DE202010015306U1 - Cooling device for process engineering equipment, such as pumps, in particular dosing pumps - Google Patents

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Abstract

Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen, wie Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, Wärmetauscher oder dergleichen,
mit einem zu kühlenden Einrichtungsteil (2) sowie einem mit diesem verbundenen Kühler (5),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühler (5) wenigstens ein Peltier-Element (6) aufweist.
Cooling device for process engineering devices, such as pumps, in particular metering pumps, heat exchangers or the like,
with a device part (2) to be cooled and a cooler (5) connected thereto,
characterized in that
the cooler (5) has at least one Peltier element (6).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen, wie Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, Wärmetauscher oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cooling device for procedural devices, such as pumps, in particular metering pumps, heat exchangers or the like, according to the preamble of claim 1.

Eine solche Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der Praxis bekannt. Üblicherweise wird die Kühlung mit konventionellen Kühlflüssigkeiten und Wärmetauschern durchgeführt. Eine derartige Kühlung erfordert jedoch ein aufwändiges Kälteaggregat und die teilweise schwierige Handhabung von nicht unproblematischen Kühlflüssigkeiten. Eine solche Kühlung ist daher mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden.Such a cooling device is known for example from practice. Usually, the cooling is carried out with conventional cooling liquids and heat exchangers. However, such cooling requires a complex refrigeration unit and the sometimes difficult handling of not unproblematic cooling liquids. Such cooling is therefore associated with not inconsiderable expense.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der die Kühlung Platz sparend und einfach durchführbar ist.The invention has for its object to provide a cooling device of the type mentioned, by means of the cooling space-saving and easy to carry out.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a cooling device with the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen hat ein zu kühlendes Einrichtungsteil sowie einen mit diesem verbundenen Kühler. Erfindungsgemäß weist der Kühler wenigstens ein Peltier-Element auf. Kälteverfahren mittels Peltier-Elementen gehen zurück auf das technische Gebiet der Thermoelektrik. Bei den Peltier-Elementen handelt es sich um elektronische Bauteile aus Halbleitermaterialien in der Größenordnung von wenigen Zentimetern. Der Peltier-Effekt basiert auf zwei metallischen Leitern unterschiedlichen Materials, welche an den Enden miteinander verlötet sind und einen Leiterkreis bilden. Der Stromfluss durch die Kontaktstellen zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien führt in einer Richtung zu einer Abkühlung der Kontaktstelle, wodurch sich ein Kühleffekt erreichen lässt. Derartige Peltier-Elemente ermöglichen eine äußerst Platz sparende und einfach aufgebaute sowie einfach zu regulierende Kühlung. Ein Vergleich mit einem Kältekompressor eines Kühlschranks zeigt die Vorteile der thermoelektrischen Kühlung. Der Kältekompressor des Kühlschranks arbeitet üblicherweise diskontinuierlich in periodischen Kühlphasen. Die Folge ist ein ständiges Sinken und Ansteigen der Temperatur im Kühlraum. Das Erreichen einer konstanten Ist-Temperatur im Kühlraum kann nur mit zusätzlichem Aufwand, wie beispielsweise Steuerelementen in Form von Regelventilen, umgesetzt werden. Peltier-Elemente benötigen keine weiteren Steuereinrichtungen, da sich bei Vorgabe eines bestimmten Stromflusses eine stabile Temperatur im Kühlraum erreichen läßt. Auch im Bereich der Förderung von verflüssigten Gasen ist die Kälteerzeugung wesentlicher Bestandteil der Prozessabläufe. Ein häufig gepumptes Förderfluid ist beispielsweise verflüssigtes Kohlendioxid (CO2), das in verschiedenen Anwendungen, beispielsweise als Löse-, Reinigungs- oder Treibmittel, eingesetzt wird. Das CO2 wird beispielsweise mit einer Membrankolbenpumpe auf Förderdrücke im Bereich von teilweise mehreren hundert bar komprimiert. Insofern lässt sich durch den Einsatz von Peltier-Elementen eine ebenso einfache wie wirksame Kühlung kostengünstig und Platz sparend realisieren.The cooling device according to the invention for process engineering devices has a device part to be cooled as well as a cooler connected thereto. According to the invention, the cooler has at least one Peltier element. Cooling processes using Peltier elements go back to the technical field of thermoelectrics. The Peltier elements are electronic components made of semiconductor materials in the order of a few centimeters. The Peltier effect is based on two metallic conductors of different material, which are soldered together at the ends and form a conductor circle. The current flow through the contact points between the two different materials leads in one direction to a cooling of the contact point, whereby a cooling effect can be achieved. Such Peltier elements allow a very space-saving and simple design and easy to regulate cooling. A comparison with a refrigeration compressor of a refrigerator shows the advantages of thermoelectric cooling. The refrigeration compressor of the refrigerator usually operates discontinuously in periodic cooling phases. The result is a constant sinking and rising temperature in the refrigerator. The achievement of a constant actual temperature in the cold room can be implemented only with additional effort, such as controls in the form of control valves. Peltier elements do not require any further control devices, since a stable current temperature can be achieved in the cooling space given the specification of a specific current flow. Refrigeration is also an integral part of the process in the area of liquefied gas production. A frequently pumped delivery fluid is, for example, liquified carbon dioxide (CO 2 ), which is used in various applications, for example as a solvent, cleaning or blowing agent. The CO 2 is compressed, for example with a diaphragm piston pump to delivery pressures in the range of sometimes several hundred bar. In this respect, the use of Peltier elements makes it possible to realize cooling that is both simple and effective in a cost-effective and space-saving manner.

Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Peltier-Element mit seiner kühlen Seite direkt oder mittels eines wärmeleitenden Zwischenelementes indirekt mit dem zu kühlenden Einrichtungsteil verbunden. Ein direkter Kontakt zwischen dem wenigstens einen Peltier-Element und dem zu kühlenden Einrichtungsteil ermöglicht einen guten Wärmeübergang und damit eine effiziente Kühlung des Einrichtungsteils, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad beim Kühlen erzielen lässt. Sofern ein direkter Kontakt zwischen dem einen Peltier-Element und dem zu kühlenden Einrichtungsteil nicht möglich ist, lässt sich der gute Wärmeübergang aber auch durch das vorerwähnte wärmeleitende Zwischenelement realisieren.Advantageously, the at least one Peltier element with its cool side is connected directly or indirectly by means of a thermally conductive intermediate element to the device part to be cooled. A direct contact between the at least one Peltier element and the device part to be cooled allows a good heat transfer and thus an efficient cooling of the device part, whereby a high efficiency in cooling can be achieved. If a direct contact between the one Peltier element and the device part to be cooled is not possible, however, the good heat transfer can also be achieved by the aforementioned heat-conducting intermediate element.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die warme Seite des wenigstens einen Peltier-Elementes an eine weitere Kühleinrichtung, wie einen Wasserkühler, Luftkühler oder dergleichen, angeschlossen, wobei die weitere Kühleinrichtung vorzugsweise kreislaufförmig geführt ist. Eine solche weitere Kühleinrichtung kann äußerst einfach aufgebaut sein und beispielsweise ein Wasserkühler sein. Insofern lässt sich die Kühlung mit einfach zu handhabenden und auszulegenden Elementen herbeiführen. Der Betrieb einer derartigen Kühlvorrichtung ist gut beherrschbar und kann auch von wenig geschultem Personal oder vollautomatisch überwacht und durchgeführt werden.According to another embodiment, the warm side of the at least one Peltier element is connected to a further cooling device, such as a water cooler, air cooler or the like, wherein the further cooling device is preferably guided in a circular shape. Such a further cooling device can be extremely simple and, for example, be a water cooler. In this respect, the cooling can be achieved with easy-to-use and auszulegenden elements. The operation of such a cooling device is easy to control and can also be monitored and performed by less trained personnel or fully automatically.

Der besondere Vorteil des wenigstens einen Peltier-Elementes ist dessen kontinuierliche Arbeitsweise. Die gewünschte Soll-Temperatur lässt sich in dem zu kühlenden Einrichtungsteil anders als beispielsweise bei den vorerwähnten Kältekompressoren mit äußerst geringem Aufwand einstellen, da die erzielte Kühlleistung eine eindeutige, meist lineare Funktion der an dem wenigstens einen Peltier-Element angelegten Spannung und des daraufhin fließenden Stroms ist.The particular advantage of the at least one Peltier element is its continuous operation. The desired target temperature can be set in the device part to be cooled differently than for example in the aforementioned refrigeration compressors with extremely little effort, since the cooling performance achieved a unique, mostly linear function of the voltage applied to the at least one Peltier element and the then flowing current is.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das wenigstens eine Peltier-Element mit der weiteren Kühleinrichtung eine Einheit. Dadurch lässt sich das Anbringen des wenigstens einen Peltier-Elementes sowie der weiteren Kühleinrichtung beträchtlich vereinfachen. Die genannte Einheit kann besonders Platz sparend ausgebildet sein.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the at least one Peltier element forms a unit with the further cooling device. This makes it possible to attach the at least one Peltier element and the considerably simplify further cooling device. The said unit can be designed to save space.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das zu kühlende Einrichtungsteil eine ein Prozessfluid führende Rohrleitung, ein Wärmetauscher und/oder eine Pumpe, vorzugsweise ein Pumpenkopf. Insofern kann die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung an unterschiedlichen verfahrenstechnischen Einrichtungen zum Einsatz kommen.According to another embodiment of the invention, the device part to be cooled is a process fluid-carrying pipeline, a heat exchanger and / or a pump, preferably a pump head. In this respect, the cooling device according to the invention can be used on different procedural devices.

Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Peltier-Element an die kühle Seite des Wärmetauschers so angeschlossen, dass die kühle Seite des Wärmetauschers mit Hilfe des wenigstens einen Peltier-Elementes betreibbar ist. Damit lässt sich beispielsweise das in einer Saugleitung geförderte Fluid auf einfache Art und Weise abkühlen.Advantageously, the at least one Peltier element is connected to the cool side of the heat exchanger so that the cool side of the heat exchanger with the aid of the at least one Peltier element is operable. This makes it possible, for example, to cool the fluid conveyed in a suction line in a simple manner.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Peltier-Element mit der Stirnseite des Pumpenkopfes verbunden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt also die Kühlung unmittelbar im bzw. am Pumpenkopf beispielsweise einer Kolbenmembranpumpe. Auf der Stirnseite des Pumpenkopfes lässt sich das wenigstens eine Peltier-Element besonders vorteilhaft anbringen, da hier eine ebene Fläche zur Erzielung eines guten Wärmeübergangs und damit ein guter Flächenkontakt zwischen dem zu kühlenden Einrichtungsteil und dem wenigstens einen Peltier-Element zur Verfügung steht.According to another embodiment of the invention, the at least one Peltier element is connected to the end face of the pump head. In this embodiment, therefore, the cooling takes place directly in or on the pump head, for example, a piston diaphragm pump. On the front side of the pump head, the at least one Peltier element can attach particularly advantageous because here a flat surface to achieve a good heat transfer and thus a good surface contact between the device part to be cooled and the at least one Peltier element is available.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die weitere Kühleinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass die Kräfte zum Anbringen des wenigstens einen Peltier-Elementes an dem zu kühlenden Einrichtungsteil von der weiteren Kühleinrichtung aufgenommen werden. Dabei kann das zu kühlende Einrichtungsteil, wie zuvor erwähnt, beispielsweise ein Pumpenkopf oder ein Wärmetauscher sein. Auf diese Weise lässt sich das wenigstens eine Peltier-Element in stetigem Kontakt mit dem zu kühlenden Einrichtungsteil halten, ohne dass das wenigstens eine Peltier-Element selbst Kräfte aufnehmen muss. Vielmehr kann das wenigstens eine Peltier-Element zwischen dem zu kühlenden Einrichtungsteil und der weiteren Kühleinrichtung eingeklemmt sein. Durch die bei dieser Weiterbildung möglichen hohen Anpresskräfte lässt sich ein hoher Wärmeübergang erreichen.According to a further particularly advantageous development of the invention, the further cooling device is designed and arranged such that the forces for attaching the at least one Peltier element to the device part to be cooled are absorbed by the further cooling device. Here, the device part to be cooled, as mentioned above, for example, be a pump head or a heat exchanger. In this way, the at least one Peltier element can be kept in constant contact with the device part to be cooled, without the at least one Peltier element itself having to absorb forces. Rather, the at least one Peltier element can be clamped between the device part to be cooled and the further cooling device. Due to the high contact forces possible in this development, a high heat transfer can be achieved.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung bilden. Es zeigen:Embodiments of the subject invention are described below with reference to the drawing, all described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the present invention, regardless of their combination in the claims or their dependency. Show it:

1 ein schematisches Schaubild einer Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic diagram of a cooling device for procedural devices according to a first embodiment;

2 eine Vorderansicht einer Einheit mit mehreren Peltier-Elementen; 2 a front view of a unit with several Peltier elements;

3 ein schematisches Schaubild der Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform; 3 a schematic diagram of the cooling device for procedural devices according to another embodiment;

4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf einen Teil der Kühlvorrichtung; und 4 a partially sectioned side view of a part of the cooling device; and

5 eine schematische Darstellung eines Temperatur/Entropie-Diagramms. 5 a schematic representation of a temperature / entropy diagram.

In 1 ist ein schematisches Schaubild einer Kühlvorrichtung 1 für verfahrenstechnische Einrichtungen, wie Pumpen, vorzugsweise Dosierpumpen, besonders bevorzugt Membrandosierpumpen, Wärmetauscher oder dergleichen, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.In 1 is a schematic diagram of a cooling device 1 for process engineering devices, such as pumps, preferably metering pumps, particularly preferably membrane metering pumps, heat exchangers or the like, according to a first embodiment of the invention.

