WO2014124867A1 - Kühlung eines metallbandes mit positionsgeregelter ventileinrichtung - Google Patents

Kühlung eines metallbandes mit positionsgeregelter ventileinrichtung Download PDF

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WO2014124867A1
WO2014124867A1 PCT/EP2014/052385 EP2014052385W WO2014124867A1 WO 2014124867 A1 WO2014124867 A1 WO 2014124867A1 EP 2014052385 W EP2014052385 W EP 2014052385W WO 2014124867 A1 WO2014124867 A1 WO 2014124867A1
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coolant
valve
cooling
supply line
valve device
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PCT/EP2014/052385
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English (en)
French (fr)
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Jian Chen
Sieglinde Ehgartner
Reinhard Karl
Erich Opitz
Florian Pöschl
Alois Seilinger
Thomas Trickl
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Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching

Definitions

  • the present invention relates to an operating method for a cooling device for cooling a metal strip by means of a liquid coolant
  • cooling device has a loading device, by means of which the metal strip is acted upon by the coolant
  • coolant is supplied to the admission device via a supply line
  • valve device is arranged in the supply line
  • a front state detection device is arranged in the supply line in front of the valve device, by means of which a front state of the coolant is detected, which has the coolant in the supply line in front of the valve device,
  • the present invention further relates to a computer program comprising machine code which is directly executable by a control device for a cooling device for cooling a metal strip by means of a liquid coolant,
  • the present invention further relates to a controller for a cooling means for cooling a Metallban- of the liquid by means of a coolant, wherein the Steuerein ⁇ direction is formed as a software programmable controller is programmed ⁇ and with such a computer program.
  • the present invention further relates to adeein ⁇ device for cooling a metal strip by means of a flüssi ⁇ gen coolant,
  • cooling device has a loading device, by means of which the metal strip is acted upon by the coolant
  • coolant is supplied to the admission device via a supply line
  • valve device is arranged in the supply line
  • a preceding state detection device is arranged, by means of which a front state of the coolant is detected, which has the coolant in the supply line in front of the valve device,
  • the cooling device has such a control device.
  • DE 10 2007 046 279 A1 is the valve device is designed as a switching valve that is switched completely binary between the states and fully closed.
  • the valve characteristic comprises a ⁇ A switching delay, a switch-off and a medium-sized amount of coolant flow.
  • the coolant that is, the amount of refrigerant with which the metal ⁇ tape is applied per unit time to adjust accurately, reproducibly and dynamic.
  • the coolant that is, the amount of refrigerant with which the metal ⁇ tape is applied per unit time to adjust accurately, reproducibly and dynamic.
  • this is done in that a flowmeter is arranged in the supply line to the application device and the flow of ⁇ means of the valve means is controlled.
  • this since this involvesswei ⁇ se has several disadvantages. In particular, an overshoot often occurs in practice when setting a new setpoint. Even a calming phase until the new set point is kept stable is often relatively long. Furthermore, flow meters are relatively expensive.
  • the object of the present invention is to provide possibilities by means of which a flexible and reliable cooling of the metal strip can be achieved in a simple and kos ⁇ -effective manner.
  • valve device in that, by adjusting the valve device to a respective open position, it is possible to adjust, continuously or in several stages, a coolant flow with which the metal strip is acted upon by the admission device per unit of time,
  • Valve means determines a with the target value for the coolant telus corresponding desired value for an opening Stel ⁇ development of the valve means
  • valve characteristic based on a reference state, which has the coolant in the supply line in front of the valve device, describes a characteristic of thehariffenschflus ⁇ ses as a function of the open position of the valve device and
  • control device adjusts the opening position of the valve device according to the determined setpoint.
  • the front state of the coolant may be determined as needed.
  • the forward state of the coolant may include its temperature and / or its chemical composition.
  • the front state of the cooling ⁇ means by (at least) a front supply line pressure, with which the coolant is applied in the supply line in front of the valve device.
  • a rear condition detection device is arranged by means of which a rearward state of the coolant is detected, which the coolant in the supply line between the valve device and the Beauftschungs liked or in the
  • control device the characteristic of the valve device based on the front state of the coolant, the rearward state of the coolant and the open position of the
  • the rear state of the coolant can - be determined as needed - analogous to the prede ⁇ Ren state of the coolant.
  • ⁇ preferably includes the back-end state of the coolant is (at least) a rear supply line pressure with which the coolant in the supply line between the valve means and the
  • the present invention is also applicable in principle to normal cooling devices in which a front supply line pressure, which the coolant has in the supply line in front of the valve device, is relatively low.
  • the front feed pressure is between 1.5 bar and 5.0 bar, in particular between 2.0 bar and 3.0 bar.
  • ge ⁇ a computer program of the type called ge ⁇ is configured by
  • control device determines a corresponding to the target value for the coolant flow set point for a Publ ⁇ drying posture of the valve means and adjusting the opening position of the valve means according to the determined target value, - That is adjustable by adjusting the valve means to a respective opening position continuously or in several stages, the coolant flow and
  • a characteristic of theisserschflus ⁇ ses describes as a function of the open position of the valve device.
  • the advantageous embodiments of the computer program correspond essentially to those of the operating method. Reference is therefore made to avoid repetition of the above statements.
  • the object is further achieved by a control device with the features of claim 10.
  • the control device is programmed with a computer program according to the invention.
  • the object is further achieved by a cooling device with the features of claim 11.
