DE10038802A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung bei einer Saug-/Druckluftversorgung an einer Druckmaschine anfallenden Abwärme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Saug-/Druckluft- und Trocknungsluftversorgung einer Druckmaschine, wobei zur Saug-/Druckluftversorgung erforderliche Vakuumpumpen bzw. Verdichter gemeinsam in einem lufttechnisch gesonderten Raum angeordnet sind, und schlägt zur Erzielung einer Vergleichsmäßigung bzw. möglichst sogar Konditionierung insbesondere der Prozessluft für die Druckmaschine, bei Vermeidung von Betriebs-Mehrkosten, vor, dass die Kühlluft für die Vakuumpumpen bzw. Verdichter im Wesentlichen im Kreislauf geführt wird, dass die erwärmte Abluft der Vakuumpumpen und die erwärmte Kühlluft der Vakuumpumpen und Verdichter in einem Wärmetauscher gekühlt wird und zur Aufwärmung von hierzu gesonderter Trockungsluft herangezogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Nut­ zung der bei einer Saug-/Druckluftversorgung an einer Druckmaschine anfallenden Abwärme, wobei die Saug- bzw. Druckluft erzeugenden Aggregate gemeinsam in einem lufttechnisch gesonderten Raum angeordnet sind.

Derartige Luft-Versorgungseinrichtungen für Druckmaschi­ nen sind bekannt. Es ist auch bekannt, diese in einem lufttechnisch gesonderten Raum anzuordnen, wobei jedoch ein großer Teil der erforderlichen Luft aus der Umge­ bung, insbesondere auch aus der Halle, in der die Druck­ maschine aufgestellt ist, angesaugt wird. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, diese Aggregate in einem gesonderten Raum außerhalb der Halle aufzustellen und die entsprechende Luftmenge aus dieser Umgebung anzusau­ gen.

In allen Fällen ist jedoch nachteilig, dass die ange­ saugte Luft nicht immer den Kriterien entspricht, wel­ che für den Druckprozess, in Anbetracht insbesondere des dort eingesetzten Papieres, gegeben sind. Vornehm­ lich ist auch die Schwankung in den Luftwerten (Tempera­ tur, Feuchtigkeit) nachteilig. Soweit aus der Druckma­ schinenhalle angesaugt wird, kann dem begegnet werden, wenn die Luft in der Druckmaschinenhalle insgesamt konditioniert, d. h. klimatechnisch vorbereitet wird. Dies ist allerdings sehr aufwendig. Bei Ansaugung von Außenluft sind die Schwankungen der Luftwerte in der Regel noch stärker. Allerdings kann auch hier, da nur für diese Ansaugung aber noch aufwendiger, eine Konditi­ onierung im Sinne einer Klimatisierung vorgenommen werden.

Daher wird nach einer Möglichkeit gesucht, eine gewisse Vergleichmäßigung, möglichst sogar Konditionierung insbesondere der Prozessluft für die Druckmaschine zu erreichen, wobei gleichwohl möglichst keine Mehrkosten, insbesondere keine Betriebs-Mehrkosten entstehen sollen.

Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abge­ stellt ist, dass die nach Durchsetzen der Aggregate abgegebene erwärmte Abluft sowie die Kühlluft mittels eines Wärmetauschers/Kältemittels gekühlt wird, das Kältemittel sodann zur Erhöhung der Temperatur auf ein deutlich höheres Temperaturniveau gebracht wird und weiter in einem zweiten Wärmetauscher für die Trockner benötigte Luft aufheizt. Dieses Verfahren ermöglicht es einerseits, durch die Kühlung der zur Versorgung der Verdichter dienenden Luft, bei Bedarf eine gewisse Konditionierung durchzuführen, nämlich wenn notwendig bis unter den Taupunkt dieser Luft abzukühlen. Zum anderen wird aber die so gewonnene Wärme weiterhin genutzt, also kann an anderer Stelle Kosten ersparen. Dies im Hinblick auf die bei einer Druckmaschine auch erforderliche Trocknungsluft.

Wesentlich ist auch, dass die Kühlluft für die Aggrega­ te, d. h. die Kühlluft der Vakuumpumpen bzw. Verdichter im Wesentlichen im Kreislauf geführt wird, die in dem gesonderten Raum geführte erwärmte Kühlluft/Umluft in einem Wärmetauscher gekühlt wird und zur Aufwärmung von hierzu gesonderter Trocknungsluft herangezogen wird.

Darüber hinaus ist von Bedeutung, dass die Abluft so weit gekühlt wird, dass bei einer unerwünscht hohen Luftfeuchtigkeit eine Entfeuchtung erreicht wird.

