Устройство охлаждения рабочей текучей среды

Изобретение касается устройства (1) охлаждения рабочей текучей среды (А) - насоса высокого давления с мультипликатором, содержащего транспортирующую установку и теплообменники (2, 3) для рабочей текучей среды (А). В соответствии с изобретением предусмотрено, что устройство (1) охлаждения выполнено по меньшей мере с двумя теплообменниками (2, 3), которые последовательно установлены в контур (4) охлаждения, нагружаемый по меньшей мере одним насосом (5) и содержащий блоки (8, 8', 8”) управления для активации или деактивации соответствующего теплообменника (2, 3) посредством коммутационных средств (6, 7) при регулируемых температурах. Достигается точная и надежная регулировка температуры рабочей текучей среды. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается устройства охлаждения рабочей текучей среды, насоса высокого давления с мультипликатором, содержащего транспортирующую установку и теплообменник для рабочей текучей среды.

Насосы высокого давления, которые используются, например, для установок резания струей воды, выполнены в большинстве случаев в виде мультипликаторов с рабочей текучей средой. В процессе эксплуатации рабочая текучая среда нагревается, так что ее охлаждение осуществляется предпочтительно в ходе отвода или циркуляции в подготовительный резервуар. Например, при подведенной приводной мощности 37 кВт насоса высокого давления описанного типа в рабочей текучей среде высвобождаются приблизительно 11 кВт в виде тепловой энергии. По причинам функционального характера и износа температура рабочей т.е. должна находиться, однако, в диапазоне 55-60°С.

Известен способ охлаждения рабочей жидкости с помощью теплообменника, работающего с использованием воздуха, причем регулировка предусмотренной температуры рабочей текучей среды может осуществляться несложным образом путем включения и отключения вентилятора. (GB 2133480 A, 25.07.1984)

Если, однако, существует опасность также лишь временного превышения при известных условиях температуры охлаждающего воздуха до величины свыше приблизительно 35°С, по соображениям безопасности отказываются от оборотного охлаждения воздухом и предусматривают нагружаемый водой теплообменник.

Такие работающие с охлаждающей водой теплообменники отличаются тем преимуществом, что они имеют небольшие размеры или занимают незначительную потребную площадь при необходимой охлаждающей способности, правда, зачастую возникают существенные расходы на количество охлаждающей воды.

Известно также устройство охлаждение рабочей текучей среды насоса высокого давления с мультипликатором, содержащее транспортирующую установку и теплообменники для рабочей среды. (FR 2647049 A1, 23.11.1990)

В данном случае задачей изобретения является устранение указанных недостатков устройств охлаждения для рабочей текучей среды названного в начале типа и создание устройства охлаждения, которое обеспечивает в ходе эксплуатации насоса высокого давления с мультипликатором регулирование желаемой температуры текучей среды с максимальной рентабельностью и безопасностью.

В названном выше устройстве охлаждения эта цель достигается за счет того, что охлаждающее устройство выполнено по меньшей мере с двумя теплообменниками, которые последовательно установлены в контур охлаждения, который может целевым образом нагружаться по меньшей мере одним насосом и содержит устройства управления, с помощью которых может осуществляться активация или деактивация того или иного теплообменника при желаемым образом регулируемых температурах.

Достигнутое с помощью изобретения преимущество заключается, в основном, в том, что за счет подключаемого по мере необходимости теплообменника выбранная температура рабочей текучей среды может регулироваться несложным образом и, в частности, благоприятно в стоимостном отношении.

Если даже окружающий воздух, которым нагружается теплообменник, в промежутках времени с повышенной температурой внешней среды оказывается недостаточным для соответствующего оборотного охлаждения и по этой причине должно произойти прерывание или снижение производительности насоса высокого давления, с помощью соответствующего изобретению устройства при подключении дополнительного охлаждения воды может поддерживаться необходимая производительность насоса. Исследования поразительным образом показали, что несмотря на повышенные расходы на устройство затраты на охлаждающий агент при длительной эксплуатации насоса высокого давления с мультипликатором могут поддерживаться на существенно меньшем уровне по сравнению с охлаждением только водой или воздухом с повышенной мощностью охлаждения.

Если теплообменник благоприятным образом может быть активирован проходящим потоком воздуха, а следующий теплообменник - протекающей водой, то желаемая температура рабочей жидкости может регулироваться особенно эффективно.

В соответствии с предпочтительной формой выполнения изобретения воздушный теплообменник для рабочей текучей среды (рабочая текучая среда/воздух) может активироваться с помощью электро- и гидравлических двигателей, которые установлены предпочтительно в контур охлаждения так, что достигается возможность несложного, надежного, а также рентабельного подключения.

Далее, если работающий водяной теплообменник для рабочей текучей среды (рабочая текучая среда/вода) может быть активирован посредством нагружения водой через коммутационные средства, при минимальных расходах на охлаждение может обеспечиваться эффективное дополнительное охлаждение для желаемого регулирования температуры рабочей текучей среды.

Предпочтительно используются коммутационные средства с простой функцией включения/отключения, поскольку, как было установлено, она обеспечивает особо простое и надежное, однако также достаточное регулирование температуры в желаемых границах.

