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Die
Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für Druckmaschinen, mit einer
Kompressionskälteanlage
mit einem Kondensator und einem Verdampfer, in der ein Kältemittel
zirkuliert, einem Freikühlerkreis,
in dem ein Kühlmittel,
insbesondere Wasser zirkuliert, einem Prozeßwasserkreislauf, in dem ein
Kühlmittel
für Druckwalzen
oder ein Feuchtmittel für
den Offset-Druck zirkuliert, und Wärmetauschermitteln zur Kühlung des
Prozeßwasserkreislaufs
mithilfe der Kompressionskälteanlage
und/oder des Freikühlerkreises.
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Temperiersysteme
für Druckmaschinen
sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. In der Regel handelt es sich um Kühlsysteme, da beim Betrieb
einer Druckmaschine zwangsläufig
eine gewisse Erwärmung
auftritt, die die Druckqualität
beeinträchtigen
kann. Die Kühlung
kann erfolgen durch Wasserkühlung
der Reiberrollen mithilfe eines diese durchlaufenden Leitungssystems
oder – beim
Offset-Druck – durch
ein gekühltes
Feuchtmittel, das auf die Walzen aufgebracht wird. Gelegentlich
wird auch gekühlte
Luft auf bestimmte Teile oder Baugruppen der Druckmaschinen aufgeblasen.
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Für diese
Systeme werden Kälteanlagen
benötigt,
die einen relativ hohen Energieverbrauch haben. Bekannt sind Systeme,
die entweder direkt oder indirekt durch Kälteanlagen, das heißt Kompressionskälteanlagen
gekühlt
werden. Direkt gekühlte Systeme
funktionieren in den meisten Fällen
durch die direkte Kühlung
des Prozeßmediums,
in den meisten Fällen
Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Glykol, durch verdampfendes
Kältemittel
in dem als Wärmetauscher
ausgebildeten Verdampfer einer Kompressionskälteanlage. Die direkt gekühlten Systeme
haben entweder einen integrierten luft- oder wassergekühlten Kondensator
oder einen externen luftgekühlten
Kondensator.
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Indirekt
gekühlte
Systeme sind gewöhnlich wassergekühlt. In
diesen Systemen wird das Prozeßwasser
in einem integrierten Wasser/Wasser-Wärmetauscher durch das Kühlwasser
einer externen Quelle gekühlt.
In einigen Fällen
wird das Prozeßwasser
auch durch Mischung mit dem Kühlwasser der
externen Quelle gekühlt.
Da eine Trennung der Kreisläufe
zwangsläufig
nicht möglich
ist, eignet sich diese Verfahrensweise nicht für die Kühlung von Feuchtmittel.
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Direkt
gekühlte
Systeme mit einem wassergekühlten
Kondensator im Kältekreis
beziehen ihr Kühlwasser üblicherweise
von zentralen Kühlwassersystemen.
Dies sind häufig
Systeme mit Freikühlern
oder Verdampfungskühlern.
Das Temperaturniveau des Kühlwassers
dieser externen Kühlsysteme ist
immer niedrig genug, um eine ausreichende Kühlung des wassergekühlten Kondensators
der Kälteanlage
zu gewährleisten.
Ebenfalls ist das Temperaturniveau in den meisten Fällen ausreichend,
um andere Peripheriegeräte
an Druckmaschinen wie Luftversorgungsschränke oder Trockenschränke ausreichend
mit Kühlung
zu versorgen. Da das Temperaturniveau dieses Kühlwassers aber nicht immer
niedrig genug ist, um dieses mittels eines Wasser/Wasser-Wärmetauschers
zur direkten Kühlung
des Prozeßwassers
zur Kühlung
der Reiberwalzen in der Druckmaschine zu verwenden, werden entsprechende
Systeme derzeitig nicht eingesetzt.
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Das
Gebrauchsmuster
DE
296 08 045 U1 offenbart eine Anordnung zur Temperierung
eines Feuchtmittels sowie ausgewählter
Walzen einer Druckmaschine. Insbesondere wird ein kompaktes Kombinations-Temperiergerät für Offset-Druckmaschinen,
welche insbesondere in Schrankbauweise ausgebildet werden kann und
eine unabhängige
Versorgung der Druckmaschine mit konditioniertem Feuchtwasser für das Feuchtwerk
und Kühlfluid
für eine
Temperierung des Farbwerks ermöglicht,
offenbart.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
32 28 124 A1 offenbart eine Kühlvorrichtung mit Abwärmenutzung zur
Kühlung
der Kühlwalzen,
Farbreiter und Ölkühler von
Rotationsdruckmaschinen. Die offenbarte Rotationsdruckmaschine umfaßt insbesondere
eine Kältemaschine,
welche zwei Kondensatorteile für
Normal- und Wärmepumpenbetrieb
und einen Verdampferteil, wobei dem letzteren ein Niedertemperatur-Kühlkreislauf
mit einem Speicher für
Kühlwasser
zugeordnet ist.
