EP1223033A1 - Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems - Google Patents

Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems Download PDF

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EP1223033A1
EP1223033A1 EP01129804A EP01129804A EP1223033A1 EP 1223033 A1 EP1223033 A1 EP 1223033A1 EP 01129804 A EP01129804 A EP 01129804A EP 01129804 A EP01129804 A EP 01129804A EP 1223033 A1 EP1223033 A1 EP 1223033A1
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EP
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cooling
engraving
cooling device
engraving system
heat
Prior art date
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EP01129804A
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English (en)
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Inventor
Bernd LÜBCKE
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Hell Gravure Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Hell Gravure Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/02—Engraving; Heads therefor
    • B41C1/04—Engraving; Heads therefor using heads controlled by an electric information signal
    • B41C1/045—Mechanical engraving heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/02—Engraving; Heads therefor

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for cooling an engraving system according to claim 1 and to a method for cooling engraving systems 9.
  • Machine parts are often mechanical in operation and / or exposed to thermal stress.
  • thermal stress cooling devices are used, if necessary, which the Temperature of the machine part to be cooled below a certain tolerance value hold.
  • Engraving systems are used in the printing and gravure industries uses a printing plate surface by means of an engraving tip, usually engrave a printing form cylinder. Because of the thermal losses electromagnetic excitation and high speed thermal stresses on the engraving system that lead to mechanical expansion and change the damping of the engraving head. This unwanted Changes to the engraving system in turn lead to unwanted ones Changes in the engraving result.
  • engraving systems are common either with an ineffective air cooling or with a centrally located one Cooling device, each via an outgoing hose and a returning hose is connected to the engraving system and cooling water pumped cooled by a central recooler.
  • a disadvantage of the latter variant are the elaborate hose connections, the long hose paths, the considerable Occupy operating space, and the high maintenance effort for this.
  • the object of the invention is therefore to provide an effective cooling device Provide cooling of engraving systems that last long in a space-saving manner Avoids hose paths.
  • the invention fulfills this object with the device features of claim 1 and with the procedural features of the claim 9.
  • a cooling device for cooling a Engraving system of an engraving device for engraving printing forms in particular Printing form cylinder provided for gravure printing
  • the engraving system has a plurality of engraving heads each supported by supports, and the cooling device comprises several cooling units, one cooling unit each is assigned to an engraving head.
  • the cooling device comprises several cooling units, one cooling unit each is assigned to an engraving head.
  • each cooling unit contains a heat pipe capillary structures arranged on its inner walls, one end of which in the area of the engraving head protrudes.
  • the heat pipes (heat pipes) extend from the engraving system to the cooling device and the engraving system and the cooling device adjoin each other.
  • the capillary structures on the inner walls The heat pipes increase the surface area through which a medium flows Interior of the heat pipes and therefore increase the absorption of heat from the Engraving system through the cooling medium flowing through the heat pipes.
  • Another improvement of the cooling device is achieved by the heat pipes a liquid medium flows through, as suitable liquids a high thermal conductivity for the purpose of transferring thermal energy from the Engraving system via the conductive housing of the heat pipes to the liquid medium have, so that an even more effective cooling is achieved.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 10 as part of an embodiment according to the invention a cooling device.
  • the lower section of FIG. 1 is symbolic with three arrows running from bottom to top the supply of a medium indicated to a heat exchanger 10 of the cooling device.
  • the medium can be, for example, a cooling liquid, which are pumped in and out by the cooling device into the heat exchanger 10 becomes.
  • Adjacent to the heat exchanger 10 is a second heat exchanger 20 in the area of an engraving head (not shown) as part of an engraving system an engraving device.
  • Heat pipes 30 extend from the interior one to the interior of the other heat exchanger 10 or 20.
  • the heat pipes 30 are also known as heat pipes and are related to their surroundings sealed vacuum-tight.
  • the two heat exchangers 10, 20 are made in one piece.
  • the cooling device is included in the engraving system and the number of heat exchangers 10, 20 is advantageously reduced to one heat exchanger. This change is not further described below.
