TEMPERIERGERÄT FÜR INDUSTRIELLE WÄRMEVERBRAUCHER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Temperiergerät für industrielle Wärmeverbraucher, insbesondere Formwerkzeuge, die in Wärmetausch mit einem flüssigen Wärmeträgermedium stehen, welches in einer Kreislaufleitung strömt, mit einem Behälter in dem sich eine Heizeinrichtung für das Wärmeträgermedium befindet, wobei die Heizeinrichtung als Gasbrenner ausgebildet ist, der eine Mischeinrichtung für Brenngas und Verbrennungsluft und eine Brennerplatte aufweist, an die sich eine Brennkammer anschließt, an welche mindestens ein Abgas-Wärmetauscher angeschlossen ist, wobei die Brennkammer und der Abgaswärmetauscher in Wärmetausch mit dem Wärmeträgermedium stehen.

[0002] Aus der US-A-5 355 841 ist ein gasbeheizter Wassererhitzer für die Erhitzung von Brauchwasser bekannt. Dieser bekannte Wassererhitzter weist die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 auf und ist primär im Hinblick auf kostengünstige Geräteproduktion für haushaltliche Zwecke gestaltet.

[0003] Die US-A-6 173 681 zeigt eine Einrichtung für die Temperierung von flüssigem Futter für Kälber. In einem Wasserbehälter ist eine als Gasbrenner ausgebildete Heizeinrichtung angeordnet. Der Gasbrenner weist eine Brennerplatte auf, an die sich eine Brennkammer anschließt, an welche mindestens ein Abgas-Wärmetauscher angeschlossen ist, wobei die Brennkammer und der Abgaswärmetauscher in Wärmetausch mit dem Wasser in dem Wasserbehälter stehen. Um die Abgaswärmetauscher ist eine Rohrleitung gewickelt, in der das flüssige Futter erwärmt wird.

[0004] Zum Temperieren von Spritzgieß- und Druckgussformen für die Kunststoff-, Gummi-, Metalldruckguss-Verarbeitung werden Temperiergeräte eingesetzt. Weitere Anwendungen sind das Temperieren von Ansatzbehältem in der Pharma- und der Chemieindustrie sowie die Walzentemperierung bei der Herstellung von Papier und Spanplatten.

[0005] Als Wärmeträgermedium wird insbesondere Wasser oder Thermoöl verwendet. Das Wärmeträgermedium wird in dem Behälter mittels der Heizeinrichtung auf eine Solltemperatur erhitzt. Die Temperatur wird in der Regel konstant gehalten, Im Behälter befindet sich eine Kühlschlange, die an einen externen Kühlkreislauf angeschlossen ist, um die Temperaturkonstanz zu gewährleisten. Das Wärmeträgermedium wird mittels einer Pumpe zu einem oder mehreren Wärmeverbrauchern geführt.

[0006] Aus der Praxis ist bekannt, in dem Behälter zum Erhitzen des Wärmeträgermediums elektrische Widerstandsheizelemente in Form von z. B. Heizstäben zu verwenden. Elektrische Widerstandheizelemente haben den Nachteil, dass die Aufheizgeschwindigkeit gering ist. Demzufolge ist die Aufheizzeit, d. h. die Zeit in der das Wärmeträgermedium zu Produktionsbeginn oder nach dem Abkühlen die gewünschte Solltemperatur erreicht hat, relativ lang.

[0007] Nachteilig ist weiterhin, dass elektrische Widerstandsheizelemente mit relativ großem Aufwand ausgetauscht werden müssen, falls ein Wärmeträgermedium gegen ein solches mit anderer Maximaltemperatur ausgewechselt werden soll. Die Maximaltemperatur des Wärmeträgermediums hängt von der Art des verwendeten Wärmeträgermediums ab. Wasser ist bekanntlich nicht höher als 100°C erhitzbar. Thermoöl kann Temperaturen bis 350°C erreichen. Hinzu kommt, dass die Standzeit elektrischer Heizelemente in Folge von Alterungsprozessen relativ gering ist. Dies wirkt sich negativ auf die laufende Produktion aus.