  • the control device is designed or programmed according to the invention.
  • a treatment line for a metal strip 1 has at least one rolling stand 2-usually several rolling stands 2 in tandem-and one reeling device 3.
  • the metal strip 1 is rolled.
  • the metal strip 1 is reeled by means of the reeling device 3.
  • Zvi ⁇ rule 2 the roll stands and / or between the last roll stand 2 and the coiler 3 cooling devices 4 may be disposed.
  • the cooling devices 4 the metal strip 1 is cooled with a liquid coolant 5.
  • the liquid coolant 5 is usually water or at least contains water as its main component.
  • Treatment line ge ⁇ controls by a controller. 6
  • the control means 6 may comprise a plurality of sub-units, each comprising a part of the treatment line steu ⁇ s. In the present invention, it is important that the controller 6 at least one of the cooling devices 4 controls. Subsequently therefore, in conjunction with FIGS 2 and 3 only - on behalf of alldeein ⁇ directions 4 - on one of the cooling devices 4 received.
  • the control device 6 is, as ⁇ by the abbreviation ,, reasonable indicated, "as a software programmable controller been forms ⁇ . It is programmed with a computer program 7.
  • the computer program 7 comprises machine code 8, which is directly executable by the control device 6.
  • the processing the machine code 8 by the control device 6 causes the internal functionality of the control device 6, which will be explained in more detail below in connection with the overall function of the cooling device 4 considered.
  • the cooling device 4 a According to FIG 2, the cooling device 4 a
  • Applying device 9 the metal strip 1 is acted upon by the coolant 5.
  • the application device 9 may be formed, for example, as an upper spray bar, by means of which the coolant 5 is applied to the metal strip 1 from above. Alternatively, the
  • Spray bar may be formed by means of which the coolant 5 is applied from below on the metal strip 1. Also ande ⁇ re configurations are possible.
  • the coolant 5 is supplied to the loading device 9 via a supply line 10 from a reservoir 11.
  • a pump 12 is arranged in the supply line 10.
  • the coolant 5 is acted upon by a pressure pV, hereinafter referred to as the front supply pressure pV.
  • a valve device 13 is further arranged net. The valve device 13 is arranged between the pump 12 and the loading device 9.
  • the valve device 13 is designed as a servo valve. By appropriately setting the valve device 13 to a respective opening position s is therefore - see FIG 3 - a coolant flow F is adjustable, with which the metal strip 1 is acted upon by the loading device 9 per unit time. It is possible that the opening position s and thus also the coolant flow F in accordance with the solid line in FIG. 3 are infinitely variable between 0 and a maximum flow. Alternatively, it is possible that the open position s and hence also the coolant flow F to the small dots in FIG 3 are ent ⁇ speaking adjustable in multiple stages. The number of stages in this case is at least three.
  • the coolant flow F can be adjusted to a number of values other than 0 by means of the valve device 13.
  • the dependency of the coolant flow F on the open position s shown in FIG. 3 corresponds to a characteristic curve K of the coolant flow F as a function of the open position s of the valve device 13.
  • the characteristic curve K is based on a reference state ZR, that is to say the characteristic curve K only applies if the coolant 5 in the supply line 10 in front of the valve device 13 has the reference state ZR.
  • the reference state ZR comprises Preferably, at least one reference pressure with which thedemit ⁇ tel 5 is applied in the supply line 10 in front of the valve device 13.
  • the characteristic K is within the scope of the present invention the relevant part of a valve characteristic C of the valve device 13 represents.
  • the Ventilcharakte ⁇ rumbling C additionally comprise further parameters of the valve device 13. Examples of such parameters are delay times that can occur when changing the opening position s (step response). However, this is in the context of vorlie ⁇ constricting invention is of secondary importance.
  • a front state detection device 14 is arranged in front of the valve device 13.
  • a front state ZV of the coolant 5 is detected, which the coolant ⁇ means 5 in the supply line 10 in front of the valve device 13 actually has.
  • the front state ZV preferably comprises at least the front supply line pressure pV, with which the coolant 5 in the supply line 10 in front of the valve device 13 is (actually) acted upon.
  • the control device 6 can be a desired value F * of the coolant flow F and the front state ZV supplied ⁇ leads of Fig. 2 Furthermore, the control device 6, the valve characteristic C of the valve device 13 is known. The control device 6 is therefore able, on the basis of the desired value F * for the coolant flow F, the front state ZV of the coolant 5 and the valve characteristic C of the valve device 13 - in particular the characteristic K - a set value s * for the open position s of the valve device thirteenth to investigate.
  • the determined setpoint value s * for the open position s of the valve device 13 corresponds to the specified setpoint value F * for the coolant flow F.
  • the control device 6 adjusts the open position s of the valve device 13 in accordance with the determined setpoint value s *.
  • the tax Direction 6, the valve device 13 may alternatively be controlled or regulated.
  • a rear state detection device 15 is arranged in the feed line 10 between the valve device 13 and the loading device 9.
  • a rearward state ZH of the coolant 5 is detected, which the coolant 5 has in the supply line 10 between the valve device 13 and the loading device 9.
  • a rearward state ZH of the coolant 5, which the coolant 5 has in the admission device 9 itself is detected.
  • the rear state ZH is also supplied to the control device 6.
