CH623126A5 - Installation for cooling articles or materials with liquid coolant - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Kühlen von Gegenständen oder Stoffen mit flüssigem Kältemittel, bei der das Kältemittel aus einem Vorratstank über einen unter dem Druck des Vorratstankes stehenden Phasenabscheider den abzukühlenden Gegenständen oder Stoffen zugeführt wird.

Derartige Anlagen sind auf den verschiedensten technischen Sachgebieten bekannt und werden immer dann eingesetzt, wenn Gegenstände oder Stoffe schnell auf tiefe Temperaturen abgekühlt werden sollen. So bezieht sich beispielsweise die DE-AS 12 72 525 auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Gegenstandes aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren aus einem stranggepressten Rohr oder einem Külbel, bei dem das Rohr oder der Külbel zunächst im Hohlraum einer Blasform durch ein sich ausdehnendes gasförmiges Medium aufgeweitet und anschliessend durch ein nicht gasförmiges, mit einer wesentlich unter der Raumtemperatur liegenden Temperatur in das Rohr oder den Külbel nach dessen Aufweitung eingeführtes und verdampftes Kältemittel gekühlt wird. Als Blasmedium kann entweder Luft oder gasförmiges Kohlendioxid und als Kältemittel nicht gasförmiges Kohlendioxid verwendet werden. Um sicher zu stellen, dass das Kohlendioxid immer in flüssigem Zustand in den nach der Aufweitung erhaltenen Gegenstand eingeleitet wird, ist vorgesehen, das flüssig aus einer Quelle entnommene Kohlendioxid vor dem Einleiten in den Gegenstand einer als Phasenabscheider fungierenden Schwimmerkammer zuzuführen und in dieser durch Wärmeeinstrahlung entstandene Kohlendioxiddämpfe von dem flüssigen Kohlendioxid zu trennen.

Beim Einsatz einer Schwimmkammer besteht aber die Gefahr, dass deren mechanische Teile unter dem Einfluss der tiefkalten Temperatur des flüssigen Kältemittels vereisen, so dass durch die dann nicht mehr einwandfrei arbeitenden Mechanismen der Schwimmkammer deren Trennfunktion weitgehend eingeschränkt ist. Dies hat zur Folge, dass unter Umständen dennoch gasförmiges Kältemittel in d'en Gegenstand eingeblasen werden kann und aufgrund der geringeren Kühlwirkung des gasförmigen Kältemittels der Gegenstand in der von der Taktzeit des Blasautomaten vorgegebenen kurzen Einspeisezeit für das Kältemittel nicht ausreichend gekühlt werden kann.

Diese Abkühlprobleme können ebenso auch bei anderen-ähnlichen Vorrichtungen und Anwendungen auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs beschriebenen Art zum Kühlen von Gegenständen oder Stoffen zu entwickeln, mit der mit geringem technischen Aufwand sichergestellt werden kann,

dass das Kältemittel den zu kühlenden Gegenständen oder Stoffen immer in flüssigem Zustand zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass der Phasenabscheider eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes aufweist, die über eine Steuereinrichtung mit einem Ventil des Phasenabscheiders zum Ablassen der aus dem Kältemittel aufsteigenden Dämpfe in Verbindung steht.

Mit der Anordnung einer Messeinrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes im Inneren des Phasenabscheiders kann dieser vollkommen ohne bewegliche mechanische Teile ausgeführt sein, so dass die Gefahr der Funktionsbeeinträchtigung des Phasenabscheiders aufgrund von Vereisen mechanischer Teile entfällt. Da der Phasenabscheider zudem unter dem Druck des Vorratstankes für das flüssige Kältemittel steht, ergibt sich folgende einfache Arbeitsweise: Das flüssige Kältemittel strömt aus dem Vorratstank zunächst so lange in den Phasenabscheider, bis sich im Inneren desselben der gleiche Druck aufgebaut hat. Dabei setzt sich das flüssige Kältemittel im unteren Teil des Phasenabscheiders ab, während die durch Wärmeeinstrahlung entstandenen Kältemitteldämpfe sich im oberen Teil sammeln. Wird dann das flüssige Kältemittel aus dem unteren Teil, dem Flüssigkeitssammel-raum des Phasenabscheiders unter Ausnutzung des vorhandenen Druckes einem Verbraucher, wie z. B. einem Blasautomaten zur Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff, zugeleitet, wobei der Verbraucher beispielsweise die Entnahme des flüssigen Kältemittels über ein Magnetventil selbst steuern kann, registriert die Messeinrichtung ein Absinken des Flüssigkeitsstandes und gibt dieses Signal an die Steuereinrichtung weiter, die ihrerseits ein weiteres Magnetventil, das mit dem oberen Teil, dem Gasraum des Phasenabscheiders in Verbindung steht, öffnet. Dadurch strömt gasförmiges Kältemittel ins Freie oder zu dem Vorratstank zurück. Aus dem Vorratstank fliesst nun so lange flüssiges Kältemittel in den Phasenabscheider, bis die Messeinrichtung den ursprünglichen Flüssigkeitsstand registriert und die Steuereinrichtung daraufhin das Magnetventil zum Ablassen der Kältemitteldämpfe schliesst.

