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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Farbwerken
und von Feuchtmittel einer Offsetdruckmaschine, bei dem zur Temperierung der
Farbwerke in einem Farbwerktemperierungskreislauf durch die Farbwerke
umgewälztes
Wärmeübertragungsmedium
bei Bedarf gekühlt
wird und bei dem zur Temperierung des Feuchtmittels das in einem
Feuchtmittelkreislauf durch Feuchtwerke der Offsetdruckmaschine
umgewälzte
Feuchtmittel bei Bedarf gekühlt
wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Temperierung
von Farbwerken und von Feuchtmittel einer Offsetdruckmaschine, mit
einem Farbwerktemperierungskreislauf zum Hindurchleiten eines Wärmeübertragungsmediums
durch die Farbwerke der Offsetdruckmaschine, mit einem Feuchtmittelkreislauf
zum Hindurchleiten des Feuchtmittels durch Feuchtwerke der Offsetdruckmaschine,
sowie mit einer Kühleinrichtung
zum Kühlen
des Wärmeübertragungsmediums
und/oder des Feuchtmittels, wobei die Kühleinrichtung einen Wärmetauscher
umfasst.
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Um
die Druckfarben in den Druckwerken von Offsetdruckmaschinen auf
einer vom Drucker eingestellten gewünschten Temperatur zu halten,
bei der sie eine optimale Viskosität zum Verdrucken aufweisen,
werden die Farbwerke von Offsetdruckmaschinen gewöhnlich temperiert.
Die Offsetdruckmaschinen sind zu diesem Zweck in der Regel mit einem Farbwerktemperierungskreislauf
versehen, in dem ein Wärmeübertragungsmedium
in Form eines Wasser-Glykol-Gemischs umgewälzt wird. Der Kreislauf umfasst
eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung,
so dass das umgewälzte
Wärmeübertragungsmedium
bei Bedarf zur Erhöhung
bzw. Absenkung der Temperatur der Druckfarbe in den Farbwerken erwärmt bzw.
gekühlt
werden kann.
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Ähnliches
gilt für
das in Offsetdruckmaschinen eingesetzte Feuchtmittel, das sich beim
Drucken erwärmt
und daher in der Regel durch Kühlen
temperiert werden muss, um es auf einer vom Drucker gewünschten
oder eingestellten Temperatur zu halten, die zumeist im Bereich
von 8 bis 15°C
liegt. Die Temperierung bzw. Kühlung
des Feuchtmittels erfolgt zumeist im Zuge einer Konditionierung
von verunreinigtem, nach seinem Hindurchtritt durch die Feuchtwerke
in einem Feuchtmittelsammeltank aufgefangenem Feuchtmittel in einer
mit einer Kühleinrichtung
ausgestatteten Feuchtmittelaufbereitungsanlage.
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Bei
bekannten Offsetdruckmaschinen umfasst sowohl die Kühleinrichtung
zum Kühlen
des Wärmeübertragungsmediums
im Farbwerktemperierungskreislauf als auch die Kühleinrichtung zum Kühlen des
Feuchtmittels im Feuchtmittelkreislauf einen vom Wärmeübertragungsmedium
bzw. vom Feuchtmittel durchströmten
Wärmetauscher,
in der Regel einen Plattenwärmetauscher,
wobei diese Wärmetauscher
häufig
aus einem einzigen gemeinsamen Kühlaggregat
mit einem Kühlmittel
beaufschlagt werden.
