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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Regelung der Luftbeladung bei Druckmaschinen mit mehreren Druckwerken.
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Bei
modernen Druckmaschinen werden mehrere hintereinander angeordnete
Druckwerke verwendet, die eine durchlaufende Papierbahn bedrucken.
Es ist wichtig, daß die
aufgebrachte Farbe relativ schnell trocknet, um ein Verschmieren
zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden die Druckwerke belüftet.
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Die
an der Papierbahn vorbeigeführte
Luft wird mit verschiedenen Stoffen, insbesondere Lösungsmitteln,
die beim Trocknen der Farbe austreten, beladen. Die Beladung der
Luft soll einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Es gibt hier eine
gesetzliche Grenze, da mit steigender Luftbeladung auch die Explosionsgefahr
zunimmt. Darüber hinaus
kann bereits, weitgehend gesättigte
Luft die gewünschte
Trocknungsfunktion nicht mehr befriedigend ausführen.
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Es
muß deswegen
in Abhängigkeit
von der Luftbeladung Frischluft aus der Umgebung zugeführt werden.
Aus dem Stand der Technik sind zu dieser Problematik im wesentlichen
zwei unterschiedliche Ansätze
bekannt.
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Die
DE 195 05 971 A1 beschreibt
die Möglichkeit,
für jedes
Druckwerk einzeln eine Messung der Luftbeladung und eine entsprechende
Zufuhr von Frischluft vorzusehen. Die Luft wird in jedem Druckwerk
solange im Kreis geführt,
bis eine bestimmte Luftbeladung erreicht wird. Anschließend wird
Frischluft zugeführt,
die beladene Luft wird mit Luft von anderen Druckwerken vermengt
und einer Nachbehandlung unterzogen. Nachteilig bei dieser Ausführungsform
ist, daß für jedes
Druckwerk eine eigene Messung und entsprechende Vorrichtungen zum Führen der
Luft im Kreislauf zwingend vorgeschrieben sind.
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Ein
anderes Verfahren geht auf die Firma Rotomec gemäß der
EP 0481554 A1 zurück, welches
eine Vorrichtung zur Regelung der Luftbeladung von Druckmaschinen
mit mehreren Druckwerken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 hierfür einsetzt.
Hier werden die Ableitungen sämtlicher Druckwerke
miteinander gekoppelt und auf diese Weise die beladene Luft gesammelt.
Diese Luft wird einer Sammelkammer zugeführt, in der die Luftbeladung
gemessen wird. In Abhängigkeit
von der Luftbeladung wird ein bestimmter Anteil der beladenen Luft abgeführt und
gleichzeitig entsprechend Frischluft zugeführt. Von der Kammer aus werden
dann die einzelnen Druckwerke wieder mit Frischluft versorgt.
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Nachteilig
bei dieser Ausführungsform
ist, daß keine
dem einzelnen Druckwerk zugeordnete Messung erfolgt. Es kann ohne
weiteres nach einem Druckwerk eine lokale Erhöhung der Luftbeladung über einen
bestimmten Grenzwert hinaus vorliegen. Da die Messung allerdings
erst in der Sammelkammer erfolgt, in der diese hohe Luftbeladung
möglicherweise
bereits durch geringere Luftbeladungen aus anderen Druckwerken verdünnt worden
ist, wird diese Überschreitung
des Grenzwertes nicht erkannt.
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Zusätzlich ist
aus der
US 4343096 A eine dritte
Vorrichtung zur Regelung der Luftbeladung von Druckmaschinen mit
mehreren Druckwerken bekannt, bei der in einem geschlossenen Kreislauf
ständig
die Abgase aus den Druckwerken über
individuelle Ableitungen
59 und eine gemeinsame Abgas-Verteilerleitung
56 einer
Verbrennungsstation
30 zur Regeneration und Oxidation zugeführt werden
und die dort aufbereitete Luft über
eine gemeinsame Verteilerleitung
50 und einer Wärmetauscherleitung
55 diesen
wieder über
individuelle Einlassleitungen
51 zugeführt wird.
