EP0911156A1 - Temperierungsanordnung bei Druckmaschinen - Google Patents

Temperierungsanordnung bei Druckmaschinen Download PDF

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EP0911156A1
EP0911156A1 EP98109590A EP98109590A EP0911156A1 EP 0911156 A1 EP0911156 A1 EP 0911156A1 EP 98109590 A EP98109590 A EP 98109590A EP 98109590 A EP98109590 A EP 98109590A EP 0911156 A1 EP0911156 A1 EP 0911156A1
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EP
European Patent Office
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dampening solution
circulation system
coolant
temperature control
circulation
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EP98109590A
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Martin Prummer
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t e c h n o trans AG
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t e c h n o trans AG
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/08—Cylinders
    • B41F13/22—Means for cooling or heating forme or impression cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F7/00—Rotary lithographic machines
    • B41F7/20—Details
    • B41F7/24—Damping devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0077—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements

Definitions

  • the invention relates to a temperature control arrangement for Temperature control of a dampening solution and / or selected rollers a printing press according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object a Tempering arrangement to create that in less expensive Made way and for different heat exchange functions can be set up.
  • a changeover from one heat exchange function to another under otherwise unchanged structure of the temperature control arrangement may be possible.
  • a essential feature of the invention Temperature control arrangement is the provision of a single one Three-media heat exchange device instead of several separate heat exchangers. This enables the Fluid all circulation systems in different to bring heat exchange relationship to each other so that a Variety of heat exchange functions can be realized. As a result, the invention can easily be applied to different ones Customize use cases. Despite the high flexibility and Customizability are those for providing the invention required costs lower than for plants of the known Kind, since a three-media heat exchange device according to the Invention only slightly more expensive than a single one conventional heat exchanger needs to be. Furthermore, the Basic structure of the tempering arrangement for various Heat exchange functions cannot be changed. It is only a retrofit of the only three-media heat exchange device required. All you need is her distribution device designed for a heat exchange function by another distribution device at otherwise unchanged basic structure of the heat exchange device be converted. Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims.
  • a temperature control arrangement comprises a dampening solution circulation system U I , a coolant circulation system U II and a refrigerant circulation system U III .
  • the dampening solution circulation system U I is designed as an open system and contains a buffer memory 30 for storing a suitable amount of dampening solution.
  • a pump 34 and a temperature sensor 35 are provided one behind the other at a point downstream of the buffer store 30.
  • a line 33 branches off from the main circuit on the downstream side of the temperature sensor 35 in order to lead a partial quantity of the dampening solution circulating in the main circuit U I to a storage container 32 of a dampening solution application device.
  • the dampening solution can flow back from the storage container 32 into the buffer container 30 via a line 31.
  • Suitable devices for example in the form of a throttle 35, are provided in the branch line 33 to ensure that the branched-off amount of dampening solution is always smaller than the amount that circulates in the main circuit.
  • the dampening solution circulating in the circulation system U I is also passed through a three-medium heat exchange device which bears the general reference number 1 in FIG. 1 and which will be discussed in more detail below.
  • the coolant circulation system U II which is preferably designed as a closed system, contains a control valve 40 and a pump 41 on the upstream side of a roller cooling device (not shown) and a temperature sensor 42 on the downstream side of the roller cooling device.
  • the coolant circulating in the circulation system U II is likewise passed through the three-medium heat exchange device 1 .
  • a bypass line 43 is provided on the downstream side of the control valve 40 and contains a flow restriction throttle 44 and a heating device 45.
  • the refrigerant circulation system U III is part of a refrigeration device which, in a manner known per se, consists of at least one compressor 20, a condenser 21, a collecting container 22, a control valve 23, preferably in the form of a solenoid valve, a dryer 24, a sight glass 25 and an expansion valve 26.
  • the three-medium heat exchange device 1 is supplied with refrigerant by integrating it into the refrigerant circulation system U III like the other two circulation systems U I and U II .
  • the refrigerant circulation system U III is designed as a closed system.
  • a control device 50 is provided in order to operate each such system independently or jointly by switching the pumps 34 or 41 of the dampening solution or coolant circulation system U I or U II on and with cooling energy from the refrigerant.
  • To supply circulation system U III depending on the heat exchange function in which the three-media heat exchange device 1 is operated, which will be discussed in more detail below.
  • the control device 50 also controls the operation of the refrigerant circulation system U III and can monitor the temperature of the dampening solution and coolant circulation system U I and U II .
  • top and bottom refer to the location the structural parts of the heat exchange device 1, as in the Drawing is shown.
  • the invention is based on a such position of use of the heat exchange device 1 is not limited.
  • the heat exchange device 1 can preferably be designed in the form of a plate exchanger, consisting of a multiplicity of plates 2 arranged side by side in succession, for example plates 2 1 , 2 2 , 2 3 ... 2 n , in whose respective surfaces complementary grooves or grooves are made, so that flow channels 10, in particular 10 1 , 10 2 , 10 3 ... 10 n , each with an inlet and an outlet end, are formed after assembly between adjacent plate surfaces, cf. e.g. Figures 4A and 4B.
  • a fluid for example water, can be introduced into a relevant flow channel 10 via a distributor device and can be discharged to the outside again after flowing through the flow channel 10.