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Derartige
Kühleinrichtungen
haben jedoch den Nachteil, dass sich aufgrund der bedarfsabhängigen intermittierenden
Zufuhr des Wärmeübertragungsmediums
bzw. des Feuchtmittels in den jeweiligen Wärmetauscher im Farbwerktemperierungskreislauf
und im Feuchtmittelkreislauf ein unerwünschter welliger Temperaturverlauf
des zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums
bzw. Feuchtmittels ergibt. Im Falle des Feuchtmittelkreislaufs kann
dieser wellige Temperaturverlauf dadurch geglättet werden, dass die Aufbereitungsanlage
einen als Wärmespeicher
wirkenden internen Feuchtmitteltank umfasst, aus dem Feuchtmittel
zur Kühlung durch
den Wärmetauscher
geleitet wird. Dieser interne Feuchtmitteltank vergrößert jedoch
zum einen das Volumen des im Feuchtmittelkreislauf umgewälzten Feuchtmittels
und benötigt
zum anderen verhältnismäßig viel
Platz. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Plattenwärmetauscher
verhältnismäßig empfindlich
auf Verunreinigungen der hindurchgeleiteten Medien reagieren, so
dass das Feuchtmittel vor seinem Hindurchtritt durch den Wärmetauscher
in jedem Fall gefiltert werden muss.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass der Temperaturverlauf im Farbwerktemperierungskreislauf und
im Feuchtmittelkreislauf geglättet
und zugleich die Menge des im Feuchtmittelkreislauf enthaltenen
Feuchtmittels reduziert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein Teil des Wärmeübertragungsmediums
auf eine unter einer Soll-Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken
liegende Temperatur gekühlt
und in einem Wärmetauscher
mit Feuchtmittel aus dem Feuchtmittelkreislauf in Wärmetauscherkontakt
gebracht wird, während
im Hinblick auf die Vorrichtung vorgeschlagen wird, dass der Wärmetauscher
mit gekühltem
Wärmeübertragungsmedium
und zu kühlendem
Feuchtmittel beaufschlagbar ist.
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Das
gekühlte
Wärmeübertragungsmedium im
Wärmetauscher
bildet einen Kältespeicher,
der nicht nur zur Kühlung
des Feuchtmittels durch Wärmetausch
sondern auch zur Kühlung
des Wärmeübertragungsmediums
im Farbwerktemperierungskreislauf genutzt werden kann, indem gekühltes Wärmeübertragungsmedium
aus dem Wärmetauscher
in das erheblich wärmere
Wärmeübertragungsmedium im
Farbwerktemperierungskreislauf zudosiert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Wärmetauscher
einen mindestens teilweise mit dem gekühlten Wärmeübertragungsmedium gefüllten Speicherbehälter, durch den
sich eine von Feuchtmittel durchströmte Rohrschlange des Feuchtmittelkreislaufs
erstreckt. Im Unterschied zu einem Plattenwärmetauscher kann dadurch auch
im Falle einer Verschmutzung des Feuchtmittels eine Beeinträchtigung
des Wärmeübergangs
im Wärmetauscher
vermieden werden.
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Der
Speicherbehälter
weist zweckmäßig ein Volumen
von mehr als 50 Litern und vorzugsweise von mehr als 100 Litern
auf, wodurch ein verhältnismäßig großer Kältespeicher
bereit gestellt wird. Dieser gestattet es, zum einen Temperaturänderungen des
Feuchtmittels im Feuchtmittelkreislauf auszugleichen und zum anderen
durch Zudosieren von gekühltem
Wärmeübertragungsmedium
aus dem Speicherbehälter
in den Farbwerktemperierungskreislauf auf eine unerwünschte Erwärmung des
Wärmeübertragungsmediums
im Farbwerktemperierungskreislauf schnell zu reagieren, ohne dass
dies eine größere Temperaturschwankung
des im Speicherbehälter enthaltenen
Wärmeübertragungsmediums
zur Folge hat.
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Die
Zudosierung des gekühlten
Wärmeübertragungsmediums
aus dem Speicherbehälter
in den Farbwerktemperierungskreislauf erfolgt bevorzugt durch ein
Mischventil, vorzugsweise ein Drei-Wege-Mischventil mit zwei Eingängen und
einem Ausgang, wobei ein Eingang und der Ausgang mit dem Farbwerktemperierungskreislauf
verbunden sind, während
der andere Eingang mit dem Speicherbehälter kommuniziert.