  • the control device 6 is thereby able to track the characteristic curve K of the valve means 13 on the basis of the forward state ZV of coolant 5, of the rear ⁇ ren ZH state of the coolant 5 and the open position of the valve device s. 13
  • the rear state ZH may in particular - analogous to the front state ZV - include a rear supply pressure pH, with which the coolant 5 in the supply line 10 between the valve device 13 and the loading device 9 or in the
  • Acting device 9 itself is acted upon.
  • the characteristic K is preferably parameterized.
  • reference points may be given before ⁇ for which the associated coolant flow F de ⁇ finiert is specified. Interpolation takes place between the interpolation points in this case. If, for an open position s of the valve device 13, which lies between two support points, a deviation of the rear state ZH from an expected rear state, for example, the coolant flows F defined for the two support points can correspond to the distances of the open position s be tracked by the two support points weighted. In this case, the weighting is stronger, the smaller the distance of the opening position s from the respective support point.
  • the front supply pressure pV, the coolant 5 has in the supply line 10 in front of the valve device 13, is relatively low, for example, at about 0.2 bar to 0.3 bar.
  • the forward supply pressure pV is between 1.5 bar and 5.0 bar. In particular, it can be between 2.0 bar and 3.0 bar.
  • the present invention has many advantages. Insbeson ⁇ particular can be set accurately and reproducibly in a simple and cost-effective way of coolant telpound F, with an overshoot can be avoided.

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Abstract

Ein Metallband (1) wird zum Kühlen mittels einer Beaufschlagungseinrichtung (9) mit einem flüssigen Kühlmittel (5) beaufschlagt. Das Kühlmittel (5) wird der Beaufschlagungseinrichtung (9) über eine Zuleitung (10) zugeführt. In der Zuleitung (10) ist eine Ventileinrichtung (13) angeordnet. Durch Einstellen der Ventileinrichtung (13) auf eine jeweilige Öffnungsstellung (s) ist stufenlos oder in mehreren Stufen ein Kühlmittelfluss (F) einstellbar, mit dem das Metallband (1) von der Beaufschlagungseinrichtung (9) pro Zeiteinheit beaufschlagt wird. In der Zuleitung (10) ist vor der Ventileinrichtung (13) eine vordere Zustandserfassungseinrichtung (14) angeordnet, mittels derer ein vorderer Zustand (ZV) des Kühlmittels (5) erfasst wird, den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist. Eine Steuereinrichtung (6) ermittelt anhand eines Sollwertes (F*) für den Kühlmittelfluss (F*), des vorderen Zustandes (ZV) des Kühlmittels (5) und einer Ventilcharakteristik (C) der Ventileinrichtung (13) einen mit dem Sollwert (F*) für den Kühlmittelfluss (F) korrespondierenden Sollwert (s*) für eine Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13). Die Ventilcharakteristik (C) beschreibt, bezogen auf einen Referenzzustand (ZR), den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist, eine Kennlinie (K) des Kühlmittelflusses (F) als Funktion der Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13). Die Steuereinrichtung (6) stellt die Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) entsprechend dem ermittelten Sollwert (s*) ein.

Description

Beschreibung / Description
Kühlung eines Metallbandes mit positionsgeregelter Ventileinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Metallbandes mittels eines flüssigen Kühlmittels,
- wobei die Kühleinrichtung eine Beaufschlagungseinrichtung aufweist, mittels derer das Metallband mit dem Kühlmittel beaufschlagt wird,
- wobei das Kühlmittel der Beaufschlagungseinrichtung über eine Zuleitung zugeführt wird,
- wobei in der Zuleitung eine Ventileinrichtung angeordnet ist,
- wobei in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung eine vordere Zustandserfassungseinrichtung angeordnet ist, mittels derer ein vorderer Zustand des Kühlmittels erfasst wird, den das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrich- tung aufweist,
- wobei eine Steuereinrichtung die Ventileinrichtung einstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerpro- gramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Metallbandes mittels eines flüssigen Kühlmittels unmittelbar ausführbar ist,
- wobei die Ausführung des Maschinencodes durch die Steuer- einrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung
-- anhand eines Sollwertes für einen Kühlmittelfluss des flüssigen Kühlmittels, mit dem das Metallband mittels einer Beaufschlagungseinrichtung pro Zeiteinheit beaufschlagt werden soll,
-- eines vorderen Zustandes des Kühlmittels, den das Kühl¬ mittel in einer Zuleitung für das flüssige Kühlmittel vor einer in der Zuleitung angeordneten Ventileinrichtung aufweist, und -- einer Ventilcharakteristik der Ventileinrichtung
eine Sollansteuerung der Ventileinrichtung ermittelt und die Ventileinrichtung entsprechend ansteuert,
- wobei das flüssige Kühlmittel der
Beaufschlagungseinrichtung mittels der Zuleitung zugeführt wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Metallban- des mittels eines flüssigen Kühlmittels, wobei die Steuerein¬ richtung als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausge¬ bildet ist und mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kühlein¬ richtung zum Kühlen eines Metallbandes mittels eines flüssi¬ gen Kühlmittels,
- wobei die Kühleinrichtung eine Beaufschlagungseinrichtung aufweist, mittels derer das Metallband mit dem Kühlmittel beaufschlagt wird,
- wobei das Kühlmittel der Beaufschlagungseinrichtung über eine Zuleitung zugeführt wird,
- wobei in der Zuleitung eine Ventileinrichtung angeordnet ist,
- wobei durch Einstellen der Ventileinrichtung ein Kühlmit- telfluss einstellbar ist, mit dem das Metallband von der Beaufschlagungseinrichtung pro Zeiteinheit beaufschlagt wird,
- wobei in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung eine vor- dere Zustandserfassungseinrichtung angeordnet ist, mittels derer ein vorderer Zustand des Kühlmittels erfasst wird, den das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung aufweist,
- wobei die Kühleinrichtung eine derartige Steuereinrichtung aufweist.