Weiter ist bevorzugt, dass die der Kühlluft/Umluft entzogene Wärme auf ein höheres Temperaturniveau trans­ formiert wird als es dem Temperaturniveau der Abluft entspricht, zur Aufheizung der genannten Trocknungs­ luft.

Diese Transformierung kann geeignet mittels einer Wärme­ pumpe bzw. einem Wärmepumpen-Prozess durchgeführt wer­ den.

Es ist auch von besonderer Bedeutung, dass die Kühlung und Transformierung mittels eines umlaufenden Kältemit­ tels durchgeführt wird. So ist einerseits die vollstän­ dige Trennung der beiden Kreisläufe gewährleistet, andererseits aber auch eine zuverlässige Transformier­ ung, eben im Wärmepumpenprozess, ermöglicht.

Für diejenigen Zeiträume, in welchen zwar die Luft für die Vakuumpumpen und Verdichter gekühlt wird, jedoch auf der Trocknungsluft-Seite keine Wärmeabnahme er­ folgt, ist auch vorgesehen, dass das Kältemittel alter­ nativ zur Aufwärmung der Trocknungsluft (und der hier­ bei erreichten Rückkühlung) über einen gesonderten Rückkühler geführt wird.

Hinsichtlich der Trocknungsluft ist es erforderlich, über die durch den genannten Wärmepumpen-Wärmetausch hinaus erreichbare Erwärmung eine weitere Erwärmung vorzusehen. Hierzu ist es weiter bevorzugt, dem die Trocknungsluft aufheizenden Wärmetauscher einen Nacher­ hitzer nachzuschalten.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Saug-, Druckluft- und Trocknungsluftversorgung einer Druckmaschine mit einem gesonderten Raum, in welchem Aggregate angeordnet sind.

Um eine geeignete, gleichwohl rationelle Luftversorgung zu erreichen, schlägt die Erfindung analog der geschil­ derten Verfahrenserfindung vorrichtungsmäßig vor, dass in dem gesonderten Raum eine Ausbildung zum Umluftbe­ trieb vorgesehen ist, eine in den Umluftbetrieb einge­ schalteter erster Wärmetauscher zur Kühlung der Umluft vorgesehen ist, ein zweiter Wärmetauscher außerhalb des gesonderten Raums vorgesehen ist, zur Aufwärmung der Trocknungsluft, wobei der erste und der zweite Wärmetau­ scher über einen Kältemittel-Wärmepumpenkreislauf mit­ einander verbunden sind.

Darüber hinaus schlägt die Erfindung anlagenmäßig auch die aus vorstehender Beschreibung weiter ersichtlichen Einzelheiten vor, etwa dass zwischen dem ersten und zweiten Wärmetauscher ein Abzweig zu einer Rückkühlung geschaltet ist.

In den Abluftkanal der Trocknung kann auch noch ein weiterer Wärmetauscher eingesetzt werden.

Die Wärmepumpe kann auch zugleich noch die Abwärme weiterer Wärmequellen nutzen. Beispielsweise die durch die Farbwerk- und Feuchtmitteltemperierung sowie gegebe­ nenfalls eine Lackkühleinrichtung gegebenen Wärmequel­ len.

Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungs­ beispiele darstellt, erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 ein Anlagenschema bezüglich einer einer Versorgung einer Druckmaschine mit Trocknungs­ luft und Saug-Blasluft;

Fig. 2 ein gegenüber Fig. 1 weiteres, ergänztes und teilweise alternatives Schema.

Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Fig. 1, ein gesonderter Raum 1, in dem sich eine Mehr­ zahl von Verdichtern 2 und gegebenenfalls Vakuumpumpen 3 zur Versorgung einer Druckmaschine 4 mit Druckluft und Vakuum befindet. Die Versorgung der Gebläse 2 mit der erforderlichen Luft geschieht vornehmlich im Umluft­ betrieb, was durch die Pfeile 5, 6 angedeutet ist. Das gesonderte Gehäuse ist nicht hermetisch abgeschlossen, sondern besitzt auch Umgebungsöffnungen 7, um ein Saldo in der Luftversorgung auszugleichen.

Die gemäß dem Pfeil 6 strömende, erwärmte Umluft wird durch einen Wärmetauscher 8 geführt, in dem sie mittels eines Kältemittels gekühlt wird.

Bei einem praktischen Einsatzfall verlässt die Kühlluft mittels Ventilatoren die Vakuumpumpen bzw. Verdichter mit einer Temperatur von ca. 30°C und wird in dem Wärmetauscher 8 auf ca. 15°C wieder herabgekühlt. Dies bei einer Luftmenge je Ventilator/Gebläse von ca. 2500 m³ pro Stunde, also bei einem praktischen Einsatzfall, bei dem typischerweise etwa vier Ventilatoren vorgese­ hen sind, bei einem Luftstrom von 10000 m³ pro Stunde.

