Die Serie HRS. - Bild: SMC Deutschland

Die Serie HRS mit einem Kühlleistungsbereich von 1,1 Kilowatt bis 4,9 Kilowatt (50 Hertz) setzt wie weitere Geräte von SMC auf umweltfreundliche Kältemittel (R407C und R410A). - Bild: SMC Deutschland

Eine effiziente Kühlung und Temperaturregelung ist für viele Industrieanwendungen mit Wärmeentwicklung unverzichtbar. Von Verpackungslinien und Schweißgeräten über Spritzguss- und Laseranwendungen bis hin zu Chopper-Buncher-Systemen: In Industrie und Forschung kommen Maschinen und Anlagen zum Einsatz, bei denen die Regulierung der Temperatur ein Schlüsselfaktor ist.

Präzise Temperaturregelung mit System

Für einen zuverlässigen Betrieb, weniger Ausschussraten und Ausfälle greifen Prozessingenieure auf leistungsstarke Kühl- und Temperiergeräte für zirkulierende Umlaufmedien zurück, die die eingestellte Temperatur präzise halten, wenig Energie benötigen und sich an unterschiedliche Anwendungen anpassen lassen. Bei der Wahl sollte darauf geachtet werden, das richtige Kühl- und Temperiergerät für die jeweilige Anwendung auszuwählen – relevant sind unter anderem Merkmale wie Kühlmethode, Kühlleistung, Temperaturstabilität, Baugröße oder Einsatzbereich. SMC, Spezialist für pneumatische und elektrische Automatisierung, verfügt hier über 40 Jahre Erfahrung und bietet für viele Anwendungen das passende Kühl- und Temperiergerät vom Standard- bis hin zum Hochleistungsbereich an.

Kühl- und Temperiergerät HRS040. - Bild: SMC Deutschland
Als kompaktes Kraftpaket bietet das Kühl- und Temperiergerät HRS040 mit 3,8 Kilowatt und einer Temperaturstabilität von ±0,1 °C maximale Kühlleistung bei minimierter Baugröße. - Bild: SMC Deutschland

Wasser- und Luftgekühlt für Automotive und Co.

Elementar ist unter anderem die Kühlmethode. Die Standardausführungen der luft- und wassergekühlten Kühl- und Temperiergeräte der Serie HRS etwa lassen Leitungswasser oder eine wässrige Ethylenglykollösung (15 Prozent) zu, um beispielsweise Servomotoren in der Automobilindustrie zu kühlen. Für die benötigte Kälte sorgt ein leistungsstarker Kompressor, der das Kältemittel verdichtet, bevor es durch einen luft- oder wassergekühlten Kondensator abgekühlt und verflüssigt wird.

Dann entzieht es im Verdampfer dem erhitzten Wasser/Ethylenglykol-Gemisch die Wärme – und der Kühlkreislauf beginnt erneut.

Rein luftgekühlt hingegen sind Modelle, die am Linearbeschleuniger S-DALINAC der TU Darmstadt eingesetzt werden, mit dessen Hilfe Kernphysiker mit Elektronen auf Atomkerne schießen. Damit Anlagenteile des Beschleunigers nicht heiß laufen, sorgt die Serie HRS für Kühlung und erfüllt selbst die hohen Anforderungen der Physiker an einfache Bedienung und hohe Temperaturstabilität

Hohe Temperaturstabilität ist das A und O

Ob Kunststoff-, Labor-, Diagnose- und Laseranwendungen oder Halbleitertechnik – oft müssen enge Temperaturfenster eingehalten werden. Sonst drohen teils dramatische Einbußen im Hinblick auf die Qualität und Quantität von Produkten. Aber auch die Zuverlässigkeit von Maschinen kann stark nachlassen, wenn Prozesstemperaturen den optimalen Bereich verlassen. Je nach Serie und Größe haben die Kühl- und Temperiergeräte von SMC eine Temperaturstabilität von ±0,1, ±0,5, ±1,0 oder ±2,0 °C.

