DE102008027473A1

DE102008027473A1 - Druckmaschine mit Adsorptions-Kälteanlage

Info

Publication number: DE102008027473A1
Application number: DE200810027473
Authority: DE
Inventors: Andreas Harig
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: DE102008027473B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckmaschinen-Kühlsystem (1), insbesondere für eine Offset-Druckmaschine (20) für Bögen oder Rollen, wobei das Druckmaschinen-Kühlsystem eine Adsorptions-Kältemaschine (10) aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie mit einem Kältenutzer (300) einer Druckmaschine (20) und mit einem Wärmeerzeuger (400) verbindbar ist, derart, dass im laufenden Betrieb der Druckmaschine für den Kältenutzer durch die Adsorptions-Kältemaschine eine Kälteleistung (Q0) bereitstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Druckmaschine (20) oder ein Druckwerk (20), insbesondere eine Offset-Druckmaschine (20) oder ein Offset-Druckwerk (20) für Bögen oder Rollen, mit einem erfindungsgemäßen Druckmaschinen-Kühlsystem.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckmaschinen-Kühlsystem, insbesondere für eine Offset-Druckmaschine für Bögen oder Rollen. Ferner betrifft die Erfindung eine Druckmaschine oder ein Druckwerk, insbesondere eine Offset-Druckmaschine oder ein Offset-Druckwerk, mit einem erfindungsgemäßen Druckmaschinen-Kühlsystem.
Für eine Kühlung und/oder eine Temperierung einer Druckmaschine oder eines Druckwerks einer Druckmaschine sind eine Vielzahl von Kühl- bzw. Temperiersystemen bekannt, die u. a. mit den umweltschädigenden Kältemitteln R-407C, R-134A und R-404 bzw. R-410A arbeiten. Die Industrie ist aufgrund steigender Energiekosten und erhöhter Umweltschutzauflagen bestrebt, Verlustleitungen einer Druckmaschine zurückzugewinnen und für die Druckmaschine oder ein sonstiges Aggregat nutzbar zu machen, sowie möglichst umweltfreundliche Kältemittel für eine Kältemaschine des Kühlsystems zu verwenden. Da gerade bei Druckmaschinen einerseits ein Druckprozess gekühlt und/oder temperiert werden muss, andererseits aber große Wärmemengen aufgrund von Trocknungsprozessen anfallen können, ist es wünschenswert, diese beiden Prozesse energetisch und ökonomisch zu koppeln.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kühlsystem für Druckmaschinen und eine verbesserte Druckmaschine und ein verbessertes Druckwerk anzugeben, bei denen die eingesetzte Energie effizienter nutzbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Vorrichtungen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Mögliche Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung können auch vergleichsweise geringe Temperaturniveaus von Abwärmeströmen, die an einer Druckmaschine anfallen können, nutzbar gemacht werden. Diese können z. B. zur Bereitstellung einer Kühlleistung, mit der ein Kühlmittel, insbesondere Feuchtwasser, gekühlt werden kann, genutzt werden. Hierbei können umweltfreundliche Kältemittel und umweltfreundliche Materialien für eine Kältemaschine des Druckmaschinen-Kühlsystems Verwendung finden.
Ein erster Aspekt betrifft ein Druckmaschinen-Kühlsystem, insbesondere für eine Offset-Druckmaschine für Bögen oder Rollen, wobei das Druckmaschinen-Kühlsystem eine Adsorptions-Kältemaschine aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie mit einem Kältenutzer einer Druckmaschine und mit einem Wärmeerzeuger verbindbar ist, derart, dass im laufenden Betrieb der Druckmaschine für den Kältenutzer durch die Adsorptions-Kältemaschine eine Kälteleistung bereitstellbar ist.
Ein solches Druckmaschinen-Kühlsystem kann als Anordnung an einer Druckmaschine ausgeführt werden. Ein Druckmaschinen-Kühlsystem kann z. B. in Form eines kompakten Geräteschranks bereitgestellt werden, der nachträglich neben einer Druckmaschine aufgestellt werden kann und mit entsprechenden Anschlüssen versehen ist, über den das Druckmaschinen-Kühlsystem mit der Druckmaschine verbunden werden kann.
Bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem kann die Adsorptions-Kältemaschine einen Sorptions-Wärmetauscher, einen Kondensator und/oder einen Verdampfer aufweisen, wobei der Sorptions-Wärmetauscher mit dem Wärmeerzeuger derart thermisch koppelbar ist, dass ein an dem Sorptionsmittel adsorbiertes Kältemittel unter Einfluss eines von dem Wärmeerzeuger bereitgestellten Heizwärmestroms desorbierbar ist, wobei der Kondensator und der Verdampfer derart mit dem Sorptions-Wärmetauscher in Verbindung stehen, dass das desorbierte Kältemittel in dem Kondensator kondensierbar und in dem Verdampfer verdampfbar ist, und wobei der Verdampfer mit dem Kältenutzer einer Druckmaschine derart koppelbar ist, dass die bei der Verdampfung des Kältemittels entstehende Verdampfungskälte als Kälteleistung für den Kältenutzer bereitstellbar ist.
