AT517759B1 - Temperature control device and shaping machine - Google Patents
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Abstract
Temperiervorrichtung für eine Formgebungsmaschine mit wenigstens zwei parallel geschaltenen Temperierkreisen (4) und einer Versorgungsquelle zum Versorgen der wenigstens zwei parallel geschaltenen Temperierkreise (4) mit einem Temperiermedium, wobei stromabwärts der Versorgungsquelle in jedem der wenigstens zwei parallel geschaltenen Temperierkreise (4) eine Förderpumpe (16) angeordnet ist, wobei jede der Förderpumpen (16) von der Versorgungsquelle in den jeweiligen Temperierkreis (4) gefördertes Temperiermedium weiter fördert.Temperature control device for a forming machine with at least two parallel-connected temperature control circuits (4) and a supply source for supplying the at least two parallel-connected temperature control (4) with a tempering, wherein downstream of the supply source in each of the at least two parallel-connected temperature control circuits (4) a feed pump (16 ) is arranged, each of the feed pumps (16) from the supply source in the respective temperature control circuit (4) promotes tempering further.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Temperiervorrichtung.Description: The invention relates to a temperature control device having the features of the preamble of claim 1 and to a shaping machine having such a temperature control device.
[0002] Das zu temperierende, d. h. zu erwärmende oder zu kühlende Objekt wird im Folgenden auch als „Verbraucher“ bezeichnet.To be tempered, d. H. to be heated or cooled object is also referred to below as "consumer".
[0003] Die Bezeichnung „Kreis“ bezeichnet in der vorliegenden Offenbarung nicht notwendigerweise einen in sich geschlossenen Kreislauf, sondern beispielsweise einen Temperierkanal eines Spritzgießwerkzeugs als Verbraucher inklusive einer Vor- und Rücklaufleitung, siehe z. B. Fig. 1. Ein Versorgungskreis 1 (umfassend einen zentralen Vorlauf 2 und einen zentralen Rücklauf 3) versorgt über eine nicht dargestellte Versorgungsquelle (z. B. Versorgungspumpe oder Anschluss eines öffentlichen Wassernetzes oder eines Betriebswassernetzes) zwei parallel geschaltete Temperierkreise 4 (nur der obere ist mit einem Bezugszeichen versehen). Jeder Temperierkreis 4 weist einen Vorlauf 5 und einen Rücklauf 8 auf. Im vorliegenden Fall sind im Verbraucher 6 zwei Temperierkanäle 7 angeordnet.The term "circle" in the present disclosure does not necessarily mean a self-contained circuit, but for example a tempering of an injection mold as a consumer including a flow and return line, see, for. A supply circuit 1 (comprising a central supply 2 and a central return 3) supplies, via a supply source, not shown (eg supply pump or connection of a public water network or a service water network), two temperature control circuits 4 connected in parallel (only the upper is provided with a reference numeral). Each temperature control circuit 4 has a flow 5 and a return 8. In the present case 6 two temperature control channels 7 are arranged in the consumer.
[0004] I m Stand der Technik gemäß Fig. 2 wird mittels einer zentralen Versorgungsquelle (hier exemplarisch eine Versorgungspumpe 9) ein Temperierwasserverteiler 11 mit dem Temperiermedium versorgt. Durch Drosselung der einzelnen Temperierkreise 4 mittels Drosselventilen 13 werden die benötigten Durchflüsse in den jeweiligen Temperierkreisen 4 eingestellt. Die Temperierkreise 4 sind durch Absperrventile 12 absperrbar. Von der Versorgungspumpe 9 zum Temperierwasserverteiler 11 muss ein entsprechend hoher Fördervolumenstrom zur Verfügung stehen, um die geforderten Durchflüsse in den Temperierkreisen 4 zu gewährleisten. Die Anforderung an den Pumpenförderdruck der Versorgungspumpe 9 ist dabei relativ gering, da es auf dieser Strecke nur zu kleinen Druckverlusten kommt. Vom Temperierwasserverteiler 11 zu den Temperierkreisen 4 wird ein deutlich kleinerer Fördervolumenstrom, jedoch ein hoher Förderdruck benötigt.2, a Temperierwasserverteiler 11 is supplied with the temperature control medium by means of a central supply source (here exemplarily a supply pump 9). By throttling the individual temperature control circuits 4 by means of throttle valves 13, the required flow rates in the respective temperature control circuits 4 are set. The temperature control circuits 4 can be shut off by shut-off valves 12. From the supply pump 9 to the Temperierwasserverteiler 11, a correspondingly high flow volume flow must be available to ensure the required flow rates in the temperature control 4. The requirement for the pump delivery pressure of the supply pump 9 is relatively low, since there are only small pressure losses on this route. From the Temperierwasserverteiler 11 to the temperature control 4 a significantly smaller flow rate, but a high delivery pressure is required.
