.The circulating lubricating oil may be the circulating lubricating oil used to lubricate the roller bearings of a fiber web machine. This allows the use of a pre-existing and existing circulation lubrication system if the system is to be installed on existing machines. More specifically, the system of the invention is characterized in that the medium is a circulating lubricating oil for use in a fiber web machine, and the system includes cooling means for delivering medium from the media line to the medium by cooling it and

Keksinnön mukaisella järjestelmällä saavutetaan sähkölaitteiden jäähdytys huomattavasti halvemmin käyttökustannuksin kuin tekniikan tason mukaisilla järjestelmillä. Lisäksi Peltier-elementillä on mahdollista tehostaa jäähdytystä ja elementin lämpötilaa voidaan muuttaa säätämällä Peltier-elementin virtaa.The system of the invention achieves cooling of electrical equipment at a much lower operating cost than prior art systems. In addition, the Peltier element can provide cooling efficiency and the temperature of the element can be changed by adjusting the Peltier element current.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, j oissaThe invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings illustrating certain embodiments of the invention, in which:

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän asennet tuna kuiturainakoneen kuivatusosalle,Figure 1 illustrates the installation of the system of the invention mounted on the drying section of a fiber web machine,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän sähkö laitteen jäähdytyksen kotelon sisällä kotelo leikattuna,Figure 2 is a sectional view of an electrical device cooling system enclosure housing the system of the invention,

Kuva 3 esittää Peltier-elementin periaatekuvan.Figure 3 shows a schematic view of the Peltier element.

Kuvassa 1 on esitetty eräs keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusmuoto, jossa järjestelmällä 10 jäähdytetään kuiturainakoneen 18 kuivatusosalla olevaa sähkölaitetta 12. Kuvan 1 esimerkin mukaisesti sähkölaite 12 sijaitsee huuvan (ei kuvattu) sisäpuolella. Kuvassa 1 kuivutusosa on esitetty ilman kudoskier-toa. Huuvan lämmin ilma kuumentaa sähkölaitetta 12. Tässä esimerkissä sähkölaite 12 on kuiturainaradan tarkkailuun käytettävän katkoilmaisimen havaintoyksikkö. Havaintoyksikkö tarkkai-lee kuiturainarataa lähietäisyydeltä ja hälyttää ratakatkoista. Kuiturainakoneen 18 kuivatusosalle kuuluu useita kiertovoitelun käyttökohteita 14 eli tässä esimerkissä telojen 46 laakereita 48, joita voidellaan ja lämpötilaa kontrolloidaan kiertovoite-lulla. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä 10 kiertovoiteluöljyä käytetään sähkölaitteen 12 jäähdytykseen.Figure 1 illustrates an embodiment of the system of the invention in which system 10 cools an electrical device 12 on the dryer portion of a fiber web machine 18. In the example of Figure 1, electrical device 12 is located inside the hood (not shown). In Fig. 1, the drying section is shown without tissue wrapping. The warm air of the hood heats the electrical device 12. In this example, the electrical device 12 is the detection unit for the interruption detector used to monitor the fiber web. The detection unit monitors the fibrous web track at close range and alarms for web breaks. The drying section of the fiber web machine 18 includes a plurality of circulation lubrication applications 14, i.e., in this example, bearings 48 of rollers 46, which are lubricated and temperature controlled by a lubrication lubrication. In the system 10 of the invention, the circulating lubricating oil is used to cool the electrical device 12.

