DE102006005151A1

DE102006005151A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers

Info

Publication number: DE102006005151A1
Application number: DE102006005151A
Authority: DE
Inventors: Eduard Dr. Hoffmann; Thomas Dr. Kandlbinder; Harald Mittelhammer
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 2006-02-04
Filing date: 2006-02-04
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20070193463A1; EP1815981A3; CN101015979A; EP1815981A2

Abstract

Rotationskörper, insbesondere Gummizylinder (1) mit einer Bohrung (2), in der eine Zuleitung (4) vorgesehen ist. Über die Zuleitung fließt ein Fluid zur Temperierung des Gummizylinders (1) in die Bohrung (2) und in die entgegengesetzte Richtung wieder zurück.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers, d.h. insbesondere zum Temperieren eines Zylinders, wie z.B. eines Gummizylinders einer Druckmaschine.

Bei Druckmaschinen kann es durch das Abrollen von zwei Zylindern aneinander zu einer lokalen Erwärmung kommen. Beispielsweise kann das bei einem mit einem Gummituch oder Gummisleeve bestückten Gummizylinder der Fall sein, der auf einem Plattenzylinder abrollt. Der lokale Wärmeeintrag erfolgt insbesondere im Kontaktbereich des Gummizylinders mit dem Kanal des Plattenzylinders. Die Erscheinung des lokalen Wärmeeintrags wird als Hot-Spot-Problem bezeichnet, das sich auch bei Gummizylinder/Gummizylinder Druckeinheiten im Kontaktbereich der Gummizylinder zueinander einstellen kann.

Durch den lokalen Wärmeeintrag kommt es zu einer einseitigen Längenausdehnung des Zylinders und damit insbesondere dann zu einer Krümmung des Zylinders, wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Zylinders groß ist. Die Krümmung des Zylinders führt wiederum zu Rundlauffehlern beim Abrollen des Zylinders und damit zu einer verminderten Druckqualität im Produktionsprozess der Druckmaschine.

Ausgehend von obiger Problemstellung ergibt sich die Aufgabe für den Fachmann, eine Vorrichtung oder ein Verfahren bereitzustellen, um der verminderten Druckqualität aufgrund der Hot-Spot-Bildung entgegen zu wirken.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst, wobei die abhängigen Ansprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind.

Gemäß dem Vorrichtungsanspruch der Erfindung wird ein Rotationskörper, wie z.B. ein Zylinder und insbesondere ein Gummizylinder, für eine Druckmaschine bereitgestellt, wobei der Rotationskörper mindestens eine Öffnung aufweist. Die Öffnung kann beispielsweise als nachträglich in den Zylinder eingebrachte Bohrung ausgebildet sein. Die Bohrung ist im Wesentlichen in Achsrichtung des Rotationskörpers und vorzugsweise koaxial zu dem Rotationskörper vorgesehen. Die Bohrung dient dazu, ein Fluid zum Temperieren des Rotationskörpers in den Rotationskörper zu leiten und auch wieder aus dem Rotationskörper abzuleiten.

Da es durch die Bildung eines Hot-Spots an der Oberfläche eines Zylinders zu einer einseitigen Erwärmung des Zylinders kommt, biegt sich insbesondere der im Verhältnis zu seinem Durchmesser lange Zylinder durch. Der einseitige Wärmeeintrag erfolgt nicht, wenn der Temperaturunterschied, der sich durch den Hot-Spot ergibt, verringert oder vollständig kompensiert wird. Durch die vorgesehene Bohrung wird es auf produktionstechnisch praktikable und günstige Weise möglich, eine Temperierung für den Zylinder vorzusehen. Durch die Verwendung einer einzigen Bohrung für das Hinein- und Hinausleiten eines Fluids zur Temperierung des Zylinders ist eine produktionstechnisch günstige Lösung gefunden, um den Zylinder auf eine Temperatur aufzuheizen, die nicht anfällig für Krümmungen auf Grund der Hot-Spot-Bildung an der Oberfläche des Zylinders ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Bohrung eine Zuleitung mit mindestens einer Einlassöffnung im Inneren des Rotationskörpers vorgesehen. Durch die Zuleitung fließt das Fluid zum Temperieren in den Rotationskörper und aus der vorgesehenen Einlassöffnung fließt das Fluid über den Zwischenraum zwischen Bohrung und Zuleitung, d.h. an der Innenfläche der Bohrung wieder aus dem Rotationskörper.

