DE102015001732A1

DE102015001732A1 - Heizeinrichtung für Reifenvulkanisiermaschinen

Info

Publication number: DE102015001732A1
Application number: DE102015001732.2A
Authority: DE
Inventors: Sören Fabian; Arnd Grimm; Ruediger Meincke; Jörn Seevers
Original assignee: Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH
Current assignee: Harburg Freudenberger Maschinenbau GmbH
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2015-11-05
Also published as: DE112015002066A5; WO2015165430A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades aufweisend wenigstens ein Heizaggregat zur Konditionierung eines Heizmediums und wenigstens einen ersten Leitungsstrang zur Zuführung eines konditionierten Heizmediums in wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine, wobei wenigstens ein zweiter Leitungsstrang zur Rückführung des Heizmediums aus der wenigstens einen Reifenvulkanisiermaschine in das wenigstens eine Heizaggregat vorgesehen ist, sodass die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch Nutzung der Restwärmemenge des Heizmediums (9) unterstützt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine mit einem Heizsystem unter Anwendung der Verfahrensschritte das Heizmedium zu konditionieren und anschließend der wenigstens einen Reifenvulkanisiermaschine zuzuführen, wobei während der Zeitphase der Vulkanisierung in einen ersten Heizmediumkreislauf geschaltet wird und nach Beendigung der Vulkanisierung in einen zweiten Heizmediumkreislauf geschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades, aufweisend wenigstens ein Heizaggregat zur Konditionierung eines Heizmediums und wenigstens einen ersten Leitungsstrang zur Zuführung eines konditionierten Heizmediums in wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine mit einer Heizeinrichtung unter Anwendung der Verfahrensschritte, das Heizmedium zu konditionieren und anschließend der wenigstens einen Reifenvulkanisiermaschine zuzuführen.
Einer der wesentlichen Produktionsschritte zur Herstellung von Reifen ist die Vulkanisierung von Reifenrohlingen. Dazu wird der Reifenrohling in eine Form eingelegt, die sich innerhalb einer Reifenvulkanisiermaschine befindet und anschließend auf die materialabhängige Vulkanisiertemperatur erwärmt sowie mit einem Vulkanisierdruck innenseitig des Reifenrohlings beaufschlagt. Man spricht davon, dass der Reifenrohling „gebacken” wird. Die Reifenhalbzeuge bestehend aus im Wesentlichen verschiedenen Gummimischungen, Textilgewebe bzw. Textilkord, Stahlgürtel und kautschukummantelte Wulstkerne werden unter Druck- und Temperatureinwirkung über einer gewissen Zeit stoffschlüssig miteinander verbunden und gleichzeitig werden den Gummimischungen, insbesondere den Kautschukanteilen ihre elastischen Eigenschaften eingeprägt.
Um die Vulkanisiertemperatur und den Vulkanisierdruck zu erreichen, wird ein geeignetes Heizmedium mit einer entsprechenden Temperatur und unter Druckbeaufschlagung in den Innenraum des Reifenrohlings eingebracht. Üblicherweise wird der Reifenrohling innerhalb der Form derart durch eine Vorrichtung festgelegt, dass innerhalb des Reifenrohlings eine weitgehend druckdichte Kammer gebildet ist. Häufig wird dazu eine der Reifenfelge ähnliche Vorrichtungsgeometrie verwendet, an die sich die Reifenwulste druckdicht anlegen können. Alternativ kann eine innerhalb des Reifenrohlings angeordnete elastische Kammer zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Heizmediums vorgesehen sein. Infolge der innerhalb des Reifenrohlings und ggf. auch der Form erzeugten Temperatur- und Druckatmosphäre erfolgt die Vulkanisierung des Reifenrohlings.
Als Heizmedien eignen sich primär alle förderbaren fluiden und gasförmigen Materialen mit guter Wärmekapazität. Bewährt haben sich insbesondere Temperieroele, Wasser, Wasserdampf und Heiß- sowie Sattdampf oder salzhaltige Lösungen.
Gemäß dem Stand der Technik werden Heizeinrichtungen für Reifenvulkanisiermaschinen als zentrale Anlagen realisiert. Dazu wird von einer entsprechend dimensionierten, zentralen Heizvorrichtung eine Vielzahl von Reifenvulkanisiermaschinen innerhalb der Produktionsanlage mit Heizmedium versorgt. Die Zuführung des Heizmediums wird durch ein Versorgungsnetz realisiert, das aus Schlauch- und Rohrkomponenten besteht. Häufig wird Heizmedium in Form von Heißdampf verwendet, die zentrale Heizvorrichtung ist in diesem Fall ein zentrales Kesselhaus mit einer geregelten zentralen Dampferzeugung.
