WO2006021440A1 - Temperiervorrichtung - Google Patents

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WO2006021440A1
WO2006021440A1 PCT/EP2005/009180 EP2005009180W WO2006021440A1 WO 2006021440 A1 WO2006021440 A1 WO 2006021440A1 EP 2005009180 W EP2005009180 W EP 2005009180W WO 2006021440 A1 WO2006021440 A1 WO 2006021440A1
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WO
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temperature
tempering
cold
cold storage
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/009180
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English (en)
French (fr)
Inventor
Charles Robert Ii. Wolfe
Randall Douglas Dickinson
Franz-Josef Elsland
Christian Welter
Original Assignee
Thermo Electron (Karlsruhe) Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24—Storage receiver heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2111—Temperatures of a heat storage receiver

Definitions

  • the invention relates to a tempering device for tempering a consumer device with a temperature control circuit connectable to the consumer device with at least one first temperature sensor and with at least one cold generator having at least one cold reservoir communicating with the tempering fluid circuit for receiving a termperating fluid ,
  • Temperature control devices of the aforementioned type are used in a variety of applications, e.g. for the temperature control of consumer devices in the form of chemical, biological and biochemical reactors, autoclaves, cryostats, evaporators, condensers and other processes which require precise temperature control or regulation.
  • the consumer device is tempered by the liquid and / or gaseous temperature fluid circulated in a tempering fluid circuit, wherein the cold generator, depending on the temperature determined by the temperature sensor, cools the temperature control fluid to reach the temperature desired for the respective application or to cool it to this temperature.
  • Known tempering devices are additionally often equipped with a heating device in order to heat up the tempering fluid and thus, for example, to heat the tempering fluid. when commissioning the system to bring the consumption device to the desired process temperature.
  • a temperature control For temperature control of a consumer device over a relatively large temperature range of about -100 0 C to about 35O 0 C, a temperature control is known, the a rierfluidfluid Vietnameselauf connectable to the consumer with a first temperature sensor, a first cold generator in the form of an air or water cooler and having a controllable heater.
  • the tempering fluid circuit has a bypass line bridging the first refrigeration device, which is equipped with a second refrigerating device in the form of a refrigerating machine.
  • a check valve such as a solenoid valve, is associated with both the first and the second cold generator, in order to connect either the first or the second cold generator to the temperature control fluid circuit.
  • the first low-temperature generator is taken in the case of er ⁇ desired temperature range of about 15O 0 C to 350 0 C (in the case of an air cooler) or of about 8O 0 C to about 350 0 C (in the case of a water cooler) in operation.
  • lower temperatures up to about -100 0 C associated with this shut-off valve is closed and it is the second refrigeration, namely the chiller, put into operation.
  • the one refrigerating device whose check valve is in the open position is switched off and the circulated tempering fluid is brought to the desired temperature by means of the heating device.
  • the cooling of the tempering fluid takes place, depending on the desired temperature, by means of one of the cold generators.
  • the known tempering device enables a largely satisfactory temperature control of the consumer device over a relatively large temperature range, in many cases there is a need for dynamic temperature fluctuations of a process carried out in the consumer device, for example exothermic reactions. NEN, nachzusegeln or nachleegeln quickly and thus the Ver ⁇ consumption device to keep the required Prozeßtem ⁇ temperature.
  • This is problematical by means of the known temperature control device, wherein in particular the control of dynamic heat inputs into the system requires an equalization of the cooling capacity of the respective refrigeration generator in operation according to the registered thermal output.
  • temperature fluctuations may occur, in particular with relatively strong changes in the heat input into the system via the consumption device, since the system can not provide spontaneous readjustment due to a certain degree of inertia.
  • a tempering be ⁇ known which has a Temperierfluid Vietnameselauf in which a pump and a heater are arranged.
  • a tempering liquid is provided in the form of a Kältespei ⁇ Chers.
  • a Absperrven ⁇ valve is arranged, which is driven in response to the detected by means of a sensor fluid temperature in the Temperierfluid ⁇ .
  • tempering fluid flows out of the tempering fluid circuit to the cold accumulator. Since it is a closed system, at the same time tempering fluid from the cold reservoir is fed via a line to the temperature control fluid circuit.
  • such a tempering is rela ⁇ tively inert and it takes a very long time until after a relatively large dynamic heat input again the desired Tem ⁇ temperature is reached in the consumption device.
  • the invention is therefore based on the object 'a tempering device of the type mentioned at the beginning to understand that a rapid control of dynamic heat inputs is possible.
  • this object is achieved in a tempering device of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1. It is provided that the tempering fluid circuit by means of at least one mixing element tempering fluid from the cold storage in dependence on the determined by the first temperature sensor temperature is immiscible.
  • the inventive design of the tempering allows a rapid and spontaneous control of dyna ⁇ mix heat inputs of a process taking place in the consumer device in the system by the Kälte ⁇ always holds a certain amount of cold Temperierfluid on stock, which be ⁇ the tempering fluid circuit by means of the Mixing element can be added in each case exactly er ⁇ required amount, the desired cooling capacity - depending on the temperature of tes stored in the Käl ⁇ tes storage temperature control fluid - can be adjusted by the respective amount of the Temperierfluidnikank from the cold storage temperature control.
  • the cold storage expediently comprises a reservoir with a certain amount of tempering fluid, wherein the temperature of the cold storage is adjustable to a lower temperature compared to the setpoint temperature of the consumption device, so that a fast, dynamic control is possible. Since the refrigeration capacity stored in the cold storage is always available and need not be generated in case of need, the temperature control device allows high cooling rates, provided that the consumption device is to be rapidly cooled. This can be done by admixing the maximum possible amount of tempering done from the cold storage in the Temperierfluid Vietnameselauf. Furthermore, the temperature control device according to the invention ensures gentle operation of the refrigeration device, since it practically never has to be operated at full load, since a high demand for cooling power which occurs at short notice can be covered by the refrigeration reservoir.
  • the tempering device permits the use of only one refrigerating appliance, such as an air cooler, water cooler, a refrigerating machine or the like, which can be selected according to the desired minimum temperature. Due to the mixing element, the amount of tempering fluid to be admixed with the tempering fluid circuit can be set with high accuracy.
  • the cold storage is connected via a branch line and a Zu Sanlei ⁇ device with the Temperierfluid Vietnameselauf, so that the memory of the Temperierfluid Vietnameselauf in the Kälte ⁇ emptying branch line and from the Kältespei ⁇ cher in the Temperierfluid Vietnameselauf opening feed line form a bypass line of Temperierfluid Vietnameselaufs.
  • the cold tempering fluid admixed by means of the mixing element from the cold accumulator via the supply line into the tempering fluid circuit can always be replaced by warmer tempering fluid from the tempering fluid circuit, which is fed to the cold accumulator via the branch line and there is cooled by the refrigerator to the desired temperature.