Yleisesti paperikoneissa kuten myös kuvan 1 esimerkissä laake-reiden 48 voiteluun ja lämpötilan pitämiseen voitelulle sopivana käytetään kiertovoiteluöljyä, jota toimitetaan laakereille 48 pumppaamalla kiertovoiteluöljyä kiertovoiteluöljysäiliöstä 34 pumpun 36 avulla jakotukille 38 ja sitä kautta väliainelinjoja 16 pitkin laakereille 48. Edullisesti virtausta kussakin väli-ainelinjassa voidaan säätää. Laakereiden 48 lämpö siirtyy alhaisemmassa lämpötilassa olevaan kiertovoiteluöljyyn, joka kiertää jälleen takaisin kiertovoiteluöljysäiliöön 34. Kiertovoiteluöl j ysäiliö sijaitsee edullisesti lattiapinnan 67 alla kellarissa, jolloin kiertovoiteluöljy säilyy huomattavasti huuvan lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa. Jäähdytykseen käytettävän kiertovoiteluöljysäiliön tilavuus on huomattavan suuri, esimerkiksi 30 m3, jotta käyttökohteesta siirtyvä lämpötila ei juuri nosta kiertovoiteluöljyn lämpötilaa kiertovoite-lusäiliössä 34. Lisäksi säiliön lämpötilaa voidaan säätää.Generally, in paper machines, as in the example of Figure 1, lubrication oil is supplied to lubricate bearings 48 and maintain temperature by lubrication, which is supplied to bearings 48 by pumping lubricating oil from circulation lubricating oil reservoir 34 to pump manifolds 38 and therewith . The heat of the bearings 48 is transferred to the lower temperature circulating lubricating oil, which recirculates back into the circulating lubricating oil reservoir 34. The circulating lubricating oil reservoir is preferably located below the floor surface 67 in the basement, whereby the circulating lubricating oil is maintained at a considerably lower temperature. The volume of the circulating lubricating oil reservoir used for cooling is considerable, for example 30 m3, so that the temperature transferred from the application does not substantially increase the temperature of the circulating lubricating oil in the circulating lubricating reservoir 34. In addition, the temperature of the reservoir can be adjusted.

Keksinnön sovelluksessa ainoastaan asteella tai parilla noussut kiertovoiteluöljyn lämpötila ei heikennä varsinaisen käyttökohteen eli esimerkiksi laakereiden jäähdytystä. Keksinnön mukaisesti kiertovoiteluöljy ohjataan väliainelinjalta 16 jäähdytys-välineiden 22 avulla sähkölaitteelle 12, josta kiertovoiteluöljy jatkaa jälleen väliainelinjaa 16 pitkin käyttökohteelle 14 ja takaisin säiliöön 34.In the embodiment of the invention, the temperature of the circulating lubricating oil that has risen by only one degree or two does not impair the cooling of the actual application, e.g. According to the invention, the circulating lubricating oil is conveyed from the fluid line 16 by means of cooling means 22 to the electrical device 12, from which the circulating lubricating oil continues again along the fluid line 16 to the application site 14 and back to the container 34.

Kuvan 1 mukaisesti kiertovoitelussa voidaan käyttää jakotukkia 38, joka jakaa käyttökohteille 14 menevän kiertovoiteluöljyn tulolinjoihin 50. Keksinnön mukaisesti juuri tulolinja 50 ohjataan kulkemaan kokonaan jäähdytettävän sähkölaitteen 12 kautta. Tällöin vältetään ryöstöliitosten teko väliainelinjaan, jotka aiheuttavat virtaushäviöitä sekä tarvitsevat ylimääräisiä säätöventtiilejä ja antureita virtauksen jakamiseen. Paluulinjat 52 voidaan johtaa suoraan kiertovoiteluöljysäiliöön 34. Tarvittaessa paluulinjat voivat kiertää lämmönvaihtimien kautta, jolloin käyttökohteista tulevaa lämpöä voidaan käyttää lämmitys-tarkoitukseen.According to Fig. 1, a circulating lubricant 38 may be used for circulating lubrication, which distributes circulating lubricating oil to the applications 14 to the inlet lines 50. In accordance with the invention, the inlet line 50 is directed to pass completely through a cooled electrical device 12. This avoids looting connections to the fluid line, which cause flow losses and require additional control valves and sensors to distribute the flow. The return lines 52 can be led directly to the circulating lubricating oil reservoir 34. If necessary, the return lines can be circulated through heat exchangers, whereby the heat from the applications can be used for heating purposes.

