AT511550A1

AT511550A1 - DEVICE FOR REGULATING THE COMPRESSION IN CALIBRATION TOOLS

Info

Publication number: AT511550A1
Application number: ATA757/2010A
Authority: AT
Original assignee: Politsch Kunststofftechnik Gmbh
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2012-12-15
Also published as: AT511550B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Unterdrucks in Werkzeugen (2, 2', 3) zur Kalibrierung von extrudierten Profilen (1) aus Kunststoff mit mindestens einer Vakuumpumpe (7), einem Vakuumbehälter (8) und mit mindestens einem Steuerventil (4, 4') zur Einstellung des Unterdrucks im Werkzeug (2, 2', 3). Ein besonders geringer Energieverbrauch und ein verbessertes Regelverhalten wird dadurch erreicht, dass das Steuerventil als Servoventil ausgebildet ist, das über eine Steuerleitung (5, 5') mit dem Werkzeug (2, 2', 3) verbunden ist. Zur Verbesserung der Qualität des kalibrierten Profils ist vorgesehen, das rückfließende Kühlwasser und das Vakuum getrennt zu fördern und mittels einer Wasserstandniveauregelung (14) zu verhindern, dass Luft in die Wasserrücklaufleitung (11) gelangt.The invention relates to a device for regulating the negative pressure in tools (2, 2 ', 3) for calibrating extruded profiles (1) made of plastic with at least one vacuum pump (7), a vacuum container (8) and at least one control valve (4, 4 ') for adjusting the negative pressure in the tool (2, 2', 3). A particularly low energy consumption and improved control behavior is achieved in that the control valve is designed as a servo valve, which is connected via a control line (5, 5 ') to the tool (2, 2', 3). To improve the quality of the calibrated profile is provided to promote the refluxing cooling water and the vacuum separately and by means of a water level control (14) to prevent air from entering the water return line (11).

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur präzisen Regelung des Unterdruckes in Werkzeugen zur Kalibrierung von extrudierten Kunststoffprofilen mit mindestens einer Vakuumpumpe, einem Vakuumbehälter und einem Regelventil zur Einstellung des Unterdruckes im Kalibrierwerkzeug.The invention relates to a device for precise regulation of the negative pressure in tools for calibrating extruded plastic profiles with at least one vacuum pump, a vacuum container and a control valve for adjusting the negative pressure in the calibration tool.

Die gegenständliche Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes System zur automatisierten präzisen Regelung der Vakuumversorgung von Kalibrierwerkzeugen und automatisierten Anpassung der Wassermenge an den tatsächlichen Bedarf zur Erzielung der erforderlichen Kühlleistung bei der Herstellung von Profilen aus Kunststoff im Extrusionsverfahren. Kalibrierwerkzeuge für Kunststoffprofile dienen zum definierten Abkühlen und Formgeben des in einer Extrusionsdüse geformten Profilstranges und umfassen mindestens ein Trockenkalibrierwerkzeug und mindestens einen Kalibriertank (Nasskaliber), der ebenfalls unter Vakuum, jedoch mit einem vom Trockenkalibrierwerkzeug abweichenden Vakuumniveau, gesetzt werden kann. Zur Erzeugung des Vakuums ist mindestens eine Vakuumpumpe vorgesehen, die mit dem Kalibrierwerkzeug in Verbindung steht und das Vakuumniveau im Trockenkaliber bzw. im Kalibriertank wird mittels eines Regelventils auf den vorgewählten Sollwert geregelt.More particularly, the present invention relates to an improved system for automated precise control of the vacuum supply of calibration tools and automated adjustment of the amount of water to the actual need to achieve the required cooling performance in the production of plastic profiles in the extrusion process. Calibration tools for plastic profiles are used for defined cooling and molding of extruded profile formed in an extrusion die and comprise at least one dry calibration tool and at least one calibration tank (wet caliber), which can also be set under vacuum, but with a deviating from the Trockenkalibrierwerkzeug vacuum level. To generate the vacuum, at least one vacuum pump is provided which is connected to the calibration tool and the vacuum level in the dry caliber or in the calibration tank is regulated to the preselected desired value by means of a control valve.

