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Dokumentenidentifikation DE102004047119B4 19.04.2007
Titel Flüssigkeitszirkuliervorrichtung
Anmelder SMC Corp., Tokyo, JP
Erfinder Sakaguchi, Tetsuo, Ibaraki, JP;
Niimi, Hirohito, Ibaraki, JP
Vertreter Keil & Schaafhausen Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 27.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004047119
Offenlegungstag 19.05.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse F28F 23/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F28F 27/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zirkuliervorrichtung für die zirkulierende Zufuhr einer Flüssigkeit mit konstanter Temperatur zu einer Last, bspw. wenn eine Wärmelast mit der Flüssigkeit konstanter Temperatur gekühlt wird.

Beim Kühlen einer Last mit dieser Art von Zirkuliervorrichtung wird bspw. ein Kühlmittel als Konstanttemperaturflüssigkeit mit einer Temperatur, die eingestellt wird, in einem Tank aufgenommen und der Last durch Rohrleitungen mit Hilfe einer Pumpe zirkulierend zugeführt, um die Last dadurch abzukühlen. Durch das Kühlen der Last steigt die Temperatur des Kühlmittels an, dieses fließt zurück in den Tank und tauscht Wärme mit einem Kältemittel in einem Wärmetauscher, um dadurch die Temperatur einzustellen.

Die Last ist normalerweise durch von einem Benutzer vorbereitete Rohrleitungen mit der Zirkuliervorrichtung verbunden. Die Art, Anordnung und dgl. der Last unterscheiden sich in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen. Wenn die Durchflusskapazitäten der Rohrleitung und der Last groß sind, kann ein Flüssigkeitsniveau in dem Tank stark absinken, wenn der Betrieb der Zirkuliervorrichtung beginnt, um das Kühlmittel der Rohrleitung und der Wärmelast zuzuführen. In manchen Fällen besteht die Befürchtung, dass die Verringerung des Flüssigkeitsniveaus in dem Tank den Betrieb der Pumpe behindert.

Andererseits wird vorzugsweise das gesamte Kühlmittel, das die Last und die die Vorrichtung mit der Last verbindende Rohrleitung füllt, in den Tank zurückgeführt, wenn der Betrieb der Zirkuliervorrichtung abgeschlossen ist oder bei der Wartung, Inspektion oder dgl. der Vorrichtung. Wird aber Kühlmittel in einer solchen Menge verwendet, dass bei einem Dauerbetrieb der Vorrichtung ein ausreichendes Flüssigkeitsniveau in dem Tank erreicht wird, kann das gesamte Kühlmittel nicht in dem Tank aufgenommen werden und das Kühlmittel kann abhängig von den Durchflusskapazitäten der Rohrleitung und der Last beim Zurückführen in den Tank überlaufen.

Zur Lösung dieser Probleme wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Flüssigkeitsniveauregulierkammer in einem Tank vorgesehen ist und über einen Bodenbereich mit dem Inneren des Tanks in Verbindung steht, wobei komprimiertes Gas zu/von der Flüssigkeitsniveauregulierkammer zugeführt bzw. abgeführt wird, um zu bewirken, dass eine Konstanttemperaturflüssigkeit aus der Flüssigkeitsniveauregulierkammer in den Tank oder umgekehrt fließt, um dadurch das Flüssigkeitsniveau der Konstanttemperaturflüssigkeit in dem Tank zu regulieren (vgl. JP 2002-181427 A).

Diese Zirkuliervorrichtung hat den Vorteil, dass das Flüssigkeitsniveau der Konstanttemperaturflüssigkeit in dem Tank sich nicht um einen großen Wert ändert, wenn der Betrieb beginnt oder abgeschlossen ist, und dass eine kleine Menge der Konstanttemperaturflüssigkeit effizient genutzt werden kann.

Bei der in der JP 2002-181427 A beschriebenen Zirkuliervorrichtung ist es jedoch notwendig, eine Wärmeisolierung um den Tank vorzusehen, um die Flüssigkeit, deren Temperatur eingestellt und die in dem Tank aufgenommen ist, zu isolieren. Dadurch vergrößert sich die Vorrichtung und ihr Gewicht, so dass sich die Herstellkosten erhöhen.