Im Rahmen der Ausgestaltungen werden zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Aufbaus zwei Möglichkeiten gewählt. Zum einen kann die Bohrung in dem Rotationskörper bzw. Zylinder vollständig durch den Rotationskörper hindurch gehen, wobei dann ein Ende der Bohrung wieder mit einem entsprechenden Verschluss verschlossen werden muss, zum anderen kann die Bohrung so ausgeführt sein, dass sie nicht vollständig durch den Rotationskörper hindurch geht. D.h. die an den Zylinder angepasste Bohrtiefe sorgt für den Verschluss an dem zweiten Ende des Zylinders.

Durch einen der möglichen Aufbauten wird es möglich, über ein Anschlussstück an einer Endfläche des Rotationskörpers, d.h. im Falle eines Gummizylinders an der Grundfläche des Gummizylinders, sowohl eine Zu- als auch Ableitung vorzusehen. Das Anschlussstück selbst rotiert nicht und der Rotationskörper ist drehbar an das Anschlussstück angebracht. Über das Anschlussstück gelangt temperiertes Fluid einer Temperierungseinrichtung in den Rotationskörper.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Zuleitung und der Innenwand der Bohrung mindestens ein Abstandhalter vorgesehen. Auf diesem Abstandhalter kann die Zuleitung in der Bohrung gelagert sein, allerdings ist es auch möglich, die Zuleitung in dem Anschlussstück drehbar zu lagern, so dass keine Abstandhalter vorgesehen sein müssen oder die Fertigungsgenauigkeit der Abstandhalter geringer sein kann. Um einen geeigneten Rückfluss des Fluids in der Bohrung zu ermöglichen, können die Abstandhalter zusätzlich mit Durchflussbereichen, d.h. Öffnungen im Abstandhalter, ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auch ein anderer Aufbau gewählt werden, so dass die Verwendung einer Zuleitung lediglich optional ist. Wird nämlich die Bohrung vollständig durch den Rotationskörper geführt, so wird es möglich, an einer ersten Seite des Rotationskörpers das Fluid einzubringen und an einer zweiten Seite des Rotationskörpers das Fluid wieder austreten zu lassen. Dadurch wird es notwendig, zwei Anschlussstücke, d.h. je ein Anschlussstück pro Ende des Rotationskörpers vorzusehen, die wiederum eine Relativbewegung zwischen Rotationskörper und Anschlussstück zulassen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, die sowohl für den Aufbau mit Ein- und Austritt an einer Seite als auch für den Aufbau mit Eintritt an einer Seite und Austritt an der zweiten Seite möglich ist, wird die Oberfläche an der Innenwandung der Bohrung vergrößert, um die Wärmeübertragung auf den Rotationskörper zu verbessern. Als Oberflächenvergrößerungsmittel kann ein Bauteil in der Bohrung vorgesehen werden, das das Fluid in zahlreiche Einzelströmungen unterteilt, die dann über die vergrößerte Oberfläche des Bauteils fließen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Fließgeschwindigkeit eines Fluids zu verzögern, um die Zeit, die für die Wärmeübertragung auf den Rotationskörper zur Verfügung steht, zu verlängern. Das Oberflächenvergrößerungsmittel und das Fließgeschwindigkeitsverzögerungsmittel kann sowohl als eigenes Bauteil als auch als eine durch einen Bearbeitungsschritt an der Bohrung vorgenommene Änderung der Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung bewerkstelligt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich oder anstelle der in Druckmaschinen üblichen Temperierungseinrichtung eine Temperierungseinrichtung in nächster Umgebung zum Rotationskörper vorgesehen sein. Durch eine Temperierungseinrichtung in