Beschreibung

Kühlgerät, Kühlmodul für ein Kühlgerät sowie Verfahren zur Reparatur eines Kühlgeräts

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem in einem Modulgehäuse angeordneten Kühlmodul, ein derartiges Kühlmodul sowie ein Verfahren zur Reparatur eines solchen Kühlgeräts mit einem Kühlmodul.

Kühlgeräte werden sowohl im privaten als auch im gewerblichen und industriellen Bereich zum Kühlen von Räumen oder Komponenten eingesetzt. Insbesondere bei technisch hoch entwickelten Geräten, wie beispielsweise in der Medizintechnik, bestehen hohe Anforderungen an die Kühlleistung eines Kühlgeräts.

Bei einem Kühlgerät sind üblicherweise ein Verdampfer, ein Verdichter, ein Verflüssiger sowie ein Expansionsventil über ein Leitungssystem zu einem geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden, in dem ein Kältemittel geführt ist. Im Betrieb des Kühlgerätes wird auf Seiten des Verdampfers Wärme zugeführt. Die zugeführte Wärme wird insbesondere aus einem Kälteträgerkreislauf entzogen, so dass der Kälteträgerkreislauf zur Kühlung des Raumes bzw. der zu kühlenden Komponente herangezogen werden kann.

Beim Einsatz zum Kühlen von industriellen Geräten, beispielsweise zur Kühlung von medizinischen Diagnose- oder Therapiegeräten, wie ein Magnetresonanz- und/oder Computertomograph, werden derartige Kühlgeräte teilweise in Modulbauschränken an- geordnet. Das zu kühlende Gerät wird über den Kälteträgerkreislauf über ein Leitungssystem mit Kühlmittel, üblicherweise Kühlwasser, zum Kühlen versorgt.

Zur Verflüssigung des im Kreislauf geführten Kältemittels im Kühlgerät ist im Verflüssiger ein Wärmeentzug erforderlich. Dies erfolgt durch einen Wärmetauscher, der bei- spielsweise die Wärme an ein im Kreislauf geführtes Kühlwasser abgibt.

Bei technisch hoch entwickelten Geräten, die in entsprechend teuren Anlagen, wie beispielsweise Magnetresonanzanlagen oder Computertomographen angeordnet sind, ist

ein dauerhafter und zuverlässiger Betrieb erforderlich, um Stillstandzeiten des technischen Geräts zu vermeiden. Falls ein Defekt auftritt, ist eine möglichst rasche und schnelle Wiederinbetriebnahme gewünscht, um die durch den Ausfall entstandenen Kosten möglichst gering zu halten. Aufgrund der teilweise aufwändigen Technologie und der komplexen Verrohrung eines Kühlgeräts ist eine Reparatur des Kühlgeräts mitunter sehr zeitaufwändig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Falle eines Defekts eines Kühlgeräts dessen Stillstandzeiten möglichst gering zu halten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kühlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Kühlgerät umfasst danach ein in einem Modulgehäuse angeordnetes Kühlmodul, welches einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Verflüssiger und ein Expansionsventil als Hauptkomponenten sowie Leitungen umfasst, über die die Haupt- komponenten zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden sind, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kühlmodul ist als eine in sich abgeschlossene Baueinheit auf einer Plattform austauschbar in dem Modulgehäuse angeordnet und über zumindest eine reversibel lösbare Trennstelle mit weiteren Kühlgerät-Komponenten verbunden.

