EP4249676A1 - Wärmeübertragungsanlage und verfahren - Google Patents

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EP4249676A1
EP4249676A1 EP23153396.9A EP23153396A EP4249676A1 EP 4249676 A1 EP4249676 A1 EP 4249676A1 EP 23153396 A EP23153396 A EP 23153396A EP 4249676 A1 EP4249676 A1 EP 4249676A1
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EP
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heating
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heat transfer
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heating medium
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Andreas Berger
Martin Dauner
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
    • D21G1/0266—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using a heat-transfer fluid

Definitions

  • the invention relates to a heat transfer system for treating a material web according to the preamble of claim 1, and an associated method for starting a heat transfer system.
  • the calendering process has long been known in the production or processing of material webs such as paper webs, but also nonwovens or textile webs. Calendering is typically used to improve the surface properties, such as smoothness and gloss, and the caliber of a web of material. Calendering has different functions depending on the placement of the calender in the production line and the product being manufactured.
  • a pre-calender is used before coating and after coating the fiber web is calendered in a final calender or finishing calender.
  • nip a winding gap or nip, i.e. H. a calendering nip, which is usually formed between rolls that are pressed against each other, the web being deformed in the nip by the action of temperature, moisture and nip pressure.
  • thermorolls With calenders, the required heat is introduced into the web in different steps of the process, typically using thermal rollers.
  • One procedure used to introduce heat into the thermoroll is to arrange flow channels within the jacket of the thermoroll, along which or through which a heat transfer medium flows, from which heat energy is transferred to the material of the jacket and through it to the web to be treated.
  • Such calenders are in writing, for example DE 20 2016 100 432 U1 described.
  • the heating medium becomes very hot when the calender is in operation.
  • an oil used as a heating medium can reach temperatures of 300°C.
  • Particular care must be taken to prevent the heating system from malfunctioning and the hot heating medium, for example hot oil, from escaping. Therefore, the flows of the heating medium are usually monitored.
  • the standard DIN 4754 "Heat transfer systems with organic heat transfer media - Part 2: Flow assurance 2" prescribes flow monitoring of the heating medium oil in order to prevent local overheating of the heat transfer oil.
  • a so-called cold start button is usually installed on site, which bypasses the flow monitoring during pressing. This makes it possible to heat up while the operator on site observes the system so that in the event of overheating, the heating can be switched off immediately by releasing the button.
  • the object of the invention is to ensure safe start-up operation of a calender or a similar heat transfer system, and to overcome the problems known from the prior art.
  • the material web can be, for example, a paper or cardboard web.
  • calenders can also be used for nonwovens or textile webs
  • oil can be used as the heating medium.
  • the viscosity of the heating medium is very high at low temperatures in the room temperature range (e.g. 10°C-25°C, maximum 40°C).
  • the installed pump devices are designed in such a way that they achieve the volume flows to be achieved within the operating temperature range.
  • the heating medium has usually cooled to a temperature of 40°C and below. Due to the high viscosity of the heating medium at temperatures below approx. 40°C, the minimum flow rate is not achieved in the prior art with the installed pump performance, so that the flow monitoring responds.
  • the inventors therefore suggest using a flow switch with at least two switching points.
  • the first switching point which corresponds to a first volume flow of the heating medium, is the usual switching point, which, as in the prior art, is intended to monitor the flow in regular operation.
  • a second switching point is provided, which corresponds to a second volume flow in the heating cable. This second volume flow is lower than the first volume flow. This switching point becomes active when monitoring the start or restart phase.
  • the second volume flow is selected depending on the heating medium used so that this second volume flow depends on the Pumping device can also be achieved when the heating medium has a temperature of 40 ° C and less, in particular between 25 ° C and 10 ° C
  • the heating line is designed as a circulation line in which the heating medium can be circulated.
  • the heating medium that cools down due to heat transfer for example to the material web in the calender, can be returned to the heating device, where it is heated up again.
  • the heating medium is warmed up more and more by the heating device, which increases the viscosity of the heating medium.
  • the volume flow through the heating cable also increases. As soon as the current volume flow is above the first volume flow, the heat transfer system is in normal operation.
