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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wassergekühlte Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
und ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Zirkulationsflüssigkeit.
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Eine
Vorrichtung, wie sie in 3 gezeigt
ist, ist als wassergekühlte
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
bekannt. Die Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 40 umfasst einen
Wärmetauscher 42,
der durch einen Wärmetauscherbereich 43a eines
Radiatorrohres 43 gebildet wird und in dem Wasser, dessen
Strömungsmenge
durch ein Regelventil 44 gesteuert wird, fließen kann,
in einem Tank 41, der Zirkulationsflüssigkeit, deren Temperatur
gesteuert werden soll, enthält, eine
Pumpe 46, die in der Leitung 45 angeordnet ist, um
die Konstanttemperaturflüssigkeit
in dem Tank 41 zu einer externen Vorrichtung 50 zu
zirkulieren, so dass die Konstanttemperaturzirkulationsflüssigkeit
in dem Tank 41 über
die Pumpe 46 einer Rohrleitung 51 in der externen
Vorrichtung 50 zugeführt
wird. Ein Temperatursensor 47 zur Erfassung der Temperatur (T1) der Zirkulationsflüssigkeit, die von der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkulationsvorrichtung 40 gefördert wird,
ist in der Nähe
eines Auslassanschlusses 45a der Leitung 45 vorgesehen.
Ein Öffnen/Schließen des
Regelventils 44 wird durch eine Steuerung 48 gesteuert,
so dass die Zirkulationsflüssigkeit,
die durch den Temperatursensor 47 erfasst wird, auf eine
festgelegte Temperatur gesteuert wird.
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Als
Regelventil 44 in dem Radiatorrohr 43 wird ein
elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs- und Schließfrequenz
eingestellt werden kann, oder ein Pro portionalventil, dessen Ventilweg
eingestellt werden kann, eingesetzt. Die Temperatur der geförderten
Zirkulationsflüssigkeit
wird durch unabhängige
Steuerung dieser Ventile auf einen festgelegten Temperaturwert eingestellt.
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Da
bei der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 40 gemäß dem Stand
der Technik der Wärmetausch
in dem Wärmetauscherbereich 43a des
Wärmetauschers 42 direkt zwischen
dem Radiatorwasser und dem Zirkulationswasser durchgeführt wird,
wird die Kühlkapazität erhöht, wenn
der Temperaturunterschied zwischen dem Radiatorwasser und der Zirkulationsflüssigkeit signifikant
ist. Um eine Stabilität
der Temperatur der Zirkulationsflüssigkeit zu erreichen, ist
es daher notwendig, das Regelventil 44 so zu steuern, dass
das Radiatorwasser nur mit einer geringen Strömungsmenge fließt. Wenn
der Druckunterschied des Radiatorwassers zwischen einem Eingangsanschluss und
einem Ausgangsanschluss des Radiatorrohres 43 signifikant
ist, ist es auch notwendig, das strömende Radiatorwasser mit einer
stabilen Strömungsmenge
zu steuern.
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Wenn
als elektromagnetisches Ventil das Regelventil 44 des Radiatorrohres 43 verwendet wird,
ist es jedoch zur Senkung der Strömungsmenge des Radiatorwassers
erforderlich, das elektromagnetische Ventil in kurzen Intervallen
mit hoher Frequenz zu öffnen
und zu schließen.
Da das elektromagnetische Ventil unter schweren Einsatzbedingungen
betrieben wird, kann dementsprechend eine Verkürzung seiner Lebensdauer nicht
vermieden werden. Wenn andererseits die Strömungsmenge des Radiatorwassers
durch das elektromagnetische Ventil erhöht wird, tritt beim Schließen des
Ventils ein so genanntes "Wasserhämmern" auf. Daher ist eine
Gegenmaßnahme
gegen das Wasserhämmern
erforderlich.
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Wenn
als Regelventil 44 des Radiatorrohres 43 ein Proportionalventil
eingesetzt wird, muss die Strömungsmenge
auf eine minimal steuerbare Menge reduziert werden, um eine kleine
Strömungsmenge
zu erreichen, weil die Steuerung der Strömungsmenge schwierig ist, wenn
der Ventilweg klein ist (einige Prozent seit dem Beginn des Öffnungsvorgangs).