In diesem Ausführungsbeispiel hat die Kühlvorrichtung 1 ein zu kühlendes Einrichtungsteil 2, welches hier ein Wärmetauscher 3 sowie eine Pumpe 4 aufweist. Ferner hat die Kühlvorrichtung 1 einen mit dem zu kühlenden Einrichtungsteil 2, also mit dem Wärmetauscher 3 und der Pumpe 4, verbundenen Kühler 5. Dieser Kühler 5 weist erfindungsgemäß wenigstens ein Peltier-Element 6 auf. Rohrleitungen 7, 8, 9 verbinden einen Saugbehälter 10 mit dem Wärmetauscher 3, den Wärmetauscher 3 mit der Pumpe 4 sowie die Pumpe 4 mit einem Druckbehälter 11.In this embodiment, the cooling device has 1 a device part to be cooled 2 , which is a heat exchanger here 3 and a pump 4 having. Furthermore, the cooling device has 1 one with the device part to be cooled 2 So with the heat exchanger 3 and the pump 4 , connected radiator 5 , This cooler 5 according to the invention comprises at least one Peltier element 6 on. piping 7 . 8th . 9 connect a suction container 10 with the heat exchanger 3 , the heat exchanger 3 with the pump 4 as well as the pump 4 with a pressure vessel 11 ,

Die in 1 gezeigte Anlage dient beispielsweise zur Komprimierung von Kohlendioxid (CO2).In the 1 shown plant is used for example for the compression of carbon dioxide (CO 2 ).

Eine Einheit 12 aus mehreren elektrisch in Reihe geschalteten Peltier-Elementen 6 ist in einer schematischen Vorderansicht in 2 gezeigt. Die Einheit 12 hat beispielsweise drei n- und p-dotierte Halbleiterthermopaare, welche jeweils ein Peltier-Element 6 bilden. Beim Anlegen einer Spannung fließen Elektronen durch jeden Schenkel der Thermopaare hindurch. Üblicherweise sind die einzelnen Halbleiterschenkel 13 an zwei gegenüber liegenden Seiten an Kupferplatten 14 gelötet. Solche Kupferplatten als Lötstellen vergrößern die Kontaktoberfläche und ermöglichen so einen effektiven Wärmeaustausch. Klebeschichten 15 verbinden die Thermopaare mit einer Deckplatte 16 bzw. einer Grundplatte 17. Deck- und Grundplatte 16, 17 bestehen üblicherweise aus einem keramischen Material. Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch eine hohe thermische Belastbarkeit, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit aus.One unity 12 from several Peltier elements electrically connected in series 6 is in a schematic front view in 2 shown. The unit 12 has, for example, three n- and p-doped semiconductor thermocouples, each having a Peltier element 6 form. When a voltage is applied, electrons flow through each leg of the thermocouples. Usually, the individual semiconductor legs 13 on two opposite sides of copper plates 14 soldered. Such copper plates as solder joints increase the contact surface and thus enable effective heat exchange. adhesive layers 15 connect the thermocouples with a cover plate 16 or a base plate 17 , Cover and base plate 16 . 17 usually consist of a ceramic material. Ceramic materials are characterized by high thermal resistance, excellent corrosion resistance and good thermal conductivity.

Wie eingangs erwähnt, führt der Stromfluss durch eine Kontaktstelle zwischen zwei unterschiedlichen Materialien in einer Richtung im Falle von Peltier-Elementen zu einer Abkühlung der Kontaktstelle, bei Umpolung des Stromflusses hingegen zu einer Erwärmung der Kontaktstelle. As mentioned above, the current flow through a point of contact between two different materials in one direction in the case of Peltier elements leads to a cooling of the contact point, with reversal of the current flow, however, to a heating of the contact point.

In 2 wird sich beim Anlegen einer Spannung und Fließen eines Stromes durch die Peltier-Elemente 6 daher die Grundplatte 17 abkühlen und die Deckplatte 16 erwärmen. Die sich einstellende Temperatur an den genannten Platten hängt weitgehend linear von der eingestellten Spannung und damit vom Stromfluss ab.In 2 will be when applying a voltage and flowing a current through the Peltier elements 6 therefore the base plate 17 cool off and cover plate 16 heat. The self-adjusting temperature at the said plates depends largely linearly on the set voltage and thus the current flow.

