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Die
Erfindung betrifft eine Temperiereinheit für ein Fluid
nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. Die Temperiereinheit
eignet vorzugsweise für die Temperierung eines Fluids,
insbesondere eines Beschichtungsfluids, in einer Verarbeitungsmaschine.
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Die
Temperiereinheit umfasst ein fließfähiges Temperiermittel,
welches auf das beispielsweise in einer Druck- bzw. Lackiermaschine
zu verarbeitende Fluid einwirkt.
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Eine
Temperiereinheit dieser Art ist aus
DE 20 2007 006 450 U1 in
einer Einrichtung zum Dosieren eines Beschichtungsfluids in einer
Verarbeitungsmaschine bekannt, welche die Temperiereinheit mit einer
Temperiereinrichtung umfasst. Der Temperiereinheit ist eine Zuführleitung
eines Kreislaufsleitungssystems für das Fluid zugeordnet
und die Temperiereinheit umfasst ferner die Temperiereinrichtung für
einen Wärme- oder Kälteübertrag auf das
Fluid und ist mit einer Regeleinrichtung schaltungs- und datentechnisch
gekoppelt.
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Aus
DE 199 02 567 A1 ist
eine Vorrichtung zum Zuführen von lack zu einem Lackwerk
in der Form eines Kreislaufs mit einer Zuführleitung von
einem Zwischenbehälter zum Lackwerk und einer Rückleitung
von diesem zum Zwischenbehälter, einer Förderpumpe
zum Lackfördern sowie eine Temperiereinrichtung zur Einstellung
einer gewünschten Lacktemperatur bekannt. Dabei ist der
Zwischenbehälter als dicht geschlossener Behälter
ausgebildet und im Hauptkreislauf ist lediglich eine Förderpumpe mit
Saug-/Druckfunktion angeordnet.
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Für
den Wärme-/Kälteübertrag auf den zu verarbeitenden
Lack ist als Temperiereinrichtung ein Plattenwärmetauscher
vorgesehen. Anstelle des Plattenwärmetauschers oder auch
zusätzlich kann eine Heizeinrichtung zum Temperieren des
Lacks vorgesehen sein.
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Eine
weitere Einrichtung ist aus
DE 10 2005 015 954 A1 bekannt, welche eine
Anordnung an einer Druckmaschine mit einer Temperiereinrichtung für
Feuchtmittel bzw. Druckzylinder mit wenigstens einem zwischen der
Temperiereinrichtung und einer Druckmaschine verlaufenden Temperiermittelkreis beschreibt.
Die Anordnung umfasst ein zusätzliches Freikühler-Temperiergerät,
das einen von einem Temperiermittel durchströmten Wärmetauscher
aufweist. Der Wärmetauscher kann mit dem Temperiermittelkreislauf
der Temperiereinrichtung der Druckmaschine in einen Wärmeaustausch
gebracht werden. Dabei ist vorzugsweise der Wärmetauscher
im Rücklauf des Temperiermittelkreislaufes angeordnet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Temperiereinheit der
eingangs genannten Art zu schaffen, die den Wärme- oder
Kälteübertrag auf das Fluid sowie die Vergleichmäßigung
der Temperatur im Fluid verbessert.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Ausbildungsmerkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein
erster Vorteil der Einrichtung zur Wärmeübertragung
besteht darin, dass die Einrichtung einen einfachen Aufbau aufweist
und wenig Platz benötigt.
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Der
zweite Vorteil ergibt sich daraus, dass die Einrichtung reaktionsschnell
ein Fluid auf die gewünschte Temperatur temperieren kann
und dabei eine relativ geringe Menge an Temperiermittel benötigt.
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Als
dritter Vorteil der Einrichtung kann angeführt werden,
dass die Vergleichmäßigung der Temperatur innerhalb
des Fluids verbessert werden kann.
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Die
Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Temperiereinheit,
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2 eine
Ausführung gem. 1 um 90° verdreht als
Behälter,
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3 einen
Teil einer Zuführleitung in wendelförmiger Anordnung,
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4 eine
Draufsicht der Ausbildung gem. 3,
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5 eine
Dosiereinrichtung für ein Fluid in einer Verarbeitungsmaschine,
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6 einen
Teil einer Zuführleitung in mäanderförmiger
Anordnung.