Das Versorgungsnetz bestehend aus Schlauch- und Rohrkomponenten muss das Heizmedium teilweise über erhebliche Wegstrecken von der zentralen Heizvorrichtung zu den Reifenvulkanisiermaschinen transportieren. Infolge dessen ist nicht nur die Installation des Versorgungsnetzes aufwändig und unflexibel bei Veränderungen der Position oder Anzahl der Reifenvulkanisiermaschinen, sondern durch die Wegstrecken treten erhebliche Wärmeverluste durch Konvektion an den Rohr- und Schlauchoberflächen auf.
Neben der Wärmekonvektion treten durch die Einmalverwendung des Heizmediums weitere, sehr hohe Energieverluste auf. Ist das Heizmedium aus Heiß- oder Sattdampf gebildet, wird es nach der Zuführung und Beheizung der Reifenvulkanisiermaschine in die Umgebung abgelassen. Die dem Heizmedium zu diesem Zeitpunkt noch innewohnende Wärmemenge, die restliche Wärmemenge oder Restwärmemenge, die auch zweite Hitze genannt wird, geht dadurch irreversibel verloren.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Heizeinrichtung für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine bereitzustellen, welche die energetischen Verluste reduziert.
Weiterhin soll der Installationsaufwand verringert und, oder die Flexibilität bei der Versorgung wenigstens einer Reifenvulkanisiermaschine erhöht werden.
Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass es möglich ist, durch die Verwendung und konstruktiver Gestaltung eines dezentralen Heizsystems für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine die Nachteile zu überwinden und die Aufgaben zu lösen. Vorgeschlagen wird ein dezentrales Heizsystem für eine Reifenvulkanisiermaschine oder eine kleine, benachbart angeordnete Gruppe von Reifenvulkanisiermaschinen, das entweder integraler Bestandteil einer solchen Maschine ist oder als separates Aggregat unmittelbar in deren Nähe positioniert wird.
Das dezentrale Heizsystem verfügt über eine eigene, lokale Einrichtung in Form eines Heizaggregates zur Temperaturerhöhung und damit Einbringung von thermischer Energie in das Heizmedium. Durch einen ersten Leitungsstrang wird das Heizmedium der Reifenvulkanisiermaschine zugeführt, ein zweiter Leitungsstrang führt das Heizmedium, nachdem es Teile seiner thermischen Energie an die Reifenvulkanisiermaschine abgegeben hat, zurück zum Heizaggregat.
Durch die Rückführung des Heizmediums kann die enthaltene restliche Wärmeenergie dadurch weiterverwendet werden, dass ausgehend von diesem Energieniveau lediglich die Wärmemenge zugeführt werden muss, die erforderlich ist, um das Heizmedium erneut auf die gewünschte Heiztemperatur aufzuheizen. Praktisch wird die zweite Hitze des Heizmediums weiterverwendet.
Das im Vergleich zu einem zentralen Heizsystem mit einer zentralen Heizvorrichtung nicht mehr benötigte oder nur noch sehr kurze Versorgungsnetz bestehend aus Schlauch- und Rohrkomponenten bietet den Vorteil, durch die erheblich reduzierte Oberfläche die Wärmeverluste des Heizmediums infolge der Konvektion über die Versorgungsnetzoberfläche erheblich zu reduzieren. Durch die Verwendung von wärmeisolierten Leitungskomponenten können die Konvektionswärmeverluste weiter reduziert werden.
Es wird also ein dezentrales Heizsystem für eine Reifenvulkanisiermaschine oder eine kleine, benachbart angeordnete Gruppe von Reifenvulkanisiermaschinen realisiert, das über einen lokale thermische Konditionierung des Heizmediums verfügt und mit wenigstens einem Heizmediumkreislauf arbeitet, dessen Kreislauf über einen ersten und einen zweiten Leitungsstrang verfügt. Dadurch werden Wärmeenergieverluste reduziert und die Restwärmemenge des Heizmediums wird weiterverwendet dadurch, dass die erneute Erhöhung auf Heiztemperatur erheblich weniger Energieeinsatz erforderlich macht.
Als Fluid zur Wärmeübertragung wird bevorzugt Wasser oder eine Lösung von Salzen verwendet. Möglich ist aber auch die Verwendung von Heißdampf, Sattdampf, Wasserdampf oder anderen strömungsfähigen Fluiden.
Bevorzugt ist daran gedacht, das Heizaggregat mit elektrischem Strom zu betreiben. Es braucht dann keine zusätzliche Betriebsmittelversorgung am Installationsort der Heizeinrichtung bereitgestellt zu werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
1 zeigt die schematische Darstellung eines dezentralen Heizsystems.
