DE9319004U1 - Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Rolf Kaiser, 73732 Esslingen

Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit mittels einer Kältemaschine.

Temperierte Flüssigkeiten werden in den verschiedensten Gebieten zum Kühlen irgend eines Gegenstandes verwendet, der auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden soll. Ein Anwendungsbeispiel sind wieder aufladbare elektrische Batteriesätze, mit denen Elektrofahrzeuge betrieben werden. Das Laden solcher Batterien sollte möglichst schnell erfolgen, um unnötig lange Stillstandzeiten des Fahrzeugs zu vermeiden. Je schneller eine Batterie geladen wird, umso stärker erhöht sich jedoch die Batterietemperatur, so daß zur Vermeidung schädlicher Batterietemperaturen gleichzeitig mit dem Laden eine Batteriekühlung stattfinden muß.

Bekannte Vorrichtungen zum Temperieren einer Flüssigkeit enthalten einen Vorratsbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit,

in den ein Wärmetauscher eintaucht, der in den Kältekreis einer Kältemaschine geschaltet ist und dabei den Verdampfer des Kältekreises bildet. Die auf diese Weise temperierte Flüssigkeit wird aus dem Vorratsbehälter zu dem zu kühlenden Gegenstand geleitet, im Falle des erwähnten Beispiels also zu dem jeweiligen Batteriesatz.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Kältemaschine der maximal geforderten Kühlleistung entsprechend ausgelegt. Eine solche Vorrichtung ist dann jedoch für alle Anwendungen mit geringerer Kühlleistung überdimensioniert. Umgekehrt muß die Kältemaschine in solchen Fällen, wenn später aus irgend einem Grunde eine erhöhte Kühlleistung erforderlich wird, umgebaut oder durch eine neue mit entsprechend erhöhter Kühlleistung ersetzt werden.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise an die jeweils gewünschte Kühlleistung angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aneinander anbaubare, jeweils eine Kältemaschine enthaltende Kühleinheiten vorhanden sind, die jeweils einerseits einen Vorlauf-Einlaßanschluß und einen Rück-Auslaßanschluß und andererseits einen Vorlauf-Auslaßanschluß und einen Rücklauf-Einlaßanschluß aufweisen, wobei zwischen dem Vorlauf-Einlaßanschluß und dem Vorlauf-Auslaßanschluß ein in den Kältekreis der jeweiligen Kältemaschine geschalteter Wärmetauscher

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angeordnet ist und wobei im aneinander angebauten Zustand der Kühleinheiten der Vorlauf-Auslaßanschluß und der Rücklauf-Einlaßanschluß der einen Kühleinheit mit dem Vorlauf-Einlaßanschluß bzw. dem Rücklauf-Auslaßanschluß der jeweils nachfolgenden Kühleinheit verbunden ist, so daß ein die Wärmetauscher untereinander enthaltender Vorlaufweg und ein Rücklaufweg für die zu temperierende Flüssigkeit gebildet werden, wobei der letzten Kühleinheit ein den Übergang vom Vorlaufweg zum Rücklaufweg bildendes Verbindungsstück zum Verbinden des Vorlauf-Auslaßanschlusses mit dem Rücklauf-Einlaßanschluß zugeordnet ist.

Somit ergibt sich eine sozusagen baukastenartig zusammensetzbare Vorrichtung, bei der je nach der geforderten Kühlleistung nur eine Kühleinheit oder mehrere Kühleinheiten vorhanden sind Je nach Leistungsbedarf kann man also mehr oder weniger solche Kühleinheiten hintereinander schalten, so daß auch eine nachträgliche Leistungserweiterung möglich ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei geringerem Kühlbedarf die eine oder andere Kühleinheit einfach abgeschaltet werden kann.