Von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Hauptkomponenten des Kühlgeräts zu einem Kühlmodul als Baueinheit zusammengefasst sind, welches in einfacher Weise austauschbar im Kühlgerät angeordnet ist. Im Falle eines Defekts ist lediglich erforderlich, dass das gesamte Kühlmodul aus dem Kühlgerät entnommen und durch ein funktionsfähiges ersetzt wird. Um diese leichte Austauschbarkeit zu ermöglichen, ist vorgese- hen, dass das Kühlmodul über die reversibel lösbare Trennstelle von den weiteren Kühlgerät-Komponenten trennbar ist. Bei Austausch sind daher keinerlei Trenn-, Lötoder Schweißarbeiten erforderlich. Unter reversibel lösbar werden daher insbesondere solche Verbindungen verstanden, bei denen zwei Verbindungsteile wiederholbar mit der Hand oder auch mit einem entsprechenden Werkzeug gelöst und wieder miteinan- der verbunden werden können. Da die zu einem Kreislauf miteinander verbundenen Hauptkomponenten gemeinsam das Kühlmodul bilden, muss der geschlossene Kreislauf nicht getrennt oder geöffnet werden. Dies erleichtert den Austausch, da einfach eine vorgefertigte, betriebsfertige Baueinheit in das Kühlgerät eingesetzt und lediglich

über die zumindest eine Trennstelle mit den weiteren Kühlgerät-Komponenten verbunden werden muss, so dass die Funktionsfähigkeit des Kühlgeräts wieder hergestellt ist. Durch die Anordnung des Kühlmoduls auf einer Plattform ist das Kühlmodul insgesamt sehr einfach handhabbar. Zum Austausch des defekten Kühlmoduls ist daher lediglich erforderlich, dass mit einem entsprechenden Handhabungsgerät, wie beispielsweise einem Hubwagen oder dergleichen, das Kühlmodul mit der Plattform gemeinsam - aus bzw. in das insbesondere als Modulschrank ausgebildete Modulgehäuse herausgezogen bzw. eingeschoben wird.

Insgesamt ist hierdurch ein sehr zügiger und einfacher Austausch eines defekten

Kühlmoduls mit einem funktionsfähigen Kühlmodul ermöglicht, so dass die Stillstandzeit des Kühlgeräts bei einem Defekt innerhalb des Kühlmoduls sehr gering ist. Das defekte Kühlmodul kann dann problemlos einer aufwändigen Wartung oder Reparatur zugeführt werden.

Zweckdienlicherweise ist hierbei die Plattform als ein im Modulgehäuse reversibel lösbar befestigtes Einschubelement ausgebildet. Das Kühlmodul selbst ist hierbei vorzugsweise lediglich mittelbar über die Plattform im Kühlgerät befestigt. Zum Austausch muss daher nur die Plattform aus dem Modulgehäuse herausgezogen werden. Die Ausgestaltung als Einschubelement erlaubt hierbei einen besonders einfachen Austausch. Die Plattform mit dem darauf angeordneten Kühlmodul wird mit Hilfe des Handhabungsgeräts in einfacher Weise seitlich eingeschoben.

Zweckdienlicherweise umfasst hierbei die Plattform eine Trageinheit, auf der das Kühl- modul angeordnet ist. Diese Trageinheit ist beispielsweise eine Tragplatte, ein Traggitter oder sind Tragstreben. Die Trageinheit weist hierbei eine ausreichende Eigenstei- figkeit auf, so dass die einzelnen Elemente des Kühlmoduls mechanisch sicher von der Trageinheit verwindungssteif und unverrückbar getragen werden.

Um eine einfache Handhabung mit einem Handhabungsgerät, insbesondere einer Hubeinheit, wie Hubwagen, Gabelstapler oder dergleichen zu ermöglichen, weist die Plattform an ihrer Unterseite Stützelemente auf, die zwischen sich einen Freiraum zum Untergreifen der Plattform mit einer solchen Handhabungseinheit einschließen. Die

Plattform mit dem Kühlmodul kann daher in einfacher Weise auf dem Boden, in Regalen oder auch in das Modulgehäuse eingesetzt und dort von der Hubeinheit Untergriffen werden.

