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Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizung für eine Reifen-Heizpresse mit einem Fluid-Vorratsgefäß zur Aufnahme eines Fluids sowie einer Verrohrung des Fluid-Vorratsgefäßes mit einer Fluid beheizten Form sowie einem Temperatursensor und beziehungsweise oder Drucksensor sowie einem mit dem Fluid in Kontakt stehenden elektrischen Heizelement.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben sowie eine Verwendung einer derartigen elektrischen Heizung.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art zum elektrischen Heizen von Reifen-Heizpressen sind bekannt. Diese haben einen zentralen Heizkessel zur Erzeugung von Dampf, der mit einer Verrohrung mit typischerweise einer Vielzahl von Reifen-Heizpressen verbunden ist. Es hat sich als Nachteilhaft herausgestellt einen Heizkessel für eine Vielzahl von Reifen-Heizpressen zu verwenden oder auch nur einen Heizkessel für mehrere Heizkammern einer Reifen-Heizpresse, da dies bei der Verrohrung einen hohen Aufwand verursacht. Weiterhin sind die Verrohrungen zu warten, wobei flexible Verrohrungen einen erhöhten Wartungsaufwand haben. Die Verrohrungen beanspruchen einen erheblichen Bauraum und schränken daher die Konstruktion der Heizpressen ein. Des Weiteren führen die Verrohrungen im Betrieb durch ihre Wärmeabgabe zu Energieverlusten und somit zu einer Verringerung der Effizienz.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reifen-Heizpresse und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass der Aufwand bei der Verrohrung und Wartung der Verrohrung verringert wird, wobei durch die Verrohrung weniger Bauraum beansprucht wird und die Energieverluste durch die Verrohrung verringert werden.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einem Verfahren zum Betreiben und einer Verwendung der elektrischen Heizung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine elektrische Heizung für eine Reifen-Heizpresse mit einem Fluid-Vorratsgefäß zur Aufnahme eines Fluids sowie einer Verrohrung des Fluid-Vorratsgefäßes mit einer Fluid beheizten Form vorgesehen.
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Die elektrische Heizung weist einen Temperatursensor und beziehungsweise oder einen Drucksensor sowie ein elektrisches Heizelement auf, das mit dem Fluid in Kontakt steht. Unter in Kontakt stehen ist ein thermisches in Kontakt stehen zu verstehen, so dass das elektrische Heizelement einen effizienten Wärmeübertrag auf das Fluid haben kann. Das Fluid-Vorratsgefäß sowie der Temperatursensor und beziehungsweise oder der Drucksensor und das elektrische Heizelement sind an der Fluid beheizten Form angebracht.
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Das Anbringen der elektrischen Heizung an der Fluid beheizten Form ermöglicht kürzere Verrohrungen und verringert dadurch den Verrohrungs- sowie Wartungsaufwand sowie den für die Verrohrung benötigten Bauraum. Dadurch, dass kürzere Verrohrungen ermöglicht werden, ist es möglich die Wärmeabgabe über die Verrohrung zu verringern und die Effizienz der elektrischen Heizung zu erhöhen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Verrohrung für Montagezwecke einen flexiblen Bereich aufweist, wobei die anderen Bereiche der Verrohrung starr sind. Durch den flexiblen Bereich der Verrohrung wird die Verwendung einer elektrischen Heizung bespielweise an unterschiedlich dimensionierten Konusring Containern in einfacher Form möglich, wodurch eine Flexibilität in der Produktion ermöglicht wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung unbeweglich zu der Fluid beheizten Form angebracht ist. Durch die unbewegliche Anbringung können flexible Verrohrungen entfallen. Diese sind bei bekannten elektrischen Heizungen notwendig, um eine Verfahrbarkeit der Fluid beheizten Formen zu ermöglichen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung zeitgleich zur Beheizung von genau einem Fluid beheizten Verbraucher geeignet und beziehungsweise oder verwendbar ist. Dadurch, dass eine elektrische Heizung nur für die Beheizung genau eines Fluid beheizten Verbrauchers beziehungsweise einer Dampfkammer vorgesehen ist, kann die Verrohrung an