Ferner fällt bei einem Defekt in einer der Kältemaschinen nur die zugehörige Kühleinheit und nicht die gesamte Vorrichtung aus, so daß die Flüssigkeit immer noch mit den verbleibenden Kühleinheiten temperiert werden kann.

im Falle einer Störung ist es ferner von Vorteil, daß man

die betreffende Kühleinheit nur auszutauschen braucht, was sehr schnell geht und eine Reparatur an Ort und Stelle erübrigt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit in schematischer Schrägansicht, wobei die Vorrichtung lediglich beispielhaft drei Kühleinheiten aufweist, und

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in schematischer Vorderansicht mit abgenommenen Vorderwänden.

Die aus der Zeichnung hervorgehende Vorrichtung weist eine Behälter- und Pumpeneinheit 1 auf, die einen Vorratsbehälter 2 enthält, der eine zu temperierende Flüssigkeit aufnimmt. Diese Flüssigkeit dient ihrerseits zum Kühlen irgend eines Gegenstandes, zu dem die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 2 geleitet wird und von dem die Flüssigkeit wieder in den Vorratsbehälter 2 zurückgelangt. Zum Anschließen dieses externen Kühlkreises weist die Behälter- und Pumpeneinheit 1 zwei mit dem Vorratsbehälter 2 verbundene Anschlüsse 3,4 auf, die beim Ausführungsbeispiel an der Vorderseite der

Behälter- und Pumpeneinheit 1 angeordnet sind. Die Flüssigkeitsströmung in diesem externen Kühlkreis wird mittels einer zugeordneten Pumpe 5 aufrecht gehalten, die ebenfalls in der Behälter- und Pumpeneinheit 1 enthalten ist.

Zum Tempertieren der Flüssigkeit ist mindestens eine Kühleinheit 6 vorhanden, wobei im Falle des Ausführungsbeispiels drei solche Kühleinheiten 6 vorgesehen sind. Diese Kühleinheiten 6 weisen alle einen gleichen Aufbau auf und sind aneinander anbaubar, so daß sich eine baukastenartige oder batterieartige Anordnung ergibt. Die zu temperierende Flüssigkeit wird nacheinander durch die Kühleinheiten 6 geleitet, wo sie auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird, wonach sie wieder in den Vorratsbehälter 2 zurückgeleitet wird.

Jede Kühleinheit 6 enthält eine Kältemaschine. Dabei weist eine Kältemaschine ganz allgemein einen geschlossenen Kreislauf auf, der einen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer enthält. In den Kreislauf strömt ein Kältemittel, das im Verdampfer unter Entzug von Wärme aus einem Kälteträger oder dem zu kühlenden Stoff verdampft und anschließend im Kompressor komprimiert wird, so daß stark überhitzter Kältemitteldampf in den Kondensator gelangt, wo die überhitzungswärme und die Kondensationswärme abgeführt werden, so daß das Kältemittel flüssig wird. Das flüssige Kältemittel wird dann durch einen Drossel Vorgang wieder auf den Ausgangszustand entspannt und dem Verdampfer zugeleitet, womit der Kreislauf geschlossen i st.

Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise solcher Kältemaschinen sind allgemein bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden muß. Aus diesem Grunde sind in der Zeichnung die Kältemaschinen 7 nur schematisch durch ein Rechteck angedeutet.

Jede Kühleinheit 6 weist einerseits einen Vorlauf-Einlaßanschluß 8 und einen Rücklauf-Auslaßanschluß 9 und andererseits einen Vorlauf-Auslaßanschluß 10 und einen Rücklauf-Einlaßanschluß 11 auf, wobei zwischen den Vorlauf-Einlaßanschluß und dem Vorlauf-Auslaßanschluß 10 ein in den Kältekreis der jeweiligen Kältemaschine 7 geschalteter Wärmetauscher 12 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 12 bildet im jeweiligen Kältekreis den Verdampfer. Der Wärmetauscher 12 ist über zwei Rohrleitungen 13,14 an den Kältekreis angeschlossen, so daß er von dem Kältemittel durchströmt wird. Die zu temperierende Flüssigkeit gelangt ebenfalls bei jeder Kühleinheit durch den Wärmetauscher 12, selbstverständlich in von dem Kältemittel getrennter Weise, so daß sie entsprechend abgekühlt wird.