[0005] Derzeit wird aufgrund dieser Anforderungen eine einzige Versorgungspumpe 9 mit hohem Fördervolumenstrom und hohem Förderdruck eingesetzt. Daraus ergeben sich hohe Anschaffungs- und Energiekosten.Currently, due to these requirements, a single supply pump 9 is used with high flow rate and high delivery pressure. This results in high acquisition and energy costs.
[0006] Weiterer gattungsgemäßer Stand der Technik geht aus den Dokumenten DE 10329493 Br (D1), DE 10213418 A1 (D2) sowie US 2009174101 A1 (D3) hervor.Another generic prior art is apparent from the documents DE 10329493 Br (D1), DE 10213418 A1 (D2) and US 2009174101 A1 (D3).
[0007] Wie aus der Anordnung von Drossel- oder Regelventilen in diesen Dokumenten hervorgeht, wird stets ein hoher Druck erzeugt und dieser anschließend auf den benötigten Wert reduziert.As is apparent from the arrangement of throttling or control valves in these documents, a high pressure is always generated and then reduced to the required value.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Temperiervorrichtung und einer Formgebungsmaschine mit einer solchen Temperiervorrichtung, bei welchen geringere Energiekosten anfallen.The object of the invention is to provide a temperature control device and a shaping machine with such a tempering device, which incur lower energy costs.
[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Formgebungsmaschine mit einer solchen Temperiervorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a tempering with the features of claim 1 and a molding machine with such a tempering. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
[0010] Die Idee der Erfindung ist eine Verteilung der Aufgaben der zentralen Versorgungsquelle auf nunmehr mehrere Pumpen. Aufgrund der bedarfsorientierten Arbeitsweise der jeweiligen Pumpen ergibt sich eine bessere Pumpenausnutzung und eine deutliche Energieersparnis.The idea of the invention is a distribution of the tasks of the central supply source to now several pumps. Due to the demand-oriented operation of the respective pumps results in a better pump utilization and a significant energy savings.
[0011] Umfasst die Versorgungsquelle eine Versorgungspumpe bzw. ist sie als eine solche ausgebildet, ersetzt die Erfindung eine einzige, zwangsweise hoch dimensionierte Versorgungspumpe, welche hohe Volumenströme und hohe Drücke liefert, durch: [0012] - mehrere Förderpumpen, die hauptsächlich für den nötigen Druckaufbau verant wortlich sind - eine zentrale Versorgungspumpe, welche vorzugsweise einen hohen Volumenstrom erzeugt.If the supply source comprises or is designed as a supply pump, the invention replaces a single, forcibly high-capacity supply pump, which delivers high volume flows and high pressures, by: - several feed pumps, mainly for the necessary Pressure build responsible are - a central supply pump, which preferably generates a high volume flow.
[0013] In Kombination mit einer Drehzahlregelung ergibt sich eine deutliche Kosten- und Energieersparnis aufgrund der besseren Ausnützung der Pumpen. Die zentrale Versorgungspumpe muss keine hohen Drücke erzeugen, da diese Aufgabe von den Förderpumpen übernommen wird.In combination with a speed control results in a significant cost and energy savings due to the better utilization of the pumps. The central supply pump does not have to generate high pressures, as this task is taken over by the feed pumps.
