[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilatoranordnung für einen Flüssigkeitskühlsatz mit
luftgekühlter Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Flüssigkeitskühlsätze gelangen in nahezu allen Branchen der Industrie, z.B. in der
Lasertechnik, bei Werkzeugmaschinen, in der Kunststoffverarbeitung, der Oberflächentechnik,
der Medizintechnik und in der Lebensmittelindustrie für die Rückkühlung flüssiger
Prozeßmedien zum Einsatz. Die bisher bekannten Lösungen zur Ventilatoranordnung bei
Flüssigkeitskühlsätzen mit einseitig vertikal eingebautem Kondensator sehen eine horizontale
Anordnung des Ventilators mit vertikaler Luftausblasrichtung vor. Der Kühlluftvolumenstrom
wird dabei am Kondensator angesaugt, durch den Kondensator geführt, danach in vertikale
Richtung umgelenkt und durch den Axialventilator in vertikale Richtung nach oben ausgeblasen.
[0003] Dabei entsteht insbesondere bei Innenaufstellung des Flüssigkeitskühlsatzes in Räumen
mit geringer Deckenhöhe der Nachteil, dass bis zu 50% der geförderten wärmebelasteten
Kühlluft im Luftkurzschluss am Kondensator angesaugt werden. Dies führt zu großem
Temperaturgradienten der Ansaugluft und zur Erhöhung der mittleren Kühllufttemperatur,
verbunden mit einer Minderung des energetischen Wirkungsgrades der Kältemaschine und
einer Reduzierung des Einsatzbereiches des Flüssigkeitskühlsatzes in Bezug auf die
Umgebungstemperatur.
[0004] Gemäß DE 198 45 615 A1 ist ein Wärmetauscher bekannt, der in einem Gehäuse angeordnet
ist, wobei der Wärmetauscher zur Kühlung von Raumluft umströmt wird. Dazu wird die
Raumluft durch einen im Deckenbereich befindlichen Ventilator durch den Bodenbereich
des Gehäuses angesogen, vertikal durch den Kassettenbereich des Wärmetauschers geleitet
und vertikal aus dem Gehäuse gefördert. Bei dieser Einrichtung erfolgt keine Umlenkung
des Kühlluftstromes.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilatoranordnung zum Einsatz zu
bringen, die einen Kurzschluss zwischen dem aus dem Ventilator austretenden wärmebelasteten
Luftstrom und dem in den Kondensator eintretenden Kühlluftstrom weitgehend unterbindet.
[0006] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach
wird der im Gehäuseoberrahmen des Flüssigkeitskühlsatzes angeordnete Axialventilator
mit vertikaler Luftausblasrichtung so geneigt montiert, dass die Achse des Axialventilators
eine Neigung aufweist, die zur horizontalen Luftanströmrichtung des Kondensators einen
Winkel α > 90 ° einschließt.
[0007] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die dazugehörige
Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die Seitenansicht eines Flüssigkeitskühlsatzes,
wobei sich die Darstellung zur Vereinfachung auf das Gehäuse des Flüssigkeitskühlsatzes,
den Kondensator und die Ventilatoranordnung beschränkt.
[0008] Der Kondensator 1 dient der Verflüssigung des Kältemittels im Kältemittelkreislauf
durch Entzug vom Wärme. Dieser Entzug von Wärme wird durch Beaufschlagung des Kondensators
1 mit Kühlluft unterstützt. Der Kondensator 1 ist in der erfindungsgemäßen Ausführung
des Flüssigkeitskühlsatzes vertikal angeordnet und nimmt große Bereiche der Rückwand
des Gehäuses 2 ein.
[0009] Im Oberrahmen des Gehäuses 2 ist ein Ventilator 3 mit axialer Wirkungsweise so angeordnet,
dass die Förderrichtung des Luftstromes aus dem Gehäuse 2 nach oben gerichtet ist.
Der Ventilator 3 wird im Oberrahmen des Gehäuses 2 mittels Halteblechen 4 geneigt
und weitgehend abgesenkt im Gehäuseoberrahmen montiert.
[0010] Aus der Neigung des Ventilators 3 stellt sich zwischen der Anströmrichtung der Kühlluft
5 am Kondensator 1 und der Förderrichtung des wärmebelasteten Luftstromes 6 durch
den Ventilator 3 ein Winkel α > 90° ein.
[0011] Als Optimum aus konstruktions- und strömungstechnischen Gegebenheiten beträgt dieser
Winkel α ca. 110°. Bei diesem Anstellwinkel wird der geförderte Luftvolumenstrom nachhaltig
vom Ansaugbereich des Kondensators 1 abgewiesen und der Luftkurzschlussstrom weitgehend
vermieden. Bei Innenaufstellung des Flüssigkeitskühlsatzes in Räumen mit geringer
Deckenhöhe verstärkt sich der Effekt, die Decke wirkt dann als abweisende Leiteinrichtung
für die Luftabführung.
[0012] Als vorteilhafte Wirkung der Erfindung im Vergleich mit den bekannten technischen
Lösungen ergibt sich als Effekt der weitgehenden Vermeidung des Luftkurzschlussstromes
eine wirksame Erhöhung der Kälteleistung bis zu 5% und eine Senkung der Antriebsleistung
der Kältemaschine bis zu 4,5% je nach Aufstellbedingungen des Flüssigkeitskühlsatzes
und sonstigen Betriebsbedingungen.
[0013] Die obere Einsatzgrenze des Flüssigkeitskühlsatzes in Bezug auf die Umgebungstemperatur
erhöht sich abhängig von den Aufstellbedingungen bis zu 3 K.
[0014] Die mit der geneigten Anordnung verbundene Absenkung des Ventilators 3 führt zu einer
kompakteren Bauweise des Flüssigkeitskühlsatzes und zu vorteilhaften akustischen Wirkungen.
[0015] Weiterhin ergibt sich aus der geneigten Anordnung des Ventilators ein strömungstechnischer
Vorteil, ausgewiesen durch eine Minderung des Druckverlustes der Kühlluft bei der
Durchströmung des Flüssigkeitskühlsatzes.
[0016] Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt einen Flüssigkeitskühlsatz mit einem
Axialventilator dar. Je nach Leistungsgröße des Flüssigkeitskühlsatzes, die mit der
Vergrößerung der Kondensatorfläche einhergeht, können zur Bereitstellung des mehrfachen
Kühlluftvolumens mehrere Ventilatoren nebeneinander angeordnet sein, ohne vom Schutzumfang
der erfindungsgemäßen Lösung abzuweichen.
1. Ventilatoranordnung für Flüssigkeitskühlsatz mit luftgekühlter Kältemaschine und einem
Gehäuse (2), an dessen Rückseite sich ein vertikal eingebauter, von einer Kühlluft
(5) horizontal angeströmter Kondensator (1) befindet, und an dessen Oberrahmen ein
Axialventilator (3) zur Förderung eines wärmebelasteten Luftstromes (6) angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Axialventilators (3) eine Neigung aufweist, die zur horizontalen Luftanströmrichtung
des Kondensators (1) einen Winkel α > 90 ° einschließt.
2. Ventilatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α 110 ° beträgt.
3. Ventilatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialventilator (3) im Oberrahmen des Gehäuses (2) integriert ist und gegenüber
diesem in dessen Inneres abgesenkt ist.
4. Ventilatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Axialventilatoren (3) je nach Leistungsgröße des Flüssigkeitskühlsatzes nebeneinander
angeordnet sind.