DE102008003724A1

DE102008003724A1 - Method for cooling several heat-generating components and cooling systems

Info

Publication number: DE102008003724A1
Application number: DE102008003724A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Weinmann; Mario Hofmann
Original assignee: Netstal Maschinen AG; Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG
Current assignee: Netstal Maschinen AG
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-04-09
Also published as: WO2009047170A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Kühlsystem zum Kühlen mehrerer wärmeerzeugender Komponenten, insbesondere der elektrischen Komponenten einer Spritzgießmaschine. Das Kühlsystem weist einen sekundären Kreislauf, bestehend aus einem Tank, einer Pumpe, den Wärmequellen sowie einem Wärmetauscher auf sowie einen primären Kühlkreis, mittels dem das Kühlmedium des sekundären Kreislaufes gekühlt wird. Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass das Kühlmedium des sekundären Kreislaufes im Vorlauf zwischen dem Tank und den Wärmequellen durch den primären Kühlkreis gekühlt wird. Die Temperaturregelung erfolgt auf der Basis eines Temperaturregelzyklus. Dieser ist unabhängig des Spritzzyklus.The The invention relates to a method and a cooling system for Cooling several heat-generating components, in particular the electrical components of an injection molding machine. The cooling system has a secondary circuit, consisting of a tank, a pump, the heat sources and a heat exchanger and a primary Cooling circuit, by means of which the cooling medium of the secondary Circulation is cooled. The peculiarity of the invention lies in the fact that the cooling medium of the secondary Circulation in the flow between the tank and the heat sources cooled by the primary cooling circuit becomes. The temperature control is based on a temperature control cycle. This is independent of the injection cycle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen mehrerer wärmeerzeugender Komponenten, insbesondere der elektrischen Komponenten einer Spritzgiessmaschine mit einem sekundären Kreislauf, bestehend aus einem Tank, einer Pumpe, den Wärmequellen sowie einem Wärmetauscher, ferner einem primären Kühlkreis, mittels dem das Kühlmedium des sekundären Kreislaufes gekühlt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Kühlsystem mit mehreren wärmeerzeugenden Komponenten, insbesondere elektrischen Komponenten einer Spritzgiessmaschine, mit einem sekundären Kreislauf, bestehend aus einem Tank, einer Pumpe, den Wärmequellen sowie einem Wärmetauscher, ferner einem primären Kühlkreis, mittels dem das Kühlmedium des sekundären Kreislaufes kühlbar ist.The The invention relates to a method for cooling a plurality of heat-generating Components, in particular the electrical components of an injection molding machine with a secondary circuit, consisting of a tank, a pump, the heat sources and a heat exchanger, a primary cooling circuit, by means of which the Cooling medium of the secondary circuit cooled becomes. The invention further relates to a cooling system with several heat-generating components, in particular electrical Components of an injection molding machine, with a secondary Circuit consisting of a tank, a pump, the heat sources and a heat exchanger, further a primary Cooling circuit, by means of which the cooling medium of the secondary circuit is coolable.

Spritzgiessmaschinen unterscheiden sich in mehreren Aspekten von anderen industriellen Verarbeitungsmaschinen. Dabei ist ein zentrales Charakteristikum bei Spritzgiessmaschinen der Spritzzyklus. Ein Spritzzyklus wird als ein Ablauf verstanden, welcher alle Schritte des Spritzvorgangs enthält, die notwendig sind, um ein Spritzteil und bei Vielfachwerkzeugen eine Anzahl Spritzteile entsprechend den Formnestern eines Spritzwerkzeuges zu produzieren. Der Spritzzyklus umfasst vom Zeitpunkt des Formschliessens die Einspritzung der Schmelze in die Formnester, eine Phase der Druck- und Nachdruckerzeugung, die Abkühlung der Spritzteile, das Öffnen der Formen und das Entnehmen der zumindest teilweise formverfestigten Spritzteile sowie das Wiederverschliessen der offenen Formhälften.Injection differ in several aspects from other industrial ones Processing machines. This is a central characteristic in injection molding machines the injection cycle. An injection cycle is understood as a process, which all steps of the injection process contains, which are necessary to a molded part and at Multiple tools produce a number of molded parts according to the mold nests to produce an injection molding tool. The injection cycle includes from the time of Formschliessens the injection of the melt into the mold cavities, a phase of pressure and post-pressure generation, the cooling of the molded parts, the opening of the Forming and removing the at least partially molded solid Injection molded parts and reclosing of the open mold halves.