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Die
Ableitungen 59 der einzelnen Druckwerke 19 sind
mit einem Sensor 81 (LEL) zur Messung der Luftbeladung
versehen. Bei Überschreitung
des Schwellwertes der Luftbeladung in einer Ableitung 59 wird
dann die Drosselklappe 80 in dieser Ableitung 59 weiter
geöffnet,
so dass über
den Einlass-Verteiler 50, ebenso wie über den Wärmetauscher 55, ein
größeres Volumen
pro Zeiteinheit an regenerierter Trocknungsluft aus der Verbrennungsstation 30 in
die Druckstationen 19 eingebracht wird.
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Dies
entspricht jedoch nicht einer Regelung einer Frischluftzufuhr mit
einer Lösungsmittelkonzentration
von Null, da die in der Verbrennungsstation 30 regenerierte
und oxidierte, mit Lösungsmittel
beladene Abgasluft mit einer Restbeladung größer Null wieder in die Druckstationen 19 eintritt.
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Bei
der
US 4343096 A ist
daher eine Abregelung unter den voreingestellten Schwellwert relativ langwierig,
in Abhängigkeit
der Luftbeladungen der anderen Druckstationen, sowie des Wirkungsgrades der
Verbrennungsstation
30.
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Bei
der
US 4343096 A wird
der geschlossene Kreislauf nur aufgehoben, wenn das Gesamtvolumen
der im Kreislauf geführten
Luft, z. B. durch Leckage, abnimmt oder durch gezielten Ablass durch den
Auslass
52, welcher durch die Drosselklappe
53 gesteuert
wird. Wird Gas aus dem Auslassverteiler
50 über den
Auslass
52 aus dem System entlassen, so muss Frischluft
in gleicher Menge zugeführt
werden, was an der Schnittstelle
18 zwischen dem Druckwerk
12 und
der darüber
befindlichen Trockenkammer
19 geschieht. Ziel ist es, möglichst
wenig Frischluft in das System einzutragen.
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Eine
derartige Durchmischung der Konzentrationen mehrerer Druckwerke
zur Unterschreitung des Grenzwertes am kritischen Druckwerk wird
aber als zu träge
angesehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, bei dem rasch,
einfach und zuverlässig
auch lokale Überschreitungen
der Luftbeladung erfasst und gezielt für das jeweilige Druckwerk ausgeglichen
werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die technische Lehre der unabhängigen Ansprüche 1 oder
7 gelöst.
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Der
wesentliche Gedanke sowohl bei der Vorrichtung als auch bei dem
Verfahren liegt nun darin, daß zwar
die einzelnen Druckwerke über
eine Sammelleitung, eine Kammer und eine Verteilerleitung miteinander
gekoppelt werden, aber die Messung der Luftbeladung nicht in der
Sammelkammer vorgenommen wird, sondern stromabwärts eines oder mehrerer ausgewählter Druckwerke.
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Es
ist nicht erforderlich, jedes Druckwerk zu überwachen. In jedem Druckvorgang
finden sich eines oder mehrere Druckwerke, die nur relativ geringe Farbmengen
aufbringen. Es ist damit davon auszugehen, daß bei diesen Druckwerken der
vorgegebene Grenzwert der Luftbeladung nicht überschritten wird. Eine Messung
und Kontrolle an diesen Stellen kann entsprechend unterbleiben.
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Demgegenüber gibt
es andere Druckwerke, die relativ große Farbmengen aufbringen und
bei denen daher die Gefahr einer Überschreitung des Grenzwertes
besteht. Erfindungsgemäss
wird nun lediglich bei diesen Druckwerken die Luftbeladung gemessen
und gezielt nur für
das Druckwerk, bei dem eine Überschreitung
des Grenzwertes der Luftbeladung vorliegt, Frischluft zugeführt.
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Die
Erfindung vermeidet somit einerseits, daß für jedes Druckwerk ein gesonderter
Luftkreislauf bereit gestellt werden muß, ist aber andererseits in
der Lage, auch lokale Erhöhungen
der Luftbeladung zu erfassen und auszugleichen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Anteil
der aus der Verteilerleitung zugeführten Luft an die aus der Umgebung
aufgenommene Frischluft angepasst. Auf diese Weise wird der gesamte
Luftdurchsatz durch das jeweilige Druckwerk im wesentlichen konstant
gehalten. Hierzu können
entweder zwei getrennte Klappen verwendet werden, von denen eine
die Zuführleitung
des jeweiligen Druckwerks blockiert bzw. freigibt und die andere
eine Leitung zur Zufuhr von Umgebungsluft ebenfalls blockiert oder
freigibt. Es ist allerdings selbstverständlich ebenfalls möglich, hier
eine einfache, schwenkbare Klappe vorzusehen. In Abhängigkeit von
der Schwenkstellung dieser Klappe wird der Querschnitt der Zuleitung
stellenweise blockiert, während
gleichzeitig eine Öffnung
in der Wand der Zuleitung entsteht, durch die Frischluft angesaugt werden
kann.
