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Elektrisch aufheisbare Heizplatte Die Erfindung bezieht eich auf
eine elektrisch aufheizbare Heizplatte, insbesondere für zueinander bewegliche Platten
einer Presse.
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Es ist fur viele Pressen und insbesondere für solche, die im grafischen
Gewerbe zum Pressen von Plastikmatrizen und Gummiplatten, die sum Drucken verwendet
werden, bekannt, auf deren fester und der demgegenüber beweglicher Platte Xeizplatten
anzubringen, mittels derer das su behandelnde Material erhitzt wird. Bisher wurden
dieee Heizplatten entweder elektrisch oder durch Dampf oder eine hoch erhitzte Flüssigkeit,
wie
beispielsweise heißes öl, das durch sie hindurchgepumpt wurde, erhitzt. Alle diese
verschiedenen Heizmethoden sind Jeweils für sich aus dem einen oder anderen Grunde
nicht immer zweckmäßig.
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In manchen Ländern oder manchen Gebieten eines Landes ist beispielsweise
elektrische Energie relativ teuer, so daß hier ein elektrisches Aufheizen der Heizplatten
nicht das wirtschaftlicbste Verfahren darstellt. Es würde in diesem Fall wesentlich
billiger sein, die Aufheinzung beispielsweise durch Dampf oder mit heißem Öl vorzunehmen.
In anderen Gebieten wird dagegen wiederum verlangt, das bei der Verwendung von Heizeinrichtungen
für Dampf oder heißes öl ein zugelassener Fachmann bei deren Betriab zugegen ist.
in solchen Fallen sind die Kosten für einen solchen Fachmann eigentlich nicht zu
vertreten, da die Verwendung von elektrischer Energie dann weniger kostspieliger
ist.
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Außerdem stellt die Verwendung von Dampf in vielen Gebieten, in denen
hartes Wasser zur Verfügung steht, ein besonderes Problem dar, da dieses Wasser
normelerweise vor seiner Benutzung entkalkt oder sonstwie aufbereitet werden muß.
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Würde dies nicht geschehen, würden die Heizkessel sowie die Rohrleitungen
u. dgl. bald durch das Absetzen der Mineralien aus dem Wasser gebrauchsunfähig oder
es müßte eine sehr häufige kostspielige Reinigung vorgenommen werden.
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Die Verwendung von heißem öl zum Aufheizen ist im allgemeinen nicht
besonders zweckmäßig, da ein relativ groBer Raumbedarf für die Installation eines
entsprechenden Systems notwendig ist. Außerdem ist auch im allgemeinen ein großer
ölvorrat notwendig. Da das heiße öl mit einer relativ hohen Geschwindigkeit von
ungefähr 120 1 pro Minute durch die Heizplatten gepumpt werden muB, sind ebenso
Pumpen von ziemlich großer Kapazität notwendig.
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in allen angeSUhrten Fällen ist es zusätzlich jedoch äußerst schwierig,
eine gleichmäßige Temperatur über die gesamte Oberfläche der Heizplatten einzustellen
und aufrechtsuerhalten Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber
dem Bekannten verbesserte Heizplatte zu schaffen, bei der eine gleichmäßigere lemperatur
über ihre gesamte Oberfläche aufrechterhalten werden kann, und die unter allen gegebenen
Bedingungen zweckmäßig eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizplatte gelöst,
die sich durch die Kombination folgender, zum Teil an sich bekannter Merkmale kennzeichnet:
a) einer Mehrzahl von in die Heizplatte eingelassenen, ölgefüllten Kanälen, die
miteinander zu einem kontinuierlichen Strömungspfad verbunden sind,
b)
einer Vorrichtung zum Umwälzen des öls durch die Kanäle, c) den Kanälen zugeordnete
elektrische Heiz elemente.
