DE3423992C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für insbe­ sondere Schaltschränke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 de­ finierten Art.

Kühlvorrichtungen dieser Art sind z. B. aus DE-OS 27 24 880 oder DE-GM 83 18 803.7 bekannt. Sie haben sich jeweils als kompakte, bausteinartige und einsetzbare oder ansetzbare Elemente in vollem Maße bewährt. Dies gilt vor allem für den Einsatz im Zusammen­ hang mit CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen und Bearbeitungs­ zentren. Diese, wie überhaupt eine Vielzahl sonstiger Aggregate, führen im Inneren zu kühlende Flüssigkeiten, z. B. Öl, für die Lagerung und Schmierung wie auch Hydraulikflüssigkeiten für die einzelnen Hydrauliksysteme. Diese flüssigen Medien bedürfen einer zusätzlichen Kühlung, weswegen bei derartigen Aggregaten speziell zur Kühlung dieser Flüssigkeiten besondere separate Kühlvorrichtungen eingesetzt werden. Dies führt zu großem Auf­ wand, ist teuer und bedingt entsprechend großen Platzbedarf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige eigenständige besondere Kühleinrichtungen für die ge­ nannten Medien zu vermeiden unter Reduzierung des Auf­ wands, der Kosten und des Platzbedarfs.

Die Aufgabe ist bei einer Kühlvorrichtung der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungs­ gemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des An­ spruchs 1 gelöst. Auf diese Weise ist die sonst als separates Kühlaggregat notwendige Kühlvorrichtung für die Kühlung von Flüssigkeiten mit integriert in die Kühlvorrichtung, die ohnehin für die Kühlung der Schaltschrankluft bei derartigen Aggregaten erforderlich und installiert ist. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung macht es daher möglich, die beiden voneinander völlig verschiedenen Medien, nämlich Schaltschrankluft einer­ seits und zu kühlende Flüssigkeit, z. B. Schmieröl und/oder Hydrauliköl andererseits, mittels einer einzigen Kälte­ maschine im Rahmen der ohnehin installierten Kühlvorrichtung zu kühlen. Dies reduziert den Aufwand, die Kosten und den Platzbedarf für die zur Kühlung beider Medien sonst er­ forderlichen Elemente erheblich. Dabei ist impliziert, daß der mindestens eine Wärmeaustauscher, der von der zu kühlenden Flüssigkeit durchströmt ist, sowohl in der ersten, die zu kühlende Schaltschrankluft führenden Kammer als auch in der zweiten, die zu Kühlzwecken herangezogene Umgebungsluft führenden Kammer angeordnet sein kann. Im erstgenannten Fall sitzt der Wärmeaustauscher zweckmäßiger­ weise zwischen dem Kältemittelverdampfer und dem Auslaß der ersten Kammer, so daß die Wärmeaustauschflächen des Wärmeaustauschers von der den Kältemittelverdampfer ver­ lassenden, gekühlten Schaltschrankluft vor deren Zurück­ leiten in den Schaltschrank beaufschlagt sind und dadurch die Flüssigkeit im Wärmeaustauscher heruntergekühlt wird. Aller­ dings wird hierbei die gekühlte Schaltschrankluft vor dem Zurückleiten in den Schaltschrank wieder etwas erwärmt. Je nach Kühlleistung im Bereich der ersten Kammer ist diese erste Gestaltungsform nicht immer zweckmäßig. Vorteilhafter ist daher die andere Alternative gemäß Patentanspruch 2. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Patentansprüchen 3-8.

Eine an sich bekannte Kühlvorrichtung für Halbleiter­ ventile (DE-AS 19 28 558) weist einen geschlossenen Kühlkreislauf auf, in dem eine Flüssigkeit über eine Pumpe, Kühlschlange und Verteilerleitung zurück zur Pumpe geführt wird, wobei in der Verteilerleitung einzelne zu kühlende Halbleiterventile angeordnet sind. Die Kühl­ schlange wird mittels eines Ventilators und Luft zurück­ gekühlt, wobei Teile der Halbleiterventile von einem Teilstrom dieser Luft zur zusätzlichen Kühlung beauf­ schlagt sind.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 14 39 943), in einem Trans­ formatorgehäuse enthaltene Kühlflüssigkeit, z. B. Trans­ formatoröl, die zur Kühlung des Transformators im Ge­ häuse dient, zusätzlich über einen daran angeschlossenen Kreislauf zur Kühlung von Gleichrichtern heranzuziehen und diese Kühlflüssigkeit über einen an das Transformator­ gehäuse angesetzten Wärmeaustauscher zu kühlen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Auführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeich­ nung zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt einer Kühlvorrichtung insbesondere für Schaltschränke.

