Die Erfindung betrifft eine Verwirbelungsstrecke und eine Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteiles gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 3.
Durch die
Die
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verwirbelungsstrecke und eine Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteiles zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 3 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein sehr effektives Durchmischen auf kürzester Wegstrecke und damit in kürzester Zeit ohne teure Einbauten erreicht wird.
Die Temperierung arbeitet aufgrund der Verwirbelungsstrecke, die die frühzeitige Gewinnung eines sicheren Mischtemperatursignals ermöglicht, auch bei Vorliegen größerer nachfolgender Transportstrecken für das Temperiermedium, sehr schnell und stabil. Die kurze Reaktionszeit ermöglicht den Einsatz in Anwendungen und Prozessen mit hohen dynamischen Anteilen. So ist die vorliegende Temperierung auch dort von großem Vorteil, wo schnelle Änderungen in einem Temperatursollwert nachvollzogen werden müssen und/oder wo sich äußere Bedingungen, wie z. B. Energieeintrag durch Reibung oder Außentemperatur, sehr schnell ändern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Ein Bauteil 01 einer Maschine, z. B. einer Druckmaschine, soll temperiert werden. Das Bauteil 01 der Druckmaschine ist z. B. Teil eines nicht dargestellten Druckwerkes, insbesondere eine farbführende Walze 01 eines Druckwerkes. Diese Walze 01 kann als Walze 01 eines Farbwerkes, z. B. als Rasterwalze 01, oder als Zylinder 01 des Druckwerkes, z. B. als Formzylinder 01, ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist die nachfolgend beschriebene Einrichtung und das Verfahren zur Temperierung zusammen mit einem Druckwerk für den wasserlosen Offsetdruck, d. h. einem Druckwerk ohne den Einsatz von Feuchtmittel, einsetzbar. Im Druckwerk, insbesondere einem Druckwerk für den wasserlosen Offsetdruck, ist die Qualität in der Farbübertragung äußerst stark abhängig von der Temperatur der Farbe und/oder der farbführenden Oberflächen (z. B. Mantelfläche von Walzen 01 oder Zylindern 01). Darüber hinaus ist die Qualität in der Farbübertragung auch noch empfindlich gegenüber einer Spaltgeschwindigkeit, also der Maschinendrehzahl.
Die Temperierung erfolgt über ein Temperiermedium, insbesondere ein Fluid wie z. B. Wasser, welches über eine Temperierstrecke 02 mit dem Bauteil 01 in thermische Wechselwirkung gebracht wird. Soll das Bauteil 01 mit dem Fluid angeströmt werden, so kann das Fluid auch ein Gas oder Gasgemisch, wie z. B. Luft sein. Zur Temperierung wird dem Bauteil 01 in einem ersten Kreislauf 03 das Fluid zugeführt, durchströmt oder umströmt das Bauteil 01, nimmt Wärme auf (kühlen) oder gibt Wärme ab (heizen) und strömt entsprechend erwärmt oder abgekühlt wieder zurück. In diesem ersten Kreislauf 03 kann ein Heiz- oder Kühlaggregat angeordnet sein, welches zur Herstellung der gewünschten Fluidtemperatur dienen kann.
In der vorteilhaften Ausgestaltung nach Fig. 1 steht der erste Kreislauf 03 jedoch als Sekundärkreislauf 03 in Verbindung zu einem zweiten Kreislauf 04, einem Primärkreislauf 04, in welchem das Fluid mit einer definierten und weitgehend konstanten Temperatur Tv, z. B. Vorlauftemperatur Tv, umläuft. Eine Temperiereinrichtung, z. B. ein Thermostat, ein Heiz- und/oder Kühlaggregat etc., welches für die Vorlauftemperatur Tv sorgt, ist hier nicht dargestellt. Über eine Verbindung 05 zwischen Primär- und Sekundärkreislauf 03; 04 kann an einer ersten Verbindungsstelle 06 des Primärkreislaufes 04 über ein Stellglied 07, z. B. ein steuerbares Ventil 07, Fluid aus dem Primärkreislauf 04 entnommen und dem Sekundärkreislauf 03 zudosiert werden. An einer zweiten Verbindungsstelle 08 wird, je nach Zufuhr neuen Fluids an der Verbindungsstelle 06, Fluid vom Sekundärkreislauf 03 an einer Verbindungsstelle 10 über eine Verbindung 15 in den Primärkreislauf 04 zurückgegeben. Hierzu befindet sich beispielsweise das Fluid im Bereich der ersten Verbindungsstelle 06 auf einem höheren Druckniveau als im Bereich der zweiten Verbindungsstelle 08. Eine Differenz Δp im Druckniveau wird z. B. durch ein entsprechendes Differenzdruckventil 09 zwischen den Verbindungsstellen 06; 08 erzeugt.