[0014] Das Temperiermedium kann beispielsweise Wassersein.The tempering medium may be, for example, water.
[0015] Eine Drosselung kann beim Einsatz einer drehzahlgeregelten Pumpe entfallen, mit welcher das System bei geringeren Verlusten im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden kann.Throttling can be omitted when using a variable speed pump, with which the system can be operated at lower losses at the optimum operating point.
[0016] E in Temperierkreis ist im bevorzugten Fall als Einzelkreis ausgebildet, kann aber auch eine Serien- oder Parallelschaltung von Einzelkreisen (im Folgenden auch als „Teiltemperierkreise“ bezeichnet) beinhalten.E in temperature control circuit is formed in the preferred case as a single circuit, but may also include a series or parallel connection of individual circuits (hereinafter also referred to as "Teiltemperierkreise").
[0017] Optional kann bei Einsatz von zwangsfördernden Pumpen ein Sensor für die Durchflussmessung entfallen, da der Durchfluss in den einzelnen Temperierkreisen aus der aktuellen Drehzahl und der Pumpencharakteristik ermittelt werden kann.Optionally, when using force-feeding pumps, a sensor for flow measurement omitted, since the flow in the individual temperature control circuits from the current speed and the pump characteristic can be determined.
[0018] Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine räumlich getrennte Montage der Versorgungspumpe und der Förderpumpen vorgesehen. Dabei beinhaltet die Versorgungseinheit (in diesem Beispiel als Temperiergerät ausgeführt) eine gemeinsame Versorgungspumpe sowie eine Heizvorrichtung und eine Kühlvorrichtung, welche über eine Regel- und Steuereinheit angesteuert werden. Die in Verbrauchernähe montierten Förderpumpen werden über den Versorgungskreis mit dem Temperiermedium versorgt und stellen den benötigten Druck und Volumenstrom für die einzelnen Temperierkreise zur Verfügung. Optional können sowohl im Versorgungskreis als auch in den Temperierkreisen diverse Sensoren und Ventile enthalten sein.In one embodiment, a spatially separate mounting of the supply pump and the feed pumps is provided. In this case, the supply unit (in this example designed as a temperature control unit) includes a common supply pump and a heating device and a cooling device, which are controlled via a control and control unit. The feed pumps mounted close to the consumer are supplied with the temperature control medium via the supply circuit and provide the required pressure and flow rate for the individual temperature control circuits. Optionally, various sensors and valves may be included both in the supply circuit and in the temperature control circuits.
[0019] In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der gesamte Aufbau, welcher die gemeinsame Versorgungspumpe, Heizvorrichtung, Kühlvorrichtung, Regel- und Steuereinheit, Sensor, Ventile sowie drehzahlgeregelte Förderpumpen beinhaltet in einer Baueinheit (Kubatur) zusammengefasst. Der Aufbau kann alternativ auch einen Tank beinhalten, der mittels einer Pumpe versorgt bzw. nachgespeist wird.In a further embodiment, the entire structure, which includes the common supply pump, heater, cooling device, control and regulation unit, sensor, valves and speed-controlled feed pumps in a unit (cubature) summarized. The structure may alternatively include a tank which is supplied by a pump or nachgespeist.
[0020] Die beschriebenen Ausführungsbeispiele verfügen vorzugsweise über eine Steuer- und Regeleinheit, welche selbststehend oder in der Steuerung einer Formgebungsmaschine integriert sein kann. Diese verarbeitet die Signale der Sensoren und der Pumpen und steuert bzw. regelt die Pumpen und Ventile.The described embodiments preferably have a control and regulating unit, which may be self-standing or integrated in the control of a molding machine. It processes the signals from the sensors and the pumps and controls the pumps and valves.