Die Dauer eines ganzen Spritzzyklus ist sehr unterschiedlich und im Extremfall im Bereich einer Sekunde, beispielsweise für die Herstellung von dünnen Platten, wie CD's oder im Bereich von 8 bis 20 Sekunden im Falle von Preformen oder bis zu einer halben Minute bei grossen Spritzkörpern. Die Temperatur der heissen Schmelze kann in der Einspritzphase, beispielsweise im Bereich von 180°C bis zu 400°C liegen. In den Spritzwerkzeugen müssen die Spritzteile sehr intensiv abgekühlt werden, vor allem damit die Spritzteile eine genügende Formfestigkeit bekommen, sodass sie ohne Schaden aus den Formen ausgestossen und abgeworfen oder mittels Entnahmerobotern einem nachfolgenden Kühler ausserhalb der Spritzformen übergeben werden können, bis sie eine Lager- bzw. Transportfestigkeit erreichen. Mechanisch betrachtet benötigt der ganze Vorgang je spezifische Baugruppen:

• einen Formschluss mit Antrieb,
• einen Antrieb, sowohl für eine Rotationsbewegung wie auch eine Linearbewegung der Einspritzschnecke für die Schmelze,
• ein ganzes Spritzaggregat mit Antrieb für eine Zu- und Wegstellung der Spritzdüse an die Spritzform,
• für viele Anwendungsfälle eine Formhöhenverstellung,
• ferner eine Ausstossereinrichtung für das Ausstossen der Spritzteile aus der einen der Formhälften
• und allenfalls weitere Hilfsvorrichtungen, wie z. B. Entnahmeroboter.

The duration of an entire injection cycle is very different and in the extreme case in the range of one second, for example for the production of thin plates, such as CDs or in the range of 8 to 20 seconds in the case of preforms or up to half a minute for large molded parts. The temperature of the hot melt may be in the injection phase, for example in the range of 180 ° C up to 400 ° C. In the injection molds, the molded parts must be cooled very intense, especially so that the molded parts get a sufficient dimensional stability, so that they can be ejected without damage from the molds and discarded or by means of removal robots a subsequent cooler outside the injection molds can be handed over until they have a storage or Achieve transport strength. Mechanically, the whole process requires specific assemblies:

• a form fit with drive,
A drive, both for a rotational movement as well as a linear movement of the injection screw for the melt,
• a whole injection unit with drive for a supply and Wegstellung the spray nozzle to the injection mold,
For many applications a height adjustment,
• Furthermore, an ejection device for ejecting the molded parts from the one of the mold halves
• and possibly other auxiliary devices, such. B. removal robot.

Die neue Erfindung richtet sich insbesondere an elektrisch angetriebene, allenfalls an Hybridmaschinen mit sowohl hydraulischen wie auch elektrischen Antrieben.The new invention is particularly directed to electrically driven, at most on hybrid machines with both hydraulic as well electric drives.

Das zentrale Problem bei elektrischen Antrieben liegt darin, dass jeder Antriebsmotor innerhalb eines Spritzzyklus nur über sehr kurze Zeit, in der Regel nur über Sekunden oder sogar Bruchteile von Sekunden, eine Höchstleistung abgeben muss und in dieser Zeit maximal erwärmt wird. Diese Wärme muss über entsprechende Kühleinrichtungen abgeführt werden. Im Stand der Technik kennt man verschiedene Lösungen.The central problem with electric drives is that everyone Drive motor within a spray cycle only over a lot short time, usually just over seconds or even fractions of Seconds, has to deliver a peak and in this Time is maximally heated. This heat has to be over corresponding cooling devices are discharged. Various solutions are known in the prior art.

An ein Kühlsystem werden vor allem drei Anforderungen gestellt:

1. Mit der Kühlung soll primär eine Überhitzung der Motoren wie der Gleichrichter verhindert werden, bzw. es soll eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden.
2. Mit der Kühlung soll vermieden werden, dass die Aussentemperatur der von dem Kühlmedium beaufschlagten Bauteile nicht unter den Bereich von 25°C fällt bzw. dass in keiner Situation Kondensationsprobleme an den äusseren Bauteilen auftreten.
3. Mit der Kühlung sollen die Antriebselemente, gleicherweise wie Umrichter, innerhalb einer optimalen Temperaturbandbreite gehalten werden. Dies im Hinblick auf eine lange Lebensdauer wie auch auf optimale Wirkungsgrade der Komponenten.

There are three main requirements for a cooling system:

1. With the cooling primary overheating of the motors as the rectifier should be prevented, or it should not be exceeded a certain temperature.
2. With the cooling is to be avoided that the outside temperature of the acted upon by the cooling medium components does not fall below the range of 25 ° C or that occur in any situation condensation problems on the outer components.
3. With the cooling, the drive elements, like inverters, should be kept within an optimal temperature range. This in terms of a long life as well as optimal efficiency of the components.