Dem Stand der Technik entsprechen Systeme, bei denen ein oder mehrere Trockenkalibrierwerkzeuge bzw. Nasskaliber mit einer oder mehreren Vakuumpumpen in Verbindung stehen; das Vakuumniveau wird mittels Zufuhr von Luft in das Vakuumsystem geregelt. Für jede Vakuumregeizone ist eine Vakuumpumpe und ein Luftzufuhrventil erforderlich. Nachteilig bei derartigen Systemen wirken sich der hohe Energieverbrauch (ein Großteil der zur Erzeugung des Vakuums benötigten Energie wird mittels der Luftzufuhr in das Vakuumsystem vernichtet) und die enorme Geräuschentwicklung aus. Zur Kühlung der Kalibrierwerkzeuge sind Systeme mit einer Zentralwasserversorgung bzw. mit je Kalibrieranlage eingebauter Versorgungspumpe bekannt, die unabhängig vom tatsächlichen Kühlungsbedarf auf Nennleistung eingestellt sind.The prior art has systems in which one or more dry calibration tools or wet calibers communicate with one or more vacuum pumps; the vacuum level is regulated by supplying air into the vacuum system. Each vacuum control zone requires a vacuum pump and an air supply valve. The disadvantage of such systems is the high energy consumption (a large part of the energy required to generate the vacuum is destroyed by means of the air supply into the vacuum system) and the enormous noise development. To cool the calibration tools systems with a central water supply or with each calibration system built-in supply pump are known, which are set regardless of the actual cooling demand for rated power.

Zur Reduzierung der Energieverluste wurden Systeme mit regelbaren Ventilen und einem Zentralvakuum vorgeschlagen, beispielsweise in der AT 006 407. Bei diesen Systemen werden mehrere Vakuumpumpen an ein in die Anlage integriertes Zentralvakuumsystem angeschlossen und von dort aus mehrere Vakuumregelzonen mit Vakuum versorgt. Die Regelung des Vakuum erfolgt dabei in der Weise, dass für jede Vakuumregelzone ein regelbares Ventil vorgesehen ist, welches manuell oder automatisiert angesteuert werden kann, sodass über eine Querschnittsveränderung des wirksames Durchströmquerschnittes im Ventil eineSystems with controllable valves and a central vacuum have been proposed to reduce energy losses, for example in AT 006 407. In these systems, a plurality of vacuum pumps are connected to a central vacuum system integrated in the system and from there several vacuum control zones are supplied with vacuum. The regulation of the vacuum is carried out in such a way that a controllable valve is provided for each vacuum control zone, which can be controlled manually or automatically, so over a cross-sectional change of the effective flow area in the valve a

Beeinflussung des Vakuumniveaus erfolgt. An den Zentralvakuumtank sind ein oder mehrere Vakuumpumpen angeschlossen. Ist mehr als eine Vakuumpumpe angeschlossen, dann kann bei derartigen Systemen der Energieverbrauch dadurch beeinflusst werden, dass im Zentral vakuumtank das Vakuumniveau durch zu- / abschalten von einzelnen Vakuumpumpen sprungweise das Vakuumniveau an die tatsächliche Bedarfssituation angepasst werden kann. Nachteilig wirken sich bei derartigen Systemen aus: • die Tatsache, dass die Regelventile nach jedem Zu- / Abschalten von Vakuumpumpen neu eingestellt werden müssen, was einen zusätzlichen permanenten Überwachungs- und Manipulationsaufwand für das Bedienpersonal bedeutet; • die mangelnde Feinfühligkeit der Vakuumniveaueinstellung, da die Leistung zur Vakuumerzeugung nur durch zu- / abschalten von einzelnen Pumpen erfolgt; • der mangelnde Einsparungseffekt an Leistungsbedarf, da sämtliche aktiven Vakuumpumpen jeweils im Vollastbetrieb arbeiten. Kühlungssysteme auf der Basis ungeregelter Förderpumpen (Kreiselpumpen) fördern unabhängig vom tatsächlichen Bedarf an Kühlleistung mit konstanter Leistung, wobei der nichtbenötigte Anteil als Blindförderleistung verloren geht.Influencing the vacuum level is done. One or more vacuum pumps are connected to the central vacuum tank. If more than one vacuum pump is connected, then in such systems, the energy consumption can be influenced by the fact that the vacuum level in the central vacuum tank can be adjusted by switching on / off individually from individual vacuum pumps, the vacuum level to the actual demand situation. Disadvantages of such systems are: • the fact that the control valves have to be readjusted after each switching on / off of vacuum pumps, which means an additional permanent monitoring and manipulation effort for the operating personnel; The lack of sensitivity of the vacuum level adjustment, since the power for vacuum generation is provided only by switching on / off of individual pumps; • The lack of saving effect on power requirement, as all active vacuum pumps work in full load mode. Cooling systems based on uncontrolled delivery pumps (centrifugal pumps) deliver constant power regardless of the actual demand for cooling capacity, with the unneeded portion being lost as blind flow.