Im aneinander angebautem Zustand der Kühleinheiten 6 ist der Vorlauf-Auslaßanschluß 10 und der Rücklauf-Einlaßanschluß 11 der einen Kühleinheit mit dem Vorlauf-Einlaßanschluß 8 bzw. dem Rücklauf-Auslaßanschluß 9 der jeweils nachfolgenden Kühleinheit 6 verbunden, so daß ein die Wärmetauscher 12 hintereinander enthaltender Vorlaufweg und ein Rücklaufweg für die zu tempertierende Flüssigkeit gebildet werden.

Die Flüssigkeit gelangt also durch den Vorlauf-Einlaßanschluß 8 der ersten Kühleinheit 6 in diese, durchströmt dort den zugehörigen Wärmetauscher 12 und verläßt diese Kühleinheit wieder über den Vorlauf-Auslaßanschluß 10, wonach sie über den diesem Vorlauf-Auslaßanschluß 10 benachbarten Vorlauf-Einlaßanschluß 8 der nächsten Kühleinheit 6 in diese eintritt usw. Hat die Flüssigkeit alle Wärmetauscher 12 durchströmt, d.h. hat sie den Vorlaufweg zurückgelegt, wird sie wieder zurückgeleitet, indem sie bei jeder Kühleinheit 6 durch den Rücklauf-Einlaßanschluß 11 eintritt und am Rücklauf-Auslaßanschluß austritt.

Der bei der jeweiligen Kühleinheitanordnung letzten Kühleinheit 6, die der Behälter- und Pumpeneinheit 1 also entgegengesetzt ist, ist ein den Übergang vom Vorlaufweg zum Rücklaufweg bildendes Verbindungsstück 15 zugeordnet, über das sich der Vorlauf-Auslaßanschluß 10 mit dem Rücklauf-Ein 1aßanschluß dieser letzten Kühleinheit verbinden läßt. In Fig. 1 ist dieses Verbindungsstück 15 weggelassen worden, so daß der Vorlauf-Auslaßanschluß 10 und der Rücklauf-Einlaßanschluß 11 sichtbar sind.

Bei jeder Kühleinheit 6 sind der Rücklauf-Einlaßanschluß 11 und der Rücklauf-Auslaßanschluß 9 ohne ein zwischengeschaltetes Aggregat über eine Rohrleitung 16 miteinander verbunden.

Beim Ausführungsbeispiel ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Wärmetauscher 12 unterhalb der Kältemaschine 7

in einem Unterteil M der jeweiligen Kühleinheit 6 angeordnet ist.

Die Kühleinheiten 6, bzw. genauer gesagt deren Gehäuse, weist zweckmäßigerweise eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt auf. Die Kühleinheiten 6 können somit Seite an Seite aneinander angesetzt und in geeigneter Weise lösbar miteinander verbunden werden. Dabei befinden sich der Vorlauf-Einlaßanschluß 8 und der Rücklauf-Auslaßanschluß 9 einerseits und der Vor lauf-Auslaßanschluß 10 und der Rück 1 auf-Einlaßanschluß 11 andererseits an einander entgegengesetzten Kühleinheitsseiten, und zwar an den Seiten, an denen die Kühleinheiten aneinander angebaut werden. Es versteht sich, daß der Vorlauf-Einlaßanschluß 8 und der Vorlauf-Auslaßanschluß 10 ebenso wie der Rücklauf-Auslaßanschluß 9 und der Rücklauf-Einlaßanschluß 11 an einander entsprechenden Stellen der in Betracht kommenden Kühleinheitsseiten angeordnet sind, so daß beim Aneinanderfügen der Kühleinheiten 6 die Anschlüsse ohne weiteres dem betreffenden Anschluß der nächsten Kühleinheit benachbart sind. Die benachbarten Anschlüsse lassen sich beispielsweise über Flanschverbindungen dicht miteinander verbinden.