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Das
Mischventil wird bevorzugt mittels einer geeigneten Regeleinrichtung
in Abhängigkeit
von der Temperatur der Druckfarbe oder des Wärmeübertragungsmediums, vorzugsweise
dessen Rücklauftemperatur,
geregelt. Dabei wird die Menge des durch das Mischventil, genauer
den Ausgang des Mischventils hindurch tretenden Wärmeübertragungsmediums
zweckmäßig konstant
gehalten, während
die Temperatur des aus dem Mischventil austretenden wärmeübertragungsmediums
durch Veränderung
der Ventilstellung des Mischventils auf einen gewünschten
Wert eingestellt wird.
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Da
beim Zudosieren von gekühltem
Wärmeübertragungsmedium
in den Farbwerktemperierungskreislauf aus diesem wärmeres Wärmeübertragungsmedium
verdrängt
wird, ist der Farbwerktemperierungskreislauf gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung als offener oder geschlossener Kreislauf ausgebildet
und weist einen in den Speicherbehälter mündenden Überlauf auf, durch den das
verdrängte
Wärmeübertragungsmedium
in den Speicherbehälter
fließen
kann.
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Das
verhältnismäßig große Volumen
des Speicherbehälter
stellt auch in diesem Fall sicher, dass das zuströmende wärmere Wärmeübertragungsmedium
keine größere Temperaturschwankung
des Wärmeübertragungsmediums
im Speicherbehälter
zur Folge hat.
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Die
Kühlung
des im Speicherbehälter
enthaltenen Wärmeübertragungsmediums
erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines Kühlaggregats über einen
zweiten Wärmetauscher,
wobei der letztere bevorzugt als Plattenwärmetauscher ausgebildet und
einerseits mit Kühlmittel
aus dem Kühlaggregat
sowie andererseits mit Wärmeübertragungsmedium
aus dem Speicherbehälter
beaufschlagbar ist.
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Zweckmäßig wird
ein Teil des Inhalts des Speicherbehälters beim Hindurchtritt durch
den zweiten Wärmetauscher
so weit abgekühlt,
dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
im Speicherbehälter
mindestens 5°C
unter einer Soll-Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken
liegt. Dies gewährleistet,
dass das durch die Kühlschlange
geleitete Feuchtmittel auch im Falle einer stärkeren Erwärmung auf den gewünschten
Wert gekühlt
wird.
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Dabei
wird die Kühlleistung
des Kühlaggregats
zweckmäßig derart
an die jeweilige Offsetdruckmaschine, d.h. an die Wärmeaufnahme
des Feuchtmittels im Feuchtmittelkreislauf und an die Wärmeaufnahme
des Wärmeübertragungsmediums
in den Farbwerken angepasst, dass das Kühlaggregat im Wesentlichen
im Dauerbetrieb betrieben werden kann und Schwankungen der Wärmeaufnahme durch
das Volumen des Wärmeübertragungsmediums
im Speicherbehälter
gepuffert werden.
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Der
Feuchtmittelkreislauf umfasst in konventioneller Weise einen Feuchtmittelsammeltank,
in dem das verbrauchte Feuchtmittel aus den Feuchtwerken gesammelt
wird, sowie eine dem Feuchtmittelsammeltank nachgeschaltete, zur
Umwälzung
des Feuchtmittels dienende Feuchtmittelpumpe. Um zu vermeiden, dass
das gesamte Feuchtmittel sowohl durch die Feuchtwerke als auch durch
den Wärmetauscher
hindurch geführt
werden muss, verzweigt sich der Feuchtmittelkreislauf zweckmäßig hinter
der Pumpe in zwei Teilkreisläufe,
von denen der erste die Feuchtwerke und der zweite den Wärmetauscher umfasst.
Zur Filterung des verunreinigten Feuchtmittels dient ein Feuchtmittelfilter,
der entweder im Teilkreislauf mit dem Wärmetauscher angeordnet ist,
um in einem Teilstromverfahren den durch den Wärmetauscher fließenden Teilstrom
zu filtern, oder der unmittelbar hinter der Feuchtmittelpumpe angeordnet ist,
um in einem Vollstromverfahren nicht nur den durch den Wärmetauscher
fließenden
Teilstrom sondern auch den durch die Feuchtwerke fließenden Teilstrom
zu reinigen.