Eine Lösung, die die oben beschriebenen Nachteile teilweise vermiedet, ist in der US 5,340,295 A beschreiben. Dieses System ist jedoch sehr aufwändig und komplex und weist ein sehr unbefriedigendes Regelverhalten auf.A solution which partially avoids the disadvantages described above is described in US 5,340,295. However, this system is very complex and complex and has a very unsatisfactory control behavior.

Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme wirkt sich vor allem bei der Hochleistungsextrusion aus. Bei der Herstellung von hochqualitativen Hohlkammerprofilen aus Kunststoff im Hochleistungsbereich, das sind Extrusionsgeschwindigkeiten von über 5m/ min werden an die Vakuumversorgung besondere Anforderungen gestellt. Bereits geringfügige Schwankungen des Vakuumniveaus im Trocken- bzw. Nasskaliber führen zur Beeinflussung der Maßhaltigkeit des Profils.Another disadvantage of known systems is particularly noticeable in high-performance extrusion. In the production of high-quality hollow chamber profiles made of plastic in the high-performance range, which are extrusion speeds of over 5m / min special demands are placed on the vacuum supply. Even slight fluctuations in the vacuum level in the dry or wet caliber lead to an influence on the dimensional accuracy of the profile.

Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es, diese Nachteile zuverlässig zu vermeiden und ein System zu beschreiben, mit dem ein wesentlich geringerer Energieverbrauch erreichbar ist bei gleichzeitig verbessertem Regelverhalten.Object of the subject invention is to reliably avoid these disadvantages and to describe a system with which a much lower energy consumption can be achieved while improved control behavior.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Vakuum in einem zentralen Vakuumbehälter der jeweiligen Anforderung entsprechend erzeugt wird, wobei die Vakuumpumpe über einen weiten Bereich leistungsgeregelt werden kann und regelbare Ventile zwischen dem zentralen Vakuumbehälter und dem Vakuumverbraucher vorgesehen sind. Diese regelbaren Ventile sind bevor- « · • «· »***'·* fc * • ·· ·**«« + · * ··«· * * * · · t * * * · « » · >»i - 3 - zugt als Servoventile ausgeführt, die eine Vakuumniveauvorgabe erhalten und einen permanenten Druckabgleich mittels einer Sensorleitung ausführen. Im Nasskaliber erfolgt die Ableitung des Kühlwassers getrennt vom Vakuum. Mittels einer Niveauregelung Im Nasskaliber bzw. einem Zwischenventil wird verhindert, dass Luft in die Wasserabsaugleitung bzw. gelangt und zu Druckschwanken führen kann, die sich auf dem extrudierten Prof'l als "Schläge" bemerkbar machen können. Damit ist ein konstantes Vakuumniveau beim Verbraucher gewährleistet, unabhängig von Druckschwankungen im System. Auf diese Weise ist es möglich, für jeden einzelnen Verbraucher im System (Kalibrierzone) ein definiertes Vakuumniveau zu garantieren. Die Erzeugung des Vakuums erfolgt über eine leistungsgeregelte Vakuumpumpe, deren Drehzahl automatisch an die jeweils aktuelle Situation angepasst wird. Auf diese Weise entsteht ein geschlossenes System mit einem sehr geringen Energieverbrauch, der um ca. 50 - 85 % gegenüber herkömmlichen Systemen geringer ist. Für die Kühlwasserversorgung ist eine drehzahlgeregelte Förderpumpe vorgesehen, deren Regeisignale von der tatsächlich benötigten Fördermenge und dem erforderlichen Kühlwasserdruck vorgegeben werden.According to the invention, this object is achieved in that the vacuum is generated according to the respective requirement in a central vacuum container, wherein the vacuum pump can be power-controlled over a wide range and controllable valves are provided between the central vacuum container and the vacuum consumer. These controllable valves are in the pipeline. "* * * * * * * * *. »I - 3 - zugt designed as servo valves that receive a vacuum level specification and perform a permanent pressure balance using a sensor line. In the wet caliber, the discharge of the cooling water takes place separately from the vacuum. By means of a level control The wet caliber or an intermediate valve prevents air from entering the water suction pipe and causing pressure swings that can be identified as "blows" on the extruded profile. can make noticeable. This ensures a constant level of vacuum at the consumer, regardless of pressure fluctuations in the system. In this way it is possible to guarantee a defined vacuum level for each individual consumer in the system (calibration zone). The vacuum is generated by a power-controlled vacuum pump whose speed is automatically adapted to the current situation. This results in a closed system with a very low energy consumption, which is about 50 - 85% lower than conventional systems. For the cooling water supply, a speed-controlled feed pump is provided, whose control signals are specified by the actually required flow rate and the required cooling water pressure.

