CH646775A5 - Air cooler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftkühler zur Kühlung von Luft, die trocken ist und eine hohe Temperatur besitzt. The invention relates to an air cooler for cooling air that is dry and has a high temperature.

Beispielsweise in einer Stahlherstellungsanlage oder dergleichen ist es übliche Praxis, Aussenluft mit einer verhältnismässig niedrigen Temperatur in ein Gehäuse einzubringen, das mit verschiedenen elektrischen Geräten bestückt ist, um so die Geräte zu kühlen. For example, in a steelmaking plant or the like, it is common practice to introduce outside air at a relatively low temperature into a housing equipped with various electrical devices so as to cool the devices.

In letzter Zeit sind verschiedene Anlagen, z.B. eine obengenannte Stahlherstellungsanlage, in Ländern des mittleren Ostens aufgestellt worden, in denen die atmosphärische Aussenluft trocken ist und die eine extrem hohe Temperatur haben. Das Einbringen solcher Aussenluft unmittelbar in das vorgenannte Gehäuse würde ein überschreiten der Umgebungstemperatur von z.B. 40° Celsius bewirken, was verschiedene nachteilige Wirkungen auf die Geräte haben würde. Um eine solche Schwierigkeit zu verhindern, ist ein Wärmetauscher verwendet worden, der eine Anzahl von Kühlwasserrohren enthält, die zwischen einem Luftfilter und einem Gebläse angeordnet sind, das Luft in das Gehäuse saugt. Recently, various plants, e.g. an above-mentioned steel manufacturing plant, which has been set up in countries in the Middle East, in which the atmospheric outside air is dry and which has an extremely high temperature. The introduction of such outside air directly into the aforementioned housing would exceed the ambient temperature of e.g. Cause 40 ° Celsius, which would have various adverse effects on the devices. To prevent such a difficulty, a heat exchanger has been used which contains a number of cooling water pipes which are arranged between an air filter and a fan which draws air into the housing.

Nicht nur in Ländern des mittleren Ostens, sondern auch in vielen anderen Ländern der Welt werden die Mehrrohr-5 Wämeaustauscher in chemischen Anlagen verwendet, um beispielsweise Abgase von Dampfkesseln wiederzugewinnen oder die hohe Temperatur der die Dampfkessel umgebenden Luft zu kühlen. The multi-tube 5 heat exchangers are used in chemical plants not only in countries in the Middle East, but also in many other countries around the world, for example to recover exhaust gases from steam boilers or to cool the high temperature of the air surrounding the steam boilers.

Bei der üblichen Kühleinrichtung für trockene Luft mit io hoher Temperatur ist bei Anwendung einer indirekten Leitung der Wärme zwischen Wasser und Luft die Kühlwirkung von Luft nicht hoch, wodurch die Grösse und das Gewicht der Kühlvorrichtung vergrössert wird und ein grosser Raum für die Installation der Anlage erforderlich ist. Ausserdem er-15 fordert eine Vorrichtung unter Verwendung eines Mehrrohr-Wärmeaustauschers eine grosse Menge an Kühlwasser, das in einem einzigen Durchgang oder in einer konstanten Zirkulation fliessen muss. Ausserdem ist der Unterhalt des Wärmeaustauschers extrem aufwendig, und zwar mit Rücksicht auf 20 die Notwendigkeit von Reinigungsarbeiten an den komplizierten Kühlwasserrohren. In the conventional cooling device for dry air with a high temperature, the indirect effect of the heat between water and air is that the cooling effect of air is not high, which increases the size and weight of the cooling device and requires a large space for the installation of the system is. Furthermore, a device using a multi-tube heat exchanger requires a large amount of cooling water to flow in a single pass or in a constant circulation. In addition, the maintenance of the heat exchanger is extremely complex, considering the need for cleaning work on the complicated cooling water pipes.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Kühlung von Luft, die trocken ist und eine hohe Temperatur hat, wobei charakteristische Merkmale der Luft und die Ver-25 dampfung des Kühlwassers benutzt werden, um die oben beschriebenen Schwierigkeiten der bekannten Vorrichtungen auszuschalten. The aim of the invention is to provide a device for cooling air which is dry and has a high temperature, using characteristic features of the air and the evaporation of the cooling water in order to overcome the above-described difficulties of the known devices.

Erfindungsgemäss lässt sich dies mit einem Luftkühler erreichen, der die spezifischen Merkmale des Anspruchs 1 30 aufweist. According to the invention, this can be achieved with an air cooler which has the specific features of claim 1 to 30.

Dabei können die Mittel zur Rückführung von Wasser eine Pumpe sein, und es kann die Tourenzahl der Pumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des gekühlten Wassers geregelt werden. The means for returning water can be a pump, and the number of revolutions of the pump can be regulated depending on the temperature of the cooled water.

35 In einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel enthalten die Mittel zur Wasserrückführung ein fernbetätigbares Ventil, das in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Luft gesteuert wird. 35 In a preferred exemplary embodiment, the means for water return contain a remotely operable valve which is controlled as a function of the temperature of the cooled air.

Wahlweise kann eine Vorrichtung zur Regelung der Zu-40 fuhr des ersten Teils der Luft durch die Wasser-Kühlkammer vorgesehen sein, wobei diese Vorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Luft geregelt wird. Optionally, a device for regulating the supply of the first part of the air through the water cooling chamber can be provided, this device being regulated as a function of the temperature of the cooled air.

Vorzugsweise enthält die Vorrichtung zur Regelung der Zufuhr des ersten Teiles der Luft ein Gebläse, wobei die Tou-45 renzahl des Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Luft gesteuert werden kann. The device for regulating the supply of the first part of the air preferably contains a blower, the number of doors of the blower being able to be controlled as a function of the temperature of the cooled air.

Wahlweise kann die Vorrichtung zur Regelung der Zufuhr des ersten Teiles der Luft ein elektrisch gesteuerter Lüftungsschieber sein, der in Abhängigkeit von der Temperatur so der gekühlten Luft gesteuert wird. Optionally, the device for regulating the supply of the first part of the air can be an electrically controlled ventilation slide which is controlled as a function of the temperature of the cooled air.