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Die
herkömmlichen
Systeme haben insbesondere den Nachteil, dass sie einen hohen Energieeinsatz
erfordern und entsprechend hohe Betriebskosten aufweisen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung
für Druckmaschinen
zu schaffen, die mit erheblich geringerem Energieeinsatz auskommen
und eine wirksame Temperierung unterschiedlicher Temperiermedien
ermöglichen, ohne
dass es zu einer Vermischung der Kühlwasser- und der Temperierwasserströme kommt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist eine Temperiervorrichtung der obigen dadurch
gekennzeichnet, dass ein Dreimedien-Wärmetauscher (10) vorgesehen
ist, der eine vom Freikühlerkreis
durchlaufene Wärmetauscher-Kammer
(12) und eine vom Kompressionskältekreislauf durchlaufene,
dessen Verdampfer bildende Wärmetauscher-Kammer
(14) umfaßt,
und dass der Prozeßwasserkreislauf
durch beide Kammern (12, 14) hindurchgeführt ist.
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Unter
einem Dreimedien-Wärmetauscher soll
ein Wärmetauscher
verstanden werden, der in getrennten Kammern von dem Kompressionskältekreislauf
und dem Freikühlerkreislauf
durchströmt wird,
während
der Prozeßwasser-
oder Temperiermedienkreislauf beide Kammern in einem getrennten Leitungssystem
durchläuft.
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Der
Begriff des Dreimedien-Wärmetauschers
wird bereits in der
DE
297 16 582 U1 der Anmelderin verwendet. Bei der dort dargestellten
Temperierungsanordnung wird der Verdampfer eines Kältekreises
alternativ oder in anteiliger Verteilung mit einem zirkulierenden
Feuchtmittel einer Druckmaschine oder einer Kühlflüssigkeit für die Druckwalzenkühlung in
Wärmeaustausch
gebracht. Dabei ist der Dreimedien-Wärmetauscher so aufgebaut, dass auch
das Feuchtmittel mit dem Kühlmittel
der Walzenkühleinrichtung
in Wärmeaustausch
gebracht werden kann. Die 3 Medien können also in jeder Beziehung
in Wärmeaustausch
treten.
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Es
kommt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht darauf
an, ob die beiden Kammern des Dreimedien-Wärmetauschers eine räumliche
Einheit, also etwa ein gemeinsames Gehäuse mit Trennwand bilden oder
gesonderte Einheiten darstellen.
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Mit
einem Dreimedien-Wärmetauscher
der genannten Art ist es möglich,
bei ausreichend niedrigen Außentemperaturen
die Kühlung
allein mithilfe des Freikühlerkreislaufs
vorzunehmen, während
bei hohen Außentemperaturen
zusätzlich
oder allein der Kompressionskältekreislauf
zur Kühlung
des Prozeßwassers
eingesetzt wird.
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Der
als Freikühlerkreis
bezeichnete Kreis kann beispielsweise einen Wasserkühler aufweisen, der
mithilfe eines Gebläses
von Außenluft
durchströmt
wird. Es kann sich aber auch um eine andere, relativ kühles Wasser
abgebende Quelle handeln.
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Der
Freikühlerkreislauf
kann parallel zu dem Dreimedien-Wärmetauscher den Kondensator-Wärmetauscher
der Kompressionskälteanlage
durchlaufen und zum Kondensieren des im Kompressionskältekreislauf
umlaufenden Kältemittels
eingesetzt werden.
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Die
von dem Kompressionskältekreislauf durchströmte Kammer
des Dreimedien-Wärmetauschers
bildet vorzugsweise den Verdampfer des Kompressionskältekreislaufs.
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Eine
Temperiervorrichtung der beschriebenen Art benötigt beispielsweise solange
keine zusätzliche
Kühlung
durch die Kompressionskälteanlage,
wie die Umgebungstemperatur der Luft, die zur Kühlung des Kühlwassers verwendet wird, oder
auch die Temperatur einer anderen Kühlwasserquelle einen Wert ausreichend
unterhalb der Prozeßwassertemperatur
aufweist. Ist die Kühlwassertemperatur zu
hoch für
die reine direkte Kühlung
des Prozeßwassers,
so wird der Kühlwasserstrom
aufgeteilt. Er kann in diesem Fall entweder das Prozeßwasser
in einem gewissen Maße
vorkühlen,
solange die Kühlwasservorlauftemperatur
unter der Prozeßwassertemperatur
liegt, oder den wassergekühlten
Kondensator-Verdampfer der Kompressionskälteanlage kühlen, die jetzt zugeschaltet
werden muß.