Edelleen kuvan 1 mukaisesti jäähdytysvälineisiin 22 kuuluu yhdyslinjat 28 ja sähkölaitteen 12 kotelo 30. Kotelo 30 käsittää edullisesti eristyksen, jonka avulla lämmintä koteloa ympäröivää ilmaa pyritään pitämään erillään sähkölaitteista. Esimerkiksi havainnointiyksikkö sijaitsee lähellä teloja tai sylintereitä 46, jolloin yhdyslinjojen yhteenlaskettu pituus on huomattavan lyhyt, edullisesti alle kaksi metriä. Tässä yhteydessä väliaine-, yhdys-, tulo- ja paluulinjoilla tarkoitetaan putkilinjo-ja, joissa väliaine, edullisesti kiertovoiteluöljy, kulkee.Further, as shown in Figure 1, the cooling means 22 include connecting lines 28 and a housing 30 for the electrical device 12. The housing 30 preferably comprises insulation to keep the air surrounding the warm housing away from the electrical devices. For example, the observation unit is located near rollers or cylinders 46, whereby the total length of the connecting lines is considerably short, preferably less than two meters. In this context, medium, interconnection, inlet and return lines are the pipelines through which the medium, preferably circulating lubricating oil, passes.

Edullisesti ainakin lämmönsiirtoelementti on valmistettu materiaalista, joka mahdollistaa mahdollisimman tehokkaan lämmönsiirron sähkölaitteesta kiertovoiteluöljyyn.Preferably, at least the heat transfer element is made of a material that enables the most efficient heat transfer from the electrical device to the circulating lubricating oil.

Kuvassa 2 on esitetty sähkölaitteen 12 jäähdytys kotelon 30 sisällä, kun kotelo 30 on halkileikattu. Kuva 2 on periaatteellinen ja mittasuhteet voivat poiketa todellisesta. Kuvassa 2 kotelo 30 ja sähkölaite on esitetty vaakasuuntaisesti poiketen kuvasta 1. Tässä sähkölaite 12 on kuvan 1 tavoin havainnointiyk-sikkö, joka sisältää LED-valot 40, heijastuneen valon sensorin 41 ja näiden ohjausyksikön 42. Edellä mainitut osat on kiinnitetty kiinnityslevyihin 44 ja 44', jotka ovat lämpöä hyvin johtavaa materiaalia, esimerkiksi alumiinia. Kiinnityslevyn 44 alapuolelle on edullisesti kiinnitetty Peltier-elementti 24 LED-valon 40 ja sensorin 41 lisäjäähdytystä varten. Kiinnityslevyt 44 ja 44' voivat olla erillään, koska LED-valot 40 ja sensori 41 tarvitsevat enemmän jäähdytystä kuin ohjausyksikkö 42, ja näin on mahdollista jäähdyttää ohjausyksikön 42 alla olevaa kiinnityslevyä 44' lämmönsiirtoelementillä 47. Näitä kuvan eri ratkaisuja voidaan käyttää yksinään eli pelkkää Peltier-elementtiä tai lämmönsiirtoelementtiä eri sovelluskohteissa. Yleisesti LED-valot ja sensorit halutaan pitää 45 °C tai sitä alemmassa lämpötilassa, kun taas ohjausyksikkö voi olla jopa 75 °C lämpötilassa . Jäähdytystarpeen ollessa pieni sähkölaitteen jäähdytykseen voidaan käyttää pelkästään lämmönsiirtoelementtiä. Jos jokin sähkölaite vaatii alhaisemman lämpötilan kuin mihin pelkällä lämmönsiirtoelementillä päästään, voidaan lämmönsiirtoelementin lisänä käyttää Peltier-elementtiä. Jäähdytykseen voidaan käyttää myös pelkkää Peltier-elementtiä ilman lämmönsiirtoelementtiä.Fig. 2 shows the cooling of the electrical device 12 inside the housing 30 when the housing 30 is sectioned. Figure 2 is principled and the dimensions may differ from the actual one. In Figure 2, the housing 30 and the electrical device are shown horizontally, unlike Figure 1. Here, the electrical device 12 is, as in Figure 1, an observation unit comprising LEDs 40, a reflected light sensor 41 and their control unit 42. The aforementioned parts are mounted on mounting plates 44 and 44 ' made of a material that is highly conductive in heat, for example aluminum. A Peltier element 24 is preferably mounted beneath the mounting plate 44 for additional cooling of the LED 40 and the sensor 41. The mounting plates 44 and 44 'may be separate because the LEDs 40 and the sensor 41 require more cooling than the control unit 42, and thus it is possible to cool the mounting plate 44' under the control unit 42 by the heat transfer element 47. element or heat transfer element in different applications. Generally, it is desired to keep LEDs and sensors at a temperature of 45 ° C or lower, while the control unit can be maintained at a temperature of up to 75 ° C. When the cooling requirement is small, only a heat transfer element may be used to cool the electrical device. If an electrical device requires a temperature lower than that obtained by the heat transfer element alone, the Peltier element may be used as an adjunct to the heat transfer element. It is also possible to use the Peltier element alone for cooling, without the heat transfer element.