Die weiteren Kühlgerät-Komponenten sind vorzugsweise ein Kälteträgerkreislauf und je nach Ausgestaltung des Kühlgeräts bei Bedarf ein Kühlkreislauf sowie eine elektrische Steuereinheit. Diese weiteren Kühlgerät-Komponenten sind jeweils über eine reversibel lösbare Trennstelle mit dem Kühlmodul verbunden. Der Kälteträgerkreislauf ist hierbei zum Wärmeaustausch mit dem Verdampfer und der Kühlkreislauf zum Wärmeaus- tausch mit dem Verflüssiger vorgesehen. Wesentlich für das zu kühlende Gerät bzw. für den zu kühlenden Raum ist hierbei der Kälteträgerkreislauf, der für das zu kühlende Gerät eine Wärmesenke bildet. Vorzugsweise sind die Komponenten für den Kältekreislauf und/oder für den Kühlkreislauf innerhalb des Modulgehäuses angeordnet. Derartige weitere Komponenten sind jeweils eine Pumpe, ein Ausdehnungsgefäß, Armatu- ren sowie alle notwendigen Rohr- oder Schlauchleitungen. Diese Komponenten stehen auf Seiten des Kälteträgerkreislaufs ausschließlich über eine Rohr- oder Schlauchleitung mit dem zu kühlenden Gerät in Verbindung. Sämtliche zur Kühlung erforderlichen Komponenten sind daher innerhalb des Kühlgeräts neben dem austauschbar befestigten Kühlmodul vorgesehen. Das Kühlgerät selbst ist daher insgesamt ebenfalls als eine Baueinheit ausgebildet, an die lediglich noch das zu kühlende Gerät über entsprechende Schlauchverbindungen angeschlossen werden muss bzw. an das noch eine Kühlwasserleitung angeschlossen werden muss.

Um ein einfaches Lösen der Trennstellen zu ermöglichen, sind die einzelnen reversibel lösbaren Trennstellen für den Kälteträgerkreislauf und/oder für den Kühlkreislauf leicht zugänglich nebeneinander angeordnet. Die Trennstellen sind daher vorzugsweise alle an dem gleichen Ort oder in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet, insbesondere von einer Seite her zugänglich, so dass zum Lösen der Trennstellen nur wenige Handgriffe erforderlich sind.

Diese Trennstellen sind hierbei zweckdienlicherweise nach Art einer lösbaren Kupplung ausgebildet, d.h. die Trennstelle umfasst zwei Kupplungsteile, die lösbar miteinander

verbunden sind. Hierbei können übliche Rohr- oder Schlauchkupplungen vorgesehen sein.

Bevorzugt umfassen diese hydraulischen Trennstellen ergänzend noch ein absperrba- res Ventil, so dass beim Lösen der Trennstelle und insbesondere der Kupplung automatisch die an der Trennstelle geöffnete Rohr- oder Schlauchverbindung des Kälteträgerkreislaufs bzw. des Kühlkreislaufs verschlossen wird, so dass kein Kälteträgermittel bzw. kein Kühlmittel, jeweils vorzugsweise Wasser, auslaufen kann. Das Ventil ist hierbei beispielsweise integraler Bestandteil der Kupplung, welche derart ausgebildet ist, dass beim Trennen der beiden Kupplungsteile automatisch das Ventil schließt.