Die gezeigte Kühlvorrichtung ist vor allem für Schalt­ schränke, z. B. solche CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen od. dgl., geeignet. Sie weist ein im wesentlichen all­ seitig geschlossenes, quaderförmiges Gehäuse 10 mit Boden 11, linker Gehäusewand 54, rechter Gehäusewand 58 und oberer Wand 59 auf. Das Gehäuse 10 hat sehr kleine Ab­ messungen in Richtung aller drei Raumachsen. Die einzelnen Wandungen 11, 54, 58, 59 sind zum Teil nur schematisch angedeutet.

Die Kühlvorrichtung ist grundsätzlich ähnlich derjenigen gemäß DE-OS 27 24 880 gestaltet. Das Gehäuse 10 ist ent­ weder unmittelbar seitlich an einen nicht weiter gezeigten Schaltschrank ansetzbar oder in einen solchen einsetzbar oder mittels besonderer Verbindungsleitungen daran an­ schließbar. Das Gehäuse 10 besteht z. B. aus Stahlblech. Im Inneren sind zwei Kammern 12 und 14 vorgesehen, von denen die Kammer 12 die erste Kammer bildet, die von der Schaltschrankluft durchströmt ist, und von denen die Kammer 14 die zweite Kammer bildet. Beide Kammern 12, 14 sind über eine nur schematisch angedeutete Trennwand 16 voneinander getrennt, wobei sie über die Trennwand 16 mit­ einander in wärmeleitender Verbindung stehen können, wenn dies gewünscht wird. Die Trennwand 16 ist zumindest im oberen und unteren Bereich mit einer besonderen Iso­ lierung 17 ausgerüstet, da in diesem Bereich eine wärme­ leitende Verbindung nicht gewünscht ist.

Die erste Kammer 12 besitzt einen Einlaß 18 und einen Auslaß 20. Der Einlaß 18 ist mit einem nicht gezeigten Auslaß eines Schaltschrankes verbindbar, über den warme Schaltschrankluft in Pfeilrichtung 19, z. B. mit etwa 40°C, in den Einlaß 18 gelangt. Der Auslaß 20 ist mit einem nicht gezeigten Einlaß des Schaltschrankes ver­ bindbar und mit einem schräg gerichteten Umlenkteil 21 versehen, das den Austritt der gekühlten Luft mit etwa 30°C in Pfeilrichtung 9 aus der ersten Kammer 12 und in das Innere des nicht gezeigten Schaltschrankes ermöglicht.

Die Innenluft aus dem Schaltschrank wird im Betrieb durch einen Innenluftventilator 22 z. B. in Form eines Radialgebläses in die erste Kammer 12 eingesaugt. Sie verläßt die erste Kammer 12 durch den Auslaß 20 und wird wieder in den Schaltschrank zurückgeleitet. Der Innen­ luftventilator 22 befindet sich nahe des Einlasses 18, bei der gezeigten Anordnung rechts des Einlasses 10.

Auf der der ersten Kammer 12 abgewandten Seite der Trenn­ wand 16 befindet sich die zweite Kammer 14, ebenfalls mit einem Einlaß 24 und einem Auslaß 26. Im Gegensatz zur ersten Kammer 12 befindet sich der Einlaß 24 der zweiten Kammer 14 am dem Einlaß 18 fernen Ende. In der Nähe des Auslasses 26 ist ein zweiter Ventilator 28 angeordnet, der ebenfalls als Radialgebläse ausgebildet sein kann und der, wie durch Pfeile 29 angedeutet ist, Umgebungsluft durch den Einlaß 24 in die zweite Kammer 14 einsaugt und über den Auslaß 26 wieder an die Umgebung abgibt (Pfeil 27). Die Strömungsrichtung der in der zweiten Kammer 14 geführten Umgebungsluft ist gegen­ sinnig zu derjenigen, die in der ersten Kammer 12 ge­ führt ist.

Beide Ventilatoren 22 und 28 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 30, die durch einen einzigen Motor 32 angetrieben wird, welcher dicht in eine Öffnung der Isolierung 17 der Trennwand 16 eingesetzt ist.