Die oben genannten Gegenstände sind beispielsweise aus der DE 10 2007 046 279 AI bekannt. Bei der DE 10 2007 046 279 AI ist die Ventileinrichtung als Schaltventil ausgebildet, das binär zwischen den Zuständen völlig offen und völlig geschlossen geschaltet wird. Die Ventilcharakteristik umfasst eine Ein¬ schaltverzögerung, eine Ausschaltverzögerung und einen mitt- leren Kühlmittelmengenstrom.
Power Cooling - das heißt das intensive Kühlen von Metallband - ist eine neuartige Kühlungsmethode zum Kühlen eines Metall¬ bandes beim Warmwalzen oder unmittelbar danach. Sie dient da- zu, die Mikrostruktur und damit die mechanischen Eigenschaf¬ ten des Endprodukts gezielt einzustellen. Insbesondere soge¬ nannte AHSS (= advanced high strength steels) erfordern immer mehr Kühlungsintensität und Kühlungsflexibilität. Diese An¬ forderungen werden durch Power Cooling erfüllt.
Im Rahmen von Power Cooling ist es erforderlich, den Kühlmit- telfluss, d.h. die Menge an Kühlmittel, mit der das Metall¬ band pro Zeiteinheit beaufschlagt wird, genau, reproduzierbar und dynamisch einzustellen. Im Stand der Technik erfolgt dies dadurch, dass in der Zuleitung zur Beaufschlagungseinrichtung ein Durchflussmesser angeordnet wird und der Durchfluss mit¬ tels der Ventileinrichtung geregelt wird. Diese Vorgehenswei¬ se weist jedoch mehrere Nachteile auf. Insbesondere tritt in der Praxis beim Einstellen eines neuen Sollwertes oftmals ein Überschwingen auf. Auch eine Beruhigungsphase, bis der neue Sollwert stabil gehalten wird, ist oft relativ lang. Weiterhin sind Durchflussmesser relativ teuer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög- lichkeiten zu schaffen, mittels derer auf einfache und kos¬ tengünstige Weise eine flexible und zuverlässige Kühlung des Metallbandes erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs ge¬ nannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass durch Einstellen der Ventileinrichtung auf eine jeweilige Öffnungsstellung stufenlos oder in mehreren Stufen ein Kühlmittelfluss einstellbar ist, mit dem das Metallband von der Beaufschlagungseinrichtung pro Zeiteinheit beaufschlagt wird,
- dass eine Steuereinrichtung der Kühleinrichtung anhand eines Sollwertes für den Kühlmittelfluss , des vorderen Zu- Standes des Kühlmittels und einer Ventilcharakteristik der
Ventileinrichtung einen mit dem Sollwert für den Kühlmit- telfluss korrespondierenden Sollwert für eine Öffnungsstel¬ lung der Ventileinrichtung ermittelt,
- dass die Ventilcharakteristik, bezogen auf einen Referenz- zustand, den das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung aufweist, eine Kennlinie des Kühlmittelflus¬ ses als Funktion der Öffnungsstellung der Ventileinrichtung beschreibt und
- dass die Steuereinrichtung die Öffnungsstellung der Ventil- einrichtung entsprechend dem ermittelten Sollwert einstellt.
Der vordere Zustand des Kühlmittels kann nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise kann der vordere Zustand des Kühlmittels dessen Temperatur und/oder dessen chemische Zusammensetzung umfassen. Vorzugsweise umfasst der vordere Zustand des Kühl¬ mittels (zumindest) einen vorderen Zuleitungsdruck, mit dem das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung beaufschlagt ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist vorgesehen,
- dass in der Zuleitung zwischen der Ventileinrichtung und der Beaufschlagungseinrichtung oder in der
Beaufschlagungseinrichtung eine hintere Zustandserfassungs- einrichtung angeordnet ist, mittels derer ein hinterer Zustand des Kühlmittels erfasst wird, den das Kühlmittel in der Zuleitung zwischen der Ventileinrichtung und der Beaufschlagungseinrichtung oder in der
Beaufschlagungseinrichtung aufweist, und
- dass die Steuereinrichtung die Kennlinie der Ventileinrichtung anhand des vorderen Zustands des Kühlmittels, des hin- teren Zustands des Kühlmittels und der Öffnungsstellung der
Ventileinrichtung nachführt.
Dadurch kann eine Selbstkalibrierung der Steuereinrichtung auf die tatsächliche - unter Umständen sogar dynamisch vari- ierende - Kennlinie der Ventileinrichtung realisiert werden.
