Verfahren und Vorrichtung zur Temperierung von Farbwerken und von Feuchtmittel einer Offsetdruckmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Farbwerken und von Feuchtmittel einer Offsetdruckmaschine, bei dem zur Temperierung der Farbwerke in einem Farbwerktemperierungskreislauf durch die Farbwerke umgewälztes Wärmeübertragungsmedium bei Bedarf gekühlt wird und bei dem zur Temperierung des Feuchtmittels das in einem Feuchtmittelkreislauf durch Feuchtwerke der

Offsetdruckmaschine umgewälzte Feuchtmittel bei Bedarf gekühlt wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Temperierung von Farbwerken und von Feuchtmittel einer Offsetdruckmaschine, mit einem Farbwerktemperierungskreislauf zum Hindurchleiten eines Wärmeübertragungsmediums durch die Farbwerke der Offsetdruckmaschine, mit einem Feuchtmittelkreislauf zum Hindurchleiten des Feuchtmittels durch Feuchtwerke der Offsetdruckmaschine, sowie mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Wärmeübertragungsmediums und/oder des Feuchtmittels, wobei die Kühleinrichtung einen Wärmetauscher umfasst.

Um die Druckfarben in den Druckwerken von Offsetdruckmaschinen auf einer vom Drucker eingestellten gewünschten Temperatur zu halten, bei der sie eine optimale

Viskosität zum Verdrucken aufweisen, werden die Farbwerke von Offsetdruckmaschinen gewöhnlich temperiert. Die Offsetdruckmaschinen sind zu diesem Zweck in der Regel mit einem Farbwerktemperierungskreislauf versehen, in dem ein Wärmeübertragungsmedium in Form eines Wasser-Glykol-Gemischs umgewälzt wird. Der Kreislauf umfasst eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung, so dass das umgewälzte Wärmeübertragungsmedium bei Bedarf zur Erhöhung bzw. Absenkung der Temperatur der Druckfarbe in den Farbwerken erwärmt bzw. gekühlt werden kann.

ähnliches gilt für das in Offsetdruckmaschinen eingesetzte Feuchtmittel, das sich beim Drucken erwärmt und daher in der Regel durch Kühlen temperiert werden muss, um es auf einer vom Drucker gewünschten oder eingestellten Temperatur zu halten, die zumeist im Bereich von 8 bis 15°C liegt. Die Temperierung bzw. Kühlung des Feuchtmittels erfolgt zumeist im Zuge einer Konditionierung von verunreinigtem, nach seinem Hindurchtritt durch die Feuchtwerke in einem Feuchtmittelsammeltank aufgefangenem Feuchtmittel in einer mit einer Kühleinrichtung ausgestatteten Feuchtmittelaufbereitungsanlage .

Bei bekannten Offsetdruckmaschinen umfasst sowohl die Kühleinrichtung zum Kühlen des Wärmeübertragungsmediums im Farbwerktemperierungskreislauf als auch die Kühleinrichtung zum Kühlen des Feuchtmittels im Feuchtmittelkreislauf einen vom Wärmeübertragungsmedium bzw. vom Feuchtmittel durchströmten Wärmetauscher, in der Regel einen Plattenwärmetauscher, wobei diese Wärmetauscher häufig aus einem einzigen gemeinsamen Kühlaggregat mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden.

Derartige Kühleinrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sich aufgrund der bedarfsabhängigen intermittierenden Zufuhr des Wärmeübertragungsmediums bzw. des Feuchtmittels in den jeweiligen Wärmetauscher im Farbwerktemperierungskreislauf und im Feuchtmittelkreislauf ein unerwünschter welliger Temperaturverlauf des zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums bzw. Feuchtmittels ergibt. Im Falle des Feuchtmittelkreislaufs kann dieser wellige Temperaturverlauf dadurch geglättet werden, dass die Aufbereitungsanlage einen als Wärmespeicher wirkenden internen Feuchtmitteltank umfasst, aus dem Feuchtmittel zur Kühlung durch den Wärmetauscher geleitet wird. Dieser interne Feuchtmitteltank vergrößert jedoch zum einen das Volumen des im

Feuchtmittelkreislauf umgewälzten Feuchtmittels und benötigt zum anderen verhältnismäßig viel Platz . Ein weiteres Problem

besteht darin, dass Plattenwärmetauscher verhältnismäßig empfindlich auf Verunreinigungen der hindurchgeleiteten Medien reagieren, so dass das Feuchtmittel vor seinem Hindurchtritt durch den Wärmetauscher in jedem Fall gefiltert werden muss .