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Ist
die Kühlwassertemperatur
des Freikühlerkreises
selbst zum Vorkühlen
des Prozeßwassers
zu hoch, so kann der Freikühlerkreis
nur noch allein für die
Kühlung
des Kondensator-Verdampfers der Kompressionskälteanlage eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
durchläuft
das Prozeßwasser zunächst diejenige
der beiden Kammern des Dreimedien-Wärmetauschers, die von dem Kühlwasser
des Freikühlerkreises
durchströmt
wird, damit der erwähnte
Effekt der Vorkühlung
genutzt werden kann, sofern die Temperaturbedingungen geeignet sind.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß das Prozeßwasser
nicht nur mit dem Kompressionskältekreislauf,
sondern auch mit dem Freikühlerkreislauf über Wärmetauscher
in Wärmeaustausch
steht, dass also nicht etwa der Freikühlerkreislauf unmittelbar als
Prozeßwasserkreislauf
benutzt wird. Auf diese Weise können
in den einzelnen Kreisläufen
unterschiedliche Medien zirkulieren. So kann beispielsweise der
Prozeßwasserkreislauf
durch ein Feuchtmittel für
den Offset-Druck gebildet werden, während der Freikühlerkreislauf
Wasser, beispielsweise auch Wasser mit Frostschutzmittel enthält. Jeder
Kreislauf kann Leitungssysteme aus Materialien aufweisen, die für das transportierte
Medium besonders geeignet sind, beispielsweise nicht rostender Stahl
im Fall von korrosiven Medien.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt ein mögliches
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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In
der Zeichnung ist ein Dreimedien-Wärmetauscher mit 10 bezeichnet.
Dieser Dreimedien-Wärmetauscher 10 weist
eine erste Kammer 12 und eine zweite Kammer 14 auf,
die bei der dargestellten Ausführungsform
zu einer räumlichen
Einheit innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zusammengefaßt und lediglich
durch eine Trennwand 16 getrennt sind. Die beiden Kammern
können
jedoch auch getrennte Einheiten bilden. In die erste Kammer 12 tritt
eine Eintrittsleitung 18 eines Prozeßwasserkreises ein, und aus
der Kammer 12 tritt andererseits eine Austrittsleitung 20 dieses
Prozeßwasserkreises
aus. Die beiden Leitungen 18, 20 sind im Inneren
der beiden Kammern mit Rohschlangen 22 verbunden, in denen das
Prozeßwasser
die beiden Kammern 12, 14 durchströmt.
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Die
Eintrittsleitung 18 und die Austrittsleitung 20 sind
außerhalb
des Dreimedien-Wärmetauschers mit
einer nicht dargestellten Druckmaschine verbunden.
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Mit
der ersten, links in der Zeichnung liegenden Kammer 12 des
Dreimedien-Wärmetauschers 10 sind
Einlaß 24 und
Auslag 26 eines Freikühlerkreislaufs
verbunden, der als Kühlquelle
einen Wasser-Luft-Kühler 28 mit
einem Gebläse 30 aufweist. Der
Wasser-Luft-Kühler 28 wird
von einer Rohrschlange 32 durchlaufen, auf deren Rohren
in Abstand liegende, parallele Blechplatten 34 befestigt sind,
durch die Wärmeübertragungsflächen der
Rohre vergrößert werden.
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Die
Rohrschlange geht außerhalb
des Wasser-Luft-Kühlers 28 über in eine
Vorlaufleitung 36 des Freikühlerkreises, dessen Rücklaufleitung 38 andererseits
in den Wasser-Luft-Kühler 28 eintritt
und mit der Rohrschlange 32 verbunden ist.
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Die
Vorlaufleitung 36 enthält
im weiteren Verlauf ein Dreiwegeventil 40, in das zugleich
eine von der Rücklaufleitung 38 kommende
Bypassleitung 42 eintritt. Mithilfe des Dreiwegeventils 40,
das einen Stellmotor 44 aufweist und in nicht gezeigter
Weise mithilfe einer elektronischen Steuerung in Abhängigkeit
von der Vorlauftemperatur des Kühlwassers
gesteuert werden kann, kann ein Teil des Kühlwassers unmittelbar von der
Rücklaufleitung 38 in
die Vorlaufleitung eingespeist werden, wenn beispielsweise das im
Wasser-Luft-Kühler 28 gekühlte Kühlwasser
für den
Bedarf zu kalt ist.
