DE2425589B2

DE2425589B2 - Verfahren und Vorrichtung zum abwechselnden Heizen und Kühlen eines Wärmetauschers einer Heiz-Kühl-Anlage

Info

Publication number: DE2425589B2
Application number: DE2425589A
Authority: DE
Inventors: Otmar Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Schaefer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1979-05-10
Also published as: SU843783A3; DE2425589C3; DE2425589A1; GB1473074A; FR2273243A1; BR7503332A; JPS512051A; US4026347A; FR2273243B1; JPS5413009B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner bez-eht sich die Erfindung auf eine Heiz-Kühl-Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren bzw. einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 35 56 201) sind mehrere Speicher vorhanden, denen jeweils ein bestimmter Temperaturbereich zugeordnet ist und es wird die von dem Wärmetauscher, d.h. einer Presse gelieferte Flüssigkeit immer in den Speicher gebracht, der den Temperaturbereich der aus der Presse abfließenden Flüssigkeit aufweist. Da beim Aufheizen der Presse zwangsläufig die der Presse zufließende Flüssigkeit (Pressenvorlauf) eine höhere Temperatur aufweisen muß als die aus der Presse abfließende Flüssigkeit (Pressenrücklauf) und in der Abkühlphase die Verhältnisse gerade umgekehrt liegen, wird der Pressenvorlauf, von Überschneidungen der Temperaturbereiche abgesehen, in den verschiedenen Stufen stets an einen anderen Speicher angeschlossen sein, als der Pressenrücklauf. Bei diesem Prinzip wird also in der Regsl aus einem Speicher Flüssigkeit entnommen und gleichzeitig einem anderen Speicher Flüssigkeit zugeführt. Dies bedeutet, daß der Flüssigkeitspegel in den einzelnen Speichern innerhalb bestimmter Bereiche schwankt, daß sich also der Ausdehnungsraum auf mehrere Speicher verschiedener Temperatur mit sich laufend verändernden Volumina aufteilt. Damit können mit vertretbarem Aufwand nur Flüssigkeiten als Wärmeträger eingesetzt werden, die drucklos arbeiten, d. h. deren Siedepunkt oberhalb der maximalen Arbeit.stemperatur der Presse liegt. Bei maximalen Arbeitstemperaturen von 150 bis 200⁰C, wie sie bei den in Frage kommenden Pressen üblich sind, kann also als Wärmeträger nicht mehr Wasser eingesetzt werden, sondern man ist beispielsweise auf öl angewiesen, das einen wesentlich schlechteren Wärmeübergang als Wasser aufweist.

Bei Überschneidungen der Temperaturbereiche, d. h. wenn beispielsweise in einer Heizstufe aus dem Speicher eines höheren /emperaturniveaus der Presse so viel Flüssigkeit zugeführt worden ist, daß die aus der Presse abfließende Flüssigkeit die Temperaturgrenze überschritten hat, die noch dem Speicher des niedrigeren Temperaturniveaus zugeordnet ist, dann wird die aus der Presse abfließende Flüssigkeit in denselben Speicher geleitet, aus dem gerade Flüssigkeit für die Presse entnommen wird. Soweit es diese Flüssigkeitsmenge betrifft, ist diese jedoch nicht am Wärmerückgewinn beteiligt, da sie in der darauffolgenden Phase, d. h. im in Betracht gezogenen Fall in der Kühlphase nicht ausgenutzt wird. Alle gespeicherten Flüssigkeitsrcengen, die jedoch entweder nur in der Heizphase oder entweder nur in der Kühlphasc, nicht jedoch in einer der auf die Heizphase folgenden Kühlphasen oder in einer der auf die Kühlphase folgenden Heizphasen am Prozeß beteiligt werden, sind für den Wärmerückgewinn verloren.

Schließlich weist das bekannte Verfahren noch den Nachteil auf, daß es, insbesondere wenn es in mehr als zwei Stufen ausgeführt wird, zeitaufwendig ist. Die Ursache ist darin zu sehen, daß die r :\ Wärmerückgewinn beteiligten Speicher (Speicher für warmes und lauwarmes Öl) wirkungsmäßig ausschließlich im Vorlauf der Presse angeordnet sind.