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Eine
Druckmaschine, alternativ eine Lackiermaschine, weist u. a. eine
Beschichtungseinrichtung zum Dosieren eines Fluids, z. B. eines
Beschichtungsfluids, insbesondere Druckfarbe oder Lack, für einen
Bedruckstoff auf. Beispielsweise umfasst die Beschichtungseinrichtung
gemäß 5 eine Dosiereinrichtung 1 mit
einer Auftragwalze 3, einen der Auftragwalze 3 zugeordneten
Formzylinder 4 und einen diesem zugeordneten, den Bedruckstoff
in Förderrichtung 6 führenden Gegendruckzylinder 5.
Die Auftragwalze 3, der Formzylinder 4 sowie der
Gegendruckzylinder 5 sind in Kontakt bringbar angeordnet, wobei
Formzylinder 4 und Gegendruckzylinder 5 einen
Beschichtungsspalt bilden. Gemäß 5 weist die
Dosiereinrichtung 1 eine Kammerrakel 2 auf, welche
mit der beispielsweise als Rasterwalze ausgebildeten Auftragwalze 3 in
Wirkverbindung ist.
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Alternativ
kann die Dosiereinrichtung 1 ein an sich bekanntes Walzensystem umfassen.
Der Formzylinder 4 kann eine Druckform, einschließlich Flexodruckform,
eine Lackform oder ein Gummituch (vollflächig oder ausgespart)
tragen.
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Zum
Zirkulieren des Beschichtungsfluids ist die Dosiereinrichtung 1 mit
einem Kreislaufsystem gekoppelt. Bevorzugt umfasst das Kreislaufsystem eine
ein Reservoir 7 für das Beschichtungsfluid einschließende
Zuführ- und eine Rücklaufleitung 19, 20 nebst
integrierter Förderpumpe 11.
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In
vorliegender Ausführung erfolgt die Einspeisung der Zuführleitung 19 in
das Gehäuse der Kammerrakel 2. Vom Gehäuse
der Kammerrakel 2 führt die Rücklaufleitung 20 in
das Reservoir 7. Über die Rücklaufleitung 20 kann
das Beschichtungsfluid nach dem Schwerkraftprinzip in das Reservoir 7 gefördert
werden. Eine in die Zuführleitung 19 integrierte
Förderpumpe 11 bewirkt die Zirkulation des Beschichtungsfluids.
In der vorliegenden Ausbildung ist die Förderpumpe 11 zwischen
dem Reservoir 7 und einer Temperiereinheit 8 in
die Zuführleitung 19 integriert angeordnet. Alternativ
kann stattdessen die Förderpumpe 11 zwischen der
Temperiereinheit 8 und dem Dosiersystem 1 integriert
angeordnet sein, wie dies in 5 in punktierter
Darstellung gezeigt ist. Eine Integration einer Saugpumpe in die
Rücklaufleitung 20 ist bei Bedarf möglich,
jedoch nicht zwingend erforderlich.
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In
Förderrichtung des Beschichtungsfluids ist vorzugsweise
nach der Förderpumpe 11 der Zuführleitung 19 die
Temperiereinheit 8 zugeordnet. Die Temperiereinheit 8 umfasst
einen Behälter sowie zumindest eine auf das Beschichtungsfluid
wirkende Temperiereinrichtung 9, welche zwecks Einwirkung auf
das Temperiermittel 18 als Heizeinrichtung oder Heiz-/Kühleinrichtung
ausgebildet sein kann. Bevorzugt umfasst die Temperiereinheit 8 wenigstens
die Temperiereinrichtung 9 sowie ein Temperiermittel 18 und
kann bei Bedarf mit weiteren Mitteln kombiniert sein.
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Zum
verbesserten Durchmischen des Temperiermittels 18 in dem
Behälter kann bei Bedarf die Temperiereinheit 8 eine
Mischvorrichtung 10 zum Durchmischen des Temperiermittels 18 aufweisen. Beispielsweise
kann die Mischvorrichtung 10 als eine in den Behälter 21 eintauchende
Rührvorrichtung 10 oder eine Pumpe 10 (2)
ausgebildet sein. Die Mischvorrichtung 10 kann manuell
oder mittels einer Regeleinrichtung 16 angesteuert sein.
Zur Niveauüberwachung des Temperiermittels 18 kann
der Temperiereinheit 8 bei Bedarf ein Füllstandssensor 15 zugeordnet
sein. Ein derartiger Füllstandssensor 15 kann
ebenso dem Reservoir 7 und/oder der Dosiereinrichtung 1 zugeordnet
sein.
