WO2005121682A1 - Heat transport device - Google Patents

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WO2005121682A1
WO2005121682A1 PCT/EP2005/006096 EP2005006096W WO2005121682A1 WO 2005121682 A1 WO2005121682 A1 WO 2005121682A1 EP 2005006096 W EP2005006096 W EP 2005006096W WO 2005121682 A1 WO2005121682 A1 WO 2005121682A1
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Sepp Hanke
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Hartmann, Eva
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Definitions

  • the invention relates to a heat transport device for cooling or tempering a device or component to be protected against excessive temperature or a device to be operated at a defined operating temperature and with the further generic features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such heat transport devices have a cooling device or a heat exchanger device, with at least one flow channel for a heat transport fluid, which extends helically or spirally through a metal block, which is in good thermal contact with the device to be cooled or part thereof, and usually as a mechanical support for the tempering device, or machine element, e.g. B. a sensor or a bearing is used.
  • the coolers or heat exchangers are realized by means of helical or coil-shaped, possibly also spiral or meandering, tubes which are connected to the part of a metal block or a device housing to be cooled, e.g. B. are kept in good thermal contact by gluing or soldering, so that for the purpose of cooling, heat to be dissipated from a block can be transferred well to the heat transport fluid circulating in the tube system and can be dissipated or heat supplied via the pipe system by means of the heat transport fluid favorable efficiency can be transferred to the object to be tempered.
  • This type of realization of heat transport devices has a number of disadvantages, of which the following are mentioned as examples:
  • the object of the invention is therefore to provide a heat transport device of the type mentioned at the outset, which is both simple in construction and accessible for efficient production and can be implemented with a considerably more favorable ratio of heat transfer surface to fluid transport volume than a heat transport device realized with pipes of circular cross section.
  • the housing block of the device to be tempered, through which heat transport fluid flows has a multilayer structure, such that the channels carrying heat transport fluid thereby form at least in sections are that channel coils are formed by sections of segment sheet metal recesses of the block which have a clear cross-sectional overlap, the segment sheets forming the housing block being firmly bonded to one another and bordering in part flat channel sections which are offset from one another by the sheet metal thickness of the segment sheets or by a small multiple thereof , wherein at least two cooling circuits are also provided, which can be operated with different heat transport fluids and a gas is used as the heat transport fluid in at least one of the cooling circuits.
  • a gas is used as the heat transfer fluid in the cooling circuit in which heat is generated at a high temperature level, since the high thermal conductivity of a gas can be used particularly effectively for heat removal and for transfer to the cooling circuit at a lower temperature which a liquid is operated as a heat transfer fluid.
  • the segment sheets of the block forming the channels carrying the heat transfer fluid in the assembled state can be produced automatically with high precision in an NC or CNC-controlled laser cutting process, so that a mechanical stacking of the segment sheets for the block configuration is also easily possible.
  • the flow channels with z. B. flat rectangular cross-sectional shapes can be realized that a particularly favorable ratio of heat transfer aisle area to the channel volume or the volume of the heat transport fluid flowing through the channels, ie, with a relatively small construction volume, a high cooling or temperature control effect can be achieved.
  • the multi-layer technology used in block production opens up a wide range of options for designing the ducting that would not be possible or could only be achieved with great effort using tubular line elements.
  • the joining of numerous segment sheets can also be easily automated.
  • a curable lacquer is suitable for this, with which the segment sheets are sprayed or wetted by immersion in a paint bath before they are brought into the layered configuration, if necessary after excess adhesive material has dripped off, in which they, e.g. B. can be added to the uniform block by thermally accelerated curing of the adhesive material.
  • a curable lacquer is suitable for this, with which the segment sheets are sprayed or wetted by immersion in a paint bath before they are brought into the layered configuration, if necessary after excess adhesive material has dripped off, in which they, e.g. B. can be added to the uniform block by thermally accelerated curing of the adhesive material.
  • Adhesive e.g. B. a curable multi-component resin to achieve good thermal conductivity of the adhesive layer, it may be appropriate in the plastic thermally highly conductive material such. B. Embed metal dust.
  • segment plates which consist of a ceramic material that can be soldered to metal plates, which has a significantly lower thermal conductivity than common metals such as steel or aluminum, which has a particularly high level
  • Block areas to be kept at different temperature levels can be easily offset against one another, with a step-like area between a region of the block which is arranged in the vicinity of a heat source and a region of the block which is practically at ambient temperature. or cascade-like structure of the temperature profile in the block can be achieved.
  • coolable block parts are connected hydraulically one after the other, so that there is a temperature gradient between successively flowable coolable areas, or if, as provided in accordance with claim 9, different areas of a block assigned to different areas of a block are hydraulically connected in parallel, so that If the same temperature can be maintained in all subregions, the feed lines and return lines required for such hydraulic line connections can each be formed by openings of the segment sheets and possibly of the ceramic intermediate pieces which are aligned with one another.
  • segmental sheets of different thicknesses preferably in an arrangement such that the thickness within the block increases monotonically step by step between a minimum value and a maximum value, the temperature profile between maximum and minimum block temperature can be influenced with simple means.
  • segment sheets of different external diameters can be used alternately as block core parts and as parts forming cooling fins, ie in addition to the "liquid” cooling by means of the heat transport fluid guided through the core region of the block, an “outer” can also be used "Air cooling can be realized.
  • the z. B. When using a relatively cold gas, e.g. B. a nitrogen gas obtained directly by evaporation of liquid nitrogen, the z. B. is introduced into a chamber containing a sensitive sensor, it is particularly useful to provide a direct inlet channel to the "gas" chamber, which leads in the shortest possible way from the gas connection into this chamber and is lined with a thermally poorly conductive material, for , B. a silicone or a Teflon tube, which only touches a channel formed by aligned openings of segment plates, which can be easily achieved by a corresponding design, the edges of the aligned segment sheet openings.
  • a relatively cold gas e.g. B. a nitrogen gas obtained directly by evaporation of liquid nitrogen
  • the invention further relates to a control unit for the operational control of a heat transport device as explained so far, or generally a drive element operated with a fluidic working pressure medium, e.g. B. a double-acting, pneumatic or hydraulic drive cylinder, for the control of which an electrically controllable solenoid valve is provided which can be controlled by output pulses from an electronic subunit, which generates these output pulses from processing command signals from a central unit and from sensor output signals.
  • the solenoid valve provided for controlling the pneumatic drive motor can generally be controlled by output pulses from an electronic subunit, which generates these output pulses from processing command signals and, if appropriate, sensor output signals which monitor the positions of the drive cylinder piston.
  • these solenoid valves are controlled by a central control unit via electrical lines.
  • the object of the invention is to create suitable control units in connection with pressure-actuated actuators, which enable the implementation of complex systems comprising numerous drive elements with considerably less effort.
  • each of the control units is assigned its own control current source, which as a chargeable charge Storage is designed, wherein an electric generator, preferably a direct current generator, which can be driven by means of a rotary pneumatic drive motor, is provided for charging the storage device, and a magnetic valve which can be controlled by output signals of the electronic subunit supplied from the storage device is provided as part of the control unit as the storage charging valve.
  • an electric generator preferably a direct current generator, which can be driven by means of a rotary pneumatic drive motor, is provided for charging the storage device
  • a magnetic valve which can be controlled by output signals of the electronic subunit supplied from the storage device is provided as part of the control unit as the storage charging valve.
  • an autonomous drive unit is achieved, which can be combined in any multiplicity to form a larger system, with only the pneumatic supply system being used as the operating energy source, such that " there is a compressed air line starting from the pneumatic pressure source, to which the subunits only must be connected "pneumatically.” Electrical installation work can be integrated into the drive sub-units to be combined.
  • a charge control unit which monitors the charge state of the electrical store and is provided in accordance with claim 20, can be used to ensure in a simple manner a charge state of the electrical store used for the power supply.
  • An electronic subunit of the control unit which generates control signals for controlling the control valve of the respective consumer as a function of command pulses from a central unit, which manages a plurality of control units and consumers, and as a function of status output signals from electronic sensors, is of a particularly advantageous design according to claim 4 so formed that it communicates with the central unit via wireless transmission link.
  • control valves for the drive control of drive cylinders and the accumulator charging valves for charging the respective charge accumulator By designing the control valves for the drive control of drive cylinders and the accumulator charging valves for charging the respective charge accumulator according to claim 23, a particularly energy-saving operation of the entire system is achieved, i. H. the electrical storage devices can be designed for a comparatively limited capacity.
  • Fig. 1 is a schematically greatly simplified view representation of a heat transport device according to the invention with a heat sink made of segment sheets;
  • FIG. 3a shows a heat sink consisting of the segment sheets according to FIGS. 2a to 2h, in section along the line Illa-IIIa of FIG. 2h;
  • FIG. 3b shows the heat sink according to FIG. 3a in section along the line III-IIIb of FIG. 2h; 4 shows a heat sink of a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention, in which a liquid and a gaseous heat transport medium can be used for cooling, in one of the representations of FIGS. 3b corresponding, schematically greatly simplified view representation;
  • FIG. 5a shows a segment sheet suitable for the construction of the heat sink according to FIG. 4 in a representation corresponding to FIGS. 2a to 2h;
  • FIG. 5b shows a detailed view of a segment plate for connecting two spiral areas of the flow channel of the heat sink according to FIG. 4;
  • FIG. 6a shows a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention in a representation corresponding to FIG. 1, but which is further schematically simplified;
  • FIG. 6b shows a detail of the storage of a gas supply pipe in the heat sink of the device according to FIG. 6a, in section along the line VIb-VIb of FIG. 6a,
  • FIG. 6c shows a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention in a representation corresponding to FIG. 6b and 7 shows a schematically simplified block diagram of a control unit suitable in connection with heat transport units according to FIGS. 1 to 6b
  • a design as a cooler for a sensor 11 which is only indicated schematically, is required, which is used for measurement in an environment that is exposed to high temperatures a physical quantity, e.g. B. pressure, temperature, orientation of a magnetic field, intensity of radiation or the like can be used and should be protected against damage from the high ambient temperature.
  • a physical quantity e.g. B. pressure, temperature, orientation of a magnetic field, intensity of radiation or the like can be used and should be protected against damage from the high ambient temperature.
  • the cooling should result in an expansion of the temperature range within which the sensor works reliably.
  • a possible application of the heat transport device 10 can also be the cooling of a device, for. B. the cooling of a "small" television camera installed on a robotic vehicle intended for observation of dangerous areas, e.g. B. fire sources that would otherwise not be accessible.
  • the uses of the heat transport device 10 described so far have in common that the smallest possible space requirement is an important prerequisite for a wide range of uses of the heat transport device according to the invention.
  • the heat transport device 10 comprises a cylindrical-tubular, "thick-walled” heat sink, designated overall by 12, in the jacket 13 of which a flow channel, designated overall by 14, for a heat transport fluid runs, to which heat transport fluid is connected via an inlet connection 16 by means of a heat sink in FIG 1, for the sake of simplicity, is supplied to a conveying device which, after flowing through the flow channel via a return connection 17 of the flow channel, flows from the heat sink 12 back to the conveying and conditioning device, in which the heat transport fluid is cooled again and thus conditioned for the heat transport circuit.
  • Fig.l Representation of Fig.l provided that it has an elongated, cylindrical-cup-shaped metal housing 18 which is in good thermal contact with the inside of the cylindrical heat sink 12, for. B. in that the metal housing 18 of the sensor 11 has an external thread 19 / a, which is in meshing engagement with an internal thread 21 / i of the cylindrical-tubular heat sink 12; it is assumed that the sensor 11 with its housing 18 can be screwed into the heat sink 12 from the connection side, ie according to the illustration in FIG. 1, from the right side, which is on its opposite side by a ceramic plate 22, for. B. a circular disc made of aluminum oxide (A1 2 0 3 ) is completed, which is firmly connected to the heat sink 12.
  • A1 2 0 3 aluminum oxide
  • the sensor 11 inserted in the heat sink 12 its housing can be axially supported on the ceramic plate 12 and braced against the heat sink 12 to such an extent that the threads of the sensor housing 18 are “full” of the threads arranged opposite of the internal thread 21 / i of the heat sink 12 are pressed so that there is good thermal contact between the heat sink and the sensor housing for the temperature control.
  • the required strength of the connection between the ceramic plate 22 and the heat sink 12 is achieved by a hard solder connection of the ceramic to the metal of the heat sink 12.
  • the sensor housing 18 is axially supported on a snap ring 23 inserted into the heat sink 12, so that the ceramic plate 22 is not axially loaded and can therefore be realized with a small material thickness.
  • the sensor element 24, which responds to the monitored physical size, is arranged in the immediate vicinity of the ceramic plate 22, ie at an axial distance therefrom, which is only a small fraction of approximately 1/20 to 1 / 10 corresponds to the length L of the heat sink 12; however, the sensor element 24 is only fastened within the central cylindrical cavity of the heat sink at a greater distance from the ceramic disk 22, which corresponds to approximately% of the length L of the heat sink 12, at its end facing away from the ceramic plate 22 in the region of an inner base step 27 of the cup-shaped cylindrical sensor housing 18 and axially supported, with which it in turn rests on an annular end face 28 / s of a support part 28 screwed into the heat sink 12 as a counter part.
  • the sensor element 24 is kept in thermal contact with an “inner” area of the heat sink 12, which corresponds to an average temperature of the heat sink, which can be stabilized well.
  • the flow channel 14 through which heat transport fluid flows during operation of the heat transport device 10 is helical in that section of the heat sink 12 which surrounds the sensor housing 18, with a large number of windings 29 / W which run coaxially with respect to the central longitudinal axis 26 of the heat transport device 10 ,
  • Transport fluid flow channel 14 connected to the inlet connection 16 via a “straight line” connection section 29 / a running parallel to the central axis 26.
  • the coil section 29, which extends practically over the entire length L of the heat sink 12 is directly connected to the return connection 17 with its "last" - most distant - turn as seen from the ceramic plate.
  • the heat sink 12 is designed using a multi-metal layer technology, at least in its part encompassing the sensor housing 18 and comprising approximately% of the length L of the heat sink, in such a way that the heat sink 12 consists of a plurality of segment plates 32 / i is manufactured, which are joined by a material connection to a uniform metal block, the comparatively complicated - helical - course of the transport fluid flow channel 14 being formed by overall communicating recesses of mutually adjacent segment sheets 32 / il, 32 / i and 32 / i + l which overlap in some areas.
  • FIGS. 2a to 2h and the sectional representations of FIGS. 3a and 3b, in which suitable designs and orientations of segment sheets are provided 32/1 to 32/8 are shown, with which these segment sheets can be joined by brazing to the heat sink 12 shown in FIGS. 3a and 3b.
  • FIGS. 3a and 3b For the purpose of the explanation, only the case, which is mostly irrelevant in practice, is shown in FIGS. 3a and 3b, that the transport fluid flow path 14 between the inlet connection 16 and the return connection 17 has only a single turn which completely surrounds the central axis 26 of the heat sink 12 , which is formed by five segment plates 32/2 to 32/6 (Fig. 2a to 2e), which are arranged between a connecting segment plate 32/1 and a transverse channel segment plate 32/7, which one the "straight" connecting channel section 14 / a of
  • Transport fluid flow channel 14 with its "short" cross channel section 14 / q (Fig. 3a) communicatingly connecting its helically extending section 29 and is closed by an annular disk-shaped termination segment 32/8 on the front side of the heat sink 12 opposite the connection segment sheet 32/1.
  • the segment sheets 32/2 to 32/7 according to FIGS. 2a to 2e are provided with kidney-shaped recesses 36 / a close to the edge - radially outer - in the illustration example chosen for explanation, which when the segment sheets 32/2 to 32/6 2a to 2e are firmly joined to the heat sink 12 according to FIGS.
  • connection segment plate 32/1 in an aligned alignment form the "rectilinear" straight connection section 14 / a of the heat transport medium flow channel 14, which has a circular shape Connection port opening 37 of the connection segment plate 32/1 can be connected to one of the supply connections of the means of transport conditioning.
  • segment sheets 32/2 to 32/6 shown in FIGS. 2a to 2e are provided with radially inner, sector-shaped recesses 39/2 to 39/6, which in the case of those made from the segment sheets 32/1 to 32/8 Cooling block 12, seen along the central axis 26 thereof, alternately overlap their clear cross-sections and sections of a cooling winding of the heat transfer medium channel 14 completely surround the central axis 26 of the cooling head 12.
  • This "one" heat transport duct winding communicates with the stretched duct section 14 / a of the heat transport medium duct 14 via the cross duct segment plate 32/7 and is connected via the radially inner connection opening 39 of the connection segment plate 32/1 (FIG. 2h) to the heat transport medium conditioning (not shown) - unit can be connected.
  • connection stub openings 37 and 39 of the connection segment plate 32/1 are circular Openings are formed, the respective central axes 41 and 42 of which run parallel to the central axis of the respective central opening 34 of the segment plates 32 / i and which each clamp a radial plane 43 or 44 containing the central axis 26 of the heat sink, which extend along cut the central axis 26 of the heat sink 12 at right angles.
  • 3a shows in section along the radial plane 43 of FIG. 2h that configuration of the segment plates 32/1 to 32/8 forming the heat sink 12, which results when the segment plates 32/2 to 32/8 with the in 2a to 2h superimposed on top of the connecting segment plate 32/1 and in this configuration are firmly connected to each other.
  • 3b shows the configuration of the segment sheets 32/1 to 32/8 that results for the segment sheet stack in an analogous manner in section along the radial plane 44 of the connecting segment sheet 32/1 according to FIG. 2h, in which the cutting plane 44 passes through the radially inner connecting piece opening 39 - as the plane of symmetry thereof - runs.
  • segment sheets 32/2 to 32/7 according to FIGS. 2a to 2f are each shown with the same orientation of their radial planes 43 and 44, as explained with reference to FIG. 2h, and are also cohesive in this configuration, in particular by brazing , added to the heat sink 12.
  • the radially outer recesses 36 / a which form the stretched heat transport medium channel section 14 / a in an aligned arrangement (FIG. 3a), are edged in a circular arc shape radially on the inside and radially on the outside and extend at illustrated embodiment over an angular range ⁇ of about 35 °, z. B. an angular range between 30 and 40 °.
  • These radially outer recesses 36 / a are symmetrical with respect to the radial plane 43.
  • the radially inner recesses 39/2 to 39/5 which are each offset by 90 ° from one another in successive segment sheets, are also radially outwardly radially outwardly and radially inward and extend over a sector area of somewhat more than 90 °, for. B. a sector range ⁇ between 110 ° and 120 °, these radially inner recesses 39/2 to 39/5 each being formed symmetrically with respect to the radial plane 42 or the radial plane 43 (FIG. 2h).
  • Radially inner recesses 39/2 to 39/5 offset from one another by 90 ° therefore have an overlap range between 10 ° and 15 °, depending on the amount of their azimuthal extension ⁇ (FIG. 2c). Accordingly, at least four segment sheets, for example the segment sheets 32/2 to 32/5 with the arrangements of the radially outer and radially inner recesses 36 / a or 39/2 to 39/5 required.
  • the recesses 39/3 and 39/5 forming the elongated channel 14 and the sector-shaped winding sections are formed symmetrically with respect to the radial plane 43, which are formed by the central axis 41 of the elongated connection channel 14 / a and the central axis 26 of the heat sink 12 is spanned.
  • segment sheets can be replaced by a single type of segment sheet, in which, as indicated by dashed lines in FIG. 2b, in opposition to that radially outer recess 36 / a which is arranged directly adjacent to the radially inner recess 39/3 - beyond the central axis 26 - a second radially outer recess 36 / ao is provided, which can be used in the orientation of the segment sheet according to FIG. 2d to form the elongated channel 14 / a and in the orientation according to FIG. 2b "blind" - unused - remains.
  • the segment plate 32/7 is used to connect the end 14 / e (FIG. 3a) of the tortuous section 29 of the flow channel 14 to the elongated channel 14 / a, which is remote from the connection side on which the inlet and return connections 16 and 17 are arranged 2f that with
  • Cross channel recess 14 / q is provided, which mediates the connection of the turn to the elongated channel section 14 / a, which are closed off overall by the end segment plate 32/8. It goes without saying that between a segment plate 32/1 according to FIG. 2h, to which a segment plate 32/2 according to FIG. 2a is attached, and a transverse channel segment plate 32/7, which is covered by a cover segment plate 32/8 according to FIG. is covered, any number of channel windings can be arranged, which are formed in a corresponding multiplicity by the segment sheets 32/3 to 32/6 according to FIGS. 2b to 2e. With sheet thicknesses of z. B. 1 mm each turn contributes only 4 mm to the length of the heat sink 12.
  • the heat sink designated 50 in FIG. 4 is largely similar in construction and function to the heat sink 10 explained with reference to FIGS. 1 to 3c, so that it is considered sufficient for its explanation to have structural and functional differences compared to the one already explained Heat sink 10 to enter.
  • the heat sink 50 differs from the heat sink 10 according to FIGS. 1 to 3c essentially in that instead of an elongated connection section in which the heat transport fluid direction in the spiral section 29 flows in the opposite direction, a spiral transport fluid channel is also provided, such that two spiral sections 29/1 and 29/2 are provided, as it were concentric with respect to the central axis 26 of the heat sink 50, the supply connections of which are located on a connection segment plate arranged on one side 52/1.
  • the two helical flow paths 29/1 and 29/2 are coupled to one another by a cross-channel segment plate 52 / q arranged at the end remote from the connection in the sense of a hydraulic series connection (FIG. 5b).
