Verfahren und Vorrichtung zur Energieversorgung einer Heizpresse sowie Heizpresse mit einer Energieversorgung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung einer Heizpresse mit elektrischer Energie.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer Heizpresse.

Insbesondere betrifft die Erfindung auch eine Heizpresse, die mit einer Vorrichtung zur Energieversorgung ausgestattet ist.

Typischerweise werden Heizpressen zur Herstellung von Reifen im Bereich von Produktionshallen an ein Netz zur elektrischen Energieversorgung angeschlossen. Darüber hinaus erfolgt häufig auch ein Anschluss der Heizpressen an ein Netz zur Versorgung mit Heißdampf.

Reifenheizpressen sind gemäß dem Stand der Technik häufig mit verschiedenen Heizsystemen ausgestattet, die die erforderliche Beheizung der Form und des Reifenrohlings zur Vulkanisation des Reifenrohlings gewährleisten müssen. Die Beheizung der Form und des Reifenrohlings erfolgt dabei durch die Zufuhr von einem erhitzten Wärmemittel, insbesondere heißem Wasserdampf, und/oder durch elektrische Heizvorrichtungen. Im Bereich der Fahrzeugtechnik kommen aktuell bereits verbreitet sogenannte Brennstoffzellen zum Einsatz. Derartige Brennstoffzellen sind dazu in der Lage, aus einem Brennstoff, typischerweise Wasserstoff, einem Kohlenwasserstoff oder einer Mischung von Kohlenwasserstoffen, unmittelbar elektrische Energie zu erzeugen. Derartige Brennstoffzellen eignen sich insbesondere für mobile Anwendungen sowie für eine lokale Energieerzeugung.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass eine autarke Energieversorgung einer Heizpresse, insbesondere einer Reifenheizpresse, unterstützt wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer Reifenheizpresse bereitzustellen sowie eine Reifenheizpresse mit einer entsprechenden Vorrichtung auszustatten.

Die vorstehenden Aufgaben werden dadurch gelöst, dass mindestens eine Brennstoffzelle verwendet wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Heizpresse mindestens eine Brennstoffzelle auf.

Der zur Wandlung der chemischen Reaktionsenergie in elektrische Energie benötigte Brennstoff ist in einer entsprechenden Bevorratungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Tank, für eine Verwendung in der mindestens einen Brennstoffzelle speicherbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bevorratungsvorrichtung für mindestens einen Brennstoff ein Teil der Heizpresse.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bevorratungsvorrichtung für mindestens einen Brennstoff kein Teil der Heizpresse und mit geeigneten Leitungen mit der mindestens einen Brennstoffzelle verbunden.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Teil der Heizvorrichtungen als elektrische Heizvorrichtung ausgeführt.

