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Die Erfindung betrifft ein Verarbeitungssystem mit einer Druckmaschine und ein Verfahren zum Betreiben eines Verarbeitungssystems mit einer Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 10.
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Bei der Kühlung speziell von UV-Trocknern an Druckmaschinen, insbesondere Bogenoffsetdruckmaschinen, fällt in einem hohen Maß Wärmeenergie an, die in den allermeisten Fällen als Abwärme in die Umgebung abgegeben wird. Damit ist diese Wärmeenergie verloren.
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Der größte Teil der Druckmaschinen wird mit einer zentralen Wasserkühlung ausgeliefert. Die anfallende Wärmeenergie wird durch einen Pumpenschrank zum Glykolkühler außerhalb des Drucksaales gefördert und an die Umgebung abgegeben. Damit ist diese Energie über die Betriebszeit des Trockners verloren.
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Die einfachere Variante ist die Kühlung durch einen Wasser-Luft-Wärmetauscher. Dieser ist neben den Maschinen aufgestellt und dient damit zur Erwärmung des Drucksaals. In wenigen Fällen wird das Abluftvolumen über eine Abzugshaube nach außerhalb des Drucksaales geleitet. Damit geht aber konditionierte Raumluft verloren.
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Um die Wärmeenergie nutzbar zu machen gibt es derzeit verschiedene Ansätze. In den Rücklauf des UV-Trockners wird ein Wärmetauscher Wasser/Wasser eingebaut. Bei entsprechend hohem Temperaturniveau kann dann über diesen Wärmetauscher Warmwasser erzeugt und z. B. im Hauswasserkreis für Heizungszwecke verwendet werden. Eine weitere Variante ist im Rücklauf des Kühlsystems ein Wärmepumpe einzubauen. Diese entzieht dem Kühlmedium die Wärmeenergie und hebt das Temperaturniveau deutlich an, um auch wieder z. B. für Heizungszwecke verwendet zu werden.
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Aus der
EP 2 404 758 A1 ist eine bogenverarbeitende Maschine mit einem oder mehreren Trocknern bekannt, wobei eine Steuer- oder Regeleinrichtung das Ausmaß einer Zumischung von Trocknerabluft zu Trocknerzuluft anhand von Messgrößen oder Einstellwerten steuert oder regelt, die mit dem Feuchtegehalt der Abluft korrelieren.
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Aus der
DE 10 2011 084 815 A1 ist eine Druckmaschine mit Trocknereinrichtung und Abwärmenutzungssystem und ein Verfahren zur Optimierung der Abwärmenutzung an einer Druckmaschine bekannt, wobei über eine Steuerung oder Regelung ein Wärmetauscher und/oder eine Wärmepumpe so beeinflusst werden, dass diese in Abhängigkeit einer gewählten Trocknertemperatur eine benötigte Lufttemperatur und/oder einen benötigten Luftvolumenstrom bereitstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verarbeitungssystem mit einer Druckmaschine bzw. ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Verarbeitungssystems mit einer Druckmaschine zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 10 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit dieser Art der Kühlung die Wärmeenergie in der Heizungsperiode nicht an die Umwelt abgegeben sondern zur Beheizung des Drucksaales o. ä. genutzt wird. Dabei wird besonders vorteilhaft nicht in die kundenseitige Hausinstallation eingegriffen. Das System arbeitet bevorzugt autark für sich, kann dabei aber auch mit einer Heizanlage in signaltechnischer Verbindung stehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 Kühlgerät eines Verarbeitungssystems mit Außentemperatursensor und Innentemperatursensor.
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Die einzige 1 zeigt schematisch eine schaltungstechnische Anordnung für eine Temperierung eines Wärmeerzeugers bzw. einer Wärmequelle, beispielsweise mindestens eines Trockners, insbesondere eines UV-Trockners, in einer Druckmaschine, bevorzugt einer tafel- oder bogenverarbeitenden Druckmaschine. Beispielsweise kann eine Bogenoffsetdruckmaschine oder eine Blechdruckmaschine einen oder mehrere solcher Trockner als Trockenwerke oder in einer Auslage und/oder als Zwischentrockner zwischen Werken z. B. Druckwerken enthalten. Die Druckmaschine ist dabei in einem Verarbeitungssystem angeordnet, welche auch weitere Maschinen bzw. Druckmaschinen aufweisen kann. Als Verarbeitungssystem kann beispielsweise ein Drucksaal mit mindestens einer Druckmaschine verstanden werden. Neben Trocknern können aber auch andere zu kühlende Elemente als Wärmeerzeuger genutzt werden.