Bei einem weiteren bekanntgewordenen Verfahren zum abwechselnden Heizen und Kühlen einer Presse (DE-PS 10 13 062) ist neben der Presse, einem Heizkessel und einem Kühler ein Speicher vorgesehen und es wird die Flüssigkeit nach dem Verdrängungsprinzip während der Aufheizphase in zwei Verfahrensstufen

jo zwischen Heizkessel, Presse, Speicher und Heizkessel sowie zwischen Heizkessel, Presse und Heizkessel und während der Abkühlphase ebenfalls in zwei Verfahrensstufen, zwischen Kühler, Presse, Speicher, Kühler sowie zwischen Kühler, Presse und Kühler in Umlauf gebracht.

j5 Obwohl, da bei diesem Verfahren nach dem Verdrängungsprinzip gearbeitet wird, hier auch ein Betrieb mit einer Flüssigkeit bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes möglich ist und da der Speicher wirkungsmäßig im Rücklauf der Presse angeordnet ist, die Prozeßdauer im Vergleich zum erstgenannten Verehren wesentlich verkürzt werden kann, ist auch dieses Verfahren noch mit großen Nachteilen behaftet. Wird nämlich im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Betrieb mit dem bei diesem Prinzip möglichen kurzen Aufheiz- und Abkühlzeiten gearbeitet, dann treten beim Wechsel von Kühlen auf Heizen bzw. beim Wechsel von Heizen auf Kühlen so große Temperaturspannungen innerhalb der Presse auf, daß es leicht zu Schäden, z. B. zu Rissen in den Pressenplatten kommt. Außerdem kann

■μ bei diesem Verfahren nur Flüssigkeit einer Temperatur bis zur Hälfte der Differenz zwischen maximaler und minimaler Temperatur für den Wärmerückgewinn ausgenutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der einleitend genannten Art zu gewährleisten, daß auch Flüssigkeiten, deren maximale Betriebstemperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegt, als Wärmeträger verwendet werden können, daß der Wärmerückgewinn

bo gegenüber den bekannten Anlagen verbessert wird und auch bei einer Verkürzung der Aufheizzeit und der Abkühlzeit oder bei einer Vergrößerung der Differenz zwischen maximaler und minimaler Temperatur der Wärmetauscher keinen unzulässigen Temperaturspan-

b5 nungen ausgesetzt isi.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und von

Anlagen zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüehen zu entnehmen.