  • the cross-channel section of the cross-channel segment sheet is closed in a liquid-tight manner by a ceramic end element 52 / a which is designed as a circular disk and is soldered to the adjacent cross-channel segment 52 / q.
  • the segment plates 52/2 to 52 / n arranged between the cross-channel segment 52 / q and the connecting segment plate 52/1 are in turn designed as annular disks which have a slot-shaped recess 54 / a adjacent to the outer edge 53 of the segment plate and one which has an inner circular edge 56 of the respective segment sheet 52 / i have adjacent, slit-shaped recesses 54 / i which run concentrically with respect to the central axis 26 of the heat sink 50 and each have inner and outer edges curved in the shape of a circular arc and inner and outer transverse edges 57 / radially adjoining them i and 57 / a are bordered.
  • the outer ones Recesses 54 / a and the inner recesses 54 / i Seen in the direction of the central longitudinal axis of the segment sheets 52 / i or the heat sink 50, the outer ones Recesses 54 / a and the inner recesses 54 / i the same azimuthal width ⁇ , which is greater than 180 ° and has a typical value around 200 °.
  • the segment plates 52 / i are formed symmetrically with respect to that plane 58 which is the bisecting plane which marks half of the azimuthal extension ⁇ . Furthermore, the arrangement of the radially outer slot-shaped recess 54 / a and the radially inner circular slot-shaped recess 54 / i is selected such that the common angular range ⁇ of their azimuthal extension is the same on both sides of the plane of symmetry 58 and corresponds to the minimum value. In the case example chosen for explanation, in which the azimuthal extension of the outer and inner recesses 54 / a and 54 / i is 200 ° in each case, the common overlap area on both sides of the symmetry plane 58 is 20 ° in each case.
  • Recesses 54 / i and the radii R / i and R / a of the radially inner edge 59 / Ri and the radially outer edge 59 / Ra of the outer slit-shaped recesses 54 / a are selected such that the radial dimensions of the between the outer edge 53 respective segment sheet and the outer edge 59 / Ra of the outer slot-shaped recess 54 / a and between the slot-shaped recesses 54 / a and 54 / i and between the inner slot-shaped recess 54 / i and the edge 56 of the central opening of the respective segment sheet 52 / i remaining narrow sector-shaped webs 61 / a and 61 / m and 61 / i each have the same amount ⁇ r.
  • the segment plates 52 / i are joined to the uniform heat sink 50 according to FIG. 4 in an arrangement in which the adjacent segment plates are each rotated through 120 ° relative to one another about the central axis 26, viewed along this central axis 26, the rotation from segment to segment has taken place in the same direction - clockwise or counterclockwise. This results in the opposite direction of flow in the direction of the axis 26 when the flow around the central axis 26 is in the same direction in the two spiral sections 29/1 and 29/2.
  • a heat sink 12 is arranged, as already explained with reference to FIGS. 1 to 3b.
  • the heat sink 12 formed by the segment sheets 32 / i is set off from the heat sink 50 consisting of the segment sheets 52 / i by a ceramic ring disk 64 and also from the cooling gas chamber 62 by a ceramic ring disk 66;
  • the sensor element 24 is held on the inside of this ceramic ring disk 66 facing the cooling gas chamber 62, whereby this and the ceramic ring disk 66 delimit the cooling gas chamber 62 essentially gastight against the central interior of the cooling body 12.
  • a liquid - e.g. B. cooling water - is used, whereas cooling in the cooling gas chamber 62 is conveyed by means of a gas which is passed through this chamber and flows around the sensor element 24.
  • a conditioning device 63 which is indicated only schematically, is provided, by means of which the flow temperature of the liquid passed through the heat sinks 50 and 12 can be predefined in a defined manner.
  • the cooling circuits represented by the two cooling bodies 12 and 50 through which cooling liquid flows are hydraulically connected in parallel in the exemplary embodiment shown for explanation, the "inlet" being connected to the stretched section 14 / a of the transport fluid flow channel of the cooling chamber-side cooling body 12, as shown is such that the coolant first flows through the turn of the flow channel 14 of the heat sink 12 immediately adjacent to the cooling gas chamber 62 and flows back over the further turns to the conditioning device 63.
  • the delimitation of the heat sinks 50 and 12 from one another or from the cooling gas chamber 62 with the aid of ceramic ring disks 64 or 66 is not mandatory, but is expedient if the individual areas to be cooled are to be thermally separated from each other, e.g. B. such that different "average" temperatures should be adjustable in these areas. in this connection it is assumed that the thermal conductivity of the ceramic ring disks 64 and 66 is significantly lower than that of the segment sheets 32 / i and 52 / i. If, on the other hand, an average temperature is required across the entire heat sink 12, 50, it is of course also possible to use thermally highly conductive metal disks instead of the ceramic disks 64 and 66.
  • the interior of the heat sink 12 is essentially gas-tightly delimited from the cooling gas chamber 62 by the ceramic ring disk 66, which carries the sensor element 64 on its inside facing the cooling gas chamber 62.
  • the cooling gas is supplied to the gas chamber 62 through a thin-walled stainless steel tube 67, which passes through a straight "elongated" channel, which is formed by mutually aligned recesses in the segment sheets 52 / i of the heat sink 50, the ceramic disk 64, the segment sheets 32 / i and the ceramic ring disk 66 which, together with the sensor holder, forms a bottom of the cooling gas chamber 62, which is closed off on the side facing away from the sensor element 24 by a circular ceramic disk 68.
  • the cooling gas is fed to the cooling gas chamber 62 by means of a blower provided as a functional unit of a cooling gas source 69, which is only indicated schematically, via the stainless steel tube 67, which through an opening of the ceramic washer 66, the diameter of which is significantly, ie two to three times larger than the outside diameter of the stainless steel tube 67, passes through and is otherwise only "punctiform" on inner radial support ribs 71 (FIG. 6b) of the heat sink 50 and / or the heat sink 12 and is thereby radially centered, which is located within Recesses of only a few segment sheets are provided.
  • the sensor element is used for the purpose of control functions e.g. b. the sensitivity setting, the temporal function control and the communication with a central unit require an electrical power supply, which can be designed in a conventional design for a low voltage and power level.
  • an electrical power supply is implemented in the exemplary embodiment chosen for explanation by means of a "small" turbine 72 which is driven by means of the cooling gas stream supplied by the cooling gas source 69 and in turn an electric generator, e.g. B. drives a DC generator 75, with the appropriately processed output voltage, the sensor element 24 can be fed.
  • the schematically indicated electrical lines 73 required for this can be carried out within the by the
  • Stainless steel pipe 67 through channel can be guided through free channel sectors 74. This creates a structural unit that is electrically self-sufficient, so that more complex monitoring systems can be implemented in a simple manner with such structural units.
  • the heat sinks 12 and / or 50 according to FIGS. 1 and 4, which are made up of a plurality of segment sheets - multilayered - are particularly suitable for production with multiple uses, such that the segment sheets assigned to the individual layers are each formed in a defined matrix pattern in a multiple connection , so that by stacking such segment plates at the same time the stacking of a plurality of segment plates to the respective heat sink configuration takes place in which these sheets are soldered to one another, after which the separation of the bridges between the otherwise finished heat sinks is only required to separate the heat sinks.
  • heat exchangers can also be realized in the multi-layer construction explained using coolers.
  • FIG. 6c The further exemplary embodiment of a heat transport device 10 shown in FIG. 6c, to the details of which reference is now made, is largely analogous in structure and function to the exemplary embodiments explained with reference to FIGS. 1 and 6b, so that the explanation of the heat transport device is 10 can essentially be limited to design differences according to FIG. 6c. To the extent that the same reference numerals are used in FIG. 6c as already indicated in FIGS. 1 and 6a, this should include the reference to the structural and functional analogy and also the reference to the description of the correspondingly designated parts.
  • 6c comprises a heat sink 12 and a sensor element 24, which is only shown schematically and is held in a metal housing 18, as already explained with reference to FIG. 1, which - in analogy to the exemplary embodiment according to FIG. 6a - in a cooling gas chamber 62 is arranged, in turn via a stainless steel tube 67 which passes through the heat sink 12 constructed from segment sheets 32 / i and projects into the cooling gas chamber 62, cooling air or a special pre-cooled gas, e.g. B. nitrogen or a noble gas can be introduced for cooling.
  • the cooling gas chamber 62 is delimited by an essentially cup-shaped chamber housing, designated overall by 76, which, in the arrangement and configuration shown in FIG. 6c, is attached to the heat sink 12 in a coaxial arrangement with respect to the central longitudinal axis 26.
  • the terminal segment plate 32 / g of the heat sink 12 which is arranged directly adjacent to the cooling gas chamber 62, is provided with a support flange 77 which projects beyond its outer lateral surface and on which the chamber housing 76 76 can be fixed.
  • the chamber housing comprises a flange sleeve made of stainless steel, designated overall by 78, which in turn is provided with a radial outer flange 79, which is used to fasten the chamber housing 76 to the support flange 77 of the heat sink 12 and, with the aid of screws 81, the through bores 82 of the outer flange 79 traverse the flange sleeve 78 and engage in thread 83 of the support flange 77 of the heat sink 12, can be fastened thereon.
  • a thin-walled jacket tube 87 is hard-soldered to the short, tubular jacket part 84 of the flange sleeve 78, adjoining an inner annular step surface 86 thereof, which at its end facing away from the heat sink 12 merges into a radially inner ring flange 88, the inner edge end face 89 of which with a circular opening 91, via which an interaction with the environment to be monitored, which is necessary for the function of the sensor element 24, is possible; H. the shielding of electrical and / or magnetic fields is removed or negligible.
  • This opening 91 is sealed off by a thin, between 0.3 and 1 mm thick, in turn circular ceramic disk 92 covers that is brazed in the area of the radially inner ring flange 88 on the outer ring surface.
  • the casing tube 87 of the cooling gas chamber housing 76 is made of titanium, which can be joined with an aluminum oxide (A1 2 0 3 ) ceramic disk by brazing in a load-resistant manner.
  • a thin copper ring 93 which has a thickness of 2/10 to 3/10 mm, is arranged between the flanges 77 and 78 of the segment metal sheet 32 / g of the heat sink 12 and the flange sleeve 78 as a seal.
  • a stainless steel tube 94 which is correspondingly held in the heat sink 12, is likewise provided in the exemplary embodiment shown for explanation, and is provided at the same radial distance from the central axis 26 as the gas supply tube 67, but is azimuthally opposite to this - in reverse order. catch direction - is offset.
  • cooling gas can also be blown out into the ambient atmosphere, if possible.
  • Heat transport devices of the type mentioned can easily be implemented, for example, using the scale reactions shown in the drawings for the common sensor types, the diameters of which are between 10 and 40 mm.
  • a movable A sensor or a sensor is provided which, for example, must be able to be moved back and forth in the heat sink arrangement in the axial direction, or a sensor which is to be adjustable to monitoring conditions with the aid of a mechanical actuator.
  • An example of this is the case of a video camera which, when used in a high-temperature area, must be able to be moved in the axial direction within the heat sink assembly.
  • a hydraulic or pneumatic actuating cylinder is suitable and / or electrical auxiliary energy required to adjust distances or diaphragms to enable focusing.
  • a heat transport device such as. B. explained in detail with reference to Fig. 6c, is readily suitable for installation of a video camera if the ceramic disc 92 is in turn provided with a central opening which is covered by a transparent quartz glass plate, which in turn by means of a temperature-resistant ceramic putty material is connected to the ceramic disc.
  • a heat transport device which is intended for the temperature control of a more complex device which, in addition or as an alternative to an electrical consumer, can also include a pneumatic or hydraulic device, reference is now made to the relevant details in FIG. 7.
  • the control unit designated overall by 110 in FIG. 7 is, in general terms, intended for operating control of a consumer operated or conditioned with a fluidic working medium, generally designated 111, which communicates via the control unit 110 with a control center 12, which is only indicated schematically, Via which a plurality of different types of consumers (not shown) can be controlled, each of which is assigned its own control unit 110.
  • a control center 12 which is only indicated schematically, Via which a plurality of different types of consumers (not shown) can be controlled, each of which is assigned its own control unit 110.
  • the consumer 111 is designed as a double-acting pneumatic linear cylinder with a piston rod 114 emerging from the housing 113 on one side, the piston 118 of the piston rod 118 being firmly displaceable with the drive pressure chamber 116 on the bottom against the rod-side pressure chamber 117 - Pneumatic - drive cylinder 111 is connected.
  • a 4/3-way solenoid valve 121 is provided, the P supply connection 122 of which is only schematic indicated compressed air source 123 is connected, which provides compressed air at a pressure level of 10 bar as the drive medium.
  • the relevant supply connection of the control unit 110 is designated 123/1.
  • a return connection 124 of the control valve 121 which in principle could be formed by a vent opening of the valve housing of the 4/3-way solenoid valve 121, is in the exemplary embodiment chosen for explanation via a return line 126 with a corresponding vent outlet 126/1 of the control unit 10 connected.
  • the 4/3-way solenoid valve 121 provided as a control valve has as the basic position 0 a center position centered by valve springs 127/1 and 127/2, in which the two
  • Supply connections 122 and 124 are blocked off from one another and against the consumer connections 128 (A) and 129 (B), which are connected to the bottom-side pressure chamber 116 and the rod-side pressure chamber 117 of the drive cylinder 111.
  • a double-stroke magnet system 131 is provided with two control windings 131/1 and 131/2, which are only indicated schematically, through the alternative energization of which the solenoid valve 121 is assigned functional positions I and II in its alternative, opposite directions of movement of the piston 118 of the drive cylinder 111 is controllable.
  • the solenoid valve 121 is actuated in its alternative functional positions I and II by output pulses from a subunit, designated overall by 132, which individually controls the control outputs 133/1 and the control windings 131/1 and 131/2 of the 4/3 way solenoid valve 121 133/2, on which control pulses obtained from processing command signals from the control center 112 and from sensor output signals for the control windings 131/1 and 131/2 of the double-stroke magnet system 131 are emitted.
  • the 4/3-way solenoid valve 121 is provided with a latching device 134, which is only shown schematically, the function of which is as follows:
  • control valve 121 By alternatively energizing the control windings 131/1 or 131/2 with an output pulse from the subunit 132, the control valve 121 either reaches the functional position I or the functional position II and, after the pulse has decayed, maintains it until the other control winding is energized by an output pulse from the subunit 132, after which the functional position of the control valve thereby activated 121 is maintained until the switching pulse for the alternative functional position is emitted from the other control output of subunit 132.
  • Lock position 0 to bring the corresponding middle position.
  • the electronic subunit 132 of the control unit 110 also contains the position-characteristic output signals from position sensors 136 as information input signals, from the processing of which with output signals from the control central unit 112, the control unit 132 generates control signals for the 4/3-way solenoid valve 121 / 1 and 136/2, which emit output signals when the piston 118 of the pneumatic drive cylinder 111 shown for explanation is its left end position as shown in the drawing or its right The final position has been reached, possibly also the output signals of a displacement sensor 136/3 are supplied, which generates a voltage output signal which varies continuously with the position of the piston 118 between its line end positions and whose time profile thus contains the information about the movement of the piston 118.
  • Further information that can be used for processing by means of the electronic subunit 132 can be electrical output signals of a temperature sensor or a pressure sensor or a light intensity sensor that clearly vary with the respective measured variables, which are not shown for the sake of simplicity.
  • the subunit 132 of the control unit 110 communicates with the control center 112, which can be designed to manage a multiplicity of control units 110, is carried out wirelessly, such as by a transmitting antenna 137/1 of the subunit 132 and a receiving antenna 137/2 of the central unit 112 and Transmitting antenna 138/1 of central unit 112 and a receiving antenna 138/2 of subunit 132 of control unit 110 are shown in a schematically simplified manner.
  • an only schematically represented, needs-based rechargeable electrical memory 139 which provides the function of a direct voltage source is provided, which is realized in a manner known per se by an accumulator or buffer capacitor which can be recharged by means of a direct current generator 141 can be.
  • a direct current generator 141 which, in accordance with the relatively low electrical energy requirement of the control unit 110, can be designed as a tachometer generator of relatively small dimensions, a pneumatic rotary motor 142 designed in the manner of a small turbine and designed as a small turbine is provided , which in turn can be driven by a compressed air flow branched off from the compressed air source 123 (cf. FIG. 6a)
  • a 2/2-way solenoid valve 144 which is connected between the compressed air source 123 and the pressure supply connection 143 of the pneumatic drive motor 142 and has a blocking position I assigned to the standstill of the pneumatic drive motor 142 and a charging operation of the generator 141, is provided for this purpose and the flow position II assigned to this driving motor 142.
  • a double-stroke magnet system 146 with two control windings 146/1 and 146/2 is provided, through the alternative energization of which with output pulses from a charge control unit 139 'of the electrical store 139, the charge control valve 144 in its alternative functional positions I and II can be controlled, in which the charge control valve 144 is held by a latching device 147 after a control pulse which is sent via the control line 148/1 or the control line 148/2 of the control development 146/1 or 146/2 had been forwarded again.
  • the pulsed activation of the accumulator charging valve 144 minimizes its consumption of electrical control power.
  • the needs Right-hand switching on of the charging operation of the pneumatic drive motor 142 and the direct current generator 141 driven thereby is achieved by monitoring the state of charge of the electrical store 139.
  • the storage loading valve 144 can also be actuated, as indicated by dashed lines, by output signals from the subunit 132, if these also monitor the charge state of the electrical storage 139 mediated.
  • a drive unit formed by the pneumatic drive cylinder 111 and the control unit 110 as a whole only needs to be connected to the pneumatic pressure supply source 123 or a connection to a "ring" originating from it in order to function properly in a complex system which comprises numerous consumers. Line that mediates the function of a pneumatic "bus" line.
  • An expedient modification of the control unit 110 suitable for operating a sensor can also consist in installing a sensor to be cooled instead of the drive cylinder and exposing it to the air flow of the pneumatic rotary motor 42, which is then designed as a turbine, and the supply voltage by means of the generator 41 to generate for the sensor, as already explained in connection with the embodiment of FIG. 6a.

Abstract

The invention relates to a heat transport device (10) which is used to cool or temper a device, which is to be operated at a defined operational temperature and which comprises a cooling and/or heat exchange device, comprising at least one flow channel (14) for a heat transport fluid, which extends in a coiled or spiral-shaped manner through a block (12) which is in good thermal contact with a device or an area which is to be cooled, said block acting as a mechanical carrier for a device, sensor, bearing and electronic element which are to be tempered. The flow channel (14) guiding the heat transport means is embodied at least sectionally in such a manner that the channel coils (29) are embodied by segment sheet metal recesses (39/i) by sections arranged in a light cross-section over-lapping. The segment sheet steels (39/i) are connected together in a rigid manner by hard-soldering and surround flat channel sections in sections which are offset counter to each other about the sheet steel thickness of the segment sheet steel. A cooling gas chamber (62) is provided for a sensor (24) which is to be cooled, said cooling gas chamber comprising a pot-shaped cylindrical housing provided with a jacket tube made of titanium. Said housing is locked by a ceramic disk which is hard soldered to the titanium tube.

Description

WärmetransporteinrichtungHeat transfer device
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Wärmetransporteinrichtung zum Kühlen oder Temperieren eines gegen überhöhte Temperatur zu schützenden Geräts oder Bauelements oder eines bei einer definierten Betriebstemperatur zu betreibenden Geräts und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.The invention relates to a heat transport device for cooling or tempering a device or component to be protected against excessive temperature or a device to be operated at a defined operating temperature and with the further generic features mentioned in the preamble of claim 1.
Derartige Wärmetransporteinrichtungen haben eine Kühleinrichtung oder eine Wärmetauschereinrichtung, mit mindestens einem Durchflusskanal für ein Wärmetransportfluid, der wendeiförmig oder spiralförmig durch einen Metallblock verläuft, der mit dem zu kühlenden Gerät oder Teil eines solchen in gutem Wärmekontakt steht und in der Regel als mechanischer Träger für das zu temperierende Gerät, oder Maschinenelement, z. B. einen Sensor oder ein Lager genutzt ist.Such heat transport devices have a cooling device or a heat exchanger device, with at least one flow channel for a heat transport fluid, which extends helically or spirally through a metal block, which is in good thermal contact with the device to be cooled or part thereof, and usually as a mechanical support for the tempering device, or machine element, e.g. B. a sensor or a bearing is used.