einer Reifen-Heizpresse weiter verkürzt werden. Eine Dampfkammer ist ein Teilbereich einer Form, wobei eine Form mehrere Dampfkammern aufweisen kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung eine Ventilschaltung bestehend aus mehreren Ventilen aufweist, deren Betätigung eine Förderung des Fluids durch die Fluid beheizte Form mittels Dampfdrucks ermöglicht. Durch eine derartige Ventilschaltung kann ein Fördermittel zur Beförderung des Fluids entfallen, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden und die Energieeffizienz der elektrischen Heizung erhöht wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung ein Kondensatgefäß aufweist. Ein Kondensatgefäß ermöglicht in einfacher Form eine Ventilschaltung zur Förderung des Fluid mittels Dampfdrucks.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein viertes schaltbares Ventil an einer Ableitung von der Fluid beheizten Form und ein fünftes schaltbares Ventil an einer Flüssigphasenleitung von dem Kondensatgefäß zu dem Fluid-Vorratsgefäß und ein zweites schaltbares Ventil an einer Dampfphasenleitung zwischen dem Fluid-Vorratsgefäße und dem Kondensatgefäß aufweist. Diese Ventilschaltung ermöglicht in einfacher Form, dass in einer ersten Schaltungsposition der Ventile ein Dampfstrom in die Fluid beheizte Form sowie ein Kondensatstrom in das Kondensatgefäß ermöglicht wird, wobei in einer zweiten Schaltungsposition der Ventile ein schwerkraftgetriebenes Rückströmen des Kondensats vom Kondensatgefäß in das Fluid-Vorratsgefäß ermöglicht wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung eine Pumpe zur Förderung des Fluids aufweist. Hierdurch kann beispielweise das Zurückführen des Kondensats in das Fluid-Vorratsgefäß beschleunigt werden und die Anordnung des Fluid-Vorratsgefäß freier zur Anordnung des Kondensatgefäßes gewählt werden. Weiterhin kann die Ventilschaltung vereinfacht ausgeführt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Fluid Wasser aufweist oder daraus besteht oder ein Wärmeträgeröl ist. Wasser als Fluid hat sich hinsichtlich der Beschaffung und Entsorgung als vorteilhaft erwiesen und weist darüber hinaus eine hohe Verdampfungsenthalpie auf. Wärmeträgeröle haben sich hinsichtlich ihrer gering ausgeprägten Eigenschaft zu Oxidation bei Metallen zu führen und der Möglichkeit auch bei höheren Temperaturen bei geringen Drücken betreibbar zu sein als vorteilhaft erwiesen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die elektrische Heizung ein Entlüftungsventil und beziehungsweise oder ein Sicherheitsventil aufweist. Eine einfache Entlüftung der elektrischen Heizung und eine einfache Inbetriebnahme sowie ein sicherer Betrieb der elektrischen Heizung wird ermöglicht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Fluid-Vorratsgefäß sowie die Verrohrung Teilbereiche eines Wärmerohres sind. Eine Ausführung des Fluid-Vorratsgefäßes sowie der Verrohrung als Bereiche eines Wärmerohres ermöglicht eine einfache Realisierung der elektrischen Heizung, da der Dampf durch den Dampfdruck angetrieben wird und das Kondensat Schwerkraftgetrieben und beziehungsweise oder durch Kapillarkräfte zurück zum elektrischen Heizelement gefördert wird. Ventile sowie eine Pumpe können entfallen.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen elektrischen Heizung einer Reifen-Heizpresse vorgesehen, wobei die Messwerte eines Temperatursensors und beziehungsweise oder eines Drucksensors mit Sollwerten verglichen werden und die Heizleistung eines elektrischen Heizelements zum Annähern des Messwertes an den Sollwert angepasst wird. Ein einfaches sowie effizientes Verfahren zum Betreiben einer Reifen-Heizpresse wird ermöglicht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Kondensat mit einer Pumpe in ein Dampferzeugungsgefäß gefördert wird. Ein hohe und stetige Förderrate des Kondensats wird ermöglicht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Kondensat durch Dampfdruck in einem ersten Schritt in ein Kondensatgefäß und in einem zweiten Schritt in ein Fluid-Vorratsgefäß, durch Betätigen von Ventilen, gefördert wird. Das Verfahren kann hierdurch ohne eine aktive Förderung des Fluids betrieben werden und ist hierdurch besonders effizient.