In einer Ausführungsform ist mindestens ein Teil der Heizvorrichtungen als eine Wärmemittel- Heizvorrichtung ausgebildet, mit der ein Wärmemittel beheizbar ist, von dem Wärmeenergie auf einen Reifenrohling und/oder zu beheizende Bauteile oder Baugruppen der Heizpresse übertragbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmemittel einer Wärmemittel- Heizvorrichtung auf eine zur Vulkanisation eines Rohlings erforderliche Temperatur aufheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmemittel einer Wärmemittel- Heizvorrichtung dazu auf Temperatur in einem Bereich von etwa 150°C bis 210°C aufheizbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmemittel einer Wärmemittel- Heizvorrichtung dazu auf Temperatur in einem Bereich von etwa 120°C bis 200°C, insbesondere von etwa 160°C bis 200°C aufheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Teil der Heizvorrichtungen als eine Wasserdampfheizung ausgebildet, mit der ein als heißer Wasserdampf realisiertes Wärmemittel in den Bereich eines zu beheizenden Objekts und/oder eines zu beheizenden Bauelements bzw. einer Baugruppe der Heizpresse zuführbar und das Objekt und/oder das Bauelement bzw. die Baugruppe dadurch beheizbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Teil der Heizvorrichtungen als elektrische Heizung und mindestens ein anderer Teil der Heizvorrichtungen als Wärmemittel- Heizung ausgebildet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Teil der Heizvorrichtungen als elektrische Heizung und mindestens ein anderer Teil der Heizvorrichtungen als Wasserdampfheizung ausgebildet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenheizung der Heizpresse für einen Reifenrohling als eine Wärmemittel-Heizung ausgebildet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenheizung der Heizpresse für einen Reifenrohling als eine Wasserdampfheizung ausgebildet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Formenheizung der Heizpresse als eine elektrische Heizung ausgebildet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Brennstoffzelle zur Erzeugung mindestens eines Teils der elektrischen Energie ausgelegt und verwendbar, die die als elektrische Heizvorrichtungen ausgebildeten Heizvorrichtungen zur Beheizung des jeweils zugeordneten Objektes und/oder Bauteils der Heizpresse benötigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Brennstoffzelle zur Erzeugung der gesamten elektrischen Energie ausgelegt und verwendbar, die die als elektrische Heizvorrichtungen ausgebildeten Heizvorrichtungen zur Beheizung des jeweils zugeordneten Objektes und/oder Bauteils der Heizpresse benötigen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Abgas der mindestens einen Brennstoffzelle zur Beheizung mindestens eines Teils der zu beheizenden Objekte und/oder Bauteile bzw. Baugruppen der Heizpresse verwendbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennstoffzelle derart ausgebildet, dass als Abgas der Brennstoffzelle Wasserdampf anfällt, sodass dieses direkt oder nach einer weiteren Temperaturerhöhung zur Beheizung eines zugeordneten Objektes und/oder Bauteils bzw. Baugruppe der Heizpresse verwendbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist diese als eine Reifenheizpresse ausgebildet und weist eine Innenheizung für einen zu vulkanisierenden Reifenrohling auf, bei der die Beheizung des Reifenrohlings mithilfe des Abgases der mindestens einen Brennstoffzelle realisiert ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist diese einen Wärmetauscher auf, mit dem Wärmeenergie vom Abgas der mindestens einen Brennstoffzelle auf das Wärmemittel einer Wärmemittel-Heizung übertragbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist diese einen Wärmemittelspeicher auf, in dem ein erhitztes Wärmemittel speicherbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmemittelspeicher als ein Heißwasserspeicher ausgebildet, in dem heißes Wasser oder Wasserdampf speicherbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung weist diese einen als einen Wärmemitteldruckspeicher ausgebildeten Wärmemittelspeicher auf, in dem Wärmemittel unter einem Druck speicherbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmemitteldruckspeicher als ein Heißwasserdruckspeicher ausgebildet, in dem heißes Wasser unter einem Druck von 10 bar bis 20 bar speicherbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Heißwasserdruckspeicher Wasser unter einem Druck von etwa 15 bar speicherbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmemittel im Wärmemittelspeicher auf etwa 170°C aufheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Wasser im Heißwasserspeicher auf etwa 170°C aufheizbar.