Ferner kann ein Fühler für die Messung der Temperatur des die Luft-Kühlkammer durchsetzenden gekühlten Wassers vorgesehen sein, und es kann ein weiterer Fühler für die Messung der Feucht-Temperatur des ersten Teils der Luft vorge-55 sehen sein, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Zufuhr des ersten Teils der Luft in Abhängigkeit von den so gemessenen Temperaturen gesteuert werden kann. Furthermore, a sensor can be provided for measuring the temperature of the cooled water passing through the air cooling chamber, and a further sensor can be provided for measuring the wet temperature of the first part of the air, the device for controlling the Supply of the first part of the air can be controlled depending on the temperatures measured in this way.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an 60 Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention is explained in more detail below with the aid of 60 exemplary embodiments. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Luftkühlers gemäss einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, in einer vertikalen Schnittansicht, 1 is a schematic representation of an air cooler according to a preferred exemplary embodiment of the invention, in a vertical sectional view,

65 Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des Luftkühlers gemäss der Erfindung, 65 Fig. 2 is a graphical representation to explain the operation of the air cooler according to the invention,

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen abgewandelter Ausführungsbeispiele, bei denen Vorrichtungen zur Steue- 3 and 4 are schematic representations of modified embodiments in which devices for control

3 3rd

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rung des Umlaufwassers für die Regelung der Luftkühlung vorgesehen sind, und zwar in vertikalen Schnittansichten, circulation water for the regulation of air cooling are provided, namely in vertical sectional views,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei welchem die Kühlung der Luft durch eine Steuervorrichtung für einen ersten Teil der Luft geregelt wird. Fig. 5 is a schematic representation of a further embodiment of the invention, in which the cooling of the air is controlled by a control device for a first part of the air.

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die Änderungen der Kühlleistung und der Luftmenge bei verschiedenen Offnungs-graden einer Jalousie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt, 6 is a graph showing changes in the cooling capacity and the amount of air at various degrees of opening of a blind in the embodiment of FIG. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei welchem die Strömungsgeschwindigkeit eines ersten Teiles der Luft durch die Ausgangssignale zweier Thermometer gesteuert wird. Fig. 7 is a schematic representation of a further embodiment of the invention, in which the flow rate of a first part of the air is controlled by the output signals of two thermometers.

In Fig. 1 ist ein Luftkühler gemäss der Erfindung dargestellt. Das Innere eines Gehäuses 1 des Luftkühlers ist durch eine horizontale Wand in eine obere und eine untere Kammer geteilt, von denen die obere Kammer 3 einen Wasser-Kühlteil und die untere Kammer 4 einen Luft-Kühlteil bilden. An air cooler according to the invention is shown in FIG. The interior of a housing 1 of the air cooler is divided by a horizontal wall into an upper and a lower chamber, of which the upper chamber 3 forms a water cooling part and the lower chamber 4 forms an air cooling part.

In der oberen Kammer 3 ist ein Füllkörper, im Folgenden als Verdampfer 5 bezeichnet, vorgesehen (genaugenommen, wird auch eine Kühlung erreicht), auf dem Umlaufwasser in der Kammer 3 in direkten Kontakt mit Luft gebracht wird, um so gekühlt zu werden. Über dem Verdampfer 5 in der oberen Kammer 3 ist eine Wassersprühvorrichtung 6 vorgesehen. Eine erste Lufteinlass-Jalousie 7 ist in einer Wand auf einer Seite des Gehäuses 1 vorgesehen, um einen ersten Teil der Luft in die obere Kammer 3 einzulassen, während eine Luftauslassöffnung 8 auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 vorgesehen ist, so dass der erste Teil der Luft, der die obere Kammer 3 durchsetzt hat, durch die Öffnung 8, die nach aufwärts gerichtet ist, ausgestossen wird. Ein Gebläse 9 ist ferner in der Luftauslassöffnung 8 vorgesehen, das die Luft aus dem Wasser-Kühlteil ausbringt. In the upper chamber 3, a packing, hereinafter referred to as evaporator 5, is provided (strictly speaking, cooling is also achieved), on which circulating water in the chamber 3 is brought into direct contact with air in order to be cooled. A water spray device 6 is provided above the evaporator 5 in the upper chamber 3. A first air inlet blind 7 is provided in a wall on one side of the housing 1 to admit a first part of the air into the upper chamber 3, while an air outlet opening 8 is provided on the opposite side of the housing 1 so that the first part the air which has passed through the upper chamber 3 is expelled through the opening 8 which is directed upwards. A blower 9 is also provided in the air outlet opening 8, which discharges the air from the water cooling section.

Die horizontale Trennwand 2 des Gehäuses 1 ist mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Wassergefässes 10 unter dem Verdampfer 5 versehen, das sich in der oberen Kammer 3 befindet, welche den Wasser-Kühlteil der Erfindung darstellt. Eine grosse Anzahl von Löchern sind durch die Bodenwand des Wassergefasses 10 gebohrt, so dass das in dem Gefäss 10 enthaltene Wasser durch diese Löcher nach abwärts gesprüht wird. The horizontal partition 2 of the housing 1 is provided with an opening for receiving a water vessel 10 under the evaporator 5, which is located in the upper chamber 3, which is the water cooling part of the invention. A large number of holes are drilled through the bottom wall of the water vessel 10, so that the water contained in the vessel 10 is sprayed downwards through these holes.

Unter dem Wassergefäss 10 ist ein Füllkörper, im Folgenden als Kühler 11 bezeichnet, der im wesentlichen die gleiche Konstruktion aufweist wie der Verdampfer 5 in der unteren Kammer 4 vorgesehen, welcher den Luft-Kühlteil des Luftkühlers bildet, so dass das aus dem Gefäss 10 nach abwärts gesprühte Wasser in direkten Kontakt mit Luft auf der Oberfläche des Kühlers 11 gelangt, wobei die Luft durch das aus dem Gefäss 10 nach abwärts gesprühte Wasser gekühlt wird. Under the water vessel 10 is a filler body, hereinafter referred to as a cooler 11, which has essentially the same construction as the evaporator 5 in the lower chamber 4, which forms the air cooling part of the air cooler, so that from the vessel 10 water sprayed downward comes into direct contact with air on the surface of the cooler 11, the air being cooled by the water sprayed downward from the vessel 10.