  • a heating device is provided in devices according to aspects of the present invention, which can be operated in a first operating state and in a second operating state.
  • the heating device has a lower heating output in the second operating state than in the first operating state.
  • the heating output in the second operating state can be chosen to be so low that the heating medium can only be heated to temperatures of a maximum of 40°C, or a maximum of 50°C, or a maximum of 60°C.
  • Such a heating output is sufficient to heat the heating medium to a range in which the viscosity of the heating medium is reduced enough that the first flow rate for the first switching point can be achieved with the existing pump power.
  • the heating device Only when the flow reaches the first flow rate for the first switching point is the heating device switched to the first operating state, in which it can heat the heating medium to the temperature necessary for normal operation.
  • the heating output is usually still high enough to heat the heating medium to such an extent that this could become critical or dangerous if the heating medium does not flow at all or only flows minimally. If a malfunction occurs during start-up operation, such as a blockage in the heating line and the flow rate falls below the second volume flow, the heating device is usually switched off.
  • the inventors have found a simple and cost-effective way to automate the start-up operation for a heat transfer system such as a calender, while still complying with safety regulations.
  • the solution is also ideal as a retrofit solution. In many existing systems, all that is required is to install a flow switch with two switching points and adapt the control software.
  • heating devices heat the heating medium using several heating elements.
  • the required second operating state of the heating device can be realized very easily by only operating a small part of the heating elements, for example a single heating element. After switching to the first operating state, all heating elements can then be operated. Apart from the flow switch, it is not necessary to invest in new hardware. However, it is also possible to use other types of heating devices in embodiments according to aspects of the invention, or to implement the first/second operating state in a different way.
  • FIG. 1 shows a heat transfer system according to an aspect of the present invention. The invention is not limited to this embodiment.
  • the heat transfer system 1 of the Figure 1 can be a calender 1, which is used to treat a material web such as a paper web, a textile web or a nonwoven web.
  • the heat transfer system 1 includes a heatable thermal roller 2.
  • This thermal roller 2 forms in the in Figure 1 shown embodiment together with a counter roller 2a a treatment gap in which the material web can be treated, in particular smoothed.
  • a heating medium is provided, which can in particular be an oil.
  • This heating medium is led in a heating line 4 to the thermal roller 2, and then back to a heating device 3.
  • the heating line 4 is designed here as a circulation line 4.
  • the heating device 3 is set up so that it can heat the heating medium to an operating temperature, the operating temperature of the heating medium being above 100 ° C, in particular above 200 ° C, sometimes even 300 ° C.
  • a pump device 5 is provided for pumping the heating medium.
  • a flow switch 6 is provided in the heating line 4.
  • This flow switch 6 has at least two switching points: a first switching point at a first volume flow of heating medium and a second switching point at a second volume flow of heating medium.
  • the second volume flow is below the first volume flow.
  • the second volume flow is selected depending on the heating medium used so that this second volume flow of the pump device 5 can also be achieved when the heating medium has a temperature of 40 ° C and less, in particular between 25 ° C and 10 ° C.
  • the heating device 3 is set up so that it can be operated in a first operating state and a second operating state. It is advantageous if the heating device 3 has a lower heating output in the second operating state than in the first operating state.

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Abstract

Wärmeübertragungsanlage und Verfahren zur Behandeln einer Materialbahn, wobei die Wärmeübertragungsanlage eine Thermowalze umfasst, die mittels eines flüssigen Heizmediums beheizbar ist, sowie eine Aufheizvorrichtung zum Aufheizen des Heizmediums und sowie eine Heizleitung zum Führen des Heizmediums in der Thermowalze sowie zwischen der Thermowalze und der Aufheizvorrichtung sowie einer Pumpe zum Fördern des Heizmedium in der Heizleitung wobei in der Heizleitung ein Durchflussschalter vorgesehen ist, der zumindest eine ersten Schaltpunkt bei einem ersten Volumenstrom und einen zweiten Schaltpunkt bei einem zweiten Volumenstrom aufweist, wobei der zweite Volumenstrom kleiner ist, als der erste, und dass die Aufheizvorrichtung in einem ersten und einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann, wobei die Wärmeübertragungsanlage so eingerichtet ist, dass
a) bei einem Durchfluss oberhalb des ersten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung im ersten Betriebszustand betrieben wird
b) bei einem Durchfluss zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom die Aufheizvorrichtung im zweiten Betriebszustand betrieben wird
c) bei einem Durchfluss unterhalb des zweiten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung abgeschaltet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsanlage zur Behandeln einer Materialbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Starten einer Wärmeübertragungsanlage.