[0021] Realisierbar ist die Erfindung sowohl als Mikro-Verteilung, bei der eine Formgebungsmaschine zentral versorgt wird und das Temperiermedium auf die Kühlkreise aufgeteilt wird, als auch als Makro-Verteilung bei der eine Maschinenhalle eine zentrale Versorgung besitzt und das Temperiermedium auf die einzelnen Formgebungsmaschinen verteilt wird.Realized is the invention both as a micro-distribution, in which a shaping machine is supplied centrally and the temperature control is divided into the cooling circuits, as well as macro distribution in a machine hall has a central supply and the temperature control to the individual forming machines is distributed.
[0022] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Werkzeugtemperierung, sondern ist auch als Temperiervorrichtung von Teilen einer Formgebungsmaschine vorstellbar.The invention is not limited to the mold temperature, but is also conceivable as a tempering of parts of a molding machine.
[0023] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 3 bis 7 diskutiert.Embodiments of the invention will be discussed with reference to FIGS. 3 to 7.
[0024] Fig. 3: [0025] Mindestens zwei Förderpumpen 16 (hier: vier Förderpumpen 16) die jeweils zumindest einen Temperierkreis 4 versorgen, werden von einem gemeinsamen Versorgungskreis 1 mit Temperiermedium versorgt (hier: Kaskadenschaltung von Pumpen 9, 16).At least two feed pumps 16 (here: four feed pumps 16) each supplying at least one temperature control circuit 4 are supplied with a temperature control medium by a common supply circuit 1 (here: cascade connection of pumps 9, 16).
[0026] Eine vorzugsweise drehzahlgeregelte (zentrale) Versorgungspumpe 9 liefert den benötigten hohen Fördervolumenstrom bei geringem Förderdruck zum Temperierwasserverteiler 11. Bevorzugt jeder Temperierkreis 4 besitzt eine eigene vorzugsweise drehzahlgeregelte Förderpumpe 16. Diese erzeugt bei einem relativ geringen Fördervolumenstrom den benötigten Druck im Temperierkreis 4. Sowohl im Versorgungs- als auch im Temperierkreis 1, 4 können Sensoren 10 und Ventile vorhanden sein.A preferably speed-controlled (central) supply pump 9 provides the required high flow rate at low delivery pressure to Temperierwasserverteiler 11. Preferably each Temperierkreis 4 has its own preferably speed-controlled feed pump 16. This generates at a relatively low flow rate the required pressure in Temperierkreis 4. Both in the supply as well as in the temperature control circuit 1, 4 sensors 10 and valves may be present.
[0027] Der Massestrom im Versorgungskreis 1 ist stets gleich der Summe der einzelnen Masseströme in den jeweiligen Temperierkreisen 4. (Massestrom = Volumenstrom x Dichte).The mass flow in the supply circuit 1 is always equal to the sum of the individual ground currents in the respective temperature control circuits 4. (Mass flow = volume flow x density).
[0028] Die Temperatur des Temperiermediums wird bereits im Versorgungskreis 1 eingestellt, nicht in den einzelnen Temperierkreisen 4. Somit hat das Temperiermedium in den Vorläufen 5 der Temperierkreise 4 im Wesentlichen dieselbe Temperatur.The temperature of the Temperiermediums is already set in the supply circuit 1, not in the individual Temperierkreisen 4. Thus, the Temperiermedium in the heats 5 of the Temperierkreise 4 has substantially the same temperature.
[0029] Das Einstellen des gewünschten Durchflusses in den Temperierkreisen 4 kann durch Drehzahlregelung oder durch andere Maßnahmen, die die Fördercharakteristik der Pumpe (Pumpenkennlinie) beeinflussen, anstatt durch Drosselung mittels Querschnittsänderung erfolgen.The setting of the desired flow in the temperature control circuits 4 can be done by speed control or by other measures that affect the delivery characteristics of the pump (pump characteristic), instead of throttling by means of change in cross section.