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Zur
Regelung der Durchflussmengen durch die beiden Teilkreisläufe umfasst
der erste Teilkreislauf zweckmäßig ein
zwischen der Pumpe und den Feuchtwerken angeordnetes Druckhalteventil,
das sich bei sinkendem Druck in den Feuchtwerken öffnet und
sich bei steigendem Druck in den Farbwerken schließt, so dass
nur so viel Feuchtmittel wie nötig
in die Feuchtwerke zugeführt
wird, während
das übrige Feuchtmittel
durch den zweiten Teilkreislauf und den Wärmetauscher zurück in den
Feuchtmittelsammeltank geleitet wird.
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Im
zweiten Teilkreislauf kann neben der Temperierung des Feuchtmittels
im Wärmetauscher
vorteilhaft eine Konditionierung des Feuchtmittels in einer Feuchtmittelaufbereitungsanlage
erfolgen, in der das Feuchtmittel zum Beispiel mit Additiven versetzt wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung einer kombinierten Farbwerks- und
Feuchtmitteltemperiervorrichtung einer Offsetdruckmaschine;
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2:
eine schematische Darstellung einer etwas modifizierten Farbwerks-
und Feuchtmitteltemperiervorrichtung.
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Die
in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Mehrfarben-Rotations-Offsetdruckmaschine 2 umfasst
mehrere Druckwerke 4, von denen zwei schematisch dargestellt
sind. Jedes Druckwerk 4 besitzt in bekannter Weise ein
Farbwerk 6 und ein Feuchtwerk 8. Jedes der Farbwerke 6 umfasst
einen Farbkasten 10, aus dem eine Druckfarbe von einem
Farbduktor 12 über
mehrere Verreibwalzen 14, Farbreibzylinder 16 und
Auftragwalzen 18 (nur teilweise dargestellt) auf einen
mit einer Druckform bestückten
Plattenzylinder 20 übertragen
wird. Die Feuchtwerke 8 sind jeweils mit einem Feuchtmittelkasten 22 ausgestattet, aus
dem von einem Feuchtduktor 24 Feuchtmittel aufgenommen
und über
eine Chromwalze 26 und eine Feuchtmittelauftragwalze 28 auf
die auf den Plattenzylinder 20 aufgespannte Druckform übertragen
wird, von wo aus das Feuchtmittel neben der Druckfarbe über einen
Gummituchzylinder 30 auf einen Papierbogen auf einem benachbarten
Druckzylinder (nicht dargestellt) übertragen wird.
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Um
zu gewährleisten,
dass die Druckfarbe eine zum Verdrucken optimale Temperatur und
damit Viskosität
aufweist, werden die Farbwerke 6 der Druckmaschine 2 temperiert.
Dazu wird ein Wärmeübertragungsmedium
in Form eines Wasser-Glykol-Gemischs von einer Pumpe 32 durch
einen Farbwerktemperierungskreislauf 34 umgewälzt und
durch Zweigleitungen 36 zu den Farbwerken 6 zugeführt. Der
Farbwerktemperierungskreislauf 34 umfasst eine der Pumpe 30 nachgeschaltete
elektrische Heizeinrichtung 38, mit deren Hilfe das durch
den Farbwerktemperierungskreislauf 34 zirkulierende wärmeübertragungsmedium
bei Bedarf erwärmt
werden kann, um die Temperatur der Druckfarbe zu erhöhen, eine Kühleinrichtung 40,
mit deren Hilfe in einem separaten Speicherbehälter 42 befindliches
Wärmeübertragungsmedium
gekühlt
werden kann, um die Temperatur der Druckfarbe zu senken, ein Mischventil 44 zum
Zudosieren von gekühltem
Wärmeübertragungsmedium
aus dem Speicherbehälter 42 in
den Farbwerktemperierungskreislauf 34, sowie einen Überlauf 46, durch
den dabei aus dem Farbwerktemperierungskreislauf 34 verdrängtes Wärmeübertragungsmedium
in den Speicherbehälter 42 fließen kann.