  • the flow channels 10 are hermetically sealed from one another and can each be distributed in a meandering manner or in some other suitable manner over the plate surfaces.
  • the distributor device comprises a two-chamber distributor arrangement 3 for the separate supply and discharge of the dampening solution or coolant originating from the circulation systems U I and U II , and a single-chamber distributor arrangement 6 for the supply and discharge of the refrigerant from the circulation system U III , in each case into the relevant flow channels 10.
  • Each two-chamber distributor arrangement and single-chamber distributor arrangement 3, 6 comprises a distributor pipe near the upper ends of the flow channels 10 and a distributor pipe near their lower ends.
  • the distributor pipes penetrate the plate exchanger axially and are accommodated in the plates 2 in receiving bores that are aligned with one another. They also preferably extend parallel to one another.
  • Each distributor pipe of the two-chamber distributor arrangement 3 comprises an upper longitudinal chamber 4 and a lower longitudinal chamber 5, which are hermetically sealed from one another by an intermediate partition wall.
  • the upper chamber 4 has an open and a closed axial end 4a and 4b, and likewise the lower chamber 5 has an open and a closed axial end 5a and 5b.
  • An open axial end 4a of the upper chamber 4 is adjacent to a closed axial end 5b of the lower chamber 5, and conversely a closed axial end 4b of the upper chamber 4 is adjacent to an open axial end 5a of the lower chamber 5.
  • This arrangement facilitates the connection of the relevant manifold to the respective circulation system U I , U II , U III .
  • the single chamber manifold assembly 6 includes, as shown in FIG. 4B shows, an upper and a lower simple manifold each with an open axial end 6a for supply and discharge of the refrigerant and an opposing closed one axial end.
  • each manifold of the two-chamber manifold assembly 3 are at selected axial distances from each other Openings 7, 8 which the interior of the concerned Chamber 4 or 5 with selected flow channels 10 connect so that only the selected flow channels 10 be charged with the fluid that in the relevant chamber 4 or 5 was introduced.
  • each manifold of the single chamber manifold assembly 6 at selected axial intervals from each other openings 9 are provided around the in the single chamber manifold assembly 6 introduced refrigerants in selected Forward flow channels 10. This can be achieved be that adjacent flow channels 10 with different fluids are applied and they come into heat transfer relationship with each other.
  • the first heat exchange function is shown in FIGS. 4A and 4B and is characterized in that the refrigerant flows through the single-chamber distributor arrangement 6 connected to the circulation system U III and the openings 9 formed therein into the sequence of flow channels 10 2 , 10 6 , 10 10 , 10 14 , etc. are introduced, which are indicated in FIGS. 4A and 4B by cross-dashed lines.
  • Each upper and lower distributor pipe consequently has openings 9 which lie at an axial distance along the distributor pipe, which corresponds to the sequence of four flow channels 10 arranged one behind the other.
  • Openings 7 are provided on each distributor pipe of the two-chamber distributor arrangement 3 and connect the upper chamber 4, which is connected to the coolant circulation system U II , to the flow channels 10 4 , 10 8 , 10 12 etc.
  • the coolant of the circulation system U II introduced into the chamber 4 therefore only reaches these selected flow channels, as is shown in FIGS. 4A and 4B by non-hatched areas.
  • the sequence of the openings 8 of the lower chamber 5 of the two-chamber distributor arrangement 3 connected to the dampening solution circulation system U I is such that only the flow channels 10 1 , 10 3 , 10 5 etc. are acted upon with the dampening solution which is in the circulation system U I circulates as hatched in Figures 4A and 4B.
  • one flow channel, for example 10 2 for the refrigerant between a pair of flow channels, for example 10 1 , 10 3 for the dampening solution and one flow channel, for example 10 4 , for the coolant between a pair of flow channels, for example 10 3 , 10 5 , for the dampening solution comes to rest.
  • Cold energy can thus be transferred directly from the refrigerant to the dampening solution, but not directly to the coolant. Rather, the coolant will only be able to obtain cooling energy indirectly via the dampening solution.
  • the first heat exchange function therefore enables primary transfer of cooling energy to the dampening solution circulation system U I. Excessive cooling energy can be stored in the buffer store 30 and, if necessary, can also be passed on to the coolant circulation system U II via the heat exchange device 1.
  • the second heat exchange function is shown in FIGS. 5A and 5B and is characterized in that, analogously to the above-described mode of operation, the openings 9 of the single-chamber distributor arrangement 6 are spaced such that the sequence of flow channels 10 2 , 10 4 , 10 6 etc. is charged with the refrigerant.
  • the openings 7, 8 of the two-chamber distributor arrangement 3 are provided such that the flow channels 10 3 , 10 6 , 10 9 etc. with the dampening solution and the flow channels 10 1 , 10 5 , 10 9 , 10 13 etc. with the coolant be supplied.
  • the refrigerant has a direct heat-exchanging relationship with the other two fluids, without these having a direct heat-exchanging relationship with one another.