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Temperaturverlauf im Farbwerktemperierungskreislauf und im Feuchtmittelkreislauf geglättet und zugleich die Menge des im Feuchtmittelkreislauf enthaltenen Feuchtmittels reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Teil des

Wärmeübertragungsmediums auf eine unter einer Soll-Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken liegende Temperatur gekühlt und in einem Wärmetauscher mit Feuchtmittel aus dem Feuchtmittelkreislauf in Wärmetauscherkontakt gebracht wird, während im Hinblick auf die Vorrichtung vorgeschlagen wird, dass der Wärmetauscher mit gekühltem Wärmeübertragungsmedium und zu kühlendem Feuchtmittel beaufschlagbar ist.

Das gekühlte Wärmeübertragungsmedium im Wärmetauscher bildet einen Kältespeicher, der nicht nur zur Kühlung des

Feuchtmittels durch Wärmetausch sondern auch zur Kühlung des Wärmeübertragungsmediums im Farbwerktemperierungskreislauf genutzt werden kann, indem gekühltes Wärmeübertragungsmedium aus dem Wärmetauscher in das erheblich wärmere Wärmeübertragungsmedium im Farbwerktemperierungskreislauf zudosiert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Wärmetauscher einen mindestens teilweise mit dem gekühlten Wärmeübertragungsmedium gefüllten Speicherbehälter, durch den sich eine von Feuchtmittel durchströmte Rohrschlange des Feuchtmittelkreislaufs erstreckt. Im

Unterschied zu einem Plattenwärmetauscher kann dadurch auch im Falle einer Verschmutzung des Feuchtmittels eine Beeinträchtigung des Wärmeübergangs im Wärmetauscher vermieden werden.

Der Speicherbehälter weist zweckmäßig ein Volumen von mehr als 50 Litern und vorzugsweise von mehr als 100 Litern auf, wodurch ein verhältnismäßig großer Kältespeicher bereit gestellt wird. Dieser gestattet es, zum einen Temperaturänderungen des Feuchtmittels im

Feuchtmittelkreislauf auszugleichen und zum anderen durch Zudosieren von gekühltem Wärmeübertragungsmedium aus dem Speicherbehälter in den Farbwerktemperierungskreislauf auf eine unerwünschte Erwärmung des Wärmeübertragungsmediums im Farbwerktemperierungskreislauf schnell zu reagieren, ohne dass dies eine größere Temperaturschwankung des im Speicherbehälter enthaltenen Wärmeübertragungsmediums zur Folge hat .

Die Zudosierung des gekühlten Wärmeübertragungsmediums aus dem Speicherbehälter in den Farbwerktemperierungskreislauf erfolgt bevorzugt durch ein Mischventil, vorzugsweise ein Drei-Wege-Mischventil mit zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei ein Eingang und der Ausgang mit dem Farbwerktemperierungskreislauf verbunden sind, während der andere Eingang mit dem Speicherbehälter kommuniziert.

Das Mischventil wird bevorzugt mittels einer geeigneten Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Druckfarbe oder des Wärmeübertragungsmediums, vorzugsweise dessen Rücklauftemperatur, geregelt. Dabei wird die Menge des durch das Mischventil, genauer den Ausgang des Mischventils hindurch tretenden Wärmeübertragungsmediums zweckmäßig konstant gehalten, während die Temperatur des aus dem Mischventil austretenden Wärmeübertragungsmediums durch

Veränderung der Ventilstellung des Mischventils auf einen gewünschten Wert eingestellt wird.

Da beim Zudosieren von gekühltem Wärmeübertragungsmedium in den Farbwerktemperierungskreislauf aus diesem wärmeres Wärmeübertragungsmedium verdrängt wird, ist der Farbwerktemperierungskreislauf gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als offener oder geschlossener Kreislauf ausgebildet und weist einen in den Speicherbehälter mündenden überlauf auf, durch den das verdrängte Wärmeübertragungsmedium in den Speicherbehälter fließen kann. Das verhältnismäßig große Volumen des Speicherbehälter stellt auch in diesem Fall sicher, dass das zuströmende wärmere Wärmeübertragungsmedium keine größere TemperaturSchwankung des Wärmeübertragungsmediums im Speicherbehälter zur Folge hat.

Die Kühlung des im Speicherbehälter enthaltenen Wärmeübertragungsmediums erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines Kühlaggregats über einen zweiten Wärmetauscher, wobei der letztere bevorzugt als Plattenwärmetauscher ausgebildet und einerseits mit Kühlmittel aus dem Kühlaggregat sowie andererseits mit Wärmeübertragungsmedium aus dem Speicherbehälter beaufschlagbar ist.