Der hintere Zustand des Kühlmittels kann - analog zum vorde¬ ren Zustand des Kühlmittels - nach Bedarf bestimmt sein. Vor¬ zugsweise umfasst der hintere Zustand des Kühlmittels (zumin- dest) einen hinteren Zuleitungsdruck, mit dem das Kühlmittel in der Zuleitung zwischen der Ventileinrichtung und der
Beaufschlagungseinrichtung oder in der
Beaufschlagungseinrichtung beaufschlagt ist. Die vorliegende Erfindung ist prinzipiell auch bei normalen Kühleinrichtungen anwendbar, bei denen ein vorderer Zuleitungsdruck, den das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung aufweist, relativ niedrig ist. Vorzugsweise jedoch liegt der vordere Zuleitungsdruck zwischen 1,5 bar und 5,0 bar, insbesondere zwischen 2,0 bar und 3,0 bar.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen des Computerprogramms sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche 7 bis 9.
Erfindungsgemäß wird ein Computerprogramm der eingangs ge¬ nannten Art dadurch ausgestaltet,
- dass die Steuereinrichtung einen mit dem Sollwert für den Kühlmittelfluss korrespondierenden Sollwert für eine Öff¬ nungsstellung der Ventileinrichtung ermittelt und die Öffnungsstellung der Ventileinrichtung entsprechend dem ermittelten Sollwert einstellt, - dass durch Einstellen der Ventileinrichtung auf eine jeweilige Öffnungsstellung stufenlos oder in mehreren Stufen der Kühlmittelfluss einstellbar ist und
- dass die Ventilcharakteristik, bezogen auf einen Referenz- zustand, den das Kühlmittel in der Zuleitung vor der Ventileinrichtung aufweist, eine Kennlinie des Kühlmittelflus¬ ses als Funktion der Öffnungsstellung der Ventileinrichtung beschreibt . Die vorteilhaften Ausgestaltungen des Computerprogramms korrespondieren im wesentlichen mit denen des Betriebsverfahrens. Es wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert ist. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung erfindungsgemäß ausgebildet bzw. programmiert . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
FIG 1 eine Behandlungslinie für ein Metallband,
FIG 2 eine Kühleinrichtung und
FIG 3 eine Ventilcharakteristik.
Gemäß FIG 1 weist eine Behandlungslinie für ein Metallband 1 mindestens ein Walzgerüst 2 - meist mehrere Walzgerüste 2 in Tandemanordnung - und eine Haspeleinrichtung 3 auf. In den Walzgerüsten 2 wird das Metallband 1 gewalzt. Sodann wird das Metallband 1 mittels der Haspeleinrichtung 3 gehaspelt. Zwi¬ schen den Walzgerüsten 2 und/oder zwischen dem letzten Walzgerüst 2 und der Haspeleinrichtung 3 können Kühleinrichtungen 4 angeordnet sein. Mittels der Kühleinrichtungen 4 wird das Metallband 1 mit einem flüssigen Kühlmittel 5 gekühlt. Das flüssige Kühlmittel 5 ist in der Regel Wasser oder enthält zumindest als Hauptbestandteil Wasser. Die Behandlungslinie wird von einer Steuereinrichtung 6 ge¬ steuert. Die Steuereinrichtung 6 kann mehrere Teileinheiten umfassen, die jeweils einen Teil der Behandlungslinie steu¬ ern. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es darauf an, dass die Steuereinrichtung 6 zumindest eine der Kühleinrich- tungen 4 steuert. Nachfolgend wird daher in Verbindung mit den FIG 2 und 3 nur noch - stellvertretend für alle Kühlein¬ richtungen 4 - auf eine der Kühleinrichtungen 4 eingegangen.
Die Steuereinrichtung 6 ist, wie durch das Kürzel ,,μθ" ange- deutet, als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausge¬ bildet. Sie ist mit einem Computerprogramm 7 programmiert. Das Computerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8, der von der Steuereinrichtung 6 unmittelbar ausführbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Steuereinrichtung 6 be- wirkt die innere Funktionalität der Steuereinrichtung 6, die nachfolgend in Verbindung mit der Gesamtfunktionsweise der betrachteten Kühleinrichtung 4 näher erläutert wird.
Gemäß FIG 2 weist die Kühleinrichtung 4 eine
Beaufschlagungseinrichtung 9 auf. Mittels der
Beaufschlagungseinrichtung 9 wird das Metallband 1 mit dem Kühlmittel 5 beaufschlagt. Die Beaufschlagungseinrichtung 9 kann beispielsweise als oberer Spritzbalken ausgebildet sein, mittels dessen das Kühlmittel 5 von oben auf das Metallband 1 aufgebracht wird. Alternativ kann die
Beaufschlagungseinrichtung 9 beispielsweise als unterer
Spritzbalken ausgebildet sein, mittels dessen das Kühlmittel 5 von unten auf das Metallband 1 aufgebracht wird. Auch ande¬ re Ausgestaltungen sind möglich.
Das Kühlmittel 5 wird der Beaufschlagungseinrichtung 9 über eine Zuleitung 10 aus einem Reservoir 11 zugeführt. In der Zuleitung 10 ist eine Pumpe 12 angeordnet. Mittels der Pumpe 12 wird das Kühlmittel 5 mit einem Druck pV beaufschlagt, nachfolgend vorderer Zuleitungsdruck pV genannt. In der Zuleitung 10 ist weiterhin eine Ventileinrichtung 13 angeord- net. Die Ventileinrichtung 13 ist zwischen der Pumpe 12 und der Beaufschlagungseinrichtung 9 angeordnet.