  • the branch line expediently flows upstream of the feed line (viewed in the direction of flow of the temperature-control fluid circuit) into the temperature-control fluid circuit.
  • the temperature control fluid received in the cold accumulator is preferably connected via a heat exchanger to a separate coolant circuit of the cold generator, so that the coolant circuit of the cold accumulator that cools the cold accumulator is separated from the temperature control fluid circuit of the consumer device.
  • the cold accumulator preferably has at least one second temperature sensor, wherein the temperature control fluid circulation by means of the mixing element tempering fluid from the cold storage in dependence both of the first temperature sensor of the Temperierfluid Vietnameselaufs and of the second Tempe ⁇ temperature of the cold storage tank temperature may be admixed.
  • the cold storage is expediently equipped with a stirring device for homogenizing the tempering fluid held there in stock.
  • the stirring device thus also serves to secure the transmission power during cold transmission.
  • chiller can, as already indicated, basically be formed by any known refrigeration device, such as a gas, liquid heat exchanger or the like, it can be formed by a chiller, in particular if a high cooling capacity is desired be.
  • chiller is generally meant a machine, such as a heat pump, which serves to extract heat from a system at a low temperature level by supplying work to the machine and dissipating heat to the environment at a higher temperature level becomes.
  • the mixing element has a three-way control valve arranged in the area of the mouth of the feed line and / or the branch line of the cold store in the temperature-control circuit, which valve is correspondingly provided by the temperature sensor (s). En) determined temperature is controllable to the Temperierfluid Vietnamese introducer (s).
  • the mixing member both a first two-way control valve arranged in the supply line and / or in the branch line of the cold storage in the Temperierfluid Vietnameselauf as well as a in the Temperierflu ⁇ id Vietnameselauf between Having the branch line and the Zugarlei ⁇ device arranged second two-way control valve, which are controllable according to the determined by the (the) temperature sensor (s) temperature in order to mix the Temperierflu ⁇ id Vietnameselauf the respective required amount of tempering fluid from the cold storage ,
  • the temperature control fluid circuit has a further mixing device arranged downstream of the supply line in order to ensure a perfect mixing of the - warmer - tempering fluid of the temperature control circuit with the cooling fluid mixed in from the cold storage.
  • the mixing device can be formed, for example, by a nozzle, such as a Venturi tube, a vortex path, or any other type of means suitable for fluidizing a fluid carried in a conduit.
  • the tempering fluid circuit has a heating device in order to heat the consumption device to the particular desired temperature and / or to be able to supply heat to it in the case of an endothermic process.
  • the heating device is expediently likewise controllable at least as a function of the temperature determined by the first temperature sensor of the temperature-fluid circuit.
  • At least a third temperature sensor is arranged, by means of which the actual temperature of the consumer device can be detected.
  • This refinement makes it possible for a user to set or preselect a desired temperature difference between the temperature of the tempering fluid accommodated in the cold accumulator and the current operating temperature of the consumer device in order to minimize and optimize the energy requirement of the temperature control device .
  • the cold generator is controlled by means of a control unit so that the set or predetermined temperature difference between the temperature of the temperature control fluid within the cold storage and the actual temperature of the consumption device is maintained with high accuracy.
  • the pressure within the tempering fluid circuit can also be monitored and kept at a constant pressure by driving the pump or adjusting the pump speed.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of an embodiment of a temperature control device according to the invention with a mixing element in the form of a three-way control valve;
  • Fig. 2 is a schematic flow diagram of a modification of the embodiment of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic flow diagram of an embodiment of a temperature control device according to the invention with a mixing element in the form of two two-way Steuer ⁇ valves and
  • FIG. 4 is a schematic flow diagram of a modification of the embodiment according to FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a temperature control device 1 for controlling the temperature of a consumer device 2, for example a reactor.
  • the tempering device 1 has a temperature control fluid circuit 3, in which a temperature control fluid, in particular a cooling fluid, is circulated by means of a pump 4, the temperature control fluid circuit 3 being connected via connections 5, 6 to a supply line 7 and to a discharge line 8 of the consuming device 2 is connected.
  • the tempering fluid circuit 3 is provided with a first temperature sensor 9 arranged upstream of the consumption device 2, which is connected via a line 27 to a control unit 20.
  • a heating device 10 arranged upstream of the first temperature sensor 9 is provided, which is determined by means of the control unit 20 as a function of, for example, the temperature measured by the first temperature sensor 9. Temperature is controllable in order to heat the temperature control fluid and thus the consumption device 2 to a desired Tem ⁇ temperature can.
  • the consumer device 2 is assigned a third temperature sensor 22, which is connected to the control unit 20 via a line 28.
  • the third temperature sensor 22 the current operating or actual temperature of the consuming device 2 can be detected.
  • the temperature control device 1 is furthermore equipped with a refrigeration device 11, for example a refrigeration machine operating in the manner of a heat pump, which has a cold reservoir 14 in communication with the temperature control fluid circuit 3 via a branch line 12 and a supply line 13.
  • the cold accumulator 14 is designed in the form of a reservoir for receiving temperature control fluid, wherein the temperature control fluid circulated in the temperature control fluid circuit 3 can be supplied to the temperature control fluid circuit 3 via the branch line 12, while the temperature control fluid flows via the supply line 13 from the cold accumulator 14 can be fed.
  • the branch line 12 is arranged upstream of the feed line 13 in the direction of circulation of the tempering fluid in the temperature control circuit 3.
  • the lines 12, 13 form a bypass line with respect to the Temperierfluid Vietnamese Marvels 3.
  • a mixing member 18 is arranged, which is actuated via a line 24 of the control unit 20.
  • closed cold storage 14 is equipped with a stirring device 15, for example in the form of a magnetic stirrer (FIGS. 1 and 2), a directly coupled stirrer (FIGS. 3 and 4) or the like to to prevent that Tempering fluid in the cold storage 14 freezes (eg in the case of an aqueous or alcoholic tempering) or also hardened (eg in the case of a tempering on the basis of oils), and thus to ensure the transmission power during cold transfer.
  • the Kälte ⁇ memory 14 has a separate coolant circuit 17, the rierfluid with the recorded in the cold accumulator 14 Tempe ⁇ via a heat exchanger 16 is in communication.
  • the coolant of the coolant circuit 17 is cooled directly or indirectly by the cold generator 11 (eg via further heat exchangers).
  • the coolant circuit 17 of the cold generator 11 is thus separated from the temperature-controlled fluid circuit 3 in the present embodiment.
  • the flow direction of the coolant in the coolant circuit 17 is expediently selected counter to the flow direction of the tempering fluid through the cold accumulator 14 in order to achieve the highest possible temperature difference.