  • the cooling liquid cooled in the cooling device is fed to the heat exchanger 10, as indicated by the directional arrows, and cools the surroundings of the heat pipes 30 and thus also the heat pipes 30 and the heat transport medium contained therein through the thermal line.
  • the heat transport medium flows from one side of the individual heat pipes 30 to the other side and changes the state of matter from the gaseous state in the left side in the heat exchanger 10 of FIG. 1 to liquid in the right side in the second heat exchanger 20 in the region of the engraving heads.
  • the heat transport medium is cooled in the heat pipes 30 by the supplied cooling liquid and takes up thermal energy in the area of the engraving heads in the second heat exchanger 20, as a result of which a cooling effect occurs in the heat exchanger 20 and thus in the engraving system.
  • the heat transport medium is in the normal state at low temperatures in the section of the heat pipes 30, which is located in the heat exchanger 10 through which the coolant flows, and evaporates by supplying thermal energy arising during engraving in the section of the heat pipes 30, which is located in the heat exchanger 20 in the region of the engraving heads ,
  • the evaporated heat transport medium flows through the heat pipes 30 in the direction of lower temperature to the heat exchanger 10 and condenses in the sections of the heat pipes 30 contained therein. In this way, a cooling circuit is formed within the individual heat pipes 30.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the invention, in which the arrangement the heat exchanger 10, 20 of the cooling device or the engraving system is similar to that of FIG. 1.
  • cooling circuits 40 in the form of Fig. 2 symbolically shown coils used to achieve a cooling effect are flooded with water.
  • the water picks up similar to the first Embodiment of the ambient air in the heat exchanger 20 in the area heat or thermal energy from the engraving head flows in the cooling circuit 40 continues in one direction and releases to the ambient air in the heat exchanger 10 heat or thermal energy.
  • the heat exchanger 10 is here from Air flows through and is therefore air-cooled, as indicated by the directional arrows in Fig. 2 is indicated.
  • FIG. 3 shows a further variant of the invention. Basically you can essentially the same components are used as in FIG. 2. Indeed limit the heat exchangers 10, 20 of the cooling device in FIG. 3 not on each other or are not formed in one piece. As a result, the heat exchangers 10, 20 are walled on all sides.
  • the illustrated Variation represents a locally arranged one for the engraving system of an engraving device Cooling device ready, the connection of the cooling circuit 40 of the Heat exchanger 10, 20 is made by quick couplings 65.
  • the quick couplings 65 comprise a feed line 50 and a return line 60 for transporting the heat transport medium in a circuit and are preferred attached to supports, each with an engraving head (not shown).
  • the heat exchangers 10, 20 can be approximately Disconnect and connect maintenance work quickly and are in a variable composition usable.
  • Pump 70 may be arranged to add to the cooling circuit due to the Heat effect in the heat exchanger 40 acting forces to provide further pumping power.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems einer Graviervorrichtung bei Graviervorrichtungen zum Gravieren von Druckformoberflächen, die aufwendige Schlauchverbindungen zwischen den Teilen der Kühlungseinrichtung vermeidet, indem die Kühlungseinrichtung mehrere in sich im Wesentlichen vollständige Kühleinheiten umfasst, von denen jeweils eine Kühleinheit einem Gravierkopf zugeordnet ist. Die Kühleinheiten befinden sich in der Nähe des zu kühlenden Gravierkopfes. Auf diese Weise entfallen Materialkosten und Montage- und Wartungsarbeiten für die Schlauchverbindungen. Weiterhin werden Pumpen und hierfür benötigte elektrische Leistung für eine bisher verwendete zentral angeordnete Kühlungseinrichtung eingespart, da das