Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung an einer Druckmaschine zur Temperierung
von Betriebsstellen der Druckmaschine mit unterschiedlichen Betriebstemperaturen.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
[0002] Es existieren im Stand der Technik verschiedene Systeme, welche zur Temperierung
einzelner Fluide, welche an Druckmaschinen eingesetzt werden, oder einzelner Bereiche
von Druckmaschinen auf eine bestimmte Temperatur bringen bzw. halten.
[0003] So wird in der
DE 4426077 ein System mit zwei Kältemaschinen beschrieben.
[0005] Angesichts des steigenden Umweltbewusstseins und der Entwicklung der Energiepreise,
wird aber nach weiteren Verbesserungen gesucht, wie die Wärme-und Stoffübertragung
an Druckmaschinen weiter optimiert werden kann.
Aufgabe
[0006] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Prozesswärme, unterschiedliche Betriebsstellen
an einer Druckmaschine effektiv zu temperieren und die an den Betriebsstellen anfallende
Prozesswärme ökonomisch und ökologisch sinnvoll zu nutzen.
Lösung der Aufgabe
[0007] Die Aufgabe wird durch die Vorrichtungen gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.
[0008] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung an einer Druckmaschine aufweisend
zumindest eine Niedertemperatur-Temperierstelle (NT-Temperierstelle), zumindest eine
Mitteltemperatur-Temperierstelle (MT-Temperierstelle) und zumindest eine Hochtemperatur-Temperierstelle
(HT-Temperierstelle), welche an einem Niedertemperaturbereich (NT-Bereich), einem
Mitteltemperaturbereich (MT-Bereich) und zumindest einem Hochtemperaturbereich (HT-Bereich)
einer Druckmaschine angeordnet und derart gestaltet sind, dass mittels der NT-Temperierstelle
der NT-Bereich auf eine Niedertemperatur, mittels der MT-Temperierstelle der MT-Bereich
auf eine Mitteltemperatur und mittels der HT-Temperierstelle der HT-Bereich auf eine
Hochtemperatur temperierbar ist, wobei die Niedertemperatur niedriger als die Mitteltemperatur
und die Mitteltemperatur niedriger als die Hochtemperatur ist,
wobei die Anordnung ein zentrales Wärmeaustauschsystem aufweist, welches derart ausgestaltet
ist, dass die NT-Temperierstelle, die MT-Temperierstelle und die HT-Temperierstelle
über das zentrale Wärmeaustauschsystem temperierbar sind, wobei ein Rohrsystem des
zentralen Wärmeaustauschsystem von einem Wärmeaustauschfluid durchströmbar ist und
wobei das Wärmeaustauschsystem mit der NT-Temperierstelle, der MT-Temperierstelle
und der HT-Temperierstelle derart in Verbindung steht, dass Wärmeströme zwischen der
NT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid, zwischen der MT-Temperierstelle und
dem Wärmeaustauschfluid und zwischen der HT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid
übertragbar sind.
[0009] Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Wärme, die auf das Wärmeaustauschfluid
übertragen wurde, anderen Temperierstellen zur Verfügung gestellt werden kann, die
angewärmt werden sollen. Dies kann insbesondere während eines Anfahrvorgangs von Vorteil
sein, bei dem verschiedene Bereiche noch nicht auf Betriebstemperatur gebracht sind.
[0010] Bei einer derartigen Anordnung kann grundsätzlich jede der Temperierstellen als ein
getrennter Primärkreis ausgebildet sein, der so gestaltet ist, dass der Wärmestrom
über einen Wärmetauscher an einen Sekundärkreis abführbar ist. Ein solcher Sekundärkreis
ist bevorzugt Bestandteil des zentralen Wärmeaustauschsystems oder ein weiterer geschlossener
Kreislauf, der mit dem zentralen Wärmeaustauschsystem in wärmeaustauschender Beziehung
steht. Allerdings kann auch jede der Temperierstellen als direkt von einem Prozessmittel,
insbesondere dem Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem, durchströmter
Kreislauf ausgebildet sein, derart, dass der Wärmestrom zusammen mit dem im Kreislauf
zirkulierenden Prozessmittel übertragen wird, so dass der Wärmestrom an die strömende
Trägermasse des Prozessmittelstroms gekoppelt ist. Mit Prozessmittel werden beliebige
Fluide bezeichnet, welche zum Betrieb von Druckmaschinen diesen zugeführt werden und/oder
in den Druckmaschinen zirkuliert werden, insbesondere Feuchtwasser Reinigungsmittel,
Getriebeöl und/oder andere Fluide, welche zur Kühlung bestimmter Komponenten eingesetzt
werden.
[0011] Denkbar ist auch eine Gestaltung der Temperierstellen, bei der die beiden Gestaltungen
kombiniert sind. Ein getrennter Primärkreis in dem beschriebenen Sinn kann als offener
Primärkreis ausgebildet sein, bei dem das Fluid an der Temperierstelle zum Teil verbraucht
wird, wie z.B. bei Feuchtwasser, oder als geschlossener Primärkreis, bei dem in jedem
Punkt des Primärkreises der Zustrom gleich dem Abstrom ist.
[0012] Feuchtmittel wird an Druckmaschinen unter anderem dazu eingesetzt, die nicht druckenden
Stellen einer Druckplatte zu benetzen, um so eine Farbannahme in diesen Bereichen
zu verhindern. Überschüssiges Feuchtwasser wird aufgefangen und in den Kreislauf zurückgeführt.
Da Feuchtwasser häufig flüchtige Bestandteile aufweist, wird Feuchtwasser in der Regel
auf niedrige Temperaturen gekühlt, bevor es auf die Druckplatten aufgetragen wird.
Hierdurch wird eine Verdunstung der flüchtigen Bestandteile deutlich reduziert, wenn
auch nicht gänzlich verhindert. Dieser Bereich einer Druckmaschine wird in der Regel
ein NT-Bereich im Sinn der Erfindung sein, welcher durch die NT-Temperierstelle temperiert
wird. Da an dieser Stelle, wie gerade beschrieben, Feuchtwasser nur teilweise in den
Kreislauf rückgeführt wird, soweit es nicht verbraucht wurde, wird dieser Kreislauf
als "offen" bezeichnet. Zusätzlich kann ein derartiger NT-Bereich auch durch einen
bevorzugt geschlossenen Kreislauf temperiert werden, z.B. durch einen Kreislauf im
Inneren eines Druckzylinders. Auch dieser bevorzugt geschlossene Kreislauf wäre Bestandteil
der NT-Temperierstelle und könnte im beschriebenen Fall bevorzugt ebenfalls mit Feuchtwasser
aber auch mit einem anderen Prozessmittel temperiert werden.
[0013] Die Übertragung der Wärme zwischen den Temperierstellen und dem zentralen Wärmeaustauschsystem
erfolgt bevorzugt ohne Umwandlung der Energieform Wärmeenergie in elektrische Energie
oder andere Energieformen. Diese Betrachtung trifft auch bei Zwischenschaltung einer
Kältemaschine zu. In der Kältemaschine wird vom Kältemittel Wärme durch Verdunsten
aufgenommen, das Kältemittel wird beim Komprimieren weiter erwärmt und gibt dann über
einen Wärmetauscher den gesamten Wärmeüberschuss an die Umgebung bzw. an das Wärmeaustauschfluid
ab. Dabei wird durch die mechanische Energie im Kompressor aber nur "zusätzlich" Wärme
erzeugt. Auch beim Einsatz einer Kältemaschine wird daher die bereits aufgenommene
Wärme nicht umgewandelt sondern ist nach wie vor im Kältemittel vorhanden und wird
von diesem als Bestandteil der Abwärme an das Wärmeaustauschsystem abgegeben.
[0014] Die Temperaturniveaus werden vorliegend nur zu dem Zweck mit den Begriffen "hoch"
"mittel" und "nieder" bezeichnet, um eine nicht unwesentliche Differenz zwischen den
Betriebstemperaturen zu bezeichnen. Darüber hinaus haben die Begriffe keine Quantitative
Bedeutung. Jedoch liegt die Differenz zwischen dem NT-Bereich und dem MT-Bereich bevorzugt
bei zumindest 5°C. Die Differenz zwischen dem MT-Bereich und dem HT-Bereich liegt
bevorzugt bei zumindest 10°C. Besonders bevorzugt liegt die Betriebstemperatur des
NT-Bereichs zwischen 5°C und 15°C besonders bevorzugt im Bereich von ca. 10°C. Eine
derartige Betriebstemperatur kommt an Druckmaschinen insbesondere im Bereich eines
Feuchtwerks in Frage. Hinsichtlich des MT-Bereichs liegt die Betriebstemperatur bevorzugt
zwischen 15°C und 30°C besonders bevorzugt im Bereich von ca. 20°C und 25°C. Ein derartiger
Bereich möglicher Betriebstemperaturen kommt bei Druckmaschinen z.B. im Druckbereich
einer Druckmaschine, insbesondere an den Reiberwalzen und/oder den Duktorwalzen zum
Einsatz. Die Betriebstemperatur des HT-Bereichs liegt bevorzugt zwischen 45°C und
75°C und besonders bevorzugt im Bereich zwischen ca. 50°C und 65°C. Ein derartiger
Temperaturbereich kommt z.B. bei UV-Trocknern (Betriebstemperatur ca. 60°C), an Bogen-Leitblechen
(Betriebstemperatur ca. 50°C) und bei der Kühlung von Blasluft bzw. Druckluft zum
Einsatz (Betriebstemperatur zwischen 60°C und 90°C).
[0015] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
einen Kälteerzeuger aufweist, welcher derart angeordnet und beschaffen ist, dass mittels
des Kälteerzeugers die NT-Temperierstelle temperierbar ist. Ein derartiger Kälteerzeuger
weist bevorzugt eine Kältemaschine, noch bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine
mit einem Kondensator auf.
[0016] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
mittels des Kälteerzeugers sowohl die NT-Temperierstelle als auch die MT-Temperierstelle
temperierbar ist.
[0017] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der der Kälteerzeuger
derart angeordnet ist, dass der vom Kälteerzeuger erzeugte Abwärmestrom unmittelbar
an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar ist.
[0018] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der die Anordnung ferner eine Kühlvorrichtung
aufweist. Eine Kühlvorrichtung wird bevorzugt durch einen Wärmetauscher gebildet oder
weist einen Wärmetauscher auf, über den der anfallende Wärmestrom an die Umgebung
abgegeben werden kann. Ein derartiger Wärmetauscher kann z.B. ein Freikühler sein.