Die Kühleinheiten 6 können ferner einen zwischen den die Vorlauf- und Rücklaufanschlüsse 8,9,10,11 enthaltenden Kühleinheitsseiten verlaufenden Kabelkanal 18 enthalten, durch den die Stromversorgung der Kältemaschinen erfolgen kann. Beim Ausführungsbeispiel verläuft der Kabelkanal

in einem Oberteil 18 der jeweiligen Kühleinheit 6.

Die Behälter- und Pumpeneinheit 1 kann eine entsprechende quaderförmige Gestalt wie die Kühleinheiten 6 aufweisen. Damit die zu temperierende Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 2 in die erste Kühleinheit 6 und nach Durchlaufen des Vorlaufwegs und des Rücklaufwegs wieder aus der ersten Kühleinheit 6 zurück in den Vorratsbehälter 2 gelangen kann, ist an der Behälter- und Pumpeneinheit 1 ein Vorlauf-Auslaßanschluß 10a und ein Rücklauf-Einlaßanschluß 11a angeordnet, die beim Anbauen der ersten Kühleinheit 6 an die betreffende Seite der Behälter- und Pumpeneinheit 1 mit dem Vorlauf-Einlaßanschluß 8 und dem Rücklauf-Auslaßanschluß 9 der ersten Kühleinheit 6 verbunden werden. Der Vorlauf-Auslaßanschluß 10a und der Rücklauf-Einlaßanschluß 11a der Behälter- und Pumpeneinheit 1 sind jeweils über eine Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden, wobei in die zum Vorlaufweg gehörende Rohrleitung eine Pumpe 20 geschaltet ist, die die zu temperierende Flüssigkeit durch die Kühleinheiten 6 treibt.

Je nach der gewünschten Kühlleistung kann man also eine entsprechende Anzahl von Kühleinheiten 6 hintereinander anordnen Die Kühlleistung kann man somit auch durch nachträgliches Anbringen weiterer Kühleinheiten erhöhen.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß man bei geringerem Kühlbedarf auch die eine oder andere Kühleinheit

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abschalten kann. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Kühleinheiten 6 jeweils eine die Temperatur der zu temperierenden Flüssigkeit zwischen den beiden Vorlaufanschlüssen 8,10 messende und die Kältemaschine 7 ein- bzw. ausschaltende Temperaturmeßeinrichtung 21 enthalten. Diese Temperaturmeßeinrichtung 21 kann im Bereich der Eingangsseite des Wärmetauschers 12 angeordnet sein. Weist die zu temperierende Flüssigkeit beim Eintreffen an einer solchen Temperaturmeßeinrichtung 21 bereits ihren Sollwert auf, schaltet die Temperaturmeßeinrichtung 21 die zugehörige Kältemaschine 7 ab, so daß Energie gespart und das elektrische Netz weniger belastet wird. Die Temperaturmeßeinrichtung 21 kann verstellbar und somit auf die gewünschte Solltemperatur der Flüssigkeit eingestellt werden.

Es versteht sich, daß man die einzelnen Kältemaschinen 7 mittels eines zugehörigen Schalters auch von Hand einschalten bzw. ausschalten kann.

Es ist ferner ersichtlich, daß im Falle eines Defektes an einer der Kältemaschinen der sonstige Betrieb nicht behindert wird, da ja die Flüssigkeit weiterhin die Wärmetauscher der anderen Kühleinheiten 6 durchströmt.

Die Kältemaschinen 7 enthalten zur Kühlung insbesondere ihres Kondensators ein nicht dargestelltes Gebläse. Damit die mittels dieses Gebläses geförderte Kühlluft in die jeweilige Kühleinheit 6 eintreten bzw. aus dieser wieder

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austreten kann, können die beiden Kühleinheitsseiten, die im aneinander angebauten Zustand frei liegen und sozusagen die Vorderseite und die Rückseite der Anordnung bilden, luftdurchlässig sein. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich also um die beiden anderen Kühleinheitsseiten, die keine Anschlüsse enthalten. Im dargestellten Falle wird die Luftdurchlässigkeit durch das Anordnen von Luftschlitzen erreicht, die von horizontal verlaufenden, schräg nach außen unten gerichteten Luftleitlamellen 22 begrenzt werden.