Daher wird die Temperatur der Zirkulationsflüssigkeit übermäßig abgesenkt. Um die übermäßig abgesenkte
Temperatur der Zirkulationsflüssigkeit wieder
herzustellen, muss in dem Wärmetauscher 42 eine
interne Heizung vorgesehen werden. Dies führt nicht nur zu einem übermäßigen Energieverbrauch sondern
erhöht
auch Temperaturschwankungen der Zirkulationsflüssigkeit.
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Beschreibung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wassergekühlte Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
vorzuschlagen, die eine bessere Temperaturstabilität der Zirkulationsflüssigkeit
in der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkulationsvorrichtung
aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung,
bei welcher die Temperaturstabilität der Zirkulationsflüssigkeit
unter allen Bedingungen verbessert werden kann, indem ein Strömungskanal
des Radiatorwassers optimiert wird.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
einer wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung, mit
welcher Energie eingespart werden kann und die zu einer Erhöhung der
Lebensdauer des elektromagnetischen Ventils beiträgt und die
das Wasserhämmern
abschwächt.
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Außerdem soll
ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Zirkulationsflüssigkeit
vorgeschlagen werden.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
der Ansprüche
1, 6 und 7 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist bei einer wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
ein Wärmetauschbereich
eines Radiatorrohres, in dem Radiatorwasser, dessen Strömungsmenge
durch Regelmittel gesteuert wird, fließt, an einem Tank befestigt.
Eine Pumpe ist in einer Leitung vorgesehen, die es der Zirkulationsflüssigkeit
in dem Tank erlaubt, durch die externe Vorrichtung zu zirkulieren. Konstanttemperaturzirkulationsflüssigkeit
in dem Tank wird durch die Pumpe in die Leitung in der externen
Vorrichtung, die an die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der
Leitung angeschlossen ist, gefördert.
Die Vorrichtung weist zudem folgende Elemente auf: ein elektrisches
Proportionalventil zur Steuerung der Regelmittel auf eine Strömungsmenge,
die für
einen Wärmetausch
zwischen dem Wärmetauschbereich
und der Zirkulationsflüssigkeit
bei wenigstens einem niedrigen Strömungsgrenzwert geeignet ist,
bei welcher die Strömungsmenge
des dem Wärmetauschbereich
des Radiatorrohres zuzuführenden
Radiatorwassers durch das elektrische Proportionalventil gesteuert
werden kann, oder auf eine Strömungsmenge,
die etwas größer ist;
und ein elektromagnetisches Ventil zur Förderung des Radiatorwassers,
dessen Strömungsmenge
durch das elektrische Proportionalventil gesteuert wird, zu dem Wärmetauschbereich
mit einer optimalen Strömungsmenge,
die durch Steuerung der Öffnungs-/Schließdauer des
Ventils geregelt wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist bei der wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur (T1)
der geförderten
Zirkulationsflüssigkeit
an einer Ausgangsanschlusssei te der Leitung der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
vorgesehen, ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur (T2) des Radiatorwassers ist an einer Eingangsanschlussseite
des Radiatorrohres vorgesehen, Drucksensoren zur Erfassung der Drücke (P1, P2) sind an der
Eingangsanschlussseite und der Ausgangsanschlussseite des Radiatorrohres
vorgesehen, und das elektrische Proportionalventil und das elektromagnetische
Ventil werden durch eine Steuerung gesteuert, die Ausgangswerte von
den Sensoren zusammen mit Ausgangswerten von dem Strömungsmengensensor
in der Leitung empfängt,
um die Zirkulationsflüssigkeit
auf eine festgelegte Temperatur einzustellen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Anordnung des elektrischen Proportionalventils und des elektromagnetischen
Ventils in der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Strömungsmenge
des Radiatorwassers, dessen Strömungsmenge
durch das elektrische Proportionalventil gesteuert wird, durch das
elektromagnetische Ventil rejustiert, indem das elektrische Proportionalventil
und das elektromagnetische Ventil in Reihe von der stromaufwärtsseitigen
Seite zu der stromabwärtsseitigen
Seite in dem Radiatorrohr angeordnet werden. Alternativ wird die
Strömungsmenge
des zu dem elektromagnetischen Ventil fließenden Radiatorwassers durch
das elektromagnetische Ventil so rejustiert, dass eine optimale
Strömungsmenge
dem Wärmetauschbereich
zugeführt
wird, indem ein Bypassströmungskanal
zwischen der Seite des Eingangsanschlusses und der Seite des Auslassanschlusses
des Radiatorrohres vorgesehen wird, wobei das elektromagnetische
Ventil in dem Bypassströmungskanal
angeordnet wird und wobei das elektromagnetische Ventil stromabwärts des
Abzweigpunktes des Radiatorrohres von dem Bypassströmungskanal
vorgesehen wird.
