DE3039407A1

DE3039407A1 - METHOD FOR REGULATING STEAM INTENSITY IN SOLVENT PLANTS

Info

Publication number: DE3039407A1
Application number: DE19803039407
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Schmidt; Franz 7061 Berglen Staudinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-10-18
Filing date: 1980-10-18
Publication date: 1982-06-03
Also published as: EP0050247B1; DE3168653D1; EP0050247A1

Description

*. 6608*. 6608

13.10.1980 Pf/Κη 'October 13, 1980 Pf / Κη '

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Verfahren zur Regelung der Dampfintensität in Lösemittelanlagen Process for regulating the steam intensity in solvent systems

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Anlagen, "bei denen vorzugsweise Metallteile im Dampf eine-s Lösemittels gereinigt werden, werden in großem Maßstab in der Oberflächentechnik eingesetzt. Dabei geht es beispielsweise um die sogenannte Dampf entfettung. Der weitaus größte Teil derartiger Dampfbäder wird heute ohne eine Regelung der Dampfintensität, d. h. ohne eine Heizungsregelung ausgeführt. Bei diesen Anlagen wird die Heizenergie entsprechend dem maximalen Materialdurchsatz konstant zugeführt. Dies hat einmal Nachteile bei der Reinigungsqualität, zum anderen wird aber bei derartigen Anlagen noch sehr viel Energie unnötig verbraucht. Bei konstanter, einmal eingestellter Energiezuführung, beispielsweise durch Drosselung des Heißwasserflusses über eine Blende oder ein Drosselventil, ändert sich bei Druckschwankungen im Energieversorgungsnetz der Durchsatz und damit auch die Heizleistung.The invention is based on a method according to the preamble of the main claim. Plants, "where preferably metal parts cleaned in the steam of a solvent are used on a large scale in surface technology. Included For example, it is about so-called steam degreasing. The vast majority of such steam baths are used today without a regulation of the steam intensity, i. H. without one Heating control executed. In these systems, the heating energy is corresponding to the maximum material throughput constantly fed. On the one hand, this has disadvantages in terms of cleaning quality, but on the other hand, it is also used in such systems still consumes a lot of energy unnecessarily. With a constant, once set energy supply, for example through Throttling of the hot water flow via an aperture or a throttle valve changes with pressure fluctuations in the power supply network the throughput and thus also the heating power.

6 6 O6 6 O

Dadurch erhalten die zu reinigenden Teile eine nur unvollständige oder gar keine Kondensatspülung, das ist die Spülung beim Eintauchen der kalten Teile in den Dampf, wobei sich das Reinigungsmittel an den Teilen kondensiert und abtropft. Ähnliche Effekte können z. B. auftreten bei Verschmutzung einer Blende und der damit verbundenen unbemerkten Querschnittsverengung in der Energiezuführung oder auch durch Verschmutzung von Heizschlangen bzw. Wärmetauschern, wobei sich der Wärmeübergang und damit der Wirkungsgrad ändert so daß die scheinbar konstante Energiezuführung allmählich abnimmt. Bezüglich des Energieverbrauchs ist zu bedenken, daß bei einem Großteil der Anlagen die Kondenszeit im Bad nur ca. 50 % der Anlagentaktzeit beträgt. Während der restlichen Zeit wird das Teil weitertransportiert, so daß die während dieser Zeit unnötig zugeführte Wärmeenergie wiederabgeführt werden •muß. Das gleiche gilt für die Pausen, wie sie beispielsweise in der Mittagszeit oder durch eine nicht vollkommene Auslastung der Anlagen auftreten. Man kann überschlagen, daß hier durch eine bessere Ausnutzung der Energie unter Umständen mehr als 50 % der Heizenergie eingespart werden können.As a result, the parts to be cleaned receive only an incomplete or no condensate rinse, that is, the rinse when the cold parts are immersed in the steam, with the cleaning agent condensing on the parts and dripping off. Similar effects can e.g. B. occur when a diaphragm is soiled and the associated unnoticed cross-sectional constriction in the energy supply or due to soiling of heating coils or heat exchangers, the heat transfer and thus the efficiency changes so that the apparently constant energy supply gradually decreases. With regard to energy consumption, it should be noted that in the majority of systems, the condensation time in the bathroom is only approx. 50 % of the system cycle time. During the rest of the time, the part is transported further, so that the heat energy unnecessarily supplied during this time must be removed again. The same applies to breaks, such as those that occur at lunchtime or when the systems are not fully utilized. It can be estimated that more than 50 % of the heating energy can be saved here by better utilization of the energy.