Das Heizsystem (100) in seiner dezentralen Ausführung für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine (110) wird im Wesentlichen gebildet durch ein Heizaggregat (10), einen ersten Leitungsstrang (20) und einen zweiten Leitungsstrang (30).
Das Heizaggregat (10) ist primär gebildet durch eine Heizung (B) innerhalb der Ansaugleitung (7) einer üblicherweise motorgetriebenen Pumpe (1), die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Verstellpumpe realisiert ist und aus einem Entspannungsbehälter (A) Heizmedium (9) ansaugt.
Der erste Leitungsstrang (20) ist als Zuführstrang für das Heizmedium (9) in die wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine (110) konzipiert und weist neben den eigentlichen Rohrleitungen ein Absperrventil (2) und einen Drucksensor (C) auf.
Der zweite Leitungsstrang (30) ist als Rückführstrang für das Heizmedium (9) hinaus aus der Reifenvulkanisiermaschine (110) konzipiert und weist neben den eigentlichen Rohrleitungen und zwei Leitungsabschnitten (31, 32) verschiedene Absperrventile (3, 4, 5) auf und ist sowohl mit dem ersten Leitungsstrang (20) aus auch dem Heizaggregat (10) gekoppelt.
Die innerhalb des Heizaggregates (10) angeordnete Pumpe (10) saugt zunächst über eine Ansaugleitung (7) aus einem Entspannungsbehälter (A) das Heizmedium (9) an. Der Entspannungsbehälter (A) dient praktisch als Zwischenpuffer, um das aus der Reifenvulkanisiermaschine (110) über den zweiten Leitungsstrang (30, 32) rückgeführte Heizmedium (9) zu speichern. Der Entspannungsbehälter (A) ist vorzugsweise mit einer Isolierung versehen, um die energetischen Wärmeverluste des Heizmediums (9), das nach der Rückführung aus der Reifenvulkanisiermaschine (110) über eine Restwärmemenge verfügt, zu minimieren.
Die Ansaugleitung (7) verfügt über ein Rückschlagventil (6), um die Strömungsrichtung des Heizmediums (9) entgegen der Ansaugrichtung zu verhindern, wenn das Ventil (3) geöffnet ist. In der Ansaugleitung (7) ist eine vorzugsweise elektrisch arbeitende Heizung (B) vorgesehen, um das Heizmedium (9) von dem Restwärmeniveau auf die Heiztemperatur aufzuheizen. Die dabei zuzuführende Wärmeenergie entspricht dem Temperaturverlust durch Konvektion in den Strängen (20, 30) und der Wärmeenergieabgabe an den Reifenrohling in der Reifenvulkanisiermaschine (110).
Nach einem Ansaugen und Aufheizen des Heizmediums (9) auf vorzugsweise 160°C pumpt die Pumpe (1) das Heizmedium unter einem Druck von mindestens 24 bar über den ersten Leitungsstrang (20) in das Innere des Reifenrohlings innerhalb der Reifenvulkanisiermaschine (110). Dazu sind das Ventil (2) und (4) wenigstens teilweise geöffnet.
Ist der gewünschte Druck erreicht, wird über den Drucksensor (C) das Ventil (4) geschlossen und die Pumpe (1) pumpt das Heizmedium (9) in eine Zirkulation. Dazu sind die Ventile (2) und (3) geöffnet, wobei das Ventil (3) durch seine regelbare Öffnungsstellung den Druck konstant hält. Das Ventil (5) ist in diesem Funktionszustand geschlossen und die Heizung (B) gleicht den Temperaturverlust des Heizmediums (9) während der Zirkulationsphase aus.
Dieser als erster Heizmediumkreislauf bezeichnete Schaltungszustand lässt das Heizmedium (9) über die Pumpe (1), den ersten Leitungsstrang (20) und das Ventil (2) zur Reifenvulkanisiermaschine (110) und einen Abschnitt des zweiten Leitungsstranges (30, 31) über das Ventil (3) zurück zur Pumpe (1) zirkulieren.
Ist der Vulkanisationsprozess beendet, schließen die Ventile (2) und (3) und das druckbeaufschlagte Heizmedium (9) wird über das dann zu öffnende Ventil (5) in den Entspannungsbehälter (A) abgelassen. Aus dem Entspannungsbehälter (A) saugt die Pumpe (1) dann für den nächsten Zyklus an.