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Im Verarbeitungssystem, beispielsweise einem Drucksaal, ist ein Temperiergerät zur Temperierung des Wärmeerzeugers der Druckmaschine, insbesondere eines Trockners, bevorzugt des UV-Trockners, vorgesehen. Das hier als Kühlgerät ausgebildete Temperiergerät weist eine Gerätegrenze 01 auf, die die bauliche Grenze beispielhaft schematisch verdeutlicht. Im Verarbeitungssystem ist dabei ein Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 und ein Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03 vorgesehen, welche insbesondere in Reihe geschaltet bevorzugt baulich innerhalb der Gerätegrenze 01 des Kühlgerätes untergebracht sind. Das Temperiergerät ist damit autark d. h. unabhängig von einer Heizanlage des Verarbeitungssystems betreibbar. Bevorzugt braucht keine Verbindung des Kühlgerätes zur Heizanlage des Drucksaales zu bestehen.
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Dem nicht gezeigten Wärmeerzeuger der Druckmaschine, insbesondere dem Trockner, ist eine Mediumleitung zugeordnet, welche ein Temperiermedium, insbesondere Wasser ggf. mit Zusatz wie Glykol, führt. Das Temperiermedium, insbesondere das Wasser, nimmt die von dem Wärmeerzeuger abgegebene Wärme auf und wird dadurch erwärmt. Die Mediumleitung, insbesondere Wasserleitung, führt das erwärmte Medium zum Temperiergerät speziell Kühlgerät. Vorliegend wird das erwärmte Medium der Gerätegrenze 01 des Temperiergerätes über die Leitung vom Trockner 04, oben links dargestellt, zugeführt. Über das Temperiergerät erfolgt die gewünschte Temperierung des Mediums, insbesondere des Wassers. Vorliegend wird das erwärmte Wasser im Kühlgerät auf eine gewünschte Temperatur gekühlt und anschließend über eine Mediumleitung, insbesondere eine Leitung zum Trockner 05, wieder dem Wärmeerzeuger der Druckmaschine zugeführt. Zwischen dem Wärmeerzeuger der Druckmaschine, insbesondere dem Trockner, und dem Temperiergerät, insbesondere dem Kühlgerät, kann so ein Kreislauf des Mediums, insbesondere des Wassers, hergestellt werden.
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Innerhalb der Gerätegrenze 01 des Kühlgerätes führt eine an die Leitung vom Trockner 04 angeschlossene erste Leitung 06 das erwärmte Medium, insbesondere das erwärmte Wasser, bevorzugt zuerst durch den Wasser/Luft-Wärmetauscher 02. Über eine Steuereinrichtung, beispielsweise die Maschinensteuerung, kann in einem Kühlmodus der Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 bevorzugt durch Aktivierung von Lüftern betrieben werden. Nach dem Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 durchläuft die erste Leitung 06 den Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03, speziell einen Plattenwärmetauscher, bevor die erste Leitung 06 in einem Mediumspeicher, insbesondere einen Tank 07, mündet. Vom Mediumspeicher, insbesondere Tank 07, führt eine weitere zweite Leitung 08 innerhalb der Gerätegrenze 01 des Kühlgerätes zum Anschluss für die Leitung zum Trockner 05. Die zweite Leitung 08 kann weitere hier nicht bezeichnete Pumpen, Ventile bzw. Sensoren, Filter usw. aufweisen.
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Die Steuereinrichtung zum Steuern des Temperiergerätes, insbesondere des Kühlgerätes, steht mit einem ersten Sensor 09 zur Ermittlung einer Außentemperatur vom Verarbeitungssystem und einem zweiten Sensor 10 zur Ermittlung einer Innentemperatur des Verarbeitungssystems in Verbindung. Damit erfolgt die Steuerung durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Außentemperatur und/oder der ermittelten Innentemperatur. Speziell ist der Außentemperatursensor 09 zur Ermittlung der Außentemperatur, insbesondere der Umgebungstemperatur außerhalb des Drucksaales, eingerichtet, angeordnet bzw. ausgebildet. Der Außentemperatursensor 09 wird bevorzugt außerhalb des Gebäudes des Drucksaales montiert. Der Innentemperatursensor 10 ist zur Ermittlung der Innentemperatur, insbesondere der Temperatur im Drucksaal, eingerichtet, angeordnet bzw. ausgebildet. Der Innentemperatursensor 10 wird bevorzugt direkt im Drucksaal insbesondere außerhalb der Gerätegrenze 01 des Kühlgerätes montiert.