Bei dem bevorzugten Fall nach Anspruch 2 und 4 ist vorausgesetzt, daß sämtliche Speicher die gleiche Größe haben. Ihre Bemessung richtet sich nach der Förderleistung der Pumpe und nach dem Flüssigkeitsinhalt des Wärmetauschers einschließlich der Verbindungsleitungen zwischen dem Kessel bzw. dem Kühler und dem Wärmetauscher sowie zwischen dem Wärmetauscher und dem Speicher. In der Praxis hat sich eine Größe des Speichers bewährt, die etwa dem Dreifachen des Flüssigkeitsinhaltes des Wärmetauschers einschließlich der genannten Verbindiingsleitungcn entspricht.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird in der Aufheizphase nicht die gesamte für den Wärmerückgewinn ausnutzbare Flüssigkeitsmenge, d. h. eine Flüssig keitsmenge bis zu Temperaturen die etwa der Mitte zwischen maximaler und minimaler Temperatur entsprechen in einem Speicher gesammelt, dessen Inhalt dann in der Kühlphase in den Kühler geschoben wird, sondern es wird in der Aufheizphase eine Teilmenge in einen ersten Speicher, eine weitere Teilmenge in einen zweiten Speicher etc. gebracht, so daß gespeicherte Flüssigkeitsmengen verschiedener Temperatur zur Verfügung stehen, von denen in der Abkühlphase eine oder auch mehrere zum Vorkühlen verwendet werden. Analoge Verhältnisse gelten für den umgekehrten Prozeß. Sind zwei Speicher vorhanden, so wird beispielsweise bei einer maximalen Betriebstemperatur von 150° und bei einer minimalen Betriebstemperatur von 50° beim Aufheizen eine Teilmenge von beispielsweise 50°-90° in den ersten Speicher gebracht und eine zweite Teilmenge von 90° - 135" in den zweiten Speicher bevor vollständig auf den Heizkreislauf umgeschaltet wird. Die Teilmenge des zweiten Speichers, also von 90° — 135°. wird sodann beim Wechsel von Heizen auf Kühlen in der Abkühlphase zum Vorkühlen verwendet und die Teilmenge des ersten Speichers mit 50°-90°, wie bei dem bekannten Verfahren, in den Kühler geschoben, bevor der normale Kühlkreislauf hergestellt wird. Da zu Beginn der Abkühlphase die heiße Presse nicht unmittelbar mit Flüssigkeit aus dem Kühler beliefert wird, sondern zunächst eine Vorkühlung vorgenommen wird, mit einer Flüssigkeit, deren Temperatur im Mittel nur um ein Drittel der TemperaturdiffTenz zwischen maximaler und minimaler Temperatur unterhalb des auf maximaler Temperatur befindlichen Wärmetauschers ist, treten keine übermäßigen Temperaturspannungen auf. Andererseits läßt sich auch noch eine Flüssigkeitsmenge dieses Temperaturbereiches für die Wärmerückgewinnung ausnutzen. Sieht man anstelle von zwei Speichern drei Speicher vor, so kann eine weitere Abstufung gemäß dem Prinzip der Erfindung vorgenommen werden. Um beim Ausschieben der Flüssigkeit aus einem Speicher ein Vermischen der aus dem Wärmetauscher kommenden Flüssigkeit mit der Flüssigkeit innerhalb des Speichers zu verhindern, ist es je nach Innendurchmesser des Speichers erforderlich, eine Einrichtung zur Erzielung einer Kolbenströmung, wie eine lochblende, vorzusehen.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von 6 Figuren näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 den Temperaturverlauf der Wassereintritts temperatur und der Wasseraustrittstemperatur eines Wärmetauschers einer Heiz-Kühl-Aniage,

F i g. 2 schematisch den ProzeBablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 3 eine erfindungsgemäße Heiz-Kühl-Anlage mit zwei Speichern,

Fig.4 einen Teil dieser Anlage während verschiedener Verfahrensstufen,

F i g. 5 eine erfindungsgemäße Heiz-Kühl-Anlage mit einem Speicher,

Fig.6 einen Teil dieser Anlage während verschiedener Verfahrensstufen.

Bei dem Temperaturdiagramm gemäß F i g. 1 des

to Wärmetauschers — im vorliegenden Fall einer Presse — einer Heiz-Kühl-Anlage stellt die Kurve I die Wassertemperatur an der Eintrittsstelle der Presse und die Kurve 2 die Wassertemperatur an der Austrittsstelle der Presse dar. Es ist zwischen drei Phasen unterschie-

r> den, nämlich zwischen einer Aufheizphase, in der die Presse von einer minimalen Temperatur von 50^rC auf eine maximale Temperatur von 150"C aufgeheizt wird.

einer Heizphase, in der die Presse auf dieser maximalen Temperatur gehalten wird und einer Abkühlphase, in der die Presse von dieser maximalen Temperatur wieder bis zur minimalen Temperatur abgekühlt wird.

Fig. 2 zeigt im Schema den Verfahrensablauf bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Es bedeuten

H = Heizkessel

K = Kühler

° = Presse

5 = Speicher

.Sl= erster Speicher

"' 52= zweiter Speicher.

Mit ausgezogenen Linien sind Temperaturen in der Nähe der maximalen Temperatur, mit punktierten Linien Temperaturen in der Nähe der minimalen

υ Temperatur und mit strichpunktierten Linien Temperaturen in einem mittleren Bereich zwischen Maximal- und Minimaltemperatur veranschaulicht.