Die Ventileinrichtung 13 ist als Servoventil ausgebildet. Durch entsprechendes Einstellen der Ventileinrichtung 13 auf eine jeweilige Öffnungsstellung s ist daher - siehe FIG 3 - ein Kühlmittelfluss F einstellbar ist, mit dem das Metallband 1 von der Beaufschlagungseinrichtung 9 pro Zeiteinheit beaufschlagt wird. Es ist möglich, dass die Öffnungsstellung s und damit auch der Kühlmittelfluss F entsprechend der durchgezo- genen Linie in FIG 3 stufenlos zwischen 0 und einem Maximal- fluss einstellbar sind. Alternativ ist es möglich, dass die Öffnungsstellung s und damit auch der Kühlmittelfluss F ent¬ sprechend den kleinen Punkten in FIG 3 in mehreren Stufen einstellbar sind. Die Anzahl an Stufen beträgt in diesem Fall mindestens drei. Beispielsweise kann sie bei 7 (= 23-l) , 15 (= 24-l) oder allgemein bei 2n-l (n = 5, 6, ...) liegen. In jedem Fall kann der Kühlmittelfluss F mittels der Ventilein¬ richtung 13 auf mehrere von 0 verschiedene Werte eingestellt werden .
Die in FIG 3 dargestellte - als solche rein beispielhafte - Abhängigkeit des Kühlmittelflusses F von der Öffnungsstellung s entspricht einer Kennlinie K des Kühlmittelflusses F als Funktion der Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13. Die Kennlinie K ist auf einen Referenzzustand ZR bezogen, das heißt dass die Kennlinie K nur dann gilt, wenn das Kühlmittel 5 in der Zuleitung 10 vor der Ventileinrichtung 13 den Referenzzustand ZR aufweist. Der Referenzzustand ZR umfasst vor- zugsweise zumindest einen Referenzdruck, mit dem das Kühlmit¬ tel 5 in der Zuleitung 10 vor der Ventileinrichtung 13 beaufschlagt ist. Die Kennlinie K stellt im Rahmen der vorliegenden Erfindung den relevanten Teil einer Ventilcharakteristik C der Ventileinrichtung 13 dar. Gegebenenfalls kann die Ventilcharakte¬ ristik C zusätzlich weitere Parameter der Ventileinrichtung 13 umfassen. Beispiele derartiger Parameter sind Verzöge- rungszeiten, die beim Verändern der Öffnungsstellung s auftreten können (Sprungantwort) . Dies ist im Rahmen der vorlie¬ genden Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung.
In der Zuleitung 10 ist vor der Ventileinrichtung 13 eine vordere Zustandserfassungseinrichtung 14 angeordnet. Mittels der vorderen Zustandserfassungseinrichtung 14 wird ein vorderer Zustand ZV des Kühlmittels 5 erfasst wird, den das Kühl¬ mittel 5 in der Zuleitung 10 vor der Ventileinrichtung 13 tatsächlich aufweist. Der vordere Zustand ZV umfasst vorzugs- weise zumindest den vorderen Zuleitungsdruck pV, mit dem das Kühlmittel 5 in der Zuleitung 10 vor der Ventileinrichtung 13 (tatsächlich) beaufschlagt ist.
Der Steuereinrichtung 6 werden gemäß FIG 2 ein Sollwert F* für den Kühlmittelfluss F und der vordere Zustand ZV zuge¬ führt. Weiterhin ist der Steuereinrichtung 6 die Ventilcharakteristik C der Ventileinrichtung 13 bekannt. Die Steuereinrichtung 6 ist daher in der Lage, anhand des Sollwertes F* für den Kühlmittelfluss F, des vorderen Zustandes ZV des Kühlmittels 5 und der Ventilcharakteristik C der Ventileinrichtung 13 - insbesondere der Kennlinie K - einen Sollwert s* für die Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13 zu ermitteln. Der ermittelte Sollwert s* für die Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13 korrespondiert mit dem vorgegebe- nen Sollwert F* für den Kühlmittelfluss F. Die Steuereinrich¬ tung 6 stellt die Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13 entsprechend dem ermittelten Sollwert s* ein. Die Steuerein- richtung 6 kann die Ventileinrichtung 13 alternativ gesteuert oder geregelt einstellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist gemäß FIG 2 in der Zuleitung 10 zwischen der Ventileinrichtung 13 und der Beaufschlagungseinrichtung 9 eine hintere Zustandserfassungseinrichtung 15 angeordnet. Mittels der hinteren Zustandserfassungseinrichtung 15 wird ein hinterer Zustand ZH des Kühlmittels 5 erfasst, den das Kühlmittel 5 in der Zuleitung 10 zwischen der Ventileinrichtung 13 und der Beaufschlagungseinrichtung 9 aufweist. Alternativ kann die hintere Zustandserfassungseinrichtung 15 in der
Beaufschlagungseinrichtung 9 selbst angeordnet sein. In diesem Fall wird mittels der hinteren Zustandserfassungseinrich- tung 15 ein hinterer Zustand ZH des Kühlmittels 5 erfasst, den das Kühlmittel 5 in der Beaufschlagungseinrichtung 9 selbst aufweist. Der hintere Zustand ZH wird ebenfalls der Steuereinrichtung 6 zugeführt. Die Steuereinrichtung 6 ist dadurch in der Lage, die Kennlinie K der Ventileinrichtung 13 anhand des vorderen Zustands ZV des Kühlmittels 5, des hinte¬ ren Zustands ZH des Kühlmittels 5 und der Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13 nachzuführen. Der hintere Zustand ZH kann insbesondere - analog zum vorderen Zustand ZV - einen hinteren Zuleitungsdruck pH umfassen, mit dem das Kühlmittel 5 in der Zuleitung 10 zwischen der Ventileinrichtung 13 und der Beaufschlagungseinrichtung 9 oder in der
Beaufschlagungseinrichtung 9 selbst beaufschlagt ist.