Kühlmittel der Kühlungseinrichtung in unmittelbarer Nähe der Graviervorrichtung durch thermodynamische Kräfte im Kühlungskreislauf bewegt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Kühlung von Graviersystemen nach Anspruch 9.Maschinenteile sind im Betrieb oftmals mechanischen und/oder thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Im Falle thermischer Beanspruchung werden, falls erforderlich, Kühlungseinrichtungen verwendet, welche die Temperatur des zu kühlenden Maschinenteiles unterhalb eines bestimmten Toleranzwertes halten. In der Druckindustrie werden beim Hoch- und Tiefdruck Graviersysteme verwendet, die mittels einer Gravierspitze eine Druckformoberfläche, meist einen Druckformzylinder, gravieren. Aufgrund der thermischen Verluste der elektromagnetischen Erregung und der hohen Geschwindigkeit entstehen thermische Beanspruchungen am Graviersystem, die zu mechanischen Ausdehnungen und einer veränderten Dämpfung des Gravierkopfes führen. Diese unerwünschten Veränderungen am Graviersystem führen wiederum zu unerwünschten Änderungen des Gravierergebnisses. Daher werden Graviersysteme gewöhnlich entweder mit einer wenig wirkungsvollen Luftkühlung oder mit einer zentral angeordneten Kühlvorrichtung, die jeweils über einen hinführenden Schlauch und einen rückführenden Schlauch mit dem Graviersystem verbunden ist und Kühlwasser von einem zentralen Rückkühler pumpt gekühlt. Nachteilig bei der letzteren Variante sind die aufwendigen Schlauchanschlüsse, die langen Schlauchwege, die erheblichen Betriebsraum einnehmen, und der hohe Wartungsaufwand hierfür. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine wirkungsvolle Kühlungseinrichtung zur Kühlung von Graviersystemen bereitzustellen, die in raumsparender Weise lange Schlauchwege vermeidet. Diese Aufgabe erfüllt die Erfindung mit den Vorrichtungsmerkmalen des Anspruchs 1 und mit den Verfahrensmerkmalen des Anspruchs 9. Dazu ist erfindungsgemäß eine Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems einer Graviervorrichtung zur Gravur von Druckformen, insbesondere Druckformzylinder für den Tiefdruck vorgesehen, wobei das Graviersystem mehrere jeweils von Supporten getragene Gravierköpfe aufweist, und die Kühlungseinrichtung mehrere Kühleinheiten umfasst, von denen jeweils eine Kühleinheit einem Gravierkopf zugeordnet ist. Auf diese Weise entfallen Materialkosten und Montage- und Wartungsarbeiten für die Schlauchverbindungen. Weiterhin werden Pumpen und hierfür benötigte elektrische Leistung für eine bisher verwendete zentral angeordnete Kühlvorrichtung eingespart, da das Kühlmittel der Kühlvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Graviervorrichtung durch thermodynamische Kräfte im Kühlkreislauf bewegt wird.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung enthält jede Kühleinheit ein Wärmerohr mit an dessen Innenwänden angeordneten Kapillarstrukturen, dessen eines Ende in den Bereich des Gravierkopfes ragt. Die Wärmerohre (Heat Pipes) erstrecken sich vom Graviersystem zur Kühlungseinrichtung und das Graviersystem und die Kühlungseinrichtung grenzen aneinander an. Die Kapillarstrukturen an den Innenwänden der Wärmerohre erhöhen die von einem Medium durchflossene Oberfläche im Innenraum der Wärmerohre und erhöhen daher die Aufnahme von Wärme vom Graviersystem durch das durch die Wärmerohre fließende Kühlungsmedium. Ferner lassen sich durch die Verwendung von Wärmerohren aufwendige Anschlußeinrichtungen zur Verbindung der Schläuche mit dem Graviersystem und zentralen Kühlvorrichtungen einsparen, da sich die Wärmerohre beispielsweise mittels einfacher Aussparungen in den Gehäusewänden der Kühlungseinrichtung und der Graviervorrichtung mit dem Graviersystem erstrecken.
Eine andere Verbesserung der Kühlungseinrichtung wird erzielt, indem die Wärmerohre von einem flüssigen Medium durchflossen werden, da geeignete Flüssigkeiten einen hohen Wärmeleitwert zwecks Übertragung thermischer Energie vom Graviersystem über das leitfähige Gehäuse der Wärmerohre zum flüssigen Medium aufweisen, so dass eine noch wirkungsvollere Kühlung erreicht wird.