Das Wärmetransportmittel wird im Kreislauf geführt und hierbei mittels eines Kompressors 9 Wärme entzogen, und auf ein anderes Temperaturniveau gebracht. Typischer­ Weise so weit, dass sich eine Temperatur von im Bei­ spielsfall 70°C ergibt. Mit einer geringen Temperatur­ differenz wird die Wärme an ein Wärmetransportmittel gegeben und einem Wärmetauscher 11 zugeführt, in dem die tatsächliche Erwärmung der Trocknungsluft erfolgt. Beispielsweise tritt die Trocknungsluft in dem Wärmetau­ scher 11 mit 20°C ein und verlässt diesen mit 65°C.

Abweichend von diesem Schema kann auch vorgesehen sein, dass das Wärmetransportmittel zwischen den Wärmetau­ schern 8 und 10, was üblicherweise ein Kältemittel ist, unmittelbar auf den Wärmetauscher 11 gegeben wird, so dass also die in Fig. 1 dazwischen dargestellten Leitun­ gen in Wegfall kommen bzw. der Wärmetauscher 11 durch den Wärmetauscher 10 ersetzt ist.

Üblicherweise sind die beiden Wärmetauscher 10 und 11 aber deshalb angezeigt bzw. notwendig, weil zwischen diesen Wärmetauschern eine Verbindung zu einem Rückküh­ ler 12 geschaltet ist, in welchem eine Rückkühlung erfolgt in den Betriebsphasen, in welchem keine Trock­ nungsluft aufzuheizen ist. Das Wärmetransportmittel in dem zweiten Kreislauf wird mittels einer Pumpe 13 umge­ wälzt.

Weiter ist in Fig. 1 dargestellt, dass eine Verbindungs­ leitung 27 vorgesehen sein kann, mittels welcher durch ein Sauggebläse 28 Luft aus dem Raum 1 abgezogen und in die Leitung 29, durch welche die Trocknungsluft strömt, eingespeist werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die nach dem Wärmetauscher 8 gegebenenfalls, wie weiter vorstehend auch schon im Einzelnen erläutert, entfeuch­ tete Luft als Trocknungsluft verwendet oder, wie es in der Regel der Fall sein wird, der Trocknungsluft beige­ mischt werden kann. So kann der Feuchtegehalt der Trock­ nungsluft vorteilhaft gesenkt werden. Weiter ist in der Leitung 27 auch noch eine Bypassklappe 30 vorgesehen, um gegebenenfalls Umgebungsluft beizumischen oder nur Umgebungsluft anzusaugen.

Im Hinblick auf die eventuelle Entnahme von trockener Luft aus dem Raum 1 bzw. die Trocknung von Luft durch den Wärmetauscher 8 in dem Raum 1 als solchen, kann auch weiter vorgesehen sein, wenn es von den Betriebszu­ ständen her erforderlich wird, dass vor den Verdichtern 2 Befeuchtungsaggregate vorgesehen werden, um die Blas­ luft im Hinblick auf eine feuchtere Einstellung gegebe­ nenfalls konditionieren zu können. Gegebenenfalls kann man dies auch alternativ oder zusätzlich mit einem Bypass zu der Umgebungsluft, so dass also von den Ver­ dichtern ein Teil Umgebungsluft, von außerhalb des Raumes 1, unmittelbar angesaugt wird, erreichen.

Bei dem Anlagenschema der Fig. 2 entspricht der Wärme­ tauscher 8' dem Wärmetauscher 8 gemäß Fig. 1 und der Wärmetauscher 11' dem Wärmetauscher 11 gemäß Fig. 1.

Darüber hinaus ist auch bei dem Anlagenschema der Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechenden Weise ein Kältekompres­ sor 9' und ein zwischengeschalteter Wärmetauscher 10' vorgesehen. Darüber hinaus ergeben sich folgende Abände­ rungen und Ergänzungen:
In den Rücklauf vom Kältekompressor 9' zu dem Wärmetau­ scher 8', die Leitung 13, ist eine Abzweigsleitung 14 geschaltet, die zu einem Wärmetauscher 15 geht. In dem Wärmetauscher 15 wird aus einem Druckmaschinen-Trockner 16 ausströmende Luft 17 abgekühlt. Das somit erwärmte Kältemittel wird wiederum dem Kältekompressor 9' zuge­ leitet und, zusammen mit dem nach Aufwärmung aus dem Wärmetauscher 8' ausströmenden Kältemittel, in der Leitung 18, dem Kältekompressor 9' zugeleitet. Das Kältemittel wird in dem Kältekompressor 9' entsprechend auch der Verfahrensweise bei dem Anlagenschema gemäß Fig. 1 verdichtet und damit erwärmt und im erwärmten Zustand dem Wärmetauscher 10' zugeführt. Hier wird die Wärme auf ein in dem durch die weiteren Leitungen 19, 20, 21 und 22 gebildeten Kreislauf strömendes Wärmeträ­ germittel, hier einem Wasser-Glykol-Gemisch, übertra­ gen. Die Wärme wird dem Trockner 16 zugeführt. Nach dem Trockner 16, vermittels der Leitung 20, wird das Ge­ misch durch einen Kondensator 23 geführt und sodann mittels einer Pumpe 24 wieder dem Wärmetauscher 10' zugeführt.