Besonders günstig ist es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wenn eine getrennte Absaugung aus dem Nasskaliber vorgesehen ist, nämlich eine Wasserabsaugleitung und eine Vakuumleitung. Die Vakuumleitung ist mit dem Vakuumsystem in Verbindung und primär dafür vorgesehen, den nötigen Unterdrück im Nasskaliber durch Absaugung von Luft herzustellen. Die Wasserabsaugleitung fördert primär Wasser und stellt auf diese Weise das erwünschte Wasserniveau im Nasskaliber her. Überraschenderweise kann durch diese Maßnahme eine wesentliche Verbesserung der Qualität der Regelung erzielt werden.It is particularly favorable in the context of the present invention, when a separate suction is provided from the wet caliber, namely a water suction and a vacuum line. The vacuum line is connected to the vacuum system and primarily intended to produce the necessary negative pressure in the wet caliber by suction of air. The Wasserabsaugleitung primarily promotes water and thus produces the desired water level in the wet caliber. Surprisingly, a significant improvement in the quality of the control can be achieved by this measure.

Besonders vorzugsweise ist im Nasskaliber ein Mittel zur Regelung des Wasserstandsniveaus vorgesehen, das insbesondere als Schwimmerschalter ausgebildet sein kann. Auf diese Weise können die Druckverhältnisse besonders konstant eingestellt werden, um die Maßhaltigkeit und Genauigkeit des extrudierten Profils zu erhöhen. In diesem Zusammenhang ist es weiters günstig, wenn das Mittel zur Regelung des Wasserstandsniveaus auf einen Sollpegel eingestellt ist und dass die Einmündung der Vakuumleitung oberhalb des Sollpegels angeordnet ist und die Einmündung der Wasserabsaugleitung unterhalb des Sollpegels angeordnet ist. Auf diese Weise wird weitgehend sichergestellt, dass in den genannten Leitungen weitgehend einphasige Medien vorliegen.Particularly preferably, a means for regulating the water level is provided in the wet caliber, which may be designed in particular as a float switch. In this way, the pressure ratios can be set particularly constant in order to increase the dimensional accuracy and accuracy of the extruded profile. In this context, it is further favorable if the means for regulating the water level is set to a desired level and that the junction of the vacuum line is arranged above the desired level and the junction of the water suction line is arranged below the desired level. In this way, it is largely ensured that substantially single-phase media are present in the lines mentioned.

Alternativ ist es möglich, dass für die Wasserabsaugung aus dem Nasskaliber ein Zwischenbehälter vorgesehen ist, der mittels der Vakuumleitung und der Was- 9 9* ··*·-*· · * 9* I t · f · *9 * • i I l e * * · * i * i < * *·» * * * * - 4 - serabsaugleitung mit dem Vakuumtank verbunden ist. Auf diese Weise kann die erforderliche Leistung der Wasserpumpen reduziert werden.Alternatively, it is possible that for the water suction from the wet caliber an intermediate container is provided, which by means of the vacuum line and the Was 9 9 * ·· * · - * · * * 9 * I t f * 9 * i le * * * * i * i < * * * »* * * * - 4 - suction suction line connected to the vacuum tank. In this way, the required power of the water pump can be reduced.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figurenl bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.As a result, the present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in FIGS.

Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Extrusionsanlage von der Seite mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Extrusionsanlage in axonometrischer Darstellung von oben, Fig. 3 eine Extrusionsanlage von oben, Fig. 4 eine Detaildarstellung der Niveauregelung im Nasskaliber in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 3 und Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante einer Extrusionsanlage in Seitenansicht mit einer Wasserstandniveauregelung im Nasskaliber.1 shows schematically an extrusion line from the side with the device according to the invention, FIG. 2 shows an extrusion line in axonometric view from above, FIG. 3 shows an extrusion line from above, FIG. 4 shows a detailed representation of the level control in the wet caliber in a sectional illustration according to section line AA in FIG Fig. 3 and Fig. 5 shows a further embodiment of an extrusion plant in side view with a water level control in the wet caliber.