Ferner kann ein derartiges Druckmaschinen-Kühlsystem so gestaltet sein, dass ein Adsorber der Adsorptions-Kältemaschine und/oder ein Kondensator der Adsorptions-Kältemaschine mit einer Kühlvorrichtung, insbesondere einer externen Kühlvorrichtung, thermisch koppelbar sind.
Bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem kann die Adsorptions-Kältemaschine wenigstens zwei Sorptions-Wärmetauscher aufweisen, die umschaltbar jeweils sowohl in einer Funktion als Desorber als auch in einer Funktion als Adsorber betreibbar sind. Dadurch kann der Kältenutzer der Druckmaschine abwechselnd von den beiden oder den mehreren Sorptions-Wärmetauschern quasi-kontinuierlich mit Kalte versorgt werden.
Ein derartiges Druckmaschinen-Kühlsystem kann so ausgeführt sein, dass bei einem Funktionswechsel zweier korrespondierender Sorptions-Wärmetauscher in einem Umschaltvorgang über einen thermischen Bypass ein innerer Wärmetausch zwischen den beiden Sorptions-Wärmetauschern durchführbar ist. Der thermische Bypass kann als externe Fluidverbindung zwischen den Sorptiions-Wärmetauschern oder als zusätzlicher Wärmetauscher zwischen den Kammern der beiden Sorptions-Wärmetauscher vorgesehen werden.
Ferner kann eine Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems Umschaltmittel, insbesondere eines oder einer Mehrzahl von Umschaltventilen und/oder Umschaltklappen, aufweisen, welche derart gestaltet und angeordnet sind, dass der Wärmeerzeuger ständig mit einem der zumindest zwei Sorptions-Wärmetauscher, der gerade als Desorber betrieben wird, thermisch koppelbar ist. Ständig im Sinn dieser Ausführungsform bedeutet ununterbrochen bis auf den jeweiligen Umschaltvorgang. Koppelbar bedeutet im gekoppelten Zustand haltbar, so dass eine Koppelung über einen längeren Zeitraum bereitgestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem in dem jeweiligen Desorber das Sorptionsmittel quasi kontinuierlich regeneriert werden kann, so dass der jeweils andere oder mehrere andere bereits regenerierte Sorptions-Wärmetauscher zur Verfügung stehen um bevorzugt kontinuierlich eine Kälteleistung bereitstellen zu können. Hinsichtlich des unten beschriebenen zweiten Aspekts können die Umschaltmittel auch nicht als Bestandteil des Druckmaschinen-Kühlsystems sondern z. B. als Bestandteil der Druckmaschine selber oder einer Anordnung zwischen Druckmaschine und Druckmaschinen-Kühlsystem vorgesehen werden.
Bei einer derartigen Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems können ferner Umschaltmittel, insbesondere eines oder einer Mehrzahl von Umschaltventilen und/oder Umschaltklappen, vorgesehen sein, welche derart gestaltet und angeordnet sind, dass der gerade als Adsorber betriebene Sorptions-Wärmetauscher ständig mit der Kühlvorrichtung thermisch koppelbar ist. Ständig im Sinn dieser Ausführungsform bedeutet ununterbrochen bis auf den jeweiligen Umschaltvorgang. Koppelbar bedeutet im gekoppelten Zustand haltbar, so dass eine Koppelung über einen längeren Zeitraum bereitgestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem das im Verdampfer verdampfte Kältemittel im jeweiligen Adsorber quasi kontinuierlich adsorbiert werden kann, wobei die beim Sorptionsvorgang entstehende Wärme abgeführt werden kann. Hinsichtlich des unten beschriebenen zweiten Aspekts können die Umschaltmittel auch nicht als Bestandteil des Druckmaschinen-Kühlsystems sondern z. B. als Bestandteil der Druckmaschine selber oder einer Anordnung zwischen Druckmaschine und Druckmaschinen-Kühlsystem vorgesehen werden. Die Umschaltmittel können den jeweiligen Sorptions-Wärmetauscher dabei zwischen einer Kopplung mit der Kühlvorrichtung und der Wärmequelle umschalten.
Bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem kann die Adsorptions-Kältemaschine wenigstens einen Verdampfer und wenigstens einen Kondensator aufweisen, die über ein Ventil, insbesondere ein Entspannungsventil oder ein hydrostatisches Ventil, miteinander in Fluidkommunikation stehen.