Kiertovoiteluöljyn virtaus johdetaan kotelon 30 sisään yhdyslin-jojen 28 avulla, jotka puolestaan on yhdistetty väliainelinjaan 16. Yhdyslinjat 28 voivat olla yhdistetty Peltier-elementin 24 alapintaan ja kiinnityslevyn 44' alapintaan. EdullisestiThe flow of circulating lubricating oil is led into the housing 30 by means of connecting lines 28, which in turn are connected to a fluid line 16. The connecting lines 28 may be connected to the underside of the Peltier element 24 and the underside of the mounting plate 44 '. Advantageously

Peltier-elementti 24 on kiinnitetty kiinnityslevyn 44 ja yhdys-linjojen 28 väliin. Näin lämpöä saadaan siirrettyä LED-valoista 40 ja sensorista 41 kiinnityslevyn 44 kautta Peltier-elementtiä 24 hyväksikäyttäen yhdyslinjassa 28 kulkevaan kiertovoiteluöl-jyyn. Vastaavasti lämpöä saadaan siirrettyä myös ohjausyksiköstä 42 kiinnityslevyn 44' ja lämmönsiirtoelementin kautta suoraan yhdyslinjassa 28 kulkevaan kiertovoiteluöljyyn. Kiertovoiteluöl-jy siirtää lämmön mukanaan pois sähkölaitteesta 12. Peltier-elementin yhteydessä voidaan käyttää myös lämpöputkea lämmön siirtämiseen.The Peltier element 24 is secured between the mounting plate 44 and the connecting lines 28. In this way, heat is transferred from the LEDs 40 and the sensor 41 via the mounting plate 44 utilizing the Peltier element 24 to the circulating lubricating oil in the connecting line 28. Correspondingly, heat can also be transferred from the control unit 42 through the mounting plate 44 'and the heat transfer element directly to the circulating lubricating oil passing through the connecting line 28. The circulating lubricating oil transfers heat away from the electrical device 12. A heat pipe can also be used with the Peltier element to transfer heat.