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Zweckmäßig sind bei diesen Heizplatten die Kanäle paralel in Abständen
angeordnet, wobei jedem Kanal mindestens ein Heizelement zugeordnet ist. Dies geschieht
in vorteilhafter Weise dadurch, daß in einer der Seiten der Heizplatte V-förmige
Schlitze eingelassen sind, die jeder Je einem der Kanäle sugeordnet sind und parallel
zu diesen verlaufen, und in die je ein Heizelement mit dreieckigem Querschnitt durch
Preßpassung eingesetzt ist.
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Damit das Heizöl nach Beendigung des Heizvorganges abkühlen kann
und sich nicht an den Wänden der Kanäle und Rohrleitungen festsetzt, ist zweckmäßigerweise
die Vorrichtung zum Umwälzen des derart ausgelegt, daß sie gleichzeitig mit der
Einschaltung der Heizelemente in Tätigkeit tritt und noch eine vorbestimmbare Zeit
nach Abschalten der Heizelemente in Tätigkeit bleibt. Dies kann dadurch geschehen,
daß für die Heizelemente und die Umwälzvorrichtung ein Steuerkreis vorgesehen ist,
der ein Zeitrelais zur Steuerung eines ersten Relais für die Betätigung der Umwälzeinrichtung,
ein zweites Relais zur Anschaltung des Zeitrelais und des ersten Relais, ein oder
mehrere von dem eraten Relais betätigte Relais zur Speisung der Heizelemente und
in die Heizplatte eingelassene, in
den Kreis für die Heizelementerelais
geschaltete Temperaturfühler enthält. Die Temperaturfühler sorgen dafür, daß keine
Überhitzung der Heizplatte und des Heizöles auftritt.
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Mit der erfindungsgemäßen Heizplatte wird eine außerordentlich gleichmäßige
Temperaturverteilung huber die gesamte Oberfläche der Heizplatte erreicht, da diese
einmal sowieso durch die gut verteilten Heizelemente relativ gleichmäßig aufgeheizt
wird, zusätzlich dazu Jedoch das die Heizplatte durchströmende öl als Wärmeverteiler
wirkt. Durch die Aufheizung des öls innerhalb der Heizplatte entfällt dabei -im
Gegensatz zu bisher bekannten, mit Öl aufgeheizten Heizplatten - die Nctwendigkeit,
Pumpen mit großer Kapazität und ein großes Ölreservoir und damit auch große Ausgleichskammern
für das Öl vorzusehen.
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Andererseits ist eine solche erfindungsgemäße Heizplatte aber auch
so auagelegt, daß sie nicht nur elektrisch beheizt werden kann, sondern es kann
auch das öl in der herkömmliohen Weise außerhalb der Heizplatte erhitzt und dann
durch sie hindurchgempumpt werden. Ebenso ist es möglich, das Öl aus der Heizplatte
zu entfernen und diese über ihre Kanäle mit Dampf aufzuheizen. Die erfindungsgemäße
Heizplatte ist somit auch unter den Gegenbenheiten verwendbar, in denen eine elektrische
Heizung ungünstig ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht einer ?rese, in der die erfindungsgemäßen Heizplatten
verwendet werden, Fig. 2 eine schematische Ansicht der Heizplatten in Fig. 1 und
eine Vorrichtung zum Umwälzen von Öl durch Kanäle in den Heizplatten Fig. 3 einen
Transversalschnitt durch eine der Heizplatten, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch
eine der Heizplatten, Fig. 5 eine Seitenansicht einer Heizplatte mit abgenommener
Deckplatte, Fig. 6 eine Seitenansicht gemäß Fig. 5 mit aufgesetzter Deckplatte Fig.
7 ein Diagramm eines Steuerkreises für das Heizsystem der Heizplatten und Fig. 8
und 9 zwei Schaltungsbeispiele für die Heizelemente.