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Erfindungsgemäß ist eine Verwendung einer erfinderischen elektrischen Heizung zum Beheizen einer Heizpresse, insbesondere zur Durchführung eines erfinderischen Verfahrens vorgesehen.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigen in
- 1 eine elektrische Heizung für eine Reifen-Heizpresse mit einem Fluid-Vorratsgefäß bei der Dampferzeugung;
- 2 eine elektrische Heizung für eine Reifen-Heizpresse mit einem Fluid-Vorratsgefäß bei der Kondensatrückgewinnung;
- 3 eine elektrische Heizung für eine Reifen-Heizpresse mit einem Fluid-Vorratsgefäß und einer Pumpe.
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1 zeigt eine elektrische Heizung 1 für eine Reifen-Heizpresse 2 mit einem Fluid-Vorratsgefäß 3 bei der Dampferzeugung. Die elektrische Heizung 1 ist mit dem Fluid-Vorratsgefäß 3, das ein elektrisches Heizelement 19 aufweist, über starre Verrohrungen 4 mit einer Fluid beheizten Form 5 in Form eines Konusring Containers einer Reifen-Heizpresse 2 verbunden. Es ist lediglich ein flexibler Bereich 6 der Verrohrung 4 zur Montage der elektrischen Heizpresse 1 an unterschiedlich dimensionierten Dampfkammern im Konusring Container vorgesehen.
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Der Konusring Container weist eine Aussparung 7 auf, zur Aufnahme des durch die elektrische Heizung 1 erzeugten Wasserdampfs, der ihm mit der Verrohrung 4 zugeführt wird. In der Aussparung 7 gibt der Wasserdampf Wärme an den Konusring Container ab, kondensiert und sammelt sich im unteren Bereich der Aussparung 7. Der weitere Wasserdampfstrom befördert das entstandene Kondensat entgegen der Schwerkraft g durch die Verrohrung 4 in ein Kondensatgefäß 8, das hinsichtlich der Schwerkraft g oberhalb des Fluid-Vorratsgefäßes 3 angeordnet ist.
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Das Kondensatgefäß 8 ist über ein 3/2-Wege Ventil 9 mit einem Sicherheitsventil 10, einem Entlüftungsventil 11 und einem sperrenden ersten schaltbarem Ventil 12 für Wartungszwecke verbunden.
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Über ein sperrend geschaltetes zweites schaltbares Ventil 13 und zusammen mit der Verrohrung 4 ist das Kondensatgefäß 8 für die Leitung von Dampf mit dem Fluid-Vorratsgefäß 3 verbunden.
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Ein leitend geschaltetes drittes schaltbares Ventil 14 ist zwischen dem Fluid-Vorratsgefäß 3 und dem Konusring Container angeordnet. Das schaltbare Ventil 14 dient dazu, dass im geschlossenen Zustand des Ventils zum Beispiel ein Temperatursensor 17 im eingebauten Zustand im Fluid-Vorratsgefäß 3 kalibrieren zu können. Weiterhin ist auch ein Schließen des schaltbaren Ventils 14 im Betrieb möglich, um kurzzeitig einen etwas höheren Druck im Dampferzeuger anzufahren. Weiterhin ist ein leitend geschaltetes viertes schaltbares Ventil 15 zwischen dem Konusring Container und dem Kondensatgefäß 8 und ein sperrend geschaltetes fünftes schaltbares Ventil 16 zwischen dem Kondensatgefäß 8 und dem Fluid-Vorratsgefäß 3, zur Rückführung des Wassers in das Fluid-Vorratsgefäß 3, angeordnet.