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Gemäß der bevorzugten
Steuerung durch die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird
eine Wärmelast
der externen Vorrichtung auf der Basis der Differenz zwischen der
Temperatur (T1) der Zirkulationsflüssigkeit,
die durch den Temperatursensor erfasst wird, und der Temperatur
(T2) des Radiatorwassers und auf der Basis
der Strömungsmenge der
zirkulierenden Flüssigkeit,
die durch den Strömungsmengensensor
erfasst wird, erhalten. Die Steuerung erhält eine Stromkühlungskapazität der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung auf
der Basis der Differenz zwischen den Drücken (P1,
P2), die durch die Drucksensoren an der
Seite des Eingangsanschlusses und an der Seite des Ausgangsanschlusses
des Radiatorrohres erfasst werden, und der Temperatur (T2), die durch den Temperatursensor an der
Seite des Eingangsanschlusses des Radiatorrohres erfasst wird, wodurch
die Strömungsmenge
des Radiatorwassers gemäß der Kühlkapazität entsprechend
der Wärmelast
berechnet wird und das elektrische Proportionalventil und das elektromagnetische
Ventil gesteuert werden.
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Ein
Verfahren zur Steuerung der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit
mit der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
mit dem elektrischen Proportionalventil und dem elektromagnetischen
Ventil, die in Reihe angeordnet sind, weist gemäß der vorliegenden Erfindung
folgende Schritte auf: wenigstens dann, wenn die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers kleiner ist als der niedrige Strömungsgrenzwert,
Steuern des elektrischen Proportionalventils, um Radiatorwasser
mit einer niedrigen Strömungsmenge
fließen zu
lassen, die den niedrigen Strömungsgrenzwert nicht
unterschreitet, und Regeln der Strömungsmenge des Radiatorwassers
auf eine optimale Menge durch Steuerung der Öffnungs- und Schließdauer des
elektromagnetischen Ventils durch eine Steuerung, wobei dann, wenn
die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers einen hohen Strömungsgrenzwert, der in einem
Maße hoch
ist, dass durch das Öffnen
und Schließen
des elektromagnetischen Ventils ein Wasserhämmern auftreten kann, durch
die Steuerung konstant ein vollständiges Öffnen des elektromagnetischen
Ventils erfolgt und die Strömungsmenge
des Radiatorwassers nur durch das elektrische Proportionalventil
gesteuert wird.
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Ein
Verfahren zur Steuerung der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit
in der wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung mit
dem elektrischen Proportionalventil und dem elektromagnetischen
Ventil, die parallel angeordnet sind, umfasst gemäß der vorliegenden
Erfindung: wenigstens dann, wenn die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers kleiner ist als der niedrige Strömungsgrenzwert,
Absenken des Druckes an dem Eingangsanschluss des elektromagnetischen Ventils
durch Öffnen
des elektrischen Proportionalventils, um die Menge des in dem Bypassströmungskanal
fließenden
Radiatorwassers zu erhöhen,
und Steuern der Strömungsmenge
des Radiatorwassers auf einen optimalen Strömungswert durch Steuerung der Öffnungs-
und Schließdauer
des elektromagnetischen Ventils, wobei dann, wenn die Menge der
erforderlichen Strömungsmenge
des Radiatorwassers einen hohen Strömungsgrenzwert, der so hoch
ist, dass er durch das Öffnen
und Schließen
des elektromagnetischen Ventils ein Wasserhämmern bewirken kann, überschreitet,
das elektromagnetische Ventil durch die Steuerung konstant vollständig geöffnet wird
und die Strömungsmenge
des in dem elektromagnetischen Ventils fließenden Radiatorwassers durch Steuerung
des Ventilweges des elektrischen Proportionalventils gesteuert wird.