Die Beheizung des Wärmemittelpeichers erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch den Einsatz der mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie und/oder des mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugten Abgases.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmemittelspeicher als ein Blasenspeicher ausgebildet, wobei ein kontrollierter Druckaufbau ermöglicht ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Wärmemittel, das dem Wärmemittelspeicher zugeführt wird, vor der Zuführung in den Wärmemittelspeicher mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle beheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenheizung der Reifenheizpresse für mindestens einen Reifenrohling als eine Wärmemittel-Heizung ausgebildet, die mindestens einen Wärmemittelspeicher aufweist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenheizung der Reifenheizpresse für mindestens einen Reifenrohling als eine Wasserdampfheizung ausgebildet, die mindestens einen Heißwasserspeicher aufweist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das erhitzte Wärmemittel der Wärmemittel-Heizung aus dem Wärmemittelspeicher in einen Balg leitbar, der im Inneren eines Reifenrohlings expandierbar ist und über den die Wärmeenergie des erhitzten Wärmemittels an den Reifenrohling übertragbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der heiße Wasserdampf der Wasserdampfheizung aus dem Heißwasserspeicher in einen Balg leitbar, der im Inneren eines Reifenrohlings expandierbar ist und über den die Wärmeenergie des heißen Wasserdampfs an den Reifenrohling übertragbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das abgekühlte Wärmemittel in den Wärmemittelspeicher rückführbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der abgekühlte Wasserdampf und/oder kondensiertes Wasser in den Heißwasserspeicher rückführbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das abgekühlte Wärmemittel mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle aufheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der abgekühlte Wasserdampf und/oder kondensiertes Wasser mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle aufheizbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist als Wärmemittel ein Gemisch aus Wasser bzw. Wasserdampf und Stickstoff verwendet.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie zur Versorgung der Steuerelektronik und/oder elektrischer Antriebe einer Heizpresse verwendbar.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist diese eine Speichervorrichtung für elektrische Energie auf, in der mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugte Energie speicherbar ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Speichervorrichtung für elektrische Energie als ein Akku ausgebildet. In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Energieversorgung einer Heizpresse wird in einem Verfahrensschritt mithilfe mindestens einer Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugte Energie zur Versorgung zumindest eines Teils der elektrischen Heizvorrichtungen der Heizpresse verwendet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mithilfe der elektrischen Heizvorrichtungen zumindest ein Teil der für eine Vulkanisation eines Reifenrohlings zu beheizenden Bauteile bzw. Baugruppen der Heizpresse beheizt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird mindestens ein Wärmemittel zur Beheizung zumindest eines T eils der für eine Vulkanisation eines Reifenrohlings zu beheizenden Bauteile bzw. Baugruppen der Heizpresse verwendet.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird in einem Verfahrensschritt mithilfe mindestens einer Brennstoffzelle ein Wärmemittel auf eine Temperatur in einem Bereich von 120°C bis 210°C erhitzt, bevorzugt in einem Bereich von 150°C bis 210°C, besonders bevorzugt in einem Bereich bis zu 200°C.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird in einem Verfahrensschritt mithilfe mindestens einer Brennstoffzelle ein Wärmemittel auf eine Temperatur von etwa 170°C erhitzt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das Wärmemittel unter der Verwendung des von der mindestens einen Brennstoffzelle produzierten Abgases erhitzt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das Abgas der mindestens einen Brennstoffzelle zumindest als ein Teil des Wärmemittels verwendet.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erhitzte Wärmemittel für die Innenheizung der Heizpresse verwendet.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das erhitzte Wärmemittel in einem Druckspeicher gespeichert. In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das Wärmemittel aus dem Druckspeicher durch ein geeignetes Leitungssystem zu einer Innenheizung der Heizpresse geleitet, wo das Wärmemittel einen Teil seiner Wärmeenergie an mindestens ein zu beheizendes Objekt und/oder ein zu beheizendes Bauteil bzw. eine zu beheizende Baugruppe der Heizpresse überträgt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das Wärmemittel nachdem es einen T eil seiner Wärmeenergie an mindestens ein zu beheizendes Objekt und/oder ein zu beheizendes Bauteil bzw. eine zu beheizende Baugruppe der Heizpresse übertragen hat über eine geeignete Leitung in den Druckspeicher zurückgeführt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird das Wärmemittel nachdem es einen T eil seiner Wärmeenergie an mindestens ein zu beheizendes Objekt und/oder ein zu beheizendes Bauteil bzw. eine zu beheizende Baugruppe der Heizpresse übertragen vor der Rückführung in den Druckspeicher mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erhitzt.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird die mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie zur Versorgung der Steuerelektronik und/oder elektrischer Antriebe einer Heizpresse verwendet.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird zumindest ein Teil der mithilfe der mindestens einen Brennstoffzelle erzeugten elektrische Energie in einer Speichervorrichtung für elektrische Energie gespeichert.

In einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Energieversorgung einer Heizpresse wird Wasser bzw. Wasserdampf als Wärmemittel verwendet.

In der Zeichnung ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Reifenheizpresse aufweisend eine Brennstoffzelle. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer erfindungsgemäßen Heizpresse (100), die als eine Reifenheizpresse ausgebildet ist. Die Heizpresse (100) weist eine Brennstoffzelle (1) auf, der elektrische Energie über elektrischen Strom (I), die zur Funktion der Brennstoffzelle (1) erforderlichen Reaktionspartner (beispielhaft durch H2 und O2 gegeben) und Wasser (H2O) zuführbar ist.