Bei einer derartigen Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems, kann das Ventil Bestandteil des Verdampfers sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems kann das Druckmaschinen-Kühlsystem ferner einen Wärmetauscher, insbesondere einen Plattenwärmetauscher, aufweisen wobei der Wärmeerzeuger über den Wärmetauscher mit dem Desorber thermisch koppelbar ist.
Bei einem derartigen Druckmaschinen-Kühlsystem kann ein Abwärmestrom des Kondensators und/oder ein Abwärmestrom des Adsorbers über eine Einrichtung zur Abwärme-Rückgewinnung im betreffenden Kühlkreis abführbar sein.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Druckmaschine oder ein Druckwerk, insbesondere eine Offset-Druckmaschine oder ein Offset-Druckwerk für Bögen oder Rollen, mit einem Druckmaschinen-Kühlsystem wie es in Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben wurde.
Dabei kann die Druckmaschine oder das Druckwerk den Kältenutzer, insbesondere in Form einer Feuchtwasserversorgung, umfassen.
Bei einer derartigen Druckmaschine kann die Druckmaschine ferner den Wärmeerzeuger, insbesondere als Bestandteil einer Trocknungsvorrichtung, aufweisen, wobei der Wärmeerzeuger den Heizwärmestrom der Adsorptions-Kältemaschine zur Verfügung stellen kann. So kann der Heizwärmestrom aus einem Trocknungsprozess der Druckmaschine stammen und z. B. durch eine die Abwärme des Trockungsprozesses nutzen.
Ferner kann bei einer derartigen Druckmaschine der Wärmeerzeuger mit dem Desorber der Adsorptions-Kältemaschine thermisch gekoppelt sein, so dass der Wärmeerzeuger diesen mit dem Heizwärmestrom versorgen kann, und/oder der Kältenutzer kann mit dem Verdampfer der Adsorptions-Kältemaschine thermisch gekoppelt sein, so dass der Kältenutzer mit der Kälteleistung versorgt werden kann. Eine thermische Kopplung kann z. B. über jeweils einen oder mehrere Wärmetauscher bereitgestellt werden, welche als Bestandteil des Druckmaschinen-Kühlsystems oder der Druckmaschine bereit gestellt werden können.
Im Folgenden werden einzelne Ausführungsformen anhand der Figuren beispielhaft detailliert beschrieben. Dabei weisen die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen zum Teil Merkmale auf, die nicht zwingend erforderlich sind, um den beanspruchten Gegenstand auszuführen, die aber in bestimmten Anwendungsfällen gewünschte Eigenschaften bereit stellen. So sollen auch Ausführungsformen als unter die in dieser Druckschrift beschriebenen technischen Lehre fallend offenbart angesehen werden, die nicht alle Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Ferner werden um unnötige Wiederholungen zu vermeiden bestimmte Merkmale nur in Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Ausführungsformen daher nicht nur für sich genommen sondern auch in einer Zusammenschau betrachtet werden sollen. Anhand dieser Zusammenschau wird der Fachmann erkennen, dass einzelne Ausführungsformen auch durch Einbeziehung von einzelnen oder mehreren Merkmalen anderer Ausführungsformen modifiziert werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass eine systematische Kombination der einzelnen Ausführungsformen mit einzelnen oder mehreren Merkmalen, die in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben werden, wünschenswert und sinnvoll sein kann, und daher in Erwägung gezogen und auch als von der Beschreibung umfasst angesehen werden soll.
In den Figuren zeigt
1 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckmaschinen-Kühlsystems für eine erfindungsgemäße Druckmaschine bzw. ein erfindungsgemäßes Druckwerk;
2 eine schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckmaschinen-Kühlsystems in einem ersten Schaltzustand, mit einer Adsorptions-Kältemaschine, die zwei Sorptions-Wärmetauscher besitzt;
3 einen Umschaltzustand mit einem Wärmetausch zwischen den beiden Sorptions-Wärmetauschern des Druckmaschinen-Kühlsystems aus 2;
4 einen zweiten Schaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems aus 2, bei welchem eine Sorptionsfunktion des jeweiligen Sorptions-Wärmetauschers gewechselt hat;
5 wiederum einen Umschaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems aus 2, mit einem gegenüber dem Umschaltzustand der 3 umgekehrten Wärmefluss; und
6 eine weitere, schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckmaschinen-Kühlsystems, wobei mittels zweier Dreiwegeventile zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems hin und her geschaltet werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Kühlsystems 1 für eine Druckmaschine 20 näher erläutert, wobei eine Abwärme Q₄₀₀ eines Wärmeerzeugers 400 der Druckmaschine 20 für eine Kühlung eines anderen Bereichs der Druckmaschine 20 verwendet wird. Es ist jedoch möglich, die Erfindung nicht auf eine Druckmaschine 20 anzuwenden, sondern auch auf ein einzelnes Druckwerk 20 einer Druckmaschine 20 mit einem einzigen oder einer Mehrzahl von Druckwerken 20. Die Abwärme Q₄₀₀ kann z. B. aus einem Trocknungsprozess an der Druckmaschine 20 stammen. Ferner ist es möglich, einen externen Wärmeerzeuger zu verwenden, der nicht Teil der Druckmaschine ist.