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Bei
der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
mit dem oben beschriebenen Aufbau wird das Auftreten des Wasserhämmerns in
Zusammenhang mit dem Öffnen
und Schließen
des elektromagnetischen Ventils verringert oder ganz vermieden,
da die Strömungsmenge des
Radiatorwassers durch das elektrische Proportionalventil durch vollständiges Öffnen des
elektromagnetischen Ventils oder durch Öffnen des elektrischen Proportionalventils
um einen geringen Ventilweg gesteuert wird, wodurch das elektromagnetische Ventil
in einem Zustand geöffnet
und geschlossen wird, in dem der Druck und die Strömungsmenge
an dem Eingangsanschluss des elektromagnetischen Ventils abgesenkt
sind.
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Obwohl
das elektrische Proportionalventil eine solche Eigenschaft hat,
dass die Steuerung der Strömungsmenge
schwierig ist, wenn der Ventilweg klein ist (wenige Prozent nach
Beginn des Öffnungsvorgangs)
wird die erforderliche Strömungsmenge des
Radiatorwassers optimiert, da die Steuerung der kleinen Strömungsmenge
durch das elektromagnetische Ventil durchgeführt wird. Dadurch wird die
Temperaturstabilität
der zirkulierenden Flüssigkeit
verbessert.
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Mit
der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
und dem Verfahren zur Steuerung der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit
mit der Vorrichtung kann die Stabilität der Temperatur der zirkulierenden
Flüssigkeit
in der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
verbessert werden. Zusätzlich
kann die Stabilität
der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit unter allen Umständen verbessert
werden, indem der Strömungskanal
des Radiatorwassers optimiert wird. Gleichzeitig wird eine Energieeinsparung
erreicht, die Lebensdauer des elektromagnetischen Ventils wird verlängert und
das Wasserhämmern
wird abgeschwächt.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3 ist
ein Blockdiagramm der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der
Grundaufbau einer wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 ist
derart, dass ein Wärmetauschbereich 11c eines Radiatorrohres 11,
in dem Radiatorwasser, dessen Strömungsmenge durch ein Regelmittel 12 gesteuert wird,
fließt,
vorgesehen ist. Eine Pumpe 14 und ein Strömungsmengensensor 15 sind
in einer Leitung 13 vorgesehen, um die Zirkulation von
Flüssigkeit
aus einem Tank 10 durch eine externe Vorrichtung 2 zu erlauben.
Eine Konstanttemperaturzirkulationsflüssigkeit in dem Tank 10 wird
einer Leitung 20 der externen Vorrichtung 2 zugeführt, die
mit einem Ausgangsanschluss 13a und einem Eingangsanschluss 13b der
Leitung 13 verbunden ist.
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Der
Wärmetauscherbereich 11c muss
nicht notwendigerweise in dem Tank 10 vorgesehen sein. Der
Wärmetausch
kann vielmehr auch außerhalb des
Tanks 10 durchgeführt
werden.
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In
der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 ist
ein Temperatursensor 16 zur Erfassung der Temperatur T1 der zirkulierenden Flüssigkeit, die von der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 gefördert wird,
in der Nähe
des Ausgangsanschlusses 13a der Leitung 13 vorgesehen.
Ein Temperatursensor 17 zur Erfassung der Temperatur T2 des Radiatorwassers, das in dem Radiatorrohr 11 strömt, ist
an der Seite eines Eingangsanschlusses 11a des Radiatorrohres 11 vorgesehen. Drucksensoren 18a, 18b sind
an dem Eingangsanschluss 11a und einem Ausgangsanschluss 11b vorgesehen,
um dort den Druck P1, P2 zu
erfassen. Die Ausgangswerte der Sensoren werden zusammen mit dem
Ausgangswert des Strömungsmengensensors 15 in
eine Steuerung 19 eingegeben.