Wird dabei, wie bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Anlage, das Ventil zum Ablassen der Kältemitteldämpfe aus dem Gasraum unten an dem Phasenabscheider angeordnet, und über eine durch den Flüssigkeitsraum des Phasenabscheiders führende Leitung mit dem Gasraum verbunden, kann ein Vereisen der Gasabzugstelle weitgehend vermieden werden.

Weiterhin vorteilhaft ist es, die Messeinrichtung, um diese möglichst einfach im Aufbau und damit sicher in ihrer Funktionsweise zu gestalten, als Grenzwertgeber mit Widerstandsmessfühlern auszubilden. Als Widerstandsmessfühler können dabei zweckmässigerweise Heissleiter verwendet werden, die in einer für den maximalen und minimalen

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Flüssigkeitsstand gewünschten Höhe in dem Phasenabscheider angeordnet werden. Beim Ein- bzw. Austritt in das bzw. aus dem flüssigen Kältemittel ändern sich dann aufgrund der veränderten Wärmeableitverhältnisse deren elektrische Widerstände. Die Wid'erstandsänderung kann zudem dadurch be- 5 schleunigt werden, dass jeder Heissleiter mit einer Hilfsheizung versehen wird. Durch die Heizwirkung steigt die Temperatur am Heissleiter beim Austritt aus der Flüssigkeit rascher an und der Widerstand des Heissleiters sinkt entsprechend ab. jo

Um sicherzustellen, dass der Verbraucher stets mit einer möglichst gleich bleibenden flüssigen Kältemittelmenge pro Zeiteinheit versorgt wird, kann des weiteren mit Vorteil zur Konstanthaltung des Druckes in dem Phasenabscheider eine mit dem Gasraum in Verbindung stehende Druckregelein- jj richtung vorgesehen werden, mit der dem Gasraum über ein von einer Druckmesseinrichtung gesteuertes Magnetventil gasförmiger Stickstoff zugeführt werden kann. Je nach benötigter Kältemittelmenge pro Zeiteinheit des Verbrauchers ist es dabei vorteilhaft, wenn die Druckregeleinrichtung ab- 20 hängig von dem Druck des Vorratstankes auf jeden gewünschten Wert bis zu 25 bar einstellbar ist.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten der Erfindung anhand einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels beschrieben: ^

Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungs-gemässen Anlage, wie sie z. B. mit Vorteil in einer Einrichtung zum Herstellen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt werden kann. Ein aus einem Aussen- und Innenbehälter 2a, 2b bestehende Phasenab-

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scheider 1 steht mit einem zu der Anlage gehörenden, der Übersichtlichkeit wegen jedoch nicht gezeichneten Vorratstank für flüssiges Kältemittel über eine bis in den oberen Teil des Innenbehälters 2b hineinreichende Zufuhrleitung 5 in Verbindung und ist an einen ebenso nicht dargestellten 3J Verbraucher, wie z. B. an einen Blasautomaten, über eine ein von dem Verbraucher gesteuertes Magnetventil 7 aufweisende Abzugsleitung 6 am unteren Teil des Innenbehälters 2b angeschlossen. Zur Isolierung des Phasenabscheiders 1 kann der zwischen dem Aussen- und Innenbehälter

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2a, 2b vorhandene Raum 4 über einen Evakuierstutzen 4a evakuiert werden.