  • the tempering fluid circuit 3 can be mixed with the temperature control fluid from the cold accumulator 14 as required as a function of the temperature T 2 of the temperature control fluid circulated in the temperature control fluid circuit 3, wherein the mixing element 18 is shown in FIG Exemplary embodiment of a in the region of the mouth of the supply line 13 in the Temperiertluidniklauf 3 arranged three-way control valve 18a is formed.
  • the cold storage device 14 is equipped with a second temperature sensor 19, which is connected to the control unit 20 via a line 23.
  • a second temperature sensor 19 which is connected to the control unit 20 via a line 23.
  • the admixing of tempering fluid from the cold storage tank 14 into the tempering fluid circuit 3 to be added as needed not only as a function of the temperature measured by the first temperature sensor 9. mean temperature Ti, but also from the temperature T 2 of the tempering fluid located in the cold storage 14, which temperature is determined by the second temperature sensor 19, which ensures particularly precise and rapid temperature control.
  • the programmable control unit 20 receives the temperatures determined by the temperature sensors 9, 19, 22 and regulates both the heating device 10 and the mixing element 18 accordingly.
  • mixing in this context is meant that the mixing member 18, the respective partial volume flows of the tempering from the cold reservoir 14 (supply 13) and from the bridged by the lines 12, 13 in the manner of a bypass portion of the Temperierfluid Vietnameselaufs 3 in each case neces sary Ratio mixes.
  • an additional mixing device 21 Downstream of the mouth of the supply line 13 from the cold storage tank 14 into the temperature control fluid circuit 3, an additional mixing device 21, e.g. in the form of a swirling element or the like, in order, in particular upstream of the first temperature sensor 9, to ensure seamless mixing of colder tempering fluid from the cold reservoir 14 and, conversely, warmer tempering fluid from the temperature control fluid circuit 3 and thus a homogeneous temperature distribution in the temperature control fluid ,
  • the temperature control fluid contained in the cold storage 14 is set by the cold generator 11 to a low temperature below the process temperature required in the consumption device 2, so that a dynamic control of heat inputs in the Temperierfluid Vietnameselauf 3 from the consumption device 2 possible is.
  • a user can enter a temperature difference between the temperature of the temperature control fluid within the cold accumulator 14 and the temperature of the consumption device 2 at the control unit 20 directly or indirectly.
  • the control unit 20 is connected via a line 25 to the cold generator 11 and controls its operation such that said temperature difference is kept constant at the preselected value.
  • the mixing element 18 is actuated by the control unit 20 such that it completely opens the section of the temperature control fluid circuit 3 bridged by the lines 12, 13 in the manner of a bypass, while the bypass line 12, 13 completely closes, so that the cold storage 11 is completely decoupled from the Temperierfluid Vietnameselauf 3. If the heating device 10 is now heated by the control unit 20, then essentially the entire supplied heat output can be discharged to the consumption device 2.
  • the consumption device 2 is to be cooled, a certain amount of "refrigerant" is always available through the amount of tempering fluid held in the cold storage 11, which is admixed by admixing temperature control fluid from the cold storage device 14 via the supply line 13 by temporary partial or even total opening of the supply line 13 by means of the mixing member 18 is directly retrievable.
  • thermal tempering fluid passes from the temperature-control fluid circuit 3 into the cold storage tank 14, where it is cooled again by the cold generator 11 to the desired temperature.
  • m is the mass of the tempering fluid stored in the cold storage 14
  • c is the specific heat capacity thereof
  • T 2 is the temperature of the temperature control fluid circuit upstream of the consumption device 2
  • Ti is the temperature of the tempering fluid in the cold storage 14.
  • the embodiment of the temperature control device 1 shown in FIG. 2 differs from the temperature control device according to FIG. 1 only in that the mixing element 18, also in the form of a three-way control valve 18a, is located in the region of the branching of the branch line 12 from the tempering fluid circuit 3 is arranged in the cold storage 14.
  • the function of the temperature control device 1 GE measured Fig. 2 otherwise corresponds to that of FIG. 1st
  • the mixing element 18 has two two-way control valves 18b, 18c, of which the two-way control valve 18b in the section of the temperature control Fluid circuit 3 is arranged, which is bridged by the to the cold storage 14 out leading branch line 12 and the-from the cold storage 14 in the tempering 3 mün ⁇ dende supply 13 in the manner of a bypass, while the two-way control valve 18 c in the feed ⁇ line 13 is arranged.
  • Both two-way control valves 18b, 18c are in turn with the control unit 20 wirkverbun ⁇ to provide for an automatically controlled, if necessary Zumi ⁇ tion of tempering fluid from the cold reservoir 14 to the Temperierfluidniklauf 3.
  • the function of the temperature control device 1 corresponds to those shown in FIGS. 1 and 2, wherein only the mixing function of the partial volume flows of the temperature control fluid from the cold accumulator 14 (supply line 13) with the temperature control fluid out of the line 12, 13 Type of bypass bypassed portion of the Temperierfluid Vietnameselaufs 3 in each required ratio not from a three-way control valve 18a, but is adopted by two two-way control valves 18b, 18c.
  • FIG. 4 of a temperature control device 1 which differs from the embodiment according to FIG. 3 in that the two-way control valve 18c is not in the supply line 13 but in the branch line 12, that is, not downstream of the bypass line formed by the lines 12, 13, but arranged upstream of the cold accumulator 14.

Abstract

Es wird eine Temperiervorrichtung (1) zum Temperieren einer Verbrauchseinrichtung (2), wie eines Autoklaven, eines Kryostaten, eines Reaktors oder dergleichen, vorgeschlagen. Die Temperiervorrichtung (1) weist einen an die Verbrauchseinrichtung (2) anschließbaren Temperierfluidkreislauf (3) mit einem Temperatursensor (9) und einen Kälteerzeuger (11), wie eine Kältemaschine, auf. Um für eine schnelle Ausregelung von dynamischen Temperaturänderungen der Verbrauchseinrichtung (2) zu sorgen, ist vorgesehen, dass der Kälteerzeuger (11) einen mit dem Temperierfluidkreislauf (3) in Verbindung stehenden Kältespeicher (14) zur Aufnahme eines Temperierfluides aufweist, wobei dem Temperierfluidkreislauf mittels eines Mischorgans (18) Temperierfluid aus dem Kältespeicher (14) in Abhängigkeit der von dem Temperatursensor (9) ermittelten Temperatur zumischbar ist. Der Kältespeicher (14) steht vorzugsweise über eine Zuführ- und eine Abzweigleitung (12) mit dem Temperierfluidkreislauf (3) in Verbindung, so dass die Abzweig- und die Zuführleitung mit dem Kältespeicher eine Bypassleitung des Temperier fluidkreislaufs bilden.