Zweckmäßig wird ein Teil des Inhalts des Speicherbehälters beim Hindurchtritt durch den zweiten Wärmetauscher so weit abgekühlt, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im Speicherbehälter mindestens 5°C unter einer Soll- Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken liegt. Dies gewährleistet, dass das durch die Kühlschlange geleitete Feuchtmittel auch im Falle einer stärkeren Erwärmung auf den gewünschten Wert gekühlt wird.

Dabei wird die Kühlleistung des Kühlaggregats zweckmäßig derart an die jeweilige Offsetdruckmaschine, d.h. an die Wärmeaufnahme des Feuchtmittels im Feuchtmittelkreislauf und an die Wärmeaufnahme des Wärmeübertragungsmediums in den Farbwerken angepasst, dass das Kühlaggregat im Wesentlichen

im Dauerbetrieb betrieben werden kann und Schwankungen der Wärmeaufnahme durch das Volumen des Wärmeübertragungsmediums im Speicherbehälter gepuffert werden.

Der Feuchtmittelkreislauf umfasst in konventioneller Weise einen Feuchtmittelsammeltank, in dem das verbrauchte Feuchtmittel aus den Feuchtwerken gesammelt wird, sowie eine dem Feuchtmittelsammeltank nachgeschaltete, zur Umwälzung des Feuchtmittels dienende Feuchtmittelpumpe. Um zu vermeiden, dass das gesamte Feuchtmittel sowohl durch die Feuchtwerke als auch durch den Wärmetauscher hindurch geführt werden muss, verzweigt sich der Feuchtmittelkreislauf zweckmäßig hinter der Pumpe in zwei Teilkreisläufe, von denen der erste die Feuchtwerke und der zweite den Wärmetauscher umfasst. Zur Filterung des verunreinigten Feuchtmittels dient ein

Feuchtmittelfilter, der entweder im Teilkreislauf mit dem Wärmetauscher angeordnet ist, um in einem Teilstromverfahren den durch den Wärmetauscher fließenden Teilstrom zu filtern, oder der unmittelbar hinter der Feuchtmittelpumpe angeordnet ist, um in einem Vollstromverfahren nicht nur den durch den

Wärmetauscher fließenden Teilstrom sondern auch den durch die Feuchtwerke fließenden Teilstrom zu reinigen.

Zur Regelung der Durchflussmengen durch die beiden Teilkreisläufe umfasst der erste Teilkreislauf zweckmäßig ein zwischen der Pumpe und den Feuchtwerken angeordnetes Druckhalteventil, das sich bei sinkendem Druck in den Feuchtwerken öffnet und sich bei steigendem Druck in den Farbwerken schließt, so dass nur so viel Feuchtmittel wie nötig in die Feuchtwerke zugeführt wird, während das übrige Feuchtmittel durch den zweiten Teilkreislauf und den Wärmetauscher zurück in den Feuchtmittelsammeltank geleitet wird.

Im zweiten Teilkreislauf kann neben der Temperierung des Feuchtmittels im Wärmetauscher vorteilhaft eine Konditionierung des Feuchtmittels in einer

Feuchtmittelaufbereitungsanlage erfolgen, in der das Feuchtmittel zum Beispiel mit Additiven versetzt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer kombinierten Farbwerks- und Feuchtmitteltemperiervorrichtung einer Offsetdruckmaschine;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer etwas modifizierten Farbwerks- und Feuchtmitteltemperiervorrichtung.

Die in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Mehrfarben- Rotations-Offsetdruckmaschine 2 umfasst mehrere Druckwerke 4, von denen zwei schematisch dargestellt sind. Jedes Druckwerk 4 besitzt in bekannter Weise ein Farbwerk 6 und ein Feuchtwerk 8. Jedes der Farbwerke 6 umfasst einen Farbkasten 10, aus dem eine Druckfarbe von einem Farbduktor 12 über mehrere Verreibwalzen 14, Farbreibzylinder 16 und Auftragwalzen 18 (nur teilweise dargestellt) auf einen mit einer Druckform bestückten Plattenzylinder 20 übertragen wird. Die Feuchtwerke 8 sind jeweils mit einem

Feuchtmittelkasten 22 ausgestattet, aus dem von einem Feuchtduktor 24 Feuchtmittel aufgenommen und über eine Chromwalze 26 und eine Feuchtmittelauftragwalze 28 auf die auf den Plattenzylinder 20 aufgespannte Druckform übertragen wird, von wo aus das Feuchtmittel neben der Druckfarbe über einen Gummituchzylinder 30 auf einen Papierbogen auf einem benachbarten Druckzylinder (nicht dargestellt) übertragen wird.