Im jüngeren Stand der Technik hat sich ein generelles Kühlkonzept durchgesetzt, welches mit zwei Kühlkreisen arbeitet:

• einem geschlossenen Sekundärkreislauf mit einem Kältemittel. Dieser umfasst ein Reservoir, eine Pumpe, einen Wärmetauscher sowie die am Kühlkreis angeschlossenen Wärmeerzeuger, wie Elektromotoren und Umrichter,
• ferner einem Primärkühlkreis, bei dem als Kühlmittel meistens Kühlwasser verwendet wird. Mit dem primären Kühlkreis wird, so weit notwendig, die Wärme des Wärmetauschers abgeführt.

In the recent state of the art, a general cooling concept has prevailed, which works with two cooling circuits:

• a closed secondary circuit with a refrigerant. This includes a reservoir, a pump, a heat exchanger and the heat generator connected to the cooling circuit, such as electric motors and converters,
• also a primary cooling circuit, where cooling water is mostly used as coolant. With the primary cooling circuit, so far as necessary, the heat of the heat exchanger is removed.

Für den Sekundärkühlkreislauf kann mit vorgegebenem Kühlmitteldurchsatz oder aber über die Steuerung der Liefermenge der Pumpe bedarfsangepasst die erforderliche Kühlleistung sichergestellt werden. Der Primärkühlkreis wird auf eine optimale Temperatur des Mediums im Sekundärkreislauf geregelt.For the secondary cooling circuit, the required cooling capacity can be ensured with a given coolant throughput or else via the control of the delivery quantity of the pump as required become. The primary cooling circuit is regulated to an optimum temperature of the medium in the secondary circuit.

Eine der am meisten verbreiteten Lösungen für das Problem ist in der EP 756 809 dargestellt. Die Praxis zeigt, dass damit eine Temperaturregelung von sehr hoher Stabilität und Sicherheit erreicht wird. Die EP 756 809 schlägt einen ersten sowie einen zweiten Flüssigkeitsmittelkreislauf vor, ferner einen Flüssigkeitskühlmittel-verteiler sowie einen Wärmetauscher. Mit dem Flüssigkeitskühlmittelverteiler wird die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter sowie den jeweiligen Einlässen der ersten und zweiten Kühlmittelkreisläufe hergestellt. Der Wärmetauscher wird mit den jeweiligen Kühlmittelauslässen den ersten und zweiten Kühlmittelkreisläufen angeordnet. Mit einer Flüssigkeitskühlmittel-Rückführleitung wird das Kühlmedium von dem Wärmetauscher zum Vorratsbehälter geleitet. Die Pumpe wird im Vorlauf nach dem Vorratsbehälter und vor dem Flüssigkeitskühlmittelverteiler angeordnet.One of the most common solutions to the problem is in the EP 756 809 shown. Practice shows that a temperature control of very high stability and safety is achieved. The EP 756 809 proposes a first and a second liquid medium circuit, further comprising a liquid coolant distributor and a heat exchanger. With the liquid coolant distributor, the connection between the reservoir and the respective inlets of the first and second coolant circuits is established. The heat exchanger is arranged with the respective Kühlmittelauslässen the first and second coolant circuits. With a liquid coolant return line, the cooling medium is passed from the heat exchanger to the reservoir. The pump is arranged in the flow after the reservoir and before the liquid coolant distributor.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass im Tank eine Mischung aller Kreisläufe stattfindet. Bei Erkennen einer Abweichung der Tanktemperatur wird eine Aktivierung der Kühlung in die Wege geleitet. Die Tanktemperatur wird auf einen Temperatur-Soll-Wert geregelt. Ein Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass eine Abkühlung des Tankinhaltes durch Konvektion über die Tankoberfläche regeltechnisch nicht genügend berücksichtigt wird.Of the Advantage of this solution is that in the tank a mixture all cycles takes place. Upon detection of a deviation the tank temperature will activate cooling in guided the ways. The tank temperature will be at a set temperature value regulated. A disadvantage of this solution is that a cooling of the tank contents by convection over the tank surface is not sufficiently regulated is taken into account.

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, nach Lösungen zu suchen, bei welchen das Verhalten des Tankes, insbesondere durch die Abkühlung über Konvektion der Tankoberfläche, mitberücksichtigt wird und eine Regelung der Kühlung des sekundären Kühlkreislaufes vom Spritzzyklus abgekoppelt ist.Of the Invention has now been the task for solutions to look at which the behavior of the tank, in particular by the cooling by convection of the tank surface, is taken into account and a regulation of cooling the secondary cooling circuit from the injection cycle disconnected.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium des sekundären Kreislaufes im Vorlauf zwischen dem Tank und den Wärmequellen durch den primären Kühlkreis gekühlt wird.The inventive method is characterized in that that the cooling medium of the secondary circulation in the flow between the tank and the heat sources the primary cooling circuit is cooled.

