DE102022100264A1

DE102022100264A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Recyceln von Druckgas einer Umformmaschine

Info

Publication number: DE102022100264A1
Application number: DE102022100264.0A
Authority: DE
Inventors: Klaus Weibler; Philipp Rüger
Original assignee: Marbach Werkzeugbau GmbH
Current assignee: Marbach Werkzeugbau GmbH
Priority date: 2022-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine, insbesondere einer Thermoformmaschine, bereitgestellt. Das Verfahren und die Vorrichtung sind dazu ausgebildet, wenigstens einen Teil des in einem Umformprozess der Umformmaschine verwendeten Druckgases zu recyceln und für einen weiteren Umformprozess wieder bereitzustellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Recyceln von Druckgas in Zusammenhang mit Umformmaschinen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung und eines derartigen Verfahrens zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine sowie eine Umformmaschine, insbesondere eine Thermoformmaschine, umfassend die Vorrichtung zum Durchführen des Recyclingverfahrens.
HINTERGRUND
Thermoformmaschinen werden in der Industrie zur Herstellung von Kunststoffartikeln (beispielsweise Plastikbechern, Plastikdeckeln, usw.) in großem Stil eingesetzt. Derartige Thermoformmaschinen können Druckgas, insbesondere Druckluft, und/oder Vakuum bei der Formung von Kunststoffartikeln aus einer Kunststofffolie einsetzen. Das Druckgas bzw. die Druckluft muss für den Umformprozess entsprechend aufbereitet werden. Zum einen muss das Druckgas auf ein vorgegebenes/gewünschtes Druckniveau (beispielsweise auf Formdruckniveau) gebracht werden. Zum anderen muss das Druckgas rein sein, um Verunreinigungen während des Umformprozesses zu vermeiden.
In der Regel läuft ein Formprozess in einer Thermoformmaschine, der mit Hilfe von Druckgas bzw. Druckluft durchgeführt wird (auch Druckluftformen genannt), wie folgt ab: Die umzuformenden Folie wird erwärmt und zwischen einem unteren Werkzeugteil und einem oberen Werkzeugteil des Formwerkzeugs positioniert. Zur Umformung wird das Formwerkzeug geschlossen, indem die beiden Werkzeugteile aufeinander zubewegt werden. Die erwärmte Folie kann dann mit Hilfe eines Vorstreckers (mechanisches Vorstrecken) und/oder Druckluft/Vakuum (pneumatisches Vorstrecken) in Formkavitäten des geschlossenen Formwerkzeugs vorgestreckt werden. Anschließend kann die vorgestreckte Folie mit Hilfe von Druckluft (sogenannter Formluft), die in die Formkavitäten des Formwerkzeugs eingebracht wird, zu den gewünschten Artikeln (Formteilen) umgeformt werden. Bei Artikeln mit geringer Tiefe kann das mechanische Vorstrecken auch entfallen und die Umformung lediglich mit Hilfe von Druckluft und/oder Vakuum erfolgen. Nach Umformung der Artikel wird die Druckluft aus den Formkavitäten in die Umgebung (Atmosphäre) abgeleitet, wodurch das Formwerkzeug entlüftet wird. Anschließend wird das Formwerkzeug geöffnet, um die ausgeformten Artikel (Formteile) aus den Formkavitäten entnehmen zu können. Ein derartiger Umformprozess ist beispielsweise in der DE 10 2016 103 237 A1 beschrieben.
Der oben beschriebene Umformprozess benötigt in der Regel große Mengen an Druckgas (Druckluft). Da das Druckgas bestimmte Voraussetzungen (hohe Reinheit, ein bestimmtes Druckniveau) erfüllen muss, stellt die Herstellung und Bereitstellung des Druckgases einen beträchtlichen Energie- und Kostenaufwand dar. Es ist daher wünschenswert, die verwendete Druckluft bzw. das verwendete Druckgas nach jedem Umformprozess (Formtakt) weiter zu verwenden und nicht ungenutzt an die Umgebung (Atmosphäre) abzuführen.
Aus der DE 10 2011 005 189 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Druckgas, allerdings in Zusammenhang mit einer Behälterblasmaschine, bekannt. Das in der Behälterblasmaschine zum Ausformen der Behälter verwendete Druckgas wird nach Druckstufen getrennt aufgefangen und nach Druckstufen getrennt unterschiedlichen Stufen eines Druckerzeugers (Kompressors) zugeführt. Hierfür sind in den entsprechenden Druckgasleitungen Puffertanks vorhanden, welche dazu vorgesehen sind, das Druckgas vor dem Zuführen in dem Druckerzeuger zu sammeln. Nach Aufbereitung des Druckgases im Druckerzeuger wird das rückgeführte Druckgas zusammen mit neuem Druckgas der Behälterblasmaschine wieder zugeführt.
