Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Kreislauf zum Kühlen einer Mehrzahl von Kühlstellen in Form von Komponenten einer Maschine, insbesondere in hüttentechnischen Gieß-, Prozess- und Umformanlagen.

Im Stand der Technik ist es bekannt, dass die Kühlung für insbesondere derartige Maschinen bei variablen verfahrenstechnischen, umformtechnischen und metallurgischen Anforderungen unterschiedliche Betriebsparameter wie Druck, Volumenstrom, Temperatur etc., bei der Herstellung von unterschiedlichsten hüttentechnischen Produkten über eine Vielzahl von Kühlstellen zur Verfügung stellen muss.

Die für diesen Zweck vorgesehenen bekannten geschlossenen Kühlkreisläufe weisen typischerweise zunächst einen ersten Kühlleitungszweig auf mit einem Druckerzeuger, typischerweise einer Pumpe zum Bereitstellen eines Druckes für ein Kühlmedium, welches in dem Kühlkreislauf zirkuliert. Neben dem ersten Kühlleitungszweig umfasst der Kühlkreislauf weiterhin eine Mehrzahl von jeweils zu dem ersten Kühlleitungszweig fluidleitend parallel geschalteten weiteren Kühlleitungszweigen. In diesen Kühlleitungszweigen ist typischerweise jeweils ein Ventil für das Kühlmedium eingebaut. Traditionell handelt es sich bei den Ventilen um manuell verstellbare Druckreduzierventile. Diese werden traditionell iterativ für jede einzelne Kühlstrecke bzw. für jeden einzelnen Kühlleitungszweig individuell manuell eingestellt.

Diese bekannten geschlossenen Kühlkreisläufe weisen den Nachteil auf, dass Störungen, wie Druckschwankungen und Leckagen in dem Kühlkreislauf nicht nur auf einzelne Kühlzweige begrenzt bleiben, sondern sich auf den gesamten Kühlkreislauf und insbesondere auch auf andere Zweige auswirken. Gleiches gilt für Defekte bei den zu kühlenden Kühlstellen bzw. Anlagenkomponenten oder wenn diese beispielsweise im Rahmen einer Reparatur ausgetauscht werden müssen. Auch bei derartigen Störungen bleibt die Kühlleistung für die einzelnen Kühlstellen nicht stabil.

Darüber hinaus sind im Stand der Technik grundsätzlich sogenannte Volumenstrom-Regelventile, auch Volumenstrom-Begrenzungsventile genannt, bekannt; siehe dazu beispielsweise das Handbuch„Selbsttätige Regelarmaturen“ der Mankenberg GmbH, Spenglerstraße 99, 23556 Lübeck, Deutschland

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bekannten geschlossenen Kühlkreislauf zum Kühlen einer Mehrzahl von Kühlstellen dahingehend weiterzubilden, dass die Kühlleistung an den einzelnen Kühlstellen auch im Fall von Störungen stabilisiert und besser validierbar wird; insbesondere soll die Kühlleistung an den einzelnen Kühlstellen weitgehend unabhängig von der Kennlinie der einzelnen Kühlstellen und dem Druck des Kühlmediums werden. Weiterhin zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, den Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand für den Kühlkreislauf zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist der erfindungsgemäße geschlossene Kühlkreislauf dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest den beiden Kühlleitungszweigen mit den Ventilen jeweils eine individuell Volumenstromregelung vorgesehen ist zum Regeln des Volumenstromes des Kühlmediums in dem jeweiligen Kühlleitungszweig mit Hilfe des Ventils als Stellglied auf einen vorgegebenen Kühlleitungszweig spezifischen Volumenstrom-Sollwert.

Durch diese für jeden Kühlstellenzweig individuell vorgesehene Volumenstromregelung wird die Kühlleistung stabilisiert und zwar unabhängig von den Druckverhältnissen des Kühlmediums in dem Kühlkreislauf und unabhängig von Veränderungen in den zu kühlenden Kühlstellen bzw. Maschinenkomponenten. Die so erreichte Stabilisierung der Kühlleistung bewirkt vorteilhafterweise eine Reduktion der Inbetriebnahmezeit und des Wartungsaufwandes. Weiterhin führt sie zu einer Verlängerung der Lebenszeit der zu kühlenden Maschinenkomponenten und zu einer Reduktion der Betriebskosten.

Die einem Kühlleitungszweig zugeordneten und von diesem zu kühlenden Kühlstellen sind mit dem Kühlleitungszweig wärmeleitend verbunden, vorzugsweise direkt oder über einen Wärmetauscher. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Volumenstromregelung mit dem Ventil in Form eines selbsttätigen Volumenstrom-Regelventils ausgebildet, welches die Volumenstromregelung in sich integriert hat. Dies bedeutet, dass dieses selbsttätige Volumenstrom-Regelventil alle ansonsten für einen vollständig aufgebauten Regelkreis notwendigen Komponenten, d. h. eine Messeinrichtung, einen Soll-/lst-Wert-Vergleicher, eine Regeleinrichtung und eine Stelleinrichtung in sich vereinigt. Konkret ist ein solches selbsttätiges Volumenstrom-Regelventil ausgebildet, aufgrund einer von ihm selber detektierten Druckänderung des Kühlmediums an seinem Ausgang den Volumenstrom des Kühlmediums durch das selbsttätige Volumenstrom-Regelventil hindurch auf einen vorgegebenen kühlleitungsspezifischen Volumenstrom-Sollwert einzuregeln. Aufgrund des selbsttätigen Betriebs dieses Volumenstrom-Regelventils entfallen damit alle im Stand der Technik noch immer notwendigen manuellen iterativen Einstellungen von kühlleitungszweigspezifischen Ventilen. Der Beschreibung ist eine einzige Figur beigefügt, welche den geschlossenen Kühlkreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figur nochmals detailliert beschrieben.