Das Fluid, bzw. ein Großteil des Fluids, wird durch einen Antrieb 11, beispielsweise durch eine Pumpe 11, eine Turbine 11 oder in sonstiger Weise, auf einer Zuflussstrecke 12, durch das Bauteil 01, einer Rückflussstrecke 13 und einer Teilstrecke 14 zwischen Zufluss- und Rückflussstrecke 12; 13 im Sekundärkreislauf 03 zirkuliert. Je nach Zufuhr über das Ventil 07 fließt nach Durchlaufen des Bauteils 01 eine entsprechende Menge Fluid über die Verbindung 15 in den Primärkreislauf 04 ab bzw. eine entsprechend verminderte Menge Fluids durch die Teilstrecke 14. Der über die Teilstrecke 14 zurückfließende Teil und der frisch über das Ventil 07 an einer Einspeise- bzw. Einspritzstelle 16 zugeführte Teil vermischen sich und bilden nun das zur Temperierung gezielt temperierte Fluid. Zur Verbesserung der Durchmischung ist in vorteilhafter Ausführung möglichst direkt hinter der Einspritzstelle 16, insbesondere zwischen der Einspritzstelle 16 und der Pumpe 11, eine Verwirbelungsstrecke 17, insbesondere eine Verwirblungskammer 17, angeordnet.
Im o. g. Fall, dass nicht mittels eines Primärkreislaufs 04, sondern mittels eines Heiz- oder Kühlaggregates temperiert wird, entspricht die Einspeise- bzw. Einspritzstelle 16 dem Ort des Energieaustausches mit dem betreffenden Heiz- oder Kühlaggregat und das Stellglied 07 beispielsweise einer dem Heiz- oder Kühlaggregat zugeordneten Leistungssteuerung o. ä. Die Verbindungsstelle 10 im Kreislauf 03 entfällt, da das Fluid insgesamt im Kreislauf 03 zirkuliert und an der Einspeisestelle 16 Energie zu- oder abgeführt bzw. Wärme oder Kälte "eingespeist" wird. Das Heiz- oder Kühlaggregat entspricht hierbei z.B. dem Stellglied 07.
Durch die Temperierung soll letztlich eine bestimmte Temperatur θ3 des Bauteils 01, insbesondere im Fall einer Walze 01 die Oberflächentemperatur θ3 auf der Walze 01 auf einen bestimmten Sollwert θ3,soll eingestellt bzw. gehalten werden. Dies erfolgt durch Messung einer aussagekräftigen Temperatur einerseits und ein Regeln der Zufuhr an Fluid aus dem Primär- 04 in den Sekundärkreislauf 03 zur Erzeugung einer entsprechenden Mischtemperatur andererseits.
In einer vorteilhaften Ausführung sind zwischen der Einspritzstelle 16 und einem Austritt des zu temperierenden Bauteils 01 mindestens zwei Messstellen M1; M2; M3 mit Sensoren S1; S2; S3 vorgesehen, wobei eine der Messstellen M1 nahe der Einspritzstelle 16 und mindestens eine der Messstellen M2; M3 im Bereich des bauteilnahen Endes der Zuflussstrecke 12 und/oder im Bereich des Bauteils 01 selbst angeordnet ist. Das Ventil 07, die Pumpe 11, die Einspritzstelle 16 sowie die Verbindungsstellen 06; 08 sind i. d. R. räumlich nah zueinander, und z. B. in einem strichliert angedeuteten Temperierschrank 18 angeordnet. Zufluss- und Rückflussstrecke 12; 13 zwischen dem Bauteil 01 und dem nicht explizit dargestellten Austritt bzw. Eintritt in den Temperierschrank 18 weisen i. d. R. eine gegenüber den übrigen Wegstrecken vergleichsweise große Länge auf, was in Fig. 1 durch jeweilige Unterbrechungen angedeutet ist. Die Orte für die Messung sind nun so gewählt, dass mindestens je eine Messstelle M1 im Bereich des Temperierschrankes 18 und eine Messstelle M2; M3 bauteilnah, also am Ende der langen Zuflussstrecke 12 angeordnet ist.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erfolgt die Messung einer ersten Temperatur θ1 zwischen der Einspritzstelle 16 und der Pumpe 11, insbesondere zwischen einer Verwirbelungsstrecke 17 und der Pumpe 11, mittels eines ersten Sensors S1. Eine zweite Temperatur θ2 wird mittels eines zweiten Sensors S2 im Bereich des Eintrittes in das Bauteil 01 ermittelt. Die Temperatur θ3 wird in Fig. 1 ebenfalls durch Messung ermittelt, und zwar durch einen auf die Oberfläche der Walze 01 gerichteten Infrarot-Sensor (IR-Sensor) S3. Der Sensor S3 kann auch im Bereich der Mantelfläche angeordnet sein oder wie unten erläutert u. U. auch entfallen.
