Kühleinrichtung für mehrere Kühlmittelkreisläufe

Abstract

 Kühleinrichtung für mehrere durch einen Verdampfer (1) geführte Kühlmittelkreise (2, 3) für zu kühlende Geräte, auch stark unterschiedlichen Kühlleistungsbedarfs, dessen Verdampfer (1) in einem Kältemittelkreis (5) mit weiteren Bauteilen, wie Ver­dichter (6), Kondensator (7) und Expansionsventil (9) angeord­net ist.
- Ein Thermostat (11) schaltet in Abhängigkeit von der vor dem Verdampfer (1) gemessenen Temperatur des Kühlmittels der Kühl­kreise den Verdichter (6) ein, wenn die Schalttemperatur des Kühlmittels erreicht wird und den Verdichter (6) ab, wenn die Schalttemperatur unterschritten wird.
- Ein Bypaßventil (12) in einer Bypaßleitung (13) zwischen An­schlußstellen der Kältemittelleitung hinter dem Verdichter (6) einerseits und hinter dem Expansionsventil (8) anderer­seits wird von einem Drucksensor (14) im Kältemittelkreis, der vor dem Verdichter (6) angeordnet ist, gesteuert derart, daß er bei einem Mindestdruck im Verdampfer (1), der aus Gründen der Sicherheit gegen Einfrieren des Kühlmittels im Verdampfer nicht unterschritten werden soll, das Bypaßventil (12) öffnet und bei einem bestimmten Druck im Verdampfer ober­halb des Mindestdrucks das Bypaßventil (12) schließt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für mehrere durch einen Verdampfer geführte Kühlmittelkreise für zu kühlen­de Geräte, auch stark unterschiedlichen Kühlleistungsbedarfs, im einzelnen nach Patentanspruch 1.

[0002] Kühlgeräte für wechselnden Volumenstrom oder allgemein für wechselnde Kühlleistung sind in der Praxis nur mit verhältnis­mäßig hohem Aufwand bereitzustellen. Die Realisierung wird um so schwieriger, je mehr Kühlmittelkreisläufe, insbesondere bei wechselnder Kühlleistung, zu betreiben sind. Wenn die Kühl­einrichtung für hohe Leistung ausgelegt ist, besteht bei nie­driger Leistung Gefahr, daß Einfrierungen auftreten.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrich­tung zu entwickeln, deren Kühlleistung in einfacher Weise vom Kühlmitteldurchsatz in den sekundären Kühlmittelkreisen ab­hängt. Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht in einer Kühleinrichtung nach Patentanspruch 1. Der Verdampfer ist in einem Kältemittelkreis mit weiteren Bauteilen, wie Verdichter, Kondensator und Expansionsventil, angeordnet. Ein Thermostat schaltet in Abhängigkeit von der vor dem Verdampfer gemessenen Temperatur des Kühlmittels der sekundären Kühlkreise den Verdichter ein, wenn die Schalttemperatur des Kühlmittels er­reicht wird. Der Verdichter wird abgeschaltet, wenn die Schalt­temperatur unterschritten wird. Ein Bypaßventil ist in einer Bypaßleitung zwischen Anschlußstellen der Kältemittelleitung hinter dem Verdichter einerseits und hinter dem Expansions­ventil andererseits von einem Drucksensor in der Kältemittel­leitung gesteuert. Der Drucksensor ist in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter angeordnet. Er steuert das Bypaßventil so, daß bei einem Mindestdruck im Verdampfer, der aus Gründen der Sicherheit gegen Einfrieren des Kühlmittels - in einem der Sekundärkreise - im Verdampfer nicht unter­schritten werden soll, es geöffnet wird. Bai einem bestimmten Druck im Verdampfer oberhalb des Mindestdrucks wird das Bypaß­ventil geschlossen. Die Kühlleistung der Kühleinrichtung paßt sich durch die besondere Steuerung des Verdichters unterschied­lichem Mengendurchsatz bzw. Leistung in den sekundären Kühl­mittelleitungen an, wobei durch die besondere Bypaßsteuerung ein Einfrieren des Kühlmittels im Verdichter vermieden wird, so daß die volle Leistungsanpassung sinnvoll ermöglicht wird.

[0004] Die Anpassung der Kälteleistung der Kühleinrichtung geht so weit, daß das Kühlmittel in einzelnen Kühlmittelkreisläufen auch stehen kann, so daß also vom jeweiligen Kühlmittelkreis keine Kühlleistung zu erbringen ist.