der Nähe des Rotationskörpers wird es möglich, die Tot-Zeit zum Aufheizen des Rotationskörpers zu verringern. Die zusätzliche Temperierungseinrichtung kann beispielsweise an einer Leitung des Temperierungssystemsfür die Druckmaschine angeschlossen sein, die zum aufzuheizenden Rotationskörper führt. Die zusätzliche Temperierungseinrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Wärmetauscher sein, der beispielsweise als Durchlauferhitzer ausgebildet ist. Ferner ist es möglich, diesen Durchlauferhitzer parallel zur Zulaufleitung des Druckmaschinentemperierungssystems zu dem Rotationskörper anzubringen, so dass ein Betrieb mit und ohne Durchlauferhitzer möglich wird.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung kann ferner durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers einer Druckmaschine erfolgen. Die Druckmaschine weist aneinander abrollende Rotationskörper und eine Temperierungseinrichtung zum Aufheizen mindestens eines Rotationskörpers auf. Wie eingangs beschrieben, wird durch das aufeinander Abrollen der Rotationskörper an der Oberfläche des aufheizbaren Rotationskörpers Wärme erzeugt und dadurch im ungünstigsten Fall lediglich ein Teil der Oberfläche des aufheizbaren Rotationskörpers auf eine erste Temperatur erhitzt. Durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Aufheizens des Rotationskörpers wird der einseitige Wärmeeintrag an der Oberfläche, d.h. die so genannte Hot-Spot-Bildung kompensiert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung muss die durch die Temperierungseinrichtung in den Rotationskörper eingebrachte Temperatur zumindest so hoch wie die Temperatur an der Oberfläche des Rotationskörpers sein. Das Aufheizen des Rotationskörpers erfolgt vorzugsweise schon vor Druckbeginn bzw. vor Inbetriebsetzen anderer Teile der Druckmaschine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise auf einer konventionellen Zylinderkonstruktion basieren. Das heißt, da eine Bohrung in einen konventionellen Zylinder eingebracht werden kann, ist kein mehrteiliger Zylinder notwendig, vielmehr kann ein konventioneller Zylinder auch im Rahmen einer Nachrüstung umgestaltet werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand einiger Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Zur anschaulichen Darstellung der Erfindung werden nachfolgende Zeichnungen verwendet. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Gummizylinders gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Schnittansicht eines Gummizylinders gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Schnittansicht eines Gummizylinders, der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gummizylinders 1, der mit einer durchgehenden Bohrung 2 versehen ist. In der Bohrung 2 ist eine Zuleitung 3 auf Abstandhaltern 7 gelagert. Die Abstandhalter 7 weisen Durchflussbereiche 6 auf, die hier als kreisrunde Bohrungen in Umfangsrichtung des Abstandhalters 7 ausgebildet sind. Durch die Abstandhalter 7 wird zwischen der Innenwandung der Bohrung 2 und der Zuleitung ein Zwischenraum 4 gebildet. Die Zuleitung 3 ist drehbar mit dem Anschlussstück 5 verbunden, das ortsfest an einer Grundfläche des Gummizylinders angeordnet ist.