Die Temperierung erfolgt mit Hilfe einer Regeleinrichtung 21 bzw. eines Regelungsprozesses 21, welcher im Folgenden näher beschrieben ist. Der Regeleinrichtung 21 (Fig. 1) liegt eine mehrschleifige, hier dreischleifige Kaskadenregelung zu Grunde. Ein innerster Regelkreis weist den Sensor S1 kurz hinter der Einspritzstelle 16, einen ersten Regler R1 und das Stellglied 07, d. h. das Ventil 07, auf. Der Regler R1 erhält als Eingangsgröße eine Abweichung Δθ1 des Messwertes θ1 von einem (korrigierten) Sollwert θ1,soll, k (Knoten K1) und wirkt entsprechend seines implementierten Regelverhaltens und/oder Regelalgorithmus mit einem Stellbefehl Δ auf das Stellglied 07. D. h. je nach Abweichung des Messwertes θ1 vom (korrigierten) Sollwert θ1,soll,k öffnet oder schließt er das Ventil 07 oder behält die Stellung bei. Der (korrigierte) Sollwert θ1,soll,k wird nun nicht wie sonst üblich direkt durch eine Steuerung oder manuell vorgegeben, sondern wird unter Verwendung einer Ausgangsgröße mindestens eines zweiten, weiter "außen" liegenden Regelkreises gebildet. Der zweite Regelkreis weist den Sensor S2 kurz vor dem Eintritt in das Bauteil 01 sowie einen zweiten Regler R2 auf. Der Regler R2 erhält als Eingangsgröße eine Abweichung Δθ2 des Messwertes θ2 am Sensor S2 von einem (korrigierten) Sollwert θ2,soll,k (Knoten K2) und erzeugt an seinem Ausgang entsprechend seines implementierten Regelverhaltens und/oder Regelalgorithmus eine mit der Abweichung Δθ2 korrelierte Größe dθ1 (Ausgangsgröße dθ1), welche mit zur Bildung des o. g. korrigierten Sollwertes θ1,soll,k für den ersten Regler R1 herangezogen wird. D. h. je nach Abweichung des Messwertes θ2 vom (korrigierten) Sollwert θ2,soll,k wird über die Größe dθ1 Einfluss auf den zu bildenden korrigierten Sollwert θ1,soll,k des ersten Reglers R1 genommen.
In einer bevorzugten Ausführung wird der korrigierte Sollwert θ1,soll,k für den ersten Regler R1 aus der Größe dθ1 und einem theoretischen Sollwert θ'1,soll gebildet. Der theoretische Sollwert θ'1,soll wiederum wird in einem Vorsteuerglied bzgl. des Wärmeflusses VWF gebildet. Das Vorsteuerglied VWF , hier V1,WF (Index 1 für ersten Regelkreis) berücksichtigt den Wärmeaustausch (Verluste etc.) des Fluids auf einer Teilstrecke und basiert auf Erfahrungswerten (Expertenwissen, Eichmessungen etc.). So berücksichtigt das Vorsteuerglied V1,WF beispielsweise die Wärme- bzw. Kälteverluste auf der Teilstrecke zwischen den Messstellen M1 und M2, indem es einen entsprechend erhöhten bzw. erniedrigten theoretischen Sollwert θ'1,soll bildet, welcher dann zusammen mit der Größe dθ1 zum korrigierten Sollwert θ1,soll, k für den ersten Regler R1 verarbeitet wird. Im Vorsteuerglied VWF ist ein Zusammenhang zwischen der Eingangsgröße (Sollwert θ3,soll bzw. θ'2,soll bzw. s.u. θ'2,soll,n) und einer korrigierten Ausgangsgröße (modifizierter Sollwert θ'2,soll bzw. s.u. θ'2,soll,n bzw. θ'1,soll,n) fest vorgehalten, der vorzugsweise über Parameter oder in sonstiger Weise nach Bedarf änderbar ist.