Das wenigstens eine Peltier-Element 6 ist mit seiner kühlen Seite 20 direkt oder mittels eines wärmeleitenden Zwischenelementes 21 (siehe 4) indirekt mit dem zu kühlenden Einrichtungsteil 2 verbunden. Vorzugsweise befindet sich zwischen der kühlen Seite 20 des wenigstens einen Peltier-Elementes 6 und dem zu kühlenden Einrichtungsteil 2 zumindest eine nicht näher gezeigte Wärmeleitpaste. Ein direktes Aufbringen des wenigstens einen Peltier-Elementes 6 auf das zu kühlende Einrichtungsteil 2 ist in 1, ein indirektes Aufbringen in 4 schematisch dargestellt. Die warme Seite 22 des wenigstens einen Peltier-Elementes 6 ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an eine weitere Kühleinrichtung 23 angeschlossen. Diese weitere Kühleinrichtung 23 ist beispielsweise ein Wasserkühler 24, Luftkühler oder dergleichen. Eine solche Ausführungsform ist beispielhaft in 3 gezeigt.The at least one Peltier element 6 is with his cool side 20 directly or by means of a thermally conductive intermediate element 21 (please refer 4 ) indirectly with the device part to be cooled 2 connected. Preferably, it is between the cool side 20 of the at least one Peltier element 6 and the device part to be cooled 2 at least one thermal compound not shown in detail. Direct application of the at least one Peltier element 6 on the device part to be cooled 2 is in 1 , an indirect application in 4 shown schematically. The warm side 22 of the at least one Peltier element 6 is according to a preferred embodiment of the invention to a further cooling device 23 connected. This further cooling device 23 is for example a water cooler 24 , Air cooler or the like. Such an embodiment is exemplary in FIG 3 shown.

In 3 ist die aus 1 gezeigte Anlage in leicht abgewandelter Form im linken und eher oberen Bereich dargestellt. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen. In der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 1 sitzt das linke Peltier-Element 6 unmittelbar auf der Rohrleitung, während es bei der in 1 gezeigten Ausführungsform einem an die Rohrleitung angeschlossenen Wärmetauscher zugeordnet ist. Das in 3 rechte Peltier-Element 6 ist wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wiederum der Pumpe 4 zugeordnet. Die Pumpe 4 wird mittels eines Elektromotors 25 angetrieben. Die Rohrleitungen 7 bis 9 sind mit einer Isolation 26 versehen. Im Bereich der Rohrleitung 9 sitzen zwischen der Pumpe 4 und dem Druckbehälter 11 ferner ein Durchflussmesser 27, ein Regelventil 30 sowie ein Absperrventil 31.In 3 is that out 1 shown plant in a slightly modified form in the left and more upper area shown. The same parts bear the same reference numerals. In the in 3 shown embodiment of the cooling device according to the invention 1 sits the left Peltier element 6 directly on the pipeline while at the in 1 shown embodiment is associated with a connected to the pipe heat exchanger. This in 3 right Peltier element 6 is like in the 1 again shown embodiment of the pump 4 assigned. The pump 4 is by means of an electric motor 25 driven. The pipelines 7 to 9 are with an isolation 26 Mistake. In the area of the pipeline 9 sit between the pump 4 and the pressure vessel 11 also a flow meter 27 , a control valve 30 and a shut-off valve 31 ,

Die weitere Kühleinrichtung 23 ist in 3 im rechten und eher unteren Teil gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die weitere Kühleinrichtung 23 im Kreislauf geführt. Wie dargestellt ist die warme Seite 22 jedes Peltier-Elementes 6 (dieser Begriff wird nachfolgend auch als Synonym für die Begriffe ”Einheit bestehend aus mehreren Peltier-Elementen” verwendet) in 3 jeweils an einen Wärmetauscher 32 angeschlossen, um die Wärme von dem jeweiligen Peltier-Element abzuführen. Die weitere Kühleinrichtung 23 hat ferner eine Pumpe 33, welche Wasser durch ein Rohrleitungssystem 34 pumpt, das mit den Wärmetauschern 32 verbunden ist. Das im Kreislauf geführte Rohrleitungssystem 34 verbindet die Wärmetauscher 32 mit einem weiteren Wärmetauscher 35 sowie mit einem Flüssigkeitsbehälter 36 und einem Absperrventil 37. Damit ist es mit Hilfe der weiteren Kühleinrichtung 23 möglich, die Wärme von der warmen Seite 22 der Peltier-Elemente 6 weitgehend abzuführen und dabei auf eine im praktischen Betrieb weitgehend unproblematische Wasserkühlung zurückzugreifen.The further cooling device 23 is in 3 shown in the right and lower part. In this embodiment, the further cooling device 23 circulated. As shown, the warm side 22 every Peltier element 6 (This term is used below as a synonym for the terms "unit consisting of several Peltier elements") in 3 each to a heat exchanger 32 connected to dissipate the heat from the respective Peltier element. The further cooling device 23 also has a pump 33 which water through a piping system 34 pumps that with the heat exchangers 32 connected is. The circulated piping system 34 connects the heat exchangers 32 with another heat exchanger 35 as well as with a liquid container 36 and a shut-off valve 37 , So it is with the help of the other cooling device 23 possible, the heat from the warm side 22 the Peltier elements 6 largely dissipate and resort to a largely unproblematic in practical operation water cooling.