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Die Steuereinrichtung steht mit dem Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 zum Steuern in Verbindung. Die Steuereinrichtung ist weiter mit dem Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03, insbesondere dem Plattenwärmetauscher, verbunden, so dass dieser in einem Kühlmodus zum Kühlen des Mediums, insbesondere Wasser, in der ersten Leitung 06 einsetzbar ist. Der Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03, insbesondere Plattenwärmetauscher, steht dafür mit einem Kühlkreislauf 11 oder auch einer weiteren Wärmepumpe in Verbindung.
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Der Kühlkreislauf 11 weist ein erstes Ventil 12 zwischen Vor- und Rücklauf auf, welches mit einem weiteren bevorzugt motorgetriebenen Mehrwegeventil 13 im Rücklauf verbunden ist. Von der Steuereinrichtung ist bevorzugt der Motor des motorgetriebenen Mehrwegeventils 13 ansteuerbar. Weiter bevorzugt steht ein weiterer Temperatursensor 14 der zweiten Leitung 08 mit der Steuereinrichtung bzw. dem Motor des motorgetriebenen Mehrwegeventils 13 in Verbindung.
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Das erste Ventil 12 kann beispielsweise als Absperrhahn ausgebildet sein bzw. von der Steuereinrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung gestellt werden. Dabei kann das erste Ventil 12 in einer ersten Variante zur Volumenstromregelung in eine Schließstellung gestellt werden. Bei einem in eine Schließstellung gestelltem ersten Ventil 12, beispielsweise bei einem in Absperrposition befindlichen Absperrhahn, wirkt das weitere motorgetriebenen Mehrwegeventil 13 als 2-Wege-Ventil. In einer zweiten Variante kann das erste Ventil 12 in eine Öffnungsstellung gestellt werden. Bei einem in eine Öffnungsstellung gestellten ersten Ventil 12, beispielsweise bei einem in Öffnungsposition befindlichen Absperrhahn, wirkt das weitere motorgetriebenen Mehrwegeventil 13 als 3-Wege-Ventil bei jeweils demselben Volumenstrom.
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Zur Wirkungsweise: Die Möglichkeit der Energieeinsparung wird durch folgende Funktion bewirkt. In einer Heizperiode wird das Prozesswasser durch die Ventilatoren auf dem Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 gekühlt und damit wird die Heizungsanlage z. B. des Drucksaales, anderer Räumlichkeiten wie Papierlager oder anderer Geräte unterstützt. Dabei wird die erwärmte Luft bevorzugt in den Drucksaal abgegeben. Die Steuereinrichtung kann in einer Variante mit der Heizanlage des Drucksaales o. ä. derart in Verbindung stehen, dass ein Signalaustausch ermöglicht wird. Beispielsweise kann damit eine Vorrangschaltung für eine Heizung über den Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 einstellbar sein bzw. eingestellt werden. Außerhalb der Heizperiode oder bei Überschreitung eines Soll-Wertes, insbesondere der einstellbaren gewünschten Innenraumtemperatur, wird das Prozesswasser durch die zentrale Wasserkühlung bzw. den Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03, insbesondere Plattenwärmetauscher, gekühlt.
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Der Außentemperatursensor 09 ermittelt die Außentemperatur. Der Grenzwert zur Umschaltung in Kühlung über Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03 oder Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 ist einstellbar, je nach den äußeren Bedingungen, insbesondere Vorliegen einer Heizperiode. Der Innentemperatursensor 10 ermittelt die Innentemperatur des Drucksaales. Der Grenzwert zur Umschaltung in Kühlung über Wasser/Wasser-Wärmetauscher 03 oder Wasser/Luft-Wärmetauscher 02 ist einstellbar, je nach den inneren Bedingungen, insbesondere gewünschter individueller Innenraumtemperatur. Der Steuereinrichtung ist insbesondere eine Eingabeeinheit zur Eingabe oder Änderung einer Temperatur zum Umschalten eines Kühlmodus des Kühlgerätes zugeordnet.
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Beide Signale von Außentemperatursensor 09 und Innentemperatursensor 10 werden für die Schaltung des motorgestellten Mehrwegeventiles 13 und der Ventilatoren des Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 verwendet. Die von den Sensoren 09; 10 ermittelten Werte werden der Steuereinrichtung übermittelt und von der Steuereinrichtung mit dem einstellbaren Soll-Wert verglichen. Von der Steuereinrichtung werden folgende Funktionen ausgeführt.