Dieser als zweiter Heizmediumkreislauf bezeichnete Schaltungszustand ermöglicht den kontinuierlichen oder vorzugsweise diskontinuierlichen Strömungskreislauf des Heizmediums (9) über die Pumpe (1) und den ersten Leitungsstrang (20) hinein in die Reifenvulkanisiermaschine (110) und von dort über den zweiten Leitungsstrang (30, 32) und das Ventil (5) in den Entspannungsbehälter (A) des Heizaggregates (10). Der zweite Heizmediumkreislauf schließt sich durch das Ansaugen des Heizmediums (9) durch die Pumpe (1) aus dem Entspannungsbehälter (A) über die Ansaugleitung (7) mit seinem Rückschlagventil (6).

Claims

Heizeinrichtung (100) für wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine (110), aufweisend wenigstens ein Heizaggregat (10) zur Konditionierung eines Heizmediums (9) und wenigstens einen ersten Leitungsstrang (20) zur Zuführung eines konditionierten Heizmediums (9) in wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine (110), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweiter Leitungsstrang (30) zur Rückführung des Heizmediums (9) aus der wenigstens einen Reifenvulkanisiermaschine (110) in das wenigstens eine Heizaggregat (10) vorgesehen ist, sodass die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch Nutzung der Restwärmemenge des Heizmediums (9) unterstützt ist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizaggregat (10) eine Pumpe (1) zur Förderung von Heizmedium (9) sowie eine Ansaugleitung (7) mit einer Heizung (B) aufweist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (B) eine mit elektrischem Strom zu betreibende elektrische Widerstandsheizung ist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizaggregat (10) einen Entspannungsbehälter (A) zur Aufnahme von Heizmedium (9) aufweist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entspannungsbehälter (A) thermisch isoliert ist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstränge (20, 30) Rohre, Schläuche und Ventile (2, 3, 4, 5, 6) aufweisen.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre, Schläuche und Ventile (2, 3, 4, 5, 6) thermisch isoliert sind.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstränge (20, 30) derart miteinander gekoppelt sind, sodass eine Zirkulationssituation schaltbar ist, die einen ersten Heizmittelkreislauf unterstützt.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstränge (20, 30) durch ein Ventil (4) miteinander gekoppelt sind.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leitungsstrang (30) durch einen Leitungsabschnitt (31) mit dem Heizaggregat (10) derart gekoppelt ist, sodass eine Zirkulationssituation schaltbar ist, die einen ersten Heizmediumkreislauf unterstützt.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leitungsstrang (30) durch einen Leitungsabschnitt (32) mit dem Heizaggregat (10) derart gekoppelt ist, sodass eine Strömungsverbindung schaltbar ist, die einen zweiten Heizmediumkreislauf unterstützt.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (100) derart konstruiert ist, das es eine dezentrale Verwendung für eine oder eine Gruppe von benachbart angeordneten Reifenvulkanisiermaschinen (110) unterstützt, sodass die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch Reduzierung der Wärmeverluste unterstützt ist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (100) integraler Bestandteil einer oder einer Gruppe von benachbart angeordneten Reifenvulkanisiermaschinen (110) ist, sodass die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch Reduzierung der Wärmeverluste unterstützt ist.
Heizeinrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (100) derart konstruiert ist, dass es in beliebiger Lage direkt an die wenigstens eine Reifenvulkanisiermaschine (110) anflanschbar ist, sodass die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades durch Reduzierung der Wärmeverluste unterstützt ist.
Reifenvulkanisiermaschine (110) aufweisend eine Heizeinrichtung (100) nach einem der vorgehenden Ansprüche.
Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine (110) mit einer Heizeinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweisend die Verfahrensschritte a) Konditionierung des Heizmediums (9) für die Beheizung des Reifenrohlings, b) druckgesteuerte Zuführung des Heizmediums (9) zur Reifenvulkanisiermaschine (110), dadurch gekennzeichnet, dass c) während der Zeitphase der Vulkanisierung in einen ersten Heizmediumkreislauf geschaltet wird und d) nach Beendigung der Vulkanisierung in einen zweiten Heizmediumkreislauf geschaltet wird.
Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine (110) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung des Heizmediums (9) die Aufheizung und Druckbeaufschlagung umfasst.
Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine (110) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium (9) auf 160°C aufgeheizt und ein Druck von mindestens 24 bar eingeprägt wird.
Verfahren zur Beheizung eines Reifenrohlings in einer Reifenvulkanisiermaschine (110) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium (9) ein durch eine Pumpe förderbares Fluid oder gasförmiges Material wie beispielsweise Temperieroel, Wasser, Wasserdampf, Heißdampf, Sattdampf oder eine salzhaltige Lösung gebildet ist.