Das wenigstens eine Peltier-Element 6 arbeitet kontinuierlich. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das wenigstens eine Peltier-Element 6 mit der weiteren Kühleinrichtung 23 eine Einheit. Eine solche Ausführungsform ist in 4 teilweise im Schnitt schematisch dargestellt. Darauf wird nachfolgend noch näher eingegangen.The at least one Peltier element 6 works continuously. According to a particularly preferred embodiment of the invention, this forms at least one Peltier element 6 with the further cooling device 23 one unity. Such an embodiment is in 4 partly shown schematically in section. This will be discussed in more detail below.

Das zu kühlende Einrichtungsteil 2 ist gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen eine ein Prozessfluid führende Rohrleitung 7, 8, 9, ein Wärmetauscher 3 und/oder eine Pumpe 4, vorzugsweise ein Pumpenkopf 40. Wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform angedeutet, ist das wenigstens eine Peltier-Element 6 an die kalte Seite des Wärmetauschers 3 so angeschlossen, dass die kalte Seite des Wärmetauschers 3 mit Hilfe des wenigstens einen Peltier-Elementes 6 betreibbar ist.The device part to be cooled 2 is according to the illustrated embodiments, a process fluid leading pipeline 7 . 8th . 9 , a heat exchanger 3 and / or a pump 4 , preferably a pump head 40 , As in the 1 shown embodiment, this is at least one Peltier element 6 to the cold side of the heat exchanger 3 connected so that the cold side of the heat exchanger 3 with the help of the at least one Peltier element 6 is operable.

Wie in 4 gezeigt, ist das wenigstens eine Peltier-Element 6 mit der Stirnseite 41 des Pumpenkopfes 40 verbunden. Diese Ausführungsform kann auch bei den Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen, wie sie in den 1 und 3 gezeigt sind. In den Pumpenkopf 40 tritt das nicht näher gezeigte Prozessfluid in Richtung des Pfeils A mit einem festgelegten Massenstrom, einem bestimmten Druck sowie einer bestimmten Temperatur ein. Das komprimierte Prozessfluid tritt in Richtung des Pfeils B mit einem festgelegten Massenaustrittsstrom sowie einem erhöhten Austrittsdruck und einer Austrittstemperatur aus dem Pumpenkopf 40 aus. Üblicherweise erwärmt sich sowohl das Prozessfluid als auch der Pumpenkopf 40 durch die Komprimierung des Prozessfluides mittels der Pumpe 4.As in 4 shown that is at least one Peltier element 6 with the front side 41 the pump head 40 connected. This embodiment can also be used in the embodiments as they are in the 1 and 3 are shown. In the pump head 40 enters the process fluid not shown in detail in the direction of arrow A with a fixed mass flow, a certain pressure and a certain temperature. The compressed process fluid passes in the direction of arrow B with a fixed mass exit stream and an increased discharge pressure and exit temperature from the pump head 40 out. Usually, both the process fluid and the pump head heat up 40 by the compression of the process fluid by means of the pump 4 ,

Um ein Verdampfen des Prozessfluides an den warmen Wänden des Förderraums und damit eine Beeinträchtigung des Förderwirkungsgrades zu vermeiden, wird der Pumpenkopf mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1 gekühlt, so dass dem Pumpenkopf 40 der mit dem Pfeil C bezeichnete Kühlstrom zugeführt wird. Dadurch wird dem Pumpenkopf und letztlich dem Prozessfluid Wärme entzogen.To avoid evaporation of the process fluid on the warm walls of the delivery chamber and thus a deterioration of the delivery efficiency, the pump head with the aid of the cooling device according to the invention 1 cooled, leaving the pump head 40 the cooling stream indicated by the arrow C is supplied. As a result, the pump head and ultimately the process fluid heat is removed.

In 5 ist ein Temperatur/Entropie-Diagramm beispielhaft für die Verdichtung von CO2 dargestellt. Dieses Diagramm veranschaulicht, dass während des Druckhubes eine Temperaturerhöhung erfolgt. Unter der Annahme, dass die Verdichtung bei einer herkömmlichen Kühlvorrichtung am Punkt T0 beginnt, wobei dieser Punkt der Schnittpunkt zwischen der Siedelinie 42 und der Isobaren pS ist, würde sich der Arbeitsraum erwärmen und sich eine mittlere Temperatur T'mittel zwischen der Saugtemperatur T0 und der druckseitigen Temperatur T'D einstellen. Es ist ersichtlich, dass ohne entsprechende Kühlung das im Saughub angesaugte Prozessfluid an den warmen Wänden des Arbeits- oder Förderraumes verdampfen würde. Dadurch würde sich der Förderwirkungsgrad der Pumpe verschlechtern. In ungünstigen Fällen würde die Pumpe die Förderung sogar völlig einstellen.In 5 is a temperature / entropy diagram exemplified for the compression of CO 2 . This diagram illustrates that a temperature increase occurs during the pressure stroke. Assuming that the compression in a conventional cooling device starts at point T 0 , this point is the intersection between the boiling line 42 and isobaric p S , the working space would heat up and set a mean temperature T ' medium between the suction temperature T 0 and the pressure-side temperature T' D. It can be seen that without corresponding cooling, the process fluid aspirated in the suction stroke would evaporate on the warm walls of the working or conveying space. This would worsen the delivery efficiency of the pump. In unfavorable cases, the pump would even completely stop the delivery.