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Die
Pumpe 32 und die Heizeinrichtung 38 entsprechen
denjenigen von konventionellen Farbwerktemperierungskreisläufen und
sollen daher hier nicht näher
beschrieben werden.
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Die
Kühleinrichtung 40 besteht
im wesentlichen aus einem Kühlaggregat
(nicht dargestellt), sowie einem mit Kühlmittel aus dem Kühlaggregat
beaufschlagbaren Plattenwärmetauscher 48.
Der Wärmetauscher 48 ist
entlang einer aus dem Speicherbehälter 42 abzweigenden
und wieder in den Speicherbehälter 42 mündenden
Bypassleitung 50 angeordnet, durch die von einer Umwälzpumpe
(nicht dargestellt) Wärmeübertragungsmedium
aus dem Speicherbehälter 42 umgewälzt wird,
wobei es im Wärmetauscher 48 durch
Wärmetausch
mit dem Kühlmittel
abgekühlt
wird. Die Kälteleistung
des Kühlaggregats
wird so ausgelegt, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im Inneren
des Speicherbehälters 42 bei
Dauerbetrieb des Kühlaggregats
auf einem Wert gehalten wird, der etwa 5°C unterhalb einer gewünschten
Soll-Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken 8 liegt.
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Das
Mischventil 44 besteht aus einem regelbaren Drei-Wege-Ventil, das zwei
Eingänge
und einen Ausgang besitzt. Während
der eine Eingang mit einer in der Nähe des Bodens des Speicherbehälters 42 in
den Speicherbehälter 42 mündenden
Dosierleitung 54 verbunden ist, ist der andere Eingang
mit einem Rücklauf 56 des
Farbwerktemperierungskreislaufs 34 hinter dem Überlauf 46 verbunden.
Der Ausgang ist durch einen Leitungsabschnitt 58 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 mit
dem Eingang der Pumpe 32 verbunden. Die Ansteuerung des Mischventils 44 erfolgt
mit Hilfe eines Reglers 60, zum Beispiel eines PID-Reglers.
Dabei wird die Ventilstellung des Mischventils 44 in Abhängigkeit
von der Soll-Temperatur und der Ist-Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
in den Farbwerken 6 und/oder im Rücklauf 56 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 verändert, indem
bei einer konstanten Strömungsmenge
durch den Ausgang des Mischventils 44 je nach dem Grad
der gewünschten Abkühlung des
Wärmeübertragungsmediums
mehr oder weniger gekühltes
Wärmeübertragungsmedium aus
dem Speicherbehälter 42 in
den Farbwerktemperierungskreislauf 34 zudosiert wird.
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Bei
dem in 1 dargestellten Speicherbehälter 42 handelt es
sich um einen aufrechten zylindrischen Tank, dessen offenes oberes
Ende durch einen aufgelegten Deckel 62 verschlossen ist,
so dass es sich hier bei dem Farbwerktemperierungskreislauf 34 um
einen offenen Kreislauf handelt.
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Bei
dem in den Feuchtwerken 8 der Offsetdruckmaschine 2 verwendeten
Feuchtmittel handelt es sich im Wesentlichen um ein Gemisch aus
Wasser und Isopropanol sowie ggf. Tensiden, das zur Benetzung der
nicht-druckenden Oberflächenbereiche
der Druckform auf dem Plattenzylinders 20 dient. Da während eines
Druckvorgangs Feuchtmittel aus den Feuchtmittelkästen 20 der Feuchtwerke 8 verbraucht und
zudem das Feuchtmittel in den Feuchtmittelkästen 20 verunreinigt
und erwärmt
wird, sind die Feuchtmittelkästen 20 an
einen Feuchtmittelkreislauf 64 angeschlossen, durch den
das verunreinigte und erwärmte
Feuchtmittel aus den Feuchtmittelkästen 20 abgeführt und
durch frisches Feuchtmittel ersetzt wird.