Ferner ist in der DE 31 11 925 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einsparen von Druckluft in Zusammenhang mit Thermoformmaschinen beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Niederdruckspeicher, der über Leitungen und wenigstens ein Steuerventil mit dem Formwerkzeug der Thermoformmaschine pneumatisch gekoppelt ist. Der Druckluftspeicher ist dazu vorgesehen, wenigstens einen Teil der aus dem Formwerkzeug abgeführten Formluft zwischenzuspeichern. Der Speicher ist ferner mit weiteren Leitungen gekoppelt, welche die im Speicher zwischengespeicherte Formluft auf niedrigem Druckniveau einem anderen Verbraucher (beispielsweise einem externen Niederdruckverbraucher) zuführen. Der Speicher kann auch mit einer zusätzlichen Niederdruckquelle zur Druckluftaufbereitung gekoppelt sein. Somit wird in der DE 31 11 925 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung gelehrt, welche einen Teil der im Thermoformwerkzeug verwendeten Druckluft auffängt und für weitere Zwecke zwischenspeichert. Allerdings sind die in der DE 31 11 925 A1 gelehrte Vorrichtung und Verfahren nicht geeignet, die beim Thermoformen frei werdende Formluft der Thermoformmaschine wieder zuzuführen. Mit anderen Worten lehrt die DE 31 11 925 A1 kein Recycling der Druckluft innerhalb der Thermoformmaschine, d.h. dass die abgeführte und zwischengespeicherte Formluft dem Thermoformwerkzeug wieder zugeführt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zum Recyceln von Druckgas bzw. Druckluft bereitzustellen, welche einfach im Aufbau ist, leicht in eine Umformmaschine, wie beispielsweise eine Thermoformmaschine, integrierbar ist und ein effizientes Recyceln des aus der Umformmaschine abgeführten Druckgases ermöglicht.
KURZER ABRISS
Zur Lösung der obengenannten Aufgaben und weiterer Aufgaben wird gemäß einem ersten Aspekt eine Vorrichtung (Druckgasrecyclingvorrichtung) zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine bereitgestellt. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Teil des in einem Umformprozess der Umformmaschine verwendeten Druckgases der Umformmaschine zur Verwendung in einem weiteren Umformprozess wieder zuzuführen.
Durch die hier beschriebene Vorrichtung wird zumindest ein Teil des in einem Umformprozess verwendeten Druckgases recycelt, d.h. derselben Umformmaschine bzw. demselben Formwerkzeug der Umformmaschine wieder zugeführt. Es wird somit möglich, wenigstens einen Teil des Druckgases, das im Zuge eines Umformprozesses (Formtakts) in der Umformmaschine bzw. in dem Formwerkzeug der Umformmaschine verwendet wurde, einem weiteren Umformprozess wieder zuzuführen. Mit einem weiteren Umformprozess kann ein nachfolgender Umformprozess (nachfolgender Formtakt) gemeint sein, der einem Umformprozess (Formtakt), aus dem das wenigstens teilweise recycelte Druckgas entstammt, nachfolgt. Somit kann Druckgas mehrmals wiederverwendet werden, wodurch der Einsatz von primärem Druckgas deutlich reduziert wird. Kosten und Energie, die bei der Herstellung von primärem Druckgas anfallen, können erheblich gesenkt werden.
Mit Druckgas kann jegliches (technisch aufbereitetes) Gas oder Gasgemisch gemeint sein, das im Zuge eines Umformprozesses in einer Umformmaschine (bzw. in einem Formwerkzeug der Umformmaschine) zum Einsatz kommt. Das Gas oder Gasgemisch kann hierfür für entsprechende Bedürfnisse des Umformprozesses entsprechend technisch aufbereitet sein, d.h. gereinigt und/oder auf ein gewünschtes Druckniveau gebracht (komprimiert) werden. Als Druckgas kann beispielsweise Druckluft zum Einsatz kommen. Diese kann gereinigt und je nach Verwendung auf ein gewünschtes Druckniveau komprimiert werden.
Als Umformmaschine kann eine Thermoformmaschine zum Einsatz kommen. In Thermoformmaschinen kann Druckgas (Druckluft) als Formgas zur Formung/Ausformung von Artikeln (beispielsweise Becher, Deckel) in Formkavitäten des Formwerkzeugs zum Einsatz kommen. Denkbar ist jedoch auch die (zusätzliche) Verwendung von Druckgas (Druckluft) als Niederhaltergas (Niederhalterluft). Als Formgas kann das Druckgas einen Druck im Bereich von 1-12 bar, bevorzugt im Bereich von 2-8 bar, weiter bevorzugt im Bereich von 5-8 bar, aufweisen.