Description

Temperiervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung zum Tempe¬ rieren einer Verbrauchseinrichtung mit einem an die Ver¬ brauchseinrichtung anschließbaren Temperierfluidkreislauf mit wenigstens einem ersten Temperatursensor und mit we¬ nigstens einem Kälteerzeuger, der wenigstens einen mit dem Temperierfluidkreislauf in Verbindung stehenden Kältespei¬ cher zur Aufnahme eines Termperierfluids aufweist.
Temperiervorrichtungen der vorgenannten Art finden vielfäl¬ tigen Einsatz, z.B. zur Temperierung von Verbrauchseinrich¬ tungen in Form von chemischen, biologischen und biochemi¬ schen Reaktoren, Autoklaven, Kryostaten, Evaporatoren, Kon¬ densatoren sowie in anderen Prozessen, welche eine genaue Temperatursteuerung bzw. -regelung erfordern. Dabei wird die Verbrauchseinrichtung von dem in einem Temperierfluid- kreislauf zirkulierten, flüssigen und/oder gasförmigen Tem- perierfluid temperiert, wobei der Kälteerzeuger in Abhän¬ gigkeit der von dem Temperatursensor ermittelten Temperatur das Temperierfluid kühlt, um es auf der für die jeweilige Anwendung erwünschten Temperatur zu halten oder es auf die¬ se Temperatur abzukühlen. Bekannte Temperiervorrichtungen sind zusätzlich häufig mit einer Heizeinrichtung ausgestat¬ tet, um das Temperierfluid aufheizen und somit z.B. bei In- betriebnahme der Anlage die Verbrauchseinrichtung auf die gewünschte Prozeßtemperatur zu bringen.
BESTATIGUNGSKOPIE Zur Temperierung einer Verbrauchseinrichtung über einen verhältnismäßig großen Temperaturbereich von etwa -1000C bis etwa 35O0C ist eine Temperiervorrichtung bekannt, die einen an die Verbrauchseinrichtung anschließbaren Tempe- rierfluidkreislauf mit einem ersten Temperatursensor, einem ersten Kälteerzeuger in Form eines Luft- oder Wasserkühlers sowie eine steuerbare Heizeinrichtung aufweist. Darüber hinaus weist der Temperierfluidkreislauf eine den ersten Kälteerzeuger überbrückende Bypassleitung aus, welche mit einem zweiten Kälteerzeuger in Form einer Kältemaschine ausgestattet ist. Sowohl dem ersten als auch dem zweiten Kälteerzeuger ist je ein Sperrventil, wie ein Magnetventil, zugeordnet, um wahlweise entweder den ersten oder den zwei¬ ten Kälteerzeuger mit dem Temperierfluidkreislauf zu ver- binden. Der erste Kälteerzeuger wird im Falle einer er¬ wünschten Temperaturbereichs von etwa 15O0C bis 3500C (im Falle eines Luftkühlers) bzw. von etwa 8O0C bis etwa 3500C (im Falle eines Wasserkühlers) in Betrieb genommen. Bei demgegenüber niedrigeren Temperaturen bis etwa -1000C wird das diesem zugeordnete Sperrventil geschlossen und es wird der zweite Kälteerzeuger, nämlich die Kältemaschine, in Be¬ trieb genommen. Zum Aufheizen der Temperierfluides wird derjenige Kälteerzeuger, dessen Sperrventil sich in der Öffnungsstellung befindet, abgeschaltet und wird das zirku- lierte Temperierfluid mittels der Heizeinrichtung auf die gewünschte Temperatur gebracht. Das Abkühlen des Tempe- rierfluides geschieht je nach gewünschter Temperatur mit¬ tels eines der Kälteerzeuger.
Die bekannte Temperiervorrichtung ermöglicht zwar eine weitgehend zufriedenstellende Temperierung der Verbrauchs¬ einrichtung über einen relativ großen Temperaturbereich, doch besteht in vielen Fällen ein Bedarf dahingehend, dyna¬ mische Temperaturschwankungen eines in der Verbrauchsein- richtung durchgeführten Prozesses, z.B. exothermen Reaktio- nen, schnell nachzusteuern bzw. nachzuregeln und die Ver¬ brauchseinrichtung somit auf der erforderlichen Prozeßtem¬ peratur zu halten. Dies ist mittels der bekannten Tempe¬ riervorrichtung problematisch, wobei insbesondere die Aus- regelung von dynamischen Wärmeeinträgen in das System eine Angleichung der Kühlleistung des jeweiligen, in Betrieb be¬ findlichen Kälteerzeugers entsprechend der eingetragenen Wärmeleistung erfordert. Hierbei kann es insbesondere bei verhältnismäßig starken Änderungen der über die Verbrauchseinrichtung in das System eingetragenen Wärme¬ leistung zu Temperaturschwankungen kommen, da das System aufgrund einer gewissen Trägheit nicht für eine spontane Nachregelung zu sorgen vermag.
Aus der DE 198 57 108 Al ist eine Temperiervorrichtung be¬ kannt, die einen Temperierfluidkreislauf aufweist, in dem eine Pumpe und eine Heizung angeordnet sind. Darüber hinaus ist eine Temperierflüssigkeiquelle in Form eines Kältespei¬ chers vorgesehen. In einer von dem Temperierfluidkreislauf zu dem Kältespeicher führenden Leitung ist ein Absperrven¬ til angeordnet, das in Abhängigkeit von der mittels eines Sensors festgestellten Fluidtemperatur im Temperierfluid¬ kreislauf angesteuert wird. Beim Öffnen des Ventils fließt Temperierfluid aus dem Tempererierfluidkreislauf zu dem Kältespeicher. Da es sich um ein geschlossenes System han¬ delt, wird gleichzeitig Temperierfluid aus dem Kältespei¬ cher über eine Leitung dem Temperierfluidkreislauf zuge¬ führt. Eine derartige Temperiervorrichtung ist jedoch rela¬ tiv träge und es dauert sehr lange, bis nach einem relativ großen dynamischen Wärmeeintrag wieder die gewünschte Tem¬ peratur in der Verbrauchseinrichtung erreicht ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 'eine Tempe¬ riereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend wei- terzubilden, dass eine schnelle Ausregelung von dynamischen Wärmeeinträgen möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Temperiervor- richtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass dem Temperierfluidkreislauf mittels wenigstens eines Mischorgans Temperierfluid aus dem Kältespeicher in Abhän¬ gigkeit der von dem ersten Temperatursensor ermittelten Temperatur zumischbar ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Temperiervorrichtung ermöglicht eine schnelle und spontane Ausregelung von dyna¬ mischen Wärmeeinträgen eines in der Verbrauchseinrichtung stattfindenden Prozesses in das System, indem der Kälte¬ speicher stets eine gewisse Menge an kaltem Temperierfluid auf Vorrat hält, welche dem Temperierfluidkreislauf be¬ darfsweise mittels des Mischorgans in der jeweils genau er¬ forderlichen Menge beigemischt werden kann, wobei die ge- wünschte Kälteleistung - je nach Temperatur des in dem Käl¬ tespeicher auf Vorrat gehaltenen Temperierfluides - durch die jeweilige Menge des dem Temperierfluidkreislauf aus dem Kältespeicher beigemischten Temperierfluides eingestellt werden kann.