Die Figur zeigt den geschlossenen Kühlkreislauf 100 zum Kühlen einer Mehrzahl von Kühlstellen K1 ... -N, wobei N eine natürliche Zahl meint. Bei den Kühlstellen handelt es sich typischerweise um Maschinen oder Komponenten von Maschinen, insbesondere um Komponenten einer hüttentechnischen Maschine, wie beispielsweise einer Gießanlage zum Gießen eines Gießstrangs aus Stahl, eine Umformanlage, weiter insbesondere einer Walzanlage zum Umformen des Gießstrangs zu einem Metallband oder um eine Bandbehandlungsanlage zum prozesstechnischen Behandeln des Gießstrangs oder des Metallbandes. Ein weiteres Beispiel für eine Komponente einer hüttentechnischen Maschine ist das Segment in der Gießanlage. Bei dem Strangführungssegment einer Gießanlage handelt es sich typischerweise um einen Oberrahmen und einen Unternahmen, die jeweils eine Mehrzahl von Strangführungsrollen tragen und beabstandet gegenüberliegend mechanisch miteinander gekoppelt sind zum Aufspannen eines Rollenspaltes zum Führen des Gießstrangs nach Verlassen der (Gieß-)Kokille der Gießanlage.

Der geschlossene Kühlkreislauf 100 umfasst gemäß der Figur einen ersten Kühlleitungszweig n=0 mit einem Druckerzeuger 110, bei dem es sich beispielsweise um eine Pumpe handeln kann. Dieser Druckerzeuger 110 dient zum Bereitstellen eines Drucks für ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, welches in dem Kühlkreislauf 100 zirkuliert. Ebenso befindet sich in dem ersten Kühlleitungszweig ein Wärmetauscher 120, welcher der Rückkühlung des durch die Kühlung der Kühlstellen erwärmten Kühlmediums dient. Neben dem ersten Kühlleitungszweig umfasst der hier zu betrachtende geschlossene Kühlkreislauf weiterhin eine Mehrzahl von jeweils zu dem ersten Kühlleitungszweig n=0 fluidleitend parallel geschalteten weiteren Kühlleitungszweigen n=1 ... -N. Jedem dieser weiteren Kühlleitungszweigen n=1 -N ist vorzugsweise eine zu kühlende Kühlstelle K1 -N zugeordnet, die mit ihrem Kühlleitungszweig wärmeleitend verbunden ist. In zumindest zweien dieser Kühlleitungszweige ist jeweils ein Ventil 130-1 ... -N für das Kühlmedium eingebaut.

Erfindungsgemäß ist in zumindest zweien der Kühlleitungszweige n=1 ... -N jeweils eine individuelle Volumenstromregelung vorgesehen zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmediums in dem jeweiligen Kühlleitungszweig n mit Hilfe des Ventils als Stellglied auf einen vorgegebenen Kühlleitungszweig spezifischen Volumenstrom-Sollwert.

Eine besonders einfache Ausgestaltung zur Realisierung dieser kühlleitungszweigspezifischen Volumenstromregelung besteht darin, dass diese Volumenstromregelung in jedem Zweig in Form eines selbsttätigen Volumenstrom-Regelventils 130-1 ... -N ausgebildet wird. Dieses selbsttätige Volumenstrom-Regelventil ersetzt dann vollständig einen ansonsten für jeden einzelnen Kühlleitungszweig notwendigen Volumenstrom-Regelkreis

Optional kann in zumindest einzelnen Kühlleitungszweigen eine separate Volumenstrom-Messeinrichtung 140-1 ... N zum Erfassen des zweigspezifischen Volumenstroms vorgesehen sein, insbesondere, wenn eine solche Messeinrichtung nicht bereits in dem Volumenstrom-Regelventil integriert ist.

Der beanspruchte geschlossene Kühlkreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung stabilisiert die Temperatur an den einzelnen Kühlstellen auf einen gewünschten Temperatur-Sollwert, weil die Temperatur proportional zu dem nunmehr durch die Regelung stabilisierten Volumenstrom-Sollwert ist. Mit dem Konstanthalten der Temperatur verlängern sich die Standzeiten der zu kühlenden

Maschinenkomponenten (Kühlstellen) und es werden Schäden und Verschleiß an den besagten Kühlstellen reduziert. Darüber hinaus bietet diese individuelle Volumenstromregelung in jedem einzelnen Kühlleitungszweig den Vorteil, dass Leckagen in dem Kühlkreislauf automatisch kompensiert werden. Abgleichungen bzw. Abweichungen in den Kennlinien bei den zu kühlenden

Maschinenkomponenten, wie sie durch den Austausch von solchen Maschinenkomponenten beispielsweise im Wartungsfalle entstehen können, werden durch die beanspruchte kühlleitungszweigspezifische und damit maschinenkomponentenspezifische Volumenstromregelung ebenfalls automatisch ausgeglichen. Schließlich ermöglicht die kühlleitungszweig- bzw. kühlstellenspezifische Volumenstromregelung bzw. Temperaturregelung eine einfache Anpassung von Kühlleistungen einzelner Kühlstellen ohne Beeinflussung von Kühlleistungen anderer Kühlstellen in den parallelen Nachbarkühlzweigen. Jeder zu kühlenden Kühlstelle ist jeweils individuell ein Kühlleitungszweig zugeordnet.

Bezugszeichenliste

100 Kühlkreislauf

110 Druckerzeuger

120 Wärmetauscher

130-1 ... -N Ventil

140-1 ... N Volumenstrom-Messeinrichtung

K1 ... -N Kühlstellen

N natürliche ganze Zahl n=0 Kühlleitungszweig

n=1 ... -N Kühlleitungszweig