Aus der US 6,269,873 B1 ist ein Verfahren zur Steuerung des Wärmeaustausches in einem Nuklearreaktor bekannt, wobei über einen Wärmetauscher die von dem Kern eines Druckwasserreaktors erzeugte Energie abgeführt wird. Neben der Hauptenergiegewinnung in dem Primärkreislauf werden niedrige Energieniveaus über eine Wärmetauschschleife abgeführt. Hierbei wird das aus dem Reaktorkessel kommende heiße Wasser, das etwa eine Temperatur von 250° bis 330°C aufweist, über eine Leitung durch einen Flüssigkeitstank geführt, der Wasser einer Temperatur von etwa 20° bis 40°C enthält. Der Wärmetausch zwischen dem heißen Wasser der Leitung und dem kalten Wasser in dem Tank erfolgt über einen Wärmetauscher. Der Wärmetausch wird hierbei über ein "thermisches Ventilsystem" geregelt, welches eine in dem Tank angeordnete Glocke aufweist, in welcher der Wärmetauscher der Leitung aufgenommen ist und die nach unten offen ist. Durch den Wärmetausch in der Glocke aus dem Wasser des Tanks erzeugter Dampf kann über Öffnungen gesteuert durch ein Ventil abgeführt werden. Wird das Ventil geschlossen, so dass der Dampf nicht aus der Glocke entweichen kann, verdrängt der Dampf das Wasser nach unten aus der Glocke, so dass der Wärmetauscher vollständig von Dampf umgeben und dementsprechend mangels Temperaturdifferenz keine weitere Abkühlung der den Wärmetauscher durchströmenden heißen Flüssigkeit der Leitung erfolgt. Die als Wärmetauschflüssigkeit in dem Tank herangezogene Flüssigkeit wird über einen weiteren Wärmetauscher in dem Tank wieder abgekühlt.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der obigen Probleme und es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung vorzuschlagen, die eine Wärmeisolation und Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus der in dem Tank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit erreicht, wobei die Größe und das Gewicht der Vorrichtung reduziert und damit die Herstellkosten verringert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird eine Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung vorgeschlagen mit: einem Haupttank zur Aufnahme einer Konstanttemperaturflüssigkeit, deren Temperatur eingestellt wird, wobei der Haupttank einen Boden aufweist und mit einem Deckel verschlossen ist; einem Untertank, in dem der gesamte Haupttank angeordnet ist, wobei der Untertank einen Boden aufweist und mit einem Deckel verschlossen ist; einem Zufuhrrohr und einem Rückführrohr für die Verbindung des Haupttankes mit einer Last, welcher die Konstanttemperaturflüssigkeit zuzuführen ist; und einer Zirkulierpumpe für die zirkulierende Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit zu der Last durch das Zufuhrrohr und das Rückführrohr, wobei der Haupttank in dem Untertank gehalten wird, wobei ein Spalt (Lücke) als Wärmeisolierschicht um den Haupttank vorgesehen ist, und mit einem Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus zur Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus in dem Haupttank durch Zufuhr und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank.

Dadurch kann die Wärmeisolation und die Regulierung des Flüssigkeitsniveaus der Konstanttemperaturflüssigkeit, die in dem Haupttank aufgenommen ist, durch Nutzen desselben Spaltes erreicht werden, der zwischen dem Haupttank und dem Untertank ausgebildet ist. Hierbei weist der Untertank vorzugsweise einen Flüssigkeitsabfuhrmechanismus für die Abfuhr der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit nach außen auf. Dadurch ist es möglich, die in dem Spalt in dem Untertank verbleibende Konstanttemperaturflüssigkeit während des stetigen Betriebs der Zirkuliervorrichtung nach außen abzuführen, um dadurch eine Verringerung der Wärmeisolationswirkung des Spaltes zu vermeiden.

Konkret gesagt weist der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus vorzugsweise eine Ablassöffnung in einem Bodenbereich des Untertanks auf, die durch ein erstes Ventil geöffnet und geschlossen wird. Durch Öffnen des Ventils zum Öffnen der Ablassöffnung kann die Konstanttemperaturflüssigkeit nach außen abgeführt werden.

