DE1579317A1

DE1579317A1 - Verfahren zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes in einem Heiss- und Kuehlwasserumlaufsystem fuer Vulkanisierpressen,insbesondere fuer die Reifenvulkanisierung

Info

Publication number: DE1579317A1
Application number: DE19661579317
Authority: DE
Inventors: Ljungqvist Stig-Ove Edvin; Friberg John Inge Rennie
Original assignee: SVENSKA GUMMIFABRIKS AKTIEBOLA
Current assignee: SVENSKA GUMMIFABRIKS AKTIEBOLA
Priority date: 1965-12-28
Filing date: 1966-12-24
Publication date: 1970-07-30
Also published as: GB1176668A

Description

Die Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. J" our dan λ r 7 q ο α _η

Dipl.-Ing.W.Beyer ^l0/a° ' /

5rankfurt/Main I?reiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

Svenska Gummifabriks Aktiebolaget
Gislaved / Schweden

Patentanmeldung

Verfahren zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes in einem Heiß- und Kühlwasserumlaufsystem für Vulkanisierpressen, insbesondere für die Heifenvulkanisierung.

Priorität der schwedischen Patentanmeldung ITr. 16 829/65 vom 28.Dezember I965

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Aufrechterhaltung eines bestimmten- Druckes in einem Heiß- und Kühlwasserum!aufsystem für Vulkanisierpressen, worin das Wasser sowohl während der Vulkanisierzeit als auch während der Kühlzeit unter einem konstanten Druck gehalten werden muß. Aus einem solchen Wasserumlauf system werden kurzzeitig sehr große Wacsermengen abgezogen, wenn ein neuer Vulkanisiervorgang beginnt. Dennoch dürfen dabei uruck und Temperatur des Wassers ganz bestimmte enge Grenzen nicht überschreiten. Eei bekannten Wacserumlaufsystemen der genannten Art hat man-den Weg gewählt, ihre Kapazität entsprechend der opitzenbelastung auszulegen. Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Lurcüführung zu schaffen, womit die Spitzenbelastungen ausgeglichen worden können, so daß das System beständig mit einem BiiOtleren Vorbrauch arbeitet.

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Das erfinaungsgeniäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckstabilisierung Dampf herangezogen wird, der in einem Vorratsbehälter aufrechterhaltene Dampfdruck sowohl auf den Heißwasserkreislauf,' dessen Wasser in einem 'Wärmetauscher aufgeheizt wird, als auch auf den Kühlwasserkreis-•lauf einwirken kann, und daß das maximale Wasseraufnahmevolumeii der Pressen in dem Vorratsbehälter verfügbar gehalten wird, um bei Bedarf in den Heißwasserkreislauf eingespeist zu werden.

Weit.ere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiels«

Das erfindungsgemäße Wasserumlaufsystem besteht bei funktions-" .mäßiger Gliederung aus einem ersten Teilsystem, welches die lYuiktion der Nachlieferung von Speisewasser hat und im wesentlichen aus einem Speisewasserbehälter Λ, in dem das Wasser auch vorgeheizt wird, einer Wasserstandsregeleinrichtung 2, einer Speisewasserpumpe 3 sowie Anschluß- und Verbinduiigsleitungen besteht. Die Vorwärmung des Speisewassers im Speisewasserbehälter 1 erfolgt durch eine direkte Zufuhr von Niederdruck— dampf, wie bei 4- angedeutet. Weiterhin läßt sich das Gesamtsystem in einen Abzugs-, und Sammelbereich unterteilen, der sich aus einem Sammelbehälter 5> einer Pumpe 6 zur'Überleitung von Wasser zum Speisewasserbereich, einer Zufuhrleitung 7 für Gebrauchswasser, einer Wasserstands-Hegeleinrichtung 8 und Filtern 9 am Ende von ßückleitungen 10 von einer Vulkanisierpresse 11 zusammensetzt.

Ein im Kahmen des ganzen erkennbarer Kühlwasserkreislauf besteht aus einem indirekten Kühler 12, einer J?örderpuiiipe 13, einer l'emperaturregeleinrichtung 14- sowie Verbin&ungsleitungen 15 zur Einbeziehung der Presse 11 in den Kühlwasserkreislauf.