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Die
Regelmittel 12 zur Steuerung der Strömungsmenge des Radiatorrohres 11,
damit Radiatorwasser darin fließen
kann, steuern die Strömungsmenge
des Radiatorwassers so, dass zirkulierende Flüssigkeit, die durch den Temperatursensor 16 erfasst
wird, eine bestimmte Temperatur annimmt, und werden durch Anordnen
eines elektrischen Proportionalventils 24 und eines elektromagnetischen
Ventils 26 in Reihe von der stromaufwärtsseitigen Seite zu der stromabwärtsseitigen
Seite des Radiatorrohres 11 in diesem gebildet. Das elektrische
Proportionalventil 24 steuert die Strömungsmenge des Radiatorwassers,
das dem Wärmetauschbereich 11c des
Radiatorrohres 11 zugeführt
wird, auf eine Strömungsmenge,
die für
einen Wärmetausch
mit der zirkulierenden Flüssigkeit
in dem Wärmetauschbereich 11c geeignet
ist und gleich oder größer ist
als ein niedriger Strömungsgrenzwert,
der durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert
werden kann, oder auf eine Menge, die etwas größer ist als dieser Wert. Das
elektromagnetische Ventil 26 liefert das Radiatorwasser,
dessen Strömungsmenge
durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert wird,
durch Steuerung der Öffnungs-
und Schließdauer
des Ventils mit einer optimalen Strömungsmenge an den Wärmetauschbereich 11c.
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Mit
anderen Worten wird die Strömungsmenge
des Radiatorwassers, dessen Strömungsmenge durch
das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert wird, durch
das elektromagnetische Ventil 26 rejustiert und in einer
optimalen Strömungsmenge
zu dem Wärmetauschbereich 11c gefördert. Dann
werden das elektrische Proportionalventil 24 und das elektromagnetische
Ventil 26 durch die Steuerung 19 auf der Basis
der Ausgabewerte der jeweiligen Sensoren gesteuert. Dies wird nachfolgend
näher beschrieben.
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Der
niedrige Strömungsgrenzwert,
der durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert
werden kann, ist als die unten gezeigte Strömungsmenge zu verstehen. Da
die Eigenschaften des Proportionalventils selbst im Allgemeinen
die Strömungsmenge
innerhalb des Bereiches von dem Beginn bis zu einem kleinen Ventilweg,
bspw. wenige Prozent, kaum steuern können, ist es sinnvoll, zur
Verbesserung der Stabilität
der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit die kleine Strömungsmenge
nicht in einem solchen Bereich zu steuern und die minimale Strömung in
einem Bereich fließen
zu lassen, in dem die Strömungsmenge
einfach gesteuert werden kann, oder bei einer Strömungsmenge,
die etwas größer ist
als dieser Wert, und anschließend
die Strömungsmenge
durch das elektromagnetische Ventil 26 auf eine optimale
Strömungsmenge
zu rejustieren. Der steuerbare untere Strömungsgrenzwert meint die minimale
Strömung.
Die minimale Strömung
ist jedoch nicht notwendigerweise ein konstanter Wert und hängt von
den Spezifikationen des Proportionalventils ab. Daher sollte ein
adäquater
Strömungswert
entsprechend den Spezifikationen des Proportionalventils verwendet
werden.
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Nachfolgend
wird ein Verfahren zur Steuerung des Regelmittels 12 durch
die Steuerung 19 erläutert.
In der Steuerung 19 wird eine Wärmelast der externen Vorrichtung 2 durch
Berechnung auf der Basis der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur T1 der zirkulierenden Flüssigkeit und der Temperatur T2 des Radiatorwassers, die durch die Temperatursensoren 16, 17 erfasst
wurden, und der Strömungsmenge
der zirkulierenden Flüssigkeit,
die durch den Strömungsmengensensor 15 erfasst
wurde, ermittelt. Die Kühlkapazität wird entsprechend
der Wärmelast berechnet.