[0005] Der Verdampfer kann bei zwei Kühlmittelkreisen besonders ein­fach einen Koaxialaufbau aus Mantelrohr, Mittelrohr und Innen­rohr aufweisen, so daß sich drei koaxial angeordnete Ringräume ergeben. Der äußere und der innere Ringraum kann von je einem Kühlmittel in einer Richtung durchflossen werden, wobei in Gegenrichtung zur Durchströmung des Kühlmittels das Kälte­mittel im mittleren Ringraum durchgeleitet wird. Ein derarti­ger Koaxialrohraufbau ist für sich gesehen bekannt (DE-GM 84 07 854).

[0006] Nach einer Weiterbildung der Kühleinrichtung weist der Thermos­tat einen Temperatursensor auf, an dem die Leitungen sämtlicher Kühlmittelkreise vorbeigeführt sind. Dadurch wird die Kühlmit­teltemperatur gemittelt und eine einfache Regelung erst ermög­licht, da Einzelsensoren an der jeweiligen Kühlmittelleitung bei Kühlmittelstillstand keine Signalveränderung ergäben, so daß eine Regelung mit einfachen Mitteln nicht sinnvoll möglich wäre. Als Kühlmittel in den sekundären Kühlmittelkreisen kann Wasser eingesetzt werden.

[0007] Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung grob schema­tisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels für zwei Kühlmittel­kreise und einen Kältemittelkreis näher erläutert werden:

[0008] Die Kühleinrichtung weist im Ausführungsbeispiel zwei durch einen Verdampfer 1 geführte Kühlmittelkreise 2 und 3 auf. Zu kühlende Geräte können an den Anschlußbuchsen 4 angeschlossen werden, die die Kühlmittelkreise jeweils vervollständigen. Außer dem Verdampfer 1 liegen im Kältemittelkreis 5 ein Verdichter 6, ein Kondensator 7 und ein Expansionsventil 8. Das Epansions­ventil 8 ist in üblicher Weise mittels Temperatur- oder zu­sätzlicher Drucksteuerung im Durchsatz so gesteuert, daß gerade so viel Kältemittel durchgelassen wird, daß es im Verdampfer 1 noch nahezu vollständig verdampfen kann. Zusatzlich kann in an sich bekannter Weise ein Trockner 9 dem Expansionsventil 8 in Strömungsrichtung vorgeschaltet sein. Die Strömungsrichtung ist durch Strömungspfeile 10 veranschaulicht.

[0009] Wesentlich ist, daß ein Thermostat 11 in Abhängigkeit von der vor dem Verdampfer 1 gemessenen Temperatur des Kühlmittels der Kühlkreise den Verdichter 6 einschaltet, wenn die Schalttempe­ratur des Kühlmittels erreicht wird und den Verdichter abschal­tet, wenn die Schalttemperatur unterschritten wird. Weiter ist wesentlich, daß ein Bypaßventil 12 in eine Bypaßleitung 13 zwi­schen Anschlußstellen der Kältemittelleitung hinter dem Ver­dichter 6 einerseits und hinter dem Expansionsventil 8 anderer­seits von einem Drucksensor 14 im Kältemittelkreis gesteuert wird, der vor dem Verdichter 6 angeordnet ist und der folgender­maßen steuert:
Bei einem Mindestdruck im Verdampfer 1, der aus Gründen der Sicherheit gegen Einfrieren des Kühlmittels im Verdampfer nicht unterschritten werden soll, wird das Bypaßventil 12 geöffnet. Bei einem bestimmten Druck im Verdampfer oberhalb des Min­destdrucks wird das Bypaßventil 12 geschlossen. Das Kühl­mittel im Verdampfer könnte anderenfalls besonders dann ein­frieren, wenn das Kühlmittel in einem Kühlkreislauf zum Stehen kommt. Bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung kann die an­geforderte Kühlleistung so weit zurückgehen, daß einige Kühl­kreise zum Stillstand kommen. Im Ausführungsbeispiel kann einer von zwei Kühlkreisen abgeschaltet werden, ohne daß der Betrieb der Kühleinrichtung beeinträchtigt wird. Der Drucksensor 14 ist funktionell Teil des Pressostaten 16.