Um zu gewährleisten, dass die Druckfarbe eine zum Verdrucken optimale Temperatur und damit Viskosität aufweist, werden die Farbwerke 6 der Druckmaschine 2 temperiert . Dazu wird ein

Wärmeübertragungsmedium in Form eines Wasser-Glykol-Gemischs von einer Pumpe 32 durch einen Farbwerktemperierungskreislauf 34 umgewälzt und durch Zweigleitungen 36 zu den Farbwerken 6 zugeführt. Der Farbwerktemperierungskreislauf 34 umfasst eine der Pumpe 30 nachgeschaltete elektrische Heizeinrichtung 38, mit deren Hilfe das durch den Farbwerktemperierungskreislauf 34 zirkulierende Wärmeübertragungsmedium bei Bedarf erwärmt werden kann, um die Temperatur der Druckfarbe zu erhöhen, eine Kühleinrichtung 40, mit deren Hilfe in einem separaten Speicherbehälter 42 befindliches Wärmeübertragungsmedium gekühlt werden kann, um die Temperatur der Druckfarbe zu senken, ein Mischventil 44 zum Zudosieren von gekühltem Wärmeübertragungsmedium aus dem Speicherbehälter 42 in den Farbwerktemperierungskreislauf 34, sowie einen überlauf 46, durch den dabei aus dem Farbwerktemperierungskreislauf 34 verdrängtes Wärmeübertragungsmedium in den Speicherbehälter 42 fließen kann.

Die Pumpe 32 und die Heizeinrichtung 38 entsprechen denjenigen von konventionellen

Farbwerktemperierungskreisläufen und sollen daher hier nicht näher beschrieben werden.

Die Kühleinrichtung 40 besteht im Wesentlichen aus einem Kühlaggregat (nicht dargestellt) , sowie einem mit Kühlmittel aus dem Kühlaggregat beaufschlagbaren Plattenwärmetauscher 48. Der Wärmetauscher 48 ist entlang einer aus dem Speicherbehälter 42 abzweigenden und wieder in den Speicherbehälter 42 mündenden Bypassleitung 50 angeordnet, durch die von einer Umwälzpumpe (nicht dargestellt)

Wärmeübertragungsmedium aus dem Speicherbehälter 42 umgewälzt wird, wobei es im Wärmetauscher 48 durch Wärmetausch mit dem Kühlmittel abgekühlt wird. Die Kälteleistung des Kühlaggregats wird so ausgelegt, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im Inneren des Speicherbehälters 42 bei Dauerbetrieb des Kühlaggregats auf einem Wert gehalten

wird, der etwa 5 ⁰ C unterhalb einer gewünschten SoIl- Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken 8 liegt.

Das Mischventil 44 besteht aus einem regelbaren Drei-Wege- Ventil, das zwei Eingänge und einen Ausgang besitzt. Während der eine Eingang mit einer in der Nähe des Bodens des Speicherbehälters 42 in den Speicherbehälter 42 mündenden Dosierleitung 54 verbunden ist, ist der andere Eingang mit einem Rücklauf 56 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 hinter dem überlauf 46 verbunden. Der Ausgang ist durch einen Leitungsabschnitt 58 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 mit dem Eingang der Pumpe 32 verbunden. Die Ansteuerung des Mischventils 44 erfolgt mit Hilfe eines Reglers 60, zum Beispiel eines PID-Reglers. Dabei wird die Ventilstellung des Mischventils 44 in Abhängigkeit von der Soll-Temperatur und der Ist-Temperatur des Wärmeübertragungsmediums in den Farbwerken 6 und/oder im Rücklauf 56 des

Farbwerktemperierungskreislaufs 34 verändert, indem bei einer konstanten Strömungsmenge durch den Ausgang des Mischventils 44 je nach dem Grad der gewünschten Abkühlung des

Wärmeübertragungsmediums mehr oder weniger gekühltes Wärmeübertragungsmedium aus dem Speicherbehälter 42 in den Farbwerktemperierungskreislauf 34 zudosiert wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Speicherbehälter 42 handelt es sich um einen aufrechten zylindrischen Tank, dessen offenes oberes Ende durch einen aufgelegten Deckel 62 verschlossen ist, so dass es sich hier bei dem Farbwerktemperierungskreislauf 34 um einen offenen Kreislauf handelt.