Durch ein integriertes Expansionsventil samt Temperatursensor erreichen etwa die Hochleistungs-Modelle der Serie HRS090 eine hohe Temperaturstabilität von ±0,5 °C oder das Modell HRS040 eine Temperaturstabilität von ±0,1 °C. Dies trägt etwa im medizinischen Einsatz dazu bei, detaillierte Röntgenaufnahmen ohne Schwankungen des digitalen Signals zu erhalten – und ermöglicht präzisere Diagnosen. Neben verschiedenen Anwendungen in der Medizintechnik findet die präzise Temperaturstabilität in der Automobilindustrie und Lasertechnologie Verwendung.

Duale Systeme sparen Platz und Kosten

In der Kompaktheit liegt die Kraft – das trifft auch auf Kühlsysteme zu, die sich dadurch selbst auf engem Raum einsetzen lassen. Im Falle der TU Darmstadt etwa fiel die Wahl auf das Modell HRS018 auch wegen des geringen Gewichts von ca. 40 Kilogramm und der kompakten Bauform. Mit einer Höhe von nur 61,5 Zentimeter lassen sich die Geräte dieser Serie problemlos unter einem Tisch verstauen. Die Geräte arbeiten luftgekühlt und können ohne weiteres in Wandnähe aufgestellt werden.

Auch werden in vielen Industriezweigen Anwendungen wie Laserapplikationen eingesetzt, bei denen zwei verschiedene Wärmequellen wie ein Oszillator und ein optisches System unabhängig voneinander temperiert werden müssen. In der Regel sind dazu zwei Temperiergeräte nötig. Hier spielen Modelle wie etwa die Serie HRL ihre Vorteile aus, da sie zwei Kühl- und Temperiergeräte in einem einzigen kompakten Gehäuse zur separaten Temperatursteuerung kombinieren. Die Aufstellfläche reduziert sich so um mehr als ein Fünftel (22 Prozent). Sie trumpfen mit ihren Stärken beispielsweise in der Automobil- und Halbleiterfertigung genauso auf wie in der medizinischen oder optischen Industrie.

Die Serie HRR. - Bild: SMC Deutschland
Die Serie HRR ermöglicht es, mehrere Kühl- und Temperiergeräte in einem 19-Zoll-Standardrack zu platzieren und bietet Leistung auf engem Raum für die Laser-, Chemie-, Medizin- und Elektroindustrie. - Bild: SMC Deutschland

Bei vielen Fertigungsanwendungen wie bei der Kühlung von laserbestrahlten Werkstücken in der Laser-, Medizin-, Chemie- und Elektronikindustrie sind zudem mehrere Kühlgeräte notwendig, die entsprechend klein sein müssen. Hier überzeugen etwa die überaus kompakten Kühl- und Temperiergeräte der Serie HRR, die mit einer Höhe von nur 310 Millimeter problemlos in ein Standard-19-Zoll-Rack passen. Für die Wartung und Instandhaltung, wie z.B. der Tausch des Partikelfilters, muss das Gerät nicht aus dem Rack ausgebaut werden. Alle wichtigen Komponenten lassen sich einfach an der Frontseite austauschen. Kompakte Abmessungen und reduziertes Gewicht sind dabei Merkmale, die alle Geräte von SMC eint. Das sorgt für einen flexiblen Einsatz in vielen Industrien.

Sichere Temperaturregelung in widrigen Umgebungen

Eine echte Herausforderung sind Fertigungsumgebungen, in denen Systeme besonders viel Staub oder Spritzwasser ausgesetzt sind. Auch hier gilt es, eine genaue Temperaturstabilität für das Umlaufmedium einzuhalten. Daher sind Systeme bestenfalls mit Schutzklasse IPX4 ausgestattet, wie etwa die Standardausführungen der Serie HRS-R mit IP54. Die Vielseitigkeit der staub- und spritzwasserresistenten Serie HRS-R macht dabei vor Landesgrenzen nicht Halt: Kompatibel mit den weltweit verfügbaren Netzspannungen (einphasig 200 bis 230 VAC, 50/60 Hertz) werden die robusten Kühl- und Temperiergeräte insbesondere in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie eingesetzt.