Prinzipiell ist eine einfache Ausführung der Regeleinrichtung möglich, in welcher lediglich die beiden ersten genannten Regelkreise die Kaskadenregelung bilden. In diesem Fall würde dem Vorsteuerglied V1,WF als Eingangsgröße von einer Maschinensteuerung oder manuell ein definierter Sollwert θ2,soll vorgegeben. Dieser würde auch zur Bildung der o. g. Abweichung Δθ2 vor dem zweiten Regler R2 herangezogen.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung weist die Regeleinrichtung 21 jedoch drei kaskadierte Regelkreise auf. Der korrigierte Sollwert θ2,soll,k vor dem zweiten Regler R2 wird nun ebenfalls nicht wie sonst üblich direkt durch eine Steuerung oder manuell vorgegeben, sondern wird unter Verwendung einer Ausgangsgröße eines dritten, äußeren Regelkreises gebildet. Der dritte Regelkreis weist den Sensor S3 auf, welcher die Temperatur auf oder im Bereich der Mantelfläche detektiert, sowie einen dritten Regler R3. Der Regler R3 erhält als Eingangsgröße eine Abweichung Δθ3 des Messwertes θ3 (mit einer Laufzeit T'L3) am Sensor S3 von einem Sollwert θ3,soll (Knoten K3) und erzeugt an seinem Ausgang entsprechend seines implementierten Regelverhaltens und/oder Regelalgorithmus eine mit der Abweichung Δθ3 korrelierte Größe dθ2, welche mit zur Bildung des o. g. korrigierten Sollwertes θ2,soll,k für den zweiten Regler R2 herangezogen wird. D. h. je nach Abweichung des Messwertes θ3 vom durch eine Maschinensteuerung oder manuell vorgegebenen Sollwert θ3,soll (oder einem korrigierten Sollwert θ"3,soll, s.u.) wird über die Größe dθ2 Einfluss auf den zu bildenden korrigierten Sollwert θ2,soll,k des zweiten Reglers R2 genommen.
Der korrigierte Sollwert θ2,soll,k für den zweiten Regler R2 wird aus der Größe dθ2 und einem theoretischen Sollwert θ'2,soll (oder θ"2,soll s.u.) gebildet. Der theoretische Sollwert θ'2,soll wird wieder in einem Vorsteuerglied bzgl. des Wärmeflusses V2,WF gebildet. Das Vorsteuerglied V2,WF berücksichtigt beispielsweise hier die Wärme- bzw. Kälteverluste auf der Teilstrecke zwischen den Messstellen M2 und M3, indem es einen entsprechend erhöhten bzw. erniedrigten theoretischen Sollwert θ'2,soll bildet, welcher dann zusammen mit der Größe dθ2 zum korrigierten Sollwert θ2,soll,k für den zweiten Regler R2 verarbeitet wird.
Das beschriebene Verfahren beruht somit zum einen auf der Messung der Temperatur direkt hinter der Einspritzstelle 16, insbesondere unter Zwischenschaltung einer Verwirbelungskammer 17, sowie mindestens einer Messung nahe dem zu temperierenden Bauteil 01. Zum zweiten wird eine besonders kurze Reaktionszeit der Regelung dadurch erreicht, dass mehrere Regelkreise kaskadenartig ineinander greifen und bereits bei der Sollwertbildung für den inneren Regelkreis ein näher am Bauteil 01 befindlicher Messwert θ2; θ3 berücksichtigt wird. Zum dritten wird eine besonders kurze Reaktionszeit durch eine Vorsteuerung erreicht, welche Erfahrungswerte für auf der Temperierstrecke 02 zu erwartende Verluste einbringt. Einem näher am Stellglied 07 befindlichen Regelkreis wird somit in Erwartung von Verlusten bereits ein um einen Erfahrungswert entsprechend erhöhter oder erniedrigter Sollwert vorgegeben.