Das erfindungsgemässe Kühlsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher des sekundären Kreislaufes im Vorlauf zwischen dem Tank und den Wärmequellen angeordnet ist.The Cooling system according to the invention is characterized in that that the heat exchanger of the secondary circuit arranged in the flow between the tank and the heat sources is.

Von den Erfindern ist erkannt worden, dass im Stand der Technik der Wärmetauscher nur aufgrund eines Vorurteils nicht im Vorlauf angeordnet wurde. Die klassische Regeltechnik lehrt, dass eine Lösung mit einer Vielzahl von Messpunkten einer Lösung mit einer nur punktuellen Messwerterfassung immer überlegen ist. Es wurde übersehen, dass es sich bei Spritzgiessmaschinen um einen Sonderfall handelt, da der Spritzzyklus in relativ weiten Zeitgrenzen variieren und eine Zeitdauer im Sekundenbereich umfassen kann. Das Ziel der Steuerung/Regelung des Spritzgiessprozesses ist eine möglichst identische Aufeinanderfolge von Spritzzyklen. Die Spritzteile von allen aufeinanderfolgenden Zyklen sollen in jeder Beziehung identisch sein. Damit sind aber auch die in jeder Komponente erzeugten Wärmemengen und die entsprechenden Temperaturanstiege des Kühlmediums in beliebiger Repetition nahezu gleich. Die Erwärmung der Wärmequellen erfolgt maximal im Sekundenbereich. Allein der Wärmefluss von den Wärmeerzeugerstellen bis zu den Kühlflächen benötigt in der Regel ein Mehrfaches der Zeit eines Spritzzyklus. Damit ist aber eine Regelung innerhalb eines Spritzzyklus fragwürdig. Wie anhand besonders vorteilhafter Ausgestaltungen gezeigt wird, kann verhindert werden, dass die Regelung „verrückt" spielt und dass Aufschaukelungen vermieden werden. Die Regelung wird gleichsam auf weiten Strecken eines Spritzzyklus blind gemacht für den exakten Temperaturverlauf. Bereits erste Laborversuche zeigten überraschende Erfolge. Der Erfinder hat den Vorteil, dass er die bisherige Praxis auf die Seite schieben kann, wenn die konkreten Erfolge seine Erfindung bestätigen.From The inventors have recognized that in the prior art Heat exchanger only due to a prejudice not in the flow was arranged. The classical control technique teaches that a solution with a multitude of measuring points of a solution with one only punctual data acquisition is always superior. It was overlooked that it is injection molding machines is a special case, since the injection cycle in relatively wide Time limits vary and include a duration in the seconds range can. The goal of the control / regulation of the injection molding process is an identical sequence of injection cycles. The molded parts of all successive cycles should be in to be identical in every relationship. But that's the same in everyone Component generated amounts of heat and the corresponding Temperature increases of the cooling medium in any repetition almost the same. The heating of the heat sources takes place within a maximum of seconds. Alone the heat flow from the heat generator points to the cooling surfaces usually takes a multiple of the time of a spray cycle. However, a regulation within a spraying cycle is questionable. As shown by particularly advantageous embodiments, can be prevented that the scheme "crazy" plays and that upswings are avoided. The regulation is almost blinded over long stretches of a spraying cycle for the exact temperature profile. Already first laboratory tests showed surprising successes. The inventor has the advantage that he can push the previous practice to the side, if the concrete success confirm his invention.

Die neue Erfindung gestattet eine ganze Anzahl vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 bis 9 sowie 11 bis 18 Bezug genommen.The new invention allows a number of advantageous embodiments. It is to claims 2 to 9 and 11 to 18 Referenced.