Am linken Rand der Fig. 2 sind die Bereiche der verschiedenen Phasen dargestellt, wobei die Heizphase

4n und die Kühlphase im Vergleich zur Aufheiz- und zur Abkühlphase selbstverständlich einen wesentlich größeren Raum einnehmen, als es in der Zeichnung zum Ausdruck gebracht ist.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens sind sechs Verfahrensstufen vorgesehen, die mit I bis VI bezeichnet sind. Es sind zwei Speicher S1 und 52 vorhanden, von denen der ersten 51 zum Vorheizen der Presse zu Beginn der Aufheizphase und der zweite 52 zum Vorkühlen der Presse zu Beginn der Abkühlphase dient. Beim Wechsel von Kühlen auf Heizen enthält der Speicher 51 Wasser einer mittleren Temperatur und der Speicher S 2 Wasser einer hohen Temperatur. Die Speicher wurden in der vorhergehenden Abkühlphase entsprechend aufgeladen. Die verschiedenen Temperaturbereiche sind einerseits durch einen ausgezogenen Strich, der dem Speicher 52 zugeordnet ist und andererseits durch eine strichpunktierte Linie, die dem Speicher S1 zugeordnet ist, angedeutet Zu Beginn der Aufheizphase wird nun entsprechend Verfahrensschritt I der diesem Verfahrensschritt zugeordnete Flüssigkeitskreis hergestellt Es wird das Wasser aus dem Speicher 1 mit mittlerer Temperatur in die Presse P, die kaltes Wasser enthält gedrückt und gleichzeitig das kalte Wasser der Presse in den Speicher Sl geschoben. Hierdurch wird die Presse P mittels Wasser einer mittleren Temperatur vorgewärmt und der Speicher S1 mit kaltem Wasser geladen. Das Volumen des Speichers

SI ist im vorliegenden FaIi etwa dreimal so groß, wie das Volumen von Presse einschließlich Verbindungsleitungen, so daß bei Hern im Schritt I dargestellten Umlauf ein Teil des aus dem Speicher Sl stammenden Wassers wieder in den Speicher zurückfließt, wobei es sich durch den Wärmeaustausch mit den Pressenplatten abgekühlt hat. Dc" Verfahrensschritt I wird beendet, wenn die vordere Front des kalten Wassers aus der Presse Pden Speicher Sl durchlaufen hat und am Austritt dieses Speichers angelangt ist. Die Pressenaustrittstemperatur soll sich dann etwa um ein Drittel der Differenz /wischen maximaler und minimaler Temperatur erhöht haben.

Die Verhältnisse sind auch in F i g. I angedeutet, in der die Säulen 3 und 4 den Temperaturbereich des π Wassers in den Speichern Sl und S2 in den verschiedenen Phasen dat Meilen. Zu Beginn der Aufheizphase befindet sich bei dem dargestellten Beispiel im Speicher S1 Wasser des Temperaturbereichs zwischen 70 und 128"C und am Ende der _>u Verfahrensstufe I liegt der Temperaturbereich des Wassers im Speicher .S" 1 zwischen 52° und 88⁰C (vgl. 3' in Fig. I).

Beim Verfahrensschritt Il wird die bereits vorgewiirmte Presse an den Heizkessel angeschaltet und mit 2> dem heißen Wasser des Heizkessels Hdas Rücklaufwasser mittlerer Temperatur der Presse Pin den Speicher .92 gedrückt, der von der vorhergehenden Abkühlphase heißes Wasser enthält. Dieses wiederum wird in den Kesse¹ H geschoben. Die Speicher Sl und S 2 haben bei j« diesem Beispiel gleiche Größe. Wenn das gesamte Wasser des Speichers S2in den Kessel A/geschoben ist. ist die Pressenaustrittstemperatur im vorliegenden Fall bis auf etwa 135° C angestiegen, so daß sich im Speicher .92 zu diesem Zeitpunkt Wasser des Temperaturbe- r, reichs von 88° bis 135^CC befindet. Dies ist in Fig. 1 durch die Säule 4' dargestellt. Es wird nun der Speicher S 2 wieder aus dem Heizkreislauf genommen und der zu Verfahrensschritt 111 in Fig. 2 dargestellte Kreis

hergestellt. In diesem Zustand erfolgt die weitere 40

Aufheizung der Presse bis zum Erreichen der maxima- Stufe len Temperatur und dieser Zustand bleibt auch während

der Heizphase der Presse erhalten, d. h. in der Phase, in

der die Presse über einen vorgegebenen Zeitabschnitt hinweg auf maximaler Temperatur gehalten wird.

Beim Wechsel von Heizen auf Kühlen wird zu Beginn der Abkühlphase entsprechend Verfahrensschritt IV der Fig. 2 die Presse P mit dem Speicher S 2 verbunden, der Wasser einer mittleren Temperatur enthält und hierdurch die Presse auf eine mittlere Temperatur vorgekühlt. Der Speicher S2 nimmt hierbei das heiße Wasser der Presse auf. Hat die Heißfront des Wassers aus der Presse den Speicher S 2 bis zu dessen Austritt durchlaufen, dann ist der Verfahrensschritt beendet. Der Speicher enthält im vorliegenden Fall Wasser eines Temperaturbereichs von 150° bis 128° C. Dieser Bereich ist durch die Temperatursäule 4 in F i g. 1 veranschaulicht

Im Verfahrensschritt V der Abkühlphase wird die Pumpe unter Einbeziehung des Speichers Sl in den Kühlkreis geschaltet und hierbei mit dem kalten Wasser des Kühlers das Wasser mittlerer Temperatur aus der Presse P in den Speicher S1 gedrückt, dessert kaltes Wasser wiederum in den Kühler K geschoben wird. Wenn das gesamte kühle Wasser aus dem Speicher S1 es in den Kühler ausgeschoben ist, enthält der Speicher S1 Wasser eines Temperaturbereichs von 128° bis 70° (vgl. Temperatursäule 3 in Fig. 1), das in der Aufheizphase, wie oben beschrieben, zum Vorwärmen der Presse verwendet wird.

Werden mehr als zwei Speicher vorgesehen, dann läßt sich die Abstufung der Vorerwärmung und des Vorkühlens verfeinern. In diesem Fall ist beim Wechsel von Kühlen auf Heizen zunächst der Speicher mit der niedrigsten Temperatur, dann der Speicher mit der nächsthöheren Temperatur etc. zum Vorheizen an die Presse anzuschalten. Der Inhalt des letzten Speichers wird in den Kessel geschoben. Beim Wechsel von Heizen auf Kühlen erfolgt die Vorkühlung ebenfalls schrittweise zunächst mit dem Speicher der höchsten Temperatur dann mit dem Speicher der nächst niedrigen Temperatur etc. und der Speicherinhalt mit der niedrigsten Temperatur wird in den Kühler geschoben.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer erfindiingsgemäßen Heiz-Kühl-Anlagc zur Durchführung des in Γ i g. 2 dargestellten Verfahrens.

Die Anlage enthält einen Fleizkreislauf, der einen Heizkessel 5 — im vorliegenden Fall ist der Heißwasserspeicher eines Hcizkreislaufs dargestellt —, eine Pumpe 8, eine Presse 7, ein IJmstellventil 10. ein Dreiwegeregelventil 6 sowie die zugehörigen nicht näher bezeichneten Vcrbindungslcitungen umfaßt. Ferner ist ein Kühlkreislauf vorgesehen, der einen Speicher 9, die Pumpe 8. die Presse 7, ein Umstellventil 11 und die zugehörigen Verbindungsleitungen umfaßt. Ein erster Speicher 13 ist mittels Umstellventilcn 14 und 15 und entsprechenden Verbindungsleitungen entweder mit der Presse 7 verbindbar oder in den Kühlkreislauf schaltbar und ein zweiter Speicher 12 mittels eines Umstellventils 16 sowie geeigneten Verbindungsleitungen entweder mit der Presse 7 verbindbar oder in den Heizkreislauf schaltbar. Durch die Ventile lassen sich die in Fig. 2 auf der rechten Seite unter I bis Vl dargestellten Kreise wie folgt verwirklichen:

Tabelle

Ventil
6

10

14

15

I	a b	auf zu	zu	zu	auf	zu	zu
II	to Xi	zu auf	zu	zu	zu	zu	auf
(II	to X)	zu auf	auf	zu	zu	zu	zu
IV	a b	auf zu	zu	zu	zu	zu	auf
V	a b	auf zu	zu	zu	zu	auf	zu
VI	a b	auf zu	zu	auf	zu	zu	zu

In der Tabelle sind die Schaltzustände der einzelnen Ventile bei den verschiedenen Verfahrensstufen I bis VI angegeben.

Fig.4 zeigt in Ergänzung hierzu den die beiden Speicher 12 und 13 sowie die Ventile 14 und 15 und 16 umfassenden Teil der in F i g. 3 dargestellten Anlage in den Verfahrensstufen I bis VI, wobei jeweils der Temperaturbereich der in den Speichern zu Beginn der betreffenden Verfahrensstufe enthaltenen Wassermen-

ge angegeben ist. Geschlossene Ventile sind durch schwarze, durchlässige Ventile durch helle Pfeile gekennzeichnet.

Bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Speicher vorgesehen. Eis ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit nur einem einzigen Speicher zu realisieren, wenn dieser zwei Abschnitte bzw. Bereiche enthält, in denen Wassermengen unterschiedlicher Temperatur vorhanden sind, die jeweils in die Presse, in den Kessel oder in den Kühler geschoben werden. Dies wird anhand der Fig. "5 und 6 im folgenden noch näher erläutert. Die in Fig. 5 dargestellte Heiz-Kühl-Anlage weist einen ähnlichen Aufbau wie die Anlage gemäß F i g. 3 auf. Einander entsprechende Teile sind mit um die Zahl 100 vergrößerten Beziigs/.eichen versehen. Anstelle zweier Speicher ist nur ein einziger Speicher 11.3 vorgesehen, der gedanklich in zwei .Speicherabschnitte 5 Γ und 5 2' unterteilt ist. Es ist zusätzlich ein Dreiwegeregeiveniii 117 vorhanden.

F i g. 6 stellt analog zu F i g. 4 die sechs Verfahrensstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Anlage nach Fig. 5 dar. Wie bei F i g. 4 sind geschlossene Ventile durch schwarze Doppelpfeile und geöffnete Ventile durch helle Doppelpfeile markiert. Außerdem sind die Temperaturbereiche der entsprechenden Flüssigkeitsmengen eingetragen. Die Temperaturangaben beziehen sich jeweils auf den Anfangszustand tier betreffenden Stufe.

Wie Fig. 6 erkennen läßt, werden durch geeignete Steuerung der Ventile die folgenden sechs Verfahrenssehritte abgewickelt.

I: Die in der linken Hälfte des Speichers 113 gespeicherte Flüssigkeitsmenge einer mittleren Temperatur wird zur Vorwärmung der Presse 107 in diese gebracht und gleichzeitig mit dem kalten Wasser der Presse die in der rechten Hälfte des Speichers 113 befindliche Flüssigkeitsmenge einer heißen Temperatur in die linke Hälfte des Speichers geschoben.

II: Die Flüssigkeitsmti/ge hoher Temperatur der linken Hälfte des Speichers 11.3 wird in den Kessel

105 geschoben und mit dem heißen Wasser des Kessels 105 das Wasser mittlerer Temperatur der Presse in den Speicher 113 gedrückt, wodurch die Wassermenge kalter Temperatur von der rechten Hälfte des Speichers zur linken Hälfte des Speichers geschoben wird.

IiI: Es wird unter Ausschluß des Speichers das Wasser unmittelbar im Heizkreislauf zwischen Kessel 105 und Presse 107 umgewälzt.

IV: Die Flüssigkeitsmenge mittlerer Temperatur in der rechten Hälfte des Speichers 113 wird zum Vorkühlen der Presse 107 in diese gebracht und gleichzeitig mit dem heißen Wasser der Presse die in der linken Hälfte des Speichers 113 vorhandene Flüssigkeitsmenge kalter Temperatur in die rechte Hälfte des Speichers geschoben.
V: Die Flüssigkeitsinenge kalter Temperatur in üci rechten Hälfte des Speichers 113 wird in den Kühler 109 geleitet und mit dem kalten Wasser aus dem Kühler das Wasser mittlerer Temperatur der Presse 107 der linken Seite des Speichers 113 zugeführt. Hierdurch wird mit dem Wasser mittlerer Temperatur die in der linken Hälfte des Speichers 113 vorhandene Wassermenge hoher Temperatur in die rechte Hälfte des Speichers geschoben.

Vl: Es wird unter Ausschluß des Speichers unmittelbar zwischen Kühler 109 und Presse 107 das kalte Wasser in Umlauf gebracht.

In den Ausfiihrungsbeispielen ist als Flüssigkeit lediglich Wasser erwähnt. Selbstverständlich können auch andere Flüssigkeiten, wie Öl, als Wärmeträger Verwendung finden. Wenn von Speicherabschnitten gesprochen wurde, so heißt dies nicht, daß räumlich getrennte Abschnitte vorliegen müssen, sondern es können die gedachten Abschnitte bzw. Bereiche eines einzigen Behälters sein. Bei Mehrspeicheranlagen sollen die einzelnen Speicher nur vom Wasser zweier einseitig benachbarter Temperaturbereiche durchströmt werden, nämlich entweder Wasser mittlerer und heißer Temperatur oder Wasser mittlerer und kalter Temperatur.

Hierzu S Blatt Zeiclinuimen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum abwechselnden Heizen und Kühlen eines Wärmetauschers, wie einer Presse oder eines Reaktionsbehälters, einer Heiz-Kühl-Anlage mit Wärmerückgewinnung bei dem in wenigstens zwei Speicher bzw. in einen Speicher mit wenigstens zwei Speicherabschnitten sowohl während der Aufheizphase als auch während der Abkühlphase Flüssigkeitsmengen unterschiedlicher Temperatur aus dem Wärmetauscher gebracht werden, von denen dann beim Wechsel von Kühlen auf Heizen zunächst Flüssigkeit aus dem Speicher bzw. Speicherabschnitt mit der niedrigsten Temperatur in den Wärmetauscher zum Vorheizen desselben und Flüssigkeit des Wärmetauschers in diesen Speicher gebracht wird und in einer späteren Verfahrensstufe der Abkühlphase zwischen dem Wärmetauscher und einem Speicher unter Einbeziehung des Kühlers Flüssigkeit in Umlauf gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmengen in jeder Aufheiz- bzw. Abkühlphase ausschließlich in geschlossenen Kreisläufen, d.h. nach dem Verdrängungsprinzip in Umlauf gebracht werden, daß die Flüsigkeit beim Wechsel von Heizen auf Kühlen zunächst zwischen dem Wärmetauscher (P) und dem Speicher (S 2) bzw. Speicherabschnitt der höchsten Temperatur und in einer späteren Verfahrensstufe der Aufheizphase zwischen de^i Wärmetauscher (P) und diesem Speicher (S2) bzw. SpeichercSchnitt unter Einbeziehung des Kessel: (H) in Umlauf gebracht wird und daß die gesamte, während' der \ufheiz- bzw. der Abkühlphase gespeicherte Flüssigkeitsmenge in den js darauffolgenden Abkühl- bzw. Aufheizprozeß einbezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Speichers, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit beim Wechsel von Kühlen auf Heizen

I im Kreis erster Speicher (S 1) — Wärmetauscher (P) — erster Speicher (S 1), dann
II im Kreis zweiter Speicher (S2) — Kessel (H) _v> — Wärmetauscher (P) — zweiter Speicher (S 2) und schließlich

III im Kreis Kessel (H) - Wärmetauscher (P) -

Kessel (H) in Umlauf gebracht wird und daß die Flüssigkeit beim Wechsel von Heizen auf -,0 Kühlen

IV im Kreis zweiter Speicher (S2) — Wärmetau

scher (P) — zweiter Speicher (S2), dann
V im Kreis erster Speicher (S 1) - Kühler (K) -Wärmetauscher (P) - erster Speicher (S 1) und schließlich

Vl im Kreis Kühler (K) — Wärmetauscher (P) — Kühler (K) — in Umlauf gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung &o eines Speichers mit einem ersten und einem zweiten Speicherabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit beim Wechsel von Kühlen auf Heizen

I im Kreis erster Speicherabschnitt (Sl') Wärmetauscher (107) — zweiter Speicherabschnitt (S2') — erster Speicherabschniti (Sl'), dann

Il im Kreis erster Speicherabschnitt (Sl') — Kessel (105) - Wärmetauscher (107) zweiter Speicherabschnitt (S 2') — erster Speicherabschnitt (S 1') und schließlich

III im Kreis Kessel (105) - Wärmetauscher (107)

— Kessel (105) in Umlauf gebracht wird und daß die Flüssigkeit beim Wechsel von Heizen auf Kühlen

IV im Kreis zweiter Speicherabschnitt (S 2') —

Wärmetauscher (107) — erster Speicherabschnitt (Sl') — zweiter Speicherabschnitt (S2'),dann

V im Kreis zweiter Speicherabschnitt (S 2') — Kühler (109) - Wärmetauscher (107) erster Speicherabschnitt (Sl') — zweiter Speicherabschnitt (S 2') und schließlich

VI im Kreis Kühler (109) - Wärmetauscher (107)

— Kühler(109)in Umlauf gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten von Kreis I auf Kreis II erfolgt, wenn sich die Temperatur der Flüssigkeit am Austritt des Wärmetauschers (P) um etwa ein Drittel der Differenz zwischen maximaler und minimaler Temperatur erhöht hat, das Umschalten von Kreis II auf Kreis III, wenn die Flüssigkeitsmenge des zweiten Speichers bzw. des ersten Speicherabschnittes (S2 bzw. Sl') in den Kessel (/^geschoben ist, das Umschalten von Kreis IV auf Kreis V, wenn die Flüssigkeitsmenge des zweiten Speichers bzw. des zweiten Speicherabschnittes (S2 bzw. S2') in den Wärmetauscher (P) geschoben ist und das Umschalten von Kreis V auf Kreis Vl, wenn die Flüssigkeitsmenge des ersten Speichers bzw. des zweiten Speicherabschnitts (SY 1 bzw. S 2') in den Kühler (Abgeschoben ist.

5. Heiz-Kühl-Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, bei der wenigstens zwei Speicher bzw. Speicherabschnitte sowohl in den Heizkreislauf als auch in den Kühlkreislauf des Wärmetauschers schaltbar und wenigstens eine Pumpe sowie Ventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Speicher (12 bzw. 13) vorhanden sind, von denen jeweils über die Pumpe (8) der erste an den Wärmetauscher (7, Kreis I) an- oder in den Kühlkreis (Kreis V) einschaltbar und der zweite an den Wärmetauscher (7, Kreis IV) an- oder in den Heizkreis (Kreis II) einschaltbar ist.

6. Heiz-Kühl-Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, bei der wenigstens zwei Speicher bzw. Speicherabschnitte sowohl in den Heizkreislauf als auch in den Kühlkreislauf des Wärmetauschers schaltbar und wenigstens eine Pumpe sowie Ventile vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (113) jeweils über die Pumpe (108) an den Wärmetauscher (107, Kreis I) an- oder in den Heizkreis (Kreis II) einschaltbar und mit vertauschtem Ein- und Ausgang an dem Wärmetauscher (107, Kreis IV) an- oder in den Kühlkreis (Kreis V) einschaltbar ist.

7. Heiz-Kühl-Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (12, 13) jeweils etwa das dreifache Fassungsvermögen des Flüssigkeitsinhalts des Wärmetauschers (7) einschließlich der Verbindungsleitungen zwischen Kessel (5) bzw.

Kühler (9) und Wärmetauscher sowie zwischen Wärmetauscher und Speicher haben.

8. Heiz-Kühl-Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8, 108) in einem dem Heizkreis und dem Kühlkreis gemeinsamen Zweig, in dem sich der Wärmetauscher (7, 107) befindet, vorgesehen ist und mittels eines Dreiwegeregelveniils (6, 106), die durch Umstellven'JJe (14, 16, 112, 114) verschließbaren Ausgänge der Speicher (12, 13, 113) wahlweise unmittelbar oder über den Kessel (5, 105) unter Einbeziehung der Pumpe (8,108) mit dem gemeinsamen Zweig verbindbar sind.

9. Heiz-Kühl-Anlage nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Speichers (13) über ein Umstellventil (15) mit dem Eingang des Kühlers (9) verbindbar ist

10. Heiz-Kühl-Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (12,13,113) an der Eäntrittseite der Flüssigkeit eine Lochblende enthalten.