Der Haupttank weist vorzugsweise erste Flüssigkeitsniveaufeststellmittel zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus der in dem Haupttank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit auf. Der Untertank weist vorzugsweise zweite Flüssigkeitsniveaufeststellmittel zur Erfassung eines Flüssigkeitsniveaus der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit auf, und der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus führt vorzugsweise die in dem Spalt in dem Untertank aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit nach außen ab, wenn die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank gleich oder höher ist als ein festgelegtes Minimalniveau, und die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Untertank gleich oder höher ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Ablassöffnung auf, die an einem oberen Bereich des Haupttankes vorgesehen ist, um der in dem Haupttank aufgenommen Konstanttemperaturflüssigkeit ein Überlaufen in den Spalt in dem Untertank zu erlauben, und eine Regulierpumpe für die Zufuhr der in dem Spalt in dem Untertank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit in den Haupttank.

Hierbei ist die Ablassöffnung vorzugsweise in einer Seitenwand des Haupttanks ausgebildet und weist ein zweites Ventil zum Öffnen und Schließen der Ablassöffnung auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Regulierpumpe für die Zufuhr und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank auf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Gaszufuhrquelle für die Zufuhr von komprimiertem Gas in den Spalt in dem Untertank und eine Zufuhr-/Ablassöffnung in einem Bodenbereich des Haupttankes auf, die durch ein drittes Ventil geöffnet und geschlossen wird, wobei der Mechanismus das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank durch Regelung des Druckes in dem Spalt in dem Untertank regelt, um die Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem Spalt in dem Untertank durch die Zufuhr-/Ablassöffnung zu verschieben.

Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitszirkuliervorrichtung wird der gesamte Haupttank zur Aufnahme der Konstanttemperaturflüssigkeit, deren Temperatur eingestellt wird, in dem Untertank aufgenommen, wobei ein Spalt als Wärmeisolationsschicht um den Haupttank vorgesehen ist, und der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus kann die Konstanttemperaturflüssigkeit zwischen dem Inneren des Haupttankes und dem in dem Untertank ausgebildeten Spalt verschieben. Dadurch ist es möglich, eine Wärmeisolation und Regelung des Flüssigkeitsniveaus der in dem Haupttank aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit zu erreichen, wobei der selbe Spalt in dem Untertank genutzt wird. Als Folge hiervon kann auf den Wärmeisolator in dem Haupttank verzichtet werden und die Größe und das Gewicht der Gesamtvorrichtung können reduziert werden, um die Herstellkosten zu verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Flüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

2(a)–(d) zeigen die Betriebsweise, wenn der Betrieb der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung beginnt;

3(a)–(d) zeigen die Betriebsweise, wenn der Betrieb der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung abgeschlossen ist,

4 zeigt eine andere Form der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung;

5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Flüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zirkuliervorrichtung umfasst einen Haupttank 2 zur Aufnahme einer Konstanttemperaturflüssigkeit 1, deren Temperatur eingestellt wird, einen Untertank 3, in den der gesamte Haupttank 2 angeordnet und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufgenommen ist, ein Zufuhrrohr 5 und ein Rückführrohr 6, welche den Haupttank 2 mit einer Last 4, welcher die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zuzuführen ist, verbinden, eine Zirkulationspumpe 7 für die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu der Last 4 durch das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 und Temperatureinstellmittel 8 zum Einstellen der Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die von der Last 4 zurückgeführt wird.

Der Haupttank 2 besteht aus einer zylindrischen Seitenwand 2a, einer Bodenplatte 2b zum Schließen eines unteren Endes der Seitenwand 2a, um einen Boden des Haupttankes 2 zu bilden, und einer Deckelplatte 2c zum Schließen eines oberen Endes der Seitenwand 2a. An den Haupttank 2 sind das Zufuhrrohr 5 für die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu der Last und das Rückführrohr 6, über welches die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von der Last 4 zu dem Haupttank 2 zurückfließen kann, angeschlossen. An dem Zufuhrrohr 5 ist die Zirkulationspumpe 7 vorgesehen. An dem Rückführrohr 6 sind die Temperatureinstellmittel 8 vorgesehen, die aus einem Wärmetauscher, einer Heizung und dgl. bestehen, um die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die Wärme an die Last 4 abgegeben bzw. von dieser aufgenommen hat, auf eine geeignete gewählte Temperatur einzustellen. Die Zirkulationspumpe 7 kann eine Tauchpumpe sein, und die Temperatureinstellmittel 8 können in dem Haupttank 2 vorgesehen sein.