Bei dem in den Feuchtwerken 8 der Offsetdruckmaschine 2 verwendeten Feuchtmittel handelt es sich im Wesentlichen um ein Gemisch aus Wasser und Isopropanol sowie ggf. Tensiden, das zur Benetzung der nicht-druckenden Oberflächenbereiche der Druckform auf dem Plattenzylinders 20 dient. Da während eines Druckvorgangs Feuchtmittel aus den Feuchtmittelkästen

20 der Feuchtwerke 8 verbraucht und zudem das Feuchtmittel in den Feuchtmittelkästen 20 verunreinigt und erwärmt wird, sind die Feuchtmittelkästen 20 an einen Feuchtmittelkreislauf 64 angeschlossen, durch den das verunreinigte und erwärmte Feuchtmittel aus den Feuchtmittelkästen 20 abgeführt und durch frisches Feuchtmittel ersetzt wird.

Der Feuchtmittelkreislauf 64 umfasst in bekannter Weise einen Feuchtmittelsammeltank 66, in dem das verunreinigte Feuchtmittel aus sämtlichen Feuchtwerken 8 gesammelt und ggf. einer Grobreinigung unterzogen wird, eine Feuchtmittelpumpe 68 zum Umwälzen des Feuchtmittels durch den Feuchtmittelkreislauf 64, sowie eine zusammen mit dem Speicherbehälter 42, dem Mischventil 44, der Pumpe 32 und der Heizeinrichtung 38 des Farbwerktemperierungskreislaufs 34 in einem Geräteschrank 70 untergebrachte Feuchtmittelaufbereitungsanlage 72, in der eine Konditionierung des Feuchtmittels einschließlich einer Temperierung erfolgt .

Bei der dargestellten Offsetdruckmaschine 2 verzweigt sich der Feuchtmittelkreislauf 64 hinter der Feuchtmittelpumpe 68 in zwei Teilkreisläufe 74, 76, durch die jeweils ein Teil des von der Pumpe 68 geförderten Feuchtmittels durch die Feuchtwerke 8 bzw. durch die Feuchtmittelaufbereitungsanlage 72 zurück in den Sammeltank 66 gefördert wird. Die Steuerung der Strömungsmengen durch die beiden Teilkreisläufe 74, 76 erfolgt mit Hilfe eines Druckhalteventils 78 in einem von der Pumpe 68 zu den Feuchtwerken 8 führenden Leitungsabschnitt 80 des Teilkreislaufs 74. Dieses Druckhalteventil 78 öffnet sich, wenn der Druck hinter dem Ventil 78, d.h. auf der Seite der Feuchtwerke 8, absinkt, wodurch ein größerer Anteil des Feuchtmittels durch die Feuchtwerke 8 gefördert wird, und schließt sich, wenn dort der Druck ansteigt, wodurch ein größerer Anteil des Feuchtmittels durch die Aufbereitungsanlage 72 gefördert wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Aufbereitungsanlage 72 umfasst unter anderem einen Druckfilter 82 für die Teilstrom- Filtration des von der Pumpe 68 durch den Teilkreislauf 76 geförderten Feuchtmittels, sowie eine im Speicherbehälter 42 angeordnete Kühlschlange 84, durch die das Feuchtmittel nach seinem Hindurchtritt durch den Druckfilter 82 zurück in den Feuchtmittelsammeltank 66 strömt. Da die Temperatur des im Speicherbehälter 38 enthaltenen Wärmeübertragungsmediums, das die Kühlschlange 84 umgibt, um etwa 5 ⁰ C unterhalb der gewünschten Soll-Temperatur des Feuchtmittels in den Feuchtwerken 8 liegt, wird das Feuchtmittel beim Hindurchtritt durch die Kühlschlange 84 gekühlt, wobei die Kühlung umso stärker ist, je höher die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur am Eingang der Kühlschlange 84 und der Soll-Temperatur in den Feuchtwerken 8 ist. Somit bildet der Speicherbehälter 42 mit der Kühlschlange 84 einen Wärmetauscher, in dem das durch den Teilkreislauf 76 zirkulierende Feuchtmittel durch Wärmetauscherkontakt mit dem als Kältespeicher wirkenden gekühlten Wärmeübertragungsmedium im Speicherbehälter 42 gekühlt wird.

Im Unterschied dazu erfolgt in dem in Fig. 2 dargestellten Feuchtmittelkreislauf 64 eine Vollstrom-Filtration des gesamten von der Pumpe 68 umgewälzten Feuchtmittels in einem Druckfilter 82, der dazu hinter der Pumpe 68 und vor der

Verzweigung der beiden Teilkreisläufe 74, 76 angeordnet ist.

Weiter handelt es sich bei dem in Fig. 2 dargestellten Farbwerktemperierungskreislauf 34 um einen geschlossenen Kreislauf, bei dem der Speicherbehälter 42 als geschlossener Tank ausgebildet ist.