Auch die Hochleistungsausführungen der Serie HRSH von SMC müssen etwa in Umgebungen wie der Lebensmittelindustrie viel aushalten – von Spritzwasser bis hin zur Installation im Außenbereich. Das Stand-alone-Temperiergerät HRSH150 kühlt hier die Stationen der Anlage, der Vorteil auch hier: Das Gehäuse ist dank Schutzklasse IPX4 vor Spritzwasser geschützt.

Energieeffizient in eine vernetzte Zukunft

Daneben steigen auch die Anforderungen der Industrie im Bereich Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit. Alle Kühl- und Temperiergeräte von SMC setzen umweltfreundliche Kältemittel nach aktuellen internationalen Standards ein. Um Kosten zu sparen und Ressourcen zu schonen, arbeitet etwa die Serie HRR von SMC mit einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf. So minimieren die per 19-Zoll-Einschub leicht in die Maschine integrierbaren Geräte Wasserverluste im Betrieb.

Auch wenn geheizt werden muss, sparen die Kühl- und Temperiergeräte von SMC Strom – dank einer Wärmerückgewinnung im Kühlmittelkreislauf. Ein Highlight bei den Hochleistungs-Modellen der Serie HRSH ist zudem die Dreifachregelung, die sowohl die Drehzahl für den Kompressor, den Lüfter sowie die Pumpe lastabhängig aufeinander abstimmt. Dadurch sinkt der Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Geräten um bis zu 53 Prozent. Die Abwärme der Heißgasbypass-Regelung und des Kompressors werden konstruktiv effektiv genutzt. Um alle Kühl- und Temperiergeräte schnell und unkompliziert an Steuerungssysteme anzubinden, sind die Modelle mit seriellen Schnittstellen ausgestattet. Fortschrittliche Steuerungsfunktionen wie Prüfanzeige, Selbstdiagnose sowie je nach Modell bis zu 42 Arten von Alarmcodes sorgen für den sicheren Betrieb.

Serie HRSH. - Bild: SMC Deutschland
Eine Dreifachregelung bei den Hochleistungs-Modellen der Serie HRSH reduziert den Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Geräten um bis zu 53 Prozent. - Bild: SMC Deutschland

Leise Industriekühler in Peltier-Ausführung

In manchen Branchen legen Einkäufer auch einen Blick auf ein möglichst geräuscharmes Design – das maximale Betriebsgeräusch der Systeme von SMC bewegt sich um lediglich 57 Dezibel (A). Die luftgekühlte HECR-Serie etwa, ein Thermo-Controller in Peltier-Ausführung im 19-Zoll Design, ist für den direkten Einbau in Racks konzipiert und einsetzbar in der Fertigung von Halbleitern, Medizintechnik, pharmazeutischen Geräten oder spezieller Lasertechnik. Die Temperaturstabilität liegt mit ± 0,01 bis 0,03 °C auf dem gleichen Niveau wie bei der luftgekühlten Ausführung.

Darüber hinaus zeichnen sie sich durch einen überaus geräuscharmen Betrieb aus: 48 Dezibel (A) stehen 54 Dezibel (A) der luftgekühlten Varianten gegenüber, was für industrielle Einsatzbereiche extrem leise ist (Temperatureinsatzbereich: zwischen 10 und 60 °C). Als Umlaufmedium können Wasser oder wässrige Ethylenglykollösungen verwendet werden. Wer fluorierte Umlaufmedien bevorzugt, dem stehen im Sortiment die wassergekühlten Temperiergeräte der Serie HEC zur Verfügung.