Bei bekannten Wärmetransporteinrichtungen dieser Art sind die Kühler oder Wärmetauscher mittels wendel- oder spu- lenförmig, ggf. auch spiral- oder mäanderförmig verlau- fender Rohre realisiert, die mit dem zu kühlenden Teil eines Metallblockes oder eines Gerätegehäuses z. B. durch Ankleben oder Verlöten in gutem Wärmekontakt gehalten sind, so dass zum Zweck der Kühlung aus einem Block abzuführende Wärme gut auf das in dem Röhrensystem zirkulie- rende Wärmetransportfluid übertragen und abgeführt werden kann beziehungsweise über das Rohrsystem mittels des Wär- metransportfluids zugeführte Wärme mit günstigem Wirkungsgrad auf das zu temperierende Objekt übertragen werden kann. Diese Art der Realisierung von Wärmetransporteinrichtungen ist mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, von denen beispielhaft die folgenden erwähnt seien:In known heat transport devices of this type, the coolers or heat exchangers are realized by means of helical or coil-shaped, possibly also spiral or meandering, tubes which are connected to the part of a metal block or a device housing to be cooled, e.g. B. are kept in good thermal contact by gluing or soldering, so that for the purpose of cooling, heat to be dissipated from a block can be transferred well to the heat transport fluid circulating in the tube system and can be dissipated or heat supplied via the pipe system by means of the heat transport fluid favorable efficiency can be transferred to the object to be tempered. This type of realization of heat transport devices has a number of disadvantages, of which the following are mentioned as examples:
Die Herstellung der Kühl- und/oder Wärmetauscheinheit mit der jeweils geeigneten Geometrie und deren An- oder Einbau an/in ein Gehäuse eines zu kühlenden Geräts, z. B. eines Pyrometers, das zur Erfassung einer hohen Prozesstemperatur benutzbar sein soll, ist aufwendig und erfor- dert meist handwerklich durchgeführte Arbeiten, die zeit- und kostenaufwendig sind. Die zur Verfügung stehenden Leitungsrohre haben aufgrund ihres in der Regel kreisrunden Querschnittes eine ungünstige Relation von Wärmeübertragungsfläche und Transportvolumen, so dass Kühlschlan- gen oder Wärmetauscher, die mit Rohren kreisrunden Querschnitts realisiert sind, zwangsläufig vergleichsweise großvolumig bauen, was z. B. für einen Einsatz in Bereichen, in denen hohe Drücke herrschen, aus Stabilitätsgründen sowie aus Dichtigkeitsgründen ungünstig ist.The manufacture of the cooling and / or heat exchange unit with the appropriate geometry and its attachment or installation to / in a housing of a device to be cooled, for. B. a pyrometer, which should be usable for detecting a high process temperature, is complex and usually requires manual work that is time and cost consuming. Due to their generally circular cross-section, the available conduits have an unfavorable relationship between the heat transfer area and the transport volume, so that cooling coils or heat exchangers, which are realized with circular cross-section tubes, inevitably build a comparatively large volume. B. for use in areas where high pressures prevail, is unfavorable for reasons of stability and for reasons of tightness.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wärmetransporteinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die sowohl einfach aufgebaut und einer rationellen Fertigung zugänglich ist und mit einem erheblich günstigeren Ver- hältnis von Wärmeübertragungsfläche zu Fluidtransportvo- lumen realisierbar ist als eine mit Rohren kreisrunden Querschnitts verwirklichte Wärmetransporteinrichtung.The object of the invention is therefore to provide a heat transport device of the type mentioned at the outset, which is both simple in construction and accessible for efficient production and can be implemented with a considerably more favorable ratio of heat transfer surface to fluid transport volume than a heat transport device realized with pipes of circular cross section.
Diese Aufgabe wird, dem Grundgedanken nach, durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the basic idea, this object is achieved by the characterizing features of patent claim 1.
Hiernach hat der von Wärmetransportfluid durchströmte Gehäuseblock des zu temperierenden Geräts einen mehrschichtigen Aufbau, derart, dass das Wärmetransportfluid füh- rende Kanäle mindestens abschnittsweise dadurch gebildet sind, dass Kanalwendeln durch in lichter Querschnittsüberlappung stehende Abschnitte von Segmentblechaussparungen des Blockes gebildet sind, wobei die den Gehäuseblock bildenden Segmentbleche stoffschlüssig fest mitein- ander verbunden sind und abschnittsweise ebene Kanalabschnitte beranden, die um die Blechdicke der Segmentbleche oder ein niedrigzahliges Vielfaches hiervon gegeneinander versetzt sind, wobei weiter mindestens zwei Kühlkreisläufe vorgesehen sind, die mit verschiedenen Wär- metransportfluiden betreibbar sind und in mindestens einem der Kühlkreisläufe ein Gas als Wärmetransportfluid eingesetzt ist.According to this, the housing block of the device to be tempered, through which heat transport fluid flows, has a multilayer structure, such that the channels carrying heat transport fluid thereby form at least in sections are that channel coils are formed by sections of segment sheet metal recesses of the block which have a clear cross-sectional overlap, the segment sheets forming the housing block being firmly bonded to one another and bordering in part flat channel sections which are offset from one another by the sheet metal thickness of the segment sheets or by a small multiple thereof , wherein at least two cooling circuits are also provided, which can be operated with different heat transport fluids and a gas is used as the heat transport fluid in at least one of the cooling circuits.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Gas als Wärmetransportfluid in demjenigen Kühlkreislauf eingesetzt ist, in dem Wärme auf hohem Temperaturniveau anfällt, da hierbei die hohe Wärmeleitfähigkeit eines Gases besonders effektiv zum Wärmeabtransport und zur Übertragung auf den Kühlkreislauf niedrigerer Temperatur genutzt werden kann, der mit einer Flüssigkeit als Wärmetransportfluid betrieben wird.It is particularly advantageous here if a gas is used as the heat transfer fluid in the cooling circuit in which heat is generated at a high temperature level, since the high thermal conductivity of a gas can be used particularly effectively for heat removal and for transfer to the cooling circuit at a lower temperature which a liquid is operated as a heat transfer fluid.
Die erfindungsgemäße Wärmetransporteinrichtung vermittelt darüber hinaus zumindest die folgenden technischen Vor- teile:The heat transport device according to the invention also provides at least the following technical advantages:
Die Segmentbleche des im gefügten Zustand die Wärmetransportfluid führenden Kanäle bildenden Blockes sind in einem NC- oder CNC-gesteuerten Laserschneidverfahren auto- matisch mit hoher Präzision herstellbar, so dass auch ein maschinelles Stapeln der Segmentbleche zu der Blockkonfiguration ohne weiteres möglich ist. Bei Verwendung relativ dünner Metallbleche sind die Durchflusskanäle mit z. B. flach rechteckigen Querschnittsformen realisierbar, die ein besonders günstiges Verhältnis von Wärmeüber- gangsflache zum Kanalvolumen bzw. dem Volumen des die Kanäle durchströmenden Wärmetransportfluids ergeben, d. h. bei relativ kleinem Bauvolumen eine hohe Kühl- bzw. Temperierwirkung erreichen lassen. Die bei der Blockherstel- lung zur Anwendung gelangende Mehrschichttechnik eröffnet vielfältige Möglichkeiten der Gestaltung der Kanalführung, die mit rohrförmigen Leitungselementen nicht oder allenfalls mit großem Aufwand erzielbar wäre. Auch das Fügen zahlreicher Segmentbleche ist problemlos automati- sierbar.The segment sheets of the block forming the channels carrying the heat transfer fluid in the assembled state can be produced automatically with high precision in an NC or CNC-controlled laser cutting process, so that a mechanical stacking of the segment sheets for the block configuration is also easily possible. When using relatively thin metal sheets, the flow channels with z. B. flat rectangular cross-sectional shapes can be realized that a particularly favorable ratio of heat transfer aisle area to the channel volume or the volume of the heat transport fluid flowing through the channels, ie, with a relatively small construction volume, a high cooling or temperature control effect can be achieved. The multi-layer technology used in block production opens up a wide range of options for designing the ducting that would not be possible or could only be achieved with great effort using tubular line elements. The joining of numerous segment sheets can also be easily automated.
Für den Fall, dass die Segmentbleche durch Kleben gefügt werden sollen, eignet sich hierzu ein aushärtbarer Lack, mit dem die Segmentbleche besprüht oder durch Eintauchen in ein Lackbad benetzt werden, bevor sie, erforderlichenfalls nach Abtropfen überschüssigen Klebstoffmaterials, in die geschichtete Konfiguration gebracht werden, in der sie, z. B. durch thermisch beschleunigtes Aushärten des Klebstoffmaterials zu dem einheitlichen Block gefügt wer- den. Um im Falle eines Fügens des Blockes mittels einesIn the event that the segment sheets are to be joined by gluing, a curable lacquer is suitable for this, with which the segment sheets are sprayed or wetted by immersion in a paint bath before they are brought into the layered configuration, if necessary after excess adhesive material has dripped off, in which they, e.g. B. can be added to the uniform block by thermally accelerated curing of the adhesive material. In the case of joining the block using a
Klebstoffes, z. B. eines aushärtbarem Mehrkomponentenharzes eine gute Wärmeleitfähigkeit der KlebstoffSchicht zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, in den Kunststoff thermisch gut leitendes Material, z. B. Metallstaub ein- zubetten.Adhesive, e.g. B. a curable multi-component resin to achieve good thermal conductivity of the adhesive layer, it may be appropriate in the plastic thermally highly conductive material such. B. Embed metal dust.
Bei einem Fügen des Metallblocks durch Löten, vorzugsweise in einem Hart- oder Hochtemperaturlötprozess, wird in jedem Falle eine thermisch gut leitende Verbindung zwi- sehen den einzelnen Segmentblechen erzielt.When the metal block is joined by soldering, preferably in a hard or high-temperature soldering process, a thermally highly conductive connection between the individual segment sheets is achieved in any case.
Mit Hilfe von Segmentplatten, die aus einem mit Metallplatten verlötbaren Keramikmaterial bestehen, das eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit hat als gängige Metalle wie Stahl oder Aluminium das eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit hat, können auf unterschiedlichem Temperaturniveau zu haltende Blockbereiche auf einfache Weise gegeneinander abgesetzt werden wobei sich zwischen einem Bereich des Blockes, der in der Nähe einer Wärmequel- le angeordnet ist und einem Bereich des Blockes, der sich praktisch auf Umgebungstemperatur befindet, eine treppen- oder kaskadenartige Struktur des Temperaturverlaufs im Block erzielen lässt.With the help of segment plates, which consist of a ceramic material that can be soldered to metal plates, which has a significantly lower thermal conductivity than common metals such as steel or aluminum, which has a particularly high level Block areas to be kept at different temperature levels can be easily offset against one another, with a step-like area between a region of the block which is arranged in the vicinity of a heat source and a region of the block which is practically at ambient temperature. or cascade-like structure of the temperature profile in the block can be achieved.
Hierzu geeignet ist eine gemäß Anspruch 7 vorgeseheneSuitable for this is one provided according to claim 7
Gestaltung der Wärmetransporteinrichtung derart, dass auf verschiedenen Seiten einer Keramikplatte angeordnete kühlbare Abschnitte des Blockes jeweils einem eigenen Wärmetransportkreislauf zugeordnet sind.Design of the heat transport device in such a way that coolable sections of the block arranged on different sides of a ceramic plate are each associated with their own heat transport circuit.
Wenn, wie gemäß Anspruch 8 vorgesehen, kühlbare Blockteile hydraulisch hintereinander geschaltet sind, so dass sich zwischen nacheinander durchströmten kühlbaren Bereichen ein Temperaturgefälle ergibt, oder wenn, wie gemäß Anspruch 9 vorgesehen, verschiedenen Bereichen eines Blockes zugeordnete Transportmittelkanäle hydraulisch parallel geschaltet sind, so dass sich in sämtlichen Teilbereichen dieselbe Temperatur aufrecht erhalten lässt, so können für solche hydraulischen Leitungsverbindungen er- forderliche Vorlaufleitungen und Rücklaufleitungen jeweils durch miteinander fluchtende Öffnungen der Segmentbleche und ggf. der keramischen Zwischenstücke gebildet sein.If, as provided in accordance with claim 8, coolable block parts are connected hydraulically one after the other, so that there is a temperature gradient between successively flowable coolable areas, or if, as provided in accordance with claim 9, different areas of a block assigned to different areas of a block are hydraulically connected in parallel, so that If the same temperature can be maintained in all subregions, the feed lines and return lines required for such hydraulic line connections can each be formed by openings of the segment sheets and possibly of the ceramic intermediate pieces which are aligned with one another.
Mit Hilfe von Segmentblechen unterschiedlicher Dicke, vorzugsweise in einer Anordnung derart, dass die Dicke innerhalb des Blockes zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert schrittweise monoton zunimmt, lässt sich mit einfachen Mitteln das Temperaturprofil zwischen maxi- aier und minimaler Blocktemperatur beeinflussen. Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung als Kühler können Segmentbleche unterschiedlichen äußeren Durchmessers alternierend als Blockkernteile und als Kühlrippen bildende Teile genutzt wer- den, d. h. zusätzlich zu der "Flüssigkeits"-Kühlung mittels des durch den Kernbereich des Blocks geleiteten Wär- metransportfluids auch eine "äußere" Luftkühlung realisiert werden.With the help of segmental sheets of different thicknesses, preferably in an arrangement such that the thickness within the block increases monotonically step by step between a minimum value and a maximum value, the temperature profile between maximum and minimum block temperature can be influenced with simple means. If the heat transport device according to the invention is designed as a cooler, segment sheets of different external diameters can be used alternately as block core parts and as parts forming cooling fins, ie in addition to the "liquid" cooling by means of the heat transport fluid guided through the core region of the block, an "outer" can also be used "Air cooling can be realized.
Bei Verwendung eines relativ kalten Gases, z. B. eines unmittelbar durch Verdampfen flüssigen Stickstoffes gewonnenes Stickstoffgases, das z. B. in eine einen empfindlichen Sensor enthaltende Kammer eingeleitet wird, ist es besonders zweckmäßig, einen direkten Zulaufkanal zu der "Gas"-Kammer vorzusehen, der auf kürzestem Weg vom Gasanschluss in diese Kammer führt und mit einem thermisch schlecht leitenden Material ausgekleidet ist, z. B. einem Silikon- oder einem Teflonschlauch, der einen durch miteinander fluchtende Öffnungen von Segmentplatten ge- bildeten Kanal nur punktuell berührt, was sich durch eine entsprechende Gestaltung, der Ränder der miteinander fluchtenden Segmentblechöffnungen auf einfache Weise erreichen lässt.When using a relatively cold gas, e.g. B. a nitrogen gas obtained directly by evaporation of liquid nitrogen, the z. B. is introduced into a chamber containing a sensitive sensor, it is particularly useful to provide a direct inlet channel to the "gas" chamber, which leads in the shortest possible way from the gas connection into this chamber and is lined with a thermally poorly conductive material, for , B. a silicone or a Teflon tube, which only touches a channel formed by aligned openings of segment plates, which can be easily achieved by a corresponding design, the edges of the aligned segment sheet openings.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Steuereinheit für die Betriebssteuerung einer Wärmetransporteinrichtung wie insoweit erläutert, oder allgemein eines mit einem fluidischen Arbeits-Druckmedium betriebenen Antriebselements, z. B. eines doppelt wirkenden, pneumatischen oder hydraulischen Antriebszylinders, zu dessen Ansteuerung ein elektrisch ansteuerbares Magnetventil vorgesehen ist, das durch Ausgangsimpulse einer elektronischen Untereinheit ansteuerbar ist, die diese Ausgangsimpulse aus einer Verarbeitung von Befehlssignalen einer Zentraleinheit so- wie von Sensor-Ausgangssignalen generiert. Bei einer derartigen Steuereinheit ist das zur Steuerung des pneumatischen Antriebsmotors vorgesehene Magnetventil in der Regel durch Ausgangsimpulse einer elektronischen Untereinheit ansteuerbar, die diese Ausgangsimpulse aus einer Verarbeitung von Befehlssignalen sowie gegebenenfalls von Sensor-Ausgangssignalen generiert, welche die Positionen des Antriebszylinderkolbens überwachen. In der Regel werden diese Magnetventile, wenn mehrere elektrisch gesteuerte Antriebszylinder vorgesehen sind, von einer zentralen Steuereinheit aus über elektrische Leitungen angesteuert.The invention further relates to a control unit for the operational control of a heat transport device as explained so far, or generally a drive element operated with a fluidic working pressure medium, e.g. B. a double-acting, pneumatic or hydraulic drive cylinder, for the control of which an electrically controllable solenoid valve is provided which can be controlled by output pulses from an electronic subunit, which generates these output pulses from processing command signals from a central unit and from sensor output signals. In such a control unit, the solenoid valve provided for controlling the pneumatic drive motor can generally be controlled by output pulses from an electronic subunit, which generates these output pulses from processing command signals and, if appropriate, sensor output signals which monitor the positions of the drive cylinder piston. As a rule, if a plurality of electrically controlled drive cylinders are provided, these solenoid valves are controlled by a central control unit via electrical lines.
Hieran ist nachteilig, dass zusätzlich zu den pneumatischen Zuführungsleitungen auch elektrische Zuführungslei- tungen - Steuerleitungen für die Magnetventile - vorgesehen werden müssen, die insbesondere bei komplexen Anlagen zusätzliche aufwendige Installationsarbeiten erfordern. Erweiterungen derartiger Anlagen, um zusätzliche Antriebsaggregate und deren Steuerventile sind besonders umständlich und teuer.This has the disadvantage that, in addition to the pneumatic supply lines, electrical supply lines - control lines for the solenoid valves - must also be provided, which require additional complex installation work, in particular in complex systems. Extensions of such systems to include additional drive units and their control valves are particularly cumbersome and expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es insoweit, in Verbindung mit druck-betätigten Aktuatoren geeignete Steuereinheiten zu schaffen, die mit erheblich geringerem Aufwand die Reali- sierung komplexer, zahlreiche Antriebselemente umfassender Anlage ermöglichen.In this respect, the object of the invention is to create suitable control units in connection with pressure-actuated actuators, which enable the implementation of complex systems comprising numerous drive elements with considerably less effort.
Diese Aufgabe wird dem Grundgedanken nach durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 19 und hinsicht- lieh vorteilhafter Ausgestaltungen dieses Grundgedankens durch die Merkmale der weiteren Ansprüche 20 bis 23 gelöst.According to the basic idea, this object is achieved by the characterizing features of patent claim 19 and in respect of advantageous refinements of this basic idea by the features of further claims 20 to 23.
Hiernach ist jeder der Steuereinheiten eine eigene Steu- erstromquelle zugeordnet, die als aufladbarer Ladungs- Speicher ausgebildet ist, wobei zur Aufladung des Speichers ein mittels eines rotatorischen pneumatischen Antriebsmotors antreibbaren elektrischer Generator, vorzugsweise ein Gleichstromgenerator vorgesehen ist und im Rahmen der Steuereinheit als Speicher-Lade-Ventil ein durch Ausgangssignale der aus dem Speicher versorgten e- lektronischen Untereinheit ansteuerbares Magnetventil, mittels dessen der pneumatische Antriebsmotor an eine zentrale Druckluftversorgung des auch den Antriebszylin- der umfassenden pneumatischen Systems anschließbar und gegen diese absperrbar ist.According to this, each of the control units is assigned its own control current source, which as a chargeable charge Storage is designed, wherein an electric generator, preferably a direct current generator, which can be driven by means of a rotary pneumatic drive motor, is provided for charging the storage device, and a magnetic valve which can be controlled by output signals of the electronic subunit supplied from the storage device is provided as part of the control unit as the storage charging valve. by means of which the pneumatic drive motor can be connected to a central compressed air supply of the pneumatic system, which also includes the drive cylinder, and can be blocked against it.
Hierdurch wird insgesamt eine gleichsam autarke Antriebseinheit erzielt, die in beliebiger Multiplizität zu einer größeren Anlage zusammengefügt werden kann, wobei als Betriebsenergiequelle lediglich das pneumatische Versorgungssystem ausgenutzt wird, derart," dass eine von der pneumatischen Druckquelle ausgehende Druckluftleitung vorhanden ist, an die die Untereinheiten lediglich "pneu- matisch" angeschlossen werden müssen. Elektrische Installationsarbeiten können gleichsam in die miteinander zu kombinierenden Antriebs-Untereinheiten integriert werden.In this way, as a whole, an autonomous drive unit is achieved, which can be combined in any multiplicity to form a larger system, with only the pneumatic supply system being used as the operating energy source, such that " there is a compressed air line starting from the pneumatic pressure source, to which the subunits only must be connected "pneumatically." Electrical installation work can be integrated into the drive sub-units to be combined.
Durch eine gemäß Anspruch 20 vorgesehene, den Ladungszu- stand des elektrischen Speichers überwachende Lade- Steuereinheit kann auf einfache Weise ein bedarfsgerechter Ladungs-Zustand des zur Stromversorgung genutzten e- lektrischen Speichers gewährleistet werden. Eine elektronische Untereinheit der Steuereinheit, die in Abhängig- keit von Befehlsimpulsen einer Zentraleinheit, die mehrere Steuereinheiten und Verbraucher verwaltet, sowie in Abhängigkeit von Zustands-Ausgangssignalen elektronischer Sensoren Ansteuersignale für die Ansteuerung des Steuerventils des jeweiligen Verbrauchers generiert, ist in be- sonders vorteilhafter Gestaltung gemäß Anspruch 4 so aus- gebildet, dass sie über drahtlose Übertragungsstrecke mit der Zentraleinheit kommuniziert. Hierdurch wird der Installationsaufwand für eine komplexe, eine Vielzahl von Verbrauchern, z. B. Antriebseinheiten umfassende Anlage drastisch reduziert.A charge control unit, which monitors the charge state of the electrical store and is provided in accordance with claim 20, can be used to ensure in a simple manner a charge state of the electrical store used for the power supply. An electronic subunit of the control unit, which generates control signals for controlling the control valve of the respective consumer as a function of command pulses from a central unit, which manages a plurality of control units and consumers, and as a function of status output signals from electronic sensors, is of a particularly advantageous design according to claim 4 so formed that it communicates with the central unit via wireless transmission link. As a result, the installation effort for a complex, a variety of consumers, eg. B. drive units comprehensive system drastically reduced.