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Stromabwärts des
Dreiwegeventils 40 befindet sich eine Pumpe 46,
und anschließend
an diese ein Dreiwegeventil 48 mit Stellmotor.
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Von
diesem Dreiwegeventil 48 aus kann das Kühlwasser je nach Ventilstellung
einerseits nach links in der Zeichnung zu dem Einlaß 24 der
linken Kammer 12 des Dreimedien-Wärmetauschers 10 geleitet
werden. Andererseits kann das Kühlwasser auch
nach rechts zu einem Kondensator-Wärmetauscher 50 einer
Kompressionskälteanlage
fließen,
auf die später
eingegangen werden soll. Der Auslaß 26 der linken Kammer 12 des
Dreimedien-Wärmetauschers 10 und
ein nicht bezeichneter Auslaß des Kondensator-Wärmetauschers 50 sind
zu der Rücklaufleitung 38 in
einem Punkt 52 zusammengefaßt.
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Das
Dreiwegeventil 48 ist so steuerbar, dass je nach gewünschter
Betriebsart das Kühlwasser ganz
zur einen oder anderen Seite geleitet oder anteilig verteilt wird.
Wenn die Temperatur im Freikühlerkreis
ausreichend niedrig ist, kann der Prozeßwasserkreis in der linken
Kammer 12 des Dreimedien-Wärmetauschers 10 allein
gekühlt
werden.
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Dies
wird jedoch bei hohen Außentemperaturen
und damit zu hohen Kühlwassertemperaturen nicht
möglich
sein. Daher muß in
diesen Fällen
ein Kompressionskältekreis 54 zugeschaltet
werden.
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Dieser
Kompressionskältekreislauf 54 umfaßt einen
Kompressor 56, den bereits erwähnten Kondensator-Wärmetauscher 50,
ein Expansionsventil 58 und einen Verdampfer, der gebildet
wird durch die zweite Kammer 14 des Dreimedien-Wärmetauschers.
Die genannten vier Elemente sind in einem geschlossenen Kreis miteinander
verbunden, wie es bei Kältemaschinen üblich ist.
Ein Temperatursensor 62 ermittelt die Temperatur in der
Leitung zwischen dem Verdampfer 14 und dem Kompressor 56 und
gibt Signale ab, die für
die Steuerung des Expansionsventil 58 verwendet werden.
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Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung
soll anschließend
beschrieben werden. Bei Verwendung eines Wasser-Luft-Kühlers der
dargestellten Art wird es in erster Linie auf die Außentemperatur
ankommen, ob die Kühlung
der Druckmaschine allein mithilfe des Kühlwassers des Freikühlerkreises
erreicht werden kann oder der Kompressionskältekreis zugeschaltet werden
muß. Ist
die Außentemperatur
ausreichend niedrig, so muß lediglich
der Kühlwasserkreis
für die
Kühlung
genutzt werden, indem das Dreiwegeventil 48 zur linken
Seite geöffnet
wird und das Kühlwasser
in einem geschlossenen Kreis die linke Kammer 12 des Dreimedien-Wärmetauschers 10 durchströmt. Ist
die Temperatur dabei zu niedrig, so kann über das Dreiwegeventil 40 bereits
erwärmtes
Kühlwasser
aus der Rücklaufleitung 38 in
die Vorlaufleitung eingemischt werden.
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Steigt
die Außentemperatur
an und die Kühlwirkung
des Freikühlerkreises
nicht mehr ausreichend, so kann unter Umständen der Freikühlerkreis noch
zur Vorkühlung
des Prozeßwassers
benutzt werden.
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Aus
diesem Grunde durchläuft
das Prozeßwasser
zunächst
die linke Kammer 12 in der Zeichnung, in der ein Wärmeaustausch
mit dem Kühlwasser
des Freikühlerkreises
stattfindet, und anschließend
die Kammer 14, die durch den Verdampfer des Kompressionskältekreises
gebildet wird.
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Ist
das Kühlwasser
des Freikühlerkreises auch
nicht mehr zur Vorkühlung
des Prozeßwasser geeignet,
so kann es zumindest noch in dem Kondensator-Wärmetauscher 50 des
Kompressionskältekreislaufs
verwendet werden, der nunmehr allein über die rechte Kammer 14 des
Dreimedien-Wärmetauschers
die Kühlung
des Prozeßwassers
vornimmt.