Der Kältespeicher umfaßt zweckmäßig ein Reservoir mit einer gewissen Menge an Temperierfluid, wobei die Temperatur des Kältespeichers auf einer gegenüber der Solltemperatur der Verbrauchseinrichtung niedrigeren Temperatur einstellbar ist, so dass eine schnelle, dynamische Regelung möglich ist. Da die in dem Kältespeicher gespeicherte Kälteleistung stets zur Verfügung steht und im Bedarfsfall nicht erst er¬ zeugt werden muß, ermöglicht die Temperiervorrichtung hohe Abkühlraten, sofern die Verbrauchsvorrichtung schnell abge- kühlt werden soll. Dies kann durch Zumischung der maximal möglichen Menge an Temperierfluid aus dem Kältespeicher in den Temperierfluidkreislauf geschehen. Des weiteren gewähr¬ leistet die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung einen schonenden Betrieb des Kälteerzeugers, da dieser praktisch nie unter Vollast betrieben werden muß, da ein kurzfristig auftretender, hoher Bedarf an Kälteleistung durch den Käl¬ tespeicher gedeckt werden kann. Dies ist nicht nur im Hin¬ blick auf einen niedrigeren Energieverbrauch, sondern ins¬ besondere auch hinsichtlich der Lebensdauer und der War- tungsintervalle des Kälteerzeugers günstig. Schließlich er¬ laubt die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung den Einsatz nur eines Kälteerzeugers, wie eines Luft-, Wasserkühlers, einer Kältemaschine oder dergleichen, welche entsprechend der gewünschten Minimaltemperatur gewählt werden kann. Auf- grund des Mischorgans kann die Menge an Temperierfluid, die den Temperierfluidkreislauf beigemischt werden soll, mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass der Kälte- Speicher über eine Abzweigleitung und über eine Zuführlei¬ tung mit dem Temperierfluidkreislauf in Verbindung steht, so dass die von dem Temperierfluidkreislauf in den Kälte¬ speicher mündende Abzweigleitung und die aus dem Kältespei¬ cher in den Temperierfluidkreislauf mündende Zuführleitung eine Bypassleitung des Temperierfluidkreislaufs bilden. Auf diese Weise kann das mittels des Mischorgans aus dem Kälte¬ speicher über die Zuführleitung in den Temperierfluidkreis¬ lauf zugemischte kalte Temperierfluid stets durch demgegen¬ über wärmeres Temperierfluid aus dem Temperierfluidkreis- lauf ersetzt werden, welches dem Kältespeicher über die Ab¬ zweigleitung zugeführt und dort von dem Kälteerzeuger auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird. Die Abzweiglei¬ tung mündet dabei zweckmäßig stromauf der Zuführleitung (in Fließrichtung des Temperierfluidkreislaufs betrachtet) in den Temperierfluidkreislauf. Das in dem Kältespeicher aufgenommene Temperierfluid steht vorzugsweise über einen Wärmetauscher mit einem separaten Kühlmittelkreislauf des Kälteerzeugers in Verbindung, so dass der Kühlmittelkreislauf des den Kältespeicher kühlen¬ den Kälteerzeugers von dem Temperierfluidkreislauf der Verbrauchseinrichtung getrennt ist.
Um für eine genaue Temperaturregelung zu sorgen, weist der Kältespeicher vorzugsweise wenigstens einen zweiten Tempe¬ ratursensor auf, wobei dem Temperierfluidkreislauf mittels des Mischorgans Temperierfluid aus dem Kältespeicher in Ab¬ hängigkeit sowohl der von dem ersten Temperatursensor des Temperierfluidkreislaufs als auch der von dem zweiten Tem- peratursensor des Kältespeichers ermittelten Temperatur be¬ darfsweise zumischbar ist.
Der Kältespeicher ist zweckmäßig mit einer Rühreinrichtung zum Homogenisieren des dort auf Vorrat gehaltenen Tempe- rierfluides ausgestattet. Die Rühreinrichtung dient somit auch zur Sicherung der Übertragungsleistung bei der Kälte¬ übertragung.
Während der Kälteerzeuger, wie bereits angedeutet, grund- sätzlich von einem beliebigen bekannten Kälteerzeuger, wie einem Gas-, Flüssigkeitswärmetauscher oder dergleichen, ge¬ bildet sein kann, kann er insbesondere dann, wenn eine hohe Kühlleistung erwünscht ist, von einer Kältemaschine gebil¬ det sein. Mit "Kältemaschine" ist dabei allgemein eine Ma- schine, wie eine Wärmepumpe, gemeint, die dazu dient, einem System auf einem niedrigen Temperaturniveau Wärme zu ent¬ ziehen, indem der Maschine Arbeit zugeführt und Wärme auf einem demgegenüber höheren Temperaturniveau an die Umgebung abgeführt wird. Unter Einsatz einer solchen Kältemaschine ist z.B. ein Betrieb der Temperiervorrichtung in einem Tem- peraturintervall von etwa -1000C bis 3500C problemlos mög¬ lich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Mischorgan ein im Bereich der Mündung der Zuführ¬ leitung und/oder der Abzweigleitung des Kältespeichers in den Temperierfluidkreislauf angeordnetes Drei-Wege-Steuer¬ ventil aufweist, welches entsprechend der von dem (den) Temperatursensor (en) ermittelten Temperatur steuerbar ist, um dem Temperierfluidkreislauf die jeweils erforderliche
Menge an Temperierfluid aus dem Kältespeicher beizumischen.