In Fig. 1 ist ersichtlich, dass ein Kunststoffprofil 1 zunächst wie üblich durch Trockenkaliberwerkzeuge 2, 2' und anschließend durch einen oder mehrere Nasskaliber(-werkzeuge) 3 geführt wird. Vakuumpumpen 7, die mit einem Vakuumbehälter 8 verbunden sind, erzeugen den erforderlichen Unterdrück. Steuerventile 4, 4' sind über Saugleitungen 6, 6’ mit den Trockenkaliberwerkzeugen 2, 2’ bzw. mit dem Kalibriertank (Nasskaliber) 3 verbunden, um den erforderlichen Unterdrück zum Kalibrieren im Inneren dieser Bauteile herzustellen. Zu jedem Steuerventil 4, 4' gehört eine Steuerleitung 5, 5', die das Werkzeug 2, 2', 3 mit dem jeweiligen Steuerventil 4, 4' verbindet. Die Steuerleitungen 5, 5' dienen dazu, die Servoventile, die als Membranventile ausgebildet sind, anzusteuern, um die Funktionalität als Steuerventil 4, 4' zu gewährleisten. Neben dem Vakuumsystem ist in an sich bekannter Weise ein Kühlwassersystem 10, 10' innerhalb der Extrusionsanlage 12 vorgesehen. Das Werkzeugsystem ist auf dem Werkzeugträger 13 der Extrusionsanlage 12 aufgebaut. Aus dem Nasskaliber 3 wird das Kühlwasser, welches über die Zuleitungsöffnung 10' zugeführt wird, mittels der Wasserabsaugleitung 11 abgesaugt.In Fig. 1 it can be seen that a plastic profile 1 first as usual by dry caliber tools 2, 2 'and then by one or more wet caliber (tools) 3 is performed. Vacuum pumps 7, which are connected to a vacuum container 8, generate the required negative pressure. Control valves 4, 4 'are connected via suction lines 6, 6' to the dry caliber tools 2, 2 'or to the calibration tank (wet caliber) 3 in order to produce the necessary negative pressure for calibrating inside these components. To each control valve 4, 4 'includes a control line 5, 5', which connects the tool 2, 2 ', 3 with the respective control valve 4, 4'. The control lines 5, 5 'are used to control the servo valves, which are designed as diaphragm valves, to ensure the functionality as a control valve 4, 4'. In addition to the vacuum system, a cooling water system 10, 10 'within the extrusion system 12 is provided in a manner known per se. The tool system is constructed on the tool carrier 13 of the extrusion system 12. From the wet caliber 3, the cooling water, which is supplied via the supply opening 10 ', sucked by means of the water suction 11.

Figuren 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Variante einer Wasserstandniveaureglung 14, ausgeführt als Schwimmerschalter, um sicherzustellen, dass ausschließlich Kühlwasser in die Wasserabsaugleitung gelangt.Figures 3 and 4 show a preferred variant of a water level control unit 14, designed as a float switch, to ensure that only cooling water enters the water suction.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Wasserstandniveauregelung, bestehend aus der Wasserabsaugleitung 11, einem Zwischentank 17, der mit Vakuum aus dem Vakuumbehälter 8 mittels der Versorgungsleitung 15 versorgt wird und der fortgesetzten Wasserabsaugleitung 16, mittels der das rückfließende Kühlwasser in den Vakuumbehälter 8 gesaugt wird.Fig. 5 shows a further embodiment of a water level control, consisting of the water suction line 11, an intermediate tank 17 which is supplied with vacuum from the vacuum container 8 by means of the supply line 15 and the continued water suction line 16, by means of which the refluxing cooling water is sucked into the vacuum tank 8 ,

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for controlling the vacuum in calibration tools (2, 2 ', 3) for calibrating extruded plastic profiles (1) with at least one vacuum pump (7), a vacuum container (8) and a control valve (4, 4 ') for adjusting the negative pressure in the tool (2, 2', 3), characterized in that the control valve (4, 4 ') is designed as a servo valve, which via a control line (5, 5') with the tool (2, 2 ', 3) is connected.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the servo valve is designed as a diaphragm valve.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve (4, 4 ') has a means for adjusting the negative pressure.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vacuum pump is speed-controlled.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the wet caliber (3) the refluxing cooling water and the vacuum are sucked off separately by means of the water suction line (11) and the vacuum line (6 ').

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the wet caliber (3) is provided a means (14) for regulating the water level, preferably carried out as a float switch.

7. The device according to claim 6, characterized in that the means (14) for regulating the water level is set to a desired level and that an opening of the Wasserabsaugleitung (11) below a desired level and an opening of the vacuum line (6 ') provided above this target level is.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the water suction from the wet caliber (3) an intermediate container (17) is provided, which by means of the vacuum line (15) and the water suction line (16) with the vacuum tank (8 ) connected is.

2010 05 04 Ba / Sc