  • Bei der Herstellung oder Verarbeitung von Materialbahnen wie Papierbahnen, aber auch von Vliesstoff oder Textilbahnen ist der Prozess des Kalandrieren seit langem bekannt. Das Kalandrieren dient üblicherweise dazu, die Oberflächeneigenschaften, wie Glatte und Glanz, und das Kaliber einer Materialbahn zu verbessern. Das Kalandrieren hat unterschiedliche Funktionen abhängig von der Anordnung des Kalanders in der Produktionslinie und von dem herzustellenden Produkt.
  • Zum Beispiel wird bei der Herstellung von beschichteten Faserbahnqualitäten ein Vorkalander vor dem Beschichten verwendet und nach dem Beschichten wird die Faserbahn in einem letzten Kalander bzw. Abschlusskalander kalandriert.
  • Beim Kalandrieren wird die Bahn in einen Wickelspalt bzw. Nip, d. h. einen Kalandriernip, eingeführt, der meist zwischen Walzen gebildet ist, die gegeneinandergepresst werden, wobei in dem Nip die Bahn durch die Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Nipdruck verformt wird.
  • Bei Kalandern wird die erforderliche Wärmezufuhr in die Bahn in unterschiedlichen Schritten des Prozesses typischerweise mit Hilfe von Thermowalzen in die Bahn eingebracht. Eine zur Einbringung von Wärme in die Thermowalze verwendete Vorgehensweise ist es, Strömungskanale innerhalb des Mantels der Thermowalze anzuordnen, entlang welchen bzw. durch welche ein Warmeübertragungsmedium strömt, von welchem Wärmeenergie auf das Material des Mantels und durch denselben auf die zu behandelnde Bahn übertragen wird. Derartige Kalander sind beispielsweise in der Schrift DE 20 2016 100 432 U1 beschrieben.
  • Das Heizmedium wird dabei im Betrieb des Kalanders sehr heiß. Wie in der Schrift DE 20 2016 100 432 U1 beschrieben, kann ein als Heizmedium verwendetes Öl Temperaturen von 300°C erreichen. Beim Betrieb solcher Kalander muss jedoch besonders daher darauf geachtet werden, eine Störung des Heizsystems und ein Austreten des heißen Heizmedium, zum Beispiel eines heißen Öls, zu verhindern. Daher werden die Ströme des Heizmediums üblicherweise überwacht. In Deutschland schreibt beispielsweise die Norm DIN 4754 : "Wärmeübertragungsanlagen mit organischen Wärmeträgern - Teil 2: Strömungssicherung 2" eine Durchflussüberwachung des Heizmediums Öl vor, um eine lokale Überhitzung des Wärmeträgeröls zu verhindern.
  • Dies wird standardmäßig durch einen in der Zirkulationsleitung installierten DurchflussSchalter realisiert. Dieser kann den Kalander abschalten, wenn er feststellt, dass der Durchfluss des Heizmediums unter einen bestimmten Schwellwert fällt.
  • Nachteilig an derartigen Schaltern ist jedoch, dass nach einem Stillstand des Kalanders beim Wiederanfahren das Heizmedium auf Raumtemperatur abgekühlt ist, und erst wieder aufgeheizt werden muss. Bei diesen Temperaturen ist die Viskosität des verwendeten Öls jedoch sehr hoch - verglichen mit dem heißen Öl. Durch die hohe Viskosität des Wärmeträgeröls bei Temperaturen unter ca. 40°C wird dann oft mit der installierten Pumpenleistung der Mindestdurchfluss nicht erreicht, so dass die Durchflussüberwachung anspricht.