Kuvan 2 mukaisesti sähkölaitetta 12 ympäröi kotelo 30, jonka tarkoituksena on suojata sähkölaitetta ympäröivän tilan korkeilta lämpötiloilta. Koska esimerkiksi huuvan sisällä ilman lämpötila ja kosteus ovat erittäin korkeita esimerkiksi 100 °C ja 97 %, on kosteuden tiivistyminen jäähdytettäville pinnoille ongelmallista. Ongelma voidaan välttää järjestelmällä kotelon 30 sisään pieni 0,1 - 5,0 m/s, edullisesti 0,5 - 1,0 m/s ilmavirtaus, joka ohjataan poistumaan kotelon aukon 45 kautta. Tässä sovelluksessa aukko 45 on LED-valoja ja sensoria varten koteloon 30 tehty aukko 45. Ilmavirtaus voidaan ottaa sisään koteloon 30 tuloaukon 74 kautta, jolloin ilma ehtii yhdyslinjojen yhteydessä lämmetä riittävästi. Näin ilmaa saadaan johdettua ulos kotelosta ilman, että ilmaan liittynyt kosteus muodostaa kastepistettä ja tiivisty havainnointia häiritseväksi sumuksi heti poistuessaan kotelosta aukon kautta. Ilmavirtaus voidaan aikaansaada esimerkiksi pienen tuulettimen tai vastaavan avulla, käyttämällä pneumatiikkaa tai painovoimaisesti. Tässä yhteydessä ei ole esitetty välineitä ilmavirtauksen aikaansaamiseksi.As shown in Figure 2, the electrical device 12 is surrounded by a housing 30 which is intended to protect the electrical device from high temperatures in the surrounding space. Because inside the hood, for example, the air temperature and humidity are extremely high, for example 100 ° C and 97%, condensation on the surfaces to be cooled is problematic. The problem can be avoided by the system, within the housing 30, a small airflow of 0.1 to 5.0 m / s, preferably 0.5 to 1.0 m / s, which is directed to exit through the housing opening 45. In this embodiment, the aperture 45 is an aperture 45 in the housing 30 for the LEDs and the sensor. Airflow can be introduced into the housing 30 through the inlet 74 so that the air is sufficiently warmed by the connecting lines. This allows air to be vented out of the enclosure without the moisture entrained in the air forming a dew point and condensing into a perceptive fog as it exits the enclosure through the opening. The air flow can be achieved, for example, by means of a small fan or the like, by pneumatics or by gravity. In this context, no means for providing an air flow is disclosed.

Peltier-elementin 24 tarkoitus tässä sovellusmuodossa on jäähdyttää LED-valoa 40 ja sensoria 41 lämpötilaan, joka on alempi kuin kiertovoiteluöljyn lämpötila. Kiertovoiteluöljyn lämpötila voi olla esimerkiksi 60 °C, jolloin ohjausyksikön 42 tapaisella suoralla jäähdytyksellä ei voida päästä tätä alempiin sähkölaitteen lämpötiloihin lämpötilaeron mennessä nollaan. KäytettäessäThe purpose of the Peltier element 24 in this embodiment is to cool the LED light 40 and the sensor 41 to a temperature lower than the temperature of the circulating lubricating oil. The temperature of the circulating lubricating oil may be, for example, 60 ° C, whereby direct cooling, such as that of the control unit 42, cannot achieve lower temperatures of the electrical device by a temperature difference of zero. When using

Peltier-elementtiä voidaan lämmönsiirtoa aikaansaada sähkövirran avulla, jolloin lämpöä voidaan siirtää kylmemmästä kohteesta lämpimämpään kohteeseen. Tässä esimerkissä tämä tarkoittaa sitä, että LED-valoa 40 ja sensoria 41 voidaan jäähdyttää alle kierto-voiteluöljyn lämpötilan 60 °C esimerkiksi 40 °C:een. Tämä mahdollistaa entistä edullisempien komponenttien käytön LED-valoissa ja sensoreissa, sillä sähkölaitteen lämpötila voidaan alhaisena kaikissa olosuhteissa. Peltier-elementtiä käytetään ainoastaan, jos sähkölaitteen lämpötila halutaan laskea kierto-voiteluöljyn lämpötilan alapuolelle.The heat transfer of the Peltier element can be achieved by means of an electric current, whereby heat can be transferred from a colder subject to a warmer object. In this example, this means that the LED light 40 and the sensor 41 can be cooled below the circulating lubricating oil temperature of 60 ° C to, for example, 40 ° C. This allows the use of more affordable components in LEDs and sensors, since the temperature of the electrical appliance can be low in all conditions. The Peltier element is only used if the temperature of the electrical equipment is to be lower than the temperature of the circulating lubricating oil.