Um diesen nachteiligen Effekt zu verhindern, kommt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zum Einsatz. Die in den 1, 3 bzw. 4 dargestellte Kühlung bewirkt, dass die Verdichtung von einem neuen Startpunkt TS aus beginnt. Dieser Startpunkt liegt auf der Isobaren pS, jedoch weiter von der Siedelinie entfernt. Der vorherige Startpunkt T0 liegt, wie zuvor erwähnt, unmittelbar auf der Siedelinie 42. Es wird auf der Isobaren pD infolge der durchgeführten Kühlung mit der Temperaturdifferenz ΔT gemäß dem in 5 dargestellten Diagramm eine tiefere Kompressionsendtemperatur TD und damit letztlich auch eine tiefere mittlere Temperatur Tmittel im Arbeits- bzw. Förderraum erreicht. Diese Temperatur Tmittel ist deutlich tiefer als die vorerwähnte mittlere Temperatur T'mittel ohne Kühlung. Die mittlere Temperatur Tmittel sollte möglichst kleiner als die ursprüngliche Starttemperatur T0 sein oder möglichst nahe an dieser Temperatur liegen. Letztlich ist dies eine Frage der Optimierung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung. Sofern die mittlere Temperatur Tmittel tiefer als die ursprüngliche Starttemperatur T0 liegt, kann kein Prozessfluid verdampfen.In order to prevent this disadvantageous effect, the cooling device according to the invention is used. The in the 1 . 3 respectively. 4 Cooling causes the compaction to start from a new starting point T S. This starting point is located on the Isobaren p S , but further away from the Siedelinie. The previous starting point T 0 is, as previously mentioned, directly on the boiling line 42 , It is on the isobars p D due to the performed cooling with the temperature difference .DELTA.T according to the in 5 Diagram shown a lower compression end temperature T D and thus ultimately a lower average temperature T medium achieved in the working or delivery chamber. This temperature T medium is significantly lower than the aforementioned mean temperature T ' medium without cooling. The average temperature T medium should be as small as possible to the original starting temperature T 0 or as close as possible to this temperature. Ultimately, this is a matter of optimization of the cooling device according to the invention. If the mean temperature T medium is lower than the original starting temperature T 0 , no process fluid can evaporate.

In 5 ist ferner die Temperaturerhöhung ΔT' für den Fall ohne Kühlung eingezeichnet. Es ist ferner aus diesem Diagramm ersichtlich, dass die sich bei der Verdichtung einstellende Temperaturdifferenz ΔT im Falle einer Kühlung infolge der Temperaturdifferenz ΔT deutlich gegenüber der Temperaturdifferenz ΔT' verringert ist, welche sich ohne Kühlung einstellt.In 5 Furthermore, the temperature increase .DELTA.T 'is shown for the case without cooling. It can also be seen from this diagram that the temperature difference .DELTA.T which occurs during the compression is significantly reduced in the case of cooling as a result of the temperature difference .DELTA.T compared to the temperature difference .DELTA.T 'which occurs without cooling.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die weitere Kühleinrichtung 23 derart ausgebildet und angeordnet, dass die Kräfte zum Anbringen des wenigstens einen Peltier-Elementes 6 an dem zu kühlenden Einrichtungsteil 2 von der weiteren Kühleinrichtung 23 aufgenommen werden. Wie zuvor bereits angedeutet, kann daher das Peltier-Element 6, wie in 4 gezeigt, mit der weiteren Kühleinrichtung 23, die hier dem Wärmetauscher 32 entspricht, eine Einheit bilden. Die Befestigungsmittel 43 zwischen der weiteren Kühleinrichtung 23 und dem zu kühlenden Einrichtungsteil 2, im vorliegenden Fall dem Pumpenkopf 40, sind in 4 lediglich angedeutet. Die weitere Kühleinrichtung 23 kann an dem Pumpenkopf angeschraubt oder angeflanscht sein.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the further cooling device 23 designed and arranged such that the forces for attaching the at least one Peltier element 6 on the device part to be cooled 2 from the further cooling device 23 be recorded. As already indicated above, therefore, the Peltier element 6 , as in 4 shown with the other cooling device 23 , here the heat exchanger 32 corresponds to form a unit. The fasteners 43 between the further cooling device 23 and the device part to be cooled 2 , in the present case the pump head 40 , are in 4 merely hinted. The further cooling device 23 can be screwed or flanged to the pump head.