Claims (10)

G 16 572 - dial Rolf Kaiser , 73732 Esslingen Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit Ansprüche

1. Vorrichtung zum Temperieren einer Flüssigkeit mit einer Kältemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander anbaubare, jeweils eine Kältemaschine (7) enthaltende Kühleinheiten (6) vorhanden sind, die jeweils einerseits einen Vorlauf-Einlaßanschluß (8) und einen Rücklauf-Auslaßanschluß

(9) und andererseits einen Vorlauf-Auslaßansch1uß (10) und einen Rücklauf-Einlaßanschluß (11) aufweisen, wobei zwischen dem Vorlauf-Einlaßanschluß (8) und dem Vorlauf-Auslaßanschluß

(10) ein in den Kältekreis der jeweiligen Kältemaschine (7) geschalteter Wärmetauscher (12) angeordnet ist und wobei im aneinander angebauten Zustand der Kühleinheiten (6) der Vorlauf-Auslaßanschluß (10) und der Rücklauf-Einlaßansch luß

(11) der einen Kühleinheit mit dem Vorlauf-Einlaßanschluß (8) bzw. dem Rücklauf-Auslaßanschluß (9) der jeweils nachfolgenden Kühleinheit verbunden ist, so daß ein die Wärmetauscher (12) hintereinander enthaltender Vorlaufweg und ein Rücklaufweg für

die zu temperierende Flüssigkeit gebildet werden, wobei der letzten Kühleinheit (6) ein den Übergang vom Vorlaufweg zum Rücklaufweg bildendes Verbindungsstück (15) zum Verbinden des Vorlauf-Auslaßanschlusses (10) mit dem Rücklauf-Einlaßanschluß (11) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühleinheiten (6) eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf-Einlaßanschluß (8) und der Rücklauf-Auslaßanschluß (9) einerseits und der Vorlauf-Auslaßanschluß (10) und der Rücklauf-Einlaßanschluß (11) andererseits sich an einander entgegengesetzten Kühleinheitsseiten befinden, wobei die beiden Vor laufanschlüsse (8,10) bzw. die beiden Rücklauf anschlüsse (9,11) jeweils an einander entsprechenden Stellen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden anderen Kühleinheitsseiten zur Luftkühlung des Kondensators der Kältemaschine luftdurchlässig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheiten (6) einen zwischen den die Vorlauf- und Rücklaufanschlüsse enthaltenden Kühleinheitsseiten verlaufenden Kabelkanal (18) enthalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheiten (6) jeweils eine die Temperatur der zu temperierenden Flüssigkeit zwischen den beiden Vorlaufanschlüssen (8,10) messende und die Kältemaschine (7) ein- bzw. ausschaltende Temperaturmeßeinrichtung (21) enthalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Temperaturmeßeinrichtung (21) im Bereich der Eingangsseite des Wärmetauschers (12) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (12) unterhalb der Kältemaschine (7) in einem Unterteil (17) der Kühleinheit (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behälter- und Pumpeneinheit (1) mit einem Vorlauf-Auslaßanschluß (10a) und einem Rücklauf-Einlaßanschluß (11a) vorhanden ist, an die eine Kühleinheit (6) anbaubar ist, wobei die Behälter- und Pumpeneinheit (1) einen Vorratsbehälter (2) für die zu temperierende Flüssigkeit und eine diese durch die mindestens eine angebaute Kühleinheit (6) fördernde Pumpe (20) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter- und Pumpeneinheit (1) zwei weitere mit dem Vorratsbehälter (2) verbundene Anschlüsse (3,4) zum Anschließen

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eines externen, von der temperierten Flüssigkeit durch-' strömten Kühlkreis und eine weitere, dem externen Kühlkreis zugeordnete Pumpe (5) enthält.