Die 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems 1 mit einer Adsorptions-Kältemaschine 10 an einer Druckmaschine 20 mit Wärmerückgewinnung. Die Adsorptions-Kältemaschine 10 weist einen Desorber 110 und einen Adsorber 130 – im Folgenden auch Sorptions-Wärmetauscher 110 bzw. 130 genannt – sowie einen Kondensator 120, eine Kältemittelrückführung 150 mit Ventil 152, und einen Verdampfer 140 auf. Das Ventil 152 der Kältemittelrückführung 150 kann ein Entspannungsventil 152, z. B. eine Drossel 152, oder ein hydrostatisches Ventil 152 sein. Hierbei kann das Ventil 152 in einer baulichen Einheit mit dem Verdampfer 140 ausgeführt sein.
Die Adsorptions-Kältemaschine 10 des Druckmaschinen-Kühlsystems 1 ist eine Sorptions-Kältemaschine, welche mit einem in der Regel festen Sorptionsmittel 12 – auch Adsorbens 12 oder Adsorbient 12 genannt – arbeitet. Als Sorptionsmittel kommen z. B. die folgenden Mittel in Frage: Silicagel, Aktivkohle, verschiedene Molekularsiebe, z. B. Zeolithe wie Alumosilikat(e), oder ähnliches. Die Adsorptions-Kältemaschine 10 kann als Kältespeicher eingesetzt werden. Bei der Adsorptions-Kältemaschine 10 werden ein Innendruck und ein Kältemittel 11, z. B. Wasser 11, derart gewählt, dass mit einer Ad- bzw. Desorption des Wassers im (jeweiligen) Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 eine Änderung dessen Aggregatszustands erfolgt. Da das Kältemittel 11 bei der Adsorption am Sorptionsmittel 12 kondensiert, wird die Adsorption von niedriger Temperatur begünstigt. Die Adsorption verringert das Volumen des Kältemittels 11 und setzt Wärme (Adsorptionswärme Q₁₃₀, siehe 2, 4 und 6) frei; bei der Desorption verdampft das Kältemittel 11 unter einem Verbrauch von Wärme (Abwärme Q₄₀₀ der Druckmaschine 20, siehe auch 2, 4 und 6). Die für die Desorption benötigte Wärme kann über ein warmes oder heißes Fluid 401 bereit gestellt werden. Durch die Desorption vergrößert sich das Volumen des Kältemittels 11. Bei einem gleich bleibenden Fluiddruck und wenn Kältemittel 11 in beiden Aggregatzuständen vorhanden ist, wird die Temperatur des Kältemittels im Desorber in der Regel dem Siedepunkt des Kältemittels 11 entsprechen.
Über einen in 1 dargestellten Heizkreislauf der Adsorptions-Kältemaschine 10 wird ein Abwärmestrom Q₄₀₀ von einem Wärmeerzeuger 400 der Druckmaschine 20, über einen Wärmetauscher 430, der als ein Plattenwärmetauscher 430 ausgebildet sein kann, bereit gestellt. Der Abwärmestrom Q₄₀₀ gelangt mittels des warmen bzw. heißen Fluids 401, insbesondere mittels Warm- bzw. Heißwasser 401 durch eine Pumpe 432 über einen Vorlauf 434 des Wärmetauschers 430 in den Desorber 110, wo das am Sorptionsmittel 12 angelagerte Kältemittel 11 ausgetrieben wird. Hierzu genügt bereits eine Temperatur des Heißwassers 401 im Bereich von 55°C oder darüber. Das Fluid 401 wird nach dem Abkühlen im Desorber 110 über einen Rücklauf 436 wieder in den Wärmetauscher 430 gepumpt und dort erneut von der Abwärme Q₄₀₀ der Druckmaschine 20 aufgeheizt. Es ist in Ausführungsformen möglich, den Wärmetauscher 430 wegzulassen und entsprechend einen Vorlauf 420 und einen Rücklauf 410 des Wärmeerzeugers 400 zum Desorber 110 zu verwenden.