Zur Rückführung wenigstens eines Teils des nach einem Umformprozess (einem Formtakt) freiwerdenden Druckgases kann die Vorrichtung wenigstens eine Gasrückführleitung (im Folgenden kurz Rückführleitung) aufweisen. Die wenigstens eine Rückführleitung kann hierfür mit wenigstens einem Druckgasanschluss der Umformmaschine oder mit wenigstens einem Druckgasanschluss eines Formwerkzeugs der Umformmaschine koppelbar sein. Durch die (pneumatische) Kopplung der wenigstens einen Rückführleitung mit dem wenigstens einen Druckgasanschluss kann Druckgas aus dem Formwerkzeug (beispielsweise aus den Formkavitäten des Formwerkzeugs) kontrolliert in die Rückführleitung eingeleitet werden, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. Der wenigstens eine Druckgasanschluss kann ein Druckgasausgangsanschluss oder ein gemeinsamer Druckgaseingangs- und Druckgasausgangsanschluss des Formwerkzeugs oder der Umformmaschine sein.
Die Vorrichtung kann wenigstens einen in der wenigstens einen Rückführleitung angeordneten Druckgasverstärker umfassen. Der Druckgasverstärker kann dazu vorgesehen sein, den Druck des in die wenigstens eine Rückführleitung eingeleiteten Druckgases auf ein vorgegebenes Druckniveau zu erhöhen. Das vorgegebene Druckniveau kann hierbei ein Druckniveau sein, das maximal dem Druckniveau des im Formwerkzeug der Umformmaschine verwendeten Formdrucks entspricht. Bei Thermoformwerkzeugen kann ein Formdruck im Bereich von 1-12 bar, bevorzugt im Bereich von 2-8 bar, weiter bevorzugt im Bereich von 5-8 bar eingesetzt werden. Entsprechend kann der Druckgasverstärker dazu vorgesehen sein, den wenigstens einen in der Rückführleitung eingeleiteten Druckgasanteil auf einen Druck im Bereich von 2-12 bar, bevorzugt auf einen Druck im Bereich von 2-8 bar, bevorzugt auf einen Druck im Bereich von 5-8 bar zu erhöhen.
Das auf maximal Formdruckniveau erhöhte recycelte Druckgas kann (über die wenigstens eine Rückführleitung) der Umformmaschine oder dem Formwerkzeug der Umformmaschine zur Verwendung für einen weiteren Umformprozess wieder zugeführt werden. Gemäß einer Variante kann das recycelte und auf maximal Formdruckniveau erhöhte Druckgas einem Drucktank der Umformmaschine zugeführt werden. In diesem Fall kann die wenigstens eine Rückführleitung (direkt) mit dem Drucktank der Umformmaschine (pneumatisch) gekoppelt sein. Das recycelte Gas kann mit Primärgas im Drucktank gemischt werden. Gemäß einer alternativen Variante kann das recycelte und auf maximal Formdruckniveau erhöhte Druckgas einem Druckgasanschluss (Druckgaseingangsanschluss) der Umformmaschine oder einem Druckgasanschluss (Druckgaseingangsanschluss) des Formwerkzeugs zugeführt werden. In diesem Fall kann die wenigstens eine Rückführleitung (direkt) mit einem Druckgasanschluss (Druckgaseingangsanschluss) der Umformmaschine oder mit einem Druckgasanschluss (Druckgaseingangsanschluss) des Formwerkzeugs der Umformmaschine (pneumatisch) gekoppelt sein.
Die Vorrichtung kann wenigstens einen in der wenigstens einen Rückführleitung angeordneten Druckgasspeicher umfassen. Der Druckgasspeicher kann dazu vorgesehen sein, das in die wenigstens eine Rückführleitung eingeleitete Druckgas zwischenzuspeichern. Mit anderen Worten kann das im Zusammenhang mit einer Belüftung des Formwerkzeugs frei werdende Druckgas (Formgas) bzw. der frei werdende Druckgasanteil (Formgasanteil) über die wenigstens eine Rückführleitung zum Druckgasspeicher zur Zwischenspeicherung geleitet werden.
Der verwendete Druckgasspeicher kann ein variabel einstellbares Füllvolumen aufweisen. Somit kann das Volumen des Druckgasspeichers variabel an das Volumen der Formkavität(en) des Formwerkzeugs und somit an das zu recycelnde Druckgasvolumen angepasst werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das im Druckgasspeicher zwischengespeicherte Druckvolumen einen gewünschten Druck (Zwischendruck) aufweist. Es versteht sich, dass die Formwerkzeuge je nach Bauart und Größe unterschiedliche Druckgasfüllvolumina aufweisen. Durch das variabel einstellbare Füllvolumen des Druckgasspeichers kann somit die erfindungsgemäße Vorrichtung an die Werkzeuggröße und somit an das Füllvolumen des Formwerkzeugs optimal angepasst werden, wodurch die Effizienz des hier beschriebenen Recyclings verbessert wird.
Der wenigstens eine Druckgasspeicher kann als Niederdruckspeicher ausgelegt sein. Das im Druckgasspeicher zwischengespeicherte Druckgas kann somit einen niedrigeren Druck aufweisen als das im Formwerkzeug verwendete Formdruckgas (Formluft). Der Druck im Niederdruckspeicher