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In diesen Schaltpositionen der schaltbaren Ventile 13, 14, 15, 16 wird der in dem Fluid-Vorratsgefäß 3 erzeugte Wasserdampf, dessen Temperatur mit dem Temperatursensor 17 gemessen wird, durch den Dampfdruck in die Aussparung 7 und von dort aus als Kondensat in das Kondensatgefäß 8 gefördert.
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Wurde eine ausreichende Menge Kondensat in das Kondensatgefäß 8 gefördert, wird das vierte schaltbare Ventil 15 geschlossen und das zweite schaltbare Ventil 13 und das fünfte schaltbare Ventil 16 geöffnet. Es wird dem Kondensatgefäß 8 kein weiteres Kondensat zugeführt. Das Kondensat wird durch die Schwerkraft g vom Kondensatgefäß 8 in das Fluid-Vorratsgefäß 3 gefördert. In 2 ist die elektrische Heizung 1 der 1 für eine Reifen-Heizpresse 2 mit einem Fluid-Vorratsgefäß 3 bei der Kondensatrückgewinnung mit dieser Schaltung der schaltbaren Ventile 13, 14, 15, 16 dargestellt.
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Ist das Wasser in das Fluid-Vorratsgefäß 3 zurückgefördert worden, wird die in der 1 dargestellte Schaltung der schaltbaren Ventile 13, 14, 15, 16 vorgenommen und das Verfahren beginnt von vorne.
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In 3 ist eine elektrische Heizung 1 für eine Reifen-Heizpresse 2 mit einem Fluid-Vorratsgefäß 3 und einer Pumpe 18 dargestellt. Die Reifen-Heizpresse 2 entspricht der der 1. Die elektrische Heizung 1 ist eine zu 1 alternative Ausführungsform, die jedoch mit der Ausführungsform der 1 kombinierbar ist, beispielweise indem zwischen der Aussparung 7 und dem Kondensatgefäß 8 die Pumpe 18 angeordnet wird.
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Die elektrische Heizung 1 weist das Fluid-Vorratsgefäß 3 mit dem Temperatursensor 17 sowie über das 3/2-Wege Ventil 9 angebunden ein Sicherheitsventil 10, ein Entlüftungsventil 11 und ein erstes schaltbares Ventil 12 auf. Die Verrohrung 4 ist starr ausgeführt und weist lediglich einen flexiblen Bereich 6 zur Montage an verschiede Konusring Container auf. Die Pumpe 18 zur Förderung des Kondensats ist zwischen dem Konusring Container und dem Fluid-Vorratsgefäß 3 angeordnet.
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Befindet sich die elektrische Heizung 1 im Betrieb wird Wasserdampf durch seinen Druck vom Fluid-Vorratsgefäß 3 in die Aussparung 7 gefördert. Dort Kondensiert der Wasserdampf zu Kondensat, das mit der Pumpe 18 in das Fluid-Vorratsgefäß 3 gefördert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Heizung
- 2
- Reifen-Heizpresse
- 3
- Fluid-Vorratsgefäß
- 4
- Verrohrung
- 5
- Fluid beheizte Form
- 6
- flexibler Bereich
- 7
- Aussparung
- 8
- Kondensatgefäß
- 9
- 3/2-Wege Ventil
- 10
- Sicherheitsventil
- 11
- Entlüftungsventil
- 12
- erstes schaltbares Ventil
- 13
- zweites schaltbares Ventil
- 14
- drittes schaltbares Ventil
- 15
- viertes schaltbares Ventil
- 16
- fünftes schaltbares Ventil
- 17
- Temperatursensor
- 18
- Pumpe
- 19
- elektrisches Heizelement
- g
- Schwerkraft