Nach dem Austreiben des Kältemittels 11 im Desorber 110 gelangt das Kältemittel 11 in den Kondensator 120, wo es abkühlen kann und sich verflüssigt. Der Kondensator 120 kann einen Wärmetauscher aufweisen und mittels einer Kühlvorrichtung 122 gekühlt werden. Anschließend gelangt das Kältemittel 11 über die Kältemittelrückführung 150 zu einem Verdampfer 140, in welchem es unter einer Aufnahme von Wärme aus einem Wärmestrom Q₁₄₀ verdampft. Der Verdampfer 140 kann ein z. B. als Enstpannungsventil 152 ausgebildetes Ventil 152 oder eine anders gestaltete Drossel 152 umfassen oder in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 152 angeordnet sein. Diese von der Adsorptions-Kältemaschine 10 aufgenommene Verdampfungswärme kann einem Kühlmittel 301, z. B. einem Feuchtwasser für die Druckmaschine 20 entzogen werden. Feuchtwasser kann auch als Kaltwasser bezeichnet werden. Mit diesem Kühlmittel 301 kann einem Kältenutzer 300 der Druckmaschine 20 eine Kälteleistung Q₀ zur Verfügung gestellt werden, wodurch ein Bereich der Druckmaschine 20 gekühlt bzw. temperiert werden kann. Dies kann z. B. ein Farb- oder ein Feuchtwerk (jeweils in der Zeichnung nicht dargestellt) der Druckmaschine 20 sein. Hierbei kann der Wärmetausch des Verdampfers 140 mit dem Kältenutzer 300 wiederum durch einen entsprechenden Vor- 310 und Rücklauf 320 des Kältenutzers 300 erfolgen, durch welchen das Kühlmittel 301 gepumpt wird.
Nach dem Verdampfen des Kältemittels 11 im Verdampfer 140 gelangt das gasförmige Kältemittel 11 in den Adsorber 130 und wird dort vom Sorptionsmittel 12 adsorbiert, wobei Wärme frei wird. Um die entstehende Wärme abzuführen, kann der Adsorber 130 mittels einer Kühlvorrichtung 132 gekühlt werden. Der Adsorber 130 und auch der Kondensator 120 werden durch ein Kühlmittel 501, insbesondere Wasser, einer Kühlvorrichtung 500 – z. B. einem Kühlturm 500, einem externen Wärmetauscher 500 oder einem Kondensator 500 – abgekühlt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung derart gestaltet, dass das Kühlmittel 501 sowohl die aus der Adsorptions-Kältemaschine 10 freiwerdende Adsorptionswärme Q₁₃₀ (siehe auch 2, 4 und 6) als auch die aus der Adsorptions-Kältemaschine 10 freiwerdende Kondensationswärme Q₁₂₀ (siehe auch 2, 4 und 6) in einem Kühlkreislauf aufnimmt. Es ist natürlich möglich, diese beiden Abwärmen Q₁₂₀, Q₁₃₀ durch voneinander getrennte Kühlkreisläufe zu entnehmen. Ferner kann im jeweiligen Abwärmekreis des Adsorbers 130 und/oder des Kondensators 120 eine Einrichtung 220, 230 zur Abwärme-Rückgewinnung vorgesehen sein, wodurch z. B. weitere in der Zeichnung nicht dargestellte Aggregate mit einem Kühlmittel mit einer höheren Kühltemperatur versorgt werden können. Hierbei können die Kühltemperaturen mehr als 40°C betragen.
Sobald in einem Desorber 110 kein Kältemittel 11 mehr gebunden ist und/oder sobald ein Adsorber 130 mit Kältemittel 11 gesättigt ist, kann der Betriebszustand gewechselt werden. Ein Desorber 110 kann zum Adsorber 130 werden und umgekehrt. In der dargestellten Ausführungsform werden durch Umschaltklappen 170 (siehe 2 bis 5) und/oder Umschaltventile 182, 184 (siehe 6) die Aufgaben von Desorber 110 und Adsorber 130 getauscht. D. h. der „leere” Desorber 110 wird zum Kältemittel-aufnehmenden Adsorber 130 und der „volle” Adsorber 130 wird zum Kältemittel-abgebenden Desorber 110.
Die in den 2 bis 5 dargestellte Adsorptions-Kältemaschine 10 umfasst dabei vier Kammern 110, 120, 130, 140, die sich in einem Vakuumgehäuse befinden. Diese Kammern 110, 120, 130, 140 sind zwei Sorptions-Wärmetauscher 110, 130, der Kondensator 120 und der Verdampfer 140. Die beiden Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 sind bei der dargestellten Ausführungsform wechselweise als Desorber 110/130 und Adsorber 130/110 betreibbar. In allen vier Kammern 110, 120, 130, 140 ist jeweils ein Wärmetauscher vorgesehen, über den die Wärmeströme Q₁₁₀, Q₁₂₀, Q₁₃₀, Q₁₄₀ jeweils ein- bzw. ausgekoppelt werden können. Siehe hierzu die zugehörigen Pfeile in den 2 bis 5.