Nachfolgend sind drei Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Kühlungseinrichtung, von der sich Wärmerohre in einen Wärmetauscher eines an die Kühlungseinrichtung angrenzenden Graviersystems erstrecken,
Fig. 2
eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei welcher sich die Rohre eines Kühlkreislaufs einer Kühlungseinrichtung in einen Wärmetauscher der Kühlungseinrichtung und in einen Wärmetauscher eines an die Kühlungseinrichtung angrenzenden Graviersystems erstrecken,
Fig. 3
eine dritte schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Rohre eines Kühlkreislaufs im Wärmetauscher der Kühlungseinrichtung mit Schnellkupplungen an die Rohre des Kühlkreislaufs des Wärmetauschers eines zur Kühlungseinrichtung benachbarten Graviersystems verbunden sind.
Fig. 1 stellt einen Wärmetauscher 10 als Teil einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kühlungseinrichtung dar. Im unteren Abschnitt der Fig. 1 ist symbolisch mit drei von unten nach oben verlaufenden Pfeilen die Zufuhr eines Mediums zu einem Wärmetauscher 10 der Kühlungseinrichtung angedeutet. Dieses Medium kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise eine Kühlflüssigkeit sein, die von der Kühlungseinrichtung in den Wärmetauscher 10 ein- und ausgepumpt wird. An den Wärmetauscher 10 angrenzend befindet sich ein zweiter Wärmetauscher 20 im Bereich eines Gravierkopfes (nicht dargestellt) als Teil eines Graviersystems einer Graviervorrichtung. Wärmerohre 30 erstrecken sich vom Innenraum des einen zum Innenraum des anderen Wärmetauschers 10 bzw. 20. Die Wärmerohre 30 werden auch als Heat Pipes bezeichnet und sind zu deren Umgebung vakuumdicht abgeschlossen.
Ferner sind in einer Abänderung dieser Ausführungsform nach Fig. 1 die beiden Wärmetauscher 10, 20 einteilig ausgeführt. Die Kühlungseinrichtung ist hierbei von dem Graviersystem umfasst und die Anzahl der Wärmetauscher 10, 20 ist vorteilhafterweise auf einen Wärmetauscher verringert. Diese Abänderung ist nachfolgend nicht weiter beschrieben.
Die in der Kühlungseinrichtung abgekühlte Kühlflüssigkeit wird dem Wärmetauscher 10, wie mit den Richtungspfeilen angedeutet zugeführt und kühlt die Umgebung der Wärmerohre 30 und damit durch die thermische Leitung auch die Wärmerohre 30 und das in diesen enthaltene Wärmetransportmittel ab. Das Wärmetransportmittel strömt von einer Seite der einzelnen Wärmerohre 30 zur anderen Seite und ändert den Aggregatzustand von der Gasförmigkeit in der linken Seite im Wärmetauscher 10 der Fig. 1 zu Flüssigkeit in der rechten Seite im zweiten Wärmetauscher 20 im Bereich der Gravierköpfe. Im ersten Wärmetauscher 10 wird das Wärmetransportmittel in den Wärmerohren 30 durch die zugeführte Kühlflüssigkeit abgekühlt und nimmt im zweiten Wärmetauscher 20 im Bereich der Gravierköpfe thermische Energie auf, wodurch ein Kühlungseffekt im Wärmetauscher 20 und somit im Graviersystem auftritt. Das Wärmetransportmittel ist im Normalzustand bei niedrigen Temperaturen im Abschnitt der Wärmerohre 30, der sich im vom Kühlmittel durchflossenen Wärmetauscher 10 befindet, flüssig und verdampft durch Zufuhr beim Gravieren entstehender thermischer Energie im Abschnitt der Wärmerohre 30, der sich im Wärmetauscher 20 im Bereich der Gravierköpfe befindet. Das verdampfte Wärmetransportmittel strömt durch die Wärmerohre 30 in Richtung niedrigerer Temperatur zum Wärmetauscher 10 und kondensiert in den in diesen enthaltenen Abschnitten der Wärmerohre 30. Auf diese Weise bildet sich innerhalb der einzelnen Wärmerohre 30 ein Kühlkreislauf.