An einem Heißwasserkreislauf schließlich nehmen die folgenden wesentlichen Elemente des Gesamtsystems teil: Die Vulkanisier-

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presse 11, eine Förderpumpe 16, ein indirekter Wärmetauscher 17, ein Wasservorratsbehälter 18, Anschlußleitungen 19, 20 an den Vorratsbehälter 18, eine Ausweichleitung 21 mit einem Drosselventil 22 sowie Verbindungsleitungen 23.■

■Während der Vulkanisierzeit fließt Wasser für eine ganz bestimmte Zeitspanne mit vorgegebener Temperatta? und vorbestimmtem Druck durch die Presse 11.Darauf folgt ein KühlVorgang, während dessen das heiße Wasser nicht durch die Presse 11, sondern über die Ausweichleitung 21 geleitet wird, während gleichzeitig die Presse von über die Leitungen 15 herangeführten und durch den Kühler geleiteten Wassers gekühlt wird. Das Kühlwasser steht unter einem Arbeitsdruck, welcher dem Kühlmittelkreislauf über eine Leitung mitgeteilt wird.

■Zur Konstanthaltung des Druckes in dem Vorratsbehälter 18 ist als hierfür am besten geeignetes Hilfsmittel Wasserdampf gewählt worden, weil dieser eine große Energiemenge zu speichern vermag und vorteilhaft in Wasser kondensiert, wodurch die Wärmemenge übernommen und genutzt werden kann.

Druck und (Temperatur als Zustandsbedingungen des für die Presse gebrauchten Wassers stimmen nicht mit den Zustandsbedingungen für den Sattdampfzustand des Dampfes über ein.' Da ein Druck gebraucht wird, welcher höher ist als eigentlich der Temperatur entspräche, wird das Wasser in den oberen Schichten das Bestreben zeigen, die Temperatur des gesättigten Dampfes anzunehmen. Um dies zu vermeiden, wird folgendermaßen verfahren:

Eine mit öffnungen versehene Rohrschlange 24 wird in einer solchen Höhe im Vorratsbehälter 18 angeordnet, daß das im Behälter darunter liegende Volumen dem maximal zur Presse hin abgezogenen entspricht. Indem die Rohrschlange 24- mit der Saugseite der Förderpumpe 16 verbunden wird, läßt sich beständig ein gewisser Wasserumlauf durch den Vorratsbehälter 18 über die Leitungen 19, 20 aufrechterhalten, so daß stets Wasser von gerade der. eingeregelten Temperatur verfügbar ist. "

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Da weiterhin Wasser verlangt wird, welches frei von Sauerstoff ist, ist eine Leitung 25 vorgesehen worden, welche von der Druckseite der Förderpumpe 16 nach oben in den Vorratsbehälter 18 führt. Hierbei werden die in Wärmetauschern usw. auftretenden Druckverluste dazu ge.nutzt, das Wasser nach aufwärts zu transportieren und dann entgasen zu lassen, indem es kaskadenartig über Platten 26 fallen gelassen wird.

Da durch die letztgenannte Maßnahme auch die.Kondensationsgeschwindigkeit des Dampfes im Vorratsbehälter 18 vergrößert wird, xd.rd vorteilhafterxireise der Entstehung eines unerwünschten Überdrucks infolge der sonst verschieden großen Kondensationsgeschwindigkeit und der Zufuhrgeschwindigkeit begegnet.

Die Wassermenge, welche auf die beschriebene Weise an der Spitze des Vorratsbehälters 18 eingeführt wird, ist sehr gering - ungefähr 1% des gesamten Umlaufs - und die Wassermenge, welche den unteren Heil des Vorratsbehälters durchfließt, beträgt ebenfalls nur ungefähr 3% eier Kapazität der Förderpumpe. Die Flüssigkeitsströme werden durch handbetätigte Ventile reguliert.

Angesichts der !Tatsache, daß innerhalb der Presse ein gewisser Temperaturabfall stattfindet, bringt die Zufuhr einer so geringen Wassermenge von höherer Temperatur in.die Rücklaufleitung keine Störungen des Gesamtsystems mit sich.

Dem Heißwasserkreislauf iri.rd soviel Wasser zugeführt, daß stets ein bestimmter Wasserstand im Vorratsbehälter 18 erhalten bleibt, wobei zur Messung des Wasserstandes eine mit, 28 angedeutete Fühleinrichtung vorgesehen ist. Die Dimensionierung aller Teile ist derart, daß die Wasserzufuhr über ein Hegelventil 29 kontinuierlich entsprechend einem mittleren Verbrauch erfolgt.

Hierdurch ist es möglich, den Wärmentauseher 17 im Heißwasserkreislauf unter sehr günstigen Bedingungen arheiten zu lassen, denn er kann in seiner Kapazität ebenfalls nur auf einen mittlere: Verbrauch ausgelegt sein.