Durch die Gestaltung der Steuerventile für die Antriebssteuerung von AntriebsZylindern sowie der Speicher- Ladeventile zur Aufladung des jeweiligen Ladungsspeichers gemäß Anspruch 23 wird ein besonders energiesparender Betrieb der Gesamtanlage erzielt, d. h. die elektrischen Speicher können auf eine vergleichsweise begrenzte Kapazität ausgelegt sein.By designing the control valves for the drive control of drive cylinders and the accumulator charging valves for charging the respective charge accumulator according to claim 23, a particularly energy-saving operation of the entire system is achieved, i. H. the electrical storage devices can be designed for a comparatively limited capacity.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further details of the heat transport device according to the invention result from the following description of specific exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 Eine schematisch stark vereinfachte Ansichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung mit einem aus Segmentblechen gefügten Kühlkörper;Fig. 1 is a schematically greatly simplified view representation of a heat transport device according to the invention with a heat sink made of segment sheets;
Fig. 2a bis h zum Aufbau des Kühlkörpers der Wärmetransporteinrichtung gemäß Figur 1 geeignete Segmentbleche, jeweils in Draufsicht;2a to h suitable for the construction of the heat sink of the heat transport device according to FIG 1 segment plates, each in plan view;
Fig. 3a einen aus den Segmentblechen gemäß den Fig. 2a bis 2h bestehenden Kühlkörper, im Schnitt längs der Linie Illa-IIIa der Fig. 2h;3a shows a heat sink consisting of the segment sheets according to FIGS. 2a to 2h, in section along the line Illa-IIIa of FIG. 2h;
Fig. 3b den Kühlkörper gemäß Fig. 3a im Schnitt längs der Linie Illb-IIIb der Fig. 2h; Fig. 4 einen Kühlkörper eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung, bei der zur Kühlung ein flüssiges und ein gasförmiges Wärmetransportmedium einsetzbar sind, in einer der Darstellung der Fig. 3a u. 3b entsprechenden, schematisch stark vereinfachten Ansichtsdarstellung;3b shows the heat sink according to FIG. 3a in section along the line III-IIIb of FIG. 2h; 4 shows a heat sink of a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention, in which a liquid and a gaseous heat transport medium can be used for cooling, in one of the representations of FIGS. 3b corresponding, schematically greatly simplified view representation;
Fig. 5a ein zum Aufbau des Kühlkörpers gemäß Fig. 4 geeignetes Segmentblech in einer den Fig. 2a bis 2h entsprechenden Darstellung;5a shows a segment sheet suitable for the construction of the heat sink according to FIG. 4 in a representation corresponding to FIGS. 2a to 2h;
Fig. 5b eine Detailansicht eines Segmentbleches zur Verbindung zweier Wendelbereiche des Strömungskanals des Kühlkörpers gemäß Fig. 4;FIG. 5b shows a detailed view of a segment plate for connecting two spiral areas of the flow channel of the heat sink according to FIG. 4;
Fig. 6a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden, jedoch weiter schematisch vereinfachten Darstellung; und6a shows a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention in a representation corresponding to FIG. 1, but which is further schematically simplified; and
Fig. 6b ein Detail der Lagerung eines Gaszuführungsrohres in dem Kühlkörper der Einrichtung gemäß Fig. 6a, im Schnitt längs der Linie VIb-VIb der Fig. 6a,6b shows a detail of the storage of a gas supply pipe in the heat sink of the device according to FIG. 6a, in section along the line VIb-VIb of FIG. 6a,
Fig. 6c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrichtung in einer der Fig. 6b entsprechenden Darstellung und Fig. 7 ein schematisch vereinfachtes Blockschaltbild einer in Verbindung mit Wärmetransporteinheiten gemäß den Fig. 1 bis 6b geeigneten Steuereinheit6c shows a further exemplary embodiment of a heat transport device according to the invention in a representation corresponding to FIG. 6b and 7 shows a schematically simplified block diagram of a control unit suitable in connection with heat transport units according to FIGS. 1 to 6b
Für die in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Wärmetransporteinrichtung sei zum Zweck der Erläuterung - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - zunächst eine Ausbildung als Kühler für einen lediglich schematisch angedeuteten Sensor 11 vorausgesetzt, der in einer Umgebung, die hohen Temperaturen ausgesetzt ist, zur Messung einer physikalischen Größe, z. B. Druck, Temperatur, Orientierung eines Magnetfeldes, Intensität einer Strahlung oder dergleichen einsetzbar und gegen eine Beschädigung durch die hohe Um- gebungstemperatur geschützt sein soll. In diesem angenommenen Fallbeispiel soll durch die Kühlung im Ergebnis eine Erweiterung des Temperaturbereiches erzielt werden, innerhalb dessen der Sensor zuverlässig arbeitet.For the heat transport device designated overall by 10 in FIG. 1, for the purpose of explanation - without restricting the generality - a design as a cooler for a sensor 11, which is only indicated schematically, is required, which is used for measurement in an environment that is exposed to high temperatures a physical quantity, e.g. B. pressure, temperature, orientation of a magnetic field, intensity of radiation or the like can be used and should be protected against damage from the high ambient temperature. In this assumed case example, the cooling should result in an expansion of the temperature range within which the sensor works reliably.
Ein möglicher Einsatzzweck der Wärmetransporteinrichtung 10 kann auch die Kühlung eines Geräts sein, z. B. die Kühlung einer "kleinen" Fernsehkamera, die an einem Roboterfahrzeug installiert ist, das für eine Beobachtung gefährlicher Bereiche gedacht ist, z. B. von Brandherden, die ansonsten nicht zugänglich wären. Den insoweit geschilderten Einsatzzwecken der Wärmetransporteinrichtung 10 ist gemeinsam, dass ein möglichst geringer Raumbedarf eine wichtige Voraussetzung für ein weit gefächertes Einsatzfeld der erfindungsgemäßen Wärmetransporteinrich- tung darstellt.A possible application of the heat transport device 10 can also be the cooling of a device, for. B. the cooling of a "small" television camera installed on a robotic vehicle intended for observation of dangerous areas, e.g. B. fire sources that would otherwise not be accessible. The uses of the heat transport device 10 described so far have in common that the smallest possible space requirement is an important prerequisite for a wide range of uses of the heat transport device according to the invention.
Diesen Forderungen wird bei der Wärmetransporteinrichtung 10 gemäß Fig.l durch eine Reihe nachfolgend im Detail erläuterter baulicher Maßnahmen Rechnung getragen: Die Wärmetransporteinrichtung 10 umfasst einen der Grundform nach zylindrisch-rohrförmigen, "dickwandigen", insgesamt mit 12 bezeichneten Kühlkörper, in dessen Mantel 13 ein insgesamt mit 14 bezeichneter Strömungskanal für ein Wärmetransportfluid verläuft, dem über einen Zulauf- anschluss 16 Wärmetransportfluid mittels einer in der Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellten Fördereinrichtung zugeleitet ist, das nach Durchströmen des Strömungskanals über einen Rücklaufanschluss 17 des Strö- mungskanals von dem Kühlkörper 12 zurück zur Förder- und Konditionierungseinrichtung strömt, in der das Wärmetransportfluid wieder gekühlt und somit für den Wärmetransportkreislauf konditioniert wird.In the heat transport device 10 according to FIG. 1, these requirements are met by a series of structural measures which are explained in detail below: The heat transport device 10 comprises a cylindrical-tubular, "thick-walled" heat sink, designated overall by 12, in the jacket 13 of which a flow channel, designated overall by 14, for a heat transport fluid runs, to which heat transport fluid is connected via an inlet connection 16 by means of a heat sink in FIG 1, for the sake of simplicity, is supplied to a conveying device which, after flowing through the flow channel via a return connection 17 of the flow channel, flows from the heat sink 12 back to the conveying and conditioning device, in which the heat transport fluid is cooled again and thus conditioned for the heat transport circuit.
Für den Sensor 11 sei, entsprechend der schematischenFor the sensor 11, according to the schematic
Darstellung der Fig.l vorausgesetzt, dass er ein langgestrecktes, zylindrisch-topfförmiges Metallgehäuse 18 hat, das mit der Innenseite des zylindrischen Kühlkörpers 12 in gutem Wärmekontakt steht, z. B. dadurch, dass das Me- tallgehäuse 18 des Sensors 11 ein Außengewinde 19/a hat, das mit einem Innengewinde 21/i des zylindrisch- rohrförmigen Kühlkörpers 12 in kämmendem Eingriff steht; hierbei ist vorausgesetzt, dass der Sensor 11 mit seinem Gehäuse 18 von der Anschlussseite, d. h. gemäß der Dar- Stellung der Fig. 1 von rechts her in den Kühlkörper 12 einschraubbar ist, der an seiner gegenüberliegenden Seite durch eine Keramikplatte 22, z. B. eine kreisrunde Scheibe aus Aluminiumoxid (A1203) abgeschlossen ist, die fest mit dem Kühlkörper 12 verbunden ist.Representation of Fig.l provided that it has an elongated, cylindrical-cup-shaped metal housing 18 which is in good thermal contact with the inside of the cylindrical heat sink 12, for. B. in that the metal housing 18 of the sensor 11 has an external thread 19 / a, which is in meshing engagement with an internal thread 21 / i of the cylindrical-tubular heat sink 12; it is assumed that the sensor 11 with its housing 18 can be screwed into the heat sink 12 from the connection side, ie according to the illustration in FIG. 1, from the right side, which is on its opposite side by a ceramic plate 22, for. B. a circular disc made of aluminum oxide (A1 2 0 3 ) is completed, which is firmly connected to the heat sink 12.
In der in den Kühlkörper 12 eingesetzten Anordnung des Sensors 11 kann dessen Gehäuse an der Keramikplatte 12 axial abgestützt und so weit gegen den Kühlkörper 12 verspannt sein, dass die Gewindegänge des Sensorgehäuses 18 "satt" an die gegenüberliegend angeordneten Gewindegänge des Innengewindes 21/i des Kühlkörpers 12 gepresst sind, dass der für die Temperierung gute Wärmekontakt zwischen dem Kühlkörper und dem Sensorgehäuse gegeben ist. Die hierfür erforderliche Festigkeit der Verbindung zwischen der Keramikplatte 22 und dem Kühlkörper 12 wird durch eine Hartlotverbindung der Keramik mit dem Metall des Kühlkörpers 12 erreicht.In the arrangement of the sensor 11 inserted in the heat sink 12, its housing can be axially supported on the ceramic plate 12 and braced against the heat sink 12 to such an extent that the threads of the sensor housing 18 are “full” of the threads arranged opposite of the internal thread 21 / i of the heat sink 12 are pressed so that there is good thermal contact between the heat sink and the sensor housing for the temperature control. The required strength of the connection between the ceramic plate 22 and the heat sink 12 is achieved by a hard solder connection of the ceramic to the metal of the heat sink 12.
Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel ist das Sensorgehäuse 18 an einem in den Kühlkörper 12 eingesetzten Sprengring 23 axial abgestützt sein, so dass die Keramikplatte 22 axial nicht belastet ist und daher mit einer geringen Materialdicke realisierbar ist.In the exemplary embodiment selected for explanation, the sensor housing 18 is axially supported on a snap ring 23 inserted into the heat sink 12, so that the ceramic plate 22 is not axially loaded and can therefore be realized with a small material thickness.
Bei dem zur Erläuterung dargestellten Ausführungsbeispiel der Wärmestransporteinrichtung 10 ist das auf die überwachte physikalische Größe ansprechende Sensorelement 24 in unmittelbarer Nähe der Keramikplatte 22 angeordnet, d. h. in einem axialen Abstand von derselben, der nur ei- nem kleinen Bruchteil von etwa 1/20 bis 1/10 der Länge L des Kühlkörpers 12 entspricht; jedoch ist das Sensorelement 24 innerhalb des zentralen zylindrischen Hohlraumes des Kühlkörpers erst in größerem Abstand von der Keramikscheibe 22, der etwa % der Länge L des Kühlkörpers 12 entspricht an seinem der Keramikplatte 22 abgewandten Ende im Bereich einer inneren Bodenstufe 27 des topfförmig zylindrischen Sensorgehäuses 18 befestigt und axial abgestützt, mit der dieses seinerseits an einer Ringstirnfläche 28/s eines in den Kühlkörper 12 als Konterteil einge- schraubten Stützteils 28 anliegt. Hierdurch sowie durch den Gewindeeingriff des Sensorgehäuses 18 mit dem Kühlkörper 12 ist das Sensorelement 24 mit einem "inneren" Bereich des Kühlkörpers 12 in thermischem Kontakt gehalten, dem eine mittlere Temperatur des Kühlkörpers ent- spricht, die gut stabilisierbar ist. Der im Betrieb der Wärmetransporteinrichtung 10 von Wärmetransportfluid durchflossene Strömungskanal 14 ist in demjenigen Abschnitt des Kühlkörpers 12, der das Sensor- gehäuse 18 umgibt, wendeiförmig ausgebildet, mit einer Vielzahl von Windungen 29/W, die koaxial bezüglich der zentralen Längsachse 26 der Wärmetransporteinrichtung 10 verlaufen.In the exemplary embodiment of the heat transport device 10 shown for explanation, the sensor element 24, which responds to the monitored physical size, is arranged in the immediate vicinity of the ceramic plate 22, ie at an axial distance therefrom, which is only a small fraction of approximately 1/20 to 1 / 10 corresponds to the length L of the heat sink 12; however, the sensor element 24 is only fastened within the central cylindrical cavity of the heat sink at a greater distance from the ceramic disk 22, which corresponds to approximately% of the length L of the heat sink 12, at its end facing away from the ceramic plate 22 in the region of an inner base step 27 of the cup-shaped cylindrical sensor housing 18 and axially supported, with which it in turn rests on an annular end face 28 / s of a support part 28 screwed into the heat sink 12 as a counter part. As a result, as well as the threaded engagement of the sensor housing 18 with the heat sink 12, the sensor element 24 is kept in thermal contact with an “inner” area of the heat sink 12, which corresponds to an average temperature of the heat sink, which can be stabilized well. The flow channel 14 through which heat transport fluid flows during operation of the heat transport device 10 is helical in that section of the heat sink 12 which surrounds the sensor housing 18, with a large number of windings 29 / W which run coaxially with respect to the central longitudinal axis 26 of the heat transport device 10 ,
Zulaufseitig ist dieser Wendelabschnitt 29 desOn the inlet side, this spiral section 29 of the
Transportfluidströmungskanals 14 über einen "geradlinig" parallel zur zentralen Achse 26 verlaufenden Anschlussabschnitt 29/a mit dem Zulaufanschluss 16 verbunden. Rück- laufseitig ist der Wendelabschnitt 29, der sich praktisch über die gesamte Länge L des Kühlkörpers 12 erstreckt, mit seiner von der Keramikplatte aus gesehen "letzten" - am weitesten entfernten - Windung unmittelbar mit dem Rücklaufanschluss 17 verbunden.Transport fluid flow channel 14 connected to the inlet connection 16 via a “straight line” connection section 29 / a running parallel to the central axis 26. On the return side, the coil section 29, which extends practically over the entire length L of the heat sink 12, is directly connected to the return connection 17 with its "last" - most distant - turn as seen from the ceramic plate.
Zur Realisierung des insoweit erläuterten Verlaufs des Transportfluidströmungskanals ist der Kühlkörper 12 zumindest in seinem das Sensorgehäuse 18 umschließenden, etwa % der Länge L des Kühlkörpers umfassenden Teil in einer Multi-Metallschicht-Technik ausgeführt, derart, dass hier der Kühlkörper 12 aus einer Vielzahl von Segmentblechen 32/i gefertigt ist, die durch stoffschlüssige Verbindung zu einem einheitlichen Metallblock gefügt sind, wobei der vergleichsweise komplizierte - wendeiförmige - Verlauf des Transportfluidströmungskanals 14 durch insgesamt kommunizierende Ausnehmungen einander jeweils benachbarter Segmentbleche 32/i-l, 32/i und 32/i+l gebildet ist, die bereichsweise in Querschnittsüberlappung stehen. Zu einer mehr in die Einzelheiten gehenden Erläuterung einer möglichen Gestaltung des Kühlkörpers 12 gemäß Fig. 1 sei nunmehr auch auf die Detaildarstellungen der Fig. 2a bis 2h sowie die Schnittdarstellungen der Fig. 3a und 3b verwiesen, in denen hierfür geeignete Gestaltungen und Orientierungen von Segmentblechen 32/1 bis 32/8 dargestellt sind, mit der diese Segmentbleche durch Hartlöten zu dem in den Fig. 3a und 3b dargestellten Kühlkörper 12 gefügt werden können.In order to implement the course of the transport fluid flow channel explained in this respect, the heat sink 12 is designed using a multi-metal layer technology, at least in its part encompassing the sensor housing 18 and comprising approximately% of the length L of the heat sink, in such a way that the heat sink 12 consists of a plurality of segment plates 32 / i is manufactured, which are joined by a material connection to a uniform metal block, the comparatively complicated - helical - course of the transport fluid flow channel 14 being formed by overall communicating recesses of mutually adjacent segment sheets 32 / il, 32 / i and 32 / i + l which overlap in some areas. For a more detailed explanation of a possible design of the heat sink 12 according to FIG. 1, reference is now also made to the detailed representations of FIGS. 2a to 2h and the sectional representations of FIGS. 3a and 3b, in which suitable designs and orientations of segment sheets are provided 32/1 to 32/8 are shown, with which these segment sheets can be joined by brazing to the heat sink 12 shown in FIGS. 3a and 3b.
Zum Zweck der Erläuterung ist in den Fig. 3a und 3b lediglich der in praxi meist irrelevante Fall dargestellt, dass der Transportfluidströmungspfad 14 zwischen dem Zu- laufanschluss 16 und dem Rücklaufanschluss 17 nur eine einzige, die zentrale Achse 26 des Kühlkörpers 12 vollständig umschließende Windung hat, die durch fünf Segmentbleche 32/2 bis 32/6 (Fig. 2a bis 2e) gebildet ist, welche zwischen einem Anschlusssegmentblech 32/1 und einem Querkanalsegmentblech 32/7 angeordnet sind, das einen den "geraden" Anschlusskanalabschnitt 14/a desFor the purpose of the explanation, only the case, which is mostly irrelevant in practice, is shown in FIGS. 3a and 3b, that the transport fluid flow path 14 between the inlet connection 16 and the return connection 17 has only a single turn which completely surrounds the central axis 26 of the heat sink 12 , which is formed by five segment plates 32/2 to 32/6 (Fig. 2a to 2e), which are arranged between a connecting segment plate 32/1 and a transverse channel segment plate 32/7, which one the "straight" connecting channel section 14 / a of
Transportfluidströmungskanals 14 mit dessen wendeiförmig verlaufendem Abschnitt 29 kommunizierend verbindenden "kurzen" Querkanalabschnitt 14/q (Fig. 3a) hat und durch ein ringscheibenförmiges Abschlussseg entblech 32/8 an der dem Anschlusssegmentblech 32/1 gegenüberliegenden Stirnseite des Kühlkörpers 12 flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist.Transport fluid flow channel 14 with its "short" cross channel section 14 / q (Fig. 3a) communicatingly connecting its helically extending section 29 and is closed by an annular disk-shaped termination segment 32/8 on the front side of the heat sink 12 opposite the connection segment sheet 32/1.
Bei der zur Erläuterung gewählten Gestaltung des Kühlkör- pers 12 sind dessen Segmentbleche 32/i (i=l bis 8) als Kreisringscheiben gleichen Durchmessers D ihres äußeren Kreisrandes 33 und gleichen lichten Durchmessers d ihrer zentralen kreisrunden Öffnungen 34 ausgebildet, die konzentrisch bezüglich der Scheibenmittelpunkte 26/m ange- ordnet sind. Die Segmentbleche 32/2 bis 32/7 gemäß den Fig. 2a bis 2e sind mit randnahen - radial äußeren - bei dem zur Erläuterung gewählten Darstellungsbeispiel nierenförmigen Aus- nehmungen 36/a versehen, die, wenn die Segmentbleche 32/2 bis 32/6 mit den aus den Fig. 2a bis 2e ersichtlichen 0- rientierungen zu dem Kühlkörper 12 gemäß den Fig. 3a und 3b fest gefügt sind, in miteinander fluchtender Anordnung den "geradlinig" gestreckten Anschlussabschnitt 14/a des Wärmetransportmittelströmungskanals 14 bilden, der über eine kreisrunde Anschlussstutzenöffnung 37 des Anschlusssegmentbleches 32/1 mit einem der Versorgungsanschlüsse des Transportmittelkonditionierungsaggregats verbindbar ist.In the design of the heat sink 12 chosen for the explanation, its segment sheets 32 / i (i = 1 to 8) are designed as annular disks of the same diameter D of their outer circular edge 33 and the same clear diameter d of their central circular openings 34, which are concentric with respect to the disk center points 26 / m are arranged. The segment sheets 32/2 to 32/7 according to FIGS. 2a to 2e are provided with kidney-shaped recesses 36 / a close to the edge - radially outer - in the illustration example chosen for explanation, which when the segment sheets 32/2 to 32/6 2a to 2e are firmly joined to the heat sink 12 according to FIGS. 3a and 3b, in an aligned alignment form the "rectilinear" straight connection section 14 / a of the heat transport medium flow channel 14, which has a circular shape Connection port opening 37 of the connection segment plate 32/1 can be connected to one of the supply connections of the means of transport conditioning.