[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Temperiergerät der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere die Aufheizzeit gering sein und die Möglichkeit bestehen soll, energiesparend die Temperatur des Wärmeträgermediums aufrechtzuerhalten.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Temperiergerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0010] Da die Brennkammer und der Abgaswärmetauscher des Gasbrenners in direktem Wärmetausch mit dem Wärmeträgermedium stehen und die Abgastemperaturen hoch sind, ist die Aufheizzeit für das Wärmeträgermedium sehr gering.

[0011] Erfindungsgemäß weist die Brennkammer einen Anschluss für die Zuführung von fremden Brennerabgasen auf, die bei abgeschaltetem Gasbrenner durch den Abgas-Wärmetauscher leitbar sind. Auf diese Weise kann die Abwärme von fremden Gasbrennern, deren Abgase noch eine Temperatur von etwa 160°C bis 200°C haben kann, energiesparend zur Aufrechterhaltung der Temperatur des Wärmeträgermediums genutzt werden.

[0012] Die Montage ist einfach, weil die Brennkammer, die Abgas-Wärmetauscher und die Abgas-Sammelkammer eine Baueinheit bilden, die im Behälter befestigt werden kann.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Mischeinrichtung aus einer austauschbaren Venturiedüse, durch die mit Hilfe eines im Gemischweg befindlichen Gebläses Verbrennungsluft strömt, wobei über mindestens eine Durchtrittsöffnung Brenngas aus einer Brenngasleitung ansaugt wird.

[0014] In der Venturiedüse entsteht eine Druckabfall, so dass das Brenngas angesaugt wird. Wenn der Luftstrom sich ändert, folgt der Brenngasstrom im vorgegebenen Verhältnis. Die maximale Leistung des Gasbrenners wird durch die Abmessungen der Venturiedüse bestimmt. Diese Maximalleistung kann auf besonders einfache Weise geändert werden, indem lediglich die Venturiedüse gegen eine solche mit anderen Abmessungen ausgetauscht wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das Wärmeträgermedium gegen ein Wärmeträgermedium mit einer anderen Höchsttemperatur ausgetauscht werden soll.

[0015] Vorzugsweise wird der als Metallfaserplatte ausgebildeten Brennerplatte das Brenngas-/Verbrennungsluft mittels eines Gebläses zugeführt, dessen Drehzahl regelbar ist.

[0016] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Temperiergerätes in Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

[0017] Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines Temperiergerätes;

Fig. 2

eine schematische Draufsicht auf die Heizeinrichtung des Temperiergerätes.

[0018] Fig. 1 zeigt einen Behälter 1 für ein Wärmeträgermedium. Eine Kreislaufleitung 2, in der das Wärmeträgermedium in Kreis gepumpt wird, ist an dem Behälter 1 und an mindestens einen Wärmeverbraucher 3 in Form eines Formwerkzeuges angeschlossen. Das Formwerkzeug 3 weist einen nicht dargestellten Kanal auf, durch den das Wärmeträgermedium strömt und dabei Wärme abgibt. Bei dem Formwerkzeug handelt es sich beispielsweise um eine Spritzgießform für Kunststoff. Als Wärmeträgermedium wird Wasser verwendet.

[0019] Der Behälter 1 ist mit einer Heizeinrichtung 4 versehen, die als voll vormischender Gasbrenner ausgebildet ist, der mit Erdgas betrieben wird.

[0020] Der Gasbrenner weist eine rechteckige Brennerplatte 5 auf, die als Metallfaserplatte ausgebildet ist. An die Brennerplatte 5 schließt sich eine Brennkammer 6 an. An diese sind mehrere parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Abgas-Wärmetauscher 7 angeschlossen, die mit ihren stromabwärts gelegenen Enden in eine Abgas-Sammelkammer 8 münden, die eine Austrittsöffnung 9 aufweist. Die Anordnung der Abgas-Wärmetauscher ist auch Fig. 2 zu entnehmen.

[0021] Die Brennkammer 5, die Abgas-Wärmetauscher 6 und die Abgas-Sammelkammer 7 bilden eine Baueinheit, die auf nicht dargestellte Weise mittels einer Flanschverbindung an einer Seitenwand des Behälters 1 befestigt ist.