Bei einem sehr geringen Anteil derartiger Dampfbäder wird eine Dampfniveauregelung über eine Temperaturmessung auf der Soll-Dampfhöhe durchgeführt. Hierdurch kann jedoch nicht sichergestellt werden, ob die gemessene Temperatur tatsächlich die Dampftemperatur ist oder ob nur die darüberlagernde heiße Luft gemessen wird. Das hat zur Folge, daß es an den Kühlschlangen nicht zu einer Kondensatbildung kommt, so daß in das Bad über die Teile oder über die Luftfeuchtigkeit eingeschlepptes Wasser nicht eliminiert werden kann. Dies geschieht nämlich dadurch, daß das Wasser in einem azeotropen Gemisch mit dem Lösemittel verdampft und sich zusammen mit diesem an den Kühlschlangen niederschlägt, wo das Kondensat über eine Rinne einem Wasserabscheider zugeführt wird, in welchem Wasser und Lösemittel getrennt werden und das Lösemittel wieder in die Anlage zurückgeführt wird.In the case of a very small proportion of such steam baths, a steam level control is based on a temperature measurement the desired steam level carried out. This can, however it cannot be ensured whether the measured temperature is actually the steam temperature or whether it is only the superimposed one hot air is measured. As a result, there is no condensation on the cooling coils comes so that water carried over into the bath through the parts or through the humidity is not eliminated can. This happens because the water evaporates in an azeotropic mixture with the solvent and This is reflected together with this on the cooling coils, where the condensate is fed to a water separator via a channel in which water and solvent are separated and the solvent is returned to the system.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Dampfniveau sicher konstant auf seinem Sollwert gehalten wird, was zu einer hohen Sicherheit in der Reinigungsqualität führt, und daß das Wasser durch .die sichere Kondensatbildung an den Kühlschlangen kontinuierlich aus dem Lösemittel über das azeotrope Gemisch entfernt wird. Außerdem wird nicht mehr Energie zugeführt als zur Konstanthaltung des Dampfniveaus notwendig ist, was durch die obengenannten Umstände zu einer hohen Energieeinsparung führt.The inventive method with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the steam level is sure to be constant at his Setpoint is maintained, which leads to a high level of security in the cleaning quality, and that the water through .the safe formation of condensate on the cooling coils continuously from the solvent via the azeotropic Mixture is removed. In addition, no more energy is supplied than is necessary to keep the steam level constant is what leads to a high energy saving due to the above circumstances.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sowohl die Durchflußmenge als auch die Eintrittstemperatur des Kühlmediums konstantgehalten werden, da die Heizleistung dann nur noch in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Kühlmediums geregelt zu wcrdr-n braucht, vui; c-ine Vr-rt· i η f ac h-ung der Regelvorrichtung bedeutet. Der Einsatz der Regelgeräte bzw, Reglertypen ist lediglich abhängig von der gewünschten Regelgenauigkeit bzw. den auftretenden Störgrößen.The measures listed in the subclaims enable advantageous developments and improvements of the method specified in the main claim. It is particularly advantageous if both the flow rate and the inlet temperature of the cooling medium are kept constant, since the heating power then only needs to be regulated as a function of the outlet temperature of the cooling medium, vui; means c-ine Vr-rt · i η f ac h-ung of the control device. The use of the control devices or controller types is only dependent on the desired control accuracy or the disturbance variables that occur.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Dampfentfettung im Schnitt, anhand deren das erfindungsgemäße Verfahren' dargestellt werden soll.An embodiment of the invention is shown in the drawing and in the following description in more detail explained. The figure shows schematically a system for steam degreasing in section, based on which the inventive Procedure 'is to be represented.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die Lösemittelanlage, z. B. zur Dampfentfettung, besteht aus einem Behälter 1, an dessen oberer Öffnung ein Kühlsystem, z. B. in Form von Kühlschlangen 2, angeordnet ist.The solvent system, e.g. B. for steam degreasing exists from a container 1, at the upper opening of which a cooling system, for. B. in the form of cooling coils 2 is arranged.