Desweiteren sind die in den Fig. 2a bis 2e dargestellten Segmentbleche 32/2 bis 32/6 mit radial inneren, sektor- förmigen Ausnehmungen 39/2 bis 39/6 versehen, die bei dem aus den Segmentblechen 32/1 bis 32/8 gefügten Kühlblock 12, entlang dessen zentraler Achse 26 gesehen, alternierend in Überlappung ihrer lichten Querschnitte miteinander stehen und Abschnitte einer die zentrale Achse 26 des Kühlkopfs 12 komplett umschließende Kühlwindung des Wärmetransportmittelkanals 14 ergeben. Diese "eine" Wärme- transportkanalwindung steht über das Querkanalsegmentblech 32/7 mit dem gestreckten Kanalabschnitt 14/a des Wärmetransportmittelkanals 14 in kommunizierender Verbindung und ist über die radial innere Anschlussstutzenöffnung 39 des Anschlusssegmentbleches 32/1 (Fig. 2h) an das nicht dargestellte Wärmetransportmittelkonditionierungs- aggregat anschließbar.Furthermore, the segment sheets 32/2 to 32/6 shown in FIGS. 2a to 2e are provided with radially inner, sector-shaped recesses 39/2 to 39/6, which in the case of those made from the segment sheets 32/1 to 32/8 Cooling block 12, seen along the central axis 26 thereof, alternately overlap their clear cross-sections and sections of a cooling winding of the heat transfer medium channel 14 completely surround the central axis 26 of the cooling head 12. This "one" heat transport duct winding communicates with the stretched duct section 14 / a of the heat transport medium duct 14 via the cross duct segment plate 32/7 and is connected via the radially inner connection opening 39 of the connection segment plate 32/1 (FIG. 2h) to the heat transport medium conditioning (not shown) - unit can be connected.
Bei der zur Erläuterung gewählten Gestaltung des Kühlkörpers 12 sind die Anschlussstutzenöffnungen 37 und 39 des Anschlusssegmentbleches 32/1 (Fig. 2h) als kreisrunde Öffnungen ausgebildet, deren jeweilige zentrale Achse 41 bzw. 42 parallel zur zentralen Achse der jeweiligen zentralen Öffnung 34 der Segmentbleche 32/i verlaufen und mit dieser je eine die zentrale Achse 26 des Kühlkörpers ent- haltende Radialebene 43 bzw. 44 aufspannen, die sich entlang der zentralen Achse 26 des Kühlkörpers 12 rechtwinklig schneiden.In the design of the heat sink 12 chosen for the explanation, the connection stub openings 37 and 39 of the connection segment plate 32/1 (FIG. 2h) are circular Openings are formed, the respective central axes 41 and 42 of which run parallel to the central axis of the respective central opening 34 of the segment plates 32 / i and which each clamp a radial plane 43 or 44 containing the central axis 26 of the heat sink, which extend along cut the central axis 26 of the heat sink 12 at right angles.
In der Fig. 3a ist im Schnitt längs der Radialebene 43 der Fig. 2h diejenige Konfiguration der den Kühlkörper 12 bildenden Segmentbleche 32/1 bis 32/8 dargestellt, die sich ergibt, wenn die Segmentbleche 32/2 bis 32/8 mit der in Draufsicht dargestellten Orientierung gemäß den Fig. 2a bis 2h auf das Anschlusssegmentblech 32/1 aufeinandergelegt und in dieser Konfiguration fest miteinander verbunden werden.3a shows in section along the radial plane 43 of FIG. 2h that configuration of the segment plates 32/1 to 32/8 forming the heat sink 12, which results when the segment plates 32/2 to 32/8 with the in 2a to 2h superimposed on top of the connecting segment plate 32/1 and in this configuration are firmly connected to each other.
In der Fig. 3b ist diejenige Konfiguration der Segmentbleche 32/1 bis 32/8 dargestellt, die sich für den Segmentblechstapel auf analoge Weise im Schnitt längs der Radialebene 44 des Anschlusssegmentblechs 32/1 gemäß Fig. 2h ergibt, in der die Schnittebene 44 durch die radial innere Anschlussstutzenöffnung 39 - als Symmetrieebene derselben - verläuft.3b shows the configuration of the segment sheets 32/1 to 32/8 that results for the segment sheet stack in an analogous manner in section along the radial plane 44 of the connecting segment sheet 32/1 according to FIG. 2h, in which the cutting plane 44 passes through the radially inner connecting piece opening 39 - as the plane of symmetry thereof - runs.
Die Segmentbleche 32/2 bis 32/7 gemäß den Figuren 2 a bis 2 f sind jeweils mit derselben Orientierung ihrer Radialebenen 43 und 44 dargestellt, wie anhand der Fig. 2h erläutert, und werden in dieser Konfiguration auch stoff- schlüssig, insbesondere durch Hartlöten, zu dem Kühlkör- per 12 gefügt.The segment sheets 32/2 to 32/7 according to FIGS. 2a to 2f are each shown with the same orientation of their radial planes 43 and 44, as explained with reference to FIG. 2h, and are also cohesive in this configuration, in particular by brazing , added to the heat sink 12.
Die in fluchtender Anordnung (Fig. 3a) den gestreckten Wärmetransportmittelkanalabschnitt 14/a bildenden radial äußeren Ausnehmungen 36/a sind radial innen und radial außen kreisbogenförmig berandet und erstrecken sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Winkelbereich α von ca. 35°, z. B. einen Winkelbereich zwischen 30 und 40°. Diese radial äußeren Ausnehmungen 36/a sind symmetrisch bezüglich der Radialebene 43.The radially outer recesses 36 / a, which form the stretched heat transport medium channel section 14 / a in an aligned arrangement (FIG. 3a), are edged in a circular arc shape radially on the inside and radially on the outside and extend at illustrated embodiment over an angular range α of about 35 °, z. B. an angular range between 30 and 40 °. These radially outer recesses 36 / a are symmetrical with respect to the radial plane 43.
Die radial inneren Ausnehmungen 39/2 bis 39/5, die in aufeinander folgenden Segmentblechen jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind, sind radial außen und radial innen ebenfalls kreisbogenförmig berandet und erstrecken sich über einen Sektorbereich von etwas mehr als 90°, z. B. einen Sektorbereich φ zwischen 110° und 120°, wobei diese radial inneren Ausnehmungen 39/2 bis 39/5 jeweils symmetrisch bezüglich der radialen Ebene 42 oder der radialen Ebene 43 (Fig. 2h) ausgebildet sind.The radially inner recesses 39/2 to 39/5, which are each offset by 90 ° from one another in successive segment sheets, are also radially outwardly radially outwardly and radially inward and extend over a sector area of somewhat more than 90 °, for. B. a sector range φ between 110 ° and 120 °, these radially inner recesses 39/2 to 39/5 each being formed symmetrically with respect to the radial plane 42 or the radial plane 43 (FIG. 2h).
Entlang der zentralen Achse 26 gesehen einander benachbarte, d. h. um 90° gegeneinander versetzte - radial innere - Ausnehmungen 39/2 bis 39/5 haben daher, je nach dem Betrag ihrer azimutalen Ausdehnung φ (Fig. 2c) einen Überlappungsbereich zwischen 10° und 15°. Zur Bildung einer vollständigen 360 "-Windung sind demgemäß mindestens vier Segmentbleche, z. B. die Segmentbleche 32/2 bis 32/5 mit den in den Fig. 2a bis 2d dargestellten Anordnungen der radial äußeren und radial inneren Ausnehmungen 36/a bzw. 39/2 bis 39/5 erforderlich.Seen along the central axis 26 adjacent to each other, i. H. Radially inner recesses 39/2 to 39/5 offset from one another by 90 ° therefore have an overlap range between 10 ° and 15 °, depending on the amount of their azimuthal extension φ (FIG. 2c). Accordingly, at least four segment sheets, for example the segment sheets 32/2 to 32/5 with the arrangements of the radially outer and radially inner recesses 36 / a or 39/2 to 39/5 required.
Unter der Voraussetzung, dass nur solche Ausnehmungen vorgesehen sind, die im gefügten Zustand des Kühlkörpers auch von Wärmetransportfluid durchströmt sind, werden zur Bildung einer 360°-Windung drei verschiedene Typen vonProvided that only those recesses are provided which also have heat transport fluid flowing through them in the assembled state of the heat sink, three different types of are used to form a 360 ° winding
Segmentblechen 32/i benötigt, nämlich insgesamt zwei Segmentbleche wie in der Fig. 2a dargestellt, sowie ein Segmentblech 32/3, wie in der Fig. 2b dargestellt, d. h. mit einer Anordnung der radial inneren Ausnehmung 39/3 zwi- sehen der radial äußeren Ausnehmung 36/a und der zentra- len, kreisrunden Ausnehmung 34 und weiter ein Segmentblech 32/5, wie in der Figur 2 d dargestellt, bei dem die zentrale, kreisrunde Ausnehmung 34 zwischen der radial inneren fluidführenden Ausnehmung 39/5 und der radial äu- ßeren fluidführenden Ausnehmung 36/a angeordnet ist.Segment sheets 32 / i required, namely a total of two segment sheets as shown in FIG. 2a, and a segment sheet 32/3 as shown in FIG. 2b, ie with an arrangement of the radially inner recess 39/3 between the radially outer one Recess 36 / a and the central len, circular recess 34 and further a segment plate 32/5, as shown in Figure 2 d, in which the central, circular recess 34 between the radially inner fluid-carrying recess 39/5 and the radially outer fluid-carrying recess 36 / a is.
Bei den in den Fig. 2b und 2d dargestellten Segmentblechen 32/2 bzw. 32/5 sind die den gestreckten Kanal 14 und die die sektorförmigen Windungsabschnitte bildenden Aus- nehmungen 39/3 sowie 39/5 symmetrisch bezüglich der Radialebene 43 ausgebildet, die durch die zentrale Achse 41 des gestreckten Anschlusskanals 14/a und die zentrale Achse 26 des Kühlkörpers 12 aufgespannt ist.In the segment sheets 32/2 and 32/5 shown in FIGS. 2b and 2d, the recesses 39/3 and 39/5 forming the elongated channel 14 and the sector-shaped winding sections are formed symmetrically with respect to the radial plane 43, which are formed by the central axis 41 of the elongated connection channel 14 / a and the central axis 26 of the heat sink 12 is spanned.
Diese beiden Typen von Segmentblechen können durch einen einzigen Segmentblechtyp ersetzt werden, bei dem, wie gestrichelt in der Fig. 2b angedeutet, in Opposition zu derjenigen radial äußeren Ausnehmung 36/a, der unmittelbar benachbart die radial innere Ausnehmung 39/3 angeord- net ist, - jenseits der zentralen Achse 26 - eine zweite radial äußere Ausnehmung 36/ao vorgesehen ist, die in der Orientierung des Segmentbleches gemäß Fig. 2d zur Bildung des gestreckten Kanals 14/a benutzbar ist und in der Orientierung gemäß Fig. 2b "blind" - ungenutzt - bleibt.These two types of segment sheets can be replaced by a single type of segment sheet, in which, as indicated by dashed lines in FIG. 2b, in opposition to that radially outer recess 36 / a which is arranged directly adjacent to the radially inner recess 39/3 - beyond the central axis 26 - a second radially outer recess 36 / ao is provided, which can be used in the orientation of the segment sheet according to FIG. 2d to form the elongated channel 14 / a and in the orientation according to FIG. 2b "blind" - unused - remains.
Zum Anschluss des von der Anschlussseite, an der die Zulauf- und Rücklaufanschlüsse 16 und 17 angeordnet sind, entfernten Endes 14/e (Fig. 3a) des gewundenen Abschnittes 29 des Strömungskanals 14 an den gestreckten Kanal 14/a dient das Segmentblech 32/7 gemäß Fig. 2f, das mit derThe segment plate 32/7 is used to connect the end 14 / e (FIG. 3a) of the tortuous section 29 of the flow channel 14 to the elongated channel 14 / a, which is remote from the connection side on which the inlet and return connections 16 and 17 are arranged 2f that with
Querkanalausnehmung 14/q versehen ist, die den Anschluss der Windung an den gestreckten Kanalabschnitt 14/ a vermittelt, die insgesamt durch das Abschlusssegmentblech 32/8 abgeschlossen werden. Es versteht sich, dass zwischen einem Segmentblech 32/1 gemäß Fig. 2h, an das ein Segmentblech 32/2 gemäß Fig. 2a angesetzt ist, und einem Querkanalsegmentblech 32/7, das mittels eines Abdecksegmentbleches 32/8 gemäß Fig. 2g ab- gedeckt ist, eine beliebige Anzahl von Kanalwindungen angeordnet sein können, die in entsprechender Vielfachheit durch die Segmentbleche 32/3 bis 32/6 gemäß den Fig. 2b bis 2e gebildet sind. Bei Blechdicken von z. B. 1 mm trägt jede Windung nur mit 4 mm zur Länge des Kühlkörpers 12 bei.Cross channel recess 14 / q is provided, which mediates the connection of the turn to the elongated channel section 14 / a, which are closed off overall by the end segment plate 32/8. It goes without saying that between a segment plate 32/1 according to FIG. 2h, to which a segment plate 32/2 according to FIG. 2a is attached, and a transverse channel segment plate 32/7, which is covered by a cover segment plate 32/8 according to FIG. is covered, any number of channel windings can be arranged, which are formed in a corresponding multiplicity by the segment sheets 32/3 to 32/6 according to FIGS. 2b to 2e. With sheet thicknesses of z. B. 1 mm each turn contributes only 4 mm to the length of the heat sink 12.
Je nach Anordnung eines zu kühlenden Geräts relativ zu dem Kühlkörper 12, wie anhand der Fig. 2 und 3 erläutert, kann es zweckmäßig sein, gekühltes Wärmetransportfluid entweder über den gestreckten Kanalabschnitt 14/a zuzuführen, mit der Folge, dass die Temperatur des Wärmetransportmittels an der der Anschlussseite fernen Stirnseite des Kühlkörpers signifikant niedriger ist als an der Anschlussseite, oder, alternativ hierzu, das erwärmte Wärmetransportmittel über den gestreckten Anschlusskanal 14/a abzuführen, d. h. diejenige Betriebsweise zu wählen, in der die Temperatur des Wärmetransportfluids an der Anschlussseite den Minimalwert hat.Depending on the arrangement of a device to be cooled relative to the heat sink 12, as explained with reference to FIGS. 2 and 3, it may be expedient to supply cooled heat transport fluid either via the stretched channel section 14 / a, with the result that the temperature of the heat transport medium increases the end of the heat sink remote from the connection side is significantly lower than on the connection side, or, alternatively, to remove the heated heat transfer medium via the elongated connection channel 14 / a, d. H. choose the mode of operation in which the temperature of the heat transfer fluid has the minimum value on the connection side.
Der in der Fig. 4 insgesamt mit 50 bezeichnete Kühlkörper ist zu dem anhand der Fig. 1 bis 3c erläuterten Kühlkörper 10 weitgehend bau- und funktionsanalog, so dass es zu seiner Erläuterung als ausreichend angesehen wird, auf bauliche und funktionelle Unterschiede gegenüber dem schon erläuterten Kühlkörper 10 einzugehen.The heat sink designated 50 in FIG. 4 is largely similar in construction and function to the heat sink 10 explained with reference to FIGS. 1 to 3c, so that it is considered sufficient for its explanation to have structural and functional differences compared to the one already explained Heat sink 10 to enter.
Der Kühlkörper 50 unterscheidet sich von dem Kühlkörper 10 gemäß den Fig. 1 bis 3c im Wesentlichen dadurch, dass anstelle eines gestreckten Anschlussabschnittes, in dem das Wärmetransportfluid gleichsam in der zur Flussrich- tung im Wendelabschnitt 29 entgegengesetzten Richtung strömt, ebenfalls ein gewendelter Transportfluidkanal vorgesehen ist, derart, dass zwei bezüglich der zentralen Achse 26 des Kühlkörpers 50 gleichsam konzentrische Wen- delabschnitte 29/1 und 29/2 vorgesehen sind, deren Versorgungsanschlüsse sich an einem einseitig angeordneten Anschlusssegmentblech 52/1 befinden. Zur Bildung der konzentrischen Wendelabschnitte sind der Darstellung der Fig. 5a entsprechende Segmentbleche 52/i (i=2 bis n) vor- gesehen, die alle dieselbe Form haben.The heat sink 50 differs from the heat sink 10 according to FIGS. 1 to 3c essentially in that instead of an elongated connection section in which the heat transport fluid direction in the spiral section 29 flows in the opposite direction, a spiral transport fluid channel is also provided, such that two spiral sections 29/1 and 29/2 are provided, as it were concentric with respect to the central axis 26 of the heat sink 50, the supply connections of which are located on a connection segment plate arranged on one side 52/1. To form the concentric spiral sections, segment sheets 52 / i (i = 2 to n) corresponding to the illustration in FIG. 5a are provided, all of which have the same shape.
Die beiden wendeiförmigen Strömungspfade 29/1 und 29/2 sind durch ein am anschlussfernen Ende angeordnetes Querkanalsegmentblech 52/q im Sinne einer hydraulischen Hin- tereinanderschaltung miteinander gekoppelt (Fig. 5b) . Der Querkanalabschnitt des Querkanalsegmentbleches ist flüssigkeitsdicht durch ein als Kreisscheibe ausgebildetes Keramikabschlusselement 52/a abgeschlossen, das an das benachbarte Querkanalsegment 52/q angelötet ist.The two helical flow paths 29/1 and 29/2 are coupled to one another by a cross-channel segment plate 52 / q arranged at the end remote from the connection in the sense of a hydraulic series connection (FIG. 5b). The cross-channel section of the cross-channel segment sheet is closed in a liquid-tight manner by a ceramic end element 52 / a which is designed as a circular disk and is soldered to the adjacent cross-channel segment 52 / q.
Die zwischen dem Querkanalsegment 52/q und dem Anschlusssegmentblech 52/1 angeordneten Segmentbleche 52/2 bis 52/n sind wiederum als Kreisringscheiben ausgebildet, die eine dem äußeren Rand 53 des Segmentbleches benachbarte, schlitzförmige Ausnehmung 54/a und eine dem inneren kreisförmigen Rand 56 des jeweiligen Segmentbleches 52/i benachbarte, innere schlitzförmige Ausnehmung 54/i haben, die konzentrisch bezüglich der zentralen Achse 26 des Kühlkörpers 50 verlaufen und jeweils durch kreisbogenför- mig gekrümmte, innere und äußere Ränder sowie radial an diese anschließende innere und äußere Querränder 57/i und 57/a berandet sind.The segment plates 52/2 to 52 / n arranged between the cross-channel segment 52 / q and the connecting segment plate 52/1 are in turn designed as annular disks which have a slot-shaped recess 54 / a adjacent to the outer edge 53 of the segment plate and one which has an inner circular edge 56 of the respective segment sheet 52 / i have adjacent, slit-shaped recesses 54 / i which run concentrically with respect to the central axis 26 of the heat sink 50 and each have inner and outer edges curved in the shape of a circular arc and inner and outer transverse edges 57 / radially adjoining them i and 57 / a are bordered.
In Richtung der zentralen Längsachse der Segmentbleche 52/i bzw. des Kühlkörpers 50 gesehen, haben die äußeren Ausnehmungen 54/a und die inneren Ausnehmungen 54/i dieselbe azimutale Weite φ, die größer ist als 180° und einen typischen Wert um 200° hat.Seen in the direction of the central longitudinal axis of the segment sheets 52 / i or the heat sink 50, the outer ones Recesses 54 / a and the inner recesses 54 / i the same azimuthal width φ, which is greater than 180 ° and has a typical value around 200 °.
Die Segmentbleche 52/i sind symmetrisch bezüglich derjenigen Ebene 58 ausgebildet, die die Winkelhalbierende E- bene ist, die die Hälfte der azimutalen Ausdehnung φ markiert. Des weiteren ist die Anordnung der radial äußeren schlitzförmigen Ausnehmung 54/a und der radial inneren kreisschlitzförmigen Ausnehmung 54/i so gewählt, dass der gemeinsame Winkelbereich Δφ ihrer azimutalen Ausdehnung beidseits der Symmetrieebene 58 gleich groß ist und dem Minimalwert entspricht. Bei dem zur Erläuterung gewählten Fallbeispiel, bei dem die azimutale Ausdehnung der äuße- ren und der inneren Ausnehmungen 54/a und 54/i jeweils 200° ist, beträgt der gemeinsame Überlappungsbereich beidseits der Symπvetrieebene 58 jeweils 20°.The segment plates 52 / i are formed symmetrically with respect to that plane 58 which is the bisecting plane which marks half of the azimuthal extension φ. Furthermore, the arrangement of the radially outer slot-shaped recess 54 / a and the radially inner circular slot-shaped recess 54 / i is selected such that the common angular range Δφ of their azimuthal extension is the same on both sides of the plane of symmetry 58 and corresponds to the minimum value. In the case example chosen for explanation, in which the azimuthal extension of the outer and inner recesses 54 / a and 54 / i is 200 ° in each case, the common overlap area on both sides of the symmetry plane 58 is 20 ° in each case.