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Dann
wird die Kühlkapazität der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 durch die
Steuerung 19 auf der Basis der Differenz zwischen den Drücken P1 und P2, die durch
die Drucksensoren 18a, 18b an der Seite des Eingangsanschlusses 11a und
an der Seite des Ausgangsanschlusses 11b des Radiatorrohres 11 erfasst
werden, und der Temperatur T2, die durch
den Temperatursensor 17 an der Seite des Einlassanschlusses 11a des
Radiatorrohres 11 erfasst wird, errechnet. Dann wird die
Strömungsmenge
des Radiatorwassers gemäß der Kühlkapazität entsprechend
der Wärmelast der
externen Vorrichtung 2 durch Berechnung erhalten, wobei
das elektrische Proportionalventil 24 und das elektromagnetische
Ventil 26 auf der Basis dieser Ergebnisse gesteuert werden.
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Im
Einzelnen steuert die Steuerung 19 wenigstens dann, wenn
die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers kleiner ist als der untere Strömungsgrenzwert,
das elektrische Proportionalventil 24 so, dass eine niedrige
Strömungsmenge fließt, die
den Grenzwert nicht unterschreitet. Dadurch wird die zugeführte Strömungsmenge
des Radiatorwassers zu dem elektromagnetischen Ventil 26 durch
Absenken des Druckes an dem Eingangsanschluss des elektromagnetischen
Ventils 26 und anschließendes Steuern der Öffnungs-
und Schließdauer
des elektromagnetischen Ventils 26 abgesenkt, so dass die
Strömungsmenge
des Radiatorwassers optimal gesteuert wird. Dementsprechend ist
es nicht notwendig, das Öffnen
und Schließen
des elektromagnetischen Ventils 26 mit hoher Frequenz in
kurzen Intervallen durchzuführen.
Dadurch kann eine Verkürzung
der Lebensdauer des elektromagnetischen Ventils 26 vermieden
werden.
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Wenn
Radiatorwasser mit einer Strömungsmenge
fließt,
die in einem Bereich liegt, in dem der Ventilweg reduziert ist,
indem er lediglich durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert
wird, so dass die Strömungsmenge
des Radiatorwassers kaum gesteuert werden kann, d. h. dass die Strömungsmenge
gleich oder kleiner ist als der untere Strömungsgrenzwert des Bereiches,
in dem das elektrische Proportionalventil 24 die Strömungsmenge
steuern kann, so wird das elektrische Proportionalventil 24 so
gesteuert, dass es Radiatorwasser mit einer Strömungsmenge fließen lässt, die
den Grenzwert nicht unterschreitet. Die Steuerung der Strömungsmenge
wird dann auf Initiative des elektromagnetischen Ventils durchgeführt.
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Auch
wenn die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers, die durch die Steuerung 19 berechnet
wird, gleich oder höher
ist als der untere Strömungsgrenzwert,
ist es auch möglich,
das elektrische Proportionalventil 24 auf eine erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers oder eine Strömungsmenge, die etwas größer ist
als diese und gleich oder höher
ist als der untere Strömungsgrenzwert,
zu steuern und dann die Öffnungs-
und Schließdauer
des elektromagnetischen Ventils 26 zu steuern, um die Strömungsmenge
des Radiatorwassers auf einen optimalen Wert zu steuern. In diesem
Fall muss die Strömungsmenge
oder der Druck, der von dem elektrischen Proportionalventil 24 ausgegeben wird,
in einem Bereich liegen, in dem das Wasserhämmer-Phänomen nicht auftritt, wenn
das elektromagnetische Ventil 26 geöffnet oder geschlossen wird.
