Öltemperiergerät

Temperiergerät mit Öl-Zwanglaufsystem zum automatischen Regeln der Betriebstemperatur einer metallischen Dauerform (insbesondere Druckgießform).

Das Zwanglaufprinzip wird in der Regel für Standardgeräte aus Sicherheitsgründen für Wärmeträgeröl ab Vorlauftemperaturen über 150 °C und bei Anwendungen mit überwiegendem Heizen eingesetzt. Das System ist in Bild 1a dargestellt und besteht aus einem Erhitzer (2) mit definierten Strömungsverhältnissen, dem sogenannten Zwanglauferhitzer, der bei richtiger Auslegung eine thermische Überlastung des Wärmeträgers verhindert. Der Erhitzer besteht meist aus einem Rohr mit eingebauter Heizung, die vom Wärmeträgeröl umströmt und mit Leitblechen für den Zwanglauf des Öls versehen ist. Zusätzlich zu den Baukomponenten Niveaukontrolle (8), Sicherheitsthermostat (9) und Sicherungsautomat, Thermorelais für den Pumpenmotor sind aus Sicherheitsgründen auch noch ein Ausdehnungsgefäß (4), ein Bypass (10) und eine Strömungsüberwachung (14) vorhanden. Das Ausdehnungsgefäß dient zur Trennung des zirkulierenden heißen Öls von der Atmosphäre, dadurch wird der Nachteil einer beschleunigten Alterung des Öls durch Oxidation verhindert. Bei sehr hohen Temperaturen im Vorlauf, die über der Siedetemperatur des Öls liegen, wird mit einer Inertgasüberlagerung im Ausdehnungsgefäß gearbeitet (Drucküberlagerung mit Stickstoff). Der Bypass ist parallel zum Verbraucher geschaltet und hat folgende Aufgaben:

  • Schutz der Pumpe bzw. des Pumpenmotors vor Überlastung
  • Aufrechterhaltung einer minimalen Durchflussmenge im Gerät bei ungenügender Zirkulation im Verbraucher, damit die maximale Filmtemperatur im Erhitzer nicht überschritten bzw. das Wärmeträgeröl nicht überlastet wird
  • Schutz des angeschlossenen Verbrauchers gegen zu hohen Druck
  • Anpassung der Durchflussmenge an den Verbraucher (vor allem bei Pumpen mit hoher Durchflussleistung)

Die Strömungsüberwachung dient wie der Bypass zur Überwachung der Zirkulation. Beim Unterschreiten einer minimalen Durchflussmenge bzw. eines minimalen Drucks wird die Heizung ausgeschaltet. Die Strömungsüberwachung spricht daher auch dann an, wenn die Strömung im Temperierkreislauf aus irgendeinem Grund abreißt und bietet somit Schutz gegen einen Trockenlauf und eine Überhitzung des Gerätes.

Die beschriebenen Sicherheitsmaßnahmen der Geräte wie Zwanglauf, Ausdehnungsgefäß, Bypass und Strömungswächter bringen dem Betreiber folgende Vorteile:

  • Minimale Verkokung und hohe Oxidationsbeständigkeit des Wärmeträgeröls und damit hohe Lebensdauer
  • Geringere Betriebskosten und größere Betriebssicherheit des Temperiergerätes

Der Kühler (1) kann aus einem Rohrbündel bestehen, in dessen Innerem das Kühlwasser fließt und das vom Wärmeträgeröl umspült wird. Das Rückschlagventil (16) im Kühlwasserablauf vermindert die Kalkablagerung im Kühler durch zurückströmendes Wasser bei nicht gegendruckfreiem Ablauf. Die Pumpe (3) ist in der Regel eine Kreisel- oder Zahnradpumpe mit Gleitringdichtung, eine Pumpe mit Spaltrohrmotor oder mit Magnetkupplung.

Um die thermische Belastung des Kühlers zu verringern und das Regelverhalten während des Kühlvorganges zu verbessern, sind die Zwanglauf-Geräte für Temperaturen über 300 °C mit einer Bypass-Schaltung des Kühlers ausgerüstet (Prinzip in Bild 1b). Beim Heizen wird dabei das Ventil (15) in Richtung 12-2 geschlossen. D. h. der Kühler ist überbrückt. Beim Kühlen wird das Ventil (15) in Richtung 12-1 geöffnet, d. h. das Wärmeträgeröl fließt durch den Kühler (1) und direkt über die Heizung (2). Der Temperaturregler im Gerät steuert das Dreiwegeventil über das Magnetventil (13).

Diese Kühler-Bypass-Schaltung weist folgende Vorteile auf:

  • Signifikant verbesserte Temperaturführung, da kein starkes, von der Kühlleistung abhängiges, Unterschwingen auftritt
  • Verringerung der thermischen Schockbeanspruchung des Wärmetauschers während des Kühlvorganges und sicherer Betrieb
  • Geringere Verkalkungsneigung
  • Kein Dampfaustritt bei Kühlbeginn und bei Kühlende

Die Vorteile der Geräte mit Zwanglauf liegen in dem Erreichen einer maximalen Vorlauftemperatur von bis zu 350 °C, und dabei in der geringen Oxidation des Öls bzw. der längeren Lebensdauer des Öls. Es tritt keine Geruchsbildung auf bzw. treten auch keine brennbaren Öldämpfe aus und die Geräte weisen eine hohe Betriebssicherheit auf. Die Zwanglaufgeräte sind jedoch teurer als Temperiergeräte mit Badbeheizung und wesentlich aufwendiger gebaut. Bild 2 und Bild 3 zeigen die Bauart zweier Öltemperiergeräte. Eine Übersicht über die technischen Daten ausgewählter Öltemperiergeräte gibt Tabelle 1, deren Ausstattungen sind in Tabelle 2 angeführt.

Weiterführende Stichworte:
Druckwassergerät
Formtemperatur
Formtemperierung
Temperiergerät
Wärmebilanz

Zurück zur Übersicht