In 2 wird der Verdampfer 140 in einem ersten Zyklus (erster Schaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems 1) dargestellt. Der Verdampfer-Wärmetauscher (Rücklauf 320, Vorlauf 310) kann z. B. vom Kaltwasser 301 für die Druckmaschine 20 durchströmt werden, und kann durch die Kältemittelrückführung 150 mit dem Kältemittel 11 aus dem Kondensator 120 versorgt werden. Im Verdampfer 140 verdampft das Kältemittel 11 und nimmt dabei den Verdampfungswärmestrom Q₁₄₀ aus dem Kaltwasser 301 (Kälteleistung Q₀) auf, wodurch sich die Temperatur des Kaltwassers 301 verringert. Das gasförmige Kältemittel 11 gelangt über eine Umschaltklappe 170 oder ein Ventil 170 in den als Adsorber 130 betriebenen Sorptions-Wärmetauscher 130, wo es vom Sorptionsmittel 12 adsorbiert wird. Die dabei entstehende Adsorptionswärme Q₁₃₀ kann durch einen vom Kühlwasser 501 (siehe auch 1) durchflossenen Wärmetauscher 132 abgeführt werden. Hierbei nimmt das Kühlwasser 501 den Adsorptionswärmestrom Q₁₃₀ auf.
Ferner wird bei der gezeigten Ausführungsform im ersten Zyklus parallel zum Adsorber 130 der andere, als Desorber 110 betriebene Sorptions-Wärmetauscher 110 durch einen Wärmetauscher (Vorlauf 410/434, Rücklauf 420/436) hindurch vom Heißwasser 401 durchströmt, sodass das dort adsorbierte Kältemittel 11 durch Aufnahme der Heizwärme Q₄₀₀ desorbiert wird. Das verdampfte gasförmige Kältemittel 11 strömt über eine Umschaltklappe 170 oder ein Ventil 170 in den Kondensator 120, dessen Wärmetauscher 122 vom Kühlwasser 501 (siehe auch 1) durchströmt wird, wobei das Kühlwasser 501 die Kondensationswärme Q₁₂₀ aufnimmt. Hierdurch wird das Kältemittel 11 gekühlt und es kommt zu einer Verflüssigung des gasförmigen Kältemittels 11. Das kondensierte Kältemittel 11 wird gesammelt und über die Kältemittelrückführung 150 in den Verdampfer 140 zurückgeführt.
Nach Ablauf eines Desorptions- bzw. Adsorptionszyklus, erfolgt ein Umschaltvorgang in einen zweiten Zyklus des Druckmaschinen-Kühlsystems 1, welcher in 4 dargestellt ist. Hierbei wird der Adsorber 130 zum Desorber 110 und umgekehrt. Zwischen diesen beiden Zyklen kann ein in 3 dargestellter innerer Wärmeaustausch erfolgen, indem Adsorber 130 und Desorber 110 z. B. über einen Bypass 160 zwischen den Sorptionswärmetauschern 110, 130 miteinander thermisch gekoppelt werden, wodurch Wärme Q vom Desorber 110 zum Adsorber 130 transportiert wird. Der Wärmeaustausch kann auch über einen gesonderten internen Wärmetauscher (nicht dargestellt) erfolgen.
Die 4 stellt dann den zweiten Zyklus (zweiter Schaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems 1) dar, bei dem die Sorptionsfunktionen der beiden Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 gewechselt haben; ein Prozess erfolgt dann analog wie zu 1 beschrieben. 5 zeigt wiederum einen Umschaltzustand des Druckmaschinen-Kühlsystems 1, mit einem in Bezug zum vorhergehenden Umschaltzustand umgekehrten Wärmefluss.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druckmaschinen-Kühlsystems 1, bei welcher die Sorptionsfunktionen der beiden Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 gewechselt werden können. Der zweite Zyklus ist dabei in 6 gegenüber dem ersten Zyklus gepunktet gekennzeichnet. Im ersten Zyklus ist ein erstes Dreiwegeventil 182 vom Verdampfer 140 zum Adsorber 130 hin geöffnet, und das im Verdampfer 140 produzierte gasförmige Kältemittel 11 kann im Adsorber 130 adsorbiert werden. Ein zweites Dreiwegeventil 184 ist vom Desorber 110 zum Kondensator 120 hin geöffnet, und das aus dem Desorber 110 austretende gasförmige Kältemittel 11 gelangt in den Kondensator 120 und kann dort verflüssigt werden. Während des ersten Zyklus ist das erste Dreiwegeventil 182 vom Verdampfer 140 zum Desorber 110 hin, und das zweite Dreiwegeventil 184 vom Adsorber 130 zum Kondenstor 120 hin geschlossen. Im zweiten Zyklus werden die Dreiwegeventile 182, 184 in Pfeilrichtung verstellt, wobei die Sorptionsfunktionen der beiden Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 wechseln. D. h. der Verdampfer 140 ist dann über das erste Dreiwegeventil 182 mit dem vorher als Desorber (110) und nun als Adsorber 130 betriebenen Sorptions-Wärmetauscher 130 gekoppelt. Ferner ist der vorher als Adsorber (130) betriebene Sorptions-Wärmetauscher (130) nun ein Desorber 110, der mit dem Kondensator 120 gekoppelt ist. Zwischen den beiden Zyklen kann ein Umschaltvorgang (Umschaltzustand) zur Wärmerückgewinnung stattfinden, in welchem beide Sorptions-Wärmetauscher 110, 130 in Reihe von Kühl- bzw. Heizwasser durchströmt werden können.