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An die Temperaturgenauigkeit des zur Presse geleiteten Wassers v/erden sehr hohe Anforderungen gestellt. Es ist deshalb für die erfindungsgemäße Anlage eine besonders genaue Temperaturregeleinrichtung 30 gewählt worden. Um dariiberhinaus die Zeitkonstante der Einrichtung zu verringern, ohne dabei die "'Anforderungen an die Arbeitsleistung bei vollein Betrieb zu vernachlässigen, sind besondere Meßtaschen 31 vorgesehen worden, welche sowohl an die Zufuhr- als auch äückleitung 25 angeschlossen sind, wobei der Zufluß durch handbetätigte Steuerventile 32 regulierbar ist. In den Meßtaschen 3'' befinden sich Temperaturfühler 33 für verschiedene Zwecke. Es ist ersichtlich, daß durch diese Maßnahme eine schnelle und direkte Kontrolle und auch Regelung der !Temperatur erreichbar ist, insbesondere wenn man zum Vergleich Anlagen mit herkömmlicher-weise installierten, verschiedenen Eintauchröhrchen heranzieht. Mittels eines Ventils 3^ kann die Keßtasche 31 geleert werden, wobei die Ventile 32 geschlossen zu halten sind, um z.B. die Temperaturfühler auszutauschen.

Da es Jedoch nicht allein auf die Temperatur, sondern auch auf die Burchflußmenge ankommt, um ein einwandfreies Arbeitsergebnis zu erzielen, müssen Vorkehrungen getroffen sein, oine konstante Strömung aufrecht zu erhalten. Störungseinflüsse gehen vom An- und Abschalten der Pressen 11 aus, so daß diese nur intermittierend in den Wasserkreislauf eingeschaltet sind, der Jruckunterschied zwischen der Zufuhr- und Rückleitung schwankt und dadurch die Gecamtströmung beeinflußt wird.

Anstatt nun jeaoch sehr kostspielige Regeleinrichtungen für eine ilonntanthaltung des Wasserumlaufs zu verwenden, geht die Erfindung einen anderen Weg. Es sind vor den Pressen Ventile angeordnet, welche xmeumatisch betätigbar sind. Dabei handelt es sich urn nonaela jjreiwegevenbile, welche zunächst nur alü Zweiwegeventil e genutzt v/erden. Indem der dritte Aufgang zwischen dem Zufuhr- U^d üücklaufventil verbunden wird und in die Verbindungleitung ein derart eingestelltes Ventil 22 gelegt ist, daß sein

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Durchflußwiderstand gleich, dem Widerstandswert der Presse ist, kann der Wasserumlauf beständig konstant gehalten werden, wenn das Wasser beim Abschalten der Presse durch diese überbrückende Ausweichleitung 21 geleitet wird.

'Das Umschalten der "Ventile 35 erfolgt automatisch durch die Steueranlage der Pressen und des Gesamtsystems.

Zum möglichst guten Aufheizen des Wassers ist Gegendruckdampf (Niederdruckdampf) gewählt worden, dessen Nutzung meistens aus Wirtschaftlichkeitserwägungen nahegelegt ist. Das Vorwärmen findet im Speisewasserbereich statt, indem wie vorbeschrieben Wasserdampf bei 4- in den Speisewasserbehälter 1 eingeleitet wird und dadurch das Wasser direkt erwärmt wird.

Die Abscheidung nicht-kondensierender Gase aus dem Wasser erfolgt dadurch, daß dieses kaskadenartig über Platten 36 in einer besonderen Entgasungseinrichtung 37 im Oberteil des Speisewasserbehälters 1 fallen gelassen wird. Aus wärmewirtschaftlichen Gründen ist zwischen dem Vorratsbehälter 13 und dem unteren Teil der Entgasungseinrichtung 37 eine Entlüftungsleitung 38 vorgesehen. An der Spitze der Entgasungseinrichtung befindet sich ein mit einer Drossel versehener Auslaß 39 für die abgeschiedenen Gase, die zur Außenatmosphäre abgeleitet werden.