Der Einlaß 18 und auch der Einlaß 24, nötigenfalls auch die Auslässe 20 und 26 , können mittels angedeuteter Schutzgitter 40 od. dgl. abgedeckt sein, um der Gefahr des Hineingreifens vorzubeugen. Beim gezeigten Aus­ führungsbeispiel befindet sich nur am Einlaß 18 ein solches Schutzgitter 40. Der Einlaß 24 der zweiten Kammer 14 ist mit einem besonderen Luftfilter 41, z. B. einer Filtermatte, versehen. Dieser Luftfilter 41 macht dann dort ein Schutzgitter entbehrlich.

Innerhalb der beiden Kammern 12 und 14 befindet sich ein kompletter Kältekreislauf mit kompletter Kältemaschine. In der ersten Kammer 12 ist der schematisch angedeutete Kältemittelverdampfer 51 und innerhalb der zweiten Kammer 14 der Kältemittelkondensator 53 angeordnet. Die Anordnung des Kältemittelverdampfers 51 ist dabei so ge­ wählt, daß dieser in der ersten Kammer 12 von der Schalt­ schrankluft überstrichen wird, wie durch Pfeile ange­ deutet ist.

In entsprechender Anordnung sitzt der Kältemittel­ kondensator 53 in der zweiten Kammer 14 so, daß er von der die Kammer 14 passierenden Umgebungsluft überstrichen wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist, die im Gegenstrom durch den Einlaß 24 eingeleitet und den Auslaß 26 mit dann erhöhter Temperatur abgeführt wird.

In der zweiten Kammer ist der Kompressor 63 mit allen Steuerungsteilen des Kältekreislaufs angeordnet. Die Kühlvorrichtung ist mit zumindest einer Kondenswasser- Aufnahmevorrichtung 65 versehen, die innerhalb der zweiten Kammer 14 und der linken Gehäusewand 54 benach­ bart angeordnet ist.

Wie ersichtlich, ist die zweite Kammer 14 rechts oder - bei liegender Anordnung - oberhalb der ersten Kammer 12 angeordnet. Der mit dem Inneren des Schaltschrankes verbindbare Einlaß 18 und der Auslaß 20 befindet sich auf der linken Gehäuseseite innerhalb der linken Gehäuse­ wand 54. Sie liegen also auf einer gemeinsamen Ebene, sind jedoch mit Höhenabstand voneinander gruppiert. Der mit dem Kühlmittelreservoir, z. B. der Umgebungsluft, verbundene Einlaß 24 und Auslaß 26 der rechten, zweiten Kammer 14 befindet sich im Bereich der rechten Gehäuse­ wand 58.

In der zweiten Kammer 14 ist zwischen dem Einlaß 24 und dem Auslaß 26 mindestens ein Wärmeaustauscher 33 angeordnet. Dieser ist als Kühler, insbesondere Durchlauf­ kühler, ausgebildet und im Bereich zwischen dem Einlaß 24 und dem Kältemittelkondensator 53 der zweiten Kammer 14 angeordnet. Dabei sitzt der Wärmeaustauscher 33 unmittelbar in der Nähe des Einlasses 24. Er schließt flächig im Inneren der Kammer 14 an deren Einlaß 24 an. Der Wärme­ austauscher 33 ist von einem zu kühlenden zweiten Medium, insbesondere einer Flüssigkeit, z. B. Schmieröl, Hydrauliköl od. dgl., wie dies bei den genannten CNC- gesteuerten Werkzeugmaschinen verwendet wird, durch­ strömt. Diese Flüssigkeit wird über einen unteren Zufluß­ stutzen 34 in den Wärmeaustauscher 33 eingeleitet und aus diesem über einen oberen Abflußstutzen 35 gekühlt abgeleitet. Die Wärmeaustauschflächen, von denen schematisch nur die äußeren Wärmeaustauschflächen 36 angedeutet sind, stehen mit dem durch die zweite Kammer 14 hindurchgeleiteten Medium, hier also der Umgebungsluft, in wärmeaustauschender Berührung und werden davon beauf­ schlagt. Die mittels des Ventilators 28 über den Einlaß 24 in die zweite Kammer 14 eingeleitete, kalte Umgebungs­ luft passiert zunächst den Wärmeaustauscher 33, wobei die den Wärmeaustauscher 33 durchströmende Flüssigkeit gekühlt wird.