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Die
Temperiereinheit 8 umfasst ferner zur Bestimmung der Temperaturen
in dieser, vorzugsweise während der Zirkulation bzw. des Übertragens des
Fluids, einen ersten Temperatursensor 12. Je nach Ausbildung
der Temperiereinheit 8 ist der erste Temperatursensor 12 bevorzugt
in der Temperiereinheit 8 angeordnet, beispielsweise in
den Behälter integriert angeordnet. Weiterhin umfasst die
Einrichtung einen in einem Bereich, gebildet durch die der Temperiereinheit 8 in
Förderrichtung des Beschichtungsfluids nachgeordnete Zuführleitung 19 und
die Dosiereinrichtung 1, angeordneten zweiten Temperatursensor 13.
Dabei sind die Förderpumpe 11, die Temperatursensoren 12, 13 und
die Temperiereinrichtung 9 schaltungs- und datentechnisch
mit der Regeleinrichtung 16 gekoppelt, derart, dass wahlweise
die Temperiereinrichtung 9 oder die Förderpumpe 11 aktivierbar
ist.
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In
einer Weiterbildung können die Temperiereinrichtung 9 und
die Förderpumpe 11 mittels der Regeleinrichtung 16 gleichzeitig
aktivierbar ausgebildet sein. In einer weiteren Ausbildung kann
in einem Bereich, gebildet durch das Reservoir 7 und die – ausgehend
vom Reservoir 7 – in Förderrichtung des
Beschichtungsfluids der Temperiereinheit 8 vorgeordnete
Zuführleitung 19, ein dritter, schaltungs- und
datentechnisch mit der Regeleinrichtung 16 gekoppelter Temperatursensor 14 angeordnet
sein. Bevorzugt ist der dritte Temperatursensor 14 im Reservoir 7 angeordnet.
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Sämtliche
Temperatursensoren 12 bis 14, die Füllstandssensoren 15,
die Mischvorrichtung 10, die Temperiereinrichtung 9 sowie
die Förderpumpe 11 sind bevorzugt mit der Regeleinrichtung 16 schaltungstechnisch
und datentechnisch gekoppelt. Die Regeleinrichtung 16 ist
bevorzugt mit einer Schnittstelle 17, beispielsweise zu
einer übergeordneten Maschinensteuerung oder einer Auftragsdatenbearbeitungseinrichtung,
der Verarbeitungsmaschine schaltungs- und datentechnisch gekoppelt.
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Die
Temperiereinheit 8 umfasst eine das Fluid führende
Leitungsstrecke 21 als Teil der Zuführleitung 19.
Die Leitungsstrecke 21 der Zuführleitung 19 ist
in Umfangsrichtung einer Achse 23, hier der Behälterachse,
konzentrisch angeordnet. Ferner ist die Leitungsstrecke 21 in
einem Hohlkörper 24 angeordnet, welcher
- – von der Leitungsstrecke 21 nach
Innen durch einen, vorzugsweise lösbar einsetzbaren Tubus 25 und
- – von der Leitungsstrecke 21 nach Außen
durch eine Wandung der Temperiereinheit 8 gebildet ist.
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Weiterhin
ist im Hohlkörper 24 zumindest das Temperiermittel 18 angeordnet.
Bevorzugt ist neben dem Temperiermittel 18 die Temperiereinrichtung 9 im
Hohlkörper 24 angeordnet, so dass diese unmittelbar
auf das Temperiermittel 18 wirken kann.
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Alternativ
kann die Temperiereinrichtung 9 als Durchlauftemperiereinrichtung
in einem externen Kreislauf integriert und auf das Temperiermittel 18 wirkend
angeordnet sein.
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In
einer ersten Ausbildung nach 3 ist die Leitungsstrecke 21 in
Umfangsrichtung und in Richtung der Achse 23, vorzugsweise
der Behälterachse, schraubenlinienförmig als Wendel 22 angeordnet. Dabei
ist die Wendel 22 um die Achse 23 konzentrisch
angeordnet. Weiterhin ist die Wendel 22 in dem Hohlkörper 24 angeordnet,
welcher konzentrisch zur Achse 23
- – von
der Wendel 22 nach Innen durch den Tubus 25 und
- – von der Wendel 22 nach Außen durch
eine Wandung 26 der Temperiereinheit 8 bzw. des
Behälters gebildet ist.