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Die in Fig. 1 dargestellte Presse 10 ist in herkömmlicher Weise konstruiert
und besitzt ein Unterteil 12, in dem
ein Öltank 14 mit zwei abnehmbaren
Reinigungadeckeln 16 angeordnet ist. Zum Füllen des Tankes 14 ist ein Füllrohr 18
vorgesehen. Die Presse 10 weist ferner eins feststehende Oberplatte 20 auf, die
zwischen einem Paar senkrechter Seitenstreben 22 und 24 gehalten ist, und eine innerhalb
des Pressenrahmens in dblicher Weise beweglich gehaltene Unterplatte 26. Sowohl
de Unterplatte 26 als auch die Oberplatte 20 sind so ausgebildet, daß sie erhitzt
werden können. Außerdem sind zwei Temperaturanzeigegeräte 28 und 30 vorgesehen,
Bo daß die Betriebstemperaturen der Platten 20 und 26 zu Jedem Zeitpunkt abgelesen
werden können. An dem rückwärtigen Ende der Presse 10 ist ein Ausdehnungsgefäß 32
befestigt, das zugleich als ein Ölreservoir für das durch die Platten 20 und 26
gepumpte öl dient. Das Ausdehnungsgefäß 32 ist so angebracht, daß es von der Pressenbedienung
während des Betriebes beobachtet werden kann und besitzt eine Anzeige 33, welche
den Ölpegelstand anzeigt.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind an der Oberplatte 20 und an der Unterplatte
26 Heizplatten 34 bzw. 36 befestigt, die mit ihren zugehörigen Platten je eine Einheit
bilden. Diese Heizplatten 34 und 36 können gleichartig konstruiert sein.
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Wie am deutlichsten in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist, in denen die
Heizplatte 34 dargestellt ist, sind sie aufgebohrt, so daß eine Anzahl (16 Stück
wie zeichnerisch dargestellt) von in gleichen Abständen parallel verlaufenden Kanälen
57 gebildet
wird, die durch Verteiler 38 und 39 verbunden sind.
Diese Verteiler 38 und 39 verlaufen Jeweils nur halb durch die Heizplatten und bilden
so eine mittig angeordnete Trennplatte 42, in die eine öffnung 43 zur Aufnahme eines
(seichnerisch nicht dargestellten) Temperaturfühlers eingearbeitet ist, der dazu
benutzt wird, das Heizsystem für die Flattern 34 und 36 zu steuern. Mit Hilfe von
Trennplatten 41, die in den Verteilern befestigt sind, und eines U-förmigen Verbindungsstückes
40, welches die Kanäle 37 an den gegenüberliegenden Seiten der rennwand 42 miteinander
verbindet, wird ein die Kanäle 37 und die Verteiler 38 und 39 durchlaufender Strömungspfad
geschaffen. Die offenen Enden der Kanäle 37 und der Verteiler 38 und 39 werden durch
Kappen 44 verschlossen, die z.B. in sie hineingeschraubt sein können.
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Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist in eine Seite der Heizplatten
34 und 36 eine Anzahl (18) Schlitze 45 mit dreieckigem Querschnitt eingelassen.
Diese Schlitze 45 verlaufen parallel zu den Kanälen 37 und diesen gegenüber leicht
versetzt Jeweils entlang einer Kanalseite. Jeder der Schlitze 45 ist einem einzigen
Kanal 37 zugeordnet. Nur die beiden äußersten Kanäle 37 besitzen auf jeder ihrer
Seiten je einen ihnen zugeordneten Schlits 45. Diesen Kanälen 37 sind deshalb zwei
Schlitze 45 zugeordnet, damit auch an den Außenkanten der Heizplatten 34 und 36
eine gleichmäßigere Temperatur
aufrechterhalten werden kann.
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Jeder der Schlitze 45 nimmt ein Heizelement 50 mit dreieckigem Querschnitt
auSs Diese Heizelemente 50 werden in die dreieckigen Schlitze 45 eingepreßt, um
so einen gut leitenden Kontakt mit den Heizplatten herzustellen und iiuf träume
oder -säcke zu vermeiden, die isolieren und die Wärmeabgabe an die Heizplatten verhindern
würden. Danach wird an den Heizplatten 34 und 36 eine Deckplatte 46 befestigt, welche
die Heizelemente fest in den Schlitzen 45 hält.