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Anordnung der Wärmetauscher 10, 20 der Kühlungseinrichtung bzw. des Graviersystems ähnlich der nach Fig. 1 ist. Hierbei werden jedoch im Gegensatz zum Vorstehenden keine Wärmerohre 30, sondern Kühlkreisläufe 40 in Form von in der Fig. 2 symbolisch dargestellten Wendeln verwendet, die zur Erzielung einer Kühlungswirkung von Wasser durchflossen sind. Das Wasser nimmt ähnlich zur ersten Ausführungsform von der Umgebungsluft im Wärmetauscher 20 im Bereich des Gravierkopfes Wärme oder thermische Energie auf, fließt im Kühlkreislauf 40 einer Richtung folgend weiter und gibt an die Umgebungsluft im Wärmetauscher 10 Wärme oder thermische Energie ab. Der Wärmetauscher 10 wird hierbei von Luft durchströmt und ist somit luftgekühlt, wie dies durch die Richtungspfeile in Fig. 2 angedeutet ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. Grundsätzlich können hierbei im Wesentlichen gleiche Bauteile wie unter Fig. 2 verwendet werden. Allerdings grenzen die Wärmetauscher 10, 20 der Kühlungseinrichtung in Fig. 3 nicht aneinander an bzw. sind nicht einteilig ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass die Wärmetauscher 10, 20 jeweils an allen Seiten bewandet sind. Die dargestellte Variation stellt für das Graviersystem einer Graviervorrichtung eine lokal angeordnete Kühlungseinrichtung bereit, wobei die Verbindung des Kühlkreislaufs 40 der Wärmetauscher 10, 20 durch Schnellkupplungen 65 hergestellt ist. Die Schnellkupplungen 65 umfassen eine Zuführleitung 50 sowie eine Rückführleitung 60 zum Transport des Wärmetransportmittels in einem Kreislauf und sind bevorzugt an Supporten, die jeweils einen Gravierkopf tragen (nicht dargestellt) angebracht. Mittels dieser Ausführungsform lassen sich die Wärmetauscher 10, 20 etwa bei Wartungsarbeiten schnell trennen und anschließen und sind in veränderlicher Zusammenstellung verwendbar. Als Erweiterung kann am Kühlkreislauf 40 eine Pumpe 70 angeordnet sein, um dem Kühlkreislauf zusätzlich zu den aufgrund der Wärmewirkung im Wärmetauscher 40 wirkenden Kräften weitere Pumpleistung bereitzustellen.

Claims (9)

  1. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems einer Graviervorrichtung zur Gravur von Druckformen, insbesondere Druckformzylindern für den Tiefdruck, wobei das Graviersystem mehrere jeweils von Supports getragene Gravierköpfe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinrichtung mehrere in sich im Wesentlichen vollständige Kühleinheiten umfasst, von denen jeweils eine Kühleinheit einem Gravierkopf zugeordnet ist.
  2. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kühlungseinheit ein Wärmerohr (Heat Pipes, 30) enthält, dessen eines Ende in den Bereich eines Gravierkopfes ragt.
  3. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (30) von einem flüssigen Medium durchflossen sind.
  4. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (30) von einem gasförmigen Medium durchflossen sind.
  5. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinrichtung zur Kühlung des Graviersystems mittels Schnellkupplungen (65) wenigstens zwei Wärmetauscher (10, 20) der Kühlungseinrichtung miteinander verbindet, von denen wenigstens einer mit dem Graviersystem verbunden ist.
  6. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinrichtung zur Kühlung des Graviersystems mittels wenigstens eines Kühlkreislaufes (40) wenigstens zwei Wärmetauscher (10, 20) der Kühlungseinrichtung miteinander verbindet, von denen wenigstens einer mit dem Graviersystem verbunden ist.
  7. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungseinrichtung mit Luft bestromt ist.
  8. Kühlungseinrichtung zur Kühlung eines Graviersystems nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplungen an den Supporten angebracht sind.
  9. Verfahren zur Kühlung eines Graviersystems einer Graviervorrichtung zur Gravur von Druckformen, insbesondere Druckformzylindern für den Tiefdruck, wobei das Graviersystem mehrere jeweils von Supporten getragene Gravierköpfe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gravierkopf einzeln mit eigener Kühleinheit gekühlt wird.
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