Edullisesti järjestelmään kuuluu ohjausvälineet, joiden avulla Peltier-elementin virransyöttö käynnistetään, kun jäähdytettävän sähkölaitteen lämpötila on oleellisesti sama kuin kiertovoitelu-öljyn lämpötila. Sanalla oleellisesti tarkoitetaan tässä sellaista lämpötilaeroa, jolla lämmön siirto sähkölaitteesta kiertovoiteluöljyyn muuttuu erittäin hitaaksi. Lämpötilaero voi olla esimerkiksi 1-10 °C, edullisesti 2-6 °C.Preferably, the system includes control means by which the power supply to the Peltier element is started when the temperature of the electrical device to be cooled is substantially the same as the temperature of the circulating lubricating oil. The word essentially refers to the temperature difference at which the heat transfer from the electrical device to the circulating lubricant oil becomes extremely slow. The temperature difference may be, for example, 1-10 ° C, preferably 2-6 ° C.

Kuvassa 2 on esitetty vain eräs mahdollinen keksinnön mukaisen järjestelmän sovellusmuoto, ja tulee ymmärtää, että osien sijoittelu voi vaihdella huomattavasti käyttökohteen mukaan. Keksinnön mukainen järjestelmä voidaan myös toteuttaa ilman Peltier-elementtiä. Toisaalta voidaan käyttää moniportaista Peltier-elementtiä, jolloin saadaan suurempi lämpötilaero. Myös jäähdytystehon säätö on mahdollista virtaa säätämällä.Figure 2 shows only one possible embodiment of the system according to the invention, and it should be understood that the placement of the components may vary considerably according to the application. The system of the invention can also be implemented without a Peltier element. On the other hand, a multi-stage Peltier element can be used, resulting in a larger temperature difference. It is also possible to adjust the cooling power by adjusting the current.

Kuvassa 3 on esitetty Peltier-elementin osittain leikattu periaatekuva. Peltier-elementtiin 24 voi kuulua kaksi erillistä keraamista levyä 60 ja 62, joiden välillä on lämpötilaero. Keraamiset levyt 60 ja 62 on kiinnitetty puolijohteiden 65 avulla toisiinsa. Puolijohteiden ja keraamisten levyjen välillä voidaan käyttää liimapintaa 72, esimerkiksi piirasvaa. Puolijohteet 65 ovat toisistaan erillisiä osia, joita voi olla riveissä ja jonoissa. Puolijohteita 65 on kahdenlaisia, P-tyypin puolijohteita 70 ja N-tyypin puolijohteita 68. Keraamisiin levyihin 60 ja 62 johdetaan virtaa, toinen toimii virtapiirin negatiivisena napana 64 ja toinen positiivisena napana 66. Vierekkäiset puolijohteet 65 on kytketty sarjaan siten, että virta kulkee puolijohteissa 65 vuorotellen N-tyypin puolijohteelta 68 P-tyypin puolijohteelle 70 ja keraamiselta levyltä 60 ja 62 toiselle.Figure 3 is a partially cut away view of the Peltier element. The Peltier element 24 may comprise two separate ceramic plates 60 and 62 having a temperature difference between them. Ceramic plates 60 and 62 are secured to each other by means of semiconductors 65. Between the semiconductors and the ceramic plates, an adhesive surface 72, for example a drawing grease, may be used. Semiconductors 65 are discrete parts that can be in rows and queues. There are two types of semiconductors 65, P-type semiconductors 70 and N-type semiconductors 68. Power is applied to the ceramic plates 60 and 62, one serving as the circuit negative terminal 64 and the other as the positive terminal 66. The adjacent semiconductors 65 are connected in series. alternating from an N-type semiconductor 68 to a P-type semiconductor 70 and a ceramic plate 60 and 62 to another.