1: Druckmaschinen-Kühlsystem, Druckwerk-Kühlsystem
10: Adsorptions-Kältemaschine/-anlage, Kältemaschine/-anlage
11: Kältemittel, insbesondere Wasser
12: Sorptionsmittel, Adsorbens, Adsorbient; z. B.: Silicagel, Aktivkohle, Alumosilikat(e) (Molekularsieb, Zeolithe)
20: Druckmaschine, insbesondere Offset-Druckmaschine; Druckwerk, insbesondere Offset-Druckwerk
110: Sorptions-Wärmetauscher, Desorber/Adsorber; Kammer der Kältemaschine 10
120: Kondensator, Kammer der Kältemaschine 10
122: Kühlvorrichtung für Kondensator 120, Wärmetauscher
130: Sorptions-Wärmetauscher, Adsorber/Desorber; Kammer der Kältemaschine 10
132: Kühlvorrichtung für Adsorber 130, Wärmetauscher
140: Verdampfer, Kammer der Kältemaschine 10
150: Kältemittelrückführung
152: Ventil-Entspannungsventil, z. B. Drossel; hydrostatisches Ventil
160: Bypass, Bypass-Schaltung, insbesondere intern
170: Umschaltklappe, Klappenventil, Ventil
182: Umschaltventil, z. B. erstes Dreiwegeventil
184: Umschaltventil, z. B. zweites Dreiwegeventil
220: Einrichtung zur Abwärme-Rückgewinnung des Kondensators 120
230: Einrichtung zur Abwärme-Rückgewinnung Adsorbers 130
300: Kältenutzer der Druckmaschine 20
301: Kühlmittel, insbesondere Kaltwasser
310: Vorlauf des Kältenutzers 300
320: Rücklauf des Kältenutzers 300
400: (Ab-)Wärmeerzeuger der Druckmaschine 20
401: warmes bzw. heißes Fluid, insbesondere Warm- bzw. Heißwasser
410: Vorlauf des Wärmeerzeugers 400
420: Rücklauf des Wärmeerzeugers 400
430: Wärmetauscher, insbesondere Plattenwärmetauscher
432: Pumpe
434: Vorlauf des Wärmetauschers 430
436: Rücklauf des Wärmetauschers 430
500: Kühlvorrichtung, z. B. Kühlturm, Wärmetauscher, Kondensator; insbesondere extern
501: Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser
601: Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser
Q₀: Kälteleistung der Kältemaschine 10
Q₁₂₀: (aus der Kältemaschine 10 freiwerdende) Kondensationswärme, Abwärmestrom
Q₁₃₀: (aus der Kältemaschine 10 freiwerdende) Adsorptionswärme, Abwärmestrom
Q₁₄₀: (von der Kältemaschine 10 aufgenommene) Verdampfungswärmestrom
Q₄₀₀: (von der Kältemaschine 10 aufgenommene) Heizwärmestrom, Abwärmestrom der Druckmaschine 20

Claims

Druckmaschinen-Kühlsystem (1), insbesondere für eine Offset-Druckmaschine (20) für Bögen oder Rollen, wobei das Druckmaschinen-Kühlsystem eine Adsorptions-Kältemaschine (10) aufweist, welche derart gestaltet ist, dass sie mit einem Kältenutzer (300) einer Druckmaschine (20) und mit einem Wärmeerzeuger (400) verbindbar ist, derart, dass im laufenden Betrieb der Druckmaschine für den Kältenutzer durch die Adsorptions-Kältemaschine eine Kälteleistung (Q₀) bereitstellbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Adsorptions-Kältemaschine (10) einen Sorptions-Wärmetauscher (110, 130), einen Kondensator (120) und einen Verdampfer (140) aufweist, wobei der Sorptions-Wärmetauscher (110, 130) mit dem Wärmeerzeuger (400) derart thermisch koppelbar ist, dass ein an dem Sorptionsmittel (12) adsorbiertes Kältemittel (11) unter Einfluss eines von dem Wärmeerzeuger (400) bereitgestellten Heizwärmestroms (Q₄₀₀) desorbierbar ist, wobei der Kondensator (120) und der Verdampfer (140) derart mit dem Sorptions-Wärmetauscher in Verbindung stehen, dass das desorbierte Kältemittel (11) in dem Kondensator (120) kondensierbar und in dem Verdampfer (140) verdampfbar ist, und wobei der Verdampfer mit dem Kältenutzer (300) einer Druckmaschine (20) derart koppelbar ist, dass die bei der Verdampfung des Kältemittels entstehende Verdampfungskälte als Kälteleistung (Q₀) für den Kältenutzer (300) bereitstellbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei ein Adsorber (130/110) der Adsorptions-Kältemaschine (10) und/oder ein Kondensator (120) der Adsorptions-Kältemaschine (10) mit einer Kühlvorrichtung (122, 132; 500), insbesondere einer externen Kühlvorrichtung (500), thermisch koppelbar sind.