Наконец, особенно предпочтительным, в частности, применительно к электроснабжению в указанных нормой диапазонах напряжения, является случай, если привод или насос для транспортирующей установки рабочей текучей среды функционально соединен с приводным двигателем для насоса высокого давления. Тем самым обеспечивается, что охлаждение рабочей текучей среды осуществляется одновременно с эксплуатацией насоса высокого давления с мультипликатором и исключается обусловленное запитыванием занижение производительности системы охлаждения.

На чертеже показано принципиальное изображение соответствующего изобретению устройства охлаждения.

Для несложного распределения элементов на чертеже может служит приведенный ниже список ссылочных обозначений.

А Рабочая жидкость

1 Устройство охлаждения

2 Теплообменник (рабочая текучая среда/воздух)

3 Теплообменник (рабочая текучая среда/вода)

4 Контур охлаждения для рабочей текучей среды

5 Насос

6 Коммутационные средства для воздуха

7 Коммутационные средства для воды

8, 8', 8” Датчик температуры

9 Двигатель для вентилятора

10 Фильтр

На чертеже схематически изображен резервуар с рабочей текучей средой А. Контур 4 охлаждения с линией для текучей среды и с насосом 5 обеспечивает циркуляцию и прохождение рабочей текучей среды А через устройство 1 охлаждения. В контур 4 охлаждения может быть с преимуществом установлено фильтрующее устройство 10, например, для частиц с диаметром больше 5 мкм. Блок 8' управления с датчиком 81' температуры и блок 8 управления с датчиком 81 температуры могут активировать и деактивировать, с одной стороны, коммутационное средство 7 для теплообменника 2 (рабочая текучая среда/воздух) и, с другой стороны, коммутационное средство 7 для теплообменника 3 (рабочая текучая среда/вода).

Блок 8” управления с датчиком 81” температуры может быть предусмотрен в качестве защитного устройства для отключения насоса высокого давления при превышении верхней границы температуры.

При эксплуатации насоса высокого давления с мультипликатором рабочая текучая среда А направляется, например, в контуре 4 охлаждения и, проходя, очищается в фильтре 10. Если рабочая текучая среда А в резервуаре достигает температуры, например, 50°С, что может быть определено с помощью датчиков 81, 81', 81" температуры, то в этом случае коммутационное средство 6 активирует подачу охлаждающего воздуха в теплообменник 2 с помощью двигателя 9 вентилятора, который отключает подачу охлаждающего воздуха, например, при температуре 45°С рабочей текучей среды А. С помощью такого рода коммутации отключением/включением с помощью блока 8' управления в обычном случае может несложным образом достигаться предпочтительное постоянство температуры рабочей текучей среды А и, следовательно, щадящий режим длительной эксплуатации насоса высокого давления в режиме полной нагрузки.

Если, однако, температура рабочей текучей среды А, например, возрастает до величины свыше 60°С, что может быть обусловлено высокими температурами охлаждающего воздуха или недостаточными количествами охлаждающего воздуха, то с помощью датчика 81 температуры или блока 8 управления осуществляется активация коммутационного средства 7 для воды, в результате чего активируется дополнительное водяное охлаждение рабочей текучей среды через теплообменник 3 жидкости и обеспечивается нижерасположенный дополнительный отвод тепла из рабочей текучей среды А в контур 4 охлаждения.

Водяное охлаждение рабочей текучей среды с помощью теплообменника 3 может несложным образом управляться также с помощью функции отключения/включения блока 8 управления и быть согласовано с воздушным охлаждением рабочей текучей среды.

1. Устройство (1) охлаждения рабочей текучей среды (А) насоса высокого давления с мультипликатором, содержащее транспортирующую установку и теплообменники (2, 3) для рабочей текучей среды (А), отличающееся тем, что устройство (1) охлаждения выполнено по меньшей мере с двумя теплообменниками (2, 3), которые последовательно установлены в контуре (4) охлаждения, причем контур (4) охлаждения нагружается по меньшей мере одним насосом (5) и содержит блоки (8, 8', 8”) управления для активации/деактивации соответствующего теплообменника (2, 3) посредством коммутационных средств (6, 7) при регулируемых температурах.

2. Устройство (1) охлаждения по п.1, отличающееся тем, что один теплообменник (2) активируется проходящим потоком воздуха, а другой теплообменник (3) активируется проходящей водой.

3. Устройство (1) охлаждения по п.2, отличающееся тем, что воздушный теплообменник или воздушные теплообменники (2) для рабочей среды активируются посредством электро- или гидродвигателей (9), которые предпочтительно последовательно установлены в контур (4) охлаждения.

4. Устройство (1) охлаждения по п.2, отличающееся тем, что водяной теплообменник или водяные теплообменники (3) для рабочей текучей среды активируются посредством нагружения водой через коммутационные средства (7).

5. Устройство (1) охлаждения по п.1 или 2, отличающееся тем, что коммутационные средства (6, 7) имеют функцию включения/отключения.

6. Устройство (1) охлаждения по п.1 или 2, отличающееся тем, что насос (5) для транспортирующей установки рабочей текучей среды (А) функционально соединен с приводным двигателем для насоса высокого давления с мультипликатором.

7. Применение устройства (1) охлаждения по одному из пп.1-6 для насосов высокого давления с мультипликатором.

8. Насос высокого давления с мультипликатором, содержащий устройство (1) охлаждения по одному из пп.1-6.