Esimerkkinä virtapiirissä virta kulkee negatiiviselta navalta 64 jäähdytettävää pintaa vasten olevaan keraamiseen levyyn 60 ja siihen kiinnitettyä N-tyypin puolijohdetta 68 pitkin lämpöä vastaanottavaa pintaa vasten olevaan keraamiseen levyyn 62. Sieltä virta kulkee edelleen N-tyypin puolijohteen 68 kanssa sarjaan kytkettyyn P-tyypin puolijohteeseen 70, joka kuljettaa virtaa takaisin jäähdytettävää pintaa vasten olevaan keraamiseen levyyn 60. Näin virta kulkee vuorotellen jäähdytettävää pintaa vasten olevan keraamisen levyn 60 ja lämpöä vastaanottavaa pintaa vasten olevan keraamisen levyn 62 välillä. N-tyypin puolijohteet kuljettavat lämpöä virran suuntaan, kun taas P-tyypin puolijohteen virran suuntaa vastakkaiseen suuntaan. Näin lämpö siirtyy jäähdytettävästä pinnasta vastaanottavaan pintaan.For example, in a circuit, current flows from a negative terminal 64 to a ceramic plate 60 facing a cooled surface and an N-type semiconductor 68 attached thereto to a heat-receiving surface 62. From there, the current flows to a P-type semiconductor 70 connected in series with N-type semiconductor 68. which carries current back to the ceramic plate 60 against the cooled surface. Thus, the current alternates between the ceramic plate 60 against the cooled surface and the ceramic plate 62 against the heat-receiving surface. N-type semiconductors carry heat in the current direction, while P-type semiconductors carry current in the opposite direction. In this way, heat is transferred from the surface to be cooled to the receiving surface.

Peltier-elementin teho voi olla käyttökohteesta riippuen 10 -500 W, edullisesti 50 - 150 W. Peltier-elementti voi olla yksi tai useampitasoinen eli Peltier-elementissä voi olla useampia keraamisten levyjen tasoja ja näiden välisiä puolijohdekerroksia päällekkäin. Useampitasoisella saavutetaan suurempi jäähdytyste-ho. Yhdellä tasolla voidaan saavuttaa esimerkiksi 30 °C lämpötilan alenema sähkölaitteeseen. Säätö voidaan tehdä yksinkertaisesti tasavirralla.Depending on the application, the power of the Peltier element may be from 10 to 500 W, preferably from 50 to 150 W. The Peltier element may be one or more levels, i.e. the Peltier element may have several levels of ceramic plates and semiconductor layers between them. Higher cooling levels are achieved at several levels. At one level, for example, a temperature drop of 30 ° C for the electrical device can be achieved. The adjustment can be made simply by direct current.

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää sähkölaitteiden jäähdytykseen käyttökohteissa, joissa on tarjolla nestemäistä kiertovoitelun väliainetta, edullisesti öljyä. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää jäähdytyksen väliaineena myös vettä, mutta tällöin tarvitaan erillinen lämmönsäätely-yksikkö. Erityisen edullinen käyttökohde on kuiturainakoneen kuivatusosalla kat- koilmaisuun käytettyjen havaintoyksiköiden jäähdytys kirkkaiden telojen tai sylintereiden luona. Kirkkaat telat kuumentuvat nopeasti ratakatkon yhteydessä, jolloin myös sähkölaitteiden jäähdytyksen tarve kasvaa.The system of the invention can be used to cool electrical equipment in applications where a liquid circulation lubricant medium, preferably an oil, is available. Alternatively, water may be used as the cooling medium, but a separate thermoregulatory unit is required. A particularly advantageous application is the cooling of the observation units used for interrupted detection in the dryer section of the fiber web machine by bright rolls or cylinders. Bright rolls heat up quickly in the event of a web break, which also increases the need for cooling of electrical equipment.