Mit Freikühler-Temperiergerät gemeint ist ein Gerät, das etwa die Temperatur der Umgebungsluft
ausnutzt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen. Das Wärmeaustauschfluid kann z.B.
direkt durch die Kühlvorrichtung fließen oder über einen zusätzlichen Wärmetauscher
mit dieser verbunden sein. Ein Freikühler kann bevorzugt als Adiabatfreikühler ausgeführt
werden, der mit einer Flüssigkeitsauftragsvorrichtung, insbesondere einer Sprühvorrichtung,
versehen ist, wobei auf Bereiche des Adiabatfreikühlers Flüssigkeit auftragbar ist,
so dass durch eine Verdunstung der Flüssigkeit die Kühlleistung vergrößerbar ist und/oder
auf niedrigere Temperaturen gekühlt werden kann. Dabei ist bevorzugt wenn die Flüssigkeit
von Parametern abhängig gesteuert auftragbar ist, z.B. wenn eine größere Kühlleistung
erforderlich ist und/oder wenn eine Herabsetzung der Kühltemperatur erforderlich ist,
z.B. wenn die Außentemperatur zu hoch ist. Eine Kühlvorrichtung kann auch einen flüssig/flüssig-Wärmetauscher
aufweisen, der z.B. mit Grundwasser o. ä. gekühlt wird; etc.
[0019] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
mittels der Kühlvorrichtung sowohl die HT-Temperierstelle als auch die MT-Temperierstelle
temperierbar ist.
[0020] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der der Kälteerzeuger
im Betriebszustand der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung zu der NT-Temperierstelle
steht.
[0021] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der die Kühlvorrichtung
im Betriebszustand der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung zu der HT-Temperierstelle
steht.
[0022] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der der Kälteerzeuger
und die Kühlvorrichtung im Betriebszustand der Druckmaschine in Abhängigkeit von einer
Umgebungstemperatur um die Kühlvorrichtung herum mit der MT-Temperierstelle in kühlende
Beziehung bringbar ist. Dabei ist die kühlende Beziehung ist bevorzugt dergestalt,
dass ein Abwärmestrom der MT-Temperierstelle an den Kälteerzeuger und/oder die Kühlvorrichtung
abführbar ist.
[0023] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der ein Wärmestrom von der MT-Temperierstelle und/oder der HT-Temperierstelle
an die Kühlvorrichtung über das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem
übertragbar ist.
[0024] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
einen Kälteproduzent aufweist, welcher derart angeordnet und beschaffen ist, dass
mittels des Kälteerzeugers der MT-Temperierstelle temperierbar ist. Der Kälteproduzent
umfasst bevorzugt eine Kältemaschine, bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine
mit einem Verdampfer und einem Kondensator und noch bevorzugter eine luftgekühlte
Kältemaschine.
[0025] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
mittels des Kälteproduzenten sowohl die MT-Temperierstelle als auch die NT-Temperierstelle
temperierbar ist.
[0026] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der der Kälteproduzent
derart angeordnet ist, dass der vom Kälteproduzent erzeugte Abwärmestrom unmittelbar
an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar ist.
[0027] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der der Kälteerzeuger und der Kälteproduzent
mit Kältemitteln mit unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen und/oder unterschiedlichen
Kondensationstemperaturen betrieben werden.
[0028] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
das zentrale Wärmeaustauschsystem einen Wärmeaustauschkreis mit einem zentralen Zulauf
und einem zentralen Ablauf aufweist, wobei sich zwischen dem zentralen Zulauf und
dem zentralen Ablauf mehrere parallel verlaufende Teilzweige erstrecken, wobei ein
Teilzulauf eines Teilzweiges zu einer der Temperierstellen verläuft, wobei ein Teilablauf
eines Teilzweiges von der Temperierstelle kommend zu dem zentralen Ablauf führt, derart
dass ein zentraler Wärmeaustauschfluidstrom im zentralen Zulauf in verschiedene Wärmeaustauschfluidteilströme
aufteilbar ist, wobei die verschiedenen Wärmeaustauschfluidteilströme verschiedenen
Temperierstellen zuleitbar sind und wobei die verschiedenen Wärmeaustauschfluidteilströme
von den verschiedenen Temperierstellen kommend in dem zentralen Ablauf wieder zu dem
zentralen Wärmeaustauschfluidstrom zusammenführbar sind. Dabei hat der zentrale Wärmeaustauschfluidstrom
im zentralen Zulauf und in den Teilzuläufen dieselbe Temperatur. Die Temperaturen
in den Teilabläufen unterscheiden sich je nach Betriebstemperatur der Betriebsstellen.
Die Teilfluidströme in den Teilabläufen werden in den jeweiligen Teilabschnitten des
zentralen Ablaufs vermischt, so dass in diesen Teilabschnitten jeweils eine andere
Temperatur herrscht, bis schließlich in Strömungsrichtung hinter dem letzten Teilablauf
sich alle Wärmeaustauschfluidteilströme im letzten Teilabschnitt des zentralen Ablaufs
vereinigen.
[0029] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der zumindest einer
der Teilzweige über ein Ventil absperrbar ist. Dabei ist das Ventil bevorzugt in Abhängigkeit
von der Betriebstemperatur an der Betriebsstelle und der Temperatur des zulaufenden
zentralen Wärmeaustauschfluidstroms und/oder des zulaufenden Wärmeaustauschfluidteilstroms
ansteuerbar, wobei das Ventil bevorzugt geschlossen wird, wenn die Temperatur des
zulaufenden zentralen Wärmeaustauschfluidstroms und/oder des zulaufenden Wärmeaustauschfluidteilstroms
höher ist als die (tatsächliche oder angestrebte) Betriebstemperatur an der Betriebsstelle.
[0030] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der zumindest
ein Teil des auf das Wärmeaustauschfluid übertragenen Wärmestroms an einen Wärmeverbraucher
abführbar ist. Derartige Wärmeverbraucher können z.B. eine Heizung für ein Farbreibertemperiergerät
und/oder eine Vorwärmvorrichtung zur Vorwärmung von Thermoluft, welche z.B. zur Trocknung
des bedruckten Bedruckstoffs einsetzbar ist, sein. Denkbar sind auch beliebige andere
Wärmeverbraucher.
[0031] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der der abführbare Teil
des Wärmestroms im Teilablauf eines Teilzweiges entnehmbar ist. Bevorzugt wird der
Teil des Wärmestroms in einem Teilzweig entnommen, der ein für den jeweiligen Wärmeverbraucher
geeignetes Temperaturniveau aufweist. Bevorzugt wird der Teil des Wärmestroms in einem
Teilzweig mit einem hohen Temperaturniveau entnommen, insbesondere im Teilablauf hinter
der HT-Temperierstelle da an dieser Stelle des zentralen Wärmeaustauschsystems i.d.R.
das höchste Temperaturniveau herrscht. Ferner ist bevorzugt, dass die Anordnung derart
gestaltet ist, dass unterschiedliche Teile des gesamten Wärmestroms für unterschiedliche
Wärmeverbraucher an verschiedenen Stellen des zentralen Wärmeaustauschsystems mit
unterschiedlichen Temperaturniveaus abführbar sind.
[0032] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der die Kühlvorrichtung vom Wärmeaustauschfluidstrom unmittelbar durchflossen
wird, wobei der Wärmeaustauschfluidstrom über eine mit einem Bypassventil ansteuerbare
Bypassleitung an der Kühlvorrichtung vorbeileitbar ist.
[0033] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Kühlvorrichtung
einen separaten Kühlkreislauf aufweist, der über einen Wärmetauscher mit dem Wärmeaustauschfluidstrom
in wärmeaustauschender Beziehung steht, wobei der separate Kühlkreislauf über ein
Kühlkreislaufventil ansteuerbar ist.
[0034] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
das Bypassventil bzw. das Kühlkreislaufventil für den Fall angesteuert absperrbar
ist, dass die angestrebte Betriebstemperatur einer der mit dem zentralen Wärmeaustauschsystem
verbundenen Temperierstellen noch nicht erreicht wurde und/oder die Temperatur im
Zulauf des zentralen Wärmeaustauschsystems höher ist als die tatsächliche Temperatur
der betreffenden Temperierstelle.
[0035] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der das zentrale
Wärmeaustauschsystem mit einzelnen vom zentralen Wärmeaustauschsystem hydraulisch
getrennten Temperierstellen-Kreisläufen in wärmeaustauschender Beziehung steht. Hydraulisch
getrennt im hier verwendeten Sinn bedeutete, ohne Strömungsverbindung, über die ein
Wärmestrom zusammen mit einem Fluidstrom übertragbar wäre. Bei dieser bevorzugten
Ausführungsform bleiben die Fluidkreisläufe getrennt und können daher z.B. mit verschiedenen
Temperierfluiden betrieben werden. An das zentrale Wärmeaustauschsystem werden von
den hydraulisch getrennt vorgesehenen Temperierstellen-Kreisläufen demnach lediglich
die jeweiligen Wärmeströme übertragen. Dabei kann in dem zentralen Wärmeaustauschsystem
bevorzugt ein zentraler Wärmetauscher vorgesehen werden, der mit mehreren oder allen
der Temperierstellen-Kreisläufen in wärmetauschender Beziehung steht, wobei die Wärmeströme
der betreffenden Temperierstellen-Kreisläufe auf ein in dem zentralen Wärmetauscher
vorgesehenes Wärmeaustauschfluid übertragen werden. Demnach werden bei dieser bevorzugten
Ausführungsform die verschiedenen Temperaturniveaus in den Temperierstellen-Kreisläufen
auf eine Temperatur des Wärmeaustauschfluid in dem in dem zentralen Wärmetauscher
vereinheitlicht.
[0036] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der die wärmeaustauschende Beziehung
zwischen einem der voneinander getrennten Temperierstellen-Kreisläufen und dem zentralen
Wärmeaustauschsystem trennbar ausgestaltet ist, derart, dass von dem Temperierstellen-Kreislauf
auf das zentrale Wärmeaustauschsystem kein Wärmestrom mehr übertragbar ist. Eine Trennung
eines der Temperierstellen-Kreisläufe kann bevorzugt über eine jeweilige über ein
Ventil ansteuerbare Bypassleitung ausgestaltet werden. Dabei ist das Ventil bevorzugt
in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur an der jeweiligen Betriebsstelle und der
Temperatur des Wärmeaustauschfluids im zentralen Wärmeaustauschsystems ansteuerbar
ausgestaltet, wobei das Ventil bevorzugt geschlossen wird, wenn die Temperatur des
Wärmeaustauschfluids höher ist als die (tatsächliche oder angestrebte) Betriebstemperatur
an der Betriebsstelle.
[0037] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
zumindest ein Teil des auf das Wärmeaustauschfluid übertragenen Wärmestroms an einen
Wärmeverbraucher abführbar ist. Ein derartiger Wärmeverbraucher kann z.B. eine Heizung
für ein Farbreibertemperiergerät und/oder Vorwärmvorrichtung aufweisen, die z.B. zur
Vorwärmung von Thermoluft einsetzbar ist, welche z.B. zur Trocknung des bedruckten
Bedruckstoffs verwendet werden kann.