Die Radien r/i und r/a des radial inneren Randes 59/ri und des radial äußeren Randes 59/ra der radial innerenThe radii r / i and r / a of the radially inner edge 59 / ri and the radially outer edge 59 / ra of the radially inner one
Ausnehmungen 54/i sowie die Radien R/i und R/a des radial inneren Randes 59/Ri und des radial äußeren Randes 59/Ra der äußeren schlitzförmigen Ausnehmungen 54/a sind so gewählt, dass die radialen Ausdehnungen der zwischen dem äußeren Rand 53 jeweiligen Segmentbleches und dem äußeren Rand 59/Ra der äußeren schlitzförmigen Ausnehmung 54/a sowie zwischen den schlitzförmigen Ausnehmungen 54/a und 54/i sowie zwischen der inneren schlitzförmigen Ausnehmung 54/i und dem Rand 56 der zentralen Öffnung des je- weiligen Segmentbleches 52/i verbleibenden schmalen sek- torförmigen Stege 61/a und 61/m sowie 61/i jeweils denselben Betrag Δr haben. Das Fügen der Segmentbleche 52/i zu dem einheitlichen Kühlkörper 50 gemäß Fig. 4 erfolgt in einer Anordnung, in der die einander benachbarten Segmentbleche jeweils um 120° relativ zueinander um die zentrale Achse 26 gedreht sind, wobei, entlang dieser zentralen Achse 26 gesehen, die Drehung von Segment zu Segment jeweils in demselben Drehsinn - Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn - erfolgt ist. Dadurch ergibt sich bei gleichsinniger Umströmung der zentralen Achse 26 in den beiden Wendelabschnitten 29/1 und 29/2 gegenläufige Strömungsrichtung in Richtung der Achse 26 gesehen.Recesses 54 / i and the radii R / i and R / a of the radially inner edge 59 / Ri and the radially outer edge 59 / Ra of the outer slit-shaped recesses 54 / a are selected such that the radial dimensions of the between the outer edge 53 respective segment sheet and the outer edge 59 / Ra of the outer slot-shaped recess 54 / a and between the slot-shaped recesses 54 / a and 54 / i and between the inner slot-shaped recess 54 / i and the edge 56 of the central opening of the respective segment sheet 52 / i remaining narrow sector-shaped webs 61 / a and 61 / m and 61 / i each have the same amount Δr. The segment plates 52 / i are joined to the uniform heat sink 50 according to FIG. 4 in an arrangement in which the adjacent segment plates are each rotated through 120 ° relative to one another about the central axis 26, viewed along this central axis 26, the rotation from segment to segment has taken place in the same direction - clockwise or counterclockwise. This results in the opposite direction of flow in the direction of the axis 26 when the flow around the central axis 26 is in the same direction in the two spiral sections 29/1 and 29/2.
Mit Kühlkörpern 12 und/oder 50, wie anhand der Fig. 1 bis 3c sowie 4 bis 5b erläutert, können auch komplexe Wär e- transporteinrichtungen realisiert werden.With heat sinks 12 and / or 50, as explained with reference to FIGS. 1 to 3c and 4 to 5b, complex heat transport devices can also be realized.
Zur Erläuterung diesbezüglicher Gestaltungen von Wärmetransporteinrichtungen sei zunächst auf die Fig. 6a Bezug genommen, bei der zwischen einer Kühlgaskammer 62, in der ein zu kühlendes Sensorelement 24 angeordnet ist und einem Kühlkörper 50, wie nach Aufbau und Funktion schon anhand der Fig. 4 bis 5b erläutert, ein Kühlkörper 12 angeordnet ist, wie schon anhand der Fig. 1 bis 3b erläutert.6a, in which between a cooling gas chamber 62, in which a sensor element 24 to be cooled is arranged, and a heat sink 50, as already described in terms of structure and function with reference to FIGS. 4 to 5b explained, a heat sink 12 is arranged, as already explained with reference to FIGS. 1 to 3b.
Der durch die Segmentbleche 32/i gebildete Kühlkörper 12 ist gegenüber dem aus den Segmentblechen 52/i bestehenden Kühlkörper 50 durch eine Keramikringscheibe 64 und gegenüber der Kühlgaskammer 62 ebenfalls durch eine Keramikringscheibe 66 abgesetzt; an der der Kühlgaskammer 62 zu- gewandten Innenseite dieser Keramikringscheibe 66 ist das Sensorelement 24 gehalten, wobei dieses und die Keramikringscheibe 66 die Kühlgaskammer 62 im wesentlichen gasdicht gegen den zentralen Innenraum des Kühlkörper 12 abgrenzen. Zum Zweck der Erläuterung ist davon ausgegangen, dass sowohl in dem Kühlkörper 50, der von der Kühlgaskammer 62 entfernt angeordnet ist, als auch in dem der Kühlgaskammer 62 benachbarten Kühlkörper 12 als Arbeitsmedium eine Flüssigkeit - z. B. Kühlwasser - verwendet wird, wogegen in der Kühlgaskammer 62 eine Kühlung mittels eines durch diese Kammer hindurch geleiteten, das Sensorelement 24 umspülenden Gases vermittelt wird.The heat sink 12 formed by the segment sheets 32 / i is set off from the heat sink 50 consisting of the segment sheets 52 / i by a ceramic ring disk 64 and also from the cooling gas chamber 62 by a ceramic ring disk 66; The sensor element 24 is held on the inside of this ceramic ring disk 66 facing the cooling gas chamber 62, whereby this and the ceramic ring disk 66 delimit the cooling gas chamber 62 essentially gastight against the central interior of the cooling body 12. For the purpose of the explanation, it is assumed that both in the cooling body 50, which is arranged away from the cooling gas chamber 62, and in the cooling body 12 adjacent to the cooling gas chamber 62, a liquid - e.g. B. cooling water - is used, whereas cooling in the cooling gas chamber 62 is conveyed by means of a gas which is passed through this chamber and flows around the sensor element 24.
Zur Aufbereitung des die beiden Kühlkörper 12 und 50 durchströmenden Kühlmittels ist eine lediglich schematisch -angedeutete Konditioniereinrichtung 63 vorgesehen, mittels derer die Vorlauftemperatur der durch die Kühlkörper 50 und 12 geleiteten Flüssigkeit definiert vorgeb- bar ist.To process the coolant flowing through the two heat sinks 12 and 50, a conditioning device 63, which is indicated only schematically, is provided, by means of which the flow temperature of the liquid passed through the heat sinks 50 and 12 can be predefined in a defined manner.
Die durch die beiden von Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper 12 und 50 repräsentierten Kühlkreisläufe sind bei dem zur Erläuterung dargestellten Ausführungsbeispiel hydraulisch parallel geschaltet, wobei, entsprechend der Darstellung, der "Zulauf" an den gestreckten Abschnitt 14/a des Transportfluidströmungskanals des gaskammersei- tigen Kühlkörpers 12 angeschlossen ist, derart, dass das Kühlmittel zunächst die der Kühlgaskammer 62 unmittelbar benachbarte Windung des Strömungskanals 14 des Kühlkörpers 12 durchströmt und über dessen weitere Windungen zurück zur Konditioniereinrichtung 63 fließt.The cooling circuits represented by the two cooling bodies 12 and 50 through which cooling liquid flows are hydraulically connected in parallel in the exemplary embodiment shown for explanation, the "inlet" being connected to the stretched section 14 / a of the transport fluid flow channel of the cooling chamber-side cooling body 12, as shown is such that the coolant first flows through the turn of the flow channel 14 of the heat sink 12 immediately adjacent to the cooling gas chamber 62 and flows back over the further turns to the conditioning device 63.
Die Abgrenzung der Kühlkörper 50 und 12 gegeneinander bzw. gegenüber der Kühlgaskammer 62 mit Hilfe von Keramikringscheiben 64 bzw. 66 ist nicht zwingend vorgegeben, sondern dann zweckmäßig, wenn die einzelnen zu kühlenden Bereiche thermisch gegeneinander abgesetzt werden sollen, z. B. derart, dass in diesen Bereichen verschiedene "mittlere" Temperaturen einstellbar sein sollen. Hierbei ist unterstellt, dass das thermische Leitvermögen der Keramik-Ringscheiben 64 und 66 signifikant geringer ist als dasjenige der Segmentbleche 32/i und 52/i. Ist hingegen eine Durchschnittstemperatur über den gesamten Kühlkörper 12, 50 hinweg gefordert, können statt der Keramikscheiben 64 und 66 selbstverständlich auch thermisch gut leitende Metallscheiben verwendet werden.The delimitation of the heat sinks 50 and 12 from one another or from the cooling gas chamber 62 with the aid of ceramic ring disks 64 or 66 is not mandatory, but is expedient if the individual areas to be cooled are to be thermally separated from each other, e.g. B. such that different "average" temperatures should be adjustable in these areas. in this connection it is assumed that the thermal conductivity of the ceramic ring disks 64 and 66 is significantly lower than that of the segment sheets 32 / i and 52 / i. If, on the other hand, an average temperature is required across the entire heat sink 12, 50, it is of course also possible to use thermally highly conductive metal disks instead of the ceramic disks 64 and 66.
Beim dargestellten Erläuterungsbeispiel ist der Innenraum des Kühlkörpers 12 gegenüber der Kühlgaskammer 62 durch die Keramikringscheibe 66, die an ihrer der Kühlgaskammer 62 zugewandten Innenseite das Sensorelement 64 trägt, im wesentlichen gasdicht abgegrenzt.In the illustrated explanatory example, the interior of the heat sink 12 is essentially gas-tightly delimited from the cooling gas chamber 62 by the ceramic ring disk 66, which carries the sensor element 64 on its inside facing the cooling gas chamber 62.
Die Kühlgaszufuhr zu der Gaskammer 62 erfolgt durch ein dünnwandiges Edelstahlrohr 67, das einen geraden "gestreckten" Kanal durchsetzt, der durch miteinander fluchtende Ausnehmungen der Segmentbleche 52/i des Kühlkörpers 50, der Keramikscheibe 64, der Segmentbleche 32/i sowie der Keramikringscheibe 66 gebildet ist, die zusammen mit der Sensorhalterung gleichsam einen Boden der Kühlgaskammer 62 bildet, die an der dem Sensorelement 24 abgewandten Seite durch eine kreisförmige Keramikscheibe 68 abgeschlossen ist.The cooling gas is supplied to the gas chamber 62 through a thin-walled stainless steel tube 67, which passes through a straight "elongated" channel, which is formed by mutually aligned recesses in the segment sheets 52 / i of the heat sink 50, the ceramic disk 64, the segment sheets 32 / i and the ceramic ring disk 66 which, together with the sensor holder, forms a bottom of the cooling gas chamber 62, which is closed off on the side facing away from the sensor element 24 by a circular ceramic disk 68.
Das Kühlgas wird der Kühlgaskammer 62 mittels eines als Funktionseinheit einer lediglich schematisch angedeuteten Kühlgasquelle 69 vorgesehenen Gebläses über das Edelstahlrohr 67 zugeführt, das durch eine Öffnung der Kera- mikringscheibe 66, deren Durchmesser signifikant, d. h. zwei- bis dreimal größer ist als der Außendurchmesser des Edelstahlrohres 67, hindurchtritt und ansonsten lediglich "punktförmig" an inneren radialen Stützrippen 71 Fig. 6b) des Kühlkörpers 50 und/oder des Kühlkörpers 12 radial ab- gestützt und dadurch zentriert ist, die innerhalb von Ausnehmungen nur einiger weniger Segmentbleche vorgesehen sind.The cooling gas is fed to the cooling gas chamber 62 by means of a blower provided as a functional unit of a cooling gas source 69, which is only indicated schematically, via the stainless steel tube 67, which through an opening of the ceramic washer 66, the diameter of which is significantly, ie two to three times larger than the outside diameter of the stainless steel tube 67, passes through and is otherwise only "punctiform" on inner radial support ribs 71 (FIG. 6b) of the heat sink 50 and / or the heat sink 12 and is thereby radially centered, which is located within Recesses of only a few segment sheets are provided.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a ist - still- schweigend - vorausgesetzt, dass das Sensorelement einer zum Zweck von Steuerungsfunktionen z. b. der Empflind- lichkeitseinstellung, der zeitlichen Funktionssteuerung und der Kommunikation mit einer Zentraleinheit einer e- lektrischen Engergieversorgung bedarf, die in einer übli- chen Auslegung auf ein niedriges Spannungs- und Leistungsniveau ausgelegt sein kann. Eine solche Versorgung ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel mittels einer "kleinen" Turbine 72 realisiert, die mittels des von der Kühlgasquelle 69 gelieferten Kühlgas- Stromes angetrieben wird und ihrerseits einen elektrischen Generator, z. B. einen Gleichstromgenerator 75 antreibt, mit dessen zweckgerecht verarbeiteter Ausgangsspannung das Sensorelement 24 gespeist werden kann. Die hierfür erforderlichen schematisch angedeuteten elektri- sehen Leitungen 73 können durch innerhalb des von demIn the exemplary embodiment according to FIG. 6a, it is - tacitly - provided that the sensor element is used for the purpose of control functions e.g. b. the sensitivity setting, the temporal function control and the communication with a central unit require an electrical power supply, which can be designed in a conventional design for a low voltage and power level. Such a supply is implemented in the exemplary embodiment chosen for explanation by means of a "small" turbine 72 which is driven by means of the cooling gas stream supplied by the cooling gas source 69 and in turn an electric generator, e.g. B. drives a DC generator 75, with the appropriately processed output voltage, the sensor element 24 can be fed. The schematically indicated electrical lines 73 required for this can be carried out within the by the
Edelstahlrohr 67 durchsetzten Kanals durch freibleibende Kanalsektoren 74 geführt sein. Es wird hierdurch eine Baueinheit geschaffen, die elektrisch gleichsam autark ist, so daß mit solchen Baueinheiten auf einfache Weise komplexere Überwachungsanlagen realisiert werden können.Stainless steel pipe 67 through channel can be guided through free channel sectors 74. This creates a structural unit that is electrically self-sufficient, so that more complex monitoring systems can be implemented in a simple manner with such structural units.
Die aus einer Vielzahl von Segmentblechen - mehrschichtig aufgebauten Kühlkörper 12 und / oder 50 gemäß den Fig. 1 und 4 eignen sich insbesondere für eine Fertigung im mehrfachen Nutzen, derart, dass die den einzelnen Schichten zugeordneten Segmentbleche jeweils in einem definierten Matrixraster mehrfach zusammenhängend ausgebildet werden, so dass durch Aufeinanderlegen solcher Segmentplatten gleichzeitig die Stapelung einer Vielzahl von Segmentblechen zu der jeweiligen Kühlkörperkonfiguration erfolgt, in der diese Bleche miteinander verlötet werden, wonach zur Vereinzelung der Kühlkörper lediglich noch die Trennung der Brücken zwischen den im übrigen fertigen Kühlkörpern erforderlich ist.The heat sinks 12 and / or 50 according to FIGS. 1 and 4, which are made up of a plurality of segment sheets - multilayered - are particularly suitable for production with multiple uses, such that the segment sheets assigned to the individual layers are each formed in a defined matrix pattern in a multiple connection , so that by stacking such segment plates at the same time the stacking of a plurality of segment plates to the respective heat sink configuration takes place in which these sheets are soldered to one another, after which the separation of the bridges between the otherwise finished heat sinks is only required to separate the heat sinks.
Es versteht sich, dass in der anhand von Kühlern erläuterten Mehrschichtbauweise auch Wärmetauscher realisiert werden können.It goes without saying that heat exchangers can also be realized in the multi-layer construction explained using coolers.
Das in der Fig. 6c, auf deren Einzelheiten nunmehr Bezug genommen sei, dargestellte, weitere Ausführungsbeispiel einer Wärmetransporteinrichtung 10 ist nach Aufbau und Funktion den anhand der Fig. 1 und 6b erläuterten Ausfüh- rungsungsbeispielen weitgehend analog, so dass die Erläu- terung der Wärmetransporteinrichtung 10 gemäß Fig. 6c im wesentlichen auf Gestaltungsunterschiede beschränkt werden kann. Soweit in der Fig. 6c dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie schon in den Fig. 1 und 6a angegeben, soll dies den Hinweis auf die Bau- und Funktionsana- logie und auch den Verweis auf die Beschreibung der entsprechend bezeichneten Teile beinhalten.The further exemplary embodiment of a heat transport device 10 shown in FIG. 6c, to the details of which reference is now made, is largely analogous in structure and function to the exemplary embodiments explained with reference to FIGS. 1 and 6b, so that the explanation of the heat transport device is 10 can essentially be limited to design differences according to FIG. 6c. To the extent that the same reference numerals are used in FIG. 6c as already indicated in FIGS. 1 and 6a, this should include the reference to the structural and functional analogy and also the reference to the description of the correspondingly designated parts.
Die Wärmetransporteinrichtung 10 gemäß Fig. 6c umfasst einen Kühlkörper 12 und ein in einem Metallgehäuse 18, wie schon anhand der Fig. 1 erläutert, gehaltenes, lediglich schematisch dargestelltes Sensorelement 24, das - in Analogie zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a - in einer Kühlgaskammer 62 angeordnet ist, in die wiederum über ein Edelstahlröhrchen 67, das den aus Segmentblechen 32/i aufgebauten Kühlkörper 12 durchsetzt und in die Kühlgaskammer 62 hineinragt, Kühlluft oder ein spezielles vorgekühltes Gas, z. B. Stickstoff oder ein Edelgas zur Kühlung einleitbar ist. Die Kühlgaskammer 62 ist durch ein im wesentlichen topf- förmig gestaltetes, insgesamt mit 76 bezeichnetes Kammergehäuse begrenzt, das in der aus der Fig. 6c ersichtlichen Anordnung und Gestaltung in koaxialer Anordnung be- züglich der zentralen Längsachse 26 an den Kühlkörper 12 angesetzt ist.6c comprises a heat sink 12 and a sensor element 24, which is only shown schematically and is held in a metal housing 18, as already explained with reference to FIG. 1, which - in analogy to the exemplary embodiment according to FIG. 6a - in a cooling gas chamber 62 is arranged, in turn via a stainless steel tube 67 which passes through the heat sink 12 constructed from segment sheets 32 / i and projects into the cooling gas chamber 62, cooling air or a special pre-cooled gas, e.g. B. nitrogen or a noble gas can be introduced for cooling. The cooling gas chamber 62 is delimited by an essentially cup-shaped chamber housing, designated overall by 76, which, in the arrangement and configuration shown in FIG. 6c, is attached to the heat sink 12 in a coaxial arrangement with respect to the central longitudinal axis 26.
Zum Zweck der einfachen Befestigung ist das der Kühlgaskammer 62 unmittelbar benachbart angeordnete, endständige Segmentblech 32/g des Kühlkörpers 12 mit einem über dessen äußeren Mantelfläche hinausragenden Tragflansch 77 versehen, an dem das Kammergehäuse , 76 festlegbar ist. Das Kammergehäuse umfasst eine insgesamt mit 78 bezeichnete Flanschhülse aus Edelstahl, die ihrerseits mit einem ra- dialen Außenflansch 79 versehen ist, der zur Befestigung des Kammergehäuses 76 am Tragflansch 77 des Kühlkörpers 12 dient und mit Hilfe von Schrauben 81, die Durchgangsbohrungen 82 des Außenflansches 79 der Flanschhülse 78 durchqueren und in Gewinde 83 des Tragflansches 77 des Kühlköpers 12 eingreifen, an diesem befestigbar ist.For the purpose of simple attachment, the terminal segment plate 32 / g of the heat sink 12, which is arranged directly adjacent to the cooling gas chamber 62, is provided with a support flange 77 which projects beyond its outer lateral surface and on which the chamber housing 76 76 can be fixed. The chamber housing comprises a flange sleeve made of stainless steel, designated overall by 78, which in turn is provided with a radial outer flange 79, which is used to fasten the chamber housing 76 to the support flange 77 of the heat sink 12 and, with the aid of screws 81, the through bores 82 of the outer flange 79 traverse the flange sleeve 78 and engage in thread 83 of the support flange 77 of the heat sink 12, can be fastened thereon.
An das kurze, rohrförmige Mantelteil 84 der Flanschhülse 78 ist, an eine innere Ringstufenfläche 86 desselben anschließend, ein dünnwandiges Mantelrohr 87 hart angelö- tet, das an seinem dem Kühlkörper 12 abgewandten Ende in einen radial inneren Ringflansch 88 übergeht, dessen innere Randstirnfläche 89 eine kreisrunde Öffnung 91 beran- det, über die eine für die Funktion des Sensorelements 24 notwendige Wechselwirkung mit der zu überwachenden Umge- bung möglich ist, d. h. die Abschirmung elektrischer und/oder magnetischer Felder aufgehoben oder vernachlässigbar ist.A thin-walled jacket tube 87 is hard-soldered to the short, tubular jacket part 84 of the flange sleeve 78, adjoining an inner annular step surface 86 thereof, which at its end facing away from the heat sink 12 merges into a radially inner ring flange 88, the inner edge end face 89 of which with a circular opening 91, via which an interaction with the environment to be monitored, which is necessary for the function of the sensor element 24, is possible; H. the shielding of electrical and / or magnetic fields is removed or negligible.
Diese Öffnung 91 ist durch eine dünne, zwischen 0,3 und 1 mm dicke, ihrerseits kreisrunde Keramikscheibe 92 abge- deckt, die im Bereich des radial inneren Ringflansches 88 an dessen äußere Ringfläche hart angelötet ist. Das Mantelrohr 87 des Kühlgaskammer-Gehäuses 76 besteht aus Titan, das sich mit einer Aluminiumoxid (A1203- ) Keramikscheibe durch Hartlöten belastungsfest fügen lässt .This opening 91 is sealed off by a thin, between 0.3 and 1 mm thick, in turn circular ceramic disk 92 covers that is brazed in the area of the radially inner ring flange 88 on the outer ring surface. The casing tube 87 of the cooling gas chamber housing 76 is made of titanium, which can be joined with an aluminum oxide (A1 2 0 3 ) ceramic disk by brazing in a load-resistant manner.