Die elektrische Trennstelle zur Trennung der elektrischen Versorgungsleitungen bzw. Steuerleitungen von der elektrischen Steuereinheit ist zweckdienlicherweise als eine einfache elektrische Steckverbindung ausgebildet. Anstelle der Steckverbindung kön- nen auch Klemm- oder Schraubverbindungen eingesetzt sein. Zweckdienlicherweise ist hierbei vorgesehen, dass sämtliche elektrische Versorgungs- und Steuerleitungen in einer einzigen Trennstelle zusammengefasst sind, so dass lediglich eine elektrische Trennstelle (Steckverbinder) gelöst werden muss. über die elektrische Steuereinheit werden die einzelnen Komponenten des Kühlmoduls angesteuert. Dies sind beispiels- weise Armaturen, Ventile, wie beispielsweise das Expansionsventil, der Verdichter, etc.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Kühlmodul für ein derartiges Kühlgerät gemäß Anspruch 10. Ein derartiges Kühlmodul eignet sich insbesondere als Austausch- oder Ersatz-Kühlmodul, das einfach und schnell zum Ersatz eines defekten Kühlmoduls in ein Kühlgerät eingesetzt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kühlmodul hierbei zusammen mit einem Handhabungsgerät, wie beispielsweise einem Hubwagen, in einer Transportverpackung angeordnet. Hierdurch ist insgesamt ein komplettes Austauschkonzept für ein derartiges Kühlmodul gebildet. In der Transportverpackung ist das Kühlmodul sicher vor Beschädigungen geschützt. Zugleich ist durch die Bereitstellung des Handhabungsgeräts innerhalb der Transportverpackung bei Bedarf vor Ort jederzeit der Austausch ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Reparatur eines derartig beschriebenen Kühlgeräts gemäß Anspruch 12. Bei der Reparatur wird derart vorgegangen, dass ein defektes Kühlmodul aus dem Kühlgerät entnommen und durch ein gleichartiges Austausch-Kühlmodul ersetzt wird. Zum Ausbau des defekten Kühlmoduls sowie zum Einbau des Austausch-Kühlmoduls wird lediglich die zumindest eine reversibel lösbare Trennstelle gelöst bzw. wieder verbunden, ohne dass ein Eingriff in den geschlossenen Kreislauf des Kühlmoduls erfolgt.

Die im Hinblick auf das Kühlgerät angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Kühlmodul sowie auf das Verfahren zur Reparatur eines Kühlgeräts anzuwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und vereinfachten Darstellungen:

Fig. 1 ein Schaltschema für ein Kühlgerät,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Transportverpackung mit darin angeordnetem Kühlmodul sowie Hubwagen, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Modulschrankes mit Kühlgerät, wobei ein Kühlmodul des Kühlgeräts mit Hilfe einer Hubeinheit aus dem Modulschrank gezogen wird,

Fig. 4 das ausgetauschte Kühlmodul mit der Hubeinheit, abgestellt auf einer Palette zur Zwischenlagerung, sowie Fig. 5 die Entnahme des Ersatz-Kühlmoduls aus der Transportverpackung.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.

Ein Kühlgerät 2, welches beispielsweise zur Kühlung eines medizinischen Geräts, in- sbesondere Diagnosegerät wie Magnetresonanzanlage oder Computertomographieanlage vorgesehen ist umfasst gemäß der Schemadarstellung nach Fig. 1 als Kernkomponente ein Kühlmodul 4, welches als eigenständige Baueinheit ausgebildet ist. Dieses Kühlmodul 4 ist in der Fig. 1 durch eine gezackte Umrandung dargestellt. Das Kühlmo-

dul 4 bildet die eigentliche Kerneinheit des Kühlgeräts 2. Das Kühlmodul 4 weist als Hauptkomponenten einen Verflüssiger 6, einen Verdampfer 8, einen Verdichter 10 sowie ein Expansionsventil 12 auf. Diese Hauptkomponenten des Kühlmoduls 4 sind über ein Rohrleitungssystem 14 bildende Leitungen zu einem geschlossenen Kreislauf ver- bunden. Im Betrieb wird in diesem geschlossenen Kreislauf ein Kältemittel in an sich bekannter Weise geführt. Das Rohrleitungssystem 14 umfasst im Ausführungsbeispiel auch eine Bypass-Heißgasleitung 16. Im Rohrleitungssystem 14 sind mehrere Ventile 18 vorgesehen, die zur Steuerung des Kreisprozesses dienen.

Der Betrieb des Kühlmoduls 4 wird allgemein über eine elektrische Steuereinheit 20 gesteuert. Diese steht über elektrische Leitungen 22 mit verschiedenen elektrischen Komponenten 24 des Kühlmoduls 4 in Verbindung. Diese Komponenten 24 sind beispielsweise Stellmotoren für Ventile 18, Sensoren oder dergleichen.