Keksinnön mukainen järjestelmä voidaan myös asentaa jo olemassa oleviin kuiturainakoneisiin pienin muutoksin väliainelinjoihin. Hakemuksessa kuiturainakoneella tarkoitetaan paperi-, kartonki-pehmopaperi- tai sellunkuivauskonetta. Jäähdytettävä sähkölaite voi olla mikä tahansa korkeasta ympäristön lämpötilasta kärsivä sähkölaite, edullisesti optiseen mittaukseen, ultraäänimittaukseen tai mekaaniseen paikanmittauk-seen tarkoitettu sähkölaite. Myös esimerkiksi sähkömoottoreita voidaan jäähdyttää.The system of the invention can also be installed on existing fiber web machines with slight changes to the media lines. In the application, a fiber web machine refers to a paper, board, tissue or pulp drying machine. The electrical apparatus to be cooled may be any electrical apparatus having a high ambient temperature, preferably an electrical apparatus for optical, ultrasonic or mechanical position measurement. Electric motors, for example, can also be cooled.

Erään sovellusmuodon mukaan yhdelle käyttökohteelle menevän tulovirtauksen yhteyteen voidaan kytkeä useampia vierekkäisiä jäähdytettäviä sähkölaitteita, jos kiertovoiteluöljyn lämpötilan nousu pysyy maltillisena. Kiertovoiteluöljyn virtaus jäähdytys-välineissä voi olla esimerkiksi 0,1 - 10 1/min, edullisesti 1 -3 1/min, riippuen kuitenkin voimakkaasti käyttökohteesta.According to one embodiment, a plurality of adjacent cooling devices may be connected to a single inlet flow stream provided the temperature rise of the circulating lubricating oil remains moderate. The flow rate of circulating lubricating oil in the cooling means may be, for example, 0.1 to 10 1 / min, preferably 1 to 3 1 / min, however, depending strongly on the application.

Claims

A system for cooling an electrical device in a fiber web machine, wherein the system (10) includes an electrical device (12), fluid lines (16) for delivering fluid to the application (14) of the fiber web machine (18), and wherein said medium is , characterized in that the system (10) comprises cooling means (22) for supplying a medium from the medium line (16) to an electrical device (12) for cooling the medium by said medium and said cooling means (22) being adapted for guiding one medium line (16) ), an inlet line (50) for cooling the electrical device (12) and from there back to the fluid line (16) for use on the fiber web machine (18).

System according to Claim 1, characterized in that the cooling means (22) comprise connecting lines (28) for directing the circulating lubricating oil from the fluid line (16) to the electrical device (12) and back to the fluid line (16) and the housing (30) for insulating the electrical device (12).

A system according to claim 2, characterized in that an air flow is disposed within said housing (30) to remove moisture, which air is discharged through an opening (45) in the housing (30).

System according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the cooling means (22) further comprise at least one Peltier element (24) for transferring heat from the electrical device (12) to the circulating lubricating oil to start when the temperature of the electrical device (12) is substantially the same .

A system according to claim 4, characterized in that said Peltier element (24) is arranged to cool only part of the electrical device (12).

System according to claim 4 or 5, characterized in that said Peltier element (24) has a power of 10 to 500 W, preferably 50 to 150 W.

System according to one of Claims 1 to 6, characterized in that said electrical device (12) is an optical measuring unit, an ultrasonic measuring unit or a mechanical position measuring unit.

A system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the circulating lubricating oil flow rate in the cooling means (22) is 0.1 to 10 1 / min, preferably 1 to 3 1 / min.

System according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the circulating lubricating oil is a circulating lubricating oil used to lubricate the bearings (48) of the rolls (46) of the fiber web machine (18). claim