Zwischen den Flanschen 77 und 78 des kühlgaskammerseiti- gen Segmentbleches 32/g des Kühlkörpers 12 und der Flanschhülse 78 ist als Dichtung ein dünner Kupferring 93 angeordnet, der eine Dicke von 2/10 bis 3/10 mm hat.A thin copper ring 93, which has a thickness of 2/10 to 3/10 mm, is arranged between the flanges 77 and 78 of the segment metal sheet 32 / g of the heat sink 12 and the flange sleeve 78 as a seal.
Das zur KühlgasZuführung vorgesehene Edelstahlrohr 67, das auf die schon anhand der Fig. 6b geschilderte Art in miteinander fluchtenden Öffnungen der Segmentbleche 32/i des Kühlkörpers 12 gehalten ist, erstreckt sich wie der Darstellung der Fig. 6c entnehmbar, bis in unmittelbare Nähe des gleichsam den Boden des Gaskammergehäuses 76 bildenden, inneren Ringflansches 88 bzw. der Keramik- scheibe 92, der damit unmittelbar von dem Kühlgas angeströmt wird.The stainless steel tube 67 provided for the supply of cooling gas, which is held in the manner already described with reference to FIG. 6b in aligned openings of the segment plates 32 / i of the heat sink 12, extends as shown in FIG. 6c until it is in the immediate vicinity of the same the bottom of the gas chamber housing 76 forming the inner ring flange 88 or the ceramic disk 92, which is thus flowed directly by the cooling gas.
Zur Abführung des erwärmten Gases ist bei dem zur Erläuterung dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls ein entsprechend im Kühlkörper 12 gehaltenes Edelstahlröhr- chen 94 vorgesehen, das in gleichem radialen Abstand von der zentralen Achse 26 wie das Gaszuführungsröhrchen 67, vorgesehen, gegenüber diesem jedoch azimutal - in Um- fangsrichtung - versetzt ist.To discharge the heated gas, a stainless steel tube 94, which is correspondingly held in the heat sink 12, is likewise provided in the exemplary embodiment shown for explanation, and is provided at the same radial distance from the central axis 26 as the gas supply tube 67, but is azimuthally opposite to this - in reverse order. catch direction - is offset.
Alternativ kann, wie durch eine radiale Öffnung 96 des Kammergehäuses 76, die an dessen Flanschhülse 78 angeordnet ist, angedeutet, Kühlgas auch in die Umgebungsatmosphäre ausgeblasen werden, falls möglich. Wärmetransporteinrichtungen der genannten Art, sind etwa mit den in den Zeichnungen wiedergegebenen maßstäblichen Reaktionen für die gängigen Sensortypen, deren Durchmesser zwischen 10 und 40 mm betragen, ohne weiteres reali- sierbar.Alternatively, as indicated by a radial opening 96 of the chamber housing 76, which is arranged on its flange sleeve 78, cooling gas can also be blown out into the ambient atmosphere, if possible. Heat transport devices of the type mentioned can easily be implemented, for example, using the scale reactions shown in the drawings for the common sensor types, the diameters of which are between 10 and 40 mm.
Ausgehend von einer Wärmetransporteinrichtung wie z. B. anhand der Fig. 1 und/oder 6b bzw. βc dem grundsätzlichen Aufbau nach erläutert, kann ein Bedarf nach elektrischer oder pneumatischer bzw. hydraulischer Hilfsenergie für einen zusätzlichen Verbraucher dadurch gegeben sein, dass anstelle eines fest in einem Gehäuse angeordneten Sensorelements ein beweglicher Sensor oder ein Sensor vorgesehen ist, der beispielsweise in der Kühlkörperanordnung in axialer Richtung hin- und her-bewegbar sein muß, oder ein Sensor, der mit Hilfe eines mechanischen Stell-Gliedes auf Überwachungsbedingungen einstellbar sein soll. Als Einsatzbeispiel sei der Fall einer Videokamera genannt, die bei einem Einsatz in einem Hochtemperaturbereich in- nerhalb des Kühlkörperaggregats in axialer Richtung bewegbar sein muß, wofür z. B. ein hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder geeignet ist und/oder elektrische Hilfsenergie zur Einstellung von Entfernungen oder Blenden benötigt, um Scharfeinstellung zu ermöglichen.Starting from a heat transport device such. 1 and / or 6b or βc explains the basic structure according to, there may be a need for electrical or pneumatic or hydraulic auxiliary energy for an additional consumer in that instead of a sensor element fixed in a housing, a movable A sensor or a sensor is provided which, for example, must be able to be moved back and forth in the heat sink arrangement in the axial direction, or a sensor which is to be adjustable to monitoring conditions with the aid of a mechanical actuator. An example of this is the case of a video camera which, when used in a high-temperature area, must be able to be moved in the axial direction within the heat sink assembly. B. a hydraulic or pneumatic actuating cylinder is suitable and / or electrical auxiliary energy required to adjust distances or diaphragms to enable focusing.
Eine Wärmetransporteinrichtung, wie z. B. anhand der Fig. 6c in Einzelheiten erläutert, ist ohne weiteres für einen Einbau einer Videokamera geeignet, wenn die Keramikscheibe 92 ihrerseits mit einer zentralen Öffnung versehen ist, die mittels einer durchsichtigen Quarzglasplatte abgedeckt ist, die ihrerseits mittels eines temperaturbeständigen keramischen Kitt-Materials mit der Keramikscheibe verbunden ist. Zur Erläuterung einer Wärmetransporteinrichtung die zur Temperierung eines komplexeren Gerätes gedacht ist, das zusätzlich oder alternativ zu einem elektrischen Verbraucher auch einen pneumatischen oder hydraulischen umfassen kann, sei nunmehr auf die diesbezüglichen Einzelheiten der Fig. 7 Bezug genommen.A heat transport device, such as. B. explained in detail with reference to Fig. 6c, is readily suitable for installation of a video camera if the ceramic disc 92 is in turn provided with a central opening which is covered by a transparent quartz glass plate, which in turn by means of a temperature-resistant ceramic putty material is connected to the ceramic disc. To explain a heat transport device which is intended for the temperature control of a more complex device which, in addition or as an alternative to an electrical consumer, can also include a pneumatic or hydraulic device, reference is now made to the relevant details in FIG. 7.
Die in der Fig. 7 insgesamt mit 110 bezeichnete Steuereinheit ist, allgemein ausgedrückt, zur Betriebssteuerung eines mit einem fluidischen Arbeitsmedien betriebenen o- der konditionierten, insgesamt mit 111 bezeichneten Verbrauchers gedacht, der über die Steuereinheit 110 mit einer lediglich schematisch angedeuteten Steuerzentrale 12 kommuniziert, über die eine Mehrzahl im übrigen nicht dargestellter Verbraucher der verschiedensten Art ansteuerbar sein kann, denen jeweils eine eigene Steuereinheit 110 zugeordnet ist. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit, d. h. lediglich zum Zweck der Erläuterung, sei davon ausgegangen, dass der Verbraucher 111 als doppelt wirkenden pneumatischer Linearzylinder mit einseitig aus dem Gehäuse 113 austretender Kolbenstange 114 ausgebildet ist, die fest mit dem einen bodenseitigen Antriebsdruckraum 116 gegen den stangenseitigen Druckraum 117 druckdicht verschiebbar abgrenzenden Kolben 118 des - pneumatischen - Antriebszylinders 111 verbunden ist.The control unit designated overall by 110 in FIG. 7 is, in general terms, intended for operating control of a consumer operated or conditioned with a fluidic working medium, generally designated 111, which communicates via the control unit 110 with a control center 12, which is only indicated schematically, Via which a plurality of different types of consumers (not shown) can be controlled, each of which is assigned its own control unit 110. Without limitation of generality, i. H. For the purpose of explanation only, it should be assumed that the consumer 111 is designed as a double-acting pneumatic linear cylinder with a piston rod 114 emerging from the housing 113 on one side, the piston 118 of the piston rod 118 being firmly displaceable with the drive pressure chamber 116 on the bottom against the rod-side pressure chamber 117 - Pneumatic - drive cylinder 111 is connected.
Zur Steuerung, der in den alternativen, durch den Doppelpfeil 119 repräsentierten Richtungen erfolgenden Bewegungen des Kolbens 118 bzw. der Kolbenstange 114 des Zylin- ders 111 ist ein 4/3-Wege-Magnetventil 121 vorgesehen, dessen P-Versorgungsanschluß 122 mit der lediglich schematisch angedeuteten Druckluftquelle 123 verbunden ist, die als Antriebsmedium Druckluft auf einem Druckniveau um 10 bar bereit stellt. Der diesbezügliche Versorgung- sanschluß der Steuereinheit 110 ist mit 123/1 bezeichnet. Ein Rücklaufanschluß 124 des Steuerventils 121, der im Prinzip durch eine Entlüftungsöffnung des Ventilgehäuses des 4/3-Wege-Magnetventils 121 gebildet sein könnte, ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel ü- ber eine Rücklaufleitung 126 mit einem korrespondierenden Entlüftungsausgang 126/1 der Steuereinheit 10 verbunden.To control the movements of the piston 118 or the piston rod 114 of the cylinder 111 in the alternative directions represented by the double arrow 119, a 4/3-way solenoid valve 121 is provided, the P supply connection 122 of which is only schematic indicated compressed air source 123 is connected, which provides compressed air at a pressure level of 10 bar as the drive medium. The relevant supply connection of the control unit 110 is designated 123/1. A return connection 124 of the control valve 121, which in principle could be formed by a vent opening of the valve housing of the 4/3-way solenoid valve 121, is in the exemplary embodiment chosen for explanation via a return line 126 with a corresponding vent outlet 126/1 of the control unit 10 connected.
Das als Steuerventil vorgesehene 4/3-Wege-Magnetventil 121 hat als Grundstellung 0 eine durch Ventilfedern 127/1 und 127/2 zentrierte Mittelstellung, in der die beidenThe 4/3-way solenoid valve 121 provided as a control valve has as the basic position 0 a center position centered by valve springs 127/1 and 127/2, in which the two
Versorgungsanschlüsse 122 und 124 gegeneinander sowie gegen die Verbraucheranschlüsse 128 (A) und 129 (B) abgesperrt sind, die mit dem bodenseitigen Druckraum 116 bzw. dem stangenseitigen Druckraum 117 des Antriebszylinders 111 verbunden sind.Supply connections 122 and 124 are blocked off from one another and against the consumer connections 128 (A) and 129 (B), which are connected to the bottom-side pressure chamber 116 and the rod-side pressure chamber 117 of the drive cylinder 111.
Zur Betätigung des Magnetventils 121 ist ein Doppelhub- Magnetsystem 131 mit zwei lediglich schematisch angedeuteten Steuerwicklungen 131/1 und 131/2 vorgesehen, durch deren alternative Bestromung das Magnetventil 121 in seine alternativen, entgegengesetzten Bewegungsrichtungen des Kolbens 118 des Antriebszylinders 111 zugeordneten Funktionsstellungen I und II steuerbar ist.To actuate the solenoid valve 121, a double-stroke magnet system 131 is provided with two control windings 131/1 and 131/2, which are only indicated schematically, through the alternative energization of which the solenoid valve 121 is assigned functional positions I and II in its alternative, opposite directions of movement of the piston 118 of the drive cylinder 111 is controllable.
In der Funktionsstellung I, die - z. B. - eingenommen wird, wenn die eine Steuerwicklung 131/1 bestromt wird, ist der P-Versorgungsanschluß 122 des 4/2-Wege- Magnetventils mit dem A-Verbraucheranschluß 128 verbunden, der an den bodenseitigen Druckraum 116 des Antriebs- zylinders 111 angeschossen ist; in dieser Funktionsstellung I ist der stangenseitige Druckraum 117 des Antriebszylinders 111, an den der B-Verbraucheranschluß 129 des Ventils eingeschlossen ist, mit dem Rücklaufanschluß 124 - dem Entlüftungsanschluß - kommunizierend verbunden. In dieser Funktionsstellung I ist der bodenseitige Druckraum 116 des Antriebszylinders 111 mit dem hohen Ausgangsdruck P der Druckversorgungsquelle 123 verbunden und der stan- genseitige Antriebsdruckraum 117 des Antriebszylinders 111 druckentlastet, und der Kolben 18 des Antriebszylin- ders 111 bewegt sich somit gemäß der Darstellung der Zeichnung nach rechts.In the functional position I, the - z. B. - Is taken when the one control winding 131/1 is energized, the P supply connection 122 of the 4/2-way solenoid valve is connected to the A consumer connection 128, which is connected to the pressure chamber 116 on the bottom side of the drive cylinder 111 is; In this functional position I, the rod-side pressure chamber 117 of the drive cylinder 111, to which the B-consumer connection 129 of the valve is enclosed, is communicatively connected to the return connection 124 - the ventilation connection. In this functional position I is the pressure chamber on the bottom 116 of the drive cylinder 111 is connected to the high outlet pressure P of the pressure supply source 123 and the rod-side drive pressure chamber 117 of the drive cylinder 111 is relieved of pressure, and the piston 18 of the drive cylinder 111 thus moves to the right as shown in the drawing.
In der bei Erregung der zweiten Steuerwicklung 131/2 des Doppelhubmagnetsystems 131 eingenommenen Funktionsstel- lung II des Steuerventils 121 ist dessen P-In the functional position II of the control valve 121 assumed when the second control winding 131/2 of the double-stroke magnet system 131 is excited, its P-
Versorgungsanschluß 22 mit dem B-Verbraucheranschluß 129 des Ventils, d. h. mit dem stangenseitigen Druckraum 117 des Antriebszylinders 111 kommunizierend verbunden, während der bodenseitige Druckraum 116 des Antriebszylinders 111 zum Entlüftungsanschluß 124 hin druckentlastet ist. Der Kolben 18 des Antriebszylinders 111 bewegt sich in dieser Funktionsstellung II nach links.Supply connection 22 with the B-consumer connection 129 of the valve, d. H. communicatingly connected to the rod-side pressure chamber 117 of the drive cylinder 111, while the bottom-side pressure chamber 116 of the drive cylinder 111 is relieved of pressure towards the vent connection 124. The piston 18 of the drive cylinder 111 moves to the left in this functional position II.
Die Ansteuerung des Magnetventils 121 in seine alternati- ven Funktionsstellungen I und II erfolgt durch Ausgangsimpulse einer insgesamt mit 132 bezeichneten Untereinheit, die den Steuerwicklungen 131/1 und 131/2 des 4/3- Wege-Magnetventils 121 einzeln zugeordnete Steuerausgänge 133/1 und 133/2 hat, an denen aus einer Verarbeitung von Befehlssignalen der Steuerzentrale 112 sowie von Sensor- Ausgangssignalen gewonnene Ansteuerimpulse für die Steuerwicklungen 131/1 bzw. 131/2 des Doppelhub-Magnetsystems 131 abgegeben werden.The solenoid valve 121 is actuated in its alternative functional positions I and II by output pulses from a subunit, designated overall by 132, which individually controls the control outputs 133/1 and the control windings 131/1 and 131/2 of the 4/3 way solenoid valve 121 133/2, on which control pulses obtained from processing command signals from the control center 112 and from sensor output signals for the control windings 131/1 and 131/2 of the double-stroke magnet system 131 are emitted.
Das 4/3-Wege-Magnetventil 121 ist mit einer lediglich schematisch dargestellten Rasteinrichtung 134 versehen, deren Funktion die folgende ist:The 4/3-way solenoid valve 121 is provided with a latching device 134, which is only shown schematically, the function of which is as follows:
Durch alternative Bestromung der Steuerwicklungen 131/1 oder 131/2 mit einem Ausgangsimpuls der Untereinheit 132, gelangt das Steuerventil 121 entweder in die Funktionsstellung I oder in die Funktionsstellung II und behält diese, nachdem der Impuls abgeklungen ist, solange bei, bis die jeweils andere Steuerwicklung durch einen Aus- gangsimpuls der Untereinheit 132 bestromt wird, wonach die hierdurch eingesteuerte Funktionsstellung des Steuerventils 121 beibehalten wird, bis aus jeweils anderen Steuerausgang der Untereinheit 132 der Umschaltimpuls für die alternative Funktionsstellung abgegeben wird.By alternatively energizing the control windings 131/1 or 131/2 with an output pulse from the subunit 132, the control valve 121 either reaches the functional position I or the functional position II and, after the pulse has decayed, maintains it until the other control winding is energized by an output pulse from the subunit 132, after which the functional position of the control valve thereby activated 121 is maintained until the switching pulse for the alternative functional position is emitted from the other control output of subunit 132.
Um das 4/3-Wege-Magnetventil 121, nachdem es z. B. durch einen am Steuerausgang 133/2 der Untereinheit 132 abgegebenen Steuer-Impuls in seine Funktionsstellung II geschaltet worden war, wieder zurück in die neutrale, d. h. sperrende Mittelstellung 0 zu schalten, wird am anderen Steuerausgang 133/1 ein kurz dauernder Umschaltimpuls vergleichsweise niedrigeren Pegels abgegeben, der ausreichend ist, um zusammen mit der unter Vorspannung stehenden Rückstellfeder 127/1 die Rast-Hemmung zu überwinden und den Ventilkörper des Steuerventils 121 in die derTo the 4/3-way solenoid valve 121 after z. B. had been switched into its functional position II by a control pulse delivered at the control output 133/2 of the subunit 132, back again into the neutral, ie. H. To switch the blocking center position 0, a short-lasting switching pulse of comparatively lower level is emitted at the other control output 133/1, which is sufficient to overcome the locking inhibition together with the prestressed return spring 127/1 and the valve body of the control valve 121 in the the
SperrStellung 0 entsprechende Mittelstellung zu bringen. Entsprechendes gilt sinngemäß, wenn das Steuerventil 121 aus der Funktionsstellung I in die Grundstellung 0 zurückgeschaltet werden soll.Lock position 0 to bring the corresponding middle position. The same applies analogously when the control valve 121 is to be switched back from the functional position I to the basic position 0.
Der elektronischen Untereinheit 132 der Steuereinheit 110 sind als Informations-Eingabe-Signale, aus deren Verarbeitung mit Ausgangssignalen der Steuer-Zentraleinheit 112 die Steuereinheit 132 Ansteuersignale für das 4/3- Wege-Magnetventil 121 generiert, auch die positionscharakteristischen Ausgangssignale von Lage-Sensoren 136/1 und 136/2 zugeleitet, die Ausgangssignale abgeben, wenn der Kolben 118 des zur Erläuterung dargestellten pneumatischen Antriebsszylinders 111 seine gemäß der Dar- Stellung der Zeichnung linke Endstellung oder seine rech- te Endstellung erreicht, gegebenenfalls auch die Ausgangssignale eines Weggebers 136/3 zugeleistet, der ein mit der Position des Kolbens 118 zwischen seinen Zeilen- endstellungen kontinuierlich variierendes Spannungs- Ausgangssignal erzeugt, dessen Zeitverlauf somit die Information über die Bewegung des Kolbens 118 enthält.The electronic subunit 132 of the control unit 110 also contains the position-characteristic output signals from position sensors 136 as information input signals, from the processing of which with output signals from the control central unit 112, the control unit 132 generates control signals for the 4/3-way solenoid valve 121 / 1 and 136/2, which emit output signals when the piston 118 of the pneumatic drive cylinder 111 shown for explanation is its left end position as shown in the drawing or its right The final position has been reached, possibly also the output signals of a displacement sensor 136/3 are supplied, which generates a voltage output signal which varies continuously with the position of the piston 118 between its line end positions and whose time profile thus contains the information about the movement of the piston 118.
Weitere Informationen, die zu einer Verarbeitung mittels der elektronischen Untereinheit 132 genutzt werden kön- nen, können mit den jeweiligen Messgrößen eindeutig variierende elektrische Ausgangssignale eines Temperaturgebers oder eines Drucksensors oder auch eines Licht- Intensitätssensors sein, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.Further information that can be used for processing by means of the electronic subunit 132 can be electrical output signals of a temperature sensor or a pressure sensor or a light intensity sensor that clearly vary with the respective measured variables, which are not shown for the sake of simplicity.
Die Kommunikation der Untereinheit 132 der Steuereinheit 110 mit der Steuerzentrale 112, die auf eineVerwaltung einer Vielzahl von Steuereinheiten 110 ausgelegt sein kann, erfolgt drahtlos, wie durch eine Sendeantenne 137/1 der Untereinheit 132 und eine Empfangsantenne 137/2 der Zentraleinheit 112 sowie durch eine Sendeantenne 138/1 der Zentraleinheit 112 und eine Empfangsantenne 138/2 der Untereinheit 132 der Steuereinheit 110 schematisch vereinfacht dargestellt.The subunit 132 of the control unit 110 communicates with the control center 112, which can be designed to manage a multiplicity of control units 110, is carried out wirelessly, such as by a transmitting antenna 137/1 of the subunit 132 and a receiving antenna 137/2 of the central unit 112 and Transmitting antenna 138/1 of central unit 112 and a receiving antenna 138/2 of subunit 132 of control unit 110 are shown in a schematically simplified manner.