Unter den Kühlschlangen "befindet sich eine Rinne 3, an die ein Ablauf h zu einem Wasserabscheider 5 angeschlossen ist. Der Wasserabscheider 5 weist einen oberen Ablauf β für das Wasser sowie einen tieferliegenden Ablauf T für den Rücklauf des Lösemittels in den Behälter 1 auf. Mit 8 ist der Eingang des KühlmediumS bezeichnet, der eine Temperaturmeßstelle T1 aufweist, während mit 9 der Ausgang des Kühlmediums mit der Temperaturmeßstelle T2 bezeichnet ist. Eine Heizung 10 in Form einer Heizschlange, eines Wärmetauschers oder einer Direkt- bzw. Indirektbeheizung befindet sich im unteren Teil des Behälters 1. Diese Heizung kann über ein Regelventil 11 geregelt werden. Die zu reinigenden Teile sowie ein Werkstückträger sind mit 12 bezeichnet. Im unteren Teil des Behälters befindet sich das flüssige Lösemittel 13» dessen Niveau mit 1U gekennzeichnet ist. Als Lösemittel können beispielsweise Tri, Per, halogenierte Benzole o.a. verwendet werden.Under the cooling coils ″ there is a channel 3 to which an outlet h to a water separator 5 is connected. The water separator 5 has an upper outlet β for the water and a lower outlet T for the return of the solvent into the container 1 8 denotes the inlet of the cooling medium, which has a temperature measuring point T1, while the outlet of the cooling medium with the temperature measuring point T2 is denoted by 9. A heater 10 in the form of a heating coil, a heat exchanger or direct or indirect heating is located in the lower part of the container 1. This heating can be regulated via a control valve 11. The parts to be cleaned and a workpiece carrier are labeled 12. In the lower part of the container there is the liquid solvent 13, the level of which is labeled 1U , Per, halogenated benzenes or the like can be used.

Schaltet man nun die Heizung 10 ein, so beginnt das Lösemittel 13 zu verdampfen und es stellt sich in der Höhe der Kühlschlangen 2 ein Dampfniveau 15 ein. Unter der Voraussetzung einer konstanten durchströmenden Menge des Kühlmediums muß nun für ein festgelegtes Dämpfniveau ein bestimmter Sollwert der Temperaturdifferenz T2 minus T1 ^- festgelegt werden. Die spezifische Wärme des KühlmediumsIf the heater 10 is now switched on, the solvent 13 begins to evaporate and it increases in height of the cooling coils 2 a steam level 15. Assuming a constant amount of the flowing through Cooling medium must now have a certain setpoint of the temperature difference T2 minus T1 for a fixed damping level ^ - to be set. The specific heat of the cooling medium

kann dabei als Konstante vernachlässigt werden. Die in der Figur nicht dargestellte Regelung bewirkt nun, daß bei Überschreiten dieses Sollwerts das Ventil 11 geschlossen und bei Unterschreiten des Sollwerts das Ventil geöffnet wird. Dadurch wird erreicht, daß das Dampfniveau 15 etwa in der gleichen Höhe bleibt. Taucht man nun die kalten Teile 12 in den Dampf ein, so kondensiert sich zunächst der Dampf an den Teilen und das Kondensat 16 läuft in das flüssige Lösemittel 13 zurück. Auch an den Kühlschlangen bildet sich ein Kondensat 17* das im Falle der Anwesenheit von Wasser im Lösemittel ein azeotropes Gemisch darstellt. Dieses wird in der Rinne 3 gesammelt, in den Wasserabscheidercan be neglected as a constant. The scheme not shown in the figure now has the effect that at If this setpoint value is exceeded, the valve 11 is closed and if the value falls below the setpoint value, the valve is opened will. This ensures that the steam level 15 remains approximately at the same height. If you now dip the cold ones Parts 12 in the steam, the steam first condenses on the parts and the condensate 16 runs into the liquid solvent 13 back. A condensate 17 * also forms on the cooling coils if they are present of water in the solvent represents an azeotropic mixture. This is collected in the channel 3, in the water separator

