Druckwassergerät



Temperiergerät für zirkulierenden Druckwasserbetrieb zum automatischen Regeln der Betriebstemperatur einer metallischen Dauerform (insbesondere Druckgießform, siehe auch Formtemperierung und Wärmebilanz) .

Bis 90 °C wird in Temperiergeräten fast ausschließlich Wasser als Wärmeträger verwendet. Über 90 °C muss sich der Anwender entscheiden, ob er Wasser oder Wärmeträgeröl verwendet. Der Vorteil von Wasser liegt zum einen in seiner hohen Wärmekapazität, also jener Eigenschaft, wie viel Wärmeenergie ein Wärmeträger abtransportieren kann. Die Wärmekapazität von Wasser ist in etwa doppelt so groß wie jene von Wärmeträgerölen. Dazu kann als weiterer Vorteil der gute Wärmeübergang genannt werden; auch die Wärmeübergangszahl zwischen Wasser und Formstahl (s. Warmarbeitsstahl) ist in etwa doppelt so hoch wie jene von Wärmeträgeröl.

Ein weiterer Vorteil von Wasser ist die geringe Viskosität, die im Gegensatz zu den Wärmeträgerölen auch über den gesamten Einsatzbereich annähernd konstant bleibt. Hinzu kommen der ökologische Vorteil bezüglich Handhabung und Entsorgung, da Wasser im Gegensatz zu Öl unproblematisch zu handhaben ist. Bei Verbrauchern mit großem Wärmeträgerinhalt ist die geringe Ausdehnung des Wassers mit zunehmender Temperatur von Bedeutung. Als Beispiel sei angeführt: werden 100 ml Wasser von 20 °C auf 140 °C erwärmt, nimmt das Volumen um ca. 7,4 l zu; bei Öl sind es dagegen 10,4 l. Bei Ölgeräten ist deshalb wegen der größeren Volumenzunahme auch ein größeres Ausdehnungsgefäß erforderlich. Dadurch, dass Wasser nicht verkokt, ist auch der Bau von Temperiergeräten mit hohen spezifischen Heizleistungen möglich, d. h. es lassen sich kleinere und damit günstigere Geräte konstruieren. Nicht zuletzt hat Wasser den Vorteil, dass es nicht brennbar ist. Alle diese Vorteile haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass sich der Einsatz von Wasser als Wärmeträger und die Druckwassertemperiergeräte immer mehr durchsetzen.

Druckwassergeräte können überall dort eingesetzt werden, wo die Vorteile des Wassers auch über 90 °C eine entscheidende Rolle spielen. Das Prinzip ist in Bild 1 dargestellt. Bei diesen Geräten steht das zirkulierende Wasser unter Druck, wobei der Druck von der Vorlauftemperatur abhängig ist. Die Ausdehnung des Wassers wird vom Ausdehnungsgefäß (16) aufgenommen. Infolge der von der Temperatur abhängigen Ausdehnung des Wassers erhöht sich der Druck im Gerät bzw. Temperierkreislauf. Ab etwa 98 °C beginnt das Wasser im Ausdehnungsgefäß zu verdampfen und zwar bis zum Sättigungsdruck der eingestellten Vorlauftemperatur (z. B. 2,6 bar Überdruck bei 140 °C). Das bedeutet, dass die Vorlauftemperatur unabhängig vom vorhandenen Wassernetzdruck ist. Die Wirkungsweise und der Aufbau werden gemäß der Prinzipskizze in Bild 1 wie folgt beschrieben: Bei ungenügendem Füllstand öffnet die Niveaukontrolle (11) das Magnetventil (4) und schaltet die Füllpumpe (14) ein. Die Füllpumpe ermöglicht das Nachfüllen auch dann, wenn der Wassernetzdruck kleiner als der von der Vorlauftemperatur abhängige Systemdruck im Gerät ist. Das Wasser fließt nun durch das Rückschlagventil (9a, 9b) in das System (16).

Zusätzlich sind aus Sicherheitsgründen noch folgende Elemente vorhanden: Das Rückschlagventil (9) verhindert ein Zurückfließen des Wassers, wenn der Druck im Kreislauf höher ist als der Wassernetzdruck. Das Sicherheitsventil (8) öffnet bei zu hohem Druck den Kreislauf. Das Manometer (13) zeigt den statischen Systemdruck an, der sich aus dem Sattdampfdruck und dem durch die Wasserausdehnung entstehenden Druck zusammensetzt. Das Magnetventil (6) für die Druckentlastung wird je nach Ausführung automatisch geöffnet oder wird manuell mittels einer Drucktaste angesteuert (nach vorhergehendem Abkühlen des Wassers auf 80 °C). Dadurch wird der Temperierkreislauf drucklos, so dass das Gerät ohne Gefahr vom Verbraucher abgetrennt werden kann. Bei drucklosem Gerät (Magnetventil 6 offen) ist das Entleeren des Verbrauchers durch Absaugen unterhalb von 80 °C möglich. Zusätzlich muss das Magnetventil (15) geöffnet sein, um Luft in den Temperierkreislauf einzulassen. Ein Leckstopp-Betrieb und Entleeren des Verbrauchers durch Absaugen bzw. Ausblasen ist ebenso möglich. Druckwassergeräte mit maximalen Vorlauftemperaturen über 140 °C sind in der Regel mit einer Füllpumpe (14) ausgerüstet, da eine Nachfüllung mit dem vorhandenen Wassernetzdruck nicht immer möglich ist.

Die Bilder 2 bis 5 zeigt die Bauausführung verschiedener Druckwassergeräte. Eine Übersicht über die technischen Daten ausgewählter Druckwassertemperiergeräte gibt Tabelle 1, deren Ausstattungen sind in Tabelle 2 angeführt.

Weiterführende Stichworte:
Öltemperiergerät
Temperiergerät mit Badbeheizung

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