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Sollte von der Steuereinrichtung festgestellt werden, dass die vom Außentemperatursensor 09 ermittelte Außentemperatur höher als der eingestellte Soll-Wert ist, wird oder bleibt der Kühlmodus des Wasser/Wasser-Wärmetauschers 03 aktiviert. Dabei sind die Ventilatoren bzw. Lüfter des Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 ausgeschaltet und das motorgestellte Mehrwegeventil 13 regelt den Kühlwasservolumenstrom der zentralen oder einer anderen Wasserkühlung des Wasser/Wasser-Wärmetauschers 03 in Abhängigkeit der vom weiteren Temperatursensor 14 ermittelten Wassertemperatur im Tank 07 bzw. in der zweiten Leitung 08. Damit wird die Abwärme des Wärmeerzeugers der Druckmaschine, insbesondere des Trockners (des zu kühlenden Elementes) nach außen abgeführt.
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Sollte von der Steuereinrichtung festgestellt werden, dass die vom Außentemperatursensor 09 ermittelte Außentemperatur niedriger als der eingestellte Soll-Wert ist und die vom Innentemperatursensor 10 ermittelte Innentemperatur höher als der eingestellte Soll-Wert ist, wird oder bleibt der Kühlmodus des Wasser/Wasser-Wärmetauschers 03 aktiviert. Dabei sind die Ventilatoren des Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 ausgeschaltet und das motorgestellte Mehrwegeventil 13 regelt den Kühlwasservolumenstrom der zentralen oder einer anderen Wasserkühlung des Wasser/Wasser-Wärmetauschers 03 in Abhängigkeit der vom weiteren Temperatursensor 14 ermittelten Wassertemperatur im Tank 07 bzw. in der zweiten Leitung 08. Damit wird die Abwärme des Wärmeerzeugers der Druckmaschine, insbesondere des Trockners (des zu kühlenden Elementes) nach außen abgeführt.
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Sollte von der Steuereinrichtung festgestellt werden, dass die vom Außentemperatursensor 09 ermittelte Außentemperatur niedriger als der eingestellte Soll-Wert ist und die vom Innentemperatursensor 10 ermittelte Innentemperatur niedriger als der eingestellte Soll-Wert ist, wird oder bleibt der Kühlmodus des Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 aktiviert. Dabei sind die Ventilatoren des Wasser/Luft-Wärmetauschers 02 eingeschaltet und das motorgestellte Mehrwegeventil 13 schließt den Kühlwasservolumenstrom der zentralen oder einer anderen Wasserkühlung des Wasser/Wasser-Wärmetauschers 03, insbesondere des Plattenwärmetauscher, in Abhängigkeit der vom weiteren Temperatursensor 14 ermittelten Wassertemperatur im Tank 07 bzw. in der zweiten Leitung 08. Damit wird die Abwärme des Wärmeerzeugers der Druckmaschine, insbesondere des Trockners (des zu kühlenden Elementes) dem Drucksaal zugeführt bzw. in einen zu heizenden Raum geleitet.
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Das erste Ventil 12, insbesondere der Absperrhahn, kann wahlweise geschlossen werden. Ist dieses erste Ventil 12 geöffnet, wird der Kühlwasservolumenstrom über den Bypass geleitet und bleibt damit konstant. Das motorgestellte Mehrwegeventil 13 arbeitet analog eines 3-Wegeventils. Ist dieses erste Ventil 12 geschlossen, wird der Kühlwasservolumenstrom je nach Kühlanforderung (in Abhängigkeit Wassertemperatur im Tank 07) geregelt. Das motorgestellte Mehrwegeventil 13 arbeitet analog eines 2-Wegeventils.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Gerätegrenze
- 02
- Wasser/Luft-Wärmetauscher
- 03
- Wasser/Wasser-Wärmetauscher
- 04
- Leitung vom Trockner
- 05
- Leitung zum Trockner
- 06
- erste Leitung
- 07
- Tank
- 08
- zweite Leitung
- 09
- Außentemperatursensor
- 10
- Innentemperatursensor
- 11
- Kühlkreislauf
- 12
- erstes Ventil
- 13
- Mehrwegeventil
- 14
- weiterer Temperatursensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2404758 A1 [0006]
- DE 102011084815 A1 [0007]