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Adsorptions-Kältemaschine (10) wenigstens zwei Sorptions-Wärmetauscher (110, 130) aufweist, die umschaltbar jeweils sowohl in einer Funktion als Desorber (110/130) als auch in einer Funktion als Adsorber (130/110) betreibbar sind, wodurch der Kältenutzer (300) der Druckmaschine (20) quasi-kontinuierlich mit Kälte versorgbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß Anspruch 4, wobei bei einem Funktionswechsel zweier korrespondierender Sorptions-Wärmetauscher (110, 130) in einem Umschaltvorgang über einen thermischen Bypass ein innerer Wärmetausch zwischen den beiden Sorptions-Wärmetauschern (110, 130) durchführbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, welches Umschaltmittel, insbesondere eines oder einer Mehrzahl von Umschaltventilen (182, 184) und/oder Umschaltklappen (170), aufweist, welche derart gestaltet und angeordnet sind, dass der Wärmeerzeuger (400) ständig mit einem der zumindest zwei Sorptions-Wärmetauscher (110, 130), der gerade als Desorber (110/130) betrieben wird, thermisch koppelbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, welches Umschaltmittel, insbesondere eines oder einer Mehrzahl von Umschaltventilen (182, 184) und/oder Umschaltklappen (170), aufweist, welche derart gestaltet und angeordnet sind, dass der gerade als Adsorber (130/110) betriebene Sorptions-Wärmetauscher (130, 110) ständig mit der Kühlvorrichtung (132; 500) thermisch koppelbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Verdampfer (140) und der Kondensator (120) über ein Ventil (150), insbesondere ein Entspannungsventil (150) oder ein hydrostatisches Ventil (150), miteinander in Fluidkommunikation stehen.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß Anspruch 8, wobei das Ventil (150) Bestandteil des Verdampfers (140) ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Druckmaschinen Kühlsystem einen Wärmetauscher (430), insbesondere einen Plattenwärmetauscher (430), aufweist und wobei der Wärmeerzeuger (400) über den Wärmetauscher (430) mit dem Desorber (110/130) thermisch koppelbar ist.
Druckmaschinen-Kühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Abwärmestrom (Q₁₂₀) des Kondensators (120) und/oder ein Abwärmestrom (Q₁₃₀) des Adsorbers (130) über eine Einrichtung zur Abwärme-Rückgewinnung (220, 230) im betreffenden Kühlkreis abführbar ist.
Druckmaschine oder Druckwerk, insbesondere Offset-Druckmaschine (20) oder Offset-Druckwerk (20) für Bögen oder Rollen, mit einem Druckmaschinen-Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Druckmaschine oder Druckwerk nach Anspruch 12, welche den Kältenutzer (300) insbesondere in Form einer Feuchtwasserversorgung umfaßt.
Druckmaschine (20) gemäß Anspruch 12, wobei die Druckmaschine (20) den Wärmeerzeuger (400), insbesondere als Bestandteil einer Trocknungsvorrichtung aufweist, der den Heizwärmestrom (Q₄₀₀) der Adsorptions-Kältemaschine (10) zur Verfügung stellen kann.
Druckmaschine gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Wärmeerzeuger (400) mit dem Desorber (110/130) der Adsorptions-Kältemaschine (10) thermisch gekoppelt ist, so dass der Wärmeerzeuger (400) diesen mit dem Heizwärmestrom (Q₄₀₀) versorgen kann, und/oder wobei der Kältenutzer (300) mit dem Verdampfer (140) der Adsorptions-Kältemaschine (10) thermisch gekoppelt ist, so dass der Kältenutzer (300) mit der Kälteleistung (Q₀) versorgt werden kann.