Die übrige Kühlfunktion der Kühlvorrichtung mit Kälte­ maschine ist grundsätzlich bekannt und bedarf keiner be­ sonderen Beschreibung. Zu verweisen ist diesbezüglich z. B. auf DE-OS 27 24 880.

Durch den in die zweite Kammer 14 zwischen dem Einlaß 24 und dem Kältemittelkondensator 53 eingesetzten Wärmeaus­ tauscher 33 ist insgesamt eine kompakte Kühlvorrichtung geschaffen, die eine Kühlung zweier Medien mittels einer einzigen Kältemaschine möglich macht, nämlich einerseits die Kühlung der Schaltschrankluft und andererseits die Kühlung der durch den Wärmeaustauscher 33 hindurchge­ leiteten Flüssigkeit.

Bei einam anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Wärmeaustauscher innerhalb der rechten Kammer 12 angeordnet, und dort insbesondere im Bereich zwischen dem Auslaß 20 und dem Kältemittelverdampfer 51. Hierbei wird dem den Wärmeaustauscher durchströmenden Medium Wärme dadurch entzogen, daß die aus dem Kältemittel­ verdampfer 51 austretende, heruntergekühlte Schaltschrank­ luft vor der Zurückleitung in den Schaltschrank den Wärme­ austauscher passiert. Diese Anordnung ist allerdings nicht so effizient, weil hierbei die in der Kammer 12 gekühlte Schaltschrankluft vor der Rückleitung in den Schaltschrank auf ein gewisses Maß durch den Wärmeaustausch erwärmt wird, was je nach erreichbarer Kühlleistung für die Schaltschrank­ luft nicht immer von Vorteil ist. Zweckmäßigr ist dann die gezeigte Anordnung des Wärmeaustauschers 33 innerhalb der zweiten Kammer 14.

Claims (8)

1. Kühlvorrichtung für Schaltschränke, mit zwei voneinander getrennten, jeweils einen Einlaß (18, 24) und einen Auslaß (20, 26) aufweisenden Kammern (12, 14), von denen die erste Kammer (12) als Schaltschrankluftkammer mit ihrem Einlaß (18) und Auslaß (20) jeweils mit einem zugeordneten Auslaß bzw. Einlaß des Schaltschrankes verbindbar und die zweite Kammer (14) über ihren Einlaß (24) und Auslaß (26) mit der Umgebungsluft verbunden ist, mit je Kammer (12, 14) darin befindlichem, mindestens einem Ventilator (22, 28) sowie mit einer innerhalb beider Kammern (12, 14) enthaltenen Kälte­ maschine, deren Kältemittelverdampfer (51) innerhalb der ersten Kammer (12) und deren Kältemittelkondensator (53) in der zweiten Kammer (14) angeordnet ist, die auch den Kom­ pressor (63) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb zumindest einer Kammer (12 oder 14) zwischen deren Einlaß (18 bzw. 24) und deren Auslaß (20 bzw. 26) min­ destens ein Wärmeaustauscher (33) angeordnet ist, der von einer zu kühlenden Flüssigkeit von außerhalb angeordneten Maschinen oder Aggregaten durchströmt ist und dessen Wärme­ austauschflächen (36) von der mittels des Ventilators (22 bzw. 28) in dieser Kammer (12 bzw. 14) durch diese hindurch geführten Luft zum Zwecke der Kühlung wärmeaustauschend beaufschlagt sind.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Wärmeaustauscher (33) innerhalb der zweiten Kammer (14) angeordnet ist.

3. Kühlvorrictung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Wärmeaustauscher (33) als Durchlaufkühler ausgebildet ist.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mindestens eine Wärmeaustauscher (33) in der zweiten Kammer (14) im Bereich zwischen deren Einlaß (24) und dem darin ent­ haltenen Kältemittelkondensator (53) angeordnet ist.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mindestens eine Wärme­ austauscher (33) dem Einlaß (24) unmittelbar benachbart angeordnet ist.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Wärmeaustauscher (33) flächig an den Einlaß (24) an­ schließt.

7. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Flüssigkeit aus Öl, insbesondere Schmieröl, Hydrauliköl od. dergl., besteht und der mindestens eine Wärmeaustauscher (33) als Ölkühler ausgebildet ist.

8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, da­ durch gekennzeichnet, daß an den min­ destens einen Wärmeaustauscher (33) im Inneren zu kühlende Flüssigkeit führende Werkzeugmaschinen als außerhalb angeordnete Maschinen anschließbar sind.