[0030] Fig. 4: [0031] Hier ist eine räumlich getrennte Montage der Versorgungspumpe 9 und der Förderpumpen 16 vorgesehen. Dabei beinhaltet die Versorgungseinheit 17 (in diesem Beispiel als Temperiergerät ausgeführt) eine gemeinsame Versorgungspumpe 9 sowie eine Heizvorrichtung 20 und eine Kühlvorrichtung 19, welche über eine Regel- oder Steuereinheit angesteuert werden. Die in Verbrauchernähe montierten Förderpumpen 16 werden über den Versorgungskreis 1 mit dem Temperiermedium versorgt und stellen den benötigten Druck und Volumenstrom für die einzelnen Temperierkreise 4 zur Verfügung. Optional können sowohl im Versorgungskreis 1 als auch in den Temperierkreisen 4 diverse Sensoren 10 und Ventile enthalten sein.Fig. 4: Here, a spatially separate assembly of the supply pump 9 and the feed pumps 16 is provided. In this case, the supply unit 17 (in this example designed as a temperature control unit) includes a common supply pump 9 and a heating device 20 and a cooling device 19, which are controlled via a control or control unit. The mounted near the consumer feed pumps 16 are supplied via the supply circuit 1 with the temperature control and provide the required pressure and flow rate for the individual temperature control circuits 4 available. Optionally, various sensors 10 and valves may be included both in the supply circuit 1 and in the temperature control circuits 4.
[0032] Fig. 5: [0033] Hier ist der gesamte Aufbau, welcher die gemeinsame Versorgungspumpe, Heizvorrichtung, Kühlvorrichtung, Regel- und Steuereinheit, Sensor, Ventile sowie ggf. drehzahlgeregelte Förderpumpen beinhaltet, in einer Baueinheit 17 (Kubatur) zusammengefasst. Der Aufbau kann auch einen Tank 21 beinhalten, der mittels einer nicht dargestellten Pumpe versorgt bzw. nachgespeist wird.5: Here, the entire structure, which includes the common supply pump, heater, cooling device, control and control unit, sensor, valves and possibly speed-controlled feed pumps, summarized in a structural unit 17 (cubature). The structure may also include a tank 21, which is supplied by a pump, not shown, or nachgespeist.
[0034] Fig. 6: [0035] Einzelne Komponenten einer Formgebungsmaschine werden als zu temperierende Objekte 22 durch die Temperierkreise 4 (in dieser Übersichtsdarstellung nicht gezeigt) versorgt.FIG. 6: Individual components of a shaping machine are supplied as objects to be tempered by the temperature control circuits 4 (not shown in this overview representation).
[0036] Fig. 7: [0037] Einzelne Formgebungsmaschinen (z. B. Spritzgießmaschinen) werden als zu temperierende Objekte 22 durch die Temperierkreise 4 (in dieser Übersichtsdarstellung nicht gezeigt) versorgt. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Versorgungskreis 2 Zentraler Vorlauf 3 Zentraler Rücklauf 4 Temperierkreis 5 Vorlauf des Temperierkreises 6 Verbraucher 7 Temperierkanal 8 Rücklauf des Temperierkreises 9 Drehzahlgeregelte Versorgungspumpe 10 Sensor und / oder Ventil 11 Temperierwasserverteiler 12 Absperrventil 13 Drosselventil 14 Zentraler Rücklauf 15 Zentraler Vorlauf 16 Drehzahlgeregelte Förderpumpe 17 Gehäuse / Temperiergerät 18 Display 19 Kühlvorrichtung 20 Heizvorrichtung 21 Tank 22 Zu temperierendes Objekt, z.B.: Spritzgussmaschine, Werkzeug7: [0036] Individual shaping machines (eg injection molding machines) are supplied as objects to be tempered by the temperature control circuits 4 (not shown in this overview representation). REFERENCE LIST: 1 Supply circuit 2 Central supply 3 Central return 4 Temperature control circuit 5 Flow of temperature control circuit 6 Consumers 7 Temperature control channel 8 Return of temperature control circuit 9 Speed-controlled supply pump 10 Sensor and / or valve 11 Temperature control manifold 12 Shut-off valve 13 Throttle valve 14 Central return 15 Central flow 16 Speed-controlled feed pump 17 Housing / Temperature control unit 18 Display 19 Cooling device 20 Heating device 21 Tank 22 Object to be tempered, eg: injection molding machine, tool
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