Damit arbeitet die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung vollständig ohne eine Verdampfung von Kälteflüssigkeiten.Thus, the cooling device according to the invention works completely without evaporation of cold liquids.

Das wenigstens eine Peltier-Element 6 hat beispielsweise eine Dicke von einigen Millimetern, vorzugsweise von etwa 3 bis 6 mm.The at least one Peltier element 6 has, for example, a thickness of a few millimeters, preferably from about 3 to 6 mm.

Es ist auch möglich, das wenigstens eine Peltier-Element umfangsseitig an dem Pumpenkopf zu befestigen.It is also possible to fasten the at least one Peltier element on the circumference of the pump head.

Damit ist eine Kühlvorrichtung geschaffen, mittels der eine Kühlung Platz sparend und einfach durchführbar ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einfach aufgebaut und mit geringem Aufwand zu bedienen.For a cooling device is provided by means of a cooling space-saving and easy to carry out. Furthermore, the cooling device according to the invention is simple in construction and can be operated with little effort.

Claims (10)

Kühlvorrichtung für verfahrenstechnische Einrichtungen, wie Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, Wärmetauscher oder dergleichen, mit einem zu kühlenden Einrichtungsteil (2) sowie einem mit diesem verbundenen Kühler (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (5) wenigstens ein Peltier-Element (6) aufweist.Cooling device for process engineering devices, such as pumps, in particular dosing pumps, heat exchangers or the like, with a device part to be cooled ( 2 ) and a cooler connected thereto ( 5 ), characterized in that the radiator ( 5 ) at least one Peltier element ( 6 ) having. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (6) mit seiner kühlen Seite (20) direkt oder mittels eines wärmeleitenden Zwischenelementes (21) indirekt mit dem zu kühlenden Einrichtungsteil (2) verbunden ist.Cooling device according to claim 1, characterized in that the at least one Peltier element ( 6 ) with its cool side ( 20 ) directly or by means of a thermally conductive intermediate element ( 21 ) indirectly with the device part to be cooled ( 2 ) connected is. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die warme Seite (22) des wenigstens einen Peltier-Elementes (6) an eine weitere Kühleinrichtung (23), wie einen Wasserkühler (24), Luftkühler oder dergleichen, angeschlossen ist.Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that the warm side ( 22 ) of the at least one Peltier element ( 6 ) to a further cooling device ( 23 ), like a water cooler ( 24 ), Air cooler or the like is connected. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kühleinrichtung kreislaufförmig geführt ist.Cooling device according to claim 3, characterized in that the further cooling device is guided in a circular shape. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (6) kontinuierlich arbeitet.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one Peltier element ( 6 ) works continuously. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (6) mit der weiteren Kühleinrichtung (23) eine Einheit bildet.Cooling device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the at least one Peltier element ( 6 ) with the further cooling device ( 23 ) forms a unit. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu kühlende Einrichtungsteil (2) eine ein Prozessfluid führende Rohrleitung (7 bis 9), ein Wärmetauscher (3) und/oder eine Pumpe (4), vorzugsweise ein Pumpenkopf (40) ist.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the device part to be cooled ( 2 ) a pipeline carrying a process fluid ( 7 to 9 ), a heat exchanger ( 3 ) and / or a pump ( 4 ), preferably a pump head ( 40 ). Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (6) an die kühle Seite des Wärmetauschers (3) so angeschlossen ist, dass die kühle Seite des Wärmetauschers (3) mit Hilfe des wenigstens einen Peltier-Elementes (6) betreibbar ist.Cooling device according to claim 7, characterized in that the at least one Peltier element ( 6 ) to the cool side of the heat exchanger ( 3 ) is connected so that the cool side of the heat exchanger ( 3 ) with the aid of the at least one Peltier element ( 6 ) is operable. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (6) mit der Stirnseite (41) des Pumpenkopfes (40) verbunden ist.Cooling device according to claim 7 or 8, characterized in that the at least one Peltier element ( 6 ) with the front side ( 41 ) of the pump head ( 40 ) connected is. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kühleinrichtung (23) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Kräfte zum Anbringen des wenigstens einen Peltier-Elementes (6) an dem zu kühlenden Einrichtungsteil (2) von der weiteren Kühleinrichtung (23) aufgenommen werden.Cooling device according to one of claims 3 to 9, characterized in that the further cooling device ( 23 ) is designed and arranged such that the forces for attaching the at least one Peltier element ( 6 ) on the device part to be cooled ( 2 ) from the further cooling device ( 23 ).
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