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Die Heizplatten 34 und 36 sind in irgendeiner Weise, wie z.B. durch
Gewindebolzen, an der Oberplatte 20 und der Unterplatte 26 befestigt. Das Öl wird
durch die Heizplatten 34 und 36 in der in Fig. 2 gezeigten Weise gepumpt. Wie dort
gezeigt, sind zwei Pumpen 52 und 53 vorgesehen, die von je einem Motor 54 angetrieben
werden. Statt dessen, kann aber auch nur ein einzelner Elektromotor vorgesehen sein,
der beide Pumpen simultan antreibt.
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Die Pumpe 52 ist mit der Heizplatte 36 verbunden und pumpt das öl
in Richtung der Pfeile durch die Ölleitungen 55 und 57 und durch den flexiblen Schlauch
56. Nachdem das Öl durch die Heizplatte 36 zirkuliert ist, wird es zur Pumpe 52
durch die ölleitungen 58 und 60 und den flexiblen Schlauch 59 zurückgeführt. Die
flexiblen Schläuche 56 und 59 ermöglichen es, die Unterplatte 26 anzuheben und abzusenken.
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Die Pumpe 53 ist mit der Heizplatte 34 verbunden und pumpt das Öl
in Richtung der Pfeile, die zu der Strömungsrichtung in der Heizplatte 36 entgegengesetzt
ist. Nach dem Durchlauf durch die Heizplatte 34 wird das Öl durch die Ölleitung
62 zur Pumpe 53 zurückgeführt.
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Das Ausdehnungsgefäß 32 ist mit den Ölleitungen 60 und 62 durch die
Abzweigleitungen 63 und 64 verbunden. Anfangs ist in dem System so viel öl enthalten,
daß die Kanäle 37 in den Heizplatten 34 und 36, die Ölleitungen und die flexiblen
Schläuche, welche die Pumpen mit den Heizplatten verbinden, gefüllt sind. Das Ausdehnungsgefäß
92 kompensiert zusätzlich die durch Erhitzen und Abkühlen auftretende Expansion
und gontraktion des öles innerhalb des Systemes und wirkt als ein kleines Reservoir
für das Ölumlaufsystem. Die Notoren 54 und die Pumpen 52 und 53 sind so ausgelegt,
daß sie das Öl mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 11,5 lih durch die Heizplatten
34 und 36 pumpen.
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In Fig. 7 ist der elektrische Steuerkreis für die Heizelemente 50
und die Motoren 54 dargestellt. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die an den
Heizplatten 34 und 36 befestigten Heizelemente 50 mit einer Dreiphasenspannungsquelle
66 verbunden sind. Wie schon zuvor erwähnt, sind in die Heizplatten 34 und 36 achtzehn
Schlitze 45 eingearbeitet, in denen achtzehn Heizelemente 50 befestigt sind Diese
Heizelemente können, wie
in den Fig. 8 und 9 dargestellt, für 220
V- und 440 V-Betrieb mit der Dreispannungsquelle 66 verbunden werden. Die Motoren
54 sind durch Relaiskontakte MR-1, MR-2 und MR-3 eines Relais MR ebenfalls mit der
Spannungsquelle 66 verbunden.
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Mit der Spannungsquelle 66 ist ferner ein Transformator 70 verbunden,
der eine 110 V-Spannung für den Regelkreis der Heizelemente 50 und der Motoren 54
liefert. Dieser Regelkreis wird nachfolgend anhand seiner Regelfunktion für die
Heizelemente 50 und die Motoren 54 beschrieben.