Zum Nachführen der Kennlinie K ist die Kennlinie K vorzugs- weise parametrisiert . Beispielsweise können Stützstellen vor¬ gegeben sein, für welche der zugehörige Kühlmittelfluss F de¬ finiert vorgegeben wird. Zwischen den Stützstellen erfolgt in diesem Fall eine Interpolation. Ergibt sich für eine Öffnungsstellung s der Ventileinrichtung 13, die zwischen zwei Stützstellen liegt, eine Abweichung des hinteren Zustands ZH von einem erwarteten hinteren Zustand, so können beispielsweise die für die beiden Stützstellen definierten Kühlmittelflüsse F entsprechend den Abständen der Öffnungsstellung s von den beiden Stützstellen gewichtet nachgeführt werden. Die Wichtung ist in diesem Fall umso stärker, je geringer der Abstand der Öffnungsstellung s von der jeweiligen Stützstelle ist .
Es ist möglich, dass der vordere Zuleitungsdruck pV, den das Kühlmittel 5 in der Zuleitung 10 vor der Ventileinrichtung 13 aufweist, relativ niedrig ist, beispielsweise bei ca. 0,2 bar bis 0,3 bar liegt. Vorzugsweise jedoch liegt der vordere Zu- leitungsdruck pV zwischen 1,5 bar und 5,0 bar. Insbesondere kann er zwischen 2,0 bar und 3,0 bar liegen.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson¬ dere kann auf einfache und kostengünstige Weise der Kühlmit- telfluss F genau und reproduzierbar eingestellt werden, wobei ein Überschwingen vermieden werden kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
1 Metallband
2 Walzgerüste
3 Haspeleinrichtung
4 Kühleinrichtungen
5 Kühlmittel
6 Steuereinrichtung
7 Computerprogramm
8 Maschinencode
9 Beaufschlagungseinrichtung
10 Zuleitung
11 Reservoir
12 Pumpe
13 Ventileinrichtung
14 vordere Zustandserfassungseinrichtung
15 hintere Zustandserfassungseinrichtung C Ventilcharakteristik
F Kühlmittelfluss
F* Sollwert für den Kühlmittelfluss
K Kennlinie
pH hinterer Zuleitungsdruck
pV vorderer Zuleitungsdruck
s Öffnungsstellung
s* Sollwert für die Öffnungsstellung
ZH hinterer Zustand
ZR Referenzzustand
ZV vorderer Zustand

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Betriebsverfahren für eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen eines Metallbandes (1) mittels eines flüssigen Kühlmittels (5) ,
- wobei die Kühleinrichtung (4) eine
Beaufschlagungseinrichtung (9) aufweist, mittels derer das Metallband (1) mit dem Kühlmittel (5) beaufschlagt wird,
- wobei das Kühlmittel (5) der Beaufschlagungseinrichtung (9) über eine Zuleitung (10) zugeführt wird,
- wobei in der Zuleitung (10) eine Ventileinrichtung (13) angeordnet ist,
- wobei durch Einstellen der Ventileinrichtung (13) auf eine jeweilige Öffnungsstellung (s) stufenlos oder in mehreren Stufen ein Kühlmittelfluss (F) einstellbar ist, mit dem das
Metallband (1) von der Beaufschlagungseinrichtung (9) pro Zeiteinheit beaufschlagt wird,
- wobei in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) eine vordere Zustandserfassungseinrichtung (14) angeordnet ist, mittels derer ein vorderer Zustand (ZV) des Kühlmit¬ tels (5) erfasst wird, den das Kühlmittel (5) in der Zulei¬ tung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist,
- wobei eine Steuereinrichtung (6) der Kühleinrichtung (4) anhand eines Sollwertes (F*) für den Kühlmittelfluss (F*), des vorderen Zustandes (ZV) des Kühlmittels (5) und einer
Ventilcharakteristik (C) der Ventileinrichtung (13) einen mit dem Sollwert (F*) für den Kühlmittelfluss (F) korres¬ pondierenden Sollwert (s*) für eine Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) ermittelt,
- wobei die Ventilcharakteristik (C) , bezogen auf einen Referenzzustand (ZR) , den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist, eine Kennlinie (K) des Kühlmittelflusses (F) als Funktion der Öff¬ nungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) beschreibt, - wobei die Steuereinrichtung (6) die Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) entsprechend dem ermittelten Sollwert (s*) einstellt.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der vordere Zustand (ZV) des Kühlmittels (5) einen vor¬ deren Zuleitungsdruck (pV) umfasst, mit dem das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) beaufschlagt ist.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- dass in der Zuleitung (10) zwischen der Ventileinrichtung (13) und der Beaufschlagungseinrichtung (9) oder in der Beaufschlagungseinrichtung (9) eine hintere Zustandserfas- sungseinrichtung (15) angeordnet ist, mittels derer ein hinterer Zustand (ZH) des Kühlmittels (5) erfasst wird, den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) zwischen der Ventileinrichtung (13) und der Beaufschlagungseinrichtung (9) oder in der Beaufschlagungseinrichtung (9) aufweist, und - dass die Steuereinrichtung (6) die Kennlinie (K) der Ventileinrichtung (13) anhand des vorderen Zustands (ZV) des Kühlmittels (5) , des hinteren Zustands (ZH) des Kühlmittels
(5) und der Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) nachführt .