Der Untertank 3 besteht aus einer zylindrischen Seitenwand 3a, einer Bodenplatte 3b zum Verschließen eines unteren Endes der Seitenwand 3a, um einen Boden des Untertanks 3 zu bilden und einer Deckelplatte 3c zum Verschließen eines oberen Endes der Seitenwand 3a. Ähnlich wie der Haupttank 2 hat der Untertank 3 somit einen Boden und wird durch einen Deckel verschlossen. Die Höhe der Seitenwand 3a des Untertanks 3 und die Größen der Bodenplatte 3b und der Deckelplatte 3c sind größer als die des Haupttankes 2, so dass der gesamte Haupttank 2 in dem Untertank 3 aufgenommen werden kann. Außerdem ist an einem oberen Bereich des Untertanks 3 eine Einlass- oder Einspritzöffnung 3d für die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in den Untertank 3 vorgesehen und kann durch eine Kappe 3e geöffnet und verschlossen werden.

In dem Untertank 3 wird der Haupttank 2 durch geeignete Mittel gehalten, wobei ein Spalt (Lücke) 9, der als Wärmeisolationsschicht dient, zwischen der Außenseite des Haupttankes 2 und der Innenseite des Untertankes 3 gebildet wird. Durch diesen um den Umfang der Haupttankes 2 und zwischen dem Haupttank 2 und dem Untertank 3 ausgebildeten Spalt 9 ist es möglich, die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, deren Temperatur mit Hilfe der Temperatureinstellmittel 8 eingestellt wird und die in dem Haupttank 2 aufgenommen ist, zu isolieren.

In der Zirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch einen später beschriebenen Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus zugeführt und abgeführt und zwischen dem Inneren des Haupttanks 2 und dem Spalt 9 in dem Untertank bewegt. Durch Rückgewinnung der den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 füllenden Konstanttemperaturflüssigkeit 1 kann die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die zu viel ist, um in dem Haupttank 2 aufgenommen zu werden, in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommen werden, oder die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 kann dem Haupttank 2 zugeführt werden, so dass der Betrieb der Zirkuliervorrichtung nicht durch Verringerung des Flüssigkeitsniveaus in dem Haupttank 2 behindert wird, wenn der Betrieb der Zirkuliervorrichtung aufgenommen wird.

Da der gesamte Haupttank 2 zur Aufnahme der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Untertank 3 aufgenommen ist, wobei der Spalt 9 als Wärmeisolationsschicht um den Haupttank 2 vorgesehen ist, und weil die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen dem Inneren des Haupttankes 2 und dem in dem Untertank 3 ausgebildeten Spalt 9 durch den Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus hin und her bewegt werden kann, kann die Wärmeisolation und die Regelung des Flüssigkeitsniveaus der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Haupttank 2 durch Nutzung des selben Spaltes 9 in dem Untertank 3 erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den Wärmeisolator, der herkömmlicherweise in dem Haupttank 2 eingesetzt wird, wegzulassen, um dadurch die Größe und das Gewicht der gesamten Zirkuliervorrichtung zu reduzieren und die Herstellkosten zu senken. Da bei der Entsorgung der Vorrichtung der Wärmeisolator nicht mehr abgetrennt werden muss, können auch die Entsorgungskosten verringert werden.

Der Untertank 3 weist einen Flüssigkeitsablassmechanismus 10 für die Abfuhr der in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach außen auf. Der Flüssigkeitsablassmechanismus 10 besteht aus einer Ablassöffnung 10a, die in der Seitenwand 3a in der Nähe des Bodens 3b des Untertanks 3 und unterhalb des Bodens 2b des Haupttanks 2 ausgebildet ist, und einem ersten Ventil 10b zum Öffnen und Schließen der Ablassöffnung 10a. Die Ablassöffnung 10a kann auch in der Bodenplatte 3b des Untertanks 3 ausgebildet sein. Die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 verringert die Wärmeisolationswirkung des Spaltes 9. Nach Betriebsbeginn der Zirkuliervorrichtung ist es aber möglich, diese Verringerung der Wärmeisolationswirkung des Spaltes 9 zu vermeiden, wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 verteilt wird und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 mit geeignetem Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 gehalten wird (vgl. 3(d)), d.h. während des stetigen Betriebs, indem das erste Ventil 10b geöffnet wird, um die Ablassöffnung 10a zu öffnen und die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 verbliebene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach außen abzuführen.