Gemäss einem besonders vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken wird die Pumpe des sekundären Kreislaufes wie auch der Wärmetauscher zwischen dem Tank und den Wärmequellen angeordnet. Vorteilhafterweise wird die Basistemperatur für die Temperaturregelung des sekundären Kreislaufes am Ausgang des Wärmetauschers erfasst. Ferner schlägt die neue Erfindung vor, dass ein Temperaturregelzyklus definiert wird und die Basistemperatur für die Temperaturregelung am Ende eines Temperaturzyklus gemessen wird. Damit löst sich die neue Erfindung nicht nur von dem Spritzzyklus, sondern gestattet für die Temperaturregelung des Kühlmittels, sich frei zu machen von dem zyklisch extrem schwankenden Wärmeanfall bei den Wärmeerzeugern. Besonders bevorzugt wird der primäre Kühlkreis durch kurzzeitige stossweise Zugabe von Kühlwasser oder eines anderen Kühlmittels gesteuert, wobei die Errechnung der Kühlmittelmenge die Basistemperatur des vorangehenden Regelzyklus für den nachfolgenden Regelzyklus eingesetzt und entsprechend die Oeffnungs-Zeitdauer für das Kühlwasser pro Zyklus festgelegt wird.According to In a particularly advantageous embodiment of the invention is the pump the secondary circuit as well as the heat exchanger arranged between the tank and the heat sources. advantageously, is the base temperature for the temperature control of the secondary circuit at the exit of the heat exchanger detected. Furthermore, the new invention proposes that a Temperature control cycle is defined and the base temperature for the Temperature control is measured at the end of a temperature cycle. Thus, the new invention solves not only from the injection cycle, but allows for the temperature control of the coolant, to free yourself from the cyclically extremely fluctuating heat accumulation at the heat generators. Particularly preferred is the primary Cooling circuit by temporary blistering addition of cooling water or another coolant controlled, the calculation the coolant quantity is the base temperature of the previous one Control cycle used for the subsequent control cycle and correspondingly the opening time period for the cooling water is determined per cycle.

Die Zeitdauer für einen Regelzyklus kann vollständig unabhängig von dem Spritzzyklus festgelegt werden. Dies gestattet bei der Konzipierung des Kühlsystems, bereits beim Maschinenhersteller eine optimale Kühlregelung zu erarbeiten. Der Spritzgiesser kann seinen Spritzzyklus nach seinem Bedarf frei festlegen.The duration of a control cycle can be set completely independently of the injection cycle. This allows for the design of the cooling system, already at the machine manufacturer develop optimal cooling control. The injection molder can freely set his injection cycle according to his needs.

Wie in der Folge noch dargelegt wird, wird

1. ein Ist-Wert bzw. ein Basistemperaturwert erfasst und dieser mit einem Soll-Wert verglichen.
2. Als Stellgrösse wird die Zeitdauer des Kühlwasserflusses pro Regelzyklus im primären Kühlkreis errechnet.
3. Die Korrekur findet jedoch nicht im selben Regelzyklus sondern erst in dem nachfolgenden statt.

As will be explained later, will

1. an actual value or a base temperature value is detected and compared with a desired value.
2. The manipulated variable is the duration of the cooling water flow per control cycle in the primary cooling circuit.
3. However, the correction does not take place in the same control cycle but only in the subsequent control cycle.

Es ergibt sich für den
Regler-Messwert: (T-Ist – T-Soll)ΔT
Regler-Eingriff: T = k·ΔT + k·(ΔT).It turns out for the
Controller measured value: (T-actual - T-setpoint) ΔT
Controller intervention: T = k · ΔT + k · (ΔT).

Wenn die Temperaturdifferenz zu klein ist, findet kein unmittelbarer Regler-Eingriff statt.If the temperature difference is too small, no immediate Regulator intervention instead.

Gemäss einem vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken wird die Temperatur für die Temperaturregelung punktuell, in wenigstens einem definierten Zeitabshnitt, vorzugsweise immer dem selben Zeitabschnitt innerhalb eines Regelzyklus, gemessen. Bevorzugt wird die Temperatur nur punktuell und nur einmal pro Regelzyklus gemessen. Die Temperaturmessung erfolgt in einer möglichst stabilen Phase des Regelzyklus. Bevorzugt erfolgt die Temepraturmessung im Bereich der erwartungsgemässen maximalen Kühlmediumtemperatur am Ende von jedem Regelzyklus.According to an advantageous embodiment, the temperature is for the temperature control selectively, in at least one defined Zeitabshnitt, preferably always the same time period within of a control cycle, measured. Preferably, the temperature is only selectively and measured only once per control cycle. The temperature measurement takes place in a stable phase of the control cycle. Prefers Temepraturmessung takes place in the expected range maximum coolant temperature at the end of each control cycle.