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Innerhalb
des Hohlkörpers 24 sind die Temperiereinrichtung 9 und
das Temperiermittel 18 angeordnet. In 4 ist
gezeigt, dass die Wendel 22 sowie der Tubus 25 kreisförmig
ausgebildet sein können. Alternativ können die Wendel 22 sowie
der Tubus 25 jeweils ellipsenförmig oder polygonförmig ausgebildet
sein.
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Die
Leitungsstrecke 21 kann einen mit der Zuführleitung 19 eingangsseitig
verbundenen Einlaufstrang 27, 27' und ausgangsseitig
einen mit der Zuführleitung 19 verbundenen Auslaufstrang 28, 28' umfassen.
Der Einlaufstrang 27, 27' und der Auslaufstrang 28, 28' sind
mit je einer Steigung P1 und einer Steigung
P2 in Richtung der Achse 23 parallel,
d. h. P1 = P2, schraubenlinienförmig
angeordnet und in einem Endbereich 36 sind der Einlaufstrang 27' und der
Auslaufstrang 28' leitungsseitig verbunden. In bevorzugter
Ausbildung kann ein Endbereich 36 als Krümmungsbogen
ausgebildet sein.
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In
einer zweiten Ausbildung nach 6 ist die
Leitungsstrecke 21 konzentrisch zur Achse 23, vorzugsweise
der Behälterachse, angeordnet und in Umfangsrichtung mäanderförmig
ausgebildet. Die Leitungstrecke 21 ist – analog
zur Wendel 22 gem. 3 statt
derer – in dem Hohlkörper 24 angeordnet, welcher
konzentrisch zur Achse 23
- – von
der konzentrischen Leitungsstrecke 21 nach Innen durch
den Tubus 25 und
- – von der Leitungsstrecke 21 nach Außen
durch die Wandung 26 der Temperiereinheit 8 bzw.
des Behälters gebildet ist.
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Innerhalb
des Hohlkörpers 24 sind zumindest die Temperiereinrichtung 9 und
das Temperiermittel 18 angeordnet.
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Die
Leitungsstrecke 21 (6) umfasst
wiederum den mit der Zuführleitung 19 eingangsseitig verbundenen
Einlaufstrang 27, 27' und ausgangsseitig den mit
der Zuführleitung 19 verbundenen Auslaufstrang 28, 28'.
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Analog
zur Ausbildung mit der Wendel 22 können der Tubus 25 und
die Leitungsstrecke 21 kreisförmig ausgebildet
sein. Alternativ können die Leitungsstrecke 21 sowie
der Tubus 25 jeweils ellipsenförmig oder polygonförmig
ausgebildet sein.
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In
einer bevorzugten, Platz sparenden Ausbildung kann im Tubus 25 die
Mischvorrichtung 10 angeordnet sein, welche leitungsseitig
mit dem Hohlkörper 24 verbunden ist. In 1 ist
die Mischvorrichtung 10 beispielsweise als Pumpe 10 ausgeführt, welche
mittels einer Leitung und einer Öffnung 32 mit dem
Hohlkörper 24 verbunden ist. Hierzu ist weiterhin
ein zweiter Anschluss 37 für die Zuführung
des umzuwälzenden Temperiermittels 18 gezeigt (1).
Die Umwälzung erfolgt bevorzugt als Kreislaufsystem.
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In
einer Weiterbildung kann im Tubus 25 ein Leitungskreislauf
mit einem Zulaufstrang 34 und einem Ablaufstrang 35 angeordnet
sein. Über den Leitungskreislauf ist bei Bedarf in den
Hohlkörper 24 ein in Bezug zum Temperiermittel 18 zusätzliches
Temperiermittel 18' mit einer niedrigeren Temperatur zuführbar.
Hierzu weist die Temperiereinheit 8 bzw. der Behälter
einen ersten Anschluss 33 für die Verbindung zum
Leitungskreislauf auf. Beispielsweise kann ein derartiges Temperiermittel 18' als Überhitzungsschutz
für das Fluid zugeführt werden. Das zusätzliche
Temperiermittel 18' kann zum vorhandenen Temperiermittel 18 bevorzugt
von identischer Zusammensetzung sein.
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Die
Temperiereinheit 8 kann einen zumindest den Hohlkörper 24 lösbar
mittels Verriegelung 30 verschließenden Deckel 29 umfassen.
Am Deckel 29 kann die Leitungsstrecke 21 mit Einlauf-
und Auslaufstrang 27; 28 und die Wendel 22,
einschließlich der Ein-/Auslaufstränge 27', 28' sowie
des Endbereiches 36 angeordnet sein. An dem Deckel 29 sind
vorzugsweise Griffe 31 und vorzugsweise die Leitungsstrecke 21 angeordnet.