Die Last 4 ist bspw. eine Wärmelast. In diesem Fall ist die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 ein Kühlmittel. Als Kühlmittel wird bspw. eine vollständig fluorierte Flüssigkeit, reines Wasser, Ethylenglykol oder dgl. verwendet.

Der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus umfasst eine Ablassöffnung 11a, die durch ein zweites Ventil 11b in der Seitenwand 2a eines oberen Bereiches des Haupttankes 2 geöffnet und geschlossen wird, und eine Regulierpumpe 12, die an einem Zufuhrrohr 12a vorgesehen ist, welches das Innere des Haupttankes 2 und den Spalt 9 in dem Untertank 3 verbindet. Durch Öffnen des zweiten Ventils 11b, um die Ablassöffnung 11a zu öffnen, kann die in dem Haupttank 2 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen. Durch Betrieb der Regulierpumpe 12 wird außerdem die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Bodenbereich des Untertanks 3 durch das Zufuhrrohr 12a angesaugt und dem oberen Bereiches des Haupttanks 2 zugeführt. Hierbei kann die Regulierpumpe 12 eine Tauchpumpe sein.

Der Haupttank 2 weist erste Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus der in dem Haupttank 2 aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf, und der Untertank 3 weist zweite Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus der in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf. Die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 werden durch einen Niveausensor A gebildet, in dem Haupttank 2 unterhalb der Ablassöffnung 11a und auf einer Höhe, die dem niedrigsten Flüssigkeitsniveau des Haupttanks 2 entspricht, angeordnet ist, und einen Niveausensor B, der in dem Haupttank 2 oberhalb Ablassöffnung 11a und auf einer Höhe entsprechend dem höchsten Flüssigkeitsniveau des Haupttanks 2 angeordnet ist. Die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 werden durch einen Niveausensor C gebildet, der an einer Position in dem Bodenbereich des Untertanks 3 oberhalb der Ablassöffnung 10a und unterhalb der Bodenfläche des Haupttanks 2 angeordnet ist. Die Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 bzw. 14 sind nicht auf die oben beschriebenen Niveausensoren beschränkt, sondern es können auch Niveauschalter oder dgl. zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus eingesetzt werden.

Stellen die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 niedriger ist als ein festgelegtes Minimalniveau, und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Untertank 3 gleich oder höher ist als ein festgelegtes Niveau, d.h. wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht durch den Niveausensor A aber durch den Niveausensor C erfasst wird, so wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Spalt 9 in dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu pumpen.

Stellen die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 gleich oder höher ist als ein festgelegtes Maximalniveau, d.h., wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geöffnet, um die aus dem Haupttank 2 überlaufende Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Ablassöffnung 11a in den Spalt 9 in den Untertank 3 abzuführen. Es ist auch möglich, dass das zweite Ventil 11b manuell geöffnet und geschlossen wird und ein Alarm ausgelöst wird, um den Öffnungsvorgang zu veranlassen.

Stellen die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 während des oben beschriebenen Dauerbetriebs der Zirkuliervorrichtung fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 gleich oder höher ist als ein festgelegtes Minimalniveau und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Untertank 3 gleich oder höher ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau, d.h. wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 gleichzeitig von den Niveausensoren A und C erfasst wird, wird die Ablassöffnung 10a durch das erste Ventil 10b geöffnet, um die in dem Spalt 9 in dem Untertank 3 aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nach außen abzuführen.

Stellen die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 13 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 niedriger ist als ein festgelegtes Minimalniveau, und stellen die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel 14 fest, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Untertank 3 niedriger ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau, d.h. wenn weder der Niveausensor A noch der Niveausensor C die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst, so wird außerdem ein Alarm ausgelöst, um das Auffüllen des Spaltes 9 mit Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Einlassöffnung 3d des Untertanks 3 zu veranlassen.