Statt dessen kann gemäß einer anderen bevorzugten Ausfüh¬ rung vorgesehen sein, dass das Mischorgan sowohl ein in der Zuführleitung und/oder in der Abzweigleitung des Kältespei¬ chers in den Temperierfluidkreislauf angeordnetes erstes Zwei-Wege-Steuerventil als auch ein in dem Temperierflu¬ idkreislauf zwischen der Abzweigleitung und der Zuführlei¬ tung angeordnetes zweites Zwei-Wege-Steuerventil aufweist, welche entsprechend der von dem (den) Temperatursensor (en) ermittelten Temperatur steuerbar sind, um dem Temperierflu¬ idkreislauf die jeweils erforderliche Menge an Temperier¬ fluid aus dem Kältespeicher beizumischen.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Temperier¬ fluidkreislauf eine stromab der Zuführleitung angeordnete, weitere Mischeinrichtung aufweist, um für eine einwandfreie Mischung des - wärmeren - Temperierfluids des TemperierfIu- idkreislaufs mit dem aus dem Kältespeicher beigemischen - kälteren - Temperierfluid zu sorgen. Die Mischeinrichtung kann beispielsweise von einer Düse, wie einem Venturi-Rohr, einer Wirbelstrecke oder von beliebigen andersartigen Mit¬ teln, die zur Verwirbelung eines in einer Leitung geführten Fluides geeignet sind, gebildet sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht ferner vor, dass der Temperierfluidkreislauf eine Heizeinrichtung aufweist, um die Verbrauchseinrichtung auf die jeweils gewünschte Tempe- ratur aufheizen und/oder dieser - im Falle eines endother¬ men Prozesses - Wärme zuführen zu können.
Die Heizeinrichtung ist zweckmäßig ebenfalls zumindest in Abhängigkeit der von dem ersten Temperatursensor des Tem- perierfluidkreislaufs ermittelten Temperatur steuerbar.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein dritter Temperatursensor angeordnet ist, mittels dessen die IST-Temperatur der Verbrauchseinrichtung erfassbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass ein Benutzer eine gewünschte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des in dem Kältespeicher aufgenommenen Tempe- rierfluids und der aktuellen Betriebstemperatur der Ver¬ brauchseinrichtung einstellen oder vorwählen kann, um da- durch den Energiebedarf der Temperiervorrichtung möglichst gering zu halten und zu optimieren. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kälteerzeuger mittels einer Steuereinheit so angesteuert wird, dass die eingestellte oder vorbestimmte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Temperier- fluids innerhalb des Kältespeichers und der IST-Temperatur der Verbrauchseinrichtung mit hoher Genauigkeit aufrechter¬ halten wird.
Zusätzlich zu der Überwachung der Temperaturen mittels der genannten Temperatursensoren kann auch der Druck innerhalb des Temperierfluidkreislaufs überwacht und durch Ansteue¬ rung der Pumpe bzw. Anpassung der Pumpendrehzahl auf einem konstanten Druck gehalten werden. Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh¬ rungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er¬ läutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Fließbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung mit einem Mischorgan in Form eines Drei-Wege-Steuer¬ ventils;
Fig. 2 ein schematisches Fließbild einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein schematisches Fließbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung mit einem Mischorgan in Form zweier Zwei-Wege-Steuer¬ ventile und
Fig. 4 ein schematisches Fließbild einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine Temperiervorrichtung 1 zum Temperieren einer Verbrauchseinrichtung 2, z.B. eines Reaktors, wieder¬ gegeben. Die Temperiereinrichtung 1 weist einen Temperier- fluidkreislauf 3 auf, in welchem ein Temperiertluid, insbe- sondere eine Kühlflüssigkeit, mittels einer Pumpe 4 zirku¬ liert wird, wobei der Temperierfluidkreislauf 3 über An¬ schlüsse 5, 6 an eine Zuleitung 7 und an eine Ableitung 8 der Verbrauchseinrichtung 2 angeschlossen ist. Der Tempe- rierfluidkreislauf 3 ist mit einem stromauf der Verbrauchs- einrichtung 2 angeordneten ersten Temperatursensor 9 verse¬ hen, der über eine Leitung 27 mit einer Steuereinheit 20 verbunden ist. Darüber hinaus ist eine stromauf des ersten Temperatursensors 9 angeordnete Heizeinrichtung 10 vorgese¬ hen, die mittels der Steuereinheit 20 in Abhängigkeit von beispielsweise der von dem ersten Temperatursensor 9 ermit- telten Temperatur steuerbar ist, um das Temperiertluid und damit die Verbrauchseinrichtung 2 auf eine gewünschte Tem¬ peratur erwärmen zu können.
Der Verbrauchseinrichtung 2 ist ein dritter Temperatursen¬ sor 22 zugeordnet, der über eine Leitung 28 mit der Steuer¬ einheit 20 verbunden ist. Mittels des dritten Temperatur¬ sensors 22 kann die aktuelle Betriebs- bzw. IST-Temperatur der Verbrauchseinrichtung 2 erfasst werden.
Die Temperiervorrichtung 1 ist ferner mit einem Kälteerzeu¬ ger 11, beispielsweise einer nach Art einer Wärmepumpe ar¬ beitenden Kältemaschine, ausgestattet, der einen mit dem Temperierfluidkreislauf 3 über eine Abzweigleitung 12 und eine Zuführleitung 13 in Verbindung stehenden Kältespeicher 14 aufweist. Der Kältespeicher 14 ist in Form eines Reser¬ voirs zur Aufnahme von Temperierfluid ausgebildet, wobei dem Kältespeicher 14 das in dem Temperierfluidkreislauf 3 zirkulierte Temperierfluid dem Temperierfluidkreislauf 3 über die Abzweigleitung 12 zuführbar ist, während das Tem- perierfluid über die Zuführleitung 13 aus dem Kältespeicher 14 zuführbar ist. Die Abzweigleitung 12 ist dabei in Zirku¬ lationsrichtung des Temperierfluides im dem Temperierflu¬ idkreislauf 3 betrachtet - stromauf der Zuführleitung 13 angeordnet. Die Leitungen 12, 13 bilden eine Bypassleitung bezüglich des Temperierfluidkreislaufs 3. An der Mündung der Zuführleitung 13 in dem Temperierfluidkreislauf 3 ist ein Mischorgan 18 angeordnet, das über eine Leitung 24 von der Steuereinheit 20 ansteuerbar ist.
Der zweckmäßig mit einer Wärmeisolierung (nicht gezeigt) versehene, geschlossene Kältespeicher 14 ist mit einer Rühreinrichtung 15, z.B. in Form eines Magnetrührers (Fig. 1 und 2), eines direkt gekoppelten Rührers (Fig. 3 und 4) oder dergleichen, ausgestattet, um zu verhindern, dass das Temperierfluid in dem Kältespeicher 14 gefriert (z.B. im Falle eines wässrigen oder alkoholischen Temperiermediums) oder auch verstockt (z.B. im Falle eines Temperiermediums auf der Basis von Ölen) , und um somit die Übertragungsleis- tung bei der Kälteübertragung sicherzustellen. Der Kälte¬ speicher 14 weist einen separaten Kühlmittelkreislauf 17 auf, der mit dem im Kältespeicher 14 aufgenommenen Tempe¬ rierfluid über einen Wärmetauscher 16 in Verbindung steht. Das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs 17 wird von dem Kälteerzeuger 11 unmittelbar oder mittelbar (z.B. über wei¬ tere Wärmetauscher) gekühlt. Der Kühlmittelkreislauf 17 des Kälteerzeugers 11 ist somit beim vorliegenden Ausführungs¬ beispiel von dem Temperiertluidkreislauf 3 getrennt. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem Kühlmittelkreis- lauf 17 ist zur Erzielung einer möglichst hohen Temperatur¬ differenz zweckmäßig entgegen der Strömungsrichtung des Temperierfluides durch den Kältespeicher 14 gewählt.