Ganz besonders bevorzugt erfolgt die Temperaturmessung mittels eines gedämpften Temperatursensors, wobei dynamische Temperatursprünge innerhalb eines Regelzyklus ausgefiltert, gemittelt oder ganz einfach nicht erfasst werden. Aus praktischen Zwecken kann die Temperatur für die Temperaturregelung im Tank oder direkt nach dem Wärmetauscher gemessen werden. Wärmetauscher mit Pumpe, Tank und die Regeleinrichtung für den Wasserdurchsatz können örtlich kompakt zusammengefasst werden. Die neue Erfindung erlaubt ferner, die wärmeerzeugenden Komponenten in dem sekundären Kreislauf seriell oder parallel anzuordnen. Vorrichtungsgemäss kann die Temperaturregelung eine Zeitsteuerung für die Temperaturmesswerterfassung für wenisgtens einen definierten Zeitabschnitt während eines Regelzyklus aufweisen. So wie alle Parameter in Bezug auf beliebig viele Spritzzyklen, beispielsweise Zeit und Druck-, eine sehr hohe Konstanz aufweisen, so gilt dies auch für den Parameter Kühltemperatur. Dies gilt zumindest für den normalen Spritzzyklus ohne die Startphase. Der Sensorteil für die Temperaturmesswerterfassung wird bevorzugt mit einem Dämpfungselement, insbesondere einer Kunststoffkappe, umhüllt. Durch das Dämpfungselement wird die Ist-Temperatur für die Regelung nicht mehr als echter Ist-Wert-Verlauf erfasst. Auf diese Weise werden zusätzlich die dynamischen Temperatursprünge für die Temperaturregelung ausgeblendet. Der Temperatursensor für die Temperaturregelung kann im Tank oder direkt nach dem Wärmetauscher angeordnet werden. Die Pumpe wird bevorzugt direkt an dem Tank angeflanscht. Der Tank weist in einer Sicht von oben eine offene winklige Form auf, wobei der Wärmetauscher in der offenen Winkelform angeordnet ist. Vorteilhafterweise bilden der Tank, der Wärmetauscher sowie die Pumpe eine Baugruppe, welche auch die Verbindungsleitungen vom Tank zur Pumpe sowie von der Pumpe zum Wärmetauscher, ferner Temperatursensoren sowie das Regelventil aufweist. Das Kühlsystem verfügt wenigstens über einen wassergekühlten Elektromotor, bevorzugt alle wassergekühlten Elektromotoren, sowie wenigstens einen wassergekühlten Umrichter.All Particularly preferably, the temperature is measured by means of a damped temperature sensor, with dynamic temperature jumps within of a control cycle filtered out, averaged or simply not be recorded. For practical purposes, the temperature for the temperature control in the tank or directly after the heat exchanger be measured. Heat exchanger with pump, tank and the Control device for the water flow can locally be compactly summarized. The new invention further allows the heat generating components in the secondary To arrange the circuit serially or in parallel. According device The temperature control can be a time control for the Temperature data acquisition for at least one defined Have time period during a control cycle. Such as all parameters in relation to any number of injection cycles, for example Time and pressure, have a very high constancy, this is true also for the parameter cooling temperature. this applies at least for the normal injection cycle without the start phase. The sensor part for the temperature value acquisition is preferably with a damping element, in particular a plastic cap, envelops. By the damping element is the actual temperature for the regulation no more than true actual value course detected. In this way, in addition, the dynamic Temperature jumps for the temperature control hidden. The temperature sensor for the temperature control can be in the Tank or directly after the heat exchanger can be arranged. The pump is preferably flanged directly to the tank. The Tank has an open angled shape in a view from above, wherein the heat exchanger arranged in the open angle is. Advantageously, the tank, the heat exchanger as well as the pump an assembly, which also the connecting lines from the tank to the pump and from the pump to the heat exchanger, furthermore has temperature sensors and the control valve. The cooling system at least has a water-cooled Electric motor, preferably all water-cooled electric motors, and at least one water cooled inverter.

Die 1 zeigt eine Lösung gemäss der EP 756 809 als Stand der Technik.The 1 shows a solution according to the EP 756 809 as state of the art.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to some embodiments explained in more detail. Show it:

Die 2 zeigt eine Lösung gemäss der neuen Erfindung mit dem Wärmetauscher sowie der Pumpe im Vorlauf;The 2 shows a solution according to the new invention with the heat exchanger and the pump in the flow;

die 3 zeigt den Temperaturverlauf als Temperatur-Ist-Werte über mehrere Regelzyklen sowie die Temperaturmesswerte;the 3 shows the temperature profile as actual temperature values over several control cycles as well as the temperature measured values;

die 4 zeigt eine Gegenüberstellung der Temperatur des Kühlmedium-vorlaufes, der Temperatur des Kühlmediumrücklaufes sowie der für die Regelung massgeblichen Temperaturmessaufnahme;the 4 shows a comparison of the temperature of the cooling medium flow, the temperature of the cooling medium return and the relevant for the control temperature measurement recording;

die 5 zeigt eine weitere Messwertaufnahme gemäss der neuen Erfindung;the 5 shows a further measured value recording according to the new invention;

die 6 zeigt die Temperatur-Ist-Werte mit den für die erfindungsgemässe Regelung gewählten Messpunkten in Beug auf einen Regelzyklus;the 6 shows the actual temperature values with the measuring points selected for the regulation according to the invention in reference to a control cycle;

die 7 zeigt eine Baugruppe mit einem Tank, einem Wärmetauscher sowie einer Pumpe.the 7 shows an assembly with a tank, a heat exchanger and a pump.