Hierbei ist es, wie in 4 dargestellt, auch möglich, dass ein Hilfstank 15, in dem die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufgenommen ist, von außen durch ein drittes Ventil 15a mit dem Untertank 3 verbunden wird und dass das dritte Ventil 15a geöffnet wird, um den Spalt 9 in dem Untertank 3 aus dem Hilfstank 15 wieder mit Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufzufüllen, wenn weder der Niveausensor A noch der Niveausensor C die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst. Es ist auch möglich, dass das dritte Ventil 15a manuell geöffnet und geschlossen wird und dass ein Alarm ausgelöst wird, um das Öffnen des dritten Ventils 15a zu veranlassen.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf die 2 und 3 im Detail beschrieben.

Zunächst wird beim Beginn des Betriebes, wie es in 2 dargestellt ist, die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 über die Einlassöffnung 3d in den Spalt 9 in dem Untertank 3 eingeführt. In einem Zustand, in dem die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Niveausensor C erfasst, von dem Niveausensor A aber nicht erfasst wird, wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Spalt 9 in dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu fördern, bis der Sensor A die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 erfasst. Zu dieser Zeit wird eine zusätzliche Menge an Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zur Förderung in den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 in den Untertank 3 eingeführt (vgl. 2(a)).

Wird dann die Zirkulationspumpe 7 angetrieben, so wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Haupttank 2 über das Zufuhrrohr 5 in den Durchflussdurchgang in der Last 4 und dann die Rückführleitung 6 gepumpt und als Folge reduziert sich das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 und der Niveausensor A erfasst die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht mehr. Dann wird die Regelpumpe 12 angetrieben, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aus dem Untertank 3 in den Haupttank 2 zu pumpen (2(b) bis 2(d)). Hierbei wird die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die letztendlich in dem Untertank 3 verbleibt, durch Öffnen des ersten Ventils 10b über die Ablassöffnung 10a aus dem Untertank 3 nach außen abgeführt.

Während des Dauerbetriebs wird als nächstes die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, deren Temperatur mit Hilfe der Temperatureinstellmittel 8 eingestellt wird, durch die Zirkulationspumpe 7 von dem Haupttank 2 zirkulierend durch die Zufuhrleitung 5 und die Rückführleitung 6 zu der Last 4 gepumpt und gleichzeitig die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die in dem Haupttank 2 aufgenommen ist, durch die Wärmeisolationswirkung des Spaltes 9 in dem Untertank 3 isoliert.

Wenn eine vollständig fluorierte Flüssigkeit, deren Volumen sich in Abhängigkeit von der Temperatur in hohem Maße ändert, als Konstanttemperaturflüssigkeit 1 eingesetzt wird, nimmt das Volumen der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zu, wenn eine eingestellte Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Temperatureinstellmittel 8 auf eine höhere Temperatur geändert wird und die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf die höhere Temperatur ansteigt. Wird während des Dauerbetriebes die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Haupttank 2 durch den Niveausensor B erfasst, so wird das zweite Ventil 11b geöffnet, damit die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Ablassöffnung 11a in den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen kann. Wird dann die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Untertank 3 von dem Niveausensor C erfasst, wird das erste Ventil 10b geöffnet, um die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Ablassöffnung 10a aus dem Untertank 3 nach außen abzuführen. Wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geschlossen.

Wenn dagegen die eingestellte Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Temperatureinstellmittel 8 auf eine niedrigere Temperatur geändert wird und sich die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 auf diese niedrige Temperatur reduziert, verringert sich das Volumen der Konstanttemperaturflüssigkeit 1. Wenn die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in dem Haupttank 2 während des Dauerbetriebes nicht von dem Niveausensor A erfasst wird, wird daher ein Befehl gegeben, den Untertank 3 durch Zufuhr einer notwendigen Menge an Konstanttemperaturflüssigkeit 1 aufzufüllen. Wird die aufgefüllte Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Niveausensor C erfasst, so wird dann die Flüssigkeit 1 durch die Regelpumpe 12 in den Haupttank 2 gepumpt, bis die Flüssigkeit 1 von dem Niveausensor A erfasst wird. Hierbei wird die letztendlich in dem Untertank 3 verbleibende Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch Öffnen des ersten Ventils 10b durch die Ablassöffnung 10a aus dem Untertank 3 nach außen abgeführt.