  • Damit ein Anheizen der Anlage überhaupt möglich ist, wird üblicherweise ein sogenannter Kaltstart-Taster vor Ort installiert, welcher die Durchflussüberwachung während des Drückens überbrückt. Somit ist ein Anheizen möglich während vor Bediener vor Ort dabei die Anlage beobachtet, um bei einer eventuellen Überhitzung die Heizung durch Loslassen des Tasters unverzüglich ausschalten zu können.
  • Das Anheizen der Anlage bis zum Schalten des Durchfluss-Schalters kann bis zu einer Stunde benötigen. In dieser Zeit muss ein Bediener dauerhaft den Kaltstart-Taster betätigen. Sind in einer Papiermaschine mehrere Thermalölanlagen verbaut, sind entsprechend viele Bediener notwendig. Dies birgt auch die Gefahr einer Manipulationen durch Festklemmen des Kaltstart-Tasters, da der Bediener in dieser Zeit sonst keine anderen Aufgaben erledigen kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen sicheren Anfahrbetrieb eines Kalanders oder einer ähnlichen Wärmeübertragungsanlage zu gewährleisten, und dabei die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu überwinden.
  • Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, den Anfahrbetrieb weiter zu automatisieren und die notwendigen manuellen Bedienereingriffe zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Wärmeübertragungsanlage, insbesondere für einen Kalander zur Behandeln einer Materialbahn, wobei die Wärmeübertragungsanlage eine Thermowalze umfasst, die mittels eines flüssigen Heizmediums beheizbar ist, sowie eine Aufheizvorrichtung zum Aufheizen des Heizmediums und sowie eine Heizleitung zum Führen des Heizmediums in der Thermowalze sowie zwischen der Thermowalze und der Aufheizvorrichtung sowie einer Pumpvorrichtung zum Fördern des Heizmedium in der Heizleitung dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizleitung ein Durchflussschalter vorgesehen ist, der zumindest eine ersten Schaltpunkt bei einem ersten Volumenstrom und einen zweiten Schaltpunkt bei einem zweiten Volumenstrom aufweist, wobei der zweite Volumenstrom kleiner ist, als der erste Volumenstrom,
    • und dass die Aufheizvorrichtung in einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann,
    • wobei die Wärmeübertragungsanlage so eingerichtet ist, dass
      1. a) bei einem Durchfluss oberhalb des ersten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung im ersten Betriebszustand betrieben wird
      2. b) bei einem Durchfluss zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom die Aufheizvorrichtung im zweiten Betriebszustand betrieben wird
      3. c) bei einem Durchfluss unterhalb des zweiten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung abgeschaltet wird.
  • Bei der Verwendung als Kalander kann es sich bei der Materialbahn beispielsweise um eine Papier- bzw. Kartonbahn handeln. Alternativ können aber auch Kalander für Vliesstoff oder Textilbahnen verwendet werden
  • Als Heizmedium kann beispielsweise ein Öl verwendet werden.
  • Bei den üblichen Heizmedien, insbesondere bei Thermoölen für die Verwendung bei Temperaturen von bis zu 300°C, ist die Viskosität des Heizmedium bei niedrigen Temperaturen im Bereich der Raumtemperatur (z.B. 10°C-25°C, maximal 40°C) sehr hoch. Die installierten Pumpvorrichtungen sind jedoch so ausgelegt, dass sie die zu erzielenden Volumenströme im Bereich der Betriebstemperatur erreichen.
  • Beim Wiederanfahren einer Wärmeübertragungsanlage nach einem längeren Stillstand ist aber der Heizmedium in der Regel auf eine Temperatur von 40°C und darunter abgekühlt. Durch die hohe Viskosität des Heizmediums bei Temperaturen unter ca. 40°C wird dann im Stand der Technik mit der installierten Pumpenleistung der Mindestdurchfluss nicht erreicht, so dass die Durchflussüberwachung anspricht.
  • Eine Erhöhung der Pumpenleisten zur Sicherstellung ausreichender Volumenströme auch bei niedriger Viskosität ist mit einem großen Investitionsaufwand verbunden.
  • Zur Lösung der Aufgabe schlagen die Erfinder daher vor, einen Durchflussschalter mit zumindest zwei Schaltpunkten zu verwenden. Der ersten Schaltpunkt, der einem ersten Volumenstrom des Heizmediums entspricht, ist dabei der übliche Schaltpunkt, der wie im Stand der Technik dazu vorgesehen ist, den Durchfluss im Regelbetrieb zu überwachen.