[0022] Die Brennkammer 6 und der Abgaswärmetauscher 7 stehen in direktem Wärmetausch mit dem Wärmeträgermedium, so dass dieses von den heißen Abgasen relativ schnell auf die Solltemperatur aufgeheizt wird.

[0023] Das Brenngas-/Verbrennungsluftgemisch wird mittels einer Mischeinrichtung 10 erzeugt, die aus einer Venturiedüse besteht, die stirnseitig offen ist, so dass Umgebungsluft mittels eines Gebläses 13 angesaugt wird. Da in der Venturiedüse 10 ein Druckabfall entsteht, wird Erdgas aus einer Gasleitung 11 über eine Durchtrittsöffnung 12 angesaugt, die als Ringspalt ausgebildet ist. Die Gaszufuhr kann auf bekannte Weise mittels eines nicht dargestelltes Magnetventils in der Gasleitung 11 unterbrochen werden.

[0024] Die Abmessungen der Venturiedüse 10 bestimmen die maximale Leistung des Gasbrenners. Diese Maximalleistung kann auf besonders einfache Weise geändert werden, indem lediglich die Venturiedüse 10 gegen eine solche mit anderen Abmessungen ausgetauscht wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das Wärmeträgermedium gegen ein Wärmeträgermedium mit einer anderen Höchsttemperatur ausgetauscht werden soll.

[0025] Das Brenngas-/Verbrennungsluftgemisch wird der Brennerplatte 5 mittels des Gebläses 13 zugeführt, dessen Drehzahl regelbar ist. Auf diese Weise kann die Leistung des Gasbrenners variiert werden. Da die Brennerplatte 5 während des Betriebs glüht, findet ständig eine Nachzündung statt, wodurch der Brenner sehr stabil brennt. Die Brennkammer 6 weist einen nicht dargestellten Abgasanschluss zur energiesparenden Nutzung der Abwärme von fremden Gasbrennern auf.

[0026] Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann die Brennerleistung durch taktweisen Betrieb moduliert werden. Der Abgas-Wärmetauscher 7 kann beliebig gestaltet sein. Die Durchtrittsöffnung 12 kann in Form von mehreren Bohrungen ausgeführt sein. Anstelle von Wasser kann als Wärmeträgermedium auch Thermoöl oder eine andere geeignete Flüssigkeit verwendet werden.

Ansprüche

1. Temperiergerät für industrielle Wärmeverbraucher, insbesondere Formwerkzeuge, die in Wärmetausch mit einem flüssigen Wärmeträgermedium stehen, welches in einer Kreislaufleitung (2) strömt, mit einem Behälter (1), in dem sich eine Heizeinrichtung (4) für das Wärmeträgermedium befindet, wobei die Heizeinrichtung (4) als Gasbrenner ausgebildet ist, der eine Mischeinrichtung (9) für Brenngas und Verbrennungsluft und eine Brennerplatte (5) aufweist, an die sich eine Brennkammer (6) anschließt, an welche mindestens ein Abgas-Wärmetauscher (7) angeschlossen ist, wobei die Brennkammer (6) und der Abgaswärmetauscher (7) in Wärmetausch mit dem Wärmeträgermedium stehen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennkammer (6) einen Anschluss für die Zuführung von fremden Abgasen aufweist, die bei abgeschaltetem Gasbrenner durch den Abgas-Wärmetauscher (7) leitbar sind.

2. Temperiergerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass an die Brennkammer (6) mehrere parallel und mit Abstand zueinander angeordnete im wesentlichen rohrförmige Abgas-Wärmetauscher (7) angeschlossen sind, die mit ihren stromabwärts gelegenen Enden in eine Abgas-Sammelkammer (8) münden, die eine Austrittsöffnung (9) aufweist.

3. Temperiergerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennkammer (6), die Abgas-Wärmetauscher (7) und die Abgas-Sammelkammer (8) eine Baueinheit bilden, die im Behälter (1) befestigt ist.

4. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mischeinrichtung (10) aus einer austauschbaren Venturiedüse besteht, durch die Verbrennungsluft strömt, wobei über mindestens eine Durchtrittsöffnung (11) Brenngas aus einer Brenngasleitung (12) ansaugt wird.

5. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der als Metallfaserplatte ausgebildeten Brennerplatte (5) das Brenngas-Nerbrennungsluft-Gemisch mittels eines Gebläses (13) zugeführt wird, dessen Drehzahl regelbar ist.

Claims

1. A tempering device for industrial heat consumers, in particular moulds which exchange heat with a liquid heat carrier medium which flows in a circulation pipe (2), said appliance having a tank (1) in which a heating device (4) for the heat carrier medium is located, said heating device (4) being designed as a gas burner which exhibits a mixing device (9) for fuel gas and combustion air and a burner plate (5) to which a combustion chamber (6) is joined to which at least one exhaust gas heat exchanger (7) is connected, said combustion chamber (6) and said exhaust gas heat exchanger (7) exchanging heat with the heat carrier medium, characterised in that the combustion chamber (6) exhibits a connection for the supply of outside exhaust gases which can be passed through the exhaust gas heat exchanger (7) when the gas burner is switched off.

2. A tempering device according to claim 1, characterised in that a plurality of mainly tubular exhaust gas heat exchangers (7) arranged parallel to and at a distance from each other are connected to the combustion chamber (6), said heat exchangers (7) converging with their downstream ends into an exhaust gas collection chamber (8) which exhibits an outlet opening (9).

3. A tempering device according to claim 2, characterised in that the combustion chamber (6), the exhaust gas heat exchangers (7) and the exhaust gas collection chamber (8) form one structural unit which is secured in the tank (1).

4. A tempering device according to any one of the claims 1 to 3, characterised in that the mixing device (10) consists of a replaceable venturi nozzle through which the combustion air flows whereby combustion gas is drawn in from a combustion gas pipe (12) through at least one opening (11).

5. A tempering device according to any one of the claims 1 to 4, characterised in that the fuel gas/combustion air mixture is supplied to the burner plate (5), designed as a metal fibre plate, by means of a fan whose speed can be regulated.

Revendications

1. Appareil de contrôle de température pour consommateurs de chaleur industriels, en particulier outils de formage, se trouvant en échange de chaleur avec un fluide caloporteur liquide qui s'écoule dans une conduite de recirculation (2), avec un récipient (1) dans lequel se trouve un dispositif de chauffage (4) pour le fluide caloporteur, où le dispositif de chauffage (4) est conçu sous forme de brûleur à gaz présentant un dispositif de mélange de gaz carburant avec de l'air comburant (9) et une plaque de brûleur (5), suivie d'une chambre de combustion (6) à laquelle est raccordé au moins un échangeur de chaleur de gaz de combustion (7), où la chambre de combustion (6) et l'échangeur de chaleur de gaz de combustion (7) se trouve en échange de chaleur avec le fluide caloporteur,
caractérisé par le fait
que la chambre de combustion (6) présente un raccordement pour l'amenée des gaz de combustion étrangers qui peuvent être circulés à travers l'échangeur de chaleur de gaz de combustion (7) quand le brûleur à gaz est arrêté.

2. Appareil de contrôle de température suivant la revendication 1,
caractérisé par le fait
que plusieurs échangeurs de chaleur de gaz de combustion (7), substantiellement en forme de tube, sont raccordés à la chambre de combustion (6) parallèlement et distants les uns des autres, dont les extrémités situées en aval de l'écoulement débouchent dans une chambre de collecte des gaz de combustion (8) qui, elle, présente une ouverture de sortie (9).

3. Appareil de contrôle de température suivant la revendication 2,
caractérisé par le fait
que la chambre de combustion (6), les échangeurs de chaleur de gaz de combustion (7) et la chambre de collecte des gaz de combustion (8) forment une unité qui est fixée dans le récipient (1).

4. Appareil de contrôle de température suivant l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé par le fait
que le dispositif de mélange (10) consiste en une tuyère venturi échangeable, à travers de laquelle s'écoule de l'air comburant, où du gaz carburant est aspiré d'une conduite de gaz carburant (12) par au moins une ouverture de passage.

5. Appareil de contrôle de température suivant l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé par le fait
que le mélange gaz carburant/air comburant est amené à la plaque de brûleur (5), conçu sous forme de plaque en fibres métalliques, à l'aide d'un ventilateur (13) dont le nombre de tours est réglable.

Zeichnung