[0038] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der zumindest ein Teil
eines an einer der Betriebsstellen anfallenden Abwärmestroms an einen Wärmeverbraucher
abführbar ist, wobei die Anordnung derart gestaltet ist, dass dieser Abwärmestrom
von einer Stelle des jeweiligen Temperierstellen-Kreislaufs abführbar ist, welche
von der Betriebsstelle stromabwärtig vor dem zentralen Wärmeaustauschsystem angeordnet
ist. Bevorzugt wird zu diesem Zweck in dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf ein
Wärmeverbraucherwärmetauscher vorgesehen, der von dem jeweiligen Temperierfluid in
dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf, welches in Richtung des zentralen Wärmeaustauschsystems
strömt, durchflossen wird. Dieses überträgt den Teil des Wärmestroms auf den jeweiligen
Einspeiskreis des Wärmeverbrauchers. Dabei kann vorteilhaft demjenigen Temperierstellen-Kreislauf
Wärme entnommen werden, der ein für den jeweiligen Wärmeverbraucher geeignetes Temperaturniveau
aufweist. Bevorzugt wird der Teil des Wärmestroms in einem Temperierstellen-Kreislauf
mit einem hohen Temperaturniveau entnommen, insbesondere dem Temperierstellen-Kreislauf
der HT-Temperierstelle da dieser i.d.R. das höchste Temperaturniveau aufweist. Ferner
ist bevorzugt, dass die Anordnung derart gestaltet ist, dass unterschiedliche Teile
des gesamten Wärmestroms für unterschiedliche Wärmeverbraucher aus verschiedenen Temperierstellen-Kreisläufen
mit unterschiedlichen Temperaturniveaus abführbar sind.
[0039] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der die Kühlvorrichtung
vom Wärmeaustauschfluidstrom unmittelbar durchflossen wird, wobei der Wärmeaustauschfluidstrom
über eine mit einem Bypassventil ansteuerbare Bypassleitung an der Kühlvorrichtung
vorbeileitbar ist.
[0040] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Kühlvorrichtung
einen separaten Kühlkreislauf aufweist, der über einen Wärmetauscher mit dem Wärmeaustauschfluidstrom
in wärmeaustauschender Beziehung steht, wobei der separate Kühlkreislauf über ein
Kühlkreislaufventil ansteuerbar ist.
[0041] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der das Bypassventil bzw. das Kühlkreislaufventil für den Fall angesteuert absperrbar
ist, dass die angestrebte Betriebstemperatur einer der mit dem zentralen Wärmeaustauschsystem
verbundenen Temperierstellen noch nicht erreicht wurde und/oder die Temperatur im
Zulauf des zentralen Wärmeaustauschsystems höher ist als die tatsächliche Temperatur
der betreffenden Temperierstelle.
[0042] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
einen Pufferspeicher aufweist, in dem Wärme in einem Wärmespeicherstoff zwischenspeicherbar
ist.
[0043] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
der Wärmespeicherstoff eine größere Menge an Wärmeaustauschfluid aufweist.
[0044] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der zwei zentrale
Wärmeaustauschsysteme vorgesehen sind, wobei eines der beiden zentralen Wärmeaustauschsysteme
zur Versorgung von Wärmeverbrauchern mit Wärme vorgesehen ist, wie in den Ansprüchen
A17 bis A21 und A24 bis A29 beschrieben ist und wobei das andere der beiden zentralen
Wärmeaustauschsysteme die Kühlvorrichtung aufweist.
[0045] Die folgenden Aspekte der Erfindung betreffen andere Ausgestaltungen derselben Erfindung.
Es wird daher im Wesentlichen dieselbe Terminologie verwendet. Die oben gemachten
Ausführungen hinsichtlich einzelner Begriffe, Vorteile und Ausführungen gelten daher
auch für die folgenden Aspekte.
[0046] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung an einer Druckmaschine,
aufweisend zumindest eine Niedertemperatur-Temperierstelle (NT-Temperierstelle), zumindest
eine Mitteltemperatur-Temperierstelle (MT-Temperierstelle) und zumindest eine Hochtemperatur-Temperierstelle
(HT-Temperierstelle), welche an einem Niedertemperaturbereich (NT-Bereich), einem
Mitteltemperaturbereich (MT-Bereich) und zumindest einem Hochtemperaturbereich (HT-Bereich)
einer Druckmaschine angeordnet und derart gestaltet sind, dass mittels der NT-Temperierstelle
der NT-Bereich auf eine Niedertemperatur, mittels der MT-Temperierstelle der MT-Bereich
auf eine Mitteltemperatur und mittels der HT-Temperierstelle der HT-Bereich auf eine
Hochtemperatur temperierbar ist, wobei die Niedertemperatur niedriger als die Mitteltemperatur
und die Mitteltemperatur niedriger als die Hochtemperatur ist,
wobei die Anordnung ferner eine Niedertemperaturtemperiervorrichtung (NT-Temperiervorrichtung)
und eine Hochttemperaturtemperiervorrichtung (HT-Temperiervorrichtung) aufweist,
wobei die MT-Temperierstelle sowohl über die NT-Temperiervorrichtung als auch über
die HT-Temperiervorrichtung temperierbar ist.
[0047] Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass z.B. die NT-Temperiervorrichtung z.B. auf
eine niedrige Temperatur auslegbar ist, welche je nach Ausführungsform z.B. einer
NT-Temperierstelle an der Druckmaschine ohnehin Verwendung findet, wohingegen die
HT-Temperiervorrichtung so ausgelegt werden kann, dass sie energiesparend die Umgebungstemperatur
zur Temperierung nutzen kann. Daher kann eine erfindungsgemäße Ausführungsform je
nach Umgebungstemperatur und gewünschter Betriebstemperatur vorteihaft so gestaltet
werden, dass die gewünschte Betriebstemperatur unter einer hinsichtlich gewünschter
Leistung und optimalen Energieausnutztung optimierten Kombination beider Temperiervorrichtungen
erzielt wird.
[0048] Dabei ist ein wesentlicher Bestandteil der HT-Temperiervorrichtung bevorzugt ein
Freikühler. Die verschiedenen Temperaturniveaus werden vorliegend nur zu dem Zweck
mit den Begriffen "hoch" "mittel" und "nieder" bezeichnet, um eine nicht unwesentliche
Differenz zwischen den Betriebstemperaturen zu bezeichnen. Darüber hinaus haben die
Begriffe keine Quantitative Bedeutung. Jedoch liegt die Differenz zwischen dem NT-Bereich
und dem MT-Bereich bevorzugt bei zumindest 5°C. Die Differenz zwischen dem MT-Bereich
und dem HT-Bereich liegt bevorzugt bei zumindest 10°C. Besonders bevorzugt liegt die
Betriebstemperatur des NT-Bereichs zwischen 5°C und 15°C besonders bevorzugt im Bereich
von ca. 10°C. Eine derartige Betriebstemperatur kommt an Druckmaschinen insbesondere
im Bereich eines Feuchtwerks in Frage. Hinsichtlich des MT-Bereichs liegt die Betriebstemperatur
bevorzugt zwischen 15°C und 30°C besonders bevorzugt im Bereich von ca. 20°C und 25°C.
Ein derartiger Bereich möglicher Betriebstemperaturen kommt bei Druckmaschinen z.B.
im Druckbereich einer Druckmaschine, insbesondere an den Reiberwalzen und/oder den
Duktorwalzen zum Einsatz. Die Betriebstemperatur des HT-Bereichs liegt bevorzugt zwischen
45°C und 75°C und besonders bevorzugt im Bereich zwischen ca. 50°C und 65°C. Ein derartiger
Temperaturbereich kommt z.B. bei UV-Trocknern (Betriebstemperatur ca. 60°C), an Bogen-Leitblechen
(Betriebstemperatur ca. 50°C) und bei der Kühlung von Blasluft bzw. Druckluft zum
Einsatz (Betriebstemperatur zwischen 60°C und 90°C).
[0049] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die NT-Temperiervorrichtung
und die HT-Temperiervorrichtung derart mit der MT-Temperierstelle verbunden sind,
dass die MT-Temperierstelle gleichzeitig durch die NT-Temperiervorrichtung und die
HT-Temperiervorrichtung temperierbar ist.
[0050] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
die NT-Temperiervorrichtung und die HT-Temperiervorrichtung derart mit der MT-Temperierstelle
verbunden sind, dass die MT-Temperierstelle in Abhängigkeit von bestimmten Parametern
zu einer bestimmten Zeit entweder durch die NT-Temperiervorrichtung oder die HT-Temperiervorrichtung
temperierbar ist. Derartige Parameter können z.B. die tatsächliche und/oder angestrebte
Temperatur der MT-Betriebsstelle und/oder der durch die HT-Temperiervorrichtung erzielbare
Temperierbereich sein. Dieser Temperierbereich kann wiederum von der Temperatur eines
Wärmeaustauschfluids abhängen. Ferner ist denkbar, dass wenn die die HT-Temperiervorrichtung
ein Freikühler ist, wie er oben beschrieben wurde, ein derartiger Parameter die Umgebungstemperatur
um den Freikühler ist.
[0051] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der die NT-Temperiervorrichtung
einen Kälteerzeuger aufweist. Ein derartiger Kälteerzeuger weist bevorzugt eine Kältemaschine,
noch bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine mit einem Kondensator auf.
[0052] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
ein zentrales Wärmeaustauschsystem aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass
die NT-Temperierstelle, die MT-Temperierstelle und die HT-Temperierstelle über das
zentrale Wärmeaustauschsystem temperierbar sind, wobei ein Rohrsystem des zentralen
Wärmeaustauschsystem von einem Wärmeaustauschfluid durchströmbar ist, und wobei das
Wärmeaustauschsystem mit der NT-Temperierstelle, der MT-Temperierstelle und der HT-Temperierstelle
derart in Verbindung steht, dass Wärmeströme sowohl zwischen der NT-Temperierstelle
und dem Wärmeaustauschfluid, als auch zwischen der MT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid
als auch zwischen der HT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid übertragbar sind.
Die Übertragung der Wärme zwischen den Temperierstellen und dem zentralen Wärmeaustauschsystem
erfolgt bevorzugt ohne Umwandlung der Energieform Wärmeenergie in elektrische Energie
oder andere Energieformen. Dies trifft auch bei Zwischenschaltung einer Kältemaschine
zu. In der Kältemaschine wird vom Kältemittel Wärme durch Verdunsten aufgenommen,
das Kältemittel wird beim Komprimieren (mechanische Energie) weiter erwärmt und gibt
dann über einen Wärmetauscher den gesamten Wärmeüberschuss an die Umgebung bzw. an
das Wärmeaustauschfluid ab. Dabei wird durch die mechanische Energie im Kompressor
aber nur "zusätzlich" Wärme erzeugt. Auch beim Einsatz einer Kältemaschine wird daher
die bereits aufgenommene Wärme nicht umgewandelt sondern ist nach wie vor im Kältemittel
vorhanden und wird von diesem als Bestandteil der Abwärme an das Wärmeaustauschsystem
abgegeben.