Unter der ersten Lufteinlassjalousie 7 für die obere Kammer 3 ist eine zweite Lufteinlassjalousie 12 vorgesehen, durch die ein zweiter Teil der Luft in die untere Kammer 4 eingeführt wird. Eine weitere Luftauslassöffnung 13 mit einer Jalousie ist in der gegenüberliegenden Wand der unteren Kammer 4 vorgesehen, so dass der zweite Teil der Luft, die horizontal von der zweiten Lufteinlassjalousie 12 in die untere Kammer 4 eingeführt und durch das aus dem Gefäss 10 gesprühte Wasser und auch teilweise durch die latente Verdampfungswärme gekühlt wird, aus der Luftauslassöffnung 13 austritt. Sie wird beispielsweise in ein nicht gezeigtes Gehäuse eingeführt, in dem verschiedene elektrische Geräte installiert sind. In der unteren Kammer 4 und nahe der Öffnung 13 ist ein Gebläse 14 vorgesehen, welches die gekühlte Luft in das Gehäuse oder dergleichen einführt, und es ist ein Wasserabscheider 15 vorgesehen, welcher das Eindringen von Wassertröpfchen in das Gehäuse verhindert. Provided under the first air inlet blind 7 for the upper chamber 3 is a second air inlet blind 12, through which a second part of the air is introduced into the lower chamber 4. Another air outlet opening 13 with a blind is provided in the opposite wall of the lower chamber 4, so that the second part of the air that is horizontally introduced from the second air inlet blind 12 into the lower chamber 4 and through the water sprayed from the vessel 10 and also is partially cooled by the latent heat of vaporization, emerges from the air outlet opening 13. For example, it is inserted into a housing, not shown, in which various electrical devices are installed. In the lower chamber 4 and near the opening 13 there is provided a blower 14 which introduces the cooled air into the housing or the like, and a water separator 15 is provided which prevents water droplets from entering the housing.

Der Verdampfer 5, der in der oberen Kammer 3 angeordnet ist, und der Kühler 11, der sich in der unteren Kammer 4 befindet, können aus irgendeiner chemisch inaktiven und ko-rosionsfesten Substanz bestehen und eine grosse Oberfläche pro Gewichtseinheit aufweisen. The evaporator 5, which is arranged in the upper chamber 3, and the cooler 11, which is located in the lower chamber 4, can consist of any chemically inactive and corrosion-resistant substance and have a large surface area per unit weight.

5 Beispielsweise kann der Verdampfer 5 und der Kühler 11 aus übereinanderliegenden parallelen Schichten eines Gewebes, aus Drahtsieben, Metallplatten oder Kunststoffplatten bestehen. 5 For example, the evaporator 5 and the cooler 11 can consist of superimposed parallel layers of a fabric, of wire screens, metal plates or plastic plates.

Der einzige Unterschied zwischen dem Verdampfer 5 und io Kühler 11 ist der, dass der Verdampfer 5 die Verdampfung des Wassers fördert, während der Kühler 11 nicht nur die Verdampfung des Wassers fördert, sondern auch die Luft mittels des vorgekühlten Wassers aus dem Wasserbehälter 10 wirksam kühlt. The only difference between the evaporator 5 and the cooler 11 is that the evaporator 5 promotes the evaporation of the water, while the cooler 11 not only promotes the evaporation of the water, but also effectively cools the air by means of the pre-cooled water from the water tank 10 .

i5 Am Boden der unteren Kammer 4 ist ein Wasserbehälter i5 At the bottom of the lower chamber 4 is a water tank

16 vorgesehen, welcher das vom Kühler 11 herabtropfende Wasser aufnimmt. Der Wasserbehälter 16 ist über einen Filter 16 provided which receives the water dripping from the cooler 11. The water tank 16 is through a filter

17 mit einer Pumpe 18 verbunden, welche für die Rückführung des Wassers aus dem Behälter 16 über eine Leitung 19 17 connected to a pump 18, which for the return of the water from the container 16 via a line 19th

20 zur Wassersprühvorrichtung 6 verwendet wird, die im oberen Teil der oberen Kammer 3 vorgesehen ist. Ferner ist mit dem Behälter 16 eine Wassernachfüllvorrichtung 20 verbunden, durch die der Wasserspiegel in dem Behälter 16 mit Hilfe eines Schwimmerventils 30 auf konstanter Höhe gehalten wird. 25 Im Betrieb wird das Wasser, das durch die Pumpe 18 aus dem Wasserbehälter 16 heraufgepumpt worden ist, aus der Sprühvorrichtung 6 nach abwärts gesprüht, und zwar über den Verdampfer 5 in der oberen Kammer 3, während ein erster Teil der Luft von der ersten Lufteinlassjalousie 7 in die 30 obere Kammer 3 eingeführt wird. Das nach abwärts gesprühte Wasser und die horizontal durch die obere Kammer 3 strömende Luft werden auf der Oberfläche des Verdampfers 5 in direkten Kontakt miteinander gebracht, und es wird eine bestimmte Wärmemenge zwischen Luft und Wasser ausge-35 tauscht. D.h., wenn das auf den Verdampfer 5 gesprühte Wasser eine verhältnismässig hohe Temperatur besitzt und die den Verdampfer durchsetzende Luft extrem trocken ist, wird das Wasser durch die latente Verdampfungswärme des Wassers gekühlt, wobei das Ausmass der Kühlung des Was-40 sers viel grösser ist als sie durch direkten Wärmeaustausch zwischen Wasser und Luft sein würde. Somit wird die Temperatur des durch die obere Kammer 3 nach abwärts gesprühten Wassers verringert, und es wird das so gekühlte Wasser in dem Wasserbehälter 10 gesammelt. Andererseits wird die 45 Temperatur der Luft, die den Verdampfer 5 durchsetzt hat, um einen entsprechenden Betrag erhöht, und die erwärmte Luft wird durch das Gebläse 9 nach aussen gefördert. 20 is used for the water spray device 6, which is provided in the upper part of the upper chamber 3. Furthermore, a water refill device 20 is connected to the container 16, by means of which the water level in the container 16 is kept at a constant level by means of a float valve 30. 25 In operation, the water pumped up from the water tank 16 by the pump 18 is sprayed downward from the sprayer 6, via the evaporator 5 in the upper chamber 3, while a first part of the air from the first air inlet blind 7 is introduced into the upper chamber 3. The water sprayed downwards and the air flowing horizontally through the upper chamber 3 are brought into direct contact with one another on the surface of the evaporator 5, and a certain amount of heat is exchanged between air and water. That is, if the water sprayed onto the evaporator 5 has a relatively high temperature and the air passing through the evaporator is extremely dry, the water is cooled by the latent heat of vaporization of the water, the extent of the cooling of the water being much greater than it would be through direct heat exchange between water and air. Thus, the temperature of the water sprayed downward through the upper chamber 3 is reduced, and the water thus cooled is collected in the water tank 10. On the other hand, the temperature of the air which has passed through the evaporator 5 is increased by a corresponding amount, and the heated air is conveyed to the outside by the fan 9.