  • Dazu wird noch ein zweiter Schaltpunkt vorgesehen, der einem zweiten Volumenstrom in der Heizleitung entspricht. Dieser zweite Volumenstrom ist geringer als der erste Volumenstrom. Dieser Schaltpunkt wird bei der Überwachung der Start- bzw. Wiederanfahrfase aktiv.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn der zweite Volumenstrom in Abhängigkeit vom verwendeten Heizmedium so gewählt ist, dass dieser zweite Volumenstrom von der Pumpvorrichtung auch dann erzielt werden kann, wenn das Heizmedium eine Temperatur von 40°C und weniger, insbesondere zwischen 25°C und 10°C aufweist
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Heizleitung als Zirkulationsleitung ausgeführt ist, in der das Heizmedium im Kreis geführt werden kann. Auf diese Weise kann das Heizmedium, dass sich durch die Wärmeübertragung z.B. auf die Materialbahn im Kalander abkühlt in die Aufheizvorrichtung rückgeführt werden, wo es wieder aufgeheizt wird.
  • Dies führt dazu, dass der Durchflussschalter beim Starten der Wärmeübertragungsanlage die Anlage nicht abschaltet, solange zumindest der geringere zweite Volumenstrom durch die Heizleitung fliest.
  • Mit der Zeit wird das Heizmedium durch die Aufheizvorrichtung mehr und mehr aufgewärmt, wodurch die Viskosität des Heizmedium steigt. Ebenso steigt der Volumenstrom durch die Heizleitung. Sobald der aktuelle Volumenstrom über dem ersten Volumenstrom liegt, befindet sich die Wärmeübertragungsanlage im Normalbetrieb.
  • Ohne weitere Vorkehrung würde nun aber im Anfahrbetrieb das Risiko bestehen, dass der Volumenstrom nicht aufgrund der hohen Viskosität des noch kalten Heizmediums so niedrig ist, sondern aufgrund einer Störung. In diesem Fall bestünde beim Anfahren mit einer Vorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung das gleiche Risiko, wie im Stand der Technik beim Festklemmen der Kaltstarttaster.
  • Um dies zu vermeiden ist in Vorrichtungen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung eine Aufheizvorrichtung vorgesehen, die in einem ersten Betriebszustand, und in einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann.
  • Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Aufheizvorrichtung im zweiten Betriebszustand eine geringere Heizleistung aufweist als im ersten Betriebszustand. Dabei kann die Heizleistung im zweiten Betriebszustand so gering gewählt sein, dass das Heizmedium nur auf Temperaturen von maximal 40°C, bzw. maximal 50°C oder allenfalls maximal 60°C erwärmt werden kann. Eine solche Heizleistung ist ausreichend, um das Heizmedium in einen Bereich zu erwärmend, in dem die Viskosität des Heizmediums weit genug reduziert ist, dass mit der vorhandenen Pumpenleistung die erste Durchflussmenge für den ersten Schaltpunkt erreicht werden kann.
  • Erst wenn der Durchfluss die erste Durchflussmenge für den ersten Schaltpunkt erreicht, wird die Aufheizvorrichtung in den ersten Betriebszustand geschaltet, in welchem sie das Heizmedium auf die für den Normalbetrieb notwendige Temperatur erhitzen kann.
  • Andererseits ist aber die Heizleistung auch im zweiten Betriebszustand meist noch hoch genug, um das Heizmedium so weit zu erhitzen, dass dies kritisch oder gefährlich werden könnte, falls das Heizmedium gar nicht, oder nur minimal fließt. Kommt es also während des Anfahrbetriebs zu einer Störung wie beispielsweise einer Verstopfung der Heizleitung und sinkt dadurch der Durchfluss unter den zweiten Volumenstrom, wird die Aufheizvorrichtung üblicherweise abgeschaltet.
  • Durch ihre Idee haben die Erfinder eine einfache und kostengünstige Möglichkeit gefunden, den Anfahrbetrieb für eine Wärmeübertragungsanlage wie einen Kalander zu automatisieren, und dabei trotzdem die sicherheitstechnischen Vorgaben einzuhalten.