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Die Heizplatten 34 und 36 werden über einen Ein/Aus-Schalter 71 eingeschaltet,
bei dessen Schließung Strom durch e .en Magneten TS fließt und diesen erregt, so
daß dessen Kontakte TS-1 und S-2 geschlossen werden. Diese bleiben daraufhin so
lange geschlossen, bis sie mechanisch durch ein Zeitrelais TM geöffnet werden. Beim
Schließen schaltet der Kontakt TS-1 das Zeitrelais TM und der Kontakt vS-2 das als
Quecksilberrelais ausgebildete Relais MR ein. Dieses schließt daraufhin seine Kontakte
MR-1, NR-2 und MR3 und schaltet dadurch die Motoren 54 ein, die die Zirkulationspumpen
52 und 53 antreiben. Ferner wird durch den Kontakt MR-4 ein Stromkreis geschlossen,
in dem ein Paar Quecksilberrelais UR und LR liegen, deren Kontakte UR-1, UR-2 UR-3
und LR-1, LR-2, LR-3 daraufhin schließen und dadurch die Dreispannungsquelle 66
mit den Heizelementen 50 verbinden. Die Relais UR und LR
werden
zur Aufrechterhaltung einer vorherbestimmten Temperatur durch Temperaturfühler 72
und 73 gesteuert, die Je in eine in den Heizplatten 34 und 36 angebrachte öffnung
43 eingesetzt sind.
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In der Zuleitung von der Spannungsquelle zu den Relais UR und LR
sind ferner Temperaturfühler 74 und 75 angeordnet, die aus Sicherheitsgründen bei
einer vorherbestimmten Temperatur den Stromkreis öffnen, um ein Überhitzen der Heizplatten
34 und 36 zu verhindern.
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Wenn die Presse 10 stillgesetzt ist und die Heizplatten 34 und 36
zum AbkUhlen abgeschaltet sind, wird der Ein/Aus-Schalter 71 geöffnet, so daß die
Relais UR und LR abgeschaltet -werden. Die Relais öffnen infolgedessen ihre Kontakte,
so daß die Verbindung von der Spannungsquelle 66 zu den Heizelementen 50 getrennt
wird. Der Magnet TS ist ebenfalls abgeschaltet, seine Kontakte TS-1 und TS-2 bleiben
jedoch geschlossen, bis sie durch das Zeitrelais TM mechanisch geöffnet werden.
Somit werden durch das Zeitrelais TM die Motoren 54 für einen bestimmten Zeitraum
weiterhin angetrieben, so daß das öl so lange durch die Heizplatten 34 und 56 gepumpt
wird, bis es sich genügend abgekühlt hat. Zu diesem Zeitpunkt öffnet das Zeitrelais
TM die Kontakte TS-1 und TS-2 und unterbricht damit den Stromkreis für das Zeitrelais
TM und das Relais NR, so daß sich dessen Kontakte MR-1, MR-2 und MR-3 öffnen und
somit die Motoren 54 abschalten.
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Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Motoren
54 das Öl mit Beginn der Aufheizung der Heizelemente 50 durch die Heizplatten 34
und 36 pumpen. Außerdem wird.
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das öl aber auch noch eine bestimmte Zeit nach Abschalten der Heizelemente
weiter umgewälzt, so daß es nicht zusammenbacken oder anderweitig an den Seitenwandungen
der Kanäle 37 und der Verteiler 38 und 39 in den Heizplatten koagulieren kann.
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Das öl wird in dem System erst durch die Zirkulation durch die Heizplatten
54 und 36 erhitzt, so daß ein Ublicherweise vorhandener Heißölbehälter und ein darin
befindliches Gerät zur Erhitzung des öles bei dem erfindungsgemäßen System nicht
notwendig sind. Allein diese Tatsache erspart einen sonst notwendigen Platzbedarf
und die Anwesenheit eines ausgebildeten Fachmannes beim Betrieb der Presse. Die
Heizplatten 34 und 36 werden nur durch die Heizelemente 50 erhitzt. Dabei wird gleichzeitig
das durch die Kanäle 37 und die Verteilungen 38 und 39 zirkulierende öl mit erhitzt.
Das aufgeheizte öl bewirkt dabei eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über die gesamte
Fläche der Heizplatten 34 und 36.