Die 1 zeigt eine Lösung des Standes der Technik, welche einen Sekundärkreislauf mit Reservoir 1, eine Zentrifugalpumpe 2, einen Flussteiler 3 sowie eine Umrichterkühlung 4, ferner vier Wärmeerzeuger, einen Einspritzmotor 5, einen Formschliessmotor 6, einen Extrusionsmotor 7 sowie einen Einspritzmotor 8 aufweist. Gemäss dargestellter Lösung sind alle Wärmeerzeuger parallel geschaltet und in dem Wärmetauscher 9 zusammengeführt. Der Ausgang 10 des Wärmetauschers ist mit dem Eingang 11 des Tankes 1 als Rücklauf des sekundären Kühlkreislaufes 12 verbunden. Der Vorlauf 14 ist mit dem Auslauf 13 des Tankes sowie dem Zulauf 15 der Pumpe 2 angeschlossen. Der Ausgang 16 der Pumpe 2 ist mit dem Eingang 17 des Flussteilers 3 bzw. mit dem Eingang 18 der Wärmeerzeuger verbunden. Der erste Kühlkreis besteht aus einem Wasserzulauf 19, einer Wasserabführleitung 20, einem Regelventil 21 sowie einer Abführleitung 22 für das Kühlwasser.The 1 shows a solution of the prior art, which a secondary circuit with reservoir 1 , a centrifugal pump 2 , a flow divider 3 as well as a converter cooling 4 , four heat generators, an injection engine 5 , a mold closing motor 6 , an extrusion motor 7 as well as an injection engine 8th having. According to the solution shown, all heat generators are connected in parallel and in the heat exchanger 9 merged. The exit 10 the heat exchanger is connected to the entrance 11 of the tank 1 as return of the secondary cooling circuit 12 connected. The lead 14 is with the spout 13 of the tank and the inlet 15 the pump 2 connected. The exit 16 the pump 2 is with the entrance 17 of the flow divider 3 or with the entrance 18 the heat generator connected. The first cooling circuit consists of a water inlet 19 , a drainage pipe 20 , a control valve 21 and a discharge line 22 for the cooling water.

Im Unterschied zur 1 ist in der 2 der Wärmetauscher gemäss der neuen Erfindung im Vorlauf 14, direkt nach der Pumpe 2, angeordnet. Die 2 weist drei Temperaturfühler 30, 31, sowie 32 auf. Die Temperaturfühler 31 und 32 sind nur zur Kontrolle vorgesehen. Der für die Temperaturregelung massgebende Temperaturfühler ist der Fühler 30, welcher über eine Signalleitung 33 mit einem Regelgerät 34 und dem Regelventil 21 verbunden ist.In contrast to 1 is in the 2 the heat exchanger according to the new invention in the flow 14 , right after the pump 2 arranged. The 2 has three temperature sensors 30 . 31 , such as 32 on. The temperature sensors 31 and 32 are for control purposes only. The temperature sensor that determines the temperature control is the sensor 30 , which via a signal line 33 with a control device 34 and the control valve 21 connected is.

Die 3 zeigt die Temperaturverlaufskurve 35 mit Dämpfungslement 37 resp. die Kurve 36 mit Dämpfungselement von mehreren Regelzyklen.The 3 shows the temperature curve 35 with damping element 37 respectively. the curve 36 with damping element of several control cycles.

Die 4 zeigt den Temperaturverlauf einer Vielzahl von Regelzyklen (zwischen Start und Stopp und mit relativ stabilem mittlerem Temperaturverlauf). Die Solltemperatur liegt bei 25°C (obere Figur). Die untere Figur zeigt den Verlauf der Stellgrösse Kühlen sowie die Kühlleistung.The 4 shows the temperature profile of a large number of control cycles (between start and stop and with a relatively stable mean temperature profile). The setpoint temperature is 25 ° C (upper figure). The lower figure shows the course of the control variable cooling and the cooling capacity.

Die 5 zeigt eine weitere Messwertaufnahme gemäss der neuen Erfindung. Wenn sich der Wärmetauscher im Vorlauf befindet, entstehen, wie erwartet, starke Temperaturschwankungen. Die Regelung funktioniert trotzdem sehr gut, weil die Temperatur vom "Celsius" immer zur gleichen Zeit im Regelzyklus ermittelt wird und das Thermoelement mit einer Kunstststoffkappe versehen wurde. Dadurch ist die vom "Celsius" gemessene Temperatur sehr stabil. Der Regler wurde auch bei kleineren oder grösseren Kühlleistungen nicht instabil.The 5 shows a further measured value recording according to the new invention. If the heat exchanger is in the flow, as expected, large temperature fluctuations. The regulation still works very well, because the temperature of "Celsius" is always determined at the same time in the control cycle and the thermocouple was provided with a plastic cap. As a result, the temperature measured by "Celsius" is very stable. The regulator did not become unstable even with smaller or larger cooling capacities.