Einen Ausschnitt der schematisch in Fig. 1 dargestellten Temperierstrecke in einer vorteilhaften konkreten Ausführung zeigt Fig. 2. Die Zuflussstrecke 12 von der Einspritzstelle 16 bis zu einem Zielort 22, d. h. dem Ort, dessen Umgebung bzw. Oberfläche gekühlt werden soll, ist in Fig. 2 in drei Abschnitten 12.1; 12.2; 12.3 dargestellt.
Der erste Abschnitt 12.1 reicht von der Einspritzstelle 16 bis zur ersten Messstelle M1 mit dem ersten Sensor S1 und weist eine erste Wegstrecke X1 sowie eine erste mittlere Laufzeit TL1 auf. Der zweite Abschnitt 12.2 reicht von der ersten Messstelle M1 bis zu einer "bauteilnahen" Messstelle M2 mit dem Sensor S2. Er weist eine zweite Wegstrecke X2 sowie eine zweite mittlere Laufzeit TL2 auf. Der dritte Abschnitt 12.3 mit einer dritten Wegstrecke X3 sowie einer dritten mittleren Laufzeit TL3 für das Fluid schließt sich an die zweite Messstelle M2 an und reicht bis zum Zielort 22 (hier der Erstkontakt des Fluids im Bereich der ausgedehnten Mantelfläche). Eine Gesamtlaufzeit T des Fluids von der Einspritzstelle 16 bis zum Zielort ergibt sich somit zu TL1 + TL2 + TL3.
Die erste Messstelle M1 ist "einspeisestellennah", d. h. in geringem Abstand zur Einspeisestelle, hier der Einspritzstelle 16, gewählt. Unter einspeisestellennaher Messstelle M1 bzw. stellmittelnahem Sensor S1 wird hier daher ein Ort im Bereich der Zuflussstrecke 12 verstanden, welcher bzgl. der Laufzeit des Fluids weniger als auf einem zehntel, insbesondere als einem zwanzigstel, der Strecke von der Einspeisestelle 16 bis zur Erstberührung des Zielortes 22 (hier der Erstkontakt des Fluids im Bereich der ausgedehnten Mantelfläche) liegt, d. h. es gilt TL1 < 0,1 T, insbesondere TL1 < 0,05 T. Für eine hohe Regeldynamik liegt die Messstelle M1 bezüglich der Laufzeit des Fluids TL1 maximal 2 Sekunden, insbesondere maximal 1 Sekunde, von der Einspritzstelle 16 entfernt. Wie bereits zu Fig. 1 genannt, befinden sich Einspritzstelle 16, Sensor S1 sowie die nachfolgende Pumpe 11 in einem Temperierschrank 18, welcher eine bauliche Einheit der beinhalteten Aggregate bildet. Die Messstelle M1 liegt bevorzugt vor der Pumpe 11.
Über lösbare Verbindungen 23; 24 in der Zuflussstrecke 12 sowie der Rückflussstrecke 13 ist der Temperierschrank 18 mit dem Bauteil 01 verbindbar.
In der Regel sind Bauteil 01 und Temperierschrank 18 nicht direkt zueinander benachbart in der Maschine angeordnet, so dass eine Leitung 26, z. B. eine Verrohrung 26 oder ein Schlauch 26, vom Temperierschrank 18 zu einem Eintritt 27 in das Bauteil 01, z.B. zu einer Durchführung 27, insbesondere Drehdurchführung 27, eine entsprechend große Länge aufweist. Die Durchführung in die Walze 01 bzw. den Zylinder 01 ist in Fig. 2 lediglich schematisch dargestellt. Weist die Walze 01 bzw. der Zylinder 01 wie üblich stirnseitig einen Zapfen auf, so erfolgt die Durchführung durch den Zapfen. Auch der Weg des Fluids zur Mantelfläche sowie im Bauteil 01 entlang der Mantelfläche ist nur symbolisch dargestellt und kann in bekannter Weise, z. B. in axialen oder spiralenförmigen Kanälen, in ausgedehnten Hohlräumen, in einem Kreisringquerschnitt, oder in anderen geeigneten Weisen unterhalb der Mantelfläche verlaufen. Die zweite Messstelle M2 ist "bauteilnah", d.h. in geringem Abstand zum Bauteil 01 bzw. zum Zielort 22, hier der Mantelfläche, gewählt. Unter bauteilnaher zweiter Messstelle M2 bzw. bauteilnahem zweitem Sensor S2 wird hier daher ein Ort im Bereich der Zuflussstrecke 12 verstanden, welcher bzgl. der Laufzeit des Fluids weiter entfernt als auf halber Strecke von der Einspritzstelle 16 bis zur Erstberührung des Zielortes 22 (hier der Erstkontakt des Fluids im Bereich der ausgedehnten Mantelfläche) liegt. Es gilt TL2 > 0,5 T. Um eine hohe Dynamik der Regelung bei gleichzeitig geringem baulichen Aufwand bei rotierenden Bauteilen 01 zu erhalten, ist die zweite Messstelle M2 im Bereich der Leitung 26 ortsfest noch außerhalb des rotierenden Bauteils 01 angeordnet, und liegt jedoch unmittelbar, d. h. bezüglich der Laufzeit des Fluids maximal 3 Sekunden vom Eintritt 27 in das Bauteil 01 entfernt.