  • the third heat exchange function is shown in FIGS. 6A and 6B and is characterized in that the refrigerant acts on the flow channels 10 3 , 10 6 , 10 9 etc., while the openings 7, 8 of the two-chamber distributor arrangement 3 are arranged in such a way that the dampening agent acts on the flow passages 10 2 , 10 5 , 10 8 , 10 11 etc. and the coolant acts on the flow passages 10 1 , 10 4 , 10 7 , 10 10 etc.
  • the third heat exchange function therefore has an immediate heat exchange relationship among all fluids. This enables the integration of a buffer memory similar to the buffer memory 30 in both circulation systems U I and U II .
  • the heat exchange preferably takes place between neighboring ones Flow channels 10 take place in countercurrent by this in opposite directions from the respective fluid be flowed through.
  • Each opening 7, 8, 9 of the manifolds of the two-chamber manifold assembly 3 or single chamber manifold assembly 6 can with the relevant flow channel 10 corresponding to the desired heat exchange function soldered or in another Be hermetically sealed.
  • A can Plate exchanger with basically unchanged basic structure be used.
  • the distribution pipes 3, 6 could also can be arranged interchangeably Heat exchange device according to the invention by mere Exchange of the two-chamber distributor arrangement 3 and / or Single chamber manifold assembly 6 for another To be able to convert heat exchange function.
  • Finally, could instead of a two-chamber distributor arrangement, also separate ones Single chamber manifold arrangements for each fluid be provided.
  • the pump 34 When the refrigeration device is switched on and the three-media heat exchange device 1 is acted upon with refrigerant, the pump 34 is started, while the pump 41 of the coolant circulation system U II is out of operation.
  • the buffer store 30 is thus continuously supplied with cooled dampening solution.
  • a partial amount of the dampening solution circulated in the circulation system U II by the pump 34 circulates via the branch line 33 into the storage container 32 for further processing by the dampening solution application device.
  • the pump 35 is dimensioned such that a sufficient volume flow of dampening solution always passes through the three-medium heat exchange device 1.
  • the dampening solution is cooled in the three-medium heat exchange device 1 as a function of the dampening solution temperature determined by the temperature sensor 35 on the downstream side of the buffer store 30.
  • the pumps 34 and 41 are in operation, so that all three fluids pass through the three-medium heat exchange device 1 when the refrigeration device is switched on.
  • the coolant flowing through the three-media heat exchange device 1 draws cold energy from the direct heat exchange with the coolant-cooled dampening solution, the buffer accumulator 30 ensuring that a sufficient amount of dampening solution is always available for cooling the coolant. This can also be supported by the fact that the temperature of the dampening solution in the circulation system U I is preferably set to a sufficiently low value.
  • the setting one for the roller application device suitable temperature of the coolant is carried out using the depending on the temperature sensor on the downstream side 42 measured temperature controlled control valve 40. At too low coolant temperature, the heater 45 in the bypass line 43 are put into operation by the the bypass line 43 constantly flowing coolant portion to warm up.
  • This operating mode corresponds essentially to that with the exception that the The refrigeration system is only put into operation when required is by the necessary for cooling the coolant Cooling energy primarily that in the buffer storage 30 stored amount of dampening solution is withdrawn.
  • a Loss of energy due to the circulation of dampening solution through the Secondary circuit is because of the dampening solution application device is out of order, negligible. If necessary, a could also be in the branch line 33 Shut-off valve can be arranged to flow the Completely switch off dampening solution by the secondary circuit.

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Abstract

Temperierungsanordnung zur Temperierung eines Feuchtmittels und/oder ausgewählter Walzen einer Druckmaschine, mit einem Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) zur Versorgung einer Feuchtmittel-Auftragseinrichtung mit einem Feuchtmittel, einem Kühlmittel-Umlaufsystem (UII) zur Versorgung einer Walzenkühleinrichtung mit einem Kühlmittel, einer Kälteerzeugungseinrichtung mit einem Kältemittel-Umlaufsystem (UIII), und einer Einrichtung (50) zum wahlweisen Betrieb eines oder gleichzeitig mehrerer der Umlaufsysteme. Den Umlaufsystemen (UI,UII,UIII) ist eine gemeinsame Wärmetauscheinrichtung (1) zugeordnet ist, welche eine Vielzahl von in wärmeübertragender Beziehung zueinander angeordneten Strömungspassagen und eine Verteilereinrichtung zur Verbindung jeweils des Feuchtmittel-Umlaufsystems (UI), Kühlmittel-Umlaufsystems (UII) und Kältemittel-Umlaufsystems (UIII) mit einer ausgewählten Folge von Strömungspassagen umfasst, wobei angrenzende Strömungspassagen mit einem unterschiedlichen Umlaufsystem verbunden sind. Je nach Abfolge der Beaufschlagung der Strömungspassagen können unterschiedliche Wärmetauschfunktionen zwischen den Umlaufsystemen bei geringem Umrüstungsaufwand erhalten werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperierungsanordnung zur Temperierung eines Feuchtmittels und/oder ausgewählter Walzen einer Druckmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bekannte Anordnungen der gattungsgemässen Art, wie sie z.B. in den Druckschriften DE-U-296 08 054, DE-A-44 26 083, EP-A-693372 beschrieben sind, weisen für das Feuchtmittel- und das Kühlmittelumlaufsystem je einen separaten Wärmetauscher auf. Die Wärmetauscher werden entweder einzeln mit Kälteenergie von einer Kälteerzeugungseinrichtung versorgt, oder es erfolgt eine derartige Versorgung nur eines Wärmetauschers, indem das direkt gekühlte Feuchtmittel als Kälteenergieüberträger zum weiteren Wärmetauscher des Kühlmittelumlaufsystems herangezogen wird. Die bekannten Bauarten von Temperierungsanordnungen sind wegen des baulichen Aufwandes für die Erzielung der gewünschten Wärmetauschfunktion verhältnismässig teuer, sowohl in der Anschaffung als auch was die Betriebs- und Unterhaltskosten betrifft. Ausserdem können die Temperierungsanordnungen nur in den durch die vorgegebene unveränderbare Wärmetauschfunktion bestimmten Betriebsweisen betrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperierungsanordnung zu schaffen, die in preisgünstiger Weise hergestellt und für verschiedene Wärmetauschfunktionen eingerichtet werden kann. Insbesondere soll eine Umstellung von einer Wärmetauschfunktion auf eine andere unter ansonsten unverändertem Aufbau der Temperierungsanordnung möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemässen Temperierungsanordnung ist das Vorsehen einer einzigen Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung anstelle von mehreren separaten Wärmetauschern. Dies ermöglicht es, die Strömungsmittel sämtlicher Umlaufsysteme in verschiedene wärmetauschende Beziehung zueinander zu bringen, so dass eine Vielzahl von Wärmetauschfunktionen realisiert werden kann. Dadurch lässt sich die Erfindung leicht an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen. Trotz der hohen Flexibilität und Anpassbarkeit sind die für die Bereitstellung der Erfindung erforderlichen Kosten geringer als bei Anlagen der bekannten Art, da eine Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung nach der Erfindung nur geringfügig teuerer als ein einziger herkömmlicher Wärmetauscher sein braucht. Ferner braucht der Basisaufbau der Temperierungsanordnung bei verschiedenen Wärmetauschfunktionen nicht geändert zu werden. Es ist lediglich eine Umrüstung der einzigen Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung erforderlich. Hierzu braucht nur deren auf eine Wärmentauschfunktion ausgelegte Verteilereinrichtung durch eine andere Verteilereinrichtung bei ansonsten unverändertem Grundaufbau der Wärmetauscheinrichtung umgerüstet werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 als Schemabild eine erfindungsgemäss aufgebaute Temperierungsanordnung,
  • Fig. 2 in Detailansicht eine Wärmetauscheinrichtung für die Temperierungsanordnung nach Fig. 1 in Endansicht von einem Stirnende,
  • Fig. 3 die Wärmetauscheinrichtung nach Fig. 2 in Seitenansicht,
  • Fig. 4A und 4B geschnittene schematisierte Ansichten längs der Schnittlinien IV-IV bzw. V-V in Fig. 2 mit Darstellung der Wärmetauscheinrichtung in einer ersten Wärmetauschfunktion,
  • Fig. 5A und 5B geschnittene Ansichten ähnlich Fig. 4A und 4B mit Darstellung der Wärmetauscheinrichtung in einer zweiten Wärmetauschfunktion, und
  • Fig. 6A und 6B geschnittene Ansichten ähnlich Fig. 4A und 4B mit Darstellung der Wärmetauscheinrichtung in einer dritten Wärmetauschfunktion.
    • Mit Bezug auf Fig. 1 umfasst eine Temperierungsanordnung nach der Erfindung ein Feuchtmittel-Umlaufsystem UI, ein Kühlmittel-Umlaufsystem UII und ein Kältemittel-Umlaufsystem UIII.
    Das Feuchtmittel-Umlaufsystem UI ist als offenes System ausgebildet und enthält einen Pufferspeicher 30 zur Bevorratung einer geeigneten Feuchtmittelmenge. An einer Stelle abstromseitig des Pufferspeichers 30 sind hintereinander eine Pumpe 34 und ein Temperatursensor 35 vorgesehen. Eine Leitung 33 zweigt abstromseitig des Temperatursensors 35 vom Hauptkreis ab, um eine Teilmenge des im Hauptkreis UI zirkulierenden Feuchtmittels zu einem Vorratsbehälter 32 einer Feuchtmittel-Auftragseinrichtung zu führen. Aus dem Vorratsbehälter 32 kann das Feuchtmittel über eine Leitung 31 zurück in den Pufferbehälter 30 strömen. Geeignete Einrichtungen, z.B. in Gestalt einer Drossel 35, sind in der Abzweigleitung 33 vorgesehen, um sicherzustellen, dass die abgezweigte Menge an Feuchtmittel stets kleiner als die Menge ist, die im Hauptkreis zirkuliert.
    Das im Umlaufsystem UI zirkulierende Feuchtmittel wird ferner durch eine Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung geführt, die in Fig. 1 das allgemeine Bezugszeichen 1 trägt und auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird.
    Das vorzugsweise als geschlossenes System ausgebildete Kühlmittel-Umlaufsystem UII enthält aufstromseitig einer Walzenkühleinrichtung (nicht gezeigt) ein Regelventil 40 und eine Pumpe 41 sowie abstromseitig der Walzenkühleinrichtung einen Temperatursensor 42. Das im Umlaufsystem UII zirkulierende Kühlmittel wird ebenfalls durch die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 geführt. Abstromseitig des Regelventiles 40 ist eine Bypassleitung 43 vorgesehen, die eine Durchflussbegrenzungsdrossel 44 sowie eine Heizeinrichtung 45 enthält.
    Das Kältemittel-Umlaufsystem UIII ist Teil einer Kälteerzeugungseinrichtung, die in an sich bekannter Weise besteht aus wenigstens einem Verdichter 20, einem Kondensator 21, einem Sammelbehälter 22, einem Stellventil 23, vorzugsweise in Gestalt eines Magnetventils, einem Trockner 24, einem Schauglas 25 sowie einem Expansionsventil 26. Ausserdem wird der Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 vom Kältemittel beaufschalgt, indem dieser in das Kältemittel-Umlaufsystem UIII wie die beiden anderen Umlaufsysteme UI und UII integriert ist. Das Kältemittel-Umlaufsystem UIII ist als geschlossenes System ausgebildet.
    Eine Steuereinrichtung 50 ist vorgesehen, um durch Ein- bzw. Abschalten der Pumpen 34 bzw. 41 des Feuchtmittel- bzw. Kühlmittel-Umlaufsystems UI bzw. UII jedes derartige System unabhängig vom anderen oder gemeinsam zu betreiben und mit Kälteenergie aus dem Kältemittel-Umlaufsystem UIII zu versorgen, je nachdem in welcher Wärmetauschfunktion die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 betrieben wird, worauf nachfolgend näher eingegangen wird. Die Steuereinrichtung 50 steuert ferner den Betrieb des Kältemittel-Umlaufsystems UIII und kann die Temperatur des Feuchtmittel- und Kühlmittel-Umlaufsystems UI bzw. UII überwachen.
    Nachfolgend wird auf die Fig. 2 und folgende Bezug genommen, die die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 zeigen. Dabei beziehen sich die Begriffe "oben" und "unten" auf die Lage der Aufbauteile der Wärmetauscheinrichtung 1, wie sie in der Zeichnung gezeigt ist. Die Erfindung ist jedoch auf eine derartige Verwendungslage der Wärmetauscheinrichtung 1 nicht beschränkt.
    Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, kann die Wärmetauscheinrichtung 1 vorzugsweise in Form eines Plattentauschers ausgebildet sein, bestehend aus einer Vielzahl von Seite an Seite hintereinander angeordneten Platten 2, z.B. den Platten 21, 22, 23 ... 2n, in deren jeweiligen Oberflächen komplementäre Nuten oder Rillen eingebracht sind, so dass nach Montage zwischen benachbarten Plattenoberflächen Strömungskanäle 10, insbesondere 101, 102, 103 ....10n mit je einem Ein- und Auslaufende gebildet werden, vgl. z.B. Fig. 4A und 4B. Ein Strömungsmittel, z.B. Wasser, kann über eine Verteilereinrichtung in einen betreffenden Strömungskanal 10 ein- und nach Strömung durch den Strömungskanal 10 nach aussen wieder abgeführt werden. Die Strömungskanäle 10 sind gegeneinander hermetisch abgedichtet und können jeweils mäanderförmig oder in anderer geeigneter Weise über den Plattenoberflächen verteilt sein.
    Die Verteilereinrichtung umfasst eine Zweikammer-Verteileranordnung 3 für die getrennte Zu- und Abfuhr des aus den Umlaufsystemen UI und UII stammenden Feuchtmittels bzw. Kühlmittels und eine Einkammer-Verteileranordnung 6 für die Zu- und Abfuhr des Kältemittels aus dem Umlaufsystem UIII, jeweils in die betreffenden Strömungskanäle 10. Jede Zweikammer-Verteileranordnung und Einkammer-Verteileranordnung 3, 6 umfasst ein Verteilerrohr nahe den oberen Enden der Strömungskanäle 10 und ein Verteilerrohr nahe deren unteren Enden. Die Verteilerrohre durchsetzen den Plattentauscher axial und sind in zueinander ausgerichteten Aufnahmebohrungen in den Platten 2 aufgenommen. Sie erstrecken sich ausserdem vorzugsweise parallel zueinander.
    Jedes Verteilerrohr der Zweikammer-Verteileranordnung 3 umfasst eine obere longitudinale Kammer 4 und eine untere longitudinale Kammer 5, die durch eine zwischenliegende Trennwand hermetisch gegeneinander abgedichtet sind. Die obere Kammer 4 hat ein offenes und ein geschlossenes axiales Ende 4a bzw. 4b, und ebenso hat die untere Kammer 5 ein offenes und ein geschlossenes axiales Ende 5a bzw. 5b. Ein offenes axiales Ende 4a der oberen Kammer 4 liegt benachbart einem geschlossenen axialen Ende 5b der unteren Kammer 5, und umgekehrt liegt ein geschlossenes axiales Ende 4b der oberen Kammer 4 benachbart einem offenen axialen Ende 5a der unteren Kammer 5. Diese Anordnung erleichtert den Anschluss des betreffenden Verteilerrohres an das jeweilige Umlaufsystem UI, UII, UIII.
    Die Einkammer-Verteileranordnung 6 umfasst, wie Fig. 4B zeigt, je ein oberes und ein unteres einfaches Verteilerrohr mit jeweils einem offenen axialen Ende 6a zur Zu- bzw. Abfuhr des Kältemittels und einem gegenüberliegenden geschlossenen axialen Ende.
    Längs jedes Verteilerrohres der Zweikammer-Verteileranordnung 3 sind in ausgewählten axialen Abständen voneinander Öffnungen 7, 8 vorgesehen, die das Innere der betreffenden Kammer 4 bzw. 5 mit ausgewählten Strömungskanälen 10 verbinden, so dass nur die ausgewählten Strömungskanäle 10 mit dem Strömungsmittel beaufschlagt werden, das in die betreffende Kammer 4 bzw. 5 eingeführt wurde. In ebensolcher Weise sind längs jedes Verteilerrohres der Einkammer-Verteileranordnung 6 in ausgewählten axialen Abständen voneinander Öffnungen 9 vorgesehen, um das in der Einkammer-Verteileranordnung 6 eingeführte Kältemittel in ausgewählte Strömungskanäle 10 weiterzuleiten. Dadurch kann erreicht werden, dass angrenzende Strömungskanäle 10 mit unterschiedlichen Strömungsmitteln beaufschlagt werden und diese in wärmeübertragender Beziehung miteinander gelangen.
    Je nach Abfolge der Beaufschlagung der Strömungskanäle 10 können unterschiedliche Wärmetauschfunktionen erhalten werden, worauf nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4A, 4B; 5A, 5B und 6A, 6B näher eingegangen wird.
    Erste Wärmetauschfunktion
    Die erste Wärmetauschfunktion ist in Fig. 4A und 4B gezeigt und zeichnet sich dadurch aus, dass das Kältemittel über die mit dem Umlaufsystem UIII verbundene Einkammer-Verteileranordnung 6 und die darin ausgebildeten Öffnungen 9 in die Folge von Strömungskanälen 102, 106, 1010, 1014 usw. eingeführt wird, die in Fig. 4A und 4B durch kreuzgestrichelte Linien angedeutet sind. Jedes obere und untere Verteilerrohr hat demzufolge Öffnungen 9, die in einem axialen Abstand längs des Verteilerrohres liegen, der der Folge von vier hintereinander angeordneten Strömungskanälen 10 entspricht.
    An jedem Verteilerrohr der Zweikammer-Verteileranordnung 3 sind Öffnungen 7 vorgesehen, die die obere, mit dem Kühlmittel-Umlaufsystem UII verbundene Kammer 4 mit den Strömungskanälen 104, 108, 1012 usw. verbinden. Das in die Kammer 4 eingeführte Kühlmittel des Umlaufsystems UII gelangt daher nur in diese ausgewählten Strömungskanäle, wie dies in Fig. 4A und 4B durch nicht-schraffierte Bereiche gezeigt ist. Die Folge der Öffnungen 8 der unteren mit dem Feuchtmittel-Umlaufsystem UI verbundenen Kammer 5 der Zweikammer-Verteileranordnung 3 ist so, dass nur die Strömungskanäle 101, 103, 105 usw. mit dem Feuchtmittel beaufschlagt werden, das im Umlaufsystem UI zirkuliert, wie dies in Fig. 4A und 4B schraffiert dargestellt ist.
    Auf diese Weise wird erreicht, dass jeweils ein Strömungskanal, z.B. 102, für das Kältemittel zwischen einem Paar Strömungskanälen, z.B. 101, 103 für das Feuchtmittel und ein Strömungskanal, z.B. 104, für das Kühlmittel zwischen einem Paar Strömungskanälen, z.B. 103, 105, für das Feuchtittel zu liegen kommt. Es kann somit Kälteenergie direkt vom Kältemittel auf das Feuchtmittel übertragen werden, nicht jedoch unmittelbar auf das Kühlmittel. Vielmehr wird das Kühlmittel Kälteenergie nur mittelbar über das Feuchtmittel beziehen können.
    Die erste Wärmetauschfunktion ermöglicht daher eine primäre Übertragung von Kälteenergie auf das Feuchtmittel-Umlaufsystem UI. Übermässige Kälteenergie kann im Pufferspeicher 30 gespeichert und bei Bedarf via der Wärmetauscheinrichtung 1 auch an das Kühlmittel-Umlaufsystem UII weitergegeben werden.
    Zweite Wärmetauschfunktion
    Die zweite Wärmetauschfunktion ist in Fig. 5A und 5B gezeigt und zeichnet sich dadurch aus, dass analog zu der vorbeschriebenen Funktionsweise die Öffnungen 9 der Einkammer-Verteileranordnung 6 so beabstandet sind, dass die Folge von Strömungskanälen 102, 104, 106 usw. mit dem Kältemittel beaufschlagt wird. Dagegen sind die Öffnungen 7, 8 der Zweikammer-Verteileranordnung 3 so vorgesehen, dass die Strömungskanäle 103, 106, 109 usw. mit dem Feuchtmittel und die Strömungskanäle 101, 105, 109, 1013 usw. mit dem Kühlmittel versorgt werden. Dies bedeutet, dass das Kältemittel in direkter wärmeaustauschender Beziehung mit den beiden anderen Strömungsmitteln steht, ohne dass diese untereinander in unmittelbarer wärmeaustauschender Beziehung zueinander stehen.
    Mit der zweiten Wärmetauschfunktion wird erreicht, dass das Feuchtmittel und Kühlmittel auf im wesentlichen die gleiche Temperatur gekühlt werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.
    Dritte Wärmetauschfunktion
    Die dritte Wärmetauschfunktion ist in Fig. 6A und 6B gezeigt und zeichnet sich dadurch aus, dass das Kältemittel die Strömungskanäle 103, 106, 109 usw. beaufschlagt, während die Öffnungen 7, 8 der Zweikammer-Verteileranordnung 3 so angeordnet sind, dass das Feuchtmittel die Strömungspassagen 102, 105, 108, 1011 usw. und das Kühlmittel die Strömungspassagen 101, 104, 107, 1010 usw. beaufschlagt.
    Hierdurch wird erreicht, dass das Kältemittel in direkter wärmeübertragender Beziehung mit beiden anderen Strömungsmittel ähnlich wie bei der zweiten Wärmetauschfunktion steht, jedoch ausserdem die beiden anderen Strömungsmittel auch unmittelbar untereinander in wärmeaustauschender Beziehung stehen. Bei der dritten Wärmetauschfunktion ist daher eine unmittelbare wärmeaustauschende Beziehung unter sämtlichen Strömungsmitteln gegeben. Dies ermöglicht die Integration eines Pufferspeichers ähnlich dem Pufferspeicher 30 in beiden Umlaufsystemen UI und UII.
    Weitere Wärmetauschfunktionen sind ebenfalls möglich. Vorzugsweise findet der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Strömungskanälen 10 im Gegenstrom statt, indem diese in entgegengesetzten Richtungen vom jeweiligen Strömungsmittel durchflossen werden.
    Jede Öffnung 7, 8, 9 der Verteilerrohre der Zweikammer-Verteileranordnung 3 oder Einkammer-Verteileranordnung 6 kann mit dem betreffenden Strömungskanal 10 entsprechend der gewünschten Wärmetauschfunktion verlötet oder in anderer Weise hermetisch dicht verbunden sein. Dabei kann ein Plattentauscher mit grundsätzlich unverändertem Basisaufbau herangezogen werden. Die Verteilerrohre 3, 6 könnten auch austauschbar angeordnet werden, um eine Wärmetauscheinrichtung nach der Erfindung durch blosses Auswechseln der Zweikammer-Verteileranordnung 3 und/oder Einkammer-Verteileranordnung 6 für eine andere Wärmetauschfunktion umrüsten zu können. Schliesslich könnten anstelle einer Zweikammer-Verteileranordnung auch getrennte Einkammer-Verteileranordnungen für jedes Strömungsmittel vorgesehen werden.
    Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 1 der Betrieb der Temperierungsanordnung nach der Erfindung mit der Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 in der ersten Wärmetauschfunktion beschrieben.
    Nur Feuchtmittelkühlung
    Bei eingeschalteter Kälteerzeugungseinrichtung und damit Beaufschlagung der Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 mit Kältemittel wird die Pumpe 34 in Betrieb gesetzt, während die Pumpe 41 des Kühlmittel-Umlaufsystems UII ausser Betrieb steht. Der Pufferspeicher 30 wird damit kontinuierlich mit gekühltem Feuchtmittel versorgt. Eine Teilmenge des im Umlaufsystem UII durch die Pumpe 34 zirkulierten Feuchtmittels zirkuliert über die Abzweigleitung 33 in den Vorratsbeälter 32 zur weiteren Verarbeitung durch die Feuchtmittel-Auftragseinrichtung. Die Pumpe 35 ist so dimensioniert, dass stets ein ausreichender Volumenstrom an Feuchtmittel die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 durchsetzt. Die Kühlung des Feuchtmittels in der Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 erfolgt in Abhängigkeit von der durch den Temperatursensor 35 ermittelten Feuchtmitteltemperatur abstromseitig des Pufferspeichers 30.
    Feuchtmittel- und Kühlmittelkühlung
    Die Pumpen 34 und 41 sind in Betrieb, so dass bei eingeschalteter Kälteerzeugungseinrichtung die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 von sämtlichen drei Strömungsmitteln durchsetzt wird. Das durch die Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 strömende Kühlmittel entzieht dem in Folge direkten Wärmetausches mit dem Kältemittel gekühlten Feuchtmittel Kälteenergie, wobei der Pufferspreicher 30 sicherstellt, dass stets eine ausreichende Feuchtmittelmenge zur Kühlung des Kühlmittels zur Verfügung steht Unterstützt kann dies ferner dadurch werden, dass die Temperatur des Feuchtmittels im Umlaufsystem UI vorzugsweise auf einen ausreichend niedrigen Wert eingestellt wird.
    Die Einstellung einer für die Walzenauftragseinrichtung geeigneten Temperatur des Kühlmittels erfolgt mit Hilfe des in Abhängigkeit von der am abstromseitigen Temperatursensor 42 gemessenen Temperatur gesteuerten Regelventils 40. Bei zu niedriger Kühlmitteltemperatur kann die Heizeinrichtung 45 in der Bypassleitung 43 in Betrieb gesetzt werden, um die durch die Bypassleitung 43 ständig strömende Kühlmittel-Teilmenge zu erwärmen.
    Nur Kühlmittelkühlung
    Diese Betriebsart entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen mit der Ausnahme, dass die Kälteerzeugungseinrichtung nur bei Bedarf in Betrieb gesetzt wird, indem die für die Kühlung des Kühlmittels erforderliche Kälteenergie in erster Linie der im Pufferspeicher 30 bevorrateten Feuchtmittelmenge entzogen wird. Ein Energieverlust durch Zirkulation von Feuchtmittel durch den Nebenkreis ist, da die Feuchtmittel-Auftragseinrichtung ausser Betrieb gesetzt ist, vernachlässigbar gering. Gegebenenfalls könnte in der Abzweigleitung 33 auch ein Absperrventil angeordnet werden, um eine Strömung des Feuchtmittels durch den Nebenkreis gänzlich auszuschalten.
    Obschon dies im einzelnen nicht beschrieben ist, versteht es sich, dass entsprechend der eingerichteten Wärmetauschfunktion der Dreimedien-Wärmetauscheinrichtung 1 verschiedenen andere Betriebsweisen der Temperierungsanordnung realisiert werden können. Insbesondere in der zweiten oder dritten Wärmetauschfunktion kann eine unmittelbare Übertragung von Kälteenergie vom Kältemittel des Kältemittel-Umlaufsystems UIII auf die beiden anderen Strömungsmittel erhalten werden, was bei einem hohen Kälteenergiebedarf der durch das Kühlmittel-Umlaufsystem UII gespeisten Walzenkühleinrichtung vorteilhaft sein kann.

    Claims (10)

    1. Temperierungsanordnung zur Temperierung eines Feuchtmittels und/oder ausgewählter Walzen einer Druckmaschine, mit einem Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) zur Versorgung einer Feuchtmittel-Auftragseinrichtung mit einem Feuchtmittel, einem Kühlmittel-Umlaufsystem (UII) zur Versorgung einer Walzenkühleinrichtung mit einem Kühlmittel, einer Kälteerzeugungseinrichtung mit einem mit wenigstens einem der Feuchtmittel- und Kühlmittel-Umlaufsysteme in wärmetauschender Beziehung stehenden Kältemittel-Umlaufsystem (UIII), und einer Einrichtung zum wahlweisen Betrieb eines oder gleichzeitig mehrerer der Umlaufsysteme, dadurch gekennzeichnet, dass den Umlaufsystemen (UI,UII,UIII) eine gemeinsame Wärmetauscheinrichtung (1) zugeordnet ist, welche eine Vielzahl von in wärmeübertragender Beziehung zueinander angeordneten Strömungspassagen (10) und eine Verteilereinrichtung (3,6) zur Verbindung jeweils des Feuchtmittel-Umlaufsystems (UI), Kühlmittel-Umlaufsystems (UII) und Kältemittel-Umlaufsystems (UIII) mit einer ausgewählten Folge von Strömungspassagen umfasst, wobei angrenzende Strömungspassagen mit einem unterschiedlichen Umlaufsystem verbunden sind.
    2. Temperierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Strömungspassage (10) für das Kältemittel zwischen einem Paar angrenzender Strömungspassagen für das Feuchtmittel angeordnet ist, und dass an jede Strömungspassage für das Feuchtmittel eine Strömungspassage für das Kühlmittel angrenzt.
    3. Temperierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Strömungspassage (10) für das Kältemittel zwischen angrenzenden Strömungspassagen für das Feucht- bzw. Kühlmittel angeordnet ist.
    4. Temperierungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzende Strömungspassagen (10) für das Feuchtmittel bzw. Kühlmittel zwischen je einem Paar benachbarter Strömungspassagen für das Kältemittel angeordnet sind.
    5. Temperierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung eine Mehrkammer-Verteilerrohranordnung (3) zur Verbindung mit dem Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) bzw. Kühlmittel-Umlaufsystem (UII) mit zu den Strömungspassagen der ausgewählten Folge ausgerichteten Austritts-/Eintrittsöffnungen (7,8) umfasst.
    6. Temperierungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) als offenes Umlaufsystem ausgebildet ist.
    7. Temperierungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) einen Feuchtmittel-Pufferspeicher (30) umfasst.
    8. Temperierungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchtmittel-Umlaufsystem (UI) einen den Pufferspeicher (30) enthaltenden Neben-Umlauf (31,33) zur Versorgung der Feuchtmittel-Auftragseinrichtung (32) umfasst, der vom Haupt-Umlauf abgezweigt ist, wobei die im Neben-Umlauf fliessende Feuchtmittelmenge kleiner als die im Haupt-Umlauf fliessende Feuchtmittelmenge ist.
    9. Temperierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (50), um die Temperatur des Feuchtmittels des Feuchtmittel-Umlaufsytems (UI) unterhalb der des Kühlmittels des Kühlmittel-Umlaufsystems (UII) zu halten.
    10. Temperierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel-Umlaufsystem ein Regelventil (40) zur Regelung des Volumenstromes an Kühlmittel in Abhängigkeit von dessen Temperatur am Ausgang der Walzenkühleinrichtung umfasst.
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