Dem Temperiertluidkreislauf 3 ist mittels des Mischorgans 18 Temperierfluid aus dem Kältespeicher 14 in Abhängigkeit der von dem ersten Temperatursensor 9 ermittelten Tempera¬ tur T2 des in dem Temperiertluidkreislaufs 3 zirkulierten Temperierfluides bedarfsweise zumischbar, wobei das Misch¬ organ 18 bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbei- spiel von einem im Bereich der Mündung der Zuführleitung 13 in dem Temperiertluidkreislauf 3 angeordneten Drei-Wege- Steuerventil 18a gebildet ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner der Kälte- Speicher 14 mit einem zweiten Temperatursensor 19 ausge¬ stattet, der über eine Leitung 23 mit der Steuereinheit 20 in Verbindung steht. In diesem Fall ist es möglich, dass die bedarfsweise Zumischung von Temperierfluid aus dem Käl¬ tespeicher 14 in den Temperierfluidkreislauf 3 nicht nur in Abhängigkeit von der von dem ersten Temperatursensor 9 er- mittelten Temperatur Ti, sondern auch von der von dem zwei¬ ten Temperatursensor 19 ermittelten Temperatur T2 des in dem Kältespeicher 14 befindlichen Temperiertluides ge¬ schieht, was eine besonders genaue und schnelle Temperatur- Steuerung gewährleistet. Die programmierbare Steuereinheit 20 empfängt die von den Temperatursensoren 9, 19, 22 ermit¬ telten Temperaturen und regelt sowohl die Heizeinrichtung 10 als auch das Mischorgan 18 entsprechend. Mit "Zumischen" ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass das Mischorgan 18 die jeweiligen Teilvolumenströme des Temperierfluides aus dem Kältespeicher 14 (Zuführleitung 13) und aus dem durch die Leitungen 12, 13 nach Art eines Bypasses überbrückten Abschnitt des Temperierfluidkreislaufs 3 im jeweils erfor¬ derlichen Verhältnis mischt.
Stromab der Mündung der Zuführleitung 13 aus dem Kältespei¬ cher 14 in den Temperierfluidkreislauf 3 kann eine zusätz¬ liche Mischeinrichtung 21, z.B. in Form eines Verwirbe- lungselementes oder dergleichen, vorgesehen sein, um insbe- sondere stromauf des ersten Temperatursensors 9 eine ein¬ wandfreie Vermischung von kälterem Temperierfluid aus dem Kältespeicher 14 und demgegenüber wärmeren Temperierfluid aus dem Temperierfluidkreislauf 3 und somit eine homogene Temperaturverteilung in dem Temperierfluid sicherzustellen.
Während des Betriebs der Temperiervorrichtung 1 wird das in dem Kältespeicher 14 befindliche Temperierfluid mittels des Kälteerzeugers 11 auf eine tiefe Temperatur unterhalb der in der Verbrauchseinrichtung 2 erforderlichen Prozeßtempe- ratur eingestellt, so dass eine dynamische Ausregelung von Wärmeeinträgen in den Temperierfluidkreislauf 3 aus der Verbrauchseinrichtung 2 möglich ist.
Um den Energiebedarf der Temperiervorrichtung 1 möglichst gering zu halten und deren Betrieb an den jeweiligen Ge- brauchszweck anpassen zu können, kann ein Benutzer eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Temperier- fluids innerhalb des Kältespeichers 14 und der Temperatur der Verbrauchseinrichtung 2 an der Steuereinheit 20 unmit- telbar oder mittelbar eingeben. Die Steuereinheit 20 ist über eine Leitung 25 mit dem Kälteerzeuger 11 verbunden und steuert dessen Betrieb derart, dass die genannte Tempera¬ turdifferenz auf dem vorgewählten Wert konstant gehalten wird.
Soll die Verbrauchseinrichtung 2 erwärmt werden, so wird das Mischorgan 18 von der Steuereinheit 20 derart angesteu¬ ert, dass es den durch die Leitungen 12, 13 nach Art eines Bypasses überbrückten Abschnitt des Temperierfluidkreis- laufs 3 gänzlich öffnet, während es die Bypassleitung 12, 13 gänzlich schließt, so dass der Kältespeicher 11 voll¬ ständig von dem Temperierfluidkreislauf 3 abgekoppelt ist. Wird nun die Heizeinrichtung 10 durch die Steuereinheit 20 gesteuert erwärmt, so läßt sich im wesentlichen die gesamte zugeführte Wärmeleistung an die Verbrauchseinrichtung 2 ab¬ geben.
Soll die Verbrauchseinrichtung 2 hingegen abgekühlt werden, so steht durch die in dem Kältespeicher 11 auf Vorrat ge- haltene Menge an Temperierfluid stets eine gewisse "Kälte¬ menge" zur Verfügung, welche durch Zumischen von Temperier- fluid aus dem Kältespeicher 14 über die Zuführleitung 13 durch zeitweises teilweises oder auch gänzliches Öffnen der Zuführleitung 13 mittels des Mischorgans 18 unmittelbar ab- rufbar ist. Dabei gelangt über die Abzweigleitung 12 wärme¬ res Temperierfluid aus dem Temperierfluidkreislauf 3 in den Kältespeicher 14 und wird dort von dem Kälteerzeuger 11 wieder auf die gewünschte Temperatur abgekühlt. Die gespei¬ cherte "Kältemenge" Q läßt sich durch die Formel Q = m • c ■ (T2 - T1 )
beschreiben, wobei m die Masse des in dem Kältespeicher 14 auf Vorrat gehaltenen Temperierfluides, c die spezifische Wärmekapazität desselben, T2 die Temperatur des Temperier- fluidkreislaufs stromauf der Verbrauchseinrichtung 2 und Ti die Temperatur des Temperierfluides in dem Kältespeicher 14 ist.
Insbesondere ist es möglich, dynamischen Wärmeeinträge aus der Verbrauchseinrichtung 2 durch entsprechende Einstellung bzw. Veränderung des Mischungsverhältnisses von kaltem Tem- perierfluid aus dem Kältespeicher 14 mit demgegenüber wär- merem Temperierfluid aus dem Temperierfluidkreislauf 3 mit¬ tels des Mischorgans 18 schnell und spontan, d.h. unter Vermeidung von nennenswerten Trägheiten des Systems, auszu- regeln, ohne den Kälteerzeuger 11 auf Vollast bringen zu müssen. Dies geschieht mittels der Steuereinheit 20 in Ab- hängigkeit von den durch die Temperatursensoren 9, 19 er¬ mittelten Temperaturen T2, Ti.