  • Die Lösung eignet sich auch hervorragend als Nachrüstlösung. Bei vielen bestehenden Anlagen muss dazu lediglich ein Durchflussschalter mit zwei Schaltpunkten eingebaut und die Regelungssoftware angepasst werden.
  • Viele Aufheizvorrichtungen heizen das Heizmedium über mehrere Heizstäbe auf. Hier kann der benötigte zweite Betriebszustand der Aufheizvorrichtung sehr einfach dadurch realisiert werden, dass lediglich ein kleiner Teil der Heizstäbe, z.B. ein einzelner Heizstab betrieben wird. Nach dem Umschalten auf den ersten Betriebszustand können dann alle Heizstäbe betrieben werden. Eine Investition in neue Hardware ist, abgesehen vom Durchflussschalter, nicht notwendig. Es ist aber auch möglich in Ausführungen gemäß Aspekten der Erfindung andere Arten von Aufheizvorrichtungen zu verwenden, bzw. den ersten/zweiten Betriebszustand auf andere Weise zu realisieren.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur weiter erläutert.
  • Figur 1 zeigt eine Wärmeübertragungsanlage gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Ausführung beschränkt.
  • Bei der Wärmeübertragungsanlage 1 der Figur 1 kann es sich insbesondere um einen Kalander 1 handeln, der zum Behandeln einer Materialbahn wie z.B. einer Papierbahn, einer Textilbahn oder einer Vliesstoffbahn verwendet wird.
  • Die Wärmeübertragungsanlage 1 umfasst dabei eine beheizbare Thermowalze 2. Diese Thermowalze 2 bildet in der in Figur 1 gezeigten Ausführung gemeinsam mit einer Gegenwalze 2a einen Behandlungsspalt aus, in dem die Materialbahn behandelt, insbesondere geglättet werden kann. Zum Beheizen der Thermowalze 2 ist dabei ein Heizmedium vorgesehen, bei dem es sich insbesondere um ein Öl handeln kann. Dieses Heizmedium wird in einer Heizleitung 4 zur Thermowalze 2 hingeführt, und anschließend wieder zurück zu einer Aufheizvorrichtung 3. Die Heizleitung 4 ist hier als Zirkulationsleitung 4 ausgeführt. In dieser Aufheizvorrichtung 3 wird das Heizmedium wieder aufgeheizt und erneut zur Thermowalze 2 gefördert. Die Aufheizvorrichtung 3 ist dabei so eingerichtet, dass sie das Heizmedium auf eine Betriebstemperatur aufheizen kann, wobei die Betriebstemperatur des Heizmediums über 100°C, insbesondere über 200°C, bisweilen auch bei 300°C liegen kann. Für die Förderung des Heizmediums ist eine Pumpvorrichtung 5 vorgesehen.
  • In der Heizleitung 4 ist ein Durchflussschalter 6 vorgesehen. Dieser Durchflussschalter 6 weist zumindest zwei Schaltpunkte auf: Einen ersten Schaltpunkt bei einem ersten Volumenstrom an Heizmedium und einen zweiten Schaltpunkt bei einem zweiten Volumenstrom an Heizmedium. Der zweite Volumenstrom liegt dabei unterhalb des ersten Volumenstroms. Vorteilhafterweise ist der zweite Volumenstrom in Abhängigkeit vom verwendeten Heizmedium so gewählt ist, dass dieser zweite Volumenstrom von der Pumpvorrichtung 5 auch dann erzielt werden kann, wenn das Heizmedium eine Temperatur von 40°C und weniger, insbesondere zwischen 25°C und 10°C aufweist. Weiterhin ist die die Aufheizvorrichtung 3 so eingerichtet, dass sie in einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Aufheizvorrichtung 3 im zweiten Betriebszustand eine geringere Heizleistung aufweist als im ersten Betriebszustand. Bei der Ausführung in Figur 1 ist dies so ausgeführt, dass die Ausheizvorrichtung 3 mittels mehrerer Heizstäbe 7, 8 aufgeheizt wird. Im zweiten Betriebszustand ist lediglich ein einzelner Heizstab 7 in Betrieb, während in Betriebszustand zwei mehrere Heizstäbe 7,8 insbesondere alle Heizstäbe 7, 8 in Betrieb sind.