Das im Wasserbehälter 10 enthaltene Wasser wird durch eine Anzahl die Bodenwand des Behälters durchsetzende Lö-50 eher über den in der unteren Kammer 4 befindlichen Kühler 11 gesprüht, so dass das aus dem Behälter 10 ausgesprühte Wasser auf der Oberfläche des Kühlers 11 in Kontakt mit dem zweiten Teil der Luft gebracht wird, welches die untere Kammer 4 horizontal durchsetzt, und zwar unter der Saug-55 Wirkung des Gebläses 14. Somit wird die Luft durch das auf den Kühler 11 gesprühte Wasser gekühlt, und es wird das Wasser anschliessend im Wasserbehälter 16 gesammelt. The water contained in the water tank 10 is sprayed by a number of Lö-50 passing through the bottom wall of the tank rather over the cooler 11 located in the lower chamber 4, so that the water sprayed out of the tank 10 on the surface of the cooler 11 in contact with the is brought second part of the air, which passes horizontally through the lower chamber 4, under the action of the blower 14. Thus the air is cooled by the water sprayed onto the cooler 11, and the water subsequently becomes in the water tank 16 collected.

Der vorgenannte Wärmeaustausch zwischen dem ausgesprühten Wasser und dem zweiten Teil der Luft in der unteren 6o Kammer 4 erfolgt in umgekehrter Richtung zu dem Vorgang zwischen dem ausgesprühten Wasser und dem ersten Teil der Luft in der oberen Kammer 3, weil die Temperatur des ausgesprühten Wassers in der unteren Kammer 4 niedriger ist als diejenige des zweiten Teiles der Luft. Die für die Verdamp-65 fung des ausgesprühten Wassers in der unteren Kammer 4 erforderliche latente Wärme ist geringer als die sensible Wärme (für die Erhöhung der Temperatur), die beim Wärmeaustausch mit dem zweiten Teil der Luft in der unteren Kammer The aforementioned heat exchange between the sprayed water and the second part of the air in the lower 6o chamber 4 takes place in the opposite direction to the process between the sprayed water and the first part of the air in the upper chamber 3, because the temperature of the sprayed water in the lower chamber 4 is lower than that of the second part of the air. The latent heat required for the evaporation of the sprayed water in the lower chamber 4 is less than the sensible heat (for increasing the temperature), which occurs when the heat is exchanged with the second part of the air in the lower chamber

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4 von dem gleichen Wasser aufgenommen worden ist. Infolgedessen wird die Temperatur des in die untere Kammer 4 eingesprühten Wassers erhöht, und es wird der zweite Teil der durch die untere Kammer 4 strömenden Luft gekühlt. 4 has been absorbed by the same water. As a result, the temperature of the water sprayed into the lower chamber 4 is raised and the second part of the air flowing through the lower chamber 4 is cooled.

Der so durch den Wärmeaustausch auf der Oberfläche des Kühlers 11 in der unteren Kammer 4 gekühlte zweite Teil der Luft wird dann durch einen Abscheider 15 geführt, um die in der Luft enthaltenen Wassertröpfchen abzuscheiden, und es wird die Luft durch das Gebläse 14 in ein nicht gezeigtes Gehäuse eingeführt. The second part of the air thus cooled by the heat exchange on the surface of the cooler 11 in the lower chamber 4 is then passed through a separator 15 to separate the water droplets contained in the air, and the air is not blown into by the blower 14 shown housing introduced.