Zur elektrischen Versorung der elektronischen Untereinheit 132 der Steuereinheit 110 ist ein die Funktion einer Gleichspannungsquelle vermittelnder, lediglich schematisch dargestellter, bedarfsgerecht aufladbarer elektri- scher Speicher 139 vorgesehen, der in für sich bekannter Weise durch einen mittels eines Gleichstromgenerators 141 aufladbaren Akkumulator oder Pufferkondensator ausreichender Kapazität realisiert sein kann. Zum Antrieb des Gleichstromgenerators 141, der, entsprechend dem relativ geringen elektrischen Energiebedarf der Steuereinheit 110 als relativ klein dimensionierter Tachogenerator ausgebildet sein kann, ist ein hinsichtlich der Antriebsleistung entsprechend "klein" ausgelegter, in der Art einer kleinen Turbine ausgebildeter pneumatischer Rotations-Motor 142 vorgesehen, der seinerseits durch einen von der Druckluftquelle 123 abgezweigten Druckluftstrom antreibbar ist (vgl. Fig. 6a)For the electrical supply of the electronic subunit 132 of the control unit 110, an only schematically represented, needs-based rechargeable electrical memory 139 which provides the function of a direct voltage source is provided, which is realized in a manner known per se by an accumulator or buffer capacitor which can be recharged by means of a direct current generator 141 can be. To drive the direct current generator 141, which, in accordance with the relatively low electrical energy requirement of the control unit 110, can be designed as a tachometer generator of relatively small dimensions, a pneumatic rotary motor 142 designed in the manner of a small turbine and designed as a small turbine is provided , which in turn can be driven by a compressed air flow branched off from the compressed air source 123 (cf. FIG. 6a)
Zur diesbezüglichen Ansteuerung ist ein zwischen die Druckluftquelle 123 und den Druck-Versorgungsanschluß 143 des pneumatischen Antriebsmotors 142 geschaltetes 2/2- Wege-Magnetventil 144 vorgesehen, das eine dem Stillstand des pneumatischen Antriebsmotors 142 zugeordnete Sperrstellung I und eine dem Lade-Betrieb des Generators 141 und des diesen antreibenden Motors 142 zugeordnete Durch- fluss-Stellung II hat.A 2/2-way solenoid valve 144, which is connected between the compressed air source 123 and the pressure supply connection 143 of the pneumatic drive motor 142 and has a blocking position I assigned to the standstill of the pneumatic drive motor 142 and a charging operation of the generator 141, is provided for this purpose and the flow position II assigned to this driving motor 142.
Zur Ansteuerung dieses Lade-Steuerventils 144 ist widerum ein Doppelhub-Magnetsystem 146 mit zwei Steuerwicklungen 146/1 und 146/2 vorgesehen, durch deren alternative Bestromung mit Ausgangsimpulsen einer Lade-Steuereinheit 139' des elektrischen Speichers 139 das Lade-Steuer- Ventil 144 in seine alternativen Funktionsstellungen I und II steuerbar ist, in denen das Lade-Steuerventil 144 jeweils durch eine Rasteinrichtung 147 gehalten bleibt, nachdem ein AnSteuerimpuls, der über die Steuerleitung 148/1 oder die Steuerleitung 148/2 der Steuerentwicklung 146/1 oder 146/2 zugeleitet worden war, wieder abgefallen ist.To control this charge control valve 144, a double-stroke magnet system 146 with two control windings 146/1 and 146/2 is provided, through the alternative energization of which with output pulses from a charge control unit 139 'of the electrical store 139, the charge control valve 144 in its alternative functional positions I and II can be controlled, in which the charge control valve 144 is held by a latching device 147 after a control pulse which is sent via the control line 148/1 or the control line 148/2 of the control development 146/1 or 146/2 had been forwarded again.
Durch die impulsweise Ansteuerung des Speicher- Ladeventils 144 wird dessen Verbrauch an elektrischer Steuerleistung günstig minimal gehalten. Die bedarfsge- rechte Einschaltung des Ladebetriebs des pneumatischen Antriebsmotors 142 und des von diesem angetriebenen Gleichstromgenerators 141 wird durch Überwachung des Auf- ladezustandes des elektrischen Speichers 139 erzielt.The pulsed activation of the accumulator charging valve 144 minimizes its consumption of electrical control power. The needs Right-hand switching on of the charging operation of the pneumatic drive motor 142 and the direct current generator 141 driven thereby is achieved by monitoring the state of charge of the electrical store 139.
Alternativ zu der in ausgezogenen Linien veranschaulichten Art der Ansteuerung des Speicher-Ladeventils 144 durch Ausgangssignale der Speichereinheit 139 kann die Ansteuerung des Speicher-Ladeventils 144, wie gestrich- telt angedeutet, auch durch Ausgangssignale der Untereinheit 132 erfolgen, wenn diese auch die Überwachung des Ladungszustandes des elektrischen Speichers 139 vermittelt.As an alternative to the type of actuation of the storage charging valve 144 by output signals from the storage unit 139 illustrated in solid lines, the storage loading valve 144 can also be actuated, as indicated by dashed lines, by output signals from the subunit 132, if these also monitor the charge state of the electrical storage 139 mediated.
Ein durch den pneumatischen Antriebszylinder 111 und die Steuereinheit 110 insgesamt gebildetes Antriebsaggregat bedarf zu seiner funktionsfähigen Einfügung in eine komplexe Anlage, die zahlreiche Verbraucher umfasst, lediglich eines Anschlusses an die pneumatische Druckversor- gungsquelle 123 bzw. eines Anschlusses an eine von dieser ausgehende "Ring"-Leitung, die insoweit die Funktion einer pneumatischen "Bus"-Leitung vermittelt.A drive unit formed by the pneumatic drive cylinder 111 and the control unit 110 as a whole only needs to be connected to the pneumatic pressure supply source 123 or a connection to a "ring" originating from it in order to function properly in a complex system which comprises numerous consumers. Line that mediates the function of a pneumatic "bus" line.
Eine zweckmäßige, zum Betrieb eines Sensors geeignete Ab- Wandlung der Steuereinheit 110 kann auch darin bestehen, anstelle des Antriebszylinders einen zu kühlenden Sensor zu installieren und diesen dem Luftstrom des dann als Turbine ausgebildeten pneumatischen Rotationsmotors 42 auszusetzen und mittels des Generators 41 die Versor- gungsspannung für den Sensor zu erzeugen, wie schon in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a erläutert. An expedient modification of the control unit 110 suitable for operating a sensor can also consist in installing a sensor to be cooled instead of the drive cylinder and exposing it to the air flow of the pneumatic rotary motor 42, which is then designed as a turbine, and the supply voltage by means of the generator 41 to generate for the sensor, as already explained in connection with the embodiment of FIG. 6a.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wärmetransporteinrichtung (10) zum Kühlen oder Temperieren eines auf einer definierten Betriebstemperatur zu betreibenden Geräts mit einer Kühl- und/oder Wärmetauschereinrichtung, die mindestens einen Durchflusskanal (14) für ein Wärmetransportfluid umfasst, der wendel- oder spiralförmig durch einen mit einem zu kühlenden Gerät oder Bereich in gutem Wärmekontakt stehenden Block (12; 50) verläuft, der als mechanischer Träger für das zu temperierende Gerät - Sensor, Lager, Elektronikelement - fungiert, dadurch gekennzeichnet, dass der das Wärmetransportmittel führende Kanal (14) mindestens abschnittsweise derart ausge- bildet ist, dass die Kanalwendeln (29) durch in lichter Querschnittsüberlappung stehende Abschnitte von Segmentblechaussparungen (39/i; 54/a, 54/i) gebildet sind, wobei die Segmentbleche (32/i; 52/i) stoffschlüssig fest miteinander verbunden sind und ab- schnittsweise ebene Kanalabschnitte beranden, die um die Blechdicke der Segmentbleche gegeneinander versetzt sind, wobei mindestens zwei Kühlkreisläufe vorgesehen sind, die mit verschiedenen Wärmetransport- fluiden betreibbar sind und in mindestens einem der Kühlkreisläufe ein Gas als Wärmetransportfluid eingesetzt ist.1. Heat transport device (10) for cooling or tempering a device to be operated at a defined operating temperature with a cooling and / or heat exchanger device, which comprises at least one flow channel (14) for a heat transport fluid, which is helical or spiral through one to be cooled Device or area in good thermal contact block (12; 50), which acts as a mechanical support for the device to be temperature-controlled - sensor, bearing, electronic element -, characterized in that the channel (14) guiding the heat transport medium is designed at least in sections in such a way What is formed is that the channel coils (29) are formed by sections of segment sheet metal recesses (39 / i; 54 / a, 54 / i) which have a clear cross-sectional overlap, the segment sheets (32 / i; 52 / i) being firmly bonded to one another and border sections of flat channel sections that oppose each other by the sheet thickness of the segment sheets r are offset, at least two cooling circuits are provided which can be operated with different heat transport fluids and a gas is used as heat transport fluid in at least one of the cooling circuits.
2. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssig feste Verbin- düng der Segmentbleche (32/i; 52/i) durch Löten erzielt ist. 2. Heat transport device according to claim 1, characterized in that the integrally fixed connection of the segment sheets (32 / i; 52 / i) is achieved by soldering.
3. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötung in einem Hart- oder Hochtemperaturlötprozess erfolgt .3. Heat transport device according to claim 2, characterized in that the soldering is carried out in a hard or high temperature soldering process.
4. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (12; 50) mindestens eine Segmentplatte umfasst, die aus einem Keramikmaterial besteht, das durch Lötung mit mindestens einem benachbarten Segmentblech fügbar ist.4. Heat transport device according to claim 3, characterized in that the block (12; 50) comprises at least one segment plate which consists of a ceramic material which can be joined by soldering with at least one adjacent segment plate.
5. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksegment (64; 66) zwischen zwei Segmentblechen angeordnet und mit diesen verlötet ist.5. Heat transport device according to claim 4, characterized in that the ceramic segment (64; 66) is arranged between two segment sheets and is soldered to them.
6. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksegment (64) zwischen mit Wärmetransportkanälen versehenen Abschnitten eines Gehäuses angeordnet ist.6. Heat transport device according to claim 5, characterized in that the ceramic segment (64) is arranged between sections of a housing provided with heat transport channels.
7. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils einseitig von der Keramikplatte (64) angeordneten kühlbaren Abschnitte jeweils einem eigenen Wärmetransportkreislauf zuge- ordnet sind.7. Heat transport device according to claim 6, characterized in that the coolable sections arranged on one side of the ceramic plate (64) are each assigned a separate heat transport circuit.
8. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden kühlbaren Blockteile (12 und 50) hydraulisch hintereinander ge- schaltet sind, und dass eine Vorlaufleitung vorgesehen ist, die durch miteinander fluchtende Ausnehmungen der Segmentplatten und der Keramikscheibe gebildet ist und von einem Zulaufanschluss aus direkt in den thermisch extremalen Bereich des Mehrschichtblockes führt.8. Heat transport device according to claim 6 or 7, characterized in that the two coolable block parts (12 and 50) are hydraulically connected in series, and that a flow line is provided which is formed by mutually aligned recesses of the segment plates and the ceramic disc and by an inlet connection from directly in leads the thermally extreme area of the multilayer block.
9. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da- durch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Temperaturbereiche des Blocks zugeordneten Transportmittelkanäle hydraulisch parallel geschaltet sind, wobei eine gemeinsame Zulaufleitung und eine gemeinsame Rücklaufleitung jeweils durch miteinander fluchtende Öffnung der Segmentbleche und des keramischen Zwischenstücks gebildet sind.9. Heat transport device according to claim 5 or 6, characterized in that the different temperature ranges of the block associated transport means channels are hydraulically connected in parallel, wherein a common inlet line and a common return line are each formed by mutually aligned opening of the segment sheets and the ceramic intermediate piece.
10. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Segmentbleche un- terschiedlicher Dicke vorgesehen sind.10. Heat transport device according to one of claims 1 to 9, characterized in that segment sheets of different thickness are provided.
11. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Segmentbleche zwischen einem Wert minimaler Dicke und einem Wert maxi- aier Dicke schrittweise monoton zunimmt.11. Heat transport device according to claim 10, characterized in that the thickness of the segment sheets between a value of minimum thickness and a value of maximum thickness gradually increases monotonously.
12. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Kühler.12. Heat transport device according to one of claims 1 to 11, characterized by its design as a cooler.
13. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentbleche alternierend als Kernteile und als äußere radiale Kühlrippen bildende Teile ausgebildet sind, wobei die zur Temperie- rung vorgesehenen Transportmittelkanäle in den Kernteilen und den an diese unmittelbar anschließenden Kernbereichen der Kühlrippensegmente angeordnet sind. 13. Heat transport device according to claim 12, characterized in that the segment sheets are alternately formed as core parts and as parts forming outer radial cooling fins, the means of transport provided for temperature control being arranged in the core parts and the core regions of the cooling fin segments directly adjoining them.
14. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlgas ein auf Verdampfungstemperatur bei Normalbedingungen befindliches nicht brennbares Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas - z. B. Argon - genutzt ist, das über eine thermisch isolierte Zuflussleitung (67) in eine Kühlgaskammer (62) gelangt, in der ein zu kühlendes Sensor- oder Messelement (24) angeordnet ist.14. Heat transport device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a non-combustible gas such as nitrogen or a noble gas - z. B. argon - is used, which reaches a cooling gas chamber (62) via a thermally insulated inflow line (67), in which a sensor or measuring element (24) to be cooled is arranged.
15. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussleitung zylindrisch- rohrförmig ausgebildet ist und durch koaxial angeordnete Öffnungen der Segmentplatten des Metallblocks hindurchtritt und in dem durch die Öffnungen berande- ten Kanal durch radial nach innen vorspringende Haltenasen (71) von Öffnungsrändern einiger der Segmentbleche (32/i; 52/i) kraftschlüssig fixiert, z. B. eingeklemmt ist.15. Heat transport device according to claim 14, characterized in that the inflow line is cylindrical-tubular and passes through coaxially arranged openings of the segment plates of the metal block and in the channel bordered by the openings by radially inwardly projecting retaining lugs (71) of opening edges of some the segment plates (32 / i; 52 / i) fixed non-positively, z. B. is jammed.
16. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaszuleitungsrohr als dünnwandiges Edelstahlrohr (67) mit einer thermisch isolierenden Außenbeschichtung gebildet ist, die aus einem bei Normaltemperatur nachgiebigen Kunststoffmate- rial besteht.16. Heat transport device according to claim 17, characterized in that the gas supply pipe is formed as a thin-walled stainless steel pipe (67) with a thermally insulating outer coating, which consists of a flexible plastic material at normal temperature.
17. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die das Sensorelement (24) enthaltende Kühlgaskammer (62) einen zy- lindrisch-rohrförmigen Kammermantel (84) aus Titan hat, der an seinem dem Kühlkörper (12; 12, 50) abgewandten Ende eine Öffnung (91) berandet, die mittels einer Keramikscheibe (92) gasdicht abgeschlossen ist, die an einen radial inneren Ringflansch (88) des Titan-Mantelrohres hart angelötet ist.17. Heat transport device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the cooling gas chamber (62) containing the sensor element (24) has a cylindrical tubular chamber jacket (84) made of titanium, which on its the heat sink (12; 12, 50) facing the end of an opening (91) which is sealed gas-tight by means of a ceramic disc (92), which is brazed to a radially inner ring flange (88) of the titanium jacket tube.
18. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas in einem Kreislauf über ein Gas-Zuführungsrohr (64) und ein Gas- Rückführungsrohr (92) geführt ist, die durch Längskanäle der Kühlkörper-Anordnung (12; 12, 50) geführt und an eine Konditioniereinrichtung angeschlossen sind.18. Heat transport device according to claim 17, characterized in that the cooling gas is guided in a circuit via a gas feed pipe (64) and a gas return pipe (92) which are guided through longitudinal channels of the heat sink arrangement (12; 12, 50) and are connected to a conditioning device.
19. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 sowie mit einer Steuereinheit (10) für die Betriebssteuerung eines als Stellglied der Wärmetrans- porteinrichtung vorgesehenen, mit einem fluidischen Arbeits-Druckmedium betriebenen Antriebselements, insbesondere eines - doppelt wirkenden - pneumatischen oder hydraulischen Antriebszylinders (11) , zu dessen Ansteuerung ein elektrisch ansteuerbares Mag- netventil (21) vorgesehen ist, das durch Ausgangsimpulse einer elektronischen Untereinheit (32) ansteuerbar ist, die diese Ausgangsimpulse aus einer Verarbeitung von Befehlssignalen einer Zentraleinheit (12) sowie von Sensor-Ausgangssignalen generiert, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Steuereinheit (10) als Steuerstromquelle für das Magnetventil (21) einen die Funktion eines Akkumulators oder eines Kondensators vemittelnden elektrischen Ladungsspeicher (39) umfasst, dass b) zur Aufladung des Speichers (39) ein mittels eines rotatorischen pneumatischen Antriebsmotors (42) antreibbarer elektrischer Generator (41) der Steuereinheit (10) vorgesehen ist, und dass c) die Steuereinheit (10) als Speicher-Lade-Ventil (44) ein durch Ausgangssignale der aus dem Speicher (39) versorgten elektronischen Untereinheit (32) der Steuereinheit (10) ansteuerbares Magnetventil (44) umfasst, mittels dessen der pneumatische Antriebsmotor (42) an eine zentrale Druck- luft-Versorgung (23) des auch den Antriebszylinder (11) umfassenden pneumatischen Systems anschließ- b(ar und gegen diese absperrbar ist.19. Heat transport device according to one of claims 1 to 18 and with a control unit (10) for the operational control of a drive element provided as an actuator of the heat transport device, operated with a fluid working pressure medium, in particular a - double-acting - pneumatic or hydraulic drive cylinder (11 ), for the control of which an electrically controllable magnetic valve (21) is provided which can be controlled by output pulses from an electronic subunit (32) which generates these output pulses from processing command signals from a central unit (12) and from sensor output signals characterized in that a) the control unit (10), as the control current source for the solenoid valve (21), comprises an electrical charge store (39) imparting the function of a rechargeable battery or a capacitor, that b) for charging the store (39) by means of a rotary pneumatic drive motor (42) drivable electrical generator (41) of the control unit (10) is provided, and that c) the control unit (10) acts as a storage loading valve (44) by output signals from the electronic subunit (32) of the control unit supplied from the storage (39) (10) controllable solenoid valve (44), by means of which the pneumatic drive motor (42) can be connected ( ar and can be shut off) to a central compressed air supply (23) of the pneumatic system also comprising the drive cylinder (11).
20. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ladungszustand des e- lektrischen Speichers (39) überwachende Lade- Steuereinheit (39') vorgesehen ist, mittels derer das Speicher-Ladeventil (44) in seine die Druckluftquelle (23) mit dem Versorgungs-anschluß (43) des pneumati- sehen Antriebsmotors (42) verbindende Funktionsstellung II steuerbar ist, wenn der Ladungsinhalt des Speichers (39) unter einen Schwellenwert abgefallen ist.20. The heat transport device as claimed in claim 19, characterized in that a charge control unit (39 ') which monitors the charge state of the electrical store (39) and by means of which the store charge valve (44) is located in the compressed air source (23) Function position II connecting the supply connection (43) of the pneumatic drive motor (42) can be controlled when the charge content of the store (39) has dropped below a threshold value.
21. Wärmetransporteinrichtung nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eine elektronische Untereinheit (32) umfasst, die in Abhängigkeit von Befehlsimpulsen der Zentraleinheit (12), die mehrere Steuereinheiten (10) und Antriebszylinder (11) verwaltet, sowie von Zustands-Ausgangssignalen elektronischer Sensoren (36/1, 36/2 und 36/3) Ansteuersignale für die Ansteuerung des 4/3-Wege-Magnetventils 21 generiert, das die Bewegungen des Antriebszylinders (11) steuert. 21. Heat transport device according to claim 19 or claim 20, characterized in that the control unit (10) comprises an electronic sub-unit (32) which, as a function of command pulses from the central unit (12), which manages a plurality of control units (10) and drive cylinders (11) , and from status output signals from electronic sensors (36/1, 36/2 and 36/3) control signals for the control of the 4/3-way solenoid valve 21, which controls the movements of the drive cylinder (11).
22. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ansteuerung des 4/3-Magnetventils (21) vorgesehene Untereinheit (32) über drahtlose Übertragungsstrecken (38/1, 38/2 und 37/1, 37/2) mit der Zentraleinheit (12) kommuniziert.22. Heat transport device according to one of claims 19 to 21, characterized in that the subunit (32) provided for controlling the 4/3 solenoid valve (21) is provided via wireless transmission links (38/1, 38/2 and 37/1, 37 / 2) communicates with the central unit (12).
23. Wärmetransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Steuerung des Antriebszylinders (f) vorgesehene Steuerventil (21) und/oder das für die Antriebssteuerung des rotativen pneumatischen Antriebsmotors (42) bzw. des Gleichstromgenerators (41) vorgesehene 2/2 Wege- Magnetventil (44) jeweils als impulsgesteuertes Ven- til ausgebildet ist, das mittels eines Doppelhub- Magnetsystems (31) bzw. (46) ansteuerbar ist und nach einer Ansteuerung mittels einer Rasteinrichtung (31; 46) in seiner eingesteuerten Position gehalten ist, bis ein nächster, die Ansteuerung in die alternative Funktionsstellung vermittelnder Impuls generiert wird. 23. Heat transport device according to one of claims 19 to 22, characterized in that the control valve (21) provided for the control of the drive cylinder (f) and / or that for the drive control of the rotary pneumatic drive motor (42) or the direct current generator (41) The 2/2 way solenoid valve (44) provided is designed as a pulse-controlled valve, which can be controlled by means of a double-stroke magnet system (31) or (46) and, after activation by means of a latching device (31; 46), in its activated one Position is held until a next pulse, which mediates the control into the alternative functional position, is generated.
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