Bei der Rückgewinnung der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 in die Tanks 2, 3, wenn der Betrieb abgeschlossen ist, wird zunächst die Temperatur der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Temperatureinstellmittel 8 auf einen höheren Wert eingestellt als der Taupunkt in dem Raum, um eine Kondensation zu vermeiden. Dann wird, wie in 3 gezeigt, die Konstanttemperaturflüssigkeit 1, die den Durchflussdurchgang in der Last 4, das Zufuhrrohr 5 und das Rückführrohr 6 füllt, durch Ausblasen mit Druckluft oder dgl. in den Haupttank 2 zurückgeführt. Wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 ansteigt (3(b)) und die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geöffnet, damit die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 durch die Ablassöffnung 11a in den Spalt 9 in dem Untertank 3 überlaufen kann (3(c)). Wenn die Rückgewinnung der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 abgeschlossen ist und erkannt wird, dass die Konstanttemperaturflüssigkeit 1 nicht von dem Niveausensor B erfasst wird, wird das zweite Ventil 11b geschlossen (3(d)). Erreicht das Flüssigkeitsniveau des Untertanks 3 die Höhe des zweiten Ventils 11b bevor die Rückgewinnung abgeschlossen ist, erfasst der Niveausensor B vorzugsweise einen abnormalen Zustand des Flüssigkeitsniveaus und löst Alarm aus.

Die 5 bis 7 zeigen zweite bis vierte Ausführungsformen der Konstanttemperaturflüssigkeitszirkuliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf eine detaillierte Beschreibung derjenigen Komponenten, die denen der erste Ausführungsform entsprechen, verzichtet.

Zunächst umfasst bei der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Ablassöffnung 16, die an der Seitenwand 2a im oberen Bereich des Haupttanks 2 auf einer Höhe, die dem höchsten Flüssigkeitsniveau der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 entspricht, ausgebildet ist, und die Tauchpumpe als Regelpumpe 12. Durch die Ablassöffnung 16 können der Haupttank 2 und der Spalt 9 in dem Untertank 3 immer miteinander kommunizieren. Daher ist bei dieser Ausführungsform das zweite Ventil 11b weggelassen.

Bei der in 6 gezeigten dritten Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus die Regelpumpe 12 für die Verschiebung (Zufuhr und Abfuhr) der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen dem Inneren des Haupttanks 2 und dem Spalt 9 in dem Untertank 3. Ein Endbereich eines mit der Regelpumpe 12 verbundenen Zufuhrrohres 12a auf der Seite des Haupttanks 2 ist an einer Position einer Höhe, die dem höchsten Flüssigkeitsniveau des Haupttanks 2 entspricht, offen. Daher sind bei dieser Ausführungsform die Ablassöffnung 11a und das zweite Ventil 11b weggelassen.

Außerdem umfasst bei der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Gaszufuhrquelle 17 für die Zufuhr von komprimierten Gas in den Spalt 9 in dem Untertank 3 und eine Zufuhr-/Ablassöffnung 18a in der Seitenwand 2a an einem Bodenbereich des Haupttanks 2, die durch ein drittes Ventil 18b geöffnet und geschlossen werden kann. Durch Regelung des Druckes des Spaltes 9 in dem Untertank 3 für die Zufuhr und Abfuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit 1 zwischen dem Haupttank 2 und dem Spalt 9 in dem Untertank 3 durch die Zufuhr-/Ablassöffnung 18a kann das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank 2 reguliert werden. Als Zirkulationspumpe 7 wird eine Tauchpumpe eingesetzt. Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Regelpumpe 12, die Ablassöffnung 11a und das zweite Ventil 11b weggelassen. Die Zufuhr-/Ablassöffnung 18a kann auch in der Bodenplatte 26 des Haupttanks 2 vorgesehen sein.