Wenn das ausgesprühte Wasser auf den Oberflächen des Verdampfers 5 und des Kühlers 11 mit Luft in Kontakt gebracht wird, werden verschiedene Fremdteilchen, wie Staub, die in der Luft enthalten sind, in das Wasser gelangen und in dem Wasserbehälter 16 gesammelt. Der in der Leitung 19 vorgesehene Filter 17 verhindert, dass Staub in die Sprühvorrichtung 6 gelangt. Wenn der Wasserspiegel in dem Behälter 16 absinkt, wird die Wasserauffüllvorrichtung 20 durch das Schwimmerventil 30 betätigt, so dass das durch die Verdampfung verlorengegangene Wasser wieder ersetzt wird. When the sprayed water on the surfaces of the evaporator 5 and the cooler 11 is brought into contact with air, various foreign particles such as dust contained in the air get into the water and are collected in the water tank 16. The filter 17 provided in the line 19 prevents dust from getting into the spray device 6. When the water level in the container 16 drops, the water filling device 20 is actuated by the float valve 30, so that the water lost due to the evaporation is replaced again.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Kühlwirkung von feuchter Luft. Angenommen, dass die Wasserkühlkammer 3 weggelassen wird, so wird der zweite Teil der Luft, der sich beispielsweise in einem Zustand im Punkte A (auf 43° Celsius und einer relativen Feuchtigkeit von 29%) auf einer konstanten Enthalpie-Linie (20,4 Kcal/ Kg) befindet, in Kontakt mit dem ausgesprühten Wasser gebracht, um so Wärme zwischen den Medien auszutauschen. Es kann angenommen werden, dass die so gekühlte und sich in einem stabilen Zustand befindende Luft sich adiabatisch von dem unteren Feuchtigkeitspunkt A zu einem höheren Feuchtigkeitspunkt B (bei einer Temperatur von 35 °C und 54% relativer Feuchtigkeit) bewegt und zuletzt in die Nähe eines gesättigten Feuchtigkeitspunktes C gelangt (bei einer Trocken-Temperatur von 26,8 °Cmit 100% relativer Feuchtigkeit) auf der gleichen konstanten Enthalpie-Linie (20,4 Kcal/Kg). Im stabilen Endzustand wird der Wärmeaustausch zwischen dem ausgesprühten Wasser und dem zweiten Teil der Luft zu Null. Wenn ferner zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns die Temperatur des ausgesprühten Wassers höher ist als diejenige des Punktes C, ist eine Wärmemenge, die aus dem ausgesprühten Wasser als latente Wärme entzogen worden ist, grösser als die sensible Wärme (für die Erhöhung der Temperatur) die von dem gleichen Wasser aufgenommen worden ist, wodurch die Temperatur des ausgesprühten Wassers erniedrigt wird. Wenn umgekehrt zur Zeit des Betriebsbeginns die Temperatur des ausgesprühten Wassers niedriger ist als diejenige des Punktes C, überschreitet die durch das ausgesprühte Wasser aufgenommene sensible Wärme die für die Verdampfung eines Teiles des Wassers verbrauchte latente Wärme, so dass die Temperatur des ausgesprühten Wassers erhöht wird. Mit Rücksicht auf die obengenannten 2 Gründe wird der Zustandspunkt für die stabilisierte Luft-Wasser-Mi-schung nahe an den Punkt C verschoben, der auf der von dem Punkt A ausgehenden konstanten Enthalpie-Linie liegt. Fig. 2 is a graph showing the cooling effect of humid air. Assuming that the water cooling chamber 3 is omitted, the second part of the air, which, for example, is in a state at point A (to 43 ° Celsius and a relative humidity of 29%) on a constant enthalpy line (20.4 Kcal / Kg) is brought into contact with the sprayed water so as to exchange heat between the media. It can be assumed that the air cooled in this way and in a stable state moves adiabatically from the lower humidity point A to a higher humidity point B (at a temperature of 35 ° C. and 54% relative humidity) and finally in the vicinity of one saturated humidity point C reaches (at a dry temperature of 26.8 ° C with 100% relative humidity) on the same constant enthalpy line (20.4 Kcal / Kg). In the stable final state, the heat exchange between the sprayed water and the second part of the air becomes zero. Further, when the temperature of the sprayed water is higher than that of the point C at the time of the start of operation, an amount of heat extracted from the sprayed water as latent heat is larger than the sensible heat (for raising the temperature) that of the same water has been taken up, which lowers the temperature of the sprayed water. Conversely, when the temperature of the sprayed water is lower than that of the point C at the time of operation, the sensible heat absorbed by the sprayed water exceeds the latent heat consumed for the evaporation of a part of the water, so that the temperature of the sprayed water is increased. In consideration of the 2 reasons mentioned above, the state point for the stabilized air-water mixture is shifted close to point C, which lies on the constant enthalpy line starting from point A.

In einem Falle, in dem die obere Kammer 3, welche den Wasserkühlteil darstellt, das heisst beim Verdampfer, der so ausgebildet ist, wie es in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigt ist, wird das ausgesprühte Wasser in der Kammer 3 auf eine Temperatur gekühlt, die einem Zustandspunkt E (z.B. bei 22,8 °C) entspricht, der niedriger liegt als die Temperatur des Punktes C. In diesem Falle ist die Menge an verdampftem Wasser geringer als diejenige im Punkt C, und es wird die in der unteren Kammer 4 gekühlte Luft in einen Zustandspunkt D (von 35 °C und einer relativen Feuchtigkeit von 46%) gebracht, der auf einer Linie AE liegt, wodurch die relative Feuchtigkeit der gekühlten Luft auf einen geringeren Wert reduziert wird als derjenige, der erhalten wird, wenn die Wasserkühlkammer 3 nicht vorgesehen ist. Mit anderen Worten, es wird gemäss der Erfindung ein Teil der gleichen trockenen und auf hoher Temperatur befindlichen Luft dazu verwendet, eine in einer ersten Kammer um-5 laufende Wassermenge zu kühlen, während der andere Teil der Luft in einer zweiten Kammer als zu kühlende Substanz verwendet wird, und zwar unter Verwendung der Verdampfungswirkung des Kühlwassers, so dass die trockene Luft mit hoher Temperatur mit hohem Wirkungsgrad gekühlt werden ìokann. In a case in which the upper chamber 3, which represents the water cooling part, that is to say in the evaporator, which is designed as shown in the preferred exemplary embodiment according to FIG. 1, the sprayed water in the chamber 3 is brought to a temperature cooled, which corresponds to a state point E (e.g. at 22.8 ° C), which is lower than the temperature of point C. In this case, the amount of evaporated water is less than that in point C, and it becomes that in the lower Chamber 4 brought cooled air to a condition point D (of 35 ° C and a relative humidity of 46%), which lies on a line AE, whereby the relative humidity of the cooled air is reduced to a lower value than that which is obtained if the water cooling chamber 3 is not provided. In other words, according to the invention, part of the same dry and high-temperature air is used to cool an amount of water circulating in a first chamber, while the other part of the air in a second chamber is used as the substance to be cooled is used, using the evaporation effect of the cooling water so that the dry air can be cooled with high temperature with high efficiency.