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der hintere Zustand (ZH) des Kühlmittels (5) einen hin¬ teren Zuleitungsdruck (pH) umfasst, mit dem das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) zwischen der Ventileinrichtung (13) und der Beaufschlagungseinrichtung (9) oder in der
Beaufschlagungseinrichtung (9) beaufschlagt ist.
5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass ein vorderer Zuleitungsdruck (pV) , den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist, zwischen 1,5 bar und 5,0 bar liegt, insbesondere zwi¬ schen 2,0 bar und 3,0 bar.
6. Computerprogramm, das Maschinencode (8) umfasst, der von einer Steuereinrichtung (6) für eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen eines Metallbandes (1) mittels eines flüssigen Kühl¬ mittels (5) unmittelbar ausführbar ist,
- wobei die Ausführung des Maschinencodes (8) durch die Steu¬ ereinrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) -- anhand eines Sollwertes (F*) für einen Kühlmittelfluss (F) des flüssigen Kühlmittels (5) , mit dem das Metall¬ band (1) mittels einer Beaufschlagungseinrichtung (9) pro Zeiteinheit beaufschlagt werden soll,
-- eines vorderen Zustandes (ZV) des Kühlmittels (5) , den das Kühlmittel (5) in einer Zuleitung (10) für das flüs¬ sige Kühlmittel (5) vor einer in der Zuleitung (10) angeordneten Ventileinrichtung (13) aufweist, und
-- einer Ventilcharakteristik (C) der Ventileinrichtung
(13)
einen mit dem Sollwert (F*) für den Kühlmittelfluss (F) korrespondierenden Sollwert (s*) für eine Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) ermittelt und die Öffnungs- Stellung (s) der Ventileinrichtung (13) entsprechend dem ermittelten Sollwert (s*) einstellt,
- wobei das flüssige Kühlmittel (5) der Beaufschlagungsein¬ richtung (9) mittels der Zuleitung (10) zugeführt wird,
- wobei durch Einstellen der Ventileinrichtung (13) auf eine jeweilige Öffnungsstellung (s) stufenlos oder in mehreren
Stufen der Kühlmittelfluss (F) einstellbar ist und
- wobei die Ventilcharakteristik (C) , bezogen auf einen Referenzzustand (ZR) , den das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist, eine Kennli- nie (K) des Kühlmittelflusses (F) als Funktion der Öff¬ nungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) beschreibt.
7. Computerprogramm nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der vordere Zustand (ZV) des Kühlmittels (5) einen vor¬ deren Zuleitungsdruck (pV) umfasst, mit dem das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) beaufschlagt ist.
8. Computerprogramm nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Ausführung des Maschinencodes (8) durch die Steuer- einrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) die Kennlinie (K) der Ventileinrichtung (13) anhand des vorderen Zustands (ZV) des Kühlmittels (5) , eines hinteren Zustands (ZH) des Kühlmittels (5) , den das Kühlmittel (5) in der Zu¬ leitung (10) zwischen der Ventileinrichtung (13) und der Beaufschlagungseinrichtung (9) oder in der
Beaufschlagungseinrichtung (9) aufweist, und der Öffnungsstellung (s) der Ventileinrichtung (13) nachführt.
9. Computerprogramm nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der hintere Zustand (ZH) des Kühlmittels (5) einen hin¬ teren Zuleitungsdruck (pH) umfasst, mit dem das Kühlmittel (5) in der Zuleitung (10) zwischen der Ventileinrichtung (13) und der Beaufschlagungseinrichtung (9) oder in der
Beaufschlagungseinrichtung (9) beaufschlagt ist.
10. Steuereinrichtung für eine Kühleinrichtung (4) zum Kühlen eines Metallbandes (1) mittels eines flüssigen Kühlmittels
(5) , wobei die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet ist und mit einem Computerpro¬ gramm (7) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 programmiert ist.
11. Kühleinrichtung zum Kühlen eines Metallbandes (1) mittels eines flüssigen Kühlmittels (5) ,
- wobei die Kühleinrichtung eine Beaufschlagungseinrichtung (9) aufweist, mittels derer das Metallband (1) mit dem Kühlmittel (5) beaufschlagt wird,
- wobei das Kühlmittel (5) der Beaufschlagungseinrichtung (9) über eine Zuleitung (10) zugeführt wird,
- wobei in der Zuleitung (10) eine Ventileinrichtung (13) angeordnet ist,
- wobei durch Einstellen der Ventileinrichtung (13) auf eine jeweilige Öffnungsstellung (s) stufenlos oder in mehreren Stufen ein Kühlmittelfluss (F) einstellbar ist, mit dem das Metallband (1) von der Beaufschlagungseinrichtung (9) pro Zeiteinheit beaufschlagt wird,
wobei in der Zuleitung (10) vor der Ventileinrichtung (13) eine vordere Zustandserfassungseinrichtung (14) angeordnet ist, mittels derer ein vorderer Zustand (ZV) des Kühlmit¬ tels (5) erfasst wird, den das Kühlmittel (5) in der Zulei¬ tung (10) vor der Ventileinrichtung (13) aufweist,
wobei die Kühleinrichtung eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 10 aufweist.
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