Anspruch[de]
Flüssigkeitszirkuliervorrichtung mit einem Haupttank (2) zur Aufnahme einer Konstanttemperaturflüssigkeit, deren Temperatur eingestellt wird, wobei der Haupttank (2) einen Boden (2b) aufweist und mit einem Deckel (2c) verschlossen ist;

einem Untertank (3), in welchem der gesamte Haupttank (2) angeordnet ist, wobei der Untertank (3) einen Boden (3b) aufweist und mit einem Deckel (3c) verschlossen ist;

einem Zufuhrrohr (5) und einem Rückführrohr (6) für die Verbindung des Haupttanks (2) mit einer Last (4), welcher die Konstanttemperaturflüssigkeit (1) zuzuführen ist; und

einer Zirkulationspumpe (7) für die Zufuhr der Konstanttemperaturflüssigkeit (1) zu der Last (4) durch das Zufuhrrohr (5) und das Rückführrohr (6),

wobei der Haupttank (2) in dem Untertank (3) gehalten wird, wobei ein Spalt (9) als Wärmeisolationsschicht um den Haupttank (2) vorgesehen ist, und

mit einem Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus zur Regulierung eines Flüssigkeitsniveaus in dem Haupttank (2) durch Verschieben der Konstanttemperaturflüssigkeit (1) zwischen dem Inneren des Haupttanks (2) und dem Spalt (9) in dem Untertank (3).
Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Untertank (3) einen Flüssigkeitsabfuhrmechanismus für die Abfuhr der in dem Spalt (9) in dem Untertank (3) aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit (1) aufweist. Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus eine Ablassöffnung (10a) aufweist, die in einem Bodenbereich des Untertanks (3) ausgebildet ist und durch ein erstes Ventil (10b) geöffnet und geschlossen wird. Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupttank (2) erste Flüssigkeitsniveaufeststellmittel (13) zur Erfassung des Niveaus der Konstanttemperaturflüssigkeit (1), die in dem Haupttank (2) aufgenommen ist, aufweist,

dass der Untertank (3) zweite Flüssigkeitsniveaufeststellmittel (14) zur Erfassung des Niveaus der Konstanttemperaturflüssigkeit (1), die in dem Spalt (9) in dem Untertank (3) aufgenommen ist, aufweist und

dass der Flüssigkeitsabfuhrmechanismus die in dem Spalt (9) in dem Untertank (3) aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit (1) abführt, wenn die ersten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel (13) feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank (2) gleich oder höher ist als ein festgelegtes Minimalniveau, und wenn die zweiten Flüssigkeitsniveaufeststellmittel (14) feststellen, dass das Flüssigkeitsniveau in dem Untertank (3) gleich oder höher ist als ein festgelegtes Flüssigkeitsniveau.
Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Ablassöffnung (11a) aufweist, die in einem oberen Bereich des Haupttanks (2) vorgesehen ist, damit die in dem Haupttank (2) aufgenommene Konstanttemperaturflüssigkeit (1) in den Spalt (9) in dem Untertank (3) überlaufen kann, und eine Regelpumpe (12) für die Zufuhr der in dem Spalt (9) in dem Untertank (3) aufgenommenen Konstanttemperaturflüssigkeit (1) in den Haupttank (2). Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (11a) in einer Seitenwand (2a) des Haupttanks (2) ausgebildet ist und ein zweites Ventil (11b) zum Öffnen und Schließen der Ablassöffnung (11a) aufweist. Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Regelpumpe (12) für das Verschieben der Konstanttemperaturflüssigkeit (1) zwischen dem Inneren des Haupttanks (2) und dem Spalt (9) in dem Untertank (3) aufweist. Flüssigkeitszirkuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsniveaureguliermechanismus eine Gaszufuhrquelle (17) für die Zufuhr von komprimiertem Gas in den Spalt (9) in dem Untertank (3) und eine Zufuhr-/Ablassöffnung (18a), die in einem Bodenbereich des Haupttanks (2) ausgebildet ist und durch ein drittes Ventil (18b) geöffnet und geschlossen wird, aufweist, wobei der Mechanismus das Flüssigkeitsniveau in dem Haupttank (2) durch Regelung des Drucks in dem Spalt (9) in dem Untertank (3) für das Verschieben der Konstanttemperaturflüssigkeit (1) zwischen dem Inneren des Haupttanks (2) und dem Spalt (9) in dem Untertank (3) durch die Zufuhr-/Ablassöffnung (18a) regelt.






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