Die oben beschriebene Luftkühlvorrichtung kann ferner mit verschiedenen Steuergeräten versehen sein, die den Betrieb des Luftkühlers regeln, und zwar in Abhängigkeit von verschiedenen Umweltbedingungen. The air cooling device described above can also be provided with various control devices that regulate the operation of the air cooler, depending on different environmental conditions.

15 Beispielsweise ist in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Temperaturfühler 21 in der Nähe der Auslassöff-nung 13 vorgesehen, welcher die Temperatur der gekühlten Luft an dieser Stelle misst. Ein Ausgangssignal von dem Temperaturfühler 21 wird einem Wasser-Durchfluss-Steuergerät 20 22 zugeführt, und es wird ein Ausgangssignal dieser Vorrichtung dafür verwendet, die Tourenzahl eines Elektromotors 23 zu steuern, welcher die Wasserpumpe 18 antreibt. Somit wird die der Wassersprühvorrichtung 6 zugeführte Wassermenge verändert, um die Kühlkapazität oder Kühlleistung des Luft-25 kühlers zu steuern. For example, in the exemplary embodiment shown in FIG. 3, a temperature sensor 21 is provided in the vicinity of the outlet opening 13, which measures the temperature of the cooled air at this point. An output signal from the temperature sensor 21 is supplied to a water flow control device 20 22, and an output signal of this device is used to control the number of revolutions of an electric motor 23 which drives the water pump 18. Thus, the amount of water supplied to the water spray device 6 is changed to control the cooling capacity or cooling capacity of the air cooler.

Wenn z.B. die äussere atmosphärische Temperatur absinkt, sinkt auch die Temperatur auf der Auslassseite des zweiten Teiles der Luft, welche die untere Kammer 4 durchsetzt, ab. Das Absinken der Temperatur des zweiten Teiles 30 der Luft wird durch den Temperaturfühler 21 festgestellt, und es wird ein Absinken der Temperatur unter einen vorbestimmten Wert dazu verwendet, die Strömungsgeschwindigkeitssteuervorrichtung 22 zu betätigen, um so die Tourenzahl der Pumpe 18 zu vermindern. Somit wird die Strömungs-35 geschwindigkeit des Wasser, das aus dem Behälter 16 zur Wassersprühvorrichtung 6 zurückgefördert wird, verringert, und es wird die Kühlkapazität oder Kühlleistung für den zweiten Teil der die untere Kammer 4 durchsetzenden Luft verringert. If e.g. the outer atmospheric temperature drops, the temperature on the outlet side of the second part of the air which passes through the lower chamber 4 also decreases. The drop in temperature of the second portion 30 of the air is sensed by the temperature sensor 21 and a drop in temperature below a predetermined value is used to actuate the flow rate control device 22 so as to reduce the number of revolutions of the pump 18. Thus, the flow rate of the water returned from the tank 16 to the water spray device 6 is reduced, and the cooling capacity or cooling capacity for the second part of the air passing through the lower chamber 4 is reduced.

"fo Wenn umgekehrt der Temperaturfühler 21 eine höhere Temperatur der ausgebrachten Luft feststellt, wird das Was-ser-Durchfluss-Steuergerät 22 die Strömungsgeschwindigkeit erhöhen, wodurch auch die Kühlkapazität oder Kühlleistung der Vorrichtung erhöht wird. "Conversely, if the temperature sensor 21 detects a higher temperature of the discharged air, the water flow controller 22 will increase the flow rate, thereby also increasing the cooling capacity or cooling capacity of the device.

45 Auf diese Weise kann durch die Regelung der Tourenzahl der Wasserumlaufpumpe 18 die Temperatur der gekühlten Luft, die beispielsweise einem Gehäuse zugeführt wird, auf einen vorbestimmten Wert stabilisiert werden. 45 In this way, by regulating the number of revolutions of the water circulation pump 18, the temperature of the cooled air, which is supplied, for example, to a housing, can be stabilized to a predetermined value.

In noch einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 504 gezeigt ist, ist ein die Wasserströmungsgeschwindigkeit regulierendes Ventil 24 auf der Druckseite der Pumpe 18 vorge- , sehen, das vom Wasser-Durchfluss-Steuergerät 22 gesteuert werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Temperaturmessvorrichtung 21. Die Steuerung des ss Ventils 24 regelt die Menge des von der Wassersprühvorrichtung 6 ausgesprühten Wassers, um so die Kühlkapazität oder Kühlleistung in der gleichen Weise zu steuern, wie es oben beschrieben ist. In yet another embodiment, as shown in FIG. 504, a water flow rate regulating valve 24 is provided on the pressure side of the pump 18 that can be controlled by the water flow controller 22 depending on the output of the temperature measuring device 21. The control of the ss valve 24 regulates the amount of water sprayed from the water spraying device 6 so as to control the cooling capacity or cooling power in the same manner as described above.

In noch einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. «o5 gezeigt ist, wird die Kühlkapazität der Kühlvorrichtung dadurch geregelt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teiles der Luft durch die obere Kammer 3 gesteuert wird. Im einzelnen ist in der Lufteinlassjalousie 7 vor dem Verdampfer 5 in der oberen Kammer 3 ein Lüftungsschieber 26 vorgesehen, der durch einen Elektromotor 25 betätigt wird. Ferner ist ein Luft-Durchströmungs-Steuergerät 27 anstelle des Wasser-Durchfluss-Steuergeräts 22, wie es in den Fuguren 3 und 4 gezeigt ist, vorgesehen. Das Luft-Durchströmungs-Steuergerät In yet another embodiment, as shown in FIG. 05, the cooling capacity of the cooling device is controlled by controlling the flow rate of the first part of the air through the upper chamber 3. In particular, a ventilation slide 26 is provided in the air inlet blind 7 in front of the evaporator 5 in the upper chamber 3 and is operated by an electric motor 25. Furthermore, an air flow control device 27 is provided instead of the water flow control device 22, as shown in FIGS. 3 and 4. The air flow control unit