Die 6 zeigt den optimalen Messpunkt 40 als Ist-Wert-Erfassung am Ende eines Messzyklus. Die gerade Linie 41 stellt den gemessenen „Temperatur-Ist-Wert" als Basis für die Temperaturregelung dar. Die Kurve 42 stellt den tatsächlichen Temperatur-Verlauf des Kühlmediums während eines Regelzyklus dar. Im unteren Figurenteil ist entsprechend der jeweiligen Temperaturmesswerte als Stellgrösse die Öffnungszeit des Kühlwasserventils 43 als Funktion der Spannung am Kühlwasserventil 44 dargestellt.The 6 shows the optimal measuring point 40 as actual value acquisition at the end of a measuring cycle. The straight line 41 represents the measured "actual temperature value" as the basis for the temperature control. The curve 42 represents the actual temperature profile of the cooling medium during a control cycle. In the lower part of the figure is the opening time of the cooling water valve according to the respective temperature measured values as manipulated variable 43 as a function of the voltage at the cooling water valve 44 shown.

Die 7 zeigt eine Baugruppe mit einem Tank 1, einem Wärmetauscher 9, sowie einer Pumpe 2, welche über eine Leitung 14 mit dem Tank 1 verbunden ist. Ueber Anschlüsse 19 wird dem Wärmetauscher Wasser zugeführt und über die Leitung 20 abgeführt.The 7 shows an assembly with a tank 1 , a heat exchanger 9 , as well as a pump 2 which via a line 14 with the tank 1 connected is. About connections 19 Water is fed to the heat exchanger and over the line 20 dissipated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 756809 [0009, 0009, 0023]

Claims

Method for cooling a plurality of heat-generating components, in particular the electrical components of an injection molding machine having a secondary circuit, comprising a tank, a pump, the heat sources and a heat exchanger, furthermore a primary cooling circuit, by means of which the cooling medium of the secondary circuit is cooled, characterized that the cooling medium of the secondary circuit is cooled in the flow between the tank and the heat sources through the primary cooling circuit.

Method according to claim 1, characterized in that that the pump of the secondary circuit as well as the Heat exchanger between the tank and the heat sources are arranged.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the base temperature for the temperature control of the secondary circuit at the exit of the heat exchanger is detected.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that defines a temperature control cycle is and the base temperature for the temperature control measured at the end of a temperature cycle.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the primary cooling circuit through short-term blast-free addition of cooling water or a other coolant is controlled, the calculation the coolant quantity is the base temperature of the previous one Control cycle used for the subsequent control cycle becomes.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the time period for a Control cycle is set independently of a spray cycle.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the temperature measurement by means of a damped temperature sensor takes place, so dynamic Temperature jumps filtered out within one injection cycle or be mitigated.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heat-generating components arranged serially or in parallel in the secondary circuit are.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that it is in the heat-generating Components at least an electric motor and a converter cooling is.

Cooling system with several heat-generating Components, in particular electrical components of an injection molding machine, with a secondary circuit, consisting of a tank, a pump, the heat sources and a heat exchanger, a primary cooling circuit, by means of which the Cooling medium of the secondary circuit can be cooled is, characterized in that the heat exchanger of the secondary circulation in the flow between the tank and the heat sources is arranged.

Cooling system according to claim 10, characterized in that that it has control means for a control / rule the cooling capacity on the basis of a temperature control cycle, the temperature control cycle preferably being independent of the injection cycle is selectable.

Cooling system according to claim 10 or 11, characterized characterized in that the temperature control is a time control for the temperature measurement for at least one defined Time segment is assigned during a control cycle.

Cooling system according to one of the claims 10 to 12, characterized in that the sensor part for the temperature data acquisition with a damping element, in particular a plastic cap, is wrapped.

Cooling system according to one of the claims 10 to 13, characterized in that the temperature sensor for the temperature control in the tank or after the heat exchanger is arranged.

Cooling system according to one of the claims 10 to 14, characterized in that the pump directly to the Flanged tank.

Cooling system according to one of the claims 10 to 15, characterized in that the tank in a view from the top has an open angled shape, wherein the heat exchanger is arranged in the open angle shape.

Cooling system according to one of the claims 10 to 16, characterized in that the tank, the heat exchanger as well as the pump form an assembly, which also the connecting lines from the tank to the pump and from the pump to the heat exchanger having.

Cooling system according to one of the claims 10 to 17, characterized in that it has at least one water-cooled Electric motor, preferably all water-cooled electric motors, and at least one water-cooled inverter.