Die Aggregate Wärmetauscher 8', Kältekompressor 9' Wärmetauscher 10' und Kältemittelpumpe 25 können auch, angedeutet durch die Strichlinierung, versehen mit dem Bezugszeichen 26, in einem gesonderten Kühlmodul unter­ gebracht sein.

Insbesondere zur Aufheizung der Trocknungsluft in dem Wärmetauscher 11 bzw. 11' können auch noch weitere Wärmequellen, welche die Druckmaschine bietet, mit genutzt werden. So etwa der Hauptantrieb der Druckma­ schine, die Farbwerktemperierung, das Abluftsystem der Druckmaschine und die Abluft aus dem Trocknersystem der Druckmaschine, wobei hier etwa an einzelnen Trocknern eine Absaugung vorgenommen werden kann. Auch kann etwa die Abwärme von UV-Stationen oder Infrarot-Stationen genutzt werden.

Soweit vorstehend auf Wärmeträger in Form von Kältemit­ tel oder einem Wasser-Glykol-Gemisch abgestellt ist, versteht sich, dass auch das übliche Wärmeträgermittel Wasser vorgesehen sein kann. Gegebenenfalls ist dies dann über eine besondere Wärmepumpe "hoch zu transformie­ ren" um die gewünschten hohen Temperaturen zu erhalten.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe­ sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll­ inhaltlich mit eingezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Saug-/Druckluft- und Trocknungsluftver­ sorgung einer Druckmaschine, wobei zur Saug-/Druckluft­ versorgung erforderliche Vakuumpumpen bzw. Verdichter gemeinsam in einem lufttechnisch gesonderten Raum ange­ ordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft für die Vakuumpumpen bzw. Verdichter im Wesentlichen im Kreislauf geführt wird, dass die erwärmte Abluft der Vakuumpumpen und die erwärmte Kühlluft der Vakuumpumpen und Verdichter in einem Wärmetauscher gekühlt wird und zur Aufwärmung von hierzu gesonderter Trocknungsluft herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft so weit gekühlt wird, dass bei einer unerwünscht hohen Luftfeuchtigkeit eine Entfeuchtung erreicht wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die der Abluft entzogene Wärme auf ein höheres Temperaturniveau transformiert wird, zur Aufhei­ zung der Trocknungsluft.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Transformierung mittels einer Wärme­ pumpe durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kühlung und Transformierung mittels eines umlaufenden Kältemittels durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Kältemittel alternativ zur Aufwärm­ ung der Trocknungsluft über einen gesonderten Rückküh­ ler geführt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dem die Trocknungsluft aufheizenden Wärmetauscher ein Nacherhitzer nachgeschaltet ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Trocknungsluft zumindest teilweise aus zuvor, gegebenenfalls bei Durchführung des Verfah­ rens gemäß Anspruch 1 gewonnener, entfeuchteter Luft besteht.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, dass weitere Wärmequellen insbesondere aus dem Druckprozess zur Aufheizung des Trockners bzw. der Trocknerluft genutzt werden.

10. Anlage zur Saug-, Druckluft- und Trocknungsluftver­ sorgung einer Druckmaschine mit einem gesonderten Raum, in welchem Aggregate wie Vakuumpumpen bzw. Verdichter angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Ausbildung zum Umluftbetrieb in dem gesonderten Raum, einen in den Umluftbetrieb in dem gesonderten Raum eingeschalteten ersten Wärmetauscher zur Kühlung der Umluft und einen zweiten Wärmetauscher außerhalb des gesonderten Raums zur Aufheizung der Trocknungsluft, wobei der erste und der zweite Wärmetauscher über einen Kältemittel-Wärme­ pumpenkreislauf miteinander verbunden sind.

11. Anlage nach Anspruch 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher ein Abzweig zu einer Rückküh­ lung geschaltet ist.