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Jedes
Druckwerk kann mit einem Wärmetauscher
sowie einem Ventilator versehen sein.
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Die
Kammer, in die die Sammelleitung mündet und von der die Verteilerleitung
ausgeht, kann über
einen Ventilator mit der Umgebung oder einer nachgeschalteten Anlage
in Verbindung stehen. Hierbei kann aus der Kammer entweder ein stets gleichbleibender
Anteil von Luft entnommen werden oder aber die abgezogene Luftmenge
wird in Abhängigkeit
von der Messung der Luftbeladung eingestellt.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als
erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination
gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Dabei
zeigt:
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1:
einen schematisch dargestellten Aufbau einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
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2:
eine Darstellung einer Zuführleitung mit
Frischluftzufuhr,
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3:
eine gegenüber 2 abgewandelte Ausführungsform.
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In 1 sind
mehrere Druckwerke 1–3 dargestellt.
Da diese Druckwerke im wesentlichen identisch aufgebaut sind, wird
im folgenden lediglich nur noch das Druckwerk 1 beschrieben.
Das Druckwerk 1 weist eine Zuleitung 4 und eine
Ableitung 5 auf. Die Ableitung 5 mündet in
eine Sammelleitung 6, in die auch die weiteren Ableitungen
der weiteren Druckwerke 2, 3 münden. Die Sammelleitung mündet ihrerseits
in eine Kammer 7, von der eine Verteilerleitung 8 ausgeht.
Diese Verteilerleitung 8 teilt sich ihrerseits wieder in
die verschiedenen Zuleitungen 4 zu den einzelnen Druckwerken 1 bis 3 auf.
Die Kammer 7 steht über
einem Ventilator 9 mit der Umgebung oder einer nachgeschalteten
Anlage in Verbindung.
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In
jeder Zuleitung 4 sind eine erste Verschlußklappe 10 sowie
eine Regelklappe 11 zum Einstellen von Frischluftzufuhr
aus einer Frischluftleitung 12 vorgesehen. Anschließend folgen
ein Wärmetauscher 13,
ein Ventilator 14 sowie ggf. weitere Verschlußklappen 15 vor
und nach dem jeweiligen Druckwerk 1.
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Die
Luft strömt
nun in Pfeilrichtung 16 aus dem Druckwerk 1 in
die Ableitung 5. Die Ableitung 5 führt diese
Luft nun in die Sammelleitung 6, wo eine Vermischung mit
der Abluft aus den anderen Druckwerken 2, 3 stattfindet.
Eine endgültige
Mischung erfolgt in der Kammer 7. Aus der Kammer 7 wird
die Luft dann in Pfeilrichtung 17 wieder über die
Zuleitungen 4 den einzelnen Druckwerken 1–3 zugeführt.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist dem Druckwerk 1 in der Ableitung 5 ein Sensor 18 zugeordnet.
Dieser Sensor 18 steuert die Regelklappe 11 sowie
ggf. auch die Verschlußklappe 10.
Der Sensor 18 dient dazu, die Luftbeladung unmittelbar
nach dem Druckwerk 1 zu erfassen. Falls hier eine erhöhte Luftbeladung
festgestellt wird, wird die Verschlußklappe 10 etwas geschlossen
und gleichzeitig die Regelklappe 11 etwas geöffnet. Der
Anteil der aus der Verteilerleitung 8 zugeführten Luft
verringert sich, während
der Frischluftanteil erhöht
wird. Hierdurch sinkt die Luftbeladung der dem Druckwerk 1 zugeführten Luft;
entsprechend sinkt auch die Luftbeladung der Abluft in der Ableitung 5.
Die Ableitung 5 kann weiter mit einer zusätzlichen
Verschlußklappe 19 versehen
sein.
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Es
versteht sich vonselbst, daß die
beiden weiteren Druckwerke 2, 3 wie das Druckwerk 1 ausgerüstet sein
können.