Beim Einströmen des flüssigen Kältemittels unter dem Druck des Vorratstankes in den Innenbehälter 2b über die Zufuhrleitung 5 setzt sich dieses in dem unteren Teil des Innenbehälter 2b ab und durch Wärmeeinstrahlung entstandene Kältemitteldämpfe sammeln sich im oberen Teil. Dadurch ist der Innenbehälter 2b in einen Flüssigkeitsraum 3a und in einen Gasraum 3b aufgeteilt. Eine von oben her in den Phasenabscheider 1 bis in den Flüssigkeitsraum 3 a hinabreichende Messeinrichtung 10 weist zur Bestimmung der maximalen und minimalen Flüssigkeitsstandhöhe des Phasenabscheiders 1 in ihrem unteren Bereich als Heissleiter ausgebildete Grenzwertgeber 11 und 12 auf. Ausserhalb des Phasenabscheiders 1 ist die Messeinrichtung 10 an eine Steuereinrichtung 13 angeschlossen, die ein am unteren Ende des Phasenabscheiders 1 angeordnetes Magnetventil 9 steuert. Dieses unten angeordnete Magnetventil 9 dient zum Ablassen der aus dem Kältemittel aufsteigenden Dämpfe und steht dazu über eine durch den Flüssigkeitsraum 3 a führende Leitung 8 mit dem Gasraum 3b in Verbindung. Sinkt der Flüssigkeitsstand in dem Phasenabscheider 1 unter den Minimalstand, d. h. unter den unteren Grenzwertgeber 12, ändert sich aufgrund der veränderten Wärmeableitverhältnisse dessen elektrischer Widerstand. Der damit verbundene Stromanstieg führt in der Steuereinrichtung 13 zum Anziehen eines Relais, wodurch das Magnetventil 9 zum Ablassen der Kältemitteldämpfe geöffnet wird. Dadurch strömt gasförmiges Kältemittel ins Freie, oder es kann, wenn das Magnetventil 9 mit dem Vorratstank in Verbindung steht, zu diesem zurückgeleitet werden. Durch das Abströmen des gasförmigen Kältemittels aus dem Phasenabscheider 1 fliesst dann aus dem Vorratstank so lange flüssiges Kältemittel nach, bis das flüssige Kältemittel den oberen Grenzwertgeber 11 erreicht hat und damit durch dessen elektrische Widerstandsänderung die Steuereinrichtung 13 das Magnetventil 9 schliesst.

Um zu ermöglichen, dass in dem Phasenabscheider der Druck weitgehend konstant gehalten werden kann, kann an dem Gasraum 3b eine Druckregeleinrichtung 14 vorgesehen sein. Über ein von einer Druckmesseinrichtung 16 gesteuertes Zuspeiseventil 15 kann dabei in den Gasraum 3b bei Bedarf gasförmiges Kältemittel eingeleitet werden.

Sicherheitshalber kann an den Gasraum 3b auch ein Überdruckventil 17 angeschlossen sein.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Anlage zum Kühlen von Gegenständen oder Stoffeamit flüssigem Kältemittel, bei der das Kältemittel aus einem Vorratstank über einen unter dem Druck des Vorratstankes stehenden Phasenabscheider den abzukühlenden Gegenständen oder Stoffen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenabscheider (1) eine Messeinrichtung (10) zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes aufweist, die über eine Steuereinrichtung (13) mit einem Ventil (9) des Phasenabscheiders (1) zum Ablassen der aus dem Kältemittel aufsteigenden Dämpfe in Verbindung steht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass das Ventil (9) zum Ablassen der aus dem Kältemittel aufsteigenden Dämpfe unten an dem Phasenabscheider (1) angeordnet ist und über eine durch den Flüssigkeitsraum (3a) des Phasenabscheiders (1) führende Leitung (8) mit dem Gasraum (3b) des Phasenabscheiders (1) in Verbindung steht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) als Grenzwertgeber mit Wiederstandsmessfühlern (11, 12) ausgebildet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenabscheider (1) im oberen Teil eine Druckregeleinrichtung mit einem über eine Druckmesseinrichtung (16) gesteuerten Zuspeiseventil (15) aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Druckregeleinrichtung auf jeden gewünschten Wert bis zu 25 bar einstellbar ist.

6. Verwendung der Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Einrichtung zum Herstellen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff.