DE2425589C3

DE2425589C3 - Verfahren und Vorrichtung zum abwechselnden Heizen und Kühlen eines Wärmetauschers einer Heiz-Kühl-Anlage

Info

Publication number: DE2425589C3
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: 1980-01-10
Also published as: BR7503332A; GB1473074A; DE2425589B2; JPS512051A; US4026347A; DE2425589A1; JPS5413009B2; FR2273243B1; FR2273243A1; SU843783A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs t. Ferner bezieht 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 Regel aus einem Speicher Flüssigkeit entnommen und gleichzeitig einem anderen Speiche 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 Arbeitstemperatur der Presse liegt. Bei maximalen Arbeitstemperaturen von 150 bis 200°C, 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 Temperaturniveaus 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

in ausgenutzt wird. Alle gespeicherten Flüssigkeitsmengen, die jedoch entweder nur in der Heizphase oder entweder nur in der Kühlphase, 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 ?m 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 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.

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 Verfahren 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 mögliciien 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 Schaden, z. B. zu Rissen in den Pressenplatten kommt. Außerdem kann 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 einleiiend genannten Art zu gewährleisten, daß auch Flüssigkeiten, deren maximale Betriebstemperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegt, als Wärmeträger verwendet werde" können, daß der Wärmerückgewinn gegenüber den bekannten Anlagen verbessert wird und auch bei einer Verkürzung der Aufheizzeit und der Abkühlzeit oder bei einer Vergrößerung de»' Differenz zwischen maximaler und minimaler Temperatur der Wärmetauscher keinen unzulässigen Temperaturspannungen ausgesetzt Ls

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 Unteransprüchen 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 Verbindungsieitungen 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 Verbindungsleitungen entspricht.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird in der Aufheizphase nicht die gesamte für den Wärmerückgewinn ausnutzbarc Flüssigkeitsmenge, d. h. eine Flüssigkeitsmenge bis zu Temperaturen die etwa der Mitte zwischen maximaler und minimaler Temperatur ent-F i g. 3 eine erfindungsgemäße Heiz-Kühl-Anlage mi zwei Speichern,

F i g. 4 einen Teil dieser Anlage während verschiede ner Verfahrensstufen,

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

F i g. 6 einen Teil dieser Anlage während verschiede ner Verfahrensstufen.

Bei dem Temperaturdiagramm gemäß F i g. I de:

ίο Wärmetauschers — im vorliegenden Fall einer Press« — einer Heiz-Kühl-Anlage stellt die Kurve 1 di< Wassertemperatur an der Eintrittsstelle der Presse unc die Kurve 2 die Wassertemperatur an der Austrittsstell« der Presse dar. Es ist zwischen drei Phasen unterschie

ij den, nämlich zwischen einer Aufheizphase, in der du Presse von einer minimalen Temperatur von 50⁰C au eine maximale Temperatur von 150°C aufgeheizt wird einer Heizphase, in der die Presse auf dieser maximalei

ucsscn

A UL.--.U1~U.·,

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 Temperaturdifferenz 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 Wassereintrittstemperatur und der Wasseraustrittstemperatur eines Wärmetauschers einer Heiz-Kühl-Anlage,

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

I V, llipV.1 U(UI gVIIUIIkll TVIIVf (11IVf 1.11IkI / tl/f\Ulf ipilU.*«., Il

in der die Presse von dieser maximalen Temperatu wieder bis zur minimalen Temperatur abgekühlt wird.

F i g. 2 zeigt im Schema den Verfahrensablauf be einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Es bedeu ten

²⁾ H = Heizkessel

K = Kühler

P = Presse

5 = Speicher

51= erster Speicher

52= zweiter Speicher.

Mit ausgezogenen Linien sind Temperaturen in de Nähe der maximalen Temperatur, mit punktiertei Linien Temperaturen in der Nähe der minimalei Temperatur und mit strichpunktierten Linien Tempera türen in einem mittleren Bereich zwischen Maximal und Minimaltemperatur veranschaulicht.

Am linken Rand der Fig. 2 sind die Bereiche de verschiedenen Phasen dargestellt, wobei die Heizphas« und die Kühlphase im Vergleich zur Aufheiz- und zui Abkühlphase selbstverständlich einen wesentlich größe ren Raum einnehmen, als es in der Zeichnung zun Ausdruck gebracht ist.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ablauf eine:

Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah rens sind sechs Verfahrensstufen vorgesehen, die mit bis VI bezeichnet sind. Es sind zwei Speicher 51 und 5; vorhanden, von denen der ersten 51 zum Vorheizen dei Presse zu Beginn der Aufheizphase und der zweite 5; zum Vorkühlen der Presse zu Beginn der Abkühlphasi dient. Beim Wechsel von Kühlen auf Heizen enthalt dei Speicher 51 Wasser einer mittleren Temperatur un< der Speicher S 2 Wasser einer hohen Temperatur. Di« Speicher wurden in der vorhergehenden Abkühlphasi entsprechend aufgeladen. Die verschiedenen Tempe raturbereiche sind einerseits durch einen ausgezogene! Strich, der dem Speicher 52 zugeordnet ist um andererseits durch eine strichpunktierte Linie, die den Speicher 51 zugeordnet ist angedeutet Zu Beginn de Aufheizphase wird nun entsprechend Verfahrensschrit I der diesem Verfahrensschritt zugeordnete Flüssig keitskreis hergestellt Es wird das Wasser aus den Speicher 1 mit mittlerer Temperatur in die Presse P, dii kaltes Wasser enthält, gedruckt und gleichzeitig da kalte Wasser der Presse in den Speicher S1 geschober Hierdurch wird die Presse P mittels Wasser eine mittleren Temperatur vorgewärmt und der Speicher 5 mit kaltem Wasser geladen. Das Volumen des Speicher

51 ist im vorliegenden Fall etwa dreimal so groß, wie das Volumen von Presse einschließlich Verbindungsleitungen, so daß bei dem im Schritt I dargestellten Umlauf ein Teil des aus 'lern Speicher 51 stammenden Wassers wieder in den Speicher zurückfließt, wobei es sich durch den Wärmeaustausch mit den Pressenplatten abgekühlt hat. Der Verfahrensschritt I wird beendet, wenn die vordere Front des kalten Wassers aus der Presse Pden Speicher 51 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 erhöhl haben.

Die Verhältnisse sind auch in Fig. I angedeutet, in der die Säulen 3 und 4 den Temperaturbereich des Wassers in den Speichern 51 und 52 in den verschiedenen Phasen darstellen. Zu Beginn der Aufheizphase befindet sich bei dem dargestellten Beispiel im Speicher 51 Wasser des Temperaturbereichs zwischen 70" und 128"C und am Ende der Verfahrensstufe I liegt der Temperaturbereich des Wassers im Speicher 51 zwischen 52" und 88°C (vgl. 3' in Fi g. 1).

Beim Verfahrensschritt Il wird die bereits vorgewärmte Presse an den Heizkessel angeschaltet und mit dem heißen Wasser des Heizkessels A/das Rücklaufwasser mittlerer Temperatur der Presse Pm den Speicher 5 2 gedrückt, der von der vorhergehenden Abkühlphase heißes Wasser enthält. Dieses wiederum wird in den Kessel Hgeschoben. Die Speicher 51 und 52 haben bei die^m Reispiel gleiche Größe. Wenn das gesamte Wasser des Speichers 52 in den Kessel Hgeschoben ist, isl die Pressenaustrittstemperatur im vorliegenden Fall bis auf etwa 135°C angestiegen, so daß sich im Speicher

52 zu diesem Zeitpunkt Wasser des Temperaturbereichs von 88° bis 135°C befindet. Dies ist in F i g. 1 durch die Säule 4' dargestellt. Es wird nun der Speicher 5 2 wieder aus dem Heizkreislauf genommen und der zu Verfahrensschritt III in Fig.2 dargestellte Kreis hergestellt. In diesem Zustand erfolgt die weitere Aufheizung der Presse bis zum Erreichen der n.aximalen Temperatur und dieser Zustand bleibt auch während der Hei^phase der Fresse erhalten, u. 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 F i g. 2 die Presse Pmit dem Speicher 52 verbunden, der Wasser einer mittleren Temperatur enthält und hierdurch die Presse auf eine mittlere Temperatur vorgekühlt. Der Speicher 52 nimmt hierbei das heiße Wasser der Presse auf. Hat die Heißfront des Wassers aus der Presse den Speicher 52 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 51 in den Kühlkreis geschaltet und hierbei mit dem kalten Wasser des Kühlers das Wasser mittlerer Temperatur aus der Presse P in den Speicher 51 gedrückt, dessen kaltes Wasser wiederum in den Kühler K geschoben wird. Wenn das gesamte kühle Wasser aus dem Speicher 51 in den Kühler ausgeschoben ist, enthält der Speicher 51 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

to 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. u id Jer Speicherinhalt mit der niedrigsten Temperatur wird in den Kühler geschoben.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heiz-Kühl-Anlage zur Durchführung des in F i g. 2 dargestellten Verfahrens.

2(i Die Anlage enthält einen Heizkreislauf, der einen Heizkessel 5 — im vorliegenden Fall ist der Heißwasserspeicher eines Heizkreislaufs dargestellt —, eine Pumpe 8, eine Presse 7, ein Umstellventil 10, ein Dreiwegeregelventil 6 sowie die zugehörigen nicht näher bezeichneten Verbindungsleitungen 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 Umstellventilen 14 und 15 und

jo 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 VI dargestellten Kreise wie folgt verwirklichen:

Tabelle

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-

909 682/208

Stufe	Ventil	auf	10	11	14	15	16
	6	zu	zu	zu	auf	zu	zu
I	a	zu
	b	auf	zu	zu	zu	zu	auf
II	a	zu
	b	auf	auf	zu	zu	zu	zu
III	a	auf
	b	zu	zu	zu	zu	zu	auf
17	a	auf
	b	zu	zu	zu	zu	auf	zu
V	a	auf
	b	zu	zu	auf	zu	zu	zu
VI	a
	b

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

Bei dem bisher beschi ie jenen Ausführungsbeispiel sind zwei Speicher vorgesehen. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit nur einem einzigen Speicher zu realisieren, wenn d\ ^cer 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 Fig. 3 auf. Einander entsprechende Teile sind mit um die Zahl 100 vergrößerten Bezugszeichen versehen. Anstelle zweier Speicher ist nur ein einziger Speicher 113 vorgesehen, der gedanklich in zwei Sneicherabschnitte Si' und S2' unterteilt ist. Es ist zusätzlich ein Dreiwegeregelventil 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 Fig.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 der betreffenden Stufe.

Wie F i g. 6 erkennen läßt, werden durch geeignete Steuerung der Ventile die folgenden sechs Verfahrensschritte 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 Hüssigkeitsmenge hoher Temperatur der linken Hälfte des Speichers 113 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 Flüssigkeitsmenge kalter Temperatur in der 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.

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

In den Ausführungsbeispielen ist als Flüssigkeit lediglich Wasser erwähnt. Selbstverständlich können auch andere Flüssigkeiten, wie öl, als Wärmeträger

j5 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 zweie- einseitig benachbarter Temperaturbereiche durchströmt werden, nämlich entweder Wasser mittlerer und heißer Temperatur oder Wasser mittlerer und kalter Temperatur.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

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 Verfahrenssiufe 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 Flüssigkeit beim Wechsel von Heizen auf Kühlen zunächst zwischen dem Wärmetauscher (P) und dem Speicher (52) bzw. Speicherabschnitt der höchsten Temperatur und in einer späteren Verfahrensstufe der Aufheizphase zwischen dem Wärmetauscher (P) und diesem Speicher (52) bzw. Speicherabschnitt unter Einbeziehung des Kessels (H) in Urmauf gebracht wird und daß die gesamte, während der Aufheiz- bzw. der Abkühlphase gespeicherte Flüs^gkeitsmenge in den κ 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 (51) — Wärmetauscher (P) — erster Speicher (51), dann
Il im Kreis zweiter Speicher (52) — Kessel (H) — Wärmetauscher (P) — zweiter Speicher (52) und schließlich

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

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

IV im Kreis zweiter Speicher (52) — Wärmetauscher (P) — zweiter Speicher (52), dann
V im Kreis erster Speicher (51) - Kühler (K) Wärmetauscher (P) — erster Speicher (51)

und schließlich
Vl im Kreis Kühler (K) - Wärmetauscher (P) -

Kühler (K) — in Umlauf gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung 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 (SV) — Wärmetauscher (107) — zweiter Speicherabschnitt (52') — erster Speicherabschnitt (5 V), dann

45

50

55

bO Il im Kreis erster Speicherabschnitt (51') — Kessel (105) - Wärmetauscher (107) zweiter Speicherabschnitt (52') — erster Speicherabschnitt (SV) und schließlich

III im Kreis Kessel (105) — Wärmetauscher (10/)

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

IV im Kreis zweiter Speicherabschnitt (52') —

Wärmetauscher (107) — erster Speicherabschnitt (SV) — zweiter Speicherabschnitt (52'), dann

V im Kreis zwesSer Speicherabschnitt (52') — Kühler (109) - Wärmetauscher (107) erster Speicherabschnitt (SV) — zweiter Speicherabschnitt (52') 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 (52 bzw. SV) in den Kessel (H) geschoben ist, das Umschalten von Kreis IV auf Kreis V, wenn die Flüssigkeitsmenge des zweiten Speichers bzw. des zweiten Speicherabschnittes (52 bzw. 52') in den Wärmetauscher (P) geschoben ist und das Umschalten von Kreis V auf Kreis VI, wenn die Fl'issigkeitsmenge des ersten Speichers bzw.des zweiten Speicherabschnitts (SY 1 bzw. 52') 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.

Köhler (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, vorgesc'ien ist und mittels eines Dreiwegeregelventils (6, 106), die durch Umstellventile (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 Eintrittseite der Flüssigkeit eine Lochblende enthalten.