  • Die Wärmeübertragungsanlage 1 ist so eingerichtet ist, dass
    1. a) bei einem Durchfluss oberhalb des ersten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung 3 im ersten Betriebszustand betrieben wird
    2. b) bei einem Durchfluss zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom die Aufheizvorrichtung 3 im zweiten Betriebszustand betrieben wird
    3. c) bei einem Durchfluss unterhalb des zweiten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung 3 abgeschaltet wird.
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Wärmeübertragungsanlage/ Kalander
    2
    Thermowalze
    2a
    Gegenwalze
    3
    Aufheizvorrichtung
    4
    Heizleitung
    5
    Pumpvorrichtung
    6
    Durchflussschalter
    7
    Heizstab (zweiter Betriebszustand)
    8
    Heizstab

Claims (6)

  1. Wärmeübertragungsanlage (1), insbesondere für einen Kalander (1) zur Behandeln einer Materialbahn, wobei die Wärmeübertragungsanlage (1) eine Thermowalze (2) umfasst, die mittels eines flüssigen Heizmediums beheizbar ist, sowie eine Aufheizvorrichtung (3) zum Aufheizen des Heizmediums und sowie eine Heizleitung (4) zum Führen des Heizmediums in der Thermowalze (2) sowie zwischen der Thermowalze (2) und der Aufheizvorrichtung (3) sowie einer Pumpvorrichtung (5) zum Fördern des Heizmedium in der Heizleitung (4) dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizleitung (4) ein Durchflussschalter (6) vorgesehen ist, der zumindest eine ersten Schaltpunkt bei einem ersten Volumenstrom und einen zweiten Schaltpunkt bei einem zweiten Volumenstrom aufweist, wobei der zweite Volumenstrom kleiner ist, als der erste Volumenstrom,
    und dass die Aufheizvorrichtung (3) in einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand betrieben werden kann,
    wobei die Wärmeübertragungsanlage (1) so eingerichtet ist, dass
    a) bei einem Durchfluss oberhalb des ersten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung (3) im ersten Betriebszustand betrieben wird
    b) bei einem Durchfluss zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom die Aufheizvorrichtung (3) im zweiten Betriebszustand betrieben wird
    c) bei einem Durchfluss unterhalb des zweiten Volumenstroms die Aufheizvorrichtung (3) abgeschaltet wird.
  2. Wärmeübertragungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleitung (4) als Zirkulationsleitung (4) ausgeführt ist, in der das Heizmedium im Kreis geführt werden kann.
  3. Wärmeübertragungsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizvorrichtung (3) im zweiten Betriebszustand eine geringere Heizleistung aufweist als im ersten Betriebszustand.
  4. Wärmeübertragungsanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Volumenstrom in Abhängigkeit vom verwendeten Heizmedium so gewählt ist, dass dieser zweite Volumenstrom von der Pumpvorrichtung (5) auch dann erzielt werden kann, wenn das Heizmedium eine Temperatur von 40°C und weniger, insbesondere zwischen 25°C und 10°C aufweist
  5. Verfahren zum Starten einer Wärmeübertragungsanlage (1) gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei das Verfahren die Schritte umfasst.
    i.) Aufheizen des Heizmediums wobei die Aufheizvorrichtung (3) im zweiten Betriebszustand betrieben wird
    ii.) Durchflussmessung des Heizmedium in der Heizleitung (4).
    iiia) Bei Unterschreiten eines zweiten Volumenstroms erfolgt ein Abschalten der Aufheizvorrichtung (3)
    iiib) Bei Überschreiten des ersten Volumenstroms erfolgt ein Betrieb der Aufheizvorrichtung (3) im ersten Betriebszustand.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizmedium ein Öl verwendet wird.
EP23153396.9A 2022-03-23 2023-01-26 Wärmeübertragungsanlage und verfahren Active EP4249676B1 (de)

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EP4249676C0 EP4249676C0 (de) 2024-10-23
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