Da einige Vulkanisieranlagen im Verlaufe des Vulkanisiervoi"-ganges für eine bestimmte Zeitspanne Wasser von wesentlich niedrigerer Temperatur aber gleichem statischen Druck brauchen, ist der Kühlwasserkreislauf mit der Pumpe 13> der Regeleinrichtung 14 und dem Wärmetauscher 12 (Kühler) vorgesehen. Das umlaufende Wasser wird im Wärmetauscher 12 gekühlt, und da es hier lediglich darauf ankommt, einen Wasserumlauf mit verschiedenen Temperaturen aufrecht zu erhalten, tritt in diesem System kein Verbrauch auf. Deshalb kann rein theoretisch iie als Druckleitung dienende Verbindungsleitung 27 nur für

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die Volumenverringerung des Wassers in Verbindung mit dem Temperaturabfall ausgelegt werden. Die Leitung 27 ist auf Seiten des SpeisewasSerbereichs an einer Stelle angeschlossen, welche in Strömungsrichtung betrachtet hinter dem Regelventil 29 liegt.

Das System des Kühlwasserkreislaufs bringt deshalb lediglich regelungstechnische !Probleme mit sich, wenn es vorübergehend zu Temperaturschwankungen kommt.

Der Vorratsbehälter 18 wird mit Wasserdampf über eine Leitung 40 versorgt, von welcher Leitung eine Zweigleitung 41 zu dem Wärmetauscher 17 führt und dessen Dampfanschluß darstellt. Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes, sind Regelorgane 4-2 und 43 in der Leitung 40 angeordnet.

Abschließend seien die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anlage gegenüber einer herkömmlichen, "starren" Anlage wie folgt noch einmal zusammengefaßt: Im Falle einer Unterbrechung des Stromflusses bleibt der statische Druck im Vorratsbehälter dennoch aufrechterhalten, weil dort die Wasseroberfläche zum kochen tendiert Es läßt sich besser eine ganz bestimmte Temperatur einhalten, da keine großen Schwankungen auftreten, sondern die Anlage beständig mit einem mittleren Verbrauch arbeitet.

Auch die Druckregelung ist wegen der Anordnung des Vorratsbe- " ·. hälters genauer.

Weiterhin ist der gleichmäßige Wasserumlauf besser gesichert, da die Pressen bei ihrem Abschalten automatisch überbrückt werden und der Wasserumlauf nicht unterbrochen wird.

Ein konstanter Abgriff von den Energiequellen, sowohl im Falle des Dampfes als auch der Elektrizität, steigern die Wirtschaftlichkeit der Anlage im Betrieb.

Die ausschließliche Hutzung von Gegendruckdampf (Niederdruckdampf) trägt ebenfalls zum wirtschaftlichen Betrieb bei.

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Da die verschiedenen Bestandteile der Gesamtanlage - gedacht ist in erster Linie an die Wärmetauscher und Förderpumpen nur für einen mittleren Verbrauch ausgelegt sein müssen, ist die anfängliche Kapitalinvestition niedriger als bei herkömmlichen Anlage, dies trotz der zusätzlichen Anbringung eines Vorratsbehälters.

Selbst wenn einmal der Strom unterbrochen wird, bricht die Produktion nicht augenblicklich zusammen, so daß der Produkrionsausfall geringer ist.

Patentansprüche/

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes in einem Heiß- und Kühlwasserumlaufsystem für Vulkanisierpressen, worin das V/asser sowohl während der Vulkanisierzeit als auch während der Kühlzeit unter einem konstanten Druck gehalten v/erden muß, dadurch gekennzeichnet , daß zur Druckstabilisierung Dampf herangezogen wird, der in einem Vorratsbehälter (18) aufrechterhaltene Dampfdruck sowohl auf den Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11 bzw. 21), dessen Wasser in einem Wärmetauscher (17) aufgeheizt wird, als auch auf den Kühlwasserkreislauf (12, 13, 15» 11) einwirken kann, und daß das maximale Wasseraufnähmevolumen der Pressen (11) in dem Vorratsbehälter (18) verfügbar gehalten wird, um bei Bedarf in den lieißwasserkreislauf (16, 17» 23, 11) eingespeist zu werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Dampfdruck in dem Vorratsbehälter (18) durch eine druckgeregelte Dampfzufuhr konstant aufrechterhalten wird und daß dem lieißwasserkreislauf (16, 17, 23,11) vorgewärmtes Speisewasser ( von 1) in einer Menge zugeführt wird, welche der Verminderung der Wassermenge im Vorratsbehälter (18) entspricht (Regelung 28, 29).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Heißwasserkreislauf (16, 17, 23,11) ein konstanter 7/asserumlauf, welcher in seiner Größe vom Durchlauf wider et and der Pressen (11) abhängt, dadurch aufrecht erhalten wird, uaß gleichzeitig mit dem Abschalten einer Presse vom Heißwasserkreislauf eine parallele Ausweichleitung (21) geöffnet wird, deren Durchlaufwiderstand (22) entsprechend dem der Presse (11) einstellbar ist.