Bevorzugt kann die gesamte Leitungsstrecke 21 (mit Deckel 29)
aus dem Hohlkörper 24 entfernt und in diesen erneut
oder im Austausch eingesetzt werden.
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Für
den schnellen Austausch bzw. für Servicezwecke ist die
Fluid führende, in der Temperiereinheit 8 einsetzbare
Leitungsstrecke 21 dadurch charakterisiert, dass die Leitungsstrecke 21 einen
mit einer Zuführleitung 19 eingangsseitig lösbar
verbundenen Einlaufstrang 27, 27' und ausgangsseitig
einen mit der Zuführleitung 19 lösbar
verbundenen Auslaufstrang 28, 28' umfasst.
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Der
Einlaufstrang 27, 27' und der Auslaufstrang 28, 28' sind
mit je wenigstens einer Steigung P1 und
einer Steigung P2 in Richtung einer Achse 23 parallel
schraubenlinienförmig angeordnet. In dem Endbereich 36 sind
der Einlaufstrang 27' und der Auslaufstrang 28' leitungsseitig
verbunden oder dass die den Einlaufstrang 27 und den Auslaufstrang 28 umfassende
Leitungsstrecke 21 konzentrisch zu der Achse 23 angeordnet
und in Umfangsrichtung mäanderförmig ausgebildet
ist.
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Zusammengefasst
umfasst die Temperiereinheit zumindest eine Leitungsstrecke 21 innerhalb der
Zuführleitung 19, die in Umfangsrichtung der Achse 23 konzentrisch
angeordnet ist. Dabei ist die Leitungsstrecke 21 in dem
Hohlkörper 24 angeordnet, welcher
- – innerhalb, d. h. von der Leitungsstrecke 21 nach Innen
(in Richtung Achse 23) durch den Tubus 25 und
- – außerhalb, d. h. von der Leitungsstrecke 21 nach
Außen durch eine Wandung 26 der Temperiereinheit 8 gebildet
ist. Im Hohlkörper 24 sind hierbei zumindest das
Temperiermittel 18 und bevorzugt die Temperiereinrichtung 9 angeordnet.
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Die
Wirkungsweise der Temperiereinheit 8 ist wie folgt: Die
der Zuführleitung 19 zugeordnete Temperiereinheit 8,
speziell deren Temperiereinrichtung 9 sowie das Temperiermittel 18,
wirkt auf das in der Leitungsstrecke 21 der Zuführleitung 19 befindliche
Fluid ein. Durch den relativ geringen Bauraum des Hohlkörpers 24 und
die darin spezielle, wendelförmige oder mäanderförmige
Anordnung der Leitungsstrecke 21 ist relativ wenig Temperiermittel 18 erforderlich.
Dadurch kann die Temperiereinheit 8 reaktionsschnell betrieben
werden.
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- 1
- Dosiereinrichtung
- 2
- Kammerrakel
- 3
- Auftragwalze
- 4
- Formzylinder
- 5
- Gegendruckzylinder
- 6
- Förderrichtung
- 7
- Reservoir
- 8
- Temperiereinheit
- 9
- Temperiereinrichtung
(Heiz-/Kühleinrichtung)
- 10
- Mischvorrichtung
- 11
- Förderpumpe
- 12
- erster
Temperatursensor
- 13
- zweiter
Temperatursensor
- 14
- dritter
Temperatursensor (Reservoir)
- 15
- Füllstandssensor
- 16
- Regeleinrichtung
- 17
- Schnittstelle
- 18
- Temperiermittel
- 19
- Zuführleitung
- 20
- Rücklaufleitung
- 21
- Leitungsstrecke
(Zuführleitung 19)
- 22
- Wendel
- 23
- Achse
- 24
- Hohlkörper
- 25
- Tubus
- 26
- Wandung
- 27
- Einlaufstrang
- 28
- Auslaufstrang
- 29
- Deckel
- 30
- Verriegelung
- 31
- Griff
- 32
- Öffnung
- 33
- erster
Anschluss
- 34
- Zulaufstrang
- 35
- Ablaufstrang
- 36
- Endbereich
- 37
- zweiter
Anschluss
- P1
- Steigung
(Einlaufstrang 27)
- P2
- Steigung
(Auslaufstrang 28)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202007006450
U1 [0003]
- - DE 19902567 A1 [0004]
- - DE 102005015954 A1 [0006]