[0053] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
der Kälteerzeuger derart angeordnet ist, dass der vom Kälteerzeuger erzeugte Abwärmestrom
unmittelbar an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar
ist.
[0054] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der die HT-Temperiervorrichtung
eine Kühlvorrichtung aufweist. Eine Kühlvorrichtung wird bevorzugt durch einen Wärmetauscher
gebildet oder weist einen Wärmetauscher auf, über den der anfallende Wärmestrom an
die Umgebung abgegeben werden kann. Ein derartiger Wärmetauscher kann z.B. ein Freikühler
sein. Mit Freikühler-Temperiergerät gemeint ist ein Gerät, das etwa die Temperatur
der Umgebungsluft ausnutzt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen. Das Wärmeaustauschfluid
kann z.B. ein Prozessmittel sein. Mit Prozessmittel werden beliebige Fluide bezeichnet,
welche zum Betrieb von Druckmaschinen diesen zugeführt werden und/oder in den Druckmaschinen
zirkuliert werden, insbesondere Feuchtwasser Reinigungsmittel, Getriebeöl und/oder
andere Fluide, welche zur Kühlung bestimmter Komponenten eingesetzt werden. Ein Freikühler
kann bevorzugt als Adiabatfreikühler ausgeführt werden, der mit einer Flüssigkeitsauftragsvorrichtung,
insbesondere einer Sprühvorrichtung, versehen ist, wobei auf Bereiche des Adiabatfreikühlers
Flüssigkeit auftragbar ist, so dass durch eine Verdunstung der Flüssigkeit die Kühlleistung
vergrößerbar ist und/oder auf niedrigere Temperaturen gekühlt werden kann. Dabei ist
bevorzugt wenn die Flüssigkeit von Parametern abhängig gesteuert auftragbar ist, z.B.
wenn eine größere Kühlleistung erforderlich ist und/oder wenn eine Herabsetzung der
Kühltemperatur erforderlich ist, z.B. wenn die Außentemperatur zu hoch ist. Eine Kühlvorrichtung
kann auch einen flüssig/flüssig-Wärmetauscher aufweisen, der z.B. mit Grundwasser
o. ä. gekühlt wird; etc.
[0055] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der der Kälteerzeuger im Betriebszustand
der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung zu der NT-Temperierstelle steht.
[0056] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
die Kühlvorrichtung im Betriebszustand der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung
zu der HT-Temperierstelle steht.
[0057] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
ein zentrales Wärmeaustauschsystem aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass
die NT-Temperierstelle, die MT-Temperierstelle und die HT-Temperierstelle über das
zentrale Wärmeaustauschsystem temperierbar sind, wobei ein Rohrsystem des zentralen
Wärmeaustauschsystem von einem Wärmeaustauschfluid durchströmbar ist, und wobei das
Wärmeaustauschsystem mit der NT-Temperierstelle, der MT-Temperierstelle und der HT-Temperierstelle
derart in Verbindung steht, dass Wärmeströme sowohl zwischen der NT-Temperierstelle
und dem Wärmeaustauschfluid, als auch zwischen der MT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid
als auch zwischen der HT-Temperierstelle und dem Wärmeaustauschfluid übertragbar sind.
[0058] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
die Anordnung derart gestaltet ist, dass ein Wärmestrom von der MT-Temperierstelle
und/oder der HT-Temperierstelle an die Kühlvorrichtung über das Wärmeaustauschfluid
im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar ist.
[0059] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der die Anordnung
ferner einen Kälteproduzenten aufweist, welcher derart angeordnet und beschaffen ist,
dass mittels des Kälteerzeugers der MT-Temperierstelle temperierbar ist. Der Kälteproduzent
umfasst bevorzugt eine Kältemaschine, bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine
mit einem Verdampfer und einem Kondensator und noch bevorzugter eine luftgekühlte
Kältemaschine.
[0060] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der mittels des Kälteproduzenten
sowohl die MT-Temperierstelle als auch die NT-Temperierstelle temperierbar ist.
[0061] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
der Kälteproduzent derart angeordnet ist, dass der vom Kälteproduzent erzeugte Abwärmestrom
unmittelbar an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar
ist.
[0062] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der der Kälteerzeuger
und der Kälteproduzent mit Kältemitteln mit unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen
und/oder unterschiedlichen Kondensationstemperaturen betrieben werden.
[0063] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der das zentrale
Wärmeaustauschsystem einen Wärmeaustauschkreis mit einem zentralen Zulauf und einem
zentralen Ablauf aufweist, wobei sich zwischen dem zentralen Zulauf und dem zentralen
Ablauf mehrere parallel verlaufende Teilzweige erstrecken, wobei ein Teilzulauf eines
Teilzweiges zu einer der Temperierstellen verläuft, wobei ein Teilablauf eines Teilzweiges
von der Temperierstelle kommend zu dem zentralen Ablauf führt, derart dass ein zentraler
Wärmeaustauschfluidstrom im zentralen Zulauf in verschiedene Wärmeaustauschfluidteilströme
aufteilbar ist, wobei die verschiedenen Wärmeaustauschfluidteilströme verschiedenen
Temperierstellen zuleitbar sind und wobei die verschiedenen Wärmeaustauschfluidteilströme
von den verschiedenen Temperierstellen kommend in dem zentralen Ablauf wieder zu dem
zentralen Wärmeaustauschfluidstrom zusammenführbar sind. Dabei hat der zentrale Wärmeaustauschfluidstrom
im zentralen Zulauf und in den Teilzuläufen dieselbe Temperatur. Die Temperaturen
in den Teilabläufen unterscheiden sich je nach Betriebstemperatur der Betriebsstellen.
Die Teilfluidströme in den Teilabläufen werden in den jeweiligen Teilabschnitten des
zentralen Ablaufs vermischt, so dass in diesen Teilabschnitten jeweils eine andere
Temperatur herrscht, bis schließlich in Strömungsrichtung hinter dem letzten Teilablauf
sich alle Wärmeaustauschfluidteilströme im letzten Teilabschnitt des zentralen Ablaufs
vereinigen.
[0064] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der zumindest einer
der Teilzweige über ein Ventil absperrbar ist. Dabei ist das Ventil bevorzugt in Abhängigkeit
von der Betriebstemperatur an der Betriebsstelle und der Temperatur des zulaufenden
zentralen Wärmeaustauschfluidstroms und/oder des zulaufenden Wärmeaustauschfluidteilstroms
ansteuerbar, wobei das Ventil bevorzugt geschlossen wird, wenn die Temperatur des
zulaufenden zentralen Wärmeaustauschfluidstroms und/oder des zulaufenden Wärmeaustauschfluidteilstroms
höher ist als die (tatsächliche oder angestrebte) Betriebstemperatur an der Betriebsstelle.
[0065] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der zumindest ein Teil des auf das Wärmeaustauschfluid übertragenen Wärmestroms
an einen Wärmeverbraucher abführbar ist. Derartige Wärmeverbraucher können z.B. eine
Heizung für ein Farbreibertemperiergerät und/oder eine Vorwärmvorrichtung zur Vorwärmung
von Thermoluft, welche z.B. zur Trocknung des bedruckten Bedruckstoffs einsetzbar
ist, sein. Denkbar sind auch beliebige andere Wärmeverbraucher.
[0066] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der der abführbare Teil des Wärmestroms im Teilablauf eines Teilzweiges entnehmbar
ist. Bevorzugt wird der Teil des Wärmestroms in einem Teilzweig entnommen, der ein
für den jeweiligen Wärmeverbraucher geeignetes Temperaturniveau aufweist. Bevorzugt
wird der Teil des Wärmestroms in einem Teilzweig mit einem hohen Temperaturniveau
entnommen, insbesondere im Teilablauf hinter der HT-Temperierstelle da an dieser Stelle
des zentralen Wärmeaustauschsystems i.d.R. das höchste Temperaturniveau herrscht.
Ferner ist bevorzugt, dass die Anordnung derart gestaltet ist, dass unterschiedliche
Teile des gesamten Wärmestroms für unterschiedliche Wärmeverbraucher an verschiedenen
Stellen des zentralen Wärmeaustauschsystems mit unterschiedlichen Temperaturniveaus
abführbar sind.
[0067] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Kühlvorrichtung
vom Wärmeaustauschfluidstrom unmittelbar durchflossen wird und wobei der Wärmeaustauschfluidstrom
über eine mit einem Bypassventil ansteuerbare Bypassleitung an der Kühlvorrichtung
vorbeileitbar ist.
[0068] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
die Kühlvorrichtung einen separaten Kühlkreislauf aufweist, der über einen Wärmetauscher
mit dem Wärmeaustauschfluidstrom in wärmeaustauschender Beziehung steht, wobei der
separate Kühlkreislauf über ein Kühlkreislaufventil ansteuerbar ist.
[0069] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der das Bypassventil
bzw. das Kühlkreislaufventil für den Fall angesteuert absperrbar ist, dass die angestrebte
Betriebstemperatur einer der mit dem zentralen Wärmeaustauschsystem verbundenen Temperierstellen
noch nicht erreicht wurde und/oder die Temperatur im Zulauf des zentralen Wärmeaustauschsystems
höher ist als die tatsächliche Temperatur der betreffenden Temperierstelle.
[0070] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der das zentrale Wärmeaustauschsystem
mit einzelnen vom zentralen Wärmeaustauschsystem hydraulisch getrennten Temperierstellen-Kreisläufen
in wärmeaustauschender Beziehung steht. Hydraulisch getrennt im hier verwendeten Sinn
bedeutete, ohne Strömungsverbindung, über die ein Wärmestrom zusammen mit einem Fluidstrom
übertragbar wäre. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform bleiben die Fluidkreisläufe
getrennt und können daher z.B. mit verschiedenen Temperierfluiden betrieben werden.
An das zentrale Wärmeaustauschsystem werden von den hydraulisch getrennt vorgesehenen
Temperierstellen-Kreisläufen demnach lediglich die jeweiligen Wärmeströme übertragen.
Dabei kann in dem zentralen Wärmeaustauschsystem bevorzugt ein zentraler Wärmetauscher
vorgesehen werden, der mit mehreren oder allen der Temperierstellen-Kreisläufen in
wärmetauschender Beziehung steht, wobei die Wärmeströme der betreffenden Temperierstellen-Kreisläufe
auf ein in dem zentralen Wärmetauscher vorgesehenes Wärmeaustauschfluid übertragen
werden. Demnach werden bei dieser bevorzugten Ausführungsform die verschiedenen Temperaturniveaus
in den Temperierstellen-Kreisläufen auf eine Temperatur des Wärmeaustauschfluid in
dem in dem zentralen Wärmetauscher vereinheitlicht.
[0071] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
die wärmeaustauschende Beziehung zwischen einem der voneinander getrennten Temperierstellen-Kreisläufen
und dem zentralen Wärmeaustauschsystem trennbar ausgestaltet ist, derart, dass von
dem Temperierstellen-Kreislauf auf das zentrale Wärmeaustauschsystem kein Wärmestrom
mehr übertragbar ist. Eine Trennung eines der Temperierstellen-Kreisläufe kann bevorzugt
über eine jeweilige über ein Ventil ansteuerbare Bypassleitung ausgestaltet werden.
Dabei ist das Ventil bevorzugt in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur an der jeweiligen
Betriebsstelle und der Temperatur des Wärmeaustauschfluids im zentralen Wärmeaustauschsystems
ansteuerbar ausgestaltet, wobei das Ventil bevorzugt geschlossen wird, wenn die Temperatur
des Wärmeaustauschfluids höher ist als die (tatsächliche oder angestrebte) Betriebstemperatur
an der Betriebsstelle.
[0072] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der zumindest ein Teil
des auf das Wärmeaustauschfluid übertragenen Wärmestroms an einen Wärmeverbraucher
abführbar ist. Derartige Wärmeverbraucher können z.B. eine Heizung für ein Farbreibertemperiergerät
und/oder eine Vorwärmvorrichtung zur Vorwärmung von Thermoluft, welche z.B. zur Trocknung
des bedruckten Bedruckstoffs einsetzbar ist, sein. Denkbar sind auch beliebige andere
Wärmeverbraucher.
[0073] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der zumindest
ein Teil eines an einer der Betriebsstellen anfallenden Abwärmestroms an einen Wärmeverbraucher
abführbar ist, wobei die Anordnung derart gestaltet ist, dass dieser Abwärmestrom
von einer Stelle des jeweiligen Temperierstellen-Kreislaufs abführbar ist, welche
von der Betriebsstelle stromabwärtig vor dem zentralen Wärmeaustauschsystem angeordnet
ist. Bevorzugt wird zu diesem Zweck in dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf ein
Wärmeverbraucherwärmetauscher vorgesehen, der von dem jeweiligen Temperierfluid in
dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf, welches in Richtung des zentralen Wärmeaustauschsystems
strömt, durchflossen wird. Dieses überträgt den Teil des Wärmestroms auf den jeweiligen
Einspeiskreis des Wärmeverbrauchers. Dabei kann vorteilhaft demjenigen Temperierstellen-Kreislauf
Wärme entnommen werden, der ein für den jeweiligen Wärmeverbraucher geeignetes Temperaturniveau
aufweist. Bevorzugt wird der Teil des Wärmestroms in einem Temperierstellen-Kreislauf
mit einem hohen Temperaturniveau entnommen, insbesondere dem Temperierstellen-Kreislauf
der HT-Temperierstelle da dieser i.d.R. das höchste Temperaturniveau aufweist. Ferner
ist bevorzugt, dass die Anordnung derart gestaltet ist, dass unterschiedliche Teile
des gesamten Wärmestroms für unterschiedliche Wärmeverbraucher aus verschiedenen Temperierstellen-Kreisläufen
mit unterschiedlichen Temperaturniveaus abführbar sind.
[0074] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Kühlvorrichtung
vom Wärmeaustauschfluidstrom unmittelbar durchflossen wird, wobei der Wärmeaustauschfluidstrom
über eine mit einem Bypassventil ansteuerbare Bypassleitung an der Kühlvorrichtung
vorbeileitbar ist.
[0075] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der die Kühlvorrichtung einen separaten Kühlkreislauf aufweist, der über einen
Wärmetauscher mit dem Wärmeaustauschfluidstrom in wärmeaustauschender Beziehung steht,
wobei der separate Kühlkreislauf über ein Kühlkreislaufventil ansteuerbar ist.
[0076] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der das Bypassventil
bzw. das Kühlkreislaufventil für den Fall angesteuert absperrbar ist, dass die angestrebte
Betriebstemperatur einer der mit dem zentralen Wärmeaustauschsystem verbundenen Temperierstellen
noch nicht erreicht wurde und/oder die Temperatur im Zulauf des zentralen Wärmeaustauschsystems
höher ist als die tatsächliche Temperatur der betreffenden Temperierstelle.
[0077] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
die Anordnung ferner einen Pufferspeicher aufweist, in dem Wärme in einem Wärmespeicherstoff
zwischenspeicherbar ist.
[0078] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der der Wärmespeicherstoff
eine größere Menge an Wärmeaustauschfluid aufweist.
[0079] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der zwei zentrale Wärmeaustauschsysteme
vorgesehen sind, wobei eines der beiden zentralen Wärmeaustauschsysteme zur Versorgung
von Wärmeverbrauchern mit Wärme vorgesehen ist, wie oben beschrieben ist und wobei
das andere der beiden zentralen Wärmeaustauschsysteme die Kühlvorrichtung aufweist.
[0080] Der erste und der dritte Aspekt der Erfindung betreffen andere Ausgestaltungen derselben
Erfindung, die in Bezug auf den zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben wurde. Es
wird daher im Wesentlichen dieselbe Terminologie verwendet. Die oben gemachten Ausführungen
hinsichtlich einzelner Begriffe, Vorteile und Ausführungen gelten daher auch für die
anderen Aspekte der Erfindung.
[0081] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung an einer Druckmaschine aufweisend
zumindest eine Niedertemperatur-Temperierstelle (NT-Temperierstelle) und zumindest
eine Mitteltemperatur-Temperierstelle (MT-Temperierstelle), welche an einem Niedertemperaturbereich
(NT-Bereich) und, einem Mitteltemperaturbereich (MT-Bereich) einer Druckmaschine angeordnet
und derart gestaltet sind, dass mittels der NT-Temperierstelle der NT-Bereich auf
eine Niedertemperatur und mittels der MT-Temperierstelle der MT-Bereich auf eine Mitteltemperatur
temperierbar ist, wobei die Niedertemperatur niedriger als die Mitteltemperatur ist,
wobei die NT-Temperierstelle und die MT-Temperierstelle über ein zentrales Wärmeaustauschsystem,
welches von einem Wärmeaustauschfluid durchströmbar ist, mit einem Wärmeverbrauchersystem
derart verbunden sind, dass die Abwärmeströme, welche bei der Temperierung an der
NT-Temperierstelle und der MT-Temperierstelle anfallen, zumindest teilweise an das
Wärmeverbrauchersystem übertragbar sind.
[0082] "Zumindest teilweise übertragbar" in dem Sinn bedeutet bevorzugt, dass von jeder
der beiden Temperierstellen zumindest ein Teilabwärmestrom an das Wärmeverbrauchersytem
übertragbar ist. Die Temperaturniveaus werden vorliegend nur zu dem Zweck mit den
Begriffen "nieder" und "mittel" bezeichnet, um eine nicht unwesentliche Differenz
zwischen den Betriebstemperaturen zu bezeichnen. Darüber hinaus haben die Begriffe
keine Quantitative Bedeutung. Daher sind die in Bezug auf diesen Aspekt der Erfindung
beschriebenen Begriffe - soweit lediglich zwei Temperaturniveaus beschrieben werden
- ebenso durch die in Bezug auf die anderen Aspekte der Erfindung beschriebenen Begriffe
"mittel" und "hoch" oder "nieder" und "hoch" ersetzbar.
[0083] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
eine Hochtemperatur-Temperierstelle (HT-Temperierstelle) aufweist, welche an einem
Hochtemperaturbereich (HT-Bereich) der Druckmaschine angeordnet und derart gestaltet
ist, dass mittels der HT-Temperierstelle der HT-Bereich auf eine Hochtemperatur temperierbar
ist, wobei Hochtemperatur höher als die Niedertemperatur und höher als die Mitteltemperatur
ist. Die Differenz zwischen dem NT-Bereich und dem MT-Bereich bevorzugt bei zumindest
5°C. Die Differenz zwischen dem MT-Bereich und dem HT-Bereich liegt bevorzugt bei
zumindest 10°C. Besonders bevorzugt liegt die Betriebstemperatur des NT-Bereichs zwischen
5°C und 15°C besonders bevorzugt im Bereich von ca. 10°C. Eine derartige Betriebstemperatur
kommt an Druckmaschinen insbesondere im Bereich eines Feuchtwerks in Frage. Hinsichtlich
des MT-Bereichs liegt die Betriebstemperatur bevorzugt zwischen 15°C und 30°C besonders
bevorzugt im Bereich von ca. 20°C und 25°C. Ein derartiger Bereich möglicher Betriebstemperaturen
kommt bei Druckmaschinen z.B. im Druckbereich einer Druckmaschine, insbesondere an
den Reiberwalzen und/oder den Duktorwalzen zum Einsatz. Die Betriebstemperatur des
HT-Bereichs liegt bevorzugt zwischen 45°C und 75°C und besonders bevorzugt im Bereich
zwischen ca. 50°C und 65°C. Ein derartiger Temperaturbereich kommt z.B. bei UV-Trocknern
(Betriebstemperatur ca. 60°C), an Bogen-Leitblechen (Betriebstemperatur ca. 50°C)
und bei der Kühlung von Blasluft bzw. Druckluft zum Einsatz (Betriebstemperatur zwischen
60°C und 90°C).
[0084] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
die Anordnung ferner ein zentrales Wärmereservoir aufweist, wobei an das zentrale
Wärmereservoir Wärmeverbraucher angeschlossen sind, an welche die Wärme aus dem zentralen
Wärmereservoir abführbar ist.
[0085] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der die Anordnung
derart gestaltet ist, dass von den Temperierstellen kommende, wärmeableitende Fluidströme
über Temperierstellenleitungen dem zentralen Wärmeaustauschsystem zugeführt werden,
wobei sich die Fluidströme in dem zentralen Wärmeaustauschsystem miteinander vereinigen.
Dadurch kann bevorzugt in dem Wärmereservoir ein großer Wärmepuffer geschaffen werden,
aus dem das Wärmeverbrauchersystem speisbar ist.
[0086] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der zumindest ein Teil eines an einer
der Betriebsstellen anfallenden Abwärmestroms an einen Wärmeverbraucher abführbar
ist, wobei die Anordnung derart gestaltet ist, dass dieser Abwärmestrom bzw. Teilabwärmestrom
von einer Stelle der jeweiligen Temperierstellenleitung abführbar ist, welche von
der Betriebsstelle stromabwärtig vor dem zentralen Wärmereservoir angeordnet ist.
[0087] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
die Anordnung derart gestaltet ist, dass für zumindest einen der von den Temperierstellen
kommenden, wärmeableitenden Fluidströme ein Temperierstellen-Kreislauf vorgesehen
ist, der vom zentralen Wärmereservoir hydraulisch getrennt ausgebildet ist, so dass
lediglich ein Wärmestrom vom wärmeableitenden Fluidstrom an das zentrale Wärmereservoir
übertragen wird. Es wird nur Fluidstrom an das zentrale Wärmereservoir übertragen
- nicht aber ein Fluidstrom. Der Temperierstellen-Kreislauf ist vom Wärmereservoir
hydraulisch getrennt. Dadurch können bevorzugt unterschiedliche Fluide eingesetzt
werden. Einzelne Temperierstellen-Kreisläufe können hydraulisch miteinander verbunden
werden und von anderen Temperierstellen-Kreisläufen hydraulisch getrennt werden.
[0088] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der zumindest ein Teil
eines an einer der Betriebsstellen anfallenden Abwärmestroms an einen Wärmeverbraucher
abführbar ist, ohne an das zentrale Wärmereservoir übertragen zu werden, wobei die
Anordnung derart gestaltet ist, dass dieser Abwärmestrom bzw. Teilabwärmestrom von
einer Stelle des jeweiligen Temperierstellen-Kreislaufs abführbar ist, welche von
der Betriebsstelle stromabwärtig vor dem zentralen Wärmereservoir angeordnet ist.
Bevorzugt wird zu diesem Zweck in dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf ein Wärmeverbraucherwärmetauscher
vorgesehen, der von dem jeweiligen Temperierfluid in dem jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf,
welches in Richtung des zentralen Wärmeaustauschsystems strömt, durchflossen wird.
Dieses überträgt den Teil des Wärmestroms auf den jeweiligen Einspeiskreis des Wärmeverbrauchers.
Dabei kann vorteilhaft demjenigen Temperierstellen-Kreislauf Wärme entnommen werden,
der ein für den jeweiligen Wärmeverbraucher geeignetes Temperaturniveau aufweist.
Bevorzugt wird der Teil des Wärmestroms in einem Temperierstellen-Kreislauf mit einem
hohen Temperaturniveau entnommen, insbesondere dem Temperierstellen-Kreislauf der
HT-Temperierstelle da dieser i.d.R. das höchste Temperaturniveau aufweist. Ferner
ist bevorzugt, dass die Anordnung derart gestaltet ist, dass unterschiedliche Teile
des gesamten Wärmestroms für unterschiedliche Wärmeverbraucher aus verschiedenen Temperierstellen-Kreisläufen
mit unterschiedlichen Temperaturniveaus abführbar sind.
[0089] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der das Wärmeaustauschsystem
mit zumindest zwei Temperierstellen derart in Verbindung steht, dass über das Wärmeaustauschfluid
ein Wärmestrom von einer der zumindest zwei Temperierstellen auf die andere der zumindest
zwei Temperierstellen übertragbar ist. Die Übertragung der Wärme zwischen den Temperierstellen
und dem zentralen Wärmeaustauschsystem erfolgt bevorzugt ohne Umwandlung der Energieform
Wärmeenergie in elektrische Energie oder andere Energieformen. Dies trifft auch bei
Zwischenschaltung einer Kältemaschine zu. In der Kältemaschine wird vom Kältemittel
Wärme durch Verdunsten aufgenommen, das Kältemittel wird beim Komprimieren (mechanische
Energie) weiter erwärmt und gibt dann über einen Wärmetauscher den gesamten Wärmeüberschuss
an die Umgebung bzw. an das Wärmeaustauschfluid ab. Dabei wird durch die mechanische
Energie im Kompressor aber nur "zusätzlich" Wärme erzeugt. Auch beim Einsatz einer
Kältemaschine wird daher die bereits aufgenommene Wärme nicht umgewandelt sondern
ist nach wie vor im Kältemittel vorhanden und wird von diesem als Bestandteil der
Abwärme an das Wärmeaustauschsystem abgegeben.
[0090] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der die Anordnung ferner
einen
Kälteerzeuger aufweist, welcher derart angeordnet und beschaffen ist, dass mittels des Kälteerzeugers
die NT-Temperierstelle temperierbar ist. Ein derartiger Kälteerzeuger weist bevorzugt
eine Kältemaschine und noch bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine mit
einem Kondensator auf.
[0091] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der mittels des Kälteerzeugers
sowohl die NT-Temperierstelle als auch die MT-Temperierstelle temperierbar ist.
[0092] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
der Kälteerzeuger derart angeordnet ist, dass der vom Kälteerzeuger erzeugte Abwärmestrom
unmittelbar an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar
ist. Abwärmestrom in dem Sinn ist derart zu verstehen, dass von dem Begriff sowohl
die von dem Kälteerzeuger aufgenommene Wärme - also die "erzeugte" Kälte - als auch
die von dem Kälteerzeuger produzierte Verlustwärme umfasst ist.
[0093] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der die Anordnung
ferner eine
Kühlvorrichtung aufweist. Eine Kühlvorrichtung wird bevorzugt durch einen Wärmetauscher gebildet
oder weist einen Wärmetauscher auf, über den der anfallende Wärmestrom an die Umgebung
abgegeben werden kann. Ein derartiger Wärmetauscher kann z.B. ein Freikühler sein.
Mit Freikühler-Temperiergerät gemeint ist ein Gerät, das etwa die Temperatur der Umgebungsluft
ausnutzt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen. Das Wärmeaustauschfluid kann z.B.
ein Prozessmittel sein. Mit Prozessmittel werden beliebige Fluide bezeichnet, welche
zum Betrieb von Druckmaschinen diesen zugeführt werden und/oder in den Druckmaschinen
zirkuliert werden, insbesondere Feuchtwasser Reinigungsmittel, Getriebeöl und/oder
andere Fluide, welche zur Kühlung bestimmter Komponenten eingesetzt werden. Ein Freikühler
kann bevorzugt als Adiabatfreikühler ausgeführt werden, der mit einer Flüssigkeitsauftragsvorrichtung,
insbesondere einer Sprühvorrichtung, versehen ist, wobei auf Bereiche des Adiabatfreikühlers
Flüssigkeit auftragbar ist, so dass durch eine Verdunstung der Flüssigkeit die Kühlleistung
vergrößerbar ist und/oder auf niedrigere Temperaturen gekühlt werden kann. Dabei ist
bevorzugt wenn die Flüssigkeit von Parametern abhängig gesteuert auftragbar ist, z.B.
wenn eine größere Kühlleistung erforderlich ist und/oder wenn eine Herabsetzung der
Kühltemperatur erforderlich ist, z.B. wenn die Außentemperatur zu hoch ist. Eine Kühlvorrichtung
kann auch einen flüssig/flüssig-Wärmetauscher aufweisen, der z.B. mit Grundwasser
o. ä. gekühlt wird; etc.
[0094] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der mittels der Kühlvorrichtung sowohl
die HT-Temperierstelle als auch die MT-Temperierstelle temperierbar ist.
[0095] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
der Kälteerzeuger im Betriebszustand der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung
zu der NT-Temperierstelle steht.
[0096] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der die Kühlvorrichtung
im Betriebszustand der Druckmaschine in permanent kühlender Beziehung zu der HT-Temperierstelle
steht.
[0097] Ferner weist eine solche Anordnung bevorzugt eine Gestaltung auf, bei der der Kälteerzeuger
und die Kühlvorrichtung im Betriebszustand der Druckmaschine in Abhängigkeit von einer
Umgebungstemperatur um die Kühlvorrichtung herum mit der MT-Temperierstelle in kühlende
Beziehung bringbar ist. Die kühlende Beziehung ist bevorzugt dergestalt, dass ein
Abwärmestrom der MT-Temperierstelle an den Kälteerzeuger und/oder die Kühlvorrichtung
abführbar ist.
[0098] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der ein Wärmestrom von
der MT-Temperierstelle und/oder der HT-Temperierstelle an die Kühlvorrichtung über
das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar ist.
[0099] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der die Anordnung ferner einen
Kälteproduzent aufweist, welcher derart angeordnet und beschaffen ist, dass mittels des Kälteerzeugers
der MT-Temperierstelle temperierbar ist. Ein derartiger Kälteproduzent weist bevorzugt
eine Kältemaschine, noch bevorzugter eine kompressorbetriebene Kältemaschine mit einem
Verdampfer und einem Kondensator, noch bevorzugter eine derartige luftgekühlte Kältemaschine
auf.
[0100] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine solche Anordnung,
bei der mittels des Kälteproduzenten sowohl die MT-Temperierstelle als auch die NT-Temperierstelle
temperierbar ist.
[0101] Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform der Anordnung, bei der der Kälteproduzent
derart angeordnet ist, dass der vom Kälteproduzent erzeugte Abwärmestrom unmittelbar
an das Wärmeaustauschfluid im zentralen Wärmeaustauschsystem übertragbar ist.
[0102] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform bezieht sich auf eine Anordnung, bei der
der Kälteerzeuger und der Kälteproduzent mit Kältemitteln mit unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen
und/oder unterschiedlichen Kondensationstemperaturen betrieben werden.
[0103] Vorzugsweise weist eine solche Anordnung eine Gestaltung auf, bei der das Wärmeaustauschsystem,
wie in den Ansprüchen A15 bis A28 in Bezug auf das Wärmeaustauschsystem beschrieben
ist, ausgeführt ist.
[0104] Bevorzugt ist ferner eine solche Anordnung, bei der die Anordnung ferner einen Pufferspeicher
aufweist, in dem Wärme in einem Wärmespeicherstoff zwischenspeicherbar ist.
[0105] Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform betrifft eine solche Anordnung, bei der
der Wärmespeicherstoff eine größere Menge an Wärmeaustauschfluid aufweist und wobei
das Wärmeaustauschfluid hydraulisch in Verbindung zu dem Wärmeaustauschfluid in dem
Wärmeaustauschsystem steht.
[0106] Weiterhin bevorzugt ist eine Gestaltung einer Anordnung, bei der zwei zentrale Wärmeaustauschsysteme
vorgesehen sind, wobei eines der beiden zentralen Wärmeaustauschsysteme zumindest
mit einem der Wärmeverbraucher verbunden ist, wie auf das oben beschriebene Wärmeaustauschsystem
dargelegt wurde, und wobei das andere der beiden zentralen Wärmeaustauschsysteme die
Kühlvorrichtung aufweist. Auch das die Kühlvorrichtung aufweisende zentrale Wärmeaustauschsystem
kann insbesondere hinsichtlich der Anbindung zu den Temperierstellen dieselben strukturellen
Merkmale aufweisen, wie das zentrale Wärmeaustauschsystem, welches mit dem Wärmeverbraucher
verbunden ist.
[0107] Dabei sind, wie bereits oben angemerkt, die drei verschiedenen Aspekte der Erfindung,
einheitlich zu verstehen, so dass auch die Ausführungen, die in Bezug auf den ersten
Aspekt der Erfindung gemacht wurden (z.B. zur Stütze der Ansprüche A17 bis A21 und
A24 bis A29), analog auf die hier beschriebene Trennung von Verbraucherkreis und Kühlkreis
durch zwei zentrale Wärmeaustauschsysteme zu übertragen. Ebenso sind die hier gemachten
Ausführungen auf die anderen beiden Aspekte der Erfindung übertragbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0108] Im Folgenden werden einzelne besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielhaft beschrieben. Dabei weisen die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen
zum Teil Merkmale auf, die nicht zwingend erforderlich sind, um die vorliegende Erfindung
auszuführen, die aber im Allgemeinen als bevorzugt angesehen werden. So sollen auch
Ausführungsformen als unter die Lehre der Erfindung fallend offenbart angesehen werden,
die nicht alle Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Genauso ist es denkbar, Merkmale, die in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen
beschrieben werden, selektiv miteinander zu kombinieren.
[0109] Dies trifft insbesondere auf die Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3, welche insbesondere
geeignet sind Möglichkeiten einer Fluidkühlung zu beschreiben, sowie auf die Figuren
4 und 5, welche insbesondere geeignet sind Möglichkeiten einer Wärmeversorgung von
Verbrauchern zu beschreiben. Die gezeigten Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 sind
annähernd beliebig mit den Ausführungsformen der Figuren 4 und 5 zu kombinieren.
[0110] In den Figuren zeigen:
- Fig. 1 a
- eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Fluidkühlung, welche dazu geeignet ist, insbesondere die ersten
beiden Aspekte der Erfindung anhand eines Beispiels zu beschreiben,
- Fig. 1 b bis 1 d
- vergrößerte Ausschnitte aus Fig. 1 a
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Fluidkühlung, welche dazu geeignet ist, insbesondere die ersten
beiden Aspekte der Erfindung anhand eines Beispiels zu beschreiben,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Fluidkühlung, welche dazu geeignet ist, insbesondere die ersten
beiden Aspekte der Erfindung anhand eines Beispiels zu beschreiben,
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Verbraucherversorgung, welche dazu geeignet ist, insbesondere
den dritten Aspekt der Erfindung anhand eines Beispiels zu beschreiben, und
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Verbraucherversorgung, welche dazu geeignet ist, insbesondere
den dritten Aspekt der Erfindung anhand eines Beispiels zu beschreiben.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
[0111] Figur 1a zeigt einen Überblick über eine erfindungsgemäße Anordnung an einer Druckmaschine
1 und damit ein System mit einem Kälteerzeuger, der bevorzugt als Kältemaschine ausgebildet
ist, und einer Kühlvorrichtung 3, die vorliegend als Freikühler ausgebildet ist. Wie
in Figur 1d besser ersichtlich ist, ist die Kühlvorrichtung 3 bevorzugt ein Adiabatfreikühler,
d.h. eine Sprühvorrichtung 31 ermöglicht die Verbesserung der Kühlleistung durch Verdunstungskälte.
Die Sprühvorrichtung kann bevorzugt über eine Wasserleitung z.B. mit Wasser versorgbar
sein, und wird bevorzugt nur eingeschaltet, wenn eine Verbesserung der Kühlleistung
benötigt wird.
[0112] In Figur 1a weist die dargestellte Druckmaschine drei unterschiedliche Bereiche 11,
12, 13 mit drei unterschiedlichen Temperaturniveaus auf, welche über eine NT-Temperierstelle
51, eine MT-Temperierstelle 52 und eine HT-Temperierstelle 53 temperierbar sind. Die
NT-Temperierstelle 51 und die MT-Temperierstelle 52 sind in Fig. 1c beispielhaft vergrößert
dargestellt.
[0113] Bei einer derartigen Anordnung kann, wie in Figur 1c nur Beispielhaft in Bezug auf
die Temperierstellen 51, 52 dargestellt ist, grundsätzlich jede der Temperierstellen
51, 52, 53 einen getrennten Primärkreis 81 aufweisen, der so gestaltet ist, dass der
Wärmestrom über einen Wärmetauscher 681, 682 an einen Sekundärkreis 82 abführbar ist.
[0114] Ein getrennter Primärkreis in dem beschriebenen Sinn kann als offener Primärkreis
ausgebildet sein, bei dem das Fluid an der Temperierstelle zum Teil verbraucht wird,
wie z.B. bei Feuchtwasser, oder als geschlossener Primärkreis, bei dem in jedem Punkt
des Primärkreises der Zustrom gleich dem Abstrom ist.
[0115] Ferner ist grundsätzlich denkbar, dass jede oder manche der Temperierstellen einen
direkt von einem Prozessmittel durchströmten Kreislauf aufweist, derart, dass der
Wärmestrom zusammen mit dem im Kreislauf zirkulierenden Prozessmittel übertragen wird,
so dass der Wärmestrom an die strömende Trägermasse des Prozessmittelstroms gekoppelt
ist. Dies ist in Fig. 1c beispielhaft durch die Leitungen dargestellt ist welche bis
zu den jeweiligen Temperierstellen 51, 52 reichen und zwischen den Primärkreisen 81
dargestellt sind. Wie in Fig. 1a ersichtlich sind diese Leitungen Bestandteile von
Teilzweigen 65 eines zentralen Wärmeaustauschsystems 6, die direkt mit den Wärmeaustauschreis
62 in Verbindung stehen, so dass über einen zentralen Zulauf 631 des Wärmeaustauschkreises
62 Wärmeaustauschfluid in den Teilzulauf 651 des Teilzweiges 65 fließen kann, bis
zur Temperierstelle gelangen kann und von dort über einen Teilablauf 652 des Teilzweiges
65 wieder zurück zu einem zentralen Ablauf des des Wärmeaustauschkreises 62 gelangen
kann. Auch diese Gestaltung kann an der Temperierstelle "offen" und/oder geschlossen
ausgebildet sein.
[0116] Wie dargestellt können daher beide Gestaltungen der Temperierstellen vorteilhaft
kombiniert werden. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, so dass eine der Gestaltungen
ausreichend sein kann.
[0117] Das derart temperierte Wärmeaustauschfluid kann über den Wärmeaustauschkreis 62 zu
anderen Temperierstellen geleitet werden, was z.B. in der Aufwärmphase einer Druckmaschine
sinnvoll sein kann, um den noch kalten anderen Temperierstellen die Abwärme einer
anderen Temperierstelle zur Verfügung zu stellen. Dies kann direkt über Querverbindungen
653, 654 zwischen den Teilzweigen der Temperierstellen erfolgen, wie in Figuren 1
a und 1b durch die waagerecht dargestellten Leitungen dargestellt ist, welche einen
Austausch von Wärmeaustauschfluid zwischen dem Teilzweig der NT-Temperierstelle und
dem Teilzweig der MT-Temperierstelle beispielhaft dargestellt ist. Dabei führt die
Querverbindung 653 von der NT-Temperierstelle zur MT-Temperierstelle und die Querverbindung
654 zurück.
[0118] Um den Fluidstrom entsprechend umzuleiten sind Ventile 661, 664 vorgesehen. Bei entsprechender
Gestaltung des Ventils 661 und je nach Ventilstellung könnte ein Fluidstrom aber ebenfalls
vom zentralen Zulauf 63 kommend über einen Teilabschnitt der Querverbindung 653 zum
Wärmetauscher 681 der NT-Temperierstelle fließen, um die NT-Temperierstelle zu kühlen.
Dies kann insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, z.B. im Winter sinnvoll sein,
wenn der Wärmeaustauschkreis 62 zur Kühlung verwendet wird und wie dargestellt mit
einer Kühlvorrichtung 3 in wärmetauschender Verbindung steht. Je nach Bedarf kann
der Wärmeaustauschkreis 62 über die Bypassleitung 67 und das Bypassventil 671 zu diesem
Zweck mit der Kühlvorrichtung 3 verbunden werden oder von dieser abgesperrt werden.
[0119] Je nach minimaler Außentemperatur zu den Betriebszeiten, kann es bevorzugt sein,
wenn der Kälteerzeuger 2 die NT-Temperierstelle permanent kühlt, also immer wenn eine
Abwärme abzuführen ist.
[0120] Da eine NT-Temperierstelle in der Regel auf etwa 10°C zu kühlen sein kann, wird der
Kälteerzeuger 2 bevorzugt so leistungsstark ausgelegt werden, dass zusätzlich zumindest
ein Teil der Wärmelast der MT Kühlstellen abgeführt werden kann, z.B. wenn bei steigender
Umgebungstemperatur der Freikühler nicht mehr ausreicht.
[0121] Dabei versorgt der Zwischenkreis über die Querverbindungen 653,654 die MT-Temperierstelle
mit der Kühlseite des Kälteerzeugers 2. Die Abwärme des Kälteerzeugers 2 wiederum
ist bevorzugt an das Wärmeaustauschfluid im Wärmeaustauschkreis 62 abführbar.
[0122] Eine entsprechende Zirkulation in den Kreisläufen, die je nach Ventilstellungen ihren
Verlauf ändern können wird bevorzugt über Zirkulationspumpen erzeugt, die nach Bedarf
einschaltbar sind.
[0123] Bevorzugt können bei den einzelnen Temperierstellen, 3-2 Wegeventile und zugehörige
Bypässe für eine konstante Temperatur an den Temperierstellen sorgen, wie dies in
Bezug auf die MT-Temperierstelle 52 oberhalb des Wärmetauschers 682 beispielhaft dargestellt
ist.
[0124] Der oder die HT-Temperierstellen, welche auf eine Temperatur von in der Regel über
50°C zu kühlen sind, werden bevorzugt ganzjährig über eine als Freikühler ausgestaltete
Kühlvorrichtung 3 gekühlt. Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn die anderen Temperierstellen
welche regelmäßig Betriebstemperaturen aufweisen, die über einen Freikühler nicht
oder nur unwirtschaftlich ganzjährig gekühlt werden können, im Wärmeaustauschkreis
62 derart absperrbar, dass das ein zu warmes Wärmeaustauschfluid nicht zu ihnen gelangt.
[0125] Bei einem derartigen Temperiersystem ist daher besonders vorteilhaft, dass alle drei
Temperierstellen untereinander entweder von der Kälteleistung und/oder von der Abwärme
partizipieren und/oder über eine Umgebungstemperatur ohne bzw. mit nur wenig Fremdenergie
temperierbar sind.
[0126] So kann z.B. ein Druckbetrieb erst aufgenommen werden, wenn alle Kreisläufe die gewünschte
Temperatur erreicht haben. Das wird beim NT-Kreislauf in der Regel durch Kühlen und
beim MT bzw. ggf. beim HT-Kreislauf normalerweise durch Heizen erreicht.
[0127] Bei der erfinderischen Schaltung ist es nun möglich, die anfallende Abwärme zur Temperierung
des jeweils vom Temperaturniveau höher liegenden Kreislaufes über den internen Rückkühlkreislauf
zu nutzen.
[0128] Dabei kann auch eine Gestaltung bevorzugt sein, bei der das Bypassventil 671 ein
3-2 Wegeventil (46) ist und nur noch so viel Wärmeenergie an den Freikühler weitergibt,
dass für die Temperierung der MT und HT Kreisläufe keine zusätzliche Wärmeenergie
mittels elektrischer Heizungen erzeugt werden muss.
[0129] Sobald die Arbeitstemperatur der Druckmaschine 1 erreicht wird und der Druckprozess
selber durch z.B. Walkarbeit und/oder Antriebsmotoren Abwärme erzeugt, ist es aus
energetischen Gründen wünschenswert, dass der Freikühler so viel Wärmeenergie wie
möglich an die Umgebung abgibt.
[0130] Das Einsparpotential ist hierbei unter anderem von den Umgebungsbedingungen und den
tatsächlich benötigten Temperaturniveaus vor allem der MT Kühlstellen abhängig, da
die Arbeitstemperatur von z.B. 20-25°C nur bedingt ganz bzw. teilweise über den Freikühler
erzeugt werden kann.
[0131] Figur 2 zeigt ein vergleichbares System wie in den Figuren 1a bis 1 d. So dass doppelte
Beschreibungen vermieden werden. In der Figur ist außer dem Kälteerzeuger 2 zusätzlich
ein Kälteproduzent 4 vorgesehen, die in der dargestellten Ausführungsform beide als
Kältemaschinen ausgeführt sind.
[0132] Dabei können zwei getrennte Kältemaschinen das System weiter optimieren, da die Kältemaschinen
bei unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen betrieben werden können.
[0133] Da eine Kältemaschine in der Regel energetisch effizienter arbeitet je höher die
Verdampfungstemperatur (möglich durch höhere Wassertemperaturen) ist, hat sich gezeigt,
dass es energetische Vorteile gibt, wenn man Fluidtemperaturen von z.B. 10°C und 20-25°C
mit getrennten Kältemaschinen erzeugt.
[0134] Zusätzlich wird auch hier ein Wärmetauscher 684 - beispielhaft - nur in einem hydraulisch
getrennten Kreislauf der MT-Temperierstelle vorgesehen, um ausschließlich oder teilweise
Wärme über den Freikühler abgeben zu können. Dieser Wärmetauscher 684 kann bei Bedarf
durch ein dargestelltes 2 Wegeventil abgeschaltet werden.
[0135] Wie in Figur 2 zu sehen ist, handelt es sich bei den Kältemaschinen um wassergekühlte
Anlagen, die ihre Abwärme an das zentrale Wärmeaustauschsystem 6 z.B. zur weiteren
Nutzung und/oder an den Freikühler abgeben.
[0136] Figur 3 zeigt ein wiederum ein vergleichbares System wie in den Figuren 1a bis 1d
und 2. Auch hier werden doppelte Beschreibungen vermieden. Auch in der Figur 3 ist
außer dem Kälteerzeuger 2 zusätzlich ein Kälteproduzent 4 vorgesehen, der in der dargestellten
Ausführungsform allerdings als luftgekühlte Kältemaschinen ausgeführt ist. Bevorzugt
wird die luftgekühlte Kältemaschine für das mittlere Temperaturniveau nicht im gleichen
Raum aufgestellt wie die Druckmaschine. Auch hier ist zusätzlich noch ein Freikühler
vorgesehen.
[0137] Über ein Ventil, welches in Fig. 3 unterhalb der luftgekühlten Kältemaschine dargestellt
ist, können die MT- und die HT-Temperierstelle über einen - bei geöffnetem Ventil
weiteren - Teilzweig 65 des Wärmeaustauschkreises 62 mit dem Wärmeaustauschkreis 62
verbunden werden. Dabei kann sowohl der Freikühler und/oder je nach Umgebungstemperatur
die luftgekühlte Kältemaschine ganz und/oder teilweise dazu geschaltet werden.
[0138] Figur 4 zeigt die Anordnung mit einer gemeinsamen Wärmerückgewinnung über die ein
Wärmeverbrauchersystem 9 mit Wärme versorgbar ist. Das Wärmeverbrauchersytem 9 weist
einen gemeinsamen Wärmetauscher 91 auf, der in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
in einem Speichertank untergebracht ist, der zumindest teilweise von einem Wärmespeicherstoff
gefüllt ist, der die vom Wärmetauscher abgegebene Wärme zwischenspeichert. Der Wärmetauscher
91 ist daher gleichzeitig als Wärmereservoir 92 ausgeführt. Wie in der Figur 4 dargestellt
ist, sind an dem Wärmereservoir 92 beispielhaft oben und unten Leitungen angebracht,
über die Wärmeverbraucher mit Wärmefluid versorgbar sind.
[0139] Zwar ist in Figur 4 nur durch die verkürzt dargestellten zentralen Zuläufe 63 bzw.
die zentralen Abläufe 64 ersichtlich, dass die dargestellte Anordnung bevorzugt ein
Kühlsystem aufweisen kann, wie es in Bezug auf das zentrale Wärmeaustauschsystem 6
in Figuren 1a bis 3 beschrieben wurde. Allerdings kann auch das dargestellte Wärmeverbrauchersytem
9 als Kühlsystem angesehen werden, da auch über die Verbraucher Wärme von der Druckmaschine
abgeführt wird. Die Dargestellte Weise des Leitungssystems des Wärmeverbrauchersytems
9 und die Anordnung der Elemente der Zuleitungen zum Wärmeverbrauchersytem 9 können
daher in gleicher Weise bei einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauschsystem 6 ausgeführt
werden, wie auch umgekehrt.
[0140] In der Darstellung von Figur 4 stehen die Temperierstellen mit dem Wärmeverbrauchersytem
9 bevorzugt über voneinander hydraulisch getrennte Temperierstellen-Kreisläufe in
wärmeaustauschender Beziehung. Die einzelnen hydraulisch getrennten Temperierstellen-Kreisläufe
sind bevorzugt über beispielhaft dargestellte Kreislaufventile 653, 654 dem Wärmetauscher
91 zuschaltbar sein.
[0141] Zusätzlich zu den bisher beschriebenen Temperierstellen ist hier zusätzlich eine
Blasluftkühlung 7 vorgesehen, die ebenfalls an den Wärmetauscher 91 angeschlossen
ist.
[0142] Wie dargestellt werden an den Wärmetauscher 91 ferner weitere Abwärmequellen, z.B.
die wassergekühlte Kältemaschine, ein UV-Trockner, Bogen-Leitbleche und die Blas-
bzw. Druckluftversorgung 7 angeschlossen, da hier vergleichsweise hohe Temperaturniveaus
für eine sinnvolle Nutzung erzeugt werden. Andere Abwärmequellen sind ebenfalls denkbar.
[0143] Die im Wärmereservoir 92 aufgenommene Wärme wird bei Bedarf an Wärmeverbraucher 93
abgegeben.
[0144] Bei der dargestellten Wärmerückgewinnung werden die unterschiedlichen Temperaturniveaus
in dem Wärmetauscher 91 zu einer Mischtemperatur zusammengeführt, die höher als das
niedrigste Temperaturniveau, aber tiefer als das höchste Temperaturniveau ist.
[0145] Figur 5 zeigt eine ähnliche Anordnung mit einer je nach Temperaturniveau getrennt
nutzbaren Wärmerückgewinnung.
[0146] Dabei sind bei der in Figur 5 gezeigten Wärmerückgewinnung einzelne Verbraucher über
eigene Einspeisekreise mit der jeweiligen Abwärmequelle, z.B. also den einzelnen Temperierstellen
verbunden. Dadurch kann den einzelnen Verbrauchern, vorteilhaft eine Abwärmequelle
zugeordnet werden, welche z.B. ein bevorzugtes Temperaturniveau aufweist. Ein Restwärmestrom,
welcher dem jeweiligen von der Temperierstelle kommenden Fluidstrom nicht entnommen
wurde, wird hier über einen gemeinsamen Fluidkreislauf dem Wärmetauscher 91 zugeführt,
der auch hier als Wärmereservoir 92 ausgeführt ist.
[0147] An die von dem Wärmereservoir 92 wegführenden Leitungen können bevorzugt weitere
Wärmeverbraucher und/oder eine Kühlvorrichtung angeschlossen werden.
[0148] Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform wird beispielhaft eine Möglichkeit dargestellt,
wie unterschiedliche Temperaturniveaus mittels vorgeschalteten Wärmetauschern separat
abgegriffen und genutzt werden können. Ferner kann nach der separaten Nutzung die
Restwärme in einen Abwärmekreislauf zusammengefasst und ggf. in einem nachgeschalteten
Wärmetauscher und/oder Puffertank gespeichert werden.
Bezugszeichenliste
[0149]
- 1
- Druckmaschine
- 11
- Niedertemperaturbereich (NT-Bereich)
- 12
- Mitteltemperaturbereich (MT-Bereich)
- 13
- Hochtemperaturbereich (HT-Bereich)
- 2
- Kälteerzeuger
- 3
- Kühlvorrichtung
- 31
- Sprühvorrichtung
- 4
- Kälteproduzent
- 51
- Niedertemperatur-Temperierstelle (NT-Temperierstelle),
- 52
- Mitteltemperatur-Temperierstelle (MT-Temperierstelle)
- 53
- Hochtemperatur-Temperierstelle (HT-Temperierstelle)
- 6
- zentrales Wärmeaustauschsystem
- 61
- Rohrsystem des zentralen Wärmeaustauschsystems
- 62
- Wärmeaustauschkreis
- 63
- zentralen Zulauf
- 631
- Teilabschnitt des zentralen Zulaufs
- 64
- zentraler Ablauf
- 641
- Teilabschnitt des zentralen Ablaufs
- 65
- Teilzweig
- 651
- Teilzulauf
- 652
- Teilablauf
- 653
- Teilzweigventil
- 654
- Teilzweigventil
- 661-669
- Ventil
- 67
- Bypassleitung
- 671
- Bypassventil
- 681-689
- Wärmetauscher
- 7
- Blasluft/Druckluft
- 81
- Primärkreis
- 82
- Sekundärkreis
- 9
- Wärmeverbrauchersystem
- 91
- Wärmeverbraucherwärmetauscher im jeweiligen Temperierstellen-Kreislauf
- 92
- zentrales Wärmereservoir
- 93
- Wärmeverbraucher
- 94
- Einspeiskreis des Wärmeverbrauchers