Da die Bohrung 2 in der Ausführungsform durchgängig in dem Gummizylinder 1 vorgesehen ist, ist auf der dem Anschlussstück abgewandten Grundfläche des Gummizylinders ein Verschlussmittel 8 zum Verschließen einer Seite der Bohrung. Im Bereich der Temperierungsleitung 12 ist eine zusätzliche Temperierungseinrichtung 9 parallel zu der Temperierungsleitung 12 vorgesehen. Durch einen entsprechenden Ventilmechanismus (nicht dargestellt) kann das dem Gummizylinder zugeführte Fluid zur Verringerung der Tot-Zeit beim Aufheizen des Gummizylinders über die Umleitung durch die zusätzliche Temperierungseinrichtung 9 schneller erhitzt werden.
Zum Aufheizen des Gummizylinders fließt ein erhitztes Fluid durch die Temperierungsleitung 12 über das Anschlussstück 5 in die Zuleitung 3. Die Zuleitung 3 weist mindestens eine Einlassöffnung, vorzugsweise am Ende der Zuleitung auf. Darüber hinaus können zahlreiche Öffnungen in Umfangsrichtung der Zuleitung vorgesehen sein. Das Fluid zur Temperierung fließt im Zwischenraum zwischen Zuleitung 3 und Bohrung 2 zum Anschlussstück 5 zurück und wird dort über geeignete Anschlussleitungen (nicht dargestellt) abgeführt. Alternativ könnte die in dieser Ausführungsform als Zuleitung ausgebildete Rohrleitung auch als Abfluss dienen, so dass die Flussrichtung gegenüber der hier erläuterten Ausführungsform gerade umgekehrt wäre. Ferner ist auch denkbar vollständig auf eine Zuleitung zu verzichten und über den Druck des eintretenden Fluids die Bohrung 2 zu spülen.
2 zeigt einen Gummizylinder 1 mit einer Bohrung 2, die den Gummizylinder in seiner gesamten Breite durchdringt. An der dem Anschlussstück 5 gegenüberliegenden Seite ist ein Anschlussstück 10 vorgesehen, durch das das über das Anschlussstück 5 einfließende Fluid wieder abfließt. Die Anschlussstücke 5 und 10 sind ortsfest gelagert und der Gummizylinder 1 ist dazwischen drehbar gelagert. In der Bohrung 2 ist ein Oberflächenvergrößerungsmittel bzw. Fließgeschwindigkeitsverzögerungsmittel 11 angeordnet. Das Bauteil 11 weist eine innere Lamellenstruktur mit einer möglichst großen Oberfläche an seinem Außenumfang auf, so dass der Wärmeübergang vom Fluid auf den Zylinder optimiert wird.
3 zeigt einen Gummizylinder mit einem Aufbau, wie er ebenso für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann. Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird der in 3 dargestellte Gummizylinder durch eine Temperierungseinrichtung aufgeheizt. Vorzugsweise wird der Gummizylinder auf eine Temperatur größer oder gleich der auf Grund der Hot-Spot-Bildung eingebrachten Temperatur geheizt, was auch bereits vor Druckbeginn erfolgen kann. In Bezug auf das beanspruchte Verfahren ist es daher unerheblich, welches Aufheizverfahren verwendet wird bzw. welche Vorrichtungen zum Aufheizen verwendet werden. 3 zeigt eine Vorrichtung, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, nämlich einen Gummizylinder mit Zu- und Ableitung, d.h. mehreren Bohrungen, die als Zuleitung oder Ableitung dienen. Ferner kann zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens thermische Energie mittels Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung und/oder Konvektion an eine Innenfläche eines Rotationskörpers abgegeben werden. Allerdings ist eine Wärmeübertragung an die Innenfläche des Rotationskörpers nicht zwingend, vielmehr ist es auch möglich, die Außenfläche des Rotationskörpers zu beheizen. Darüber hinaus ist auch vorstellbar, thermische Energie mittels Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung und/oder Konvektion an eine Temperierungsleitung hin zum Rotationskörper abzugeben, so dass das transportierte Fluid erhitzt wird. In einer konkreten Umsetzung kann eine Temperierungseinrichtung auch als Heizelement in dem Rotationskörper vorgesehen sein.