5 646 775 5,646,775

27 justiert die Öffnung des durch den Elektromotor gesteuer- eine konstante Enthalpie-Linie ab. Nach der Stabilisierung ten Lüftungsschiebers 26 in Abhängigkeit von der durch den der Wassertemperatur wird der Betrieb der Wasserkühlkam- 27 adjusts the opening of the enthalpy line controlled by the electric motor. After stabilization of the ventilation slide 26 as a function of the water temperature, the operation of the water cooling chamber is

Temperaturfühler 21 festgestellten Temperatur. mer nach Wunsch gesteuert, und zwar durch Messung der Temperature sensor 21 detected temperature. controlled as desired, by measuring the

Wenn z.B. die durch den Temperaturfühler 21 festgestellte Temperatur des zirkulierenden Wassers, und es kann die If e.g. the temperature of the circulating water detected by the temperature sensor 21, and it can be the

Temperatur niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, wird der 5 Temperatur der gekühlten Luft auch durch die obenbeschrie- Temperature is lower than a predetermined value, the temperature of the cooled air is also determined by the above-described

Elektromotor durch das Luft-Durchströmungs-Steuergerät bene Steuerung der Wasserkühlkammer stabilisiert werden. Electric motor can be stabilized by the air flow control unit bene control of the water cooling chamber.

27 gesteuert, so dass der Motor 25 die Öffnung des Lüftungs- In dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im schiebers 26 verringert. Somit wird die Strömungsgeschwin- Wasserbehälter 16 zur Messung der Wassertemperatur ein digkeit des ersten Teiles der Luft entlang einer Strömungs- Temperaturfühler 28 vorgesehen, und es ist stromaufwärts geschwindigkeitskurve Q in Figur 6 verringert, und es wird 10 der Wasserkühlkammer 3 ein weiterer Temperaturfühler 29 27 controlled so that the motor 25, the opening of the ventilation. In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the slide 26 is reduced. Thus, the flow rate water tank 16 for measuring the water temperature is provided to the first part of the air along a flow temperature sensor 28, and the upstream speed curve Q in FIG. 6 is reduced, and another temperature sensor 29 becomes 10 of the water cooling chamber 3

damit auch die Kühlwirkung auf das ausgesprühte Wasser zur Messung der Feuchtkugeltemperatur des ersten Teiles der verringert. Die Verringerung der Kühlwirkung wiederum ver- Luft vorgesehen. Die Ausgangssignale der beiden Fühler 28 thus also the cooling effect on the sprayed water for measuring the wet bulb temperature of the first part of the reduced. The reduction in the cooling effect is again provided for by air. The output signals of the two sensors 28

ringert die Kühlkapazität L der unteren Kammer, wie es in und 29 werden einer Luft-Durchströmungs-Steuergerät 27 zu- reduces the cooling capacity L of the lower chamber, as shown in FIGS.

Fig. 6 gezeigt ist, und es wird die Temperatur der von der un- geführt und es wird das Ausgangssignal des Geräts 27 für die teren Kammer 4 abgegebenen Luft erhöht. 15 Steuerung des Gebläses 9 verwendet. D.h., wenn die Tempe- FIG. 6 is shown, and the temperature of the air discharged is increased and the output signal of the device 27 for the outer chamber 4 is increased. 15 control of the blower 9 used. That is, if the temperature

Wenn umgekehrt die durch den Temperaturfühler 21 fest- ratur des umlaufenden Wassers in die Nähe der Feuchtkugel- Conversely, if the temperature of the circulating water through the temperature sensor 21 in the vicinity of the wet bulb

gestellte Temperatur höher ist als der vorbestimmte Wert, Temperatur des ersten Teiles der Luft gebracht wird, wird die wird der Elektromotor 25 so gesteuert, dass die Öffnung des Temperatur des umlaufenden Wassers stabil, und es wird des- set temperature is higher than the predetermined value, temperature of the first part of the air is brought, the electric motor 25 is controlled so that the opening of the temperature of the circulating water is stable, and it will-

Lüftungsschiebers 26 vergrössert und damit der Luftdurch- halb der Betrieb des Gebläses 9 durch das Ausgangssignal des satz durch die obere Kammer erhöht wird, wodurch die Ver- 20 Steuergeräts 27 unterbrochen. Wenn umgekehrt die Differenz dampfung von Wasser gefördert wird. Somit wird die Tempe- zwischen der Temperatur des umlaufenden Wassers und der ratur des durch die untere Kammer 4 gesprühten Wassers ver- Feuchtkugel-Temperatur des ersten Teiles der Luft gross ringert, um die Luftkühlkapazität der Vorrichtung zu erhö- wird, wird das Gebläse 9 durch das Ausgangssignal des Steu- Ventilation slide 26 enlarged and thus the air through the operation of the blower 9 is increased by the output signal of the set through the upper chamber, whereby the control unit 27 is interrupted. Conversely, if the differential vaporization of water is promoted. Thus, the temperature between the temperature of the circulating water and the temperature of the water sprayed through the lower chamber 4 is greatly reduced. The wet bulb temperature of the first part of the air is increased in order to increase the air cooling capacity of the device, the blower 9 the output signal of the control

hen, und es wird die Temperatur der gekühlten Luft dadurch ergeräts 27 betätigt. hen, and the temperature of the cooled air is actuated by device 27.

auf den vorbestimmten Wert erniedrigt. Es ist natürlich mög- 25 Der Betrieb der Wasserkühlkammer der Vorrichtung lieh, dass die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teiles der kann geregelt werden, wenn die Temperatur des umlaufenden decreased to the predetermined value. It is of course possible that the flow of the first part of the device can be regulated when the temperature of the circulating

Luft, die die obere Kammer 3 durchsetzt, durch Steuerung Wassers in einen stabilen Zustand gebracht worden ist, und der Tourenzahl des Gebläses 9 gesteuert wird, das in der Luft- zwar durch Unterbrechung des durch die Wasserkühlkammer auslassöffnung 8 der oberen Kammer 3 vorgesehen ist. strömenden Wassers und durch die Einbringung des gleichen Air that passes through the upper chamber 3 has been brought into a stable state by the control of water, and the number of revolutions of the blower 9 is controlled, which is provided in the air by interrupting the outlet opening 8 through the water cooling chamber of the upper chamber 3. flowing water and by introducing the same