In der Praxis wird allerdings die Messung über den Sensor 18 nur
bei dem oder den Druckwerken erfolgen, bei denen am ehesten mit
einer Überschreitung
des vorgegebenen Grenzwerts für
die Luftbeladung zu rechnen ist.
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Die 2 und 3 zeigen
zwei konstruktive Ausgestaltungen für die Verschlußklappe 10 und die
Regelklappe 11, die die Frischluftzufuhr in Abhängigkeit
von dem Meßwert
des Sensors 18 einstellen. Es ist dargestellt, daß hier nicht
zwingend zwei getrennte Elemente zum Einsatz kommen müssen, sondern
diese Doppelfunktion durch eine einfache Klappe 20 realisiert
werden kann. Die Klappe 20 ist in den Pfeilrichtungen 21 beweglich.
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Sobald
nun der Sensor 18 eine bestimmte Luftbeladung meldet, wird
die Klappe 20 beispielsweise weiter geöffnet. Die Zufuhr von Luft
aus der Verteilerleitung 8 in Pfeilrichtung 17 wird
hierdurch automatisch verringert, während gleichzeitig die Frischluftleitung 12 in
größerem Umfang
freigegeben wird. Sobald die Luftbeladung wieder abgesunken ist,
wird die Klappe 20 in Gegenrichtung bewegt. Die Luftzufuhr
aus der Verteilerleitung 8 wird erhöht, die Frischluftzufuhr verringert.
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Je
nach der Geometrie der verwendeten Leitungen 4, 12 ergibt
sich eine Kurve 22 (rechteckiger Querschnitt) bzw. 22a (runder
Querschnitt).
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In 3 ist
dargestellt, daß die
Frischluftleitung 12 nicht zwingend erforderlich ist. Es
ist selbstverständlich
ebenfalls möglich,
lediglich eine Öffnung in
der Wand der Zuleitung 4 vorzusehen, die durch die Klappe 20 mehr
oder weniger geöffnet
wird. Üblicherweise
wird in diesem Fall eine rechteckige Zuführleitung 4 verwendet
werden.
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Die
Klappe 20 kann z. B. über
einen Zylinder 23 betätigt
werden, der mit einem Ende starr an der Klappe 20 befestigt
ist und mit dem gegenüberliegenden
Ende in einer kreisbogenförmigen
Führung 24 aufgenommen
ist.
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Es
ist selbstverständlich
nicht zwingend erforderlich, vor dem Freigeben der Frischluftzufuhr
ein Überschreiten
des Grenzwerts abzuwarten. Je nach dem verwendeten Regelungsverfahren
kann das Meßergebnis
des Sensors derart verarbeitet werden, daß z. B. auch eine bestimmte
Luftbeladung relativ genau eingehalten wird. Die in der Kammer 7 gesammelte
Luft kann über
den Ventilator 9 teilweise abgezogen werden. Aus Gründen der
Einfachheit wird es derzeit bevorzugt, stets einen bestimmten Anteil
an Luft abzuziehen. Es ist allerdings selbstverständlich ebenfalls
möglich,
die abgezogene Luftmenge in Abhängigkeit
von dem Meßwert
des Sensors 18 festzulegen. Durch eine geeignete Abstimmung
kann z. B. erreicht werden, daß stets
Luft mit einer bestimmten Luftbeladung aus der Kammer 7 abgezogen
wird, die anschließend
bereits ohne weitere Aufbereitung einer Nachbehandlung, z. B. Entziehen
der Lösungsmittel,
unterzogen werden kann.
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Insgesamt
ergibt sich eine wesentlich zuverlässigere und einfachere Regelung
als bei den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen.
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- 1
- Druckwerk
- 2
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- 3
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- 4
- Zuleitung
- 5
- Ableitung
- 6
- Sammelleitung
- 7
- Kammer
- 8
- Verteilerleitung
- 9
- Ventilator
- 10
- Verschlußklappe
- 11
- Regelklappe
- 12
- Frischluftleitung
- 13
- Wärmetauscher
- 14
- Ventilator
- 15
- Verschlußklappe
- 16
- Pfeilrichtung
- 17
-
- 18
- Sensor
- 19
- Verschlußklappe
- 20
- Klappe
- 21
- Pfeilrichtung
- 22
- Kurve 22a
- 23
- Zylinder
- 24
- Führung