Die in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsform der Temperier¬ vorrichtung 1 unterscheidet sich von der Temperiervorrich- tung gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass das ebenfalls in Form eines Drei-Wege-Steuerventils 18a ausgebildete Misch¬ organ 18 im Bereich der Abzweigung der Abzweigleitung 12 aus dem Temperierfluidkreislauf 3 in den Kältespeicher 14 angeordnet ist. Die Funktion der Temperiervorrichtung 1 ge- maß Fig. 2 entspricht im übrigen derjenigen gemäß Fig. 1.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform weist das Mischorgan 18 anstelle eines Drei-Wege-Steuerventils 18a zwei Zwei-Wege-Steuerventile 18b, 18c auf, von denen das Zwei-Wege-Steuerventil 18b in dem Abschnitt des Temperier- fluidkreislaufs 3 angeordnet ist, welcher durch die zu dem Kältespeicher 14 hin führende Abzweigleitung 12 und die-von dem Kältespeicher 14 in den Temperierfluidkreislauf 3 mün¬ dende Zuführleitung 13 nach Art eines Bypasses überbrückt ist, während das Zwei-Wege-Steuerventil 18c in der Zuführ¬ leitung 13 angeordnet ist. Beide Zwei-Wege-Steuerventile 18b, 18c sind wiederum mit der Steuereinheit 20 wirkverbun¬ den, um für eine automatisch geregelte, bedarfsweise Zumi¬ schung von Temperierfluid aus dem Kältespeicher 14 an den Temperierfluidkreislauf 3 zu sorgen. Auch in diesem Fall entspricht die Funktion der Temperiervorrichtung 1 derjeni¬ gen gemäß Fig. 1 und 2, wobei lediglich die Mischfunktion der Teilvolumenströme des Temperiertluides aus dem Kälte¬ speicher 14 (Zuführleitung 13) mit dem Temperierfluid aus dem durch die Leitungen 12, 13 nach Art eines Bypasses überbrückten Abschnitt des Temperierfluidkreislaufs 3 im jeweils erforderlichen Verhältnis nicht von einem Drei- Wege-Steuerventil 18a, sondern von zwei Zwei-Wege- Steuerventilen 18b, 18c übernommen wird.
Entsprechendes gilt für die in Fig. 4 gezeigte Ausführungs¬ form einer Temperiervorrichtung 1, welche sich von der Aus¬ führungsform gemäß Fig. 3 dadurch unterscheidet, dass das Zwei-Wege-Steuerventil 18c nicht in der Zuführleitung 13, sondern in der Abzweigleitung 12, also in der von den Lei¬ tungen 12, 13 gebildeten Bypassleitung nicht stromab, son¬ dern stromauf des Kältespeichers 14 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Temperiervorrichtung (1) zum Temperieren einer Ver¬ brauchseinrichtung (2) , mit einem an die Verbrauchsein¬ richtung (2) anschließbaren Temperierfluidkreislauf (3) mit wenigstens einem ersten Temperatursensor (9) und mit wenigstens einem Kälteerzeuger (11) , der wenigstens einen mit dem Temperierfluidkreislauf (3) in Verbindung stehenden Kältespeicher (14) zur Aufnahme eines Tempe- rierfluides aufweist, dadurch gekennzeichnet dem Tempe- rierfluidkreislauf (3) mittels wenigstens eines Misch¬ organs (18) Temperiertluid aus dem Kältespeicher (14) in Abhängigkeit der von dem ersten Temperatursensor (9) ermittelten Temperatur zumischbar ist.
2. Temperiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Kältespeicher (14) über eine Ab¬ zweigleitung (12) und über eine Zuführleitung (13) mit dem Temperierfluidkreislauf (3) in Verbindung steht.
3. Temperiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigleitung (12) stromauf der Zu¬ führleitung (13) in den Temperierfluidkreislauf (3) mündet.
4. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Kältespeicher (14) aufgenommene Temperierfluid über einen Wärmetau- scher (16) mit einem separaten Kühlmittelkreislauf (17) des Kälteerzeugers (11) in Verbindung steht.
5. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (14) we¬ nigstens einen zweiten Temperatursensor (19) aufweist, wobei dem Temperierfluidkreislauf (3) mittels des Mischorgans (18) Temperierfluid aus dem Kältespeicher (14) in Abhängigkeit sowohl der von dem ersten Tempera- tursensor (9) des Temperierfluidkreislaufs (3) als auch der von dem zweiten Temperatursensor (19) des Kälte¬ speichers (14) ermittelten Temperatur zumischbar ist.
6. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (14) mit einer Rühreinrichtung (15) ausgestattet ist.
7. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kälteerzeuger (11) von einer Kältemaschine gebildet ist.
8. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischorgan (18) ein im Bereich der Mündung der Zuführleitung (13) und/oder der Abzweigleitung (12) des Kältespeichers (14) in den Tem¬ perierfluidkreislauf (3) angeordnetes Drei-Wege-Steuer¬ ventil (18a) aufweist.
9. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischorgan (18) sowohl ein in der Zuführleitung (13) und/oder in der Abzweig¬ leitung (12) des Kältespeichers (14) in den Temperier¬ fluidkreislauf (3) angeordnetes erstes Zwei-Wege-Steu¬ erventil (18c) als auch ein in dem Temperierfluidkreis- lauf (3) zwischen der Abzweigleitung (12) und der Zu- führleitung (13) angeordnetes zweites Zwei-Wege-Steuer¬ ventil (18b) aufweist.
10. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierfluidkreis- lauf (3) eine stromab der Zuführleitung (13) angeordne¬ te, weitere Mischeinrichtung (21) aufweist.
11. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierfluidkreis- lauf (3) eine Heizeinrichtung (10) aufweist.
12. Temperiervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Heizeinrichtung (10) zumindest in Abhängigkeit der von dem ersten Temperatursensor (9) des Temperierfluidkreislaufs (3) ermittelten Temperatur steuerbar ist.
13. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dritter Tem¬ peratursensor (22) vorgesehen ist, mittels dessen die IST-Temperatur der Verbrauchseinrichtung (2) erfassbar ist.
14. Temperiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Kälteerzeuger (11) mittels einer Steuereinheit (20) so steuerbar ist, dass eine vorbe¬ stimmte Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Temperierfluids innerhalb des Kältespeichers (14) und der IST-Temperatur der Verbrauchseinrichtung (2) gege¬ ben ist.
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