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4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abzweigungsleitung (27) zur Druckübertragung auch auf den Kühlwasserkreislauf (12, 13, 1$, 11) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kegelventil (29) für den Speisewasserzufluß (von 1) gelegt wird.
5· Heiß- und Kühlwasserumlaufsystem für Vulkanisierpressen mit einem Leitungssystem zum Nachliefern und Vorwärmen von Speisewasser, einem Heißwasserkreislauf und einem Kühlwasserkreislauf zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder meiireren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) aus einem Leitungssystem (16, 23) mit einem Wärmetauscher (17) und einer oder mehreren angeschlossenen Pressen (11) besteht und an das Leitungssystem (1, 3,29) zum Nachliefern und Vorwärmen von Speisewasser angeschlossen ist, daß ein unter konstantem Dampfdruck stehender Vorratsbehälter (18) in Parallelschaltung an den Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, H) angeschlossen ist, so daß dieser unter einem vom Dampfdruck abhängigen Arbeitsdruck steht, und daß zxcLschen dem Heißwasserkreislauf (ί6, i7, 23, 11) und dem Kühlwasserkreislauf (12, 13, '·5» ΙΌ eine Druckleitung (27) zur Übertragung des Arbeitsdruckes auch auf den letztor0:1 besteht.
6. Wasserumlauf sys tem nach Anspruch 5, d a d u x^T c Ii £ ο kennzeichnet , daß der Vorratsbehälter (18) einerseits über eine an seinem Boden ansetzende Leitung (19), anderereoito über eine in einer bestimmten Höhe am Behälter (IS) a:icetsei:o.e Absaugleitung (24, 20) an den Heißwasserkreislauf (16, 17, -3, '''O angeschlossen ist, wobei die Hohe der Nünduncsöffiiuxioeii beider Leitungen (I9 bzw. 24) derart bemessen ist, daß der Vorratsbehälter (18) dazwischen das maxi-male Wasseraufnalunevolumen eier Presse bzw. der Pressen (11) aufnimmt.
7. Wasserumlauf sy s tem nach Anspruch 6, α a d u r c h gekennzeichnet , daß der Vorratsbehälter (18) bis

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zu einem bestimmten Itfiveau mit Wasser gefüllt ist und darüber einen Dampfraum enthält, wobei eine Hegeleinrichtung (23, 29) zur Eonstanthaltung des bestimmten Niveaus vorgesehen ist, welche über ein Hegelorgan (29) den Zufluß von Speisewasser regelt.
8. Wasserumlaufsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß im Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) parallel zur Presse (11) eine Ausweichleitung (21) angeordnet ist, welche beim Abschalten der Presse offenbar ist

- und welche mit einem Drosselventil (22) zur Veränderung des Durchflußwiderstandes der Leitung versehen ist.
9. Wasserumlaufsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß von der Speisewasser-Zufuhrleitung zum Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) hinter dem Eegelorgan (29) eine Leitung (27) zu dem Kühlwasserkreislauf (12, 13, 15, 11) abzweigt, um auch in diesem einen bestimmten Arbeitsdruck aufrecht zu halten.
10. Wasserumlauf system nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorratsbehälter (18) mit einem druckgeregelten Dampfanschluß (40) zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Dampfdruckes im Behälter versehen ist, und daß der Dampfraum.des Vorratsbehälters (18) über eine mit Drosselventilen versehene Leitung (25) mit dem Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) in Verbindung steht.
11. Wasserumlaufsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der im Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, -11) gelegene Wärmetauscher (17) ein indirekter Wärmetauscher ist, wobei der Zufluß des heißen Mediums auf der Eingangsseite durch die Temperatur des Wassers im Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) geregelt ist. (Kegeleinrichtung 30,31).

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12. Wasserumlaufsystem nach Anspruch 11, dadurch Gekennzeichnet , daß die Temperatur des V/assers im Heißwasserkreislauf (16, 17, 23, 11) von in Meßiaschen (31) untergebrachten Temperaturfühlern (33) bestimmbar ist und die Keßtaschen (3Ό über Durchfluß-Regulierventile (32) jeweils an die Zufuhr- und iiückflußleitung (23) des Heißwasserkreislaufs angeschlossen sind.
13. Wasserumlaufsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß auch der Kühlwasserkreislauf mit einem indirekten Wärmetauscher (12) versehen ist und die Temperaturregelung mithilfe von Temperaturfühlern in Meßtaschen erfolgt.

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