Die dritte Messstelle M3, falls vorhanden, ist ebenfalls zumindest "bauteilnah", insbesondere jedoch "zielortnah" angeordnet. D. h. sie befindet sich in unmittelbarer Umgebung zum Zielort 22 des Fluids oder detektiert direkt die zu temperierende Oberfläche (hier Mantelfläche der Walze 01). In vorteilhafter Ausführung detektiert die Messstelle M3 nicht die Fluidtemperatur, wie z. B. im Fall der Messstellen M2 und M3, sondern den zu temperierenden Bereich des Bauteils 01 selbst. Unter unmittelbarer Umgebung zum Zielort 22 wird hier verstanden, dass sich der Sensor S3 zwischen im Bauteil 01 zirkulierendem Fluid und der Mantelfläche befindet oder aber berührungslos die Temperatur θ3 auf der Mantelfläche detektiert.
In einer anderen Ausführung der Temperiervorrichtung kann auf die Messstelle S3 verzichtet werden. Rückschlüsse auf die Temperatur θ3 können aus Erfahrungswerten durch die Messwerte der Messstelle M2 , beispielsweise anhand eines hinterlegten Zusammenhanges, eines Offset, eines funktionellen Zusammenhanges, gewonnen werden. Für eine gewünschte Temperatur θ3 wird dann z. B. unter Berücksichtigung der Maschinen- bzw. Produktionsparameter (u.a. Maschinendrehzahl, Umgebungstemperatur und/oder Fluiddurchsatz, (Rakel-)Reibungskoeffizient, Wärmedurchgangswiderstand) auf eine gewünschte Temperatur θ2 als Sollwert geregelt.
In einer weiteren Ausführung wird wieder auf die Messstelle M3 verzichtet, Rückschlüsse auf die Temperatur θ3 werden jedoch aus Erfahrungswerten über die Messwerte der Messstelle M2 und einer im Rückfluß nach dem Bauteil 01 angeordneten Messstelle M4, beispielsweise wieder anhand eines hinterlegten Zusammenhanges, eines Offset, eines funktionellen Zusammenhanges und/oder durch Mittelwertbildung der beiden Messwerte, gewonnen. Für eine gewünschte Temperatur θ3 wird dann z. B. entweder unter Berücksichtigung der Maschinen- bzw. Produktionsparameter (u.a. Maschinendrehzahl, Umgebungstemperatur und/oder Fluiddurchsatz) wieder auf eine gewünschte Temperatur θ2 als Sollwert geregelt, oder aber auf die durch die beiden Messwerte indirekt ermittelte Temperatur θ3. In Fig. 2 befinden sich Zu- und Abfluss des Fluids in bzw. aus dem als Walze 01 oder Zylinder 01 ausgeführten Bauteil 01 auf der selben Stirnseite. Dementsprechend ist die Drehdurchführung hierbei mit zwei Anschlüssen, oder wie dargestellt mit zwei koaxial ineinander und koaxial zur Walze 01 angeordneten Durchführungen, ausgeführt. Die Messstelle M4 ist ebenfalls möglichst nah an der Durchführung angeordnet.
Ein Messwert θ5 eines Sensors S5 an einer Messstelle M5 nahe der oder im Bereich der Teilstrecke 14, d. h. in kurzem Abstand zum Einspritzpunkt 16 kann erfasst und zusätzlich zur Regelung im innersten Regelkreis herangezogen werden.