In den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen wird 30 Wassers in die Luftkühlkammer. In the above-described embodiments, 30 water is added to the air cooling chamber.

die Temperatur des durch die Vorrichtung strömenden Was- Obwohl in den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen sers durch die Anordnung der zirkulierenden Wasserkühl- die Wasserkühlkammer oberhalb der Luftkühlkammer ange- the temperature of the water flowing through the device. Although in the exemplary embodiments described above, the arrangement of the circulating water cooling means that the water cooling chamber is located above the air cooling chamber.

kammer so weit wie möglich verringert, und da ferner die ordnet ist, ist es selbstverständlich, dass die Luftkühlkammer Chamber reduced as much as possible, and since the order is further, it goes without saying that the air cooling chamber

Vorrichtung die Fähigkeit besitzt, die Temperatur des umlau- oberhalb der Wasserkühlkammer angeordnet werden kann, Device has the ability to place the temperature of the circulation above the water cooling chamber

fenden Wassers, das somit in einer verhältnismässig kurzen 35 Ferner kann eine der Kammern, oder es können beide Kühl- water, which can therefore be in a relatively short 35 Furthermore, one of the chambers or both cooling

Zeit gekühlt worden ist, zu stabilisieren, sinkt die Temperatur kammern horizontal und vertikal in mehrere Abschnitte un- Time has been cooled to stabilize, the temperature chambers drop horizontally and vertically into several sections

des umlaufenden Wassers nach einer vorbestimmten Zeit auf terteilt werden. of the circulating water can be divided after a predetermined time.

C C.

4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims (7)

646775 PATENTANSPRÜCHE646775 PATENT CLAIMS 1. Luftkühler, gekennzeichet durch eine Wasser-Kühl-kammer (3), in welcher das die Kühlkammer durchsetzende Wasser in direkten Kontakt mit einem ersten Teil der Luft gebracht wird, so dass das Wasser durch Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und dem ersten Teil der Luft gekühlt wird, durch eine Luft-Kühlkammer (4), in welcher das in der Wasser-Kühlkammer gekühlte Wasser in direktem Kontakt mit einem zweiten Teil der Luft gebracht wird, so dass der zweite Teil der Luft durch das in der Wasser-Kühlkammer gekühlte Wasser ebenfalls durch Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien gekühlt wird, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser-Kühlkammer (3) und die Luft-Kühlkammer (4) übereinander angeordnet sind und dass Mittel (16-19) vorgesehen sind, die das Wasser, das die Luft-Kühlkammer (4) durchsetzt hat, in die Wasser-Kühlkammer (3) rückführen. 1. Air cooler, characterized by a water cooling chamber (3), in which the water passing through the cooling chamber is brought into direct contact with a first part of the air, so that the water by heat exchange between the water and the first part of the air is cooled by an air cooling chamber (4), in which the water cooled in the water cooling chamber is brought into direct contact with a second part of the air, so that the second part of the air is cooled by the water in the water cooling chamber is also cooled by heat exchange between the two media, further characterized in that the water cooling chamber (3) and the air cooling chamber (4) are arranged one above the other and that means (16-19) are provided that the water that the Air cooling chamber (4) has penetrated, return to the water cooling chamber (3). 2. Luftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Fühler (21) zur Messung der Temperatur der in der Luft-Kühlkammer (4) gekühlten Luft und Mittel (22,23, 24) zur Steuerung der Wasser-Rückführmittel (16-19) in Abhängigkeit der vom Fühler (21) gemessenen Lufttemperatur aufweist. 2. Air cooler according to claim 1, characterized in that it has a sensor (21) for measuring the temperature of the air cooled in the air cooling chamber (4) and means (22, 23, 24) for controlling the water return means (16- 19) depending on the air temperature measured by the sensor (21). 3. Luftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rückführung des Wassers eine Pumpe (18) und ein Durchfluss-Steuergerät (22) enthalten, welches die Tourenzahl der Pumpe in Abhängigkeit der Temperatur der gekühlten Luft regelt. 3. Air cooler according to claim 1, characterized in that the means for returning the water contain a pump (18) and a flow control device (22) which controls the number of revolutions of the pump depending on the temperature of the cooled air. 4. Luftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rückführung des Wassers ein fernbetätigbares Ventil (24) enthalten, welches in Abhängigkeit der Temperatur der gekühlten Luft gesteuert wird. 4. Air cooler according to claim 1, characterized in that the means for returning the water contain a remotely operable valve (24) which is controlled as a function of the temperature of the cooled air. 5. Luftkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Fühler (21) enthält, der die Temperatur der in der Luftkühlkammer (4) gekühlten Luft misst und Mittel (26, 27) aufweist, welche die Durchströmung des ersten Teiles der Luft durch die Wasser-Kühlkammer (3) in Abhängigkeit der Temperatur der gekühlten Luft regeln. 5. Air cooler according to claim 1, characterized in that it contains a sensor (21) which measures the temperature of the air cooled in the air cooling chamber (4) and has means (26, 27) which the through-flow of the first part of the air regulate the water cooling chamber (3) depending on the temperature of the cooled air. 6. Luftkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Regeln des ersten Teiles der Luft durch die Wasser-Kühlkammer (3) ein Gebläse (9) umfassen, dessen Tourenzahl in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Luft geregelt wird. _ 6. Air cooler according to claim 5, characterized in that the means for regulating the first part of the air through the water cooling chamber (3) comprise a fan (9), the number of revolutions of which is regulated depending on the temperature of the cooled air. _ 7. Luftkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Regeln des ersten Teiles der Luft durch die Wasser-Kühlkammer (3) einen elektrisch steuerbaren Lüftungsschieber (26) umfassen, der in Abhängigkeit von der Temperatur der gekühlten Luft betätigt wird. 7. Air cooler according to claim 5, characterized in that the means for regulating the first part of the air through the water cooling chamber (3) comprise an electrically controllable ventilation slide (26) which is actuated as a function of the temperature of the cooled air.