Die luftgekühlte HECR-Serie. - Bild: SMC Deutschland
Die luftgekühlte HECR-Serie mit 19-Zoll Design ist für den Einbau in Racks konzipiert und zeichnet sich mit maximal 54 Dezibel oder wassergekühlt mit 48 Dezibel durch einen geräuscharmen Betrieb aus. - Bild: SMC Deutschland

Wartungsfreundlichkeit im Griff

Für einen effizienten Betrieb ist ebenfalls eine möglichst einfache Wartung erforderlich. Bei modernen Systemen wie der Serie HRS sind dafür keine großen Handgriffe mehr notwendig: Die Filterelemente lassen sich ohne Werkzeug entnehmen und austauschen. Um das Umlaufmedium nachzufüllen, kann die Zufuhr auf der Vorderseite erfolgen. Der Einfüllstutzen im abgewinkelten Design erlaubt ein einfaches Befüllen.

Alles in allem sind bei der Wahl des richtigen Kühl- und Temperiergeräts – von der Kühlmethode über den Einsatzbereich bis hin zur Wartung – grundlegende Aspekte zu beachten, die das breite Portfolio von SMC in hohem Maße bedient. So behalten Einkäufer und Anwender in zahlreichen Industrien einen kühlen Kopf. Bei der richtigen Auswahl hilft ihnen auch die Online-Auswahlhilfe, die in drei einfachen Schritten zur richtigen Gerätewahl führt: https://mssc.smcworld.com/tcmss/Default.aspx

Checkliste für die richtige Wahl

  • Kühlmethode (Luftgekühlt, Wassergekühlt)
  • Kühlleistung (in Kilowatt)
  • Temperatureinstellbereich
  • Temperaturstabilität
  • Verwendbares Medium (Reinwasser, Deionat, Wässrige Ethylenglykollösung, Fluoierte Medien)
  • Pumpleistung (in l/min)
  • Heizleistung (in Kilowatt)
  • Einsatzbereich (Innen- und/oder Außenbereich)
  • Kommunikation (z.B. E/A-Kontakt, RS-232C, RS-485, DeviceNet, ohne Kommunikation)
  • Spannungsversorgung (Einphasig, 3-phasig)

Optionale Funktionen und Zubehör auf einen Blick (abhängig von Serie, Ausführung, Größe)

  • DI-Filterset, Partikelfilter-Set, Bypass-Leitungsset, austauschbares Staubschutzfilter-Set
  • Leitungs-Adapter, Set zur Messung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit
  • Schneeschutzhaube, Erschütterungsschutz-Bodenbefestigung, Laufrolle mit Feststellbremse
  • Frontzugang zu elektrischen Komponenten, optionale Einfüllöffnung für das Umlaufmedium
  • Werkzeuglose Überprüfung und Reinigung des luftgekühlten Kondensators
  • Konzentrations-Messgerät, analoges Gateway, Überdruckventil-Set
  • Filter für Einfüllanschluss für umlaufendes Medium

Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit SMC

Führender Hersteller, Partner und Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische Automati­sierungstechnik – die SMC Deutschland GmbH bietet ein umfassendes Produktspektrum vom Ventil bis zum Temperiergerät mit mehr als 12.000 Basismodellen und über 700.000 Varianten für unter schiedlichste Industriebranchen. Die innovativen Automatisierungslösungen des Unternehmens mit Sitz in Egelsbach bei Frankfurt am Main finden sich unter anderem in der Automobil-, Elektro- und Photovoltaik-, Medizin-, Verpackungs- und Lebensmittel­industrie sowie im Werkzeugmaschinenbau, der Robotik und der Automation. SMC erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2019/20 einen Umsatz von 150 Millionen Euro und beschäftigt bundesweit mehr als 750 Mitarbeiter. Darüber hinaus steht allen Kunden ein flächendeckendes, kompetentes Service- und Vertriebsnetzwerk zur Seite. Die SMC Deutschland GmbH gehört zur SMC Corporation, die in 83 Ländern weltweit mit über 31 Produktionsstätten vertreten ist. Der Weltmarktführer für pneumatische Automatisierungstechnik mit einem Marktanteil von 36 Prozent erzielte im Geschäftsjahr 2019/2020 einen Umsatz von rund 4,4 Milliarden Euro und beschäftigt global 20.850 Mitarbeiter.

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