Die mithilfe der Brennstoffzelle (1) erzeugbare elektrische Energie ist über geeignete Kabel (2) zu elektrischen Heizvorrichtungen (3) leitbar. Die dargestellten elektrischen Heizvorrichtungen (3) sind im Bereich einer Form (4) der Heizpresse (100) angeordnet, sodass die Form (4) mithilfe der elektrischen Heizvorrichtungen (3) beheizbar ist.

Weiterhin ist mithilfe der Brennstoffzelle (1) Wasser beheizbar. Das beheizte Wasser ist über eine Zuführleitung (5) mit einem Heißwasserspeicher (6) verbunden, der als ein Heißwasserdruckspeicher ausgebildet ist.

Das heiße Wasser ist in Form von Wasserdampf mit einer Temperatur Ti über eine Versorgungsleitung (7) in den Bereich einer Innenheizung (8) für einen zu vulkanisierenden Reifenrohling transportierbar. Die Innenheizung (8) weist in der dargestellten Ausführungsform einen expandierbaren Balg auf, in den der heiße Wasserdampf einleitbar ist.

Vom heißen Wasserdampf ist durch den Balg hindurch Wärmeenergie auf einen zu vulkanisierenden Reifenrohling übertragbar, sodass die Temperatur des Wasserdampfs auf eine Temperatur T2 sinkt. Der Wasserdampf und/oder entstandenes Kondensat ist anschließend mithilfe einer Rückleitung (9) in den Heißwasserspeicher (6) leitbar.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Wasserdampf und/oder entstandenes Kondensat aus dem Bereich der Innenheizung (8) mithilfe einer gestrichelt dargestellten Rückleitung (9‘) in den Bereich der Brennstoffzelle (1) leitbar und dort erhitzbar, bevor eine Rückführung in den Heißwasserspeicher (6) erfolgt.

Alternativ oder ergänzend zu der vorstehenden beispielhaft erläuterten Verwendung der von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie für die Versorgung eines elektrischen Heizelementes ist es auch möglich, die elektrische Energie zur Energieversorgung von elektrischen Aktoren im Bereich der Heizpresse und/oder zur Energieversorgung einer elektrischen bzw. elektronischen Steuerung der Maschine zu verwenden. Die bereits erwähnten Aktoren können beispielsweise im Bereich von Handhabungsvorrichtungen verwendet sein. Ebenfalls ist an eine elektrische Speisung von Antriebsmotoren gedacht.

Wie ebenfalls bereits erwähnt, kann die Brennstoffzelle maschinenbaulich in die Konstruktion der Heizpresse integriert sein. Es ist aber ebenfalls möglich, die Brennstoffzelle im Bereich einer separaten Versorgungseinheit anzuordnen und die Versorgungseinheit lediglich elektrisch mit der Heizpresse zu verbinden.

We ebenfalls bereits erwähnt, kann die Brennstoffzelle nach unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien realisiert werden. Die Brennstoffzelle gewinnt die elektrische Energie durch die Oxidierung einer oxidierbaren chemischen Substanz. Dies kann beispielsweise Wasserstoffgas sein, es sind aber ebenfalls beliebige kohlenstoffhaltige Gase oder kohlenstoffhaltige Flüssigkeiten denkbar. Ein Betrieb der Brennstoffzelle erfolgt bevorzugt bei Umgebungstemperatur, grundsätzlich sind aber auch Betriebstemperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur umfasst. Die Umgebungstemperatur liegt typischerweise in einem Bereich von -30 bis +60°C.

In Abhängigkeit von der konkreten technischen Realisierung der Brennstoffzelle entsteht als Oxidationsprodukt ein Gas oder eine Flüssigkeit.

Alternativ zur bereits erwähnten Oxidierung von Substanzen ist es grundsätzlich auch möglich, Brennstoffzellen zu verwenden, die elektrische Energie durch andersartige chemische Reaktionen zwischen mindestens zwei Substanzen und/oder durch chemische Umwandlungen mindestens einer Substanz erzeugen.