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Der
Feuchtmittelkreislauf 64 umfasst in bekannter Weise einen
Feuchtmittelsammeltank 66, in dem das verunreinigte Feuchtmittel
aus sämtlichen Feuchtwerken 8 gesammelt
und ggf. einer Grobreinigung unterzogen wird, eine Feuchtmittelpumpe 68 zum
Umwälzen
des Feuchtmittels durch den Feuchtmittelkreislauf 64, sowie
eine zusammen mit dem Speicherbehälter 42, dem Mischventil 44,
der Pumpe 32 und der Heizeinrichtung 38 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 in
einem Geräteschrank 70 untergebrachte
Feuchtmittelaufbereitungsanlage 72, in der eine Konditionierung
des Feuchtmittels einschließlich
einer Temperierung erfolgt.
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Bei
der dargestellten Offsetdruckmaschine 2 verzweigt sich
der Feuchtmittelkreislauf 64 hinter der Feuchtmittelpumpe 68 in
zwei Teilkreisläufe 74, 76, durch
die jeweils ein Teil des von der Pumpe 68 geförderten
Feuchtmittels durch die Feuchtwerke 8 bzw. durch die Feuchtmittelaufbereitungsanlage 72 zurück in den
Sammeltank 66 gefördert
wird. Die Steuerung der Strömungsmengen
durch die beiden Teilkreisläufe 74, 76 erfolgt
mit Hilfe eines Druckhalteventils 78 in einem von der Pumpe 68 zu
den Feuchtwerken 8 führenden
Leitungsabschnitt 80 des Teilkreislaufs 74. Dieses
Druckhalteventil 78 öffnet sich,
wenn der Druck hinter dem Ventil 78, d.h. auf der Seite
der Feuchtwerke 8, absinkt, wodurch ein größerer Anteil
des Feuchtmittels durch die Feuchtwerke 8 gefördert wird,
und schließt
sich, wenn dort der Druck ansteigt, wodurch ein größerer Anteil
des Feuchtmittels durch die Aufbereitungsanlage 72 gefördert wird.
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Die
in 1 dargestellte Aufbereitungsanlage 72 umfasst
unter anderem einen Druckfilter 82 für die Teilstrom-Filtration
des von der Pumpe 68 durch den Teilkreislauf 76 geförderten
Feuchtmittels, sowie eine im Speicherbehälter 42 angeordnete
Kühlschlange 84,
durch die das Feuchtmittel nach seinem Hindurchtritt durch den Druckfilter 82 zurück in den Feuchtmittelsammeltank 66 strömt. Da die
Temperatur des im Speicherbehälter 38 enthaltenen
Wärmeübertragungsmediums,
das die Kühlschlange 84 umgibt,
um etwa 5°C
unterhalb der gewünschten Soll-Temperatur
des Feuchtmittels in den Feuchtwerken 8 liegt, wird das
Feuchtmittel beim Hindurchtritt durch die Kühlschlange 84 gekühlt, wobei
die Kühlung
umso stärker
ist, je höher
die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur am Eingang der Kühlschlange 84 und
der Soll-Temperatur
in den Feuchtwerken 8 ist. Somit bildet der Speicherbehälter 42 mit der
Kühlschlange 84 einen
Wärmetauscher,
in dem das durch den Teilkreislauf 76 zirkulierende Feuchtmittel
durch Wärmetauscherkontakt
mit dem als Kältespeicher
wirkenden gekühlten
Wärmeübertragungsmedium
im Speicherbehälter 42 gekühlt wird.
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Im
Unterschied dazu erfolgt in dem in 2 dargestellten
Feuchtmittelkreislauf 64 eine Vollstrom-Filtration des
gesamten von der Pumpe 68 umgewälzten Feuchtmittels in einem
Druckfilter 82, der dazu hinter der Pumpe 68 und
vor der Verzweigung der beiden Teilkreisläufe 74, 76 angeordnet
ist.
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Weiter
handelt es sich bei dem in 2 dargestellten
Farbwerktemperierungskreislauf 34 um einen geschlossenen
Kreislauf, bei dem der Speicherbehälter 42 als geschlossener
Tank ausgebildet ist.