1: Zylinder
2: Bohrung
3: Zuleitung
4: Zwischenraum
5: Anschlussstück
6: Abstandhalter
7: Durchflussbereich
8: Verschlussmittel
9: Temperierungseinrichtung
10: Anschlussstück
11: Oberflächenvergrößerungsmittel und/oder Fließgeschwindigkeitverzögerungsmittel
12: Temperierungsleitung
13: Einlassöffnung

Claims

Rotationskörper einer Druckmaschine mit einer Öffnung (2) im Wesentlichen in Achsrichtung des Rotationskörpers für das Führen eines Fluids zum Temperieren des Rotationskörpers dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch die Öffnung (2) sowohl in den Rotationskörper hinein als auch aus dem Rotationskörper hinaus fließt.
Rotationskörper einer Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Rotationskörper um einen Zylinder (1) und insbesondere einen Gummizylinder handelt.
Rotationskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (2) koaxial mit dem Rotationskörper ausgeführt ist.
Rotationskörper einer Druckmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (2) eine Zuleitung (3) mit mindestens einer Einlassöffnung (13) im Innern des Rotationskörpers zum Einbringen des Fluids vorgesehen ist, wobei die Rückleitung des Fluids über einen Zwischenraum (4) zwischen Öffnung (2) und Zuleitung (3) erfolgt.
Rotationskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (3) über ein Anschlussstück (5) drehbar mit einer Temperierungseinrichtung (8) zum Bereitstellen des temperierten Fluids verbunden ist.
Rotationskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (3) drehbar in dem Anschlussstück (5) gelagert ist.
Rotationskörper nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zuleitung (3) und der Innenwand der Öffnung (2) mindestens ein Abstandhalter (6) vorgesehen ist.
Rotationskörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstandhalter (6) die Zuleitung (3) in der Öffnung (2) lagert.
Rotationskörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstandhalter (6) einen Durchflussbereich (7) für das Fluid aufweist.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (2) durchgängig durch den Rotationskörper ausgebildet ist und an dem Ende, das dem Anschlussstück (5) gegenüberliegt, ein Verschlussmittel (8) zum Verschließen der Öffnung (2) vorgesehen ist.
Rotationskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (2) durchgängig durch den Rotationskörper ausgebildet ist und das erste Ende der Öffnung (2) an einer ersten Grundfläche des Rotationskörpers für den Eintritt des Fluids und das zweite Ende der Öffnung (2) an einer zweiten Grundfläche für den Austritt des Fluids vorgesehen ist.
Rotationskörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper zwischen einem erstes Anschlussstück (5) und einem zweiten Anschlussstück (10) drehbar gelagert ist, so dass der Rotationskörper in Fließverbindung mit einer Temperierungseinrichtung zum bereitstellen des temperierten Fluids steht.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (2) ein Oberflächenvergrößerungsmittel (11) eingebracht ist und/oder die Oberfläche der Innenwand der Öffnung (2) vergrößert ist, um den Wärmeübergang auf den Rotationskörper zu verbessern.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (2) ein Fließgeschwindigkeitverzögerungsmittel (11) eingebracht ist, um den Wärmeübergang auf den Rotationskörper zu verbessern.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Rotationskörpers eine Temperierungseinrichtung (9) zum schnellen Aufheizen des Rotationskörpers angeordnet ist.
Rotationskörper nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Öffnung (2) um eine in den Rotationskörper eingebrachte Bohrung handelt.
Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers einer Druckmaschine mit aneinander abrollenden Rotationskörpern und einer Temperierungseinrichtung zum Aufheizen mindestens eines Rotationskörpers, wobei das aneinander Abrollen der Rotationskörper an der Oberfläche des aufheizbaren Rotationskörpers Wärme erzeugt und dadurch zumindest einen Teil der Oberfläche des aufheizbaren Rotationskörpers auf eine erste Temperatur erhitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper durch die Temperierungseinrichtung aufgeheizt wird.
Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers einer Druckmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper auf eine zweite Temperatur größer oder im Wesentlichen gleich der ersten Temperatur aufgeheizt wird.
Verfahren zum Temperieren eines Rotationskörpers einer Druckmaschine nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen bereits vor Druckbeginn erfolgt.