In der vorteilhaften Ausführung der Temperiervorrichtung weist diese auf dem Abschnitt 12.1 zwischen Einspeisestelle 16 und erster Messstelle M1 eine Verwirbelungsstrecke 17, insbesondere eine speziell ausgebildete Verwirbelungskammer 17, auf. Wie oben bereits erwähnt, soll die Messstelle M1 einspeisestellennah angeordnet sein, damit möglichst schnelle Reaktionszeiten im betreffenden Regelkreis mit der Messstelle M1 und dem Stellglied 07 realisierbar sind. Andererseits ist jedoch dicht hinter der Einspeisestelle in der Regel noch kein homogenes Gemisch zwischen eingespeistem und rückgelaufenem Fluid (bzw. im geheiztem/gekühltem Fluid) erreicht, so dass Messwertfehler ein Regeln erschweren und u. U. das Erreichen der letztlich gewünschten Temperatur θ3 am Bauteil 01 erheblich verzögern.
Der Einsatz der Verwirbelungsstrecke 17, insbesondere der speziell ausgeführten Verwirbelungskammer 17 gemäß Fig. 3 und 4, gewährleisten in einfacher Weise ein sicheres Durchmischen des Fluids auf kürzester Distanz, so dass die o. g. Bedingung bzgl. der kurzen Laufzeit T1 erfüllbar ist.
Auf kleinstem Bauraum erfolgt zunächst eine erste Querschnittsänderung, wobei sich eine erste Querschnittsfläche A1 sprunghaft mindestens um einen Faktor f1 = 2 auf eine zweite Querschnittsfläche A2 vergrößert. Im direkten Anschluß erfolgt eine Richtungsänderung von 70° bis 110°,insbesondere abrupt um ca. 90°, worauf sich eine zweite Querschittsänderung und zwar Verkleinerung von der Querschnittsfläche A2 auf die Querschnittsfläche A3 mit dem Faktor f2 (f2<1) anschließt. Der Faktor f2 ist vorteilhaft f2 ≤ 0,5 gewählt und ist komplementär zum Faktor f1 derart gewählt, dass die beiden Querschnittsflächen A1; A3 vor und nach der Verwirbelungskammer 17 im wesentlichen gleich groß sind.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Verwirbelungskammer 17 mit (rund-)rohrförmigem Ein- und Auslassbereich 29; 31, wobei nicht dargestellte rohrförmige Leitungen mit Querschnittsfläche A1 hier in zentral angeordnete Öffnungen 32; 33 als Einlass 32 und Auslass 33 münden. Die Stoßlinie 34 der rohrförmigem Ein- und Auslassbereiche 29; 31 bildet keinen Rohrbogen mit stetig verlaufender Krümmung, sondern ist zumindest in einer durch die Flussrichtungen im Einlass- und Auslassbereich gebildete Ebene kantig abgeknickt ausgeführt (siehe Knick 36; 37). Die Öffnungen 32; 33 können in einer Weiterbildung auch nichtzentrisch in den Flächen A2; A3 liegen.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei die Verwirbelungskammer 17 in der Geometrie eines Stoßes zweier kastenförmiger Rohre ausgeführt ist. Hierbei weisen wieder zwei Flächen A2 jeweils die Öffnungen 32; 33 auf. Auch hier ist die Richtungsänderung im Bereich des vorhandenen oder "gedachten" Stoßes 34 von Einlass- und Auslassbereich (scharf)kantig ausgeführt (siehe Knick 36; 37). Die Öffnungen 32; 33 können wieder asymmetrisch in den Flächen A2 angeordnet sein.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei die Verwirbelungskammer 17 in der Geometrie eines Quaders, in spezieller Ausführung wie in Fig. 4 als Quader gleicher Seitenkantenlängen, ausgeführt ist. Hierbei weisen zwei benachbarte Flächen A2 jeweils die Öffnungen 32; 33 auf. Auch hier ist die Richtungsänderung im Bereich des "gedachten Stoßes" (34) von Einlass- und Auslassbereich (scharf)kantig ausgeführt (siehe Knick 36; 37). Auch hier können die Öffnungen 32; 33 wieder asymmetrisch in den Flächen A2 angeordnet sein.
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