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Wenn
andererseits die erforderliche Strömungsmenge des Radiatorwassers,
die durch die Steuerung 19 berechnet wurde, den oberen
Strömungsgrenzwert überschreitet,
der so hoch ist, dass das Wasserhämmern beim Öffnen oder Schließen des
elektromagnetischen Ventils 26 auftreten kann, so steuert
die Steuerung 19 das elektromagnetische Ventil 26 konstant
auf vollständige Öffnung und
die Strömungsmenge
des Radiatorwassers wird allein durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert. Ist
die Strömungsmenge
des Radiatorwassers signifikant, so tritt das Wasserhämmern auf,
wenn das Ventil geschlossen wird, wenn die Strömungsmenge durch Öffnen und
Schließen
des elektromagnetischen Ventils 26 gesteuert wird. Durch
die Steuerung in diesem Bereich in der oben beschriebenen Weise auf
Initiative des elektrischen Proportionalventils kann aber das Auftreten
des Wasserhämmerns
eingeschränkt
werden.
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Der
obere Strömungsgrenzwert
ist nicht notwendigerweise ein konstanter Wert und hängt von den
Spezifikationen des Radiatorrohres 11, in dem das Radiatorwasser
fließt,
ab. Daher sollte ein adäquater
vorbestimmter Wert entsprechend den Spezifikationen oder dgl. des
Proportionalventils verwendet werden.
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Nun
wird mit Bezug auf 2 eine zweite Ausführungsform
der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Der
Grundaufbau der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist im Wesentlichen der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Entsprechende
Teile werden daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und insoweit
auf die obige Beschreibung verwiesen. Ein grundsätzlicher Unterschied zwischen
der zweiten Ausführungsform
und der ersten Ausführungsform
liegt darin, dass das elektrische Proportionalventil 24 und
das elektromagnetische Ventil 26 bei der ersten Ausführungs form
in dem Radiatorrohr in Reihe als das Regelmittel 12 angeordnet
sind. Dagegen ist das Regelmittel 12 bei der zweiten Ausführungsform
so ausgestaltet, dass ein Bypassströmungskanal 25 zwischen
der Seite des Eingangsanschlusses 11a und der Seite des Ausgangsanschlusses 11b des
Radiatorrohres 11 vorgesehen ist, und dass das elektrische
Proportionalventil 24 und das elektromagnetische Ventil 26 parallel
angeordnet sind. Mit anderen Worten ist das elektrische Proportionalventil 24 in
dem Bypassströmungskanal 25 angeordnet,
und das elektromagnetische Ventil 26 ist stromabwärts des
Abzweigpunktes des Bypassströmungskanals 24 von
dem Radiatorrohr 11 vorgesehen.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
ist wie bei der ersten Ausführungsform
der Temperatursensor 16 zur Erfassung der Temperatur T1 der zirkulierenden Flüssigkeit, die von der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 gefördert wird, in
der Nähe
des Ausgangsanschlusses 13a in der Leitung 13 vorgesehen.
Der Temperatursensor 17 zur Erfassung der Temperatur T2 des Radiatorwassers, das in dem Radiatorrohr 11 fließt, ist
an der Seite des Eingangsanschlusses 11a des Radiatorrohres 11 vorgesehen.
Die Drucksensoren 18a, 18b sind an dem Eingangsanschluss 11a und
dem Ausgangsanschluss 11b des Radiatorrohres 11 vorgesehen,
um dort die Drücke
P1, P2 zu erfassen.
Die Ausgangswerte dieser Sensoren werden zusammen mit dem Ausgangswert
von dem Strömungsmengensensor 15 in die
Steuerung 19 eingegeben.
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Der
Drucksensor 18a ist bei der zweiten Ausführungsform
stromabwärts
des Abzweigpunktes des Bypassströmungskanals 25 in
dem Radiatorrohr 11 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, den
Sensor stromaufwärts
des Abzweigpunktes vorzusehen. Dies wird erreicht, indem in diesem
Fall das Steuersystem der Steuerung 19 modifiziert wird.
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Um
die Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit in der wassergekühlten Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung 1 gemäß der zweiten
Ausfüh rungsform
zu steuern, wird dann, wenn die Strömungsmenge des Radiatorwassers, das
dem Wärmetauschbereich 11c zugeführt wird, gesteuert
wird, die optimale Strömungsmenge
dem Wärmetauschbereich 11c zugeführt, indem
die Strömungsmenge
des zu dem elektromagnetischen Ventil 25 fließenden Radiatorwassers
durch Steuerung der Strömungsmenge,
die in dem Bypassströmungskanal 25 fließt, durch
das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert wird, und
indem die resultierende Strömungsmenge
durch das elektromagnetische Ventil 26 rejustiert wird.