[0010] Bei zwei Kühlmittelkreisen 2 und 3 kann der Verdampfer 1 einen Koaxialrohraufbau aufweisen, aus Mantelrohr, Mittelrohr und Innenrohr. Von den sich ergebenden koaxial angeordneten Ring­räumen kann der äußere dem Kühlmittelkreis 3 und der innere dem Kühlmittelkreis 2 zur Verfügung gestellt werden. Durch den mittleren Ringraum strömt dann das Kältemittel. Der äußere Ring­raum kann vorteilhafterweise für einen Kühlmittelkreis für größere Kühlleistung als in einem am inneren Ringraum ange­schlossenen Kühlmittelkreise zur Verfügung gestellt werden, da der äußere Ringraum größere wärmetauschende Flächen aufweist.

[0011] An einem Temperatursensor 15 des Thermostaten 11 werden vor­teilhafterweise die Leitungen sämtlicher Kühlmittelkreise vorbeigeführt. Der Temperatursensor 15 ist funktionell Teil des Thermostaten 11. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Leitungen der Kühlmittelkreise 2 und 3 am Temperatursensor vorbeigeführt. Selbst wenn das Kühlmittel in einem Kühlmittel­kreis zum Stillstand kommt, da in diesem Kreis überhaupt keine Kühlung mehr erforderlich ist, wird so auf einfache Weise vom Temperatursensor 15 ein einfach verwertbares Signal ermittelt. Wenn der Kühlmittelkreis 3 beispielsweise für 500 W Kühlleistung ausgelegt ist und der Kühlmittelkreis 2 für 300 W, kann beim Stillstand des Kühlmittels im Kühlmittelkreis 3 die vom Kälte­mittelkreis 5 bereitgestellte Kühlleistung in dem Maß herunter­gefahren werden, wie sich die Temperatur am Temperatursensor 15 wegen verringerten Kältebedarfs erniedrigt. Das Kühlmittel in den Kühlkreisen 2 und 3 kann Wasser sein.

[0012] Für die Kühleinrichtung, die stark unterschiedlichen Kühllei­stungsbedarf berücksichtigt, sind beispielsweise ein Einsatz­gebiet Lithotripsiegeräte.

Ansprüche

1. Kühleinrichtung für mehrere durch einen Verdampfer (1) ge­führte Kühlmittelkreise (2, 3) für zu kühlende Geräte, auch stark unterschiedlichen Kühlleistungsbedarfs, dessen Verdampfer (1) in einem Kältemittelkreis (5) mit weiteren Bauteilen, wie Verdichter (6), Kondensator (7) und Expansionsventil (9) an­geordnet ist, wobei
- ein Thermostat (11) in Abhängigkeit von der vor dem Verdamp­fer (1) gemessenen Temperatur des Kühlmittels der Kühlkreise den Verdichter (6) einschaltet, wenn die Schalttemperatur des Kühlmittels erreicht wird und den Verdichter (6) abschaltet, wenn die Schalttemperatur unterschritten wird und
- ein Bypaßventil (12) in einer Bypaßleitung (13) zwischen An­schlußstellen der Kältemittelleitung hinter dem Verdichter (6) einerseits und hinter dem Expansionsventil (8) anderer­seits von einem Drucksensor (14) im Kältemittelkreis, der vor dem Verdichter (6) angeordnet ist, gesteuert wird, derart, daß bei einem Mindestdruck im Verdampfer (1), der aus Gründen der Sicherheit gegen Einfrieren des Kühlmittels im Verdampfer nicht unterschritten werden soll, das Bypaßventil (12) öffnet und bei einem bestimmten Druck im Verdampfer oberhalb des Mindestdrucks das Bypaßventil (12) geschlossen wird.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Verdampfer bei zwei Kühlmit­telkreisen einen Koaxialrohraufbau aus Mantelrohr, Mittelrohr und Innenrohr aufweist, so daß sich drei koaxial angeordnete Ringräume ergeben, deren äußerer und innerer Ringraum von je einem Kühlmittel in einer Richtung durchflossen werden, in Gegenrichtung zur Durchströmung mit Kältemittel im mittleren Ringraum.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Thermostat (11) einen Tempe­ratursensor (15) aufweist, an dem die Leitungen sämtlicher Kühlmittelkreise (2, 3) vorbeigeführt sind.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Kühlmittel Wasser eingesetzt ist.

Zeichnung