-T'-T '

5 über die Leitung !+ geleitet, aus dem das Wasser über die Leitung 6 gesammelt und aufbereitet und das Lösemittel über die Leitung T in den Behälter 1 zurückgeführt wird.5 passed through the line! +, From which the water comes over the line 6 is collected and processed and the solvent is returned to the container 1 via the line T will.

Bringt man beispielsweise große Teile mit einer hohen Wärmekapazität in das Dampfbad ein, so wird sich zunächst das Dampfniveau 15 absinken, was zur Folge hat, daß die Temperaturdifferenz T2 - T1 unter den Sollwert sinkt, wodurch das Ventil 11 solange geöffnet und die Heizleistung damit erhöht wird, bis das Dampfniveau 15 sowie die Temperaturdifferenz T2 - T1 die Sollwerte wieder erreicht hat und die Energiezufuhr damit wieder gedrosselt werden kann.For example, if you bring large parts with a high heat capacity into the steam bath, the steam level 15 will first drop, with the result that the temperature difference T2 - T1 falls below the setpoint value, whereby the valve 11 is open for as long and the heating output is thus is increased until the steam level 15 and the temperature difference T2 - T1 has reached the setpoints again and the energy supply can thus be throttled again.

Es ist schließlich auch möglich, nicht nur die Durchflußmenge, sondern auch die Eintrittstemperatur T1 des Kühlmediums bei 8 konstant zuhalten, so daß in die Regelung nur noch die Temperatur T2 eingeht.Finally, it is also possible to determine not only the flow rate but also the inlet temperature T1 of the cooling medium hold constant at 8, so that only the temperature T2 is included in the control.

Als Heizmedien kommen beispielsweise Heißwasser, Dampf, elektrische Energie sowie eine Gasbeheizung oder eine Sekundärbeheizung über Thermoöl in Betracht. Das gängigste Kühlmedium ist Wasser, es kann jedoch auch jede andere Flüssigkeit mit genügend hoher spezifischer Wärme verwendet werden.The heating media used are, for example, hot water, steam, electrical energy and gas heating or a Secondary heating via thermal oil into consideration. The most common cooling medium is water, but any other can be used as well Liquid with a sufficiently high specific heat can be used.

Das Verfahren kann auch bei vorhandenen Anlagen durch Einbau der notwendigen Geräte ohne Schwierigkeiten angewendet werden, Einsatzgrenzen gibt es nur bei extrem kurzen Taktzeiten, bedingt durch meßtechnische Totzeiten in der Istwerterfassung bzw. der Istwertverarbeitung.The method can also be used without difficulty in existing systems by installing the necessary equipment, There are only limits of use for extremely short cycle times, due to measurement dead times in the actual value acquisition or the actual value processing.

Claims

E. "' ■■ ί/ νE. "'■■ ί / ν

October 13, 1980 Pf / Κη

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Expectations

'■ 1J procedure for regulating the steam intensity in solvent systems, "Consists of a container with a liquid solvent in the lower part", in which is immersed in a heater for evaporation, and a vapor space above the liquid solvent has, in which a cooling system with a flowing cooling medium is attached to the upper end of the container, characterized in that the heating output is regulated via the cooling output produced by the heating energy is throttled, venn the product of the difference between the outlet temperature and the inlet temperature of the cooling medium and the flow rate of the cooling medium increases, and the Heating energy is increased when this ·. Product becomes smaller.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the cooling medium is kept constant and the heating output only depends on the difference between the outlet temperature and the inlet temperature of the cooling medium is regulated.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that both the flow rate and the inlet temperature of the cooling medium kept constant and the heating power only dependent on the outlet temperature of the cooling medium is regulated.