Wenn das elektrische Proportionalventil 24 in dem Bypassströmungskanal 25 vorgesehen
ist, so wird auch dann wenn das elektrische Proportionalventil 24 vollständig geöffnet ist,
ein Gegendruck erzeugt. Dadurch wird der Druck auf den Eingangsanschluss
des elektromagnetischen Ventils 26 ausgeübt. Der
Druck kann jedoch nicht weiter abgesenkt werden. Wenn das elektrische
Proportionalventil mit einem Ventilweg geöffnet wird, der nahe der vollständig geöffneten
Position liegt, so ist dies ein Bereich, in dem die Steuerung der
Strömungsmenge schwierig
ist. Daher bedeutet der untere Strömungsgrenzwert bei der zweiten
Ausführungsform,
d. h. der untere Strömungsgrenzwert,
bei dem die Strömungsmenge
des Radiatorwassers durch das elektrische Proportionalventil 24 gesteuert
werden kann, einen Grenzwert, bei dem die Steuerung der unteren
Strömungsmenge,
die dem elektromagnetischen Ventil 26 zugeführt wird,
in einem Zustand schwierig ist, in dem das elektrische Proportionalventil 24 vollständig geöffnet oder
an einer Position nahe der vollständigen Öffnung ist.
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Der
Steuermodus der Strömungsmenge
des Radiatorwassers in der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend
im Detail beschrieben. Wenigstens dann, wenn die Strömungsmenge
des Radiatorwassers, die dem Radiatorrohr 11 zugeführt werden muss,
kleiner ist als der untere Strömungsgrenzwert, so
wird der Druck an dem Eingangsanschluss des elektromagnetischen
Ventils 26 durch Öffnen
des elektrischen Proportionalventils 24 und Erhöhen der Menge
des Radiatorwassers, das dem Bypassströmungskanal 25 zugeführt wird,
durch die Steuerung 19 gesenkt. Dann wird die Strömungsmenge
des Radiatorwassers auf einen optimalen Wert gesteuert, indem die Öffnungs-
und Schließdauer
des elektromagnetischen Ventils 26 gesteuert wird.
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Wenn
andererseits die Strömungsmenge des
Radiatorwassers, das dem Radiatorrohr 11 zugeführt werden
muss, den oberen Strömungsgrenzwert,
der so hoch ist, dass das Wasserhämmerphänomen auftreten kann, wenn
das elektromagnetische Ventil geöffnet
oder geschlossen wird, überschreitet, so
steuert die Steuerung 19 das elektromagnetische Ventil 26 konstant
in einen vollständig
geöffneten
Zustand und die Strömungsmenge
des in dem elektromagnetischen Ventils 26 fließenden Radiatorwassers wird
durch Steuerung des Ventilweges des elektrischen Proportionalventils 24 auf
die optimale Strömungsmenge
eingestellt.
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Dementsprechend
wird die erforderliche Strömungsmenge
des Radiatorwassers optimiert und die Stabilität der Temperatur der zirkulierenden Flüssigkeit
wird verbessert, wodurch die Lebensdauer des elektromagnetischen
Ventils verlängert
werden kann.
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Da
der übrige
Aufbau und die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform gemäß 2 im
Wesentlichen denen der wassergekühlten
Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
gemäß 1 entsprechen,
wird auf ihre erneute Beschreibung verzichtet.
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Wird
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
die Betätigung
der Konstanttemperatur-Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
angehalten oder liegt die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit
in dem Tank 10 in einem vorbestimmten Bereich, so dass
es nicht notwendig ist, Wärme
abzugeben, ist es auch möglich,
das elektrische Proportionalventil 24 und/oder das elektromagnetische Ventil 26 in den
vollständig
geschlossenen Zustand zu steuern, so dass eine Verschwendung von
Kühlwasser
vermieden wird.