Sowohl der Verflüssiger 6 als auch der Verdampfer 8 bilden Wärmetauscher, die im Falle des Verflüssigers 6 zur Wärmeabgabe und im Falle des Verdampfers 8 zur Wärmeaufnahme vorgesehen sind. Hierzu steht der Verflüssiger 6 mit einem Kühlkreislauf 26 in Verbindung. Der Verdampfer 6 steht mit einem Kälteträgerkreislauf 28 in Verbindung. In beiden Fällen ist im Ausführungsbeispiel jeweils Wasser als Kälteträgermit- tel bzw. als Kühlmittel vorgesehen. Beide Kreisläufe 26,28 umfassen wiederum mehrere Komponenten, wie Pumpen 30, Ausdehnungsgefäße 32, ein Leitungssystem 34 sowie diverse weitere Armaturen, wie beispielsweise Absperrventile 36. Die Leitungssysteme 34 des Kühlkreislaufs 26 sowie des Kälteträgerkreislaufs 28 sind jeweils über eine Zu- und Ableitung mit dem Rohrleitungssystem 14 des Kühlmoduls 4 verbunden.

Das Kühlmodul 4 ist daher insgesamt einerseits elektrisch mit der elektrischen Steuereinheit 20 sowie andererseits hydraulisch mit dem Kühlkreislauf 26 sowie dem Kälteträgerkreislauf 28 verbunden. Die Verbindungen zu diesen drei zum Kühlgerät 2 gehörigen Baugruppen werden durch jeweils eine reversibel lösbare Trennstelle 38A,B,C ge- bildet. Die Trennstellen sind in Fig. 1 durch schwarze Balken symbolisch dargestellt.

Zu den beiden Kreisläufen 26,28 sind dies die beiden hydraulischen Trennstellen 38A.B, die durch hier nicht näher dargestellte Kupplungen ausgebildet sind. Diese

Kupplungen weisen zwei Kupplungsteile auf, über die jeweils die Zu- bzw. Ableitung leicht und reversibel getrennt bzw. wieder miteinander verbunden werden können. Um ein Auslaufen des Kälteträgermittels bzw. des Kühlmittels aus dem jeweiligen Leitungssystem 34 zu verhindern, sind die Absperrventile 36 sowie gegebenenfalls weitere Ab- Sperrventile auch auf Seiten des Kühlmoduls 4 vorgesehen.

Auf Seiten der elektrischen Trennstelle 38C ist vorzugsweise ein ebenfalls hier nicht näher dargestellter elektrischer Steckverbinder vorgesehen, über den gleichzeitig alle elektrischen Leitungen 22 gemeinsam getrennt bzw. verbunden werden können. Die elektrische Trennstelle 28C kann hierbei in unmittelbarer Nähe der Steuereinheit 20 vorgesehen sein, die üblicherweise in einem Schaltkasten integriert ist. Die Steckverbindung ist hierbei beispielsweise unmittelbar am Schaltkasten ausgebildet.

Durch die Anordnung dieser leicht lösbaren Trennstellen 38A ₁ B ₁ C ist ein einfacher Aus- tausch des Kühlmoduls 4 ermöglicht. Hierbei ist kein Eingriff in den geschlossenen Kreislauf des Kühlmoduls 4 erforderlich. Der Aufbau des Kühlgeräts 2 mit dem Kühlmodul 4 sowie das Vorgehen beim Ersetzen eines defekten Kühlmoduls 4A durch ein Austausch-Kühlmodul 4B wird nunmehr anhand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert.

Ein Austausch-Kühlmodul 4B wird in einer wieder verwertbaren Transportverpackung 40 gemeinsam mit einer als Hubeinheit 42 ausgebildeten Handhabungseinheit bereitgestellt. Die Transportverpackung 40 ist in Fig. 2 mit einem geöffneten Seitenteil dargestellt. Mit Hilfe der Hubeinheit 42 wird dann im Schritt gemäß Fig. 3 das defekte Kühlmodul 4A aus einem Modulschrank 44 herausgezogen, in dem sämtliche Kompo- nenten des Kühlgeräts 2 untergebracht sind. Zuvor wurden die Trennstellen 38A, B, C gelöst.

Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Schritt wird das defekte Kühlmodul 4A zwischengelagert und hierzu auf einer Palette 46 abgelegt, die in der Transportverpackung 40 mit- geliefert wurde. Schließlich wird im Schritt gemäß Fig. 5 das Austausch-Kühlmodul 4B aus der Transportverpackung 40 herausgezogen und in den nunmehr freien Platz im Modulschrank 44 eingeschoben. Schließlich wird das Austausch-Kühlmodul 4B über die lösbaren Trennstellen 38A,B,C wieder an die restlichen Komponenten des Kühige-

räts 2 angeschlossen. Das Kühlgerät 2 ist sofort wieder betriebsbereit. Das defekte Kühlmodul 4A kann mit Hilfe der Transportverpackung 40 zum Hersteller des Kühlgeräts 2 oder zu einem Reparatur- oder Wartungsbetrieb zur Reparatur gebracht werden. Insgesamt ist durch die leichte Austauschbarkeit des Kühlmoduls 4 und durch den Er- satz durch ein Austausch-Kühlmodul 4B eine sehr kurze Stillstandzeit des Kühlgeräts 2 und damit eine sehr kurze Stillstandzeit eines über das Kühlgerät 2 zu kühlenden Gerätes erreicht.

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist das Kühlmodul 4.4A.4B auf ei- ner Plattform 48 befestigt. Diese Plattform 48 ist als ein Einschubelement ausgebildet, welches gemeinsam mit dem darauf montierten Kühlmodul 4,4A,4B in den Modulschrank 44 eingeschoben wird bzw. aus diesem herausgezogen wird. Die Plattform 48 umfasst hierbei eine Tragplatte 50, auf der das Kühlmodul 4,4A,4B montiert ist. Das gesamte Kühlmodul 4,4A,4B ist vorzugsweise ausschließlich auf der Plattform 48 be- festigt. Im eingebauten Zustand im Modulschrank 44 werden die einzelnen Komponenten des Kühlmoduls 4 lediglich über die lösbaren Trennstellen 38A,B,C mit den weiteren Komponenten verbunden. Eine einzelweise Befestigung der einzelnen Komponenten des Kühlmoduls 4 am Gerüst des Modulschranks 44 erfolgt nicht.

Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der Modulschrank 44 in Modulbauweise aus einzelnen Gerüstteilen gebildet mit einem Bodenteil und einem Deckelteil und bei Bedarf mit seitlichen Verkleidungsteilen. Das Kühlmodul 4.4A.4B ist im oberen Teilbereich des Modulschranks 44 angeordnet. Im unteren Teilbereich sind weitere Komponenten des Kühlgeräts 2, wie der Kühlkreislauf 26 sowie der Kälteträgerkreislauf 28 mit entspre- chenden Verdichtern 30, Ausdehnungsgefäßen 32 und Rohrleitungssystemen 34 angeordnet. Die Steuereinheit 20 befindet sich üblicherweise innerhalb eines Schaltkastens außerhalb des Modulschrankes 44 (nicht dargestellt).

Bezugszeichenliste

Kühlgerät

Kühlmodul A defektes Kühlmodul B Austausch-Kühlmodul

Verflüssiger

Verdampfer 0 Verdichter 2 Expansionsventil 4 Rohrleitungssystem 6 Heißgasleitung 8 Ventil 0 elektr. Steuereinheit 2 elektr. Leitung 4 elektr. Komponenten 6 Kühlkreislauf 8 Kälteträgerkreislauf

Pumpe

Ausdehnungsgefäß

Leitungssystem

Absperrventil A ₁ B ₁ C lösbare Trennstelle

Transportverpackung

Hubeinheit

Modulschrank

Palette

Plattform

Tragplatte