AT511550B1

AT511550B1 - DEVICE FOR REGULATING THE COMPRESSION IN CALIBRATION TOOLS

Info

Publication number: AT511550B1
Application number: ATA757/2010A
Authority: AT
Original assignee: Smi Service Man Immobilien Gmbh
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2015-06-15
Also published as: AT511550A1

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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur präzisen Regelung des Unterdruckes in Werk¬zeugen zur Kalibrierung von extrudierten Kunststoffprofilen mit mindestens einer Vakuumpum¬pe, einem Vakuumbehälter und einem Steuerventil zur Einstellung des Unterdruckes im Kalib¬rierwerkzeug.Description: 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 calibrating tool.

[0002] Die gegenständliche Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein verbessertes Systemzur automatisierten präzisen Regelung der Vakuumversorgung von Kalibrierwerkzeugen undautomatisierten Anpassung der Wassermenge an den tatsächlichen Bedarf zur Erzielung dererforderlichen Kühlleistung bei der Herstellung von Profilen aus Kunststoff im Extrusionsverfah¬ren. Kalibrierwerkzeuge für Kunststoffprofile dienen zum definierten Abkühlen und Formgebendes in einer Extrusionsdüse geformten Profilstranges und umfassen mindestens ein Trockenka¬librierwerkzeug und mindestens einen Kalibriertank (Nasskaliber), der ebenfalls unter Vakuum,jedoch mit einem vom Trockenkalibrierwerkzeug abweichenden Vakuumniveau, gesetzt werdenkann. Zur Erzeugung des Vakuums ist mindestens eine Vakuumpumpe vorgesehen, die mitdem Kalibrierwerkzeug in Verbindung steht und das Vakuumniveau im Trockenkaliber bzw. imKalibriertank wird mittels eines Regelventils auf den vorgewählten Sollwert geregelt.The subject invention relates in particular 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 Extrusionsverfah¬ren. Calibration tools for plastic profiles are used for defined cooling and forming in a extrusion die shaped profile strand and comprise at least one Trockenka¬ librierwerkzeug 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 communicates with 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.

[0003] Dem Stand der Technik entsprechen Systeme, bei denen ein oder mehrere Trockenka¬librierwerkzeuge bzw. Nasskaliber mit einer oder mehreren Vakuumpumpen in Verbindungstehen; das Vakuumniveau wird mittels Zufuhr von Luft in das Vakuumsystem geregelt. Für jedeVakuumregelzone ist eine Vakuumpumpe und ein Luftzufuhrventil erforderlich. Nachteilig beiderartigen Systemen wirken sich der hohe Energieverbrauch (ein Großteil der zur Erzeugungdes Vakuums benötigten Energie wird mittels der Luftzufuhr in das Vakuumsystem vernichtet)und die enorme Geräuschentwicklung aus. Zur Kühlung der Kalibrierwerkzeuge sind Systememit einer Zentralwasserversorgung bzw. mit je Kalibrieranlage eingebauter Versorgungspumpebekannt, die unabhängig vom tatsächlichen Kühlungsbedarf auf Nennleistung eingestellt sind.The prior art correspond to systems in which one or more Trockenka¬librierwerkzeuge or wet caliber with one or more vacuum pumps in connection; 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. Disadvantages of both systems are 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 a calibration pump installed in each case are known, which are set to rated output independently of the actual cooling requirement.

[0004] Zur Reduzierung der Energieverluste wurden Systeme mit regelbaren Ventilen undeinem Zentralvakuum vorgeschlagen, beispielsweise in der AT 006 407. Bei diesen Systemenwerden mehrere Vakuumpumpen an ein in die Anlage integriertes Zentralvakuumsystem ange¬schlossen und von dort aus mehrere Vakuumregelzonen mit Vakuum versorgt. Die Regelungdes Vakuum erfolgt dabei in der Weise, dass für jede Vakuumregelzone ein regelbares Ventilvorgesehen ist, welches manuell oder automatisiert angesteuert werden kann, sodass über eineQuerschnittsveränderung des wirksames Durchströmquerschnittes im Ventil eine Beeinflussungdes Vakuumniveaus erfolgt. An den Zentralvakuumtank sind ein oder mehrere Vakuumpumpenangeschlossen. Ist mehr als eine Vakuumpumpe angeschlossen, dann kann bei derartigenSystemen der Energieverbrauch dadurch beeinflusst werden, dass im Zentralvakuumtank dasVakuumniveau durch zu- / abschalten von einzelnen Vakuumpumpen sprungweise das Vaku¬umniveau an die tatsächliche Bedarfssituation angepasst werden kann. Nachteilig wirken sichbei derartigen Systemen aus: [0005] · die Tatsache, dass die Regelventile nach jedem Zu- / Abschalten von Vakuumpum¬ pen neu eingestellt werden müssen, was einen zusätzlichen permanenten Überwa-chungs- und Manipulationsaufwand für das Bedienpersonal bedeutet; [0006] · die mangelnde Feinfühligkeit der Vakuumniveaueinstellung, da die Leistung zur Va¬ kuumerzeugung nur durch zu- / abschalten von einzelnen Pumpen erfolgt; [0007] · der mangelnde Einsparungseffekt an Leistungsbedarf, da sämtliche aktiven Vakuum¬ pumpen jeweils im Vollastbetrieb arbeiten.In order to reduce energy losses, systems with controllable valves and a central vacuum have been proposed, 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 for each vacuum control zone, a controllable valve is provided, which can be controlled manually or automatically, so that a cross section change of the effective flow area in the valve, an influencing of the vacuum level. To the central vacuum tank, one or more vacuum pumps are connected. If more than one vacuum pump is connected, the energy consumption in such systems can be influenced by the fact that the vacuum level in the central vacuum tank can be adjusted by individual vacuum pumps by changing the vacuum level to the actual demand situation. Disadvantages of such systems are: [0005] the fact that the control valves must be readjusted each time after 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 generating the vacuum is only produced by switching on / off of individual pumps; The lack of saving effect on power requirement, since all active vacuum pumps each operate at full load.

[0008] Kühlungssysteme auf der Basis ungeregelter Förderpumpen (Kreiselpumpen) fördernunabhängig vom tatsächlichen Bedarf an Kühlleistung mit konstanter Leistung, wobei der nicht-benötigte Anteil als Blindförderleistung verloren geht.Cooling systems based on uncontrolled delivery pumps (centrifugal pumps) promote independent of the actual need for cooling capacity with constant power, the unnecessary portion is lost as a blind flow rate.

[0009] Eine Lösung, die die oben beschriebenen Nachteile teilweise vermiedet, ist in der US5,340,295 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 US5,340,295 A. However, this system is very complex and complex and has a very unsatisfactory control behavior.

[0010] Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme wirkt sich vor allem bei der Hochleistungsext¬rusion aus. Bei der Herstellung von hochqualitativen Hohlkammerprofilen aus Kunststoff imHochleistungsbereich, das sind Extrusionsgeschwindigkeiten von über 5m/ min werden an dieVakuumversorgung besondere Anforderungen gestellt. Bereits geringfügige Schwankungen desVakuumniveaus im Trocken- bzw. Nasskaliber führen zur Beeinflussung der Maßhaltigkeit desProfils.Another disadvantage of known systems has an effect especially in the Hochleistungssext¬rusion. In the production of high-quality plastic hollow-chamber profiles in the high-performance range, which are extrusion speeds of more than 5 m / min, special demands are placed on the vacuum supply. Even slight variations in the level of vacuum in the dry or wet caliber will affect the dimensional stability of the profile.

[0011] Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es, diese Nachteile zuverlässig zu vermei¬den und ein System zu beschreiben, mit dem ein wesentlich geringerer Energieverbrauch er¬reichbar ist bei gleichzeitig verbessertem Regelverhalten.The object of the subject invention is to reliably avoid these disadvantages and to describe a system with which a significantly lower energy consumption can be achieved while simultaneously improving the control behavior.

[0012] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Steuerventil zwischendem Vakuumbehälter und dem Werkzeug angeordnet und als Servoventil ausgebildet ist, dasüber eine Steuerleitung mit dem Werkzeug verbunden ist, und dass ein Mittel vorgesehen ist,das zur Regelung des Wasserstandsniveaus auf einen Sollpegel eingestellt ist und dass eineEinmündung der Wasserabsaugleitung unterhalb eines Sollpegels und eine Einmündung derVakuumleitung oberhalb dieses Sollpegels vorgesehen ist. Diese regelbaren Ventile sind alsServoventile ausgeführt, die eine Vakuumniveauvorgabe erhalten und einen permanentenDruckabgleich mittels einer Sensorleitung ausführen. Im Nasskaliber erfolgt die Ableitung desKühlwassers getrennt vom Vakuum. Mittels einer Niveauregelung im Nasskaliber bzw. einemZwischenventil wird verhindert, dass Luft in die Wasserabsaugleitung bzw. gelangt und zuDruckschwanken führen kann, die sich auf dem extrudierten Profil als "Schläge" bemerkbarmachen können. Damit ist ein konstantes Vakuumniveau beim Verbraucher gewährleistet,unabhängig von Druckschwankungen im System. Auf diese Weise ist es möglich, für jedeneinzelnen Verbraucher im System (Kalibrierzone) ein definiertes Vakuumniveau zu garantieren.Die Erzeugung des Vakuums erfolgt über eine leistungsgeregelte Vakuumpumpe, deren Dreh¬zahl automatisch an die jeweils aktuelle Situation angepasst wird. Auf diese Weise entsteht eingeschlossenes System mit einem sehr geringen Energieverbrauch, der um ca. 50 - 85 % ge¬genüber herkömmlichen Systemen geringer ist.According to the invention this object is achieved in that the control valve between the vacuum vessel and the tool is arranged and formed as a servo valve, which is connected via a control line to the tool, and that a means is provided, which is set to regulate the water level to a desired level and that an opening of the water suction line below a desired level and a mouth of the vacuum line is provided above this target level. These controllable valves are designed as servo valves, which receive a vacuum level specification and perform a permanent pressure balance by means of a sensor line. In the wet caliber, the discharge of the cooling water takes place separately from the vacuum. A level control in the wet caliber or intermediate valve prevents air from entering the water suction line and causing pressure swings that appear on the extruded profile as " beats " 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 generation of the vacuum takes place via a performance-regulated vacuum pump whose speed is automatically adapted to the current situation. This results in an enclosed system with a very low energy consumption, which is lower by about 50-85% compared to conventional systems.

[0013] Für die Kühlwasserversorgung ist eine drehzahlgeregelte Förderpumpe vorgesehen,deren Regelsignale von der tatsächlich benötigten Fördermenge und dem erforderlichen Kühl¬wasserdruck vorgegeben werden.For the cooling water supply a speed-controlled feed pump is provided, the control signals of the actually required flow rate and the required cooling water pressure are specified.

[0014] Besonders günstig ist es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, wenn einegetrennte Absaugung aus dem Nasskaliber vorgesehen ist, nämlich eine Wasserabsaugleitungund eine Vakuumleitung. Die Vakuumleitung ist mit dem Vakuumsystem in Verbindung undprimär dafür vorgesehen, den nötigen Unterdrück im Nasskaliber durch Absaugung von Luftherzustellen. Die Wasserabsaugleitung fördert primär Wasser und stellt auf diese Weise daserwünschte Wasserniveau im Nasskaliber her. Überraschenderweise kann durch diese Maß¬nahme eine wesentliche Verbesserung der Qualität der Regelung erzielt werden.It is particularly beneficial in the context of the present invention, when a separate suction is provided from the wet caliber, namely a Wasserabsaugleitungund a vacuum line. The vacuum line is connected to the vacuum system and primarily intended to provide the necessary negative pressure in the wet caliber by exhausting air. The water suction line primarily delivers water and thus produces the desired water level in the wet caliber. Surprisingly, this measure can result in a substantial improvement in the quality of the control.

[0015] Besonders vorzugsweise ist im Nasskaliber ein Mittel zur Regelung des Wasserstands¬niveaus vorgesehen, das insbesondere als Schwimmerschalter ausgebildet sein kann. Aufdiese Weise können die Druckverhältnisse besonders konstant eingestellt werden, um dieMaßhaltigkeit und Genauigkeit des extrudierten Profils zu erhöhen. In diesem Zusammenhangist es weiters günstig, wenn das Mittel zur Regelung des Wasserstandsniveaus auf einen Soll¬pegel eingestellt ist und dass die Einmündung der Vakuumleitung oberhalb des Sollpegelsangeordnet ist und die Einmündung der Wasserabsaugleitung unterhalb des Sollpegels ange¬ordnet ist. Auf diese Weise wird weitgehend sichergestellt, dass in den genannten Leitungenweitgehend einphasige Medien vorliegen.Particularly preferably, a means for controlling the water level is provided in the wet caliber, which may be formed in particular as a float switch. In this way, the pressure ratios can be set particularly constant to increase the dimensional 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 below the target level is arranged. In this way it is largely ensured that there are largely single-phase media in said lines.

[0016] Alternativ ist es möglich, dass für die Wasserabsaugung aus dem Nasskaliber ein Zwi¬schenbehälter vorgesehen ist, der mittels der Vakuumleitung und der Wasserabsaugleitung mitdem Vakuumtank verbunden ist. Auf diese Weise kann die erforderliche Leistung der Wasser¬pumpen reduziert werden.Alternatively, it is possible that a Zwi¬schenbehälter is provided for the water suction from the wet caliber, which is connected by means of the vacuum line and the Wasserabsaugleitung with the vacuum tank. In this way, the required power of the water pump can be reduced.

[0017] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren 1 bis 5 dargestell¬ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.As a result, the present invention is explained in more detail based on the dargestell¬ten in Figures 1 to 5 embodiments.

[0018] Es zeigen [0019] Fig. 1 schematisch eine Extrusionsanlage von der Seite mit der erfindungsgemäßenFIG. 1 shows schematically an extrusion plant from the side with the invention. [0019] FIG

Vorrichtung, [0020] Fig. 2 eine Extrusionsanlage in axonometrischer Darstellung von oben, [0021] Fig. 3 eine Extrusionsanlage von oben, [0022] Fig. 4 eine Detaildarstellung der Niveauregelung im Nasskaliber in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 3 und [0023] Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante einer Extrusionsanlage in Seitenansicht mit einer Wasserstandniveauregelung im Nasskaliber.2 shows an extrusion plant in axonometric view from above, [0021] FIG. 3 shows an extrusion plant from above, [0022] 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. 0023] Fig. 5 shows another embodiment of an extrusion plant in side view with a water level control in the wet caliber.

[0024] In Fig. 1 ist ersichtlich, dass ein Kunststoffprofil 1 zunächst wie üblich durch Trockenkali¬berwerkzeuge 2, 2' und anschließend durch einen oder mehrere Nasskaliber(-werkzeuge) 3geführt wird. Vakuumpumpen 7, die mit einem Vakuumbehälter 8 verbunden sind, erzeugenden erforderlichen Unterdrück.In Fig. 1 it can be seen that a plastic profile 1 is first performed as usual by Trockenkali¬berwerkzeuge 2, 2 'and then by one or more wet caliber (tools) 3. Vacuum pump 7, which are connected to a vacuum container 8, generating required negative pressure.

[0025] Steuerventile 4, 4' sind über Saugleitungen 6, 6' mit den Trockenkaliberwerkzeugen 2, 2'bzw. mit dem Kalibriertank (Nasskaliber) 3 verbunden, um den erforderlichen Unterdrück zumKalibrieren im Inneren dieser Bauteile herzustellen. Zu jedem Steuerventil 4, 4' gehört eineSteuerleitung 5, 5', die das Werkzeug 2, 2', 3 mit dem jeweiligen Steuerventil 4, 4' verbindet. DieSteuerleitungen 5, 5' dienen dazu, die Servoventile, die als Membranventile ausgebildet sind,anzusteuern, um die Funktionalität als Steuerventil 4, 4' zu gewährleisten. Neben dem Vaku¬umsystem ist in an sich bekannterWeise ein Kühlwassersystem 10, 10' innerhalb der Extrusi¬onsanlage 12 vorgesehen. Das Werkzeugsystem ist auf dem Werkzeugträger 13 der Extrusi¬onsanlage 12 aufgebaut. Aus dem Nasskaliber 3 wird das Kühlwasser, welches über die Zulei¬tungsöffnung 10' zugeführt wird, mittels der Wasserabsaugleitung 11 abgesaugt.Control valves 4, 4 'are via suction lines 6, 6' with the dry caliber tools 2, 2'bzw. connected to the calibration tank (wet caliber) 3 to provide the necessary negative pressure for calibration inside these components. Each control valve 4, 4 'includes a control line 5, 5' which connects the tool 2, 2 ', 3 to 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 'is provided within the extrusion plant 12 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 Zulei¬ tion opening 10 ', sucked by means of the water suction 11.

[0026] Figuren 3 und 4 zeigen eine bevorzugte Variante einer Wasserstandniveaureglung 14,ausgeführt als Schwimmerschalter, um sicherzustellen, dass ausschließlich Kühlwasser in dieWasserabsaugleitung gelangt.Figures 3 and 4 show a preferred variant of a water level control 14, designed as a float switch, to ensure that only cooling water enters the Wasserabsaugleitung.

[0027] Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Wasserstandniveauregelung, beste¬hend aus der Wasserabsaugleitung 11, einem Zwischentank 17, der mit Vakuum aus demVakuumbehälter 8 mittels der Versorgungsleitung 15 versorgt wird und der fortgesetzten Was¬serabsaugleitung 16, mittels der das rückfließende Kühlwasser in den Vakuumbehälter 8 ge¬saugt 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 tank 8 by means of the supply line 15 and the continued Was¬serabsaugleitung 16, by means of the refluxing cooling water is sucked into the vacuum container 8.

Claims

1. Device for controlling the negative pressure in Kalibrierwerkzeugen (2, 2 ', 3) for Kalibrie¬ren extruded plastic profiles (1) with at least one vacuum pump (7), a vacuum container (8) and with a control valve (4, 4') for adjusting the negative pressure in the tool (2, 2 ', 3), characterized in that the control valve (4, 4') between the vacuum container (8) and the tool (2, 2 ', 3) arranged and ausgebil¬det as a servo valve which is connected via a control line (5, 5 ') to the tool (2, 2', 3), and in that a means (14) is provided which is set to a nominal level for regulating the water level and in that a mouth of the water suction line ( 11) below a desired level and an opening of the vacuum line (6 ') is provided above this target level.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the servo valve is designed as Memb¬ranventil.

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) a means (14) is provided for regulating the water level, which is preferably designed as a float switch.

7. Device according to one of claims 1 to 6, 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) connected to the vacuum tank (8) is. For this 3 sheets of drawings