Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bedruckstoff- und Druckmaschinenkühlung mittels gekühlter Blasluft an Bogenrotationsdruckmaschinen mit mindestens einer pneumatischen Bogenführungseinrichtung.
Es ist allgemein bekannt, zur Unterstützung des Trocknungs- und Aushärtungsprozesses von Druckfarben und Lacken Trockner an oder zwischen den Druckwerken sowie im Auslagebereich anzuordnen. Dabei werden durch UV- oder Infrarot-Trockner große Wärmemengen an den Bedruckstoff und die an die Trockner angrenzenden Druckmaschinenteile abgegeben. Weiterhin führen immer höhere Druckgeschwindigkeiten und das Drucken mit hochviskosen (wasserlosen) Druckfarben zu einer zunehmenden Erwärmung der farb- und bogenführenden Zylinder. Die durch Reibung, Konvektion oder Strahlung auf Bedruckstoff und Druckmaschine abgegebene Wärmemenge ist eine wesentliche Störgröße im Druckprozess, weil sie die Viskosität der Druckfarbe verändert und damit die Farbsteuerung beeinflusst, die Gefahr der Bogenhaftung oder der Beschädigung oder Verformung thermisch sensibler Bedruckstoffe, wie z. B. Kunststofffolien, zunimmt und sie beeinträchtigt darüber hinaus die Funktionsweise angrenzender Maschinenelemente, wenn sich diese unzulässig erhitzen.
Zur Vermeidung der Überhitzung von Druckmaschinenelementen im Trocknerbereich und zur Bedruckstoffkühlung sind zusätzliche Kühleinrichtungen bekannt.
Zur Kühlung von Bogenleitflächen im Wirkungsbereich von Trocknern sind auf deren Unterseite Kühlmittelkanäle angeordnet (z.B.
Der Einsatz gekühlter Blasluft zur Zylinderkühlung ist beispielsweise aus den
Aus der
Zur Kühlung von verzugsgefährdeten bogenförmigen Bedruckstoffen, insbesondere Folien sind gem.
Der Gegenstand der
Den genannten Kühlsystemen sind die Nachteile gemeinsam, dass sie jeweils nur für spezielle Kühlaufgaben ausgelegt sind, d.h. entweder nur zur Bedruckstoffkühlung oder nur zur Zylinderkühlung dienen und lediglich eng begrenzte Wirkungsbereiche haben. Insbesondere beim Bedrucken von temperaturempfindlichen Kunststoffbogen kommt es jedoch darauf an, sowohl den Bedruckstoff als auch die bedruckstoffführenden Maschinenelemente intensiv zu kühlen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung zu schaffen, die die genannten Nachteile überwinden und somit ein Bedruckstoff- und Druckmaschinenkühlsystem zu schaffen, das bei geringem Energie- und Raumbedarf einen gleichzeitigen Schutz des Bedruckstoffes und der Druckmaschine vor schädlichen Temperatureinflüssen gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 5 gelöst. Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung realisiert die gleichzeitige Kühlung von bogenführenden Zylindern und Bedruckstoff mit einem Kühlluftstrom, der in einer Blasluft-Kühleinrichtung zunächst gekühlt wird, danach die Oberfläche eines bogenführenden Zylinders bestreicht und anschließend zur Bedruckstoffführung unter Einbeziehung der vorhandenen pneumatischen Bogenführungseinrichtungen dient und dabei den Bedruckstoff kühlt. Ein Teil der Kühlluft gelangt aufgrund der offenen Kühlluftführung nicht zu den Bogenführungseinrichtungen, sondern strömt in das Druckwerk und kühlt dabei noch weitere Druckmaschinenelemente. Auf diese Weise wird das Kühlpotential der gekühlten Blasluft mehrfach genutzt.
Gegenüber der Anordnung von mehreren unabhängig voneinander wirkenden Blasluftkühleinrichtungen ergeben sich deutliche Vorteile bezüglich der aufzubringenden Kühlleistung und der für die Bedruckstoff- und Zylinderkühlung nutzbaren Wärmeaustauschfläche.
In dem relativ abgegrenzten Luftraum unterhalb der Druck- bzw. Lackzylinder wird ein Kühlluftspeicherraum geschaffen, aus dem die Zylinder- und Bedruckstoffkühleinrichtungen die bereits vorgekühlte Luft entnehmen. Gleichzeitig werden die Druck- bzw. Lackzylinder in besonders effektiver Weise gekühlt, da in diesem Bereich kein isolierender Bogen auf dem Zylindermantel aufliegt.
Zusätzlich sind die das Kühlsystem verbindenden Kühlluftwege kurz und verlaufen in unmittelbarer Nähe zu den Zylinderoberflächen und zur Bogentransportbahn, so dass das Kühlpotential der Kühlluft nicht durch die unerwünschte Aufnahme von Wärme aus nicht direkt an der Bogenführung beteiligten Bereichen eingeschränkt wird.
Weiterhin wird infolge des mit Schaufelrädern vergleichbaren Fördereffektes der umlaufenden Greiferbrücken der Übergabezylinder die aus den Blasluftkästen zur Bogenführung austretende Kühlluft mitgeschleppt bis zum Kammsauger am nachgeordneten Druckzylinder, so dass ein ständiger Kühlluftstrom - vom ersten gekühlten Druckwerk ausgehend - in Bogentransportrichtung zu den nachfolgenden Druckwerken aufrechterhalten wird, der den Bedruckstoff während des Transportes zwischen den Druckwerken nachhaltig kühlt und auch die zusätzliche Reduzierung der Kühlleistung ab dem zweiten Druckwerk ermöglicht.
Somit können mit der erfindungsgemäßen Kopplung der Blas-, Kühl- und Bogenführungseinrichtungen sowohl die Bedruckstoffe als auch die Druckmaschinenzylinder bei minimalem Kühlluftverbrauch entlang des Bogenweges gekühlt werden.
Die Kühlluftkopplung und damit die Effizienz der einzelnen Kühleinrichtungen kann im Sinne der zugrunde liegenden Aufgabe durch zusätzliche Abdichtmaßnahmen mit Kühlluftleitelementen entlang des Strömungsweges der Kühlluft verstärkt werden.
Anhand der Zeichnungen eines Abschnittes einer Bogenoffsetdruckmaschine in Seitenansicht sollen nachstehend Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden.
Es zeigen:
Die unterhalb der Übergabezylinder 1,3 angeordneten zwei bekannten Blasluftkästen 14 und 19 ermöglichen durch die Luftpolsterführung der Bogen einen berührungsfreien Bogentransport. Insbesondere beim Bedrucken von Kunststofffolien kann so das Verkratzen der Bogenoberfläche an den Leiteinrichtungen verhindert werden. Mit dem Kammsauger 15,16 wird die auf der Druckzylindermanteloberfläche mitgeschleppte Luftgrenzschicht und andererseits das tragende Luftpolster unter dem Bogen vor der Druckzone abgesaugt, um das glatte Auflegen der Bogen auf dem Druckzylinder 2 zu ermöglichen.
Gemäß der vorgeschlagenen Lösung ist nun zusätzlich unter einem oder mehreren zu kühlenden Druckzylindern 2 jeweils eine Blaseinrichtung 10 angeordnet, die einen aufwärts gerichteten Kühlluftstrom auf die Druckzylinderoberfläche richtet. Dieser Ort ist für die Blasluftkühlung des Druckzylinders 2 besonders günstig, da hier der Luftstrom direkt auf die Zylinderoberfläche trifft und dadurch seine Kühlwirkung voll entfalten kann.
Die Blaseinrichtung 10 kann beispielsweise eine Reihe nebeneinander und parallel zur Zylinderachse angeordneter Ventilatoren sein, in deren Blasluftstrom sich eine oder mehrere Blasluft-Kühleinrichtungen 11 befinden. Die Kühleinrichtungen 11 sind als bekannte kühlmitteldurchströmte Kühlflächenanordnungen (Kühlregister) ausgebildet. Ebenso können die Kühleinrichtungen 11 auch auf der Saugluftseite der Ventilatoren angeordnet sein.
Alternativ zu einer Anordnung der Blaseinrichtung 10 unter dem Druckzylinder 2 kommt ein (nicht dargestelltes) seitliches Einblasen von Kühlluft mit einer Blaseinrichtung am Maschinenseitengestell oder mit einer außerhalb der Druckmaschine befindlichen Blaseinrichtung 10 unter den Druckzylinder 2 mit Hilfe eines Kühlluftschwertes o.ä. in Betracht, wenn z.B. der verfügbare Bauraum für eine Blaseinrichtung 10 nicht ausreicht. Durch die Anordnung eines Absaugkanals unter dem Druckzylinder 2 oder auf der gegenüber liegenden Seite der Druckmaschine ist bei dieser Ausgestaltung der Kühlluftrückstrom zur Blasluft-Kühleinrichtung 11 sicherzustellen, die sich ebenfalls entweder am Maschinenseitengestell oder außerhalb der Druckmaschine befinden kann. Dabei geht allerdings der Vorteil der zylinder- und bedruckstoffnahen Kühlluftwege teilweise wieder verloren.
Bei der vorgeschlagenen ersten Variante der Kühlung werden Radialventilatoren 12.1,17.1 für die Blasluftversorgung der Blasluftkästen 14,19 verwendet, die mit der nach unten gerichteten Ansaugseite die nach unten abgesunkene kalte Luft erfassen. Die Radialventilatoren 12.1,17.1 sind über Luftkanäle 13.1,18.1 mit den Blasluftkästen 14,19 verbunden.
Das mit der vorgeschlagenen Einrichtung realisierbare Verfahren läuft folgendermaßen ab: In der Blasluftkühleinrichtung 11 wird die Blasluft auf Kühltemperatur abgekühlt und von der Blaseinrichtung 10 von unten gegen die Mantelfläche des Druckzylinders 2 geblasen und kühlt so zunächst den Druckzylinder 2, wird dort umgelenkt und strömt in den unteren Luftraumbereich am Maschinengestell 4 ab. Die Kühlluft wird teilweise von den benachbarten Radialventilatoren 12.1,17.1 aus dem unteren Luftraum wieder angesaugt, über die Luftkanäle 13.1,18.1 zu den Luftkästen 14,19 geleitet und bildet entlang des Bogenweges zwischen den Druckwerken den Bedruckstoffbogen kühlende Luftpolster. Bei der Bogenübergabe vom Übergabezylinder 1 an den Druckzylinder 2 wird das stützende Kühlluftpolster unter dem Bogen vom Kammsauger 15,16 abgesaugt und in den unteren Kühlluftraum unter den Druckzylinder 2 geblasen. Gleichzeitig dient der Kammsauger 15,16 auch zur Reduzierung der Grenzflächenströmung am Druckzylinder 2 und stellt damit eine Kühlluftbarriere dar, die das Abströmen von Kühlluft im Übergabebereich1,2 verhindert. Die vom Druckzylinder 2 und Bedruckstoff erwärmte und zurückgeführte Kühlluft wird nun erneut von der Blaseinrichtung 10 angesaugt, nachgekühlt und strömt wieder in Richtung Druckzylinder 2 und wird nach dem Auftreffen an der Zylinderoberfläche und Abströmen in die Ansaugzonen der pneumatischen Bogenführungseinrichtungen 12.1,13,14 und 17.1,18,19 in die Bogenbahn geleitet, wo der Bedruckstoff gleichzeitig gekühlt und geführt wird.
Von den gekühlten Zylindern abströmende und nicht zu den Bogenführungseinrichtungen gelangende Kühlluftanteile verteilen sich im Druckwerk , vermischen sich dabei mit der wärmeren Luft und kühlen entlang ihres Strömungsweges noch weitere Druckmaschinenelemente. Auf diese Weise wird das Kühlpotential der gekühlten Blasluft mehrfach genutzt,
Durch die Förderwirkung der Greiferleisten 1.B,3.B wird die Kühlluft der Luftpolster mitgerissen und gelangt in den Wirkungsbereich der nächsten Kühleinrichtung am nachgeordneten Druckwerk. Damit entsteht ein kontinuierlicher Kühlluftstrom entlang des Bogentransportweges zwischen den Druckwerken, der den Bedruckstoff intensiv kühlt und die Reduzierung der Kühlleistung ab dem zweiten gekühlten Druckwerk im Verhältnis zum ersten gekühlten Druckwerk ermöglicht.
Diese erste Ausgestaltungsvariante gemäß
Da die Kühlluftverbindung zwischen den einzelnen Ventilatoren 10,12,16,17 verhältnismäßig offen ist, ergeben sich vorteilhaft breite Spielräume für die Regelung der einzelnen Kühlabschnitte. Weiterhin kann ein relativ hoher Anteil von Kühlluft aus dem Luftraum unter den Druckzylindern entweichen, so dass auch die darüber liegenden Druckwerksbereiche wirksam mitgekühlt werden, so dass mit dem vorgeschlagenen Kühlluftsystem die gesamte Druckmaschine gekühlt werden kann.
Für den Fall, dass die Kühlwirkung auf den bogenführenden Bereich konzentriert werden soll, kann durch zusätzliche Luftführungsmaßnahmen gem.
Bei dieser zweiten Variante reduzieren zusätzliche Kühlluft-Leitelemente L1,L2,L3 das Abströmen von Kühlluft aus dem Luftraum unter dem Druckzylinder 2, indem sie den Kühlluftraum achsparallel und axial begrenzen. Die Leitelemente L1 leiten die mit der Blaseinrichtung 10 geförderte Kühlluft entlang der Mantelfläche des Druckzylinders 2 entgegengesetzt zu seiner Rotationsrichtung. In der Nähe des Übergabebereiches zwischen Druckzylinder 2 und nachgeordnetem Übergabezylinder 3 saugen die Axialventilatoren 17.2 die Kühlluft von der Druckzylinderoberfläche ab und erzeugen damit das Luftpolster für die Bogenführung mittels Blasluftkasten 19. In Rotationsrichtung des Druckzylinders 2 ist die Kühlluftführung am Druckzylinder 2 nach unten nicht durch Leitbleche begrenzt, weil in diesem Bereich die Kühlluftrückführung zur Ansaugseite der Blaseinrichtung 10 erfolgt. Durch den Kammsauger 15,16, der die Kühlluft aus dem Übergabebereich zwischen dem vorgeordneten Übergabezylinder 1 und dem Druckzylinder 2 absaugt und den Blasluftkasten 14 ist der Kühlluftraum zum vorgeordneten Übergabezylinder 1 ausreichend abgegrenzt. Der Kammsauger 15,16 unterstützt dabei das Rückströmen der Kühlluft in die Ansaugzone der Blaseinrichtung 10, die bei der zweiten Variante zusätzlich mit Leitelementen L2,L3 begrenzt wird, um das diffuse Abströmen der Kühlluft aus dem Kühlluftspeicherraum unterhalb des Druckzylinders 2 zu unterbinden. Neben der Blaseinrichtung 10 fördert der Ventilator 12.2 die vom Druckzylinder 2 zurückströmende Kühlluft aus dem bodennahen Bereich und schafft einen weiteren Kühlluftkreislauf über den Luftkanal 13.2 zum Blasluftkasten 14 und über den Kammsauger 15,16 zurück in die Kühlluftansaugzone der Blaseinrichtung 10.
Die zweite Variante der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ist auch mit den üblichen Axialventilatoren 12.2, 17.2 realisierbar.
Da die Luftkühlung nur in der einzigen Kühleinrichtung 11 erfolgt, kann es für eine verbesserte Regelbarkeit der einzelnen Kühlluftkreisläufe (10-11-15-16, 12.2-13.2-14-15-16, 10-11-L1-18.2-17.2-19-15-16) vorteilhaft sein, wenn Teile der zentralen Kühleinrichtung 11 jedem einzelnen Kreislauf als separate Kühleinrichtungen 11 zugeordnet werden, die die vorgekühlten Luftströme nach Bedarf und unabhängig voneinander weiter abkühlen. Dafür vorgesehenen Kühleinrichtungen 11 können beispielsweise jeweils auf der Ansaugseite der Ventilatoren 12 und 17 angeordnet sein oder auch in den Luftleitkanälen 13 und 18. Die separaten Teile der Kühleinrichtung 11 sind zweckmäßig mit der Kühleinrichtung 11 über einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf und regelbare Stellmittel gekoppelt.
Weiterhin ermöglicht die flexible Konzeption des Kühlsystems die Kombination mit zusätzlichen bekannten pneumatischen Bogenführungseinrichtungen 20.1,20.2, die Kühleinrichtungen 11 aufweisen, innerhalb des von der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung zunächst nicht kühlbaren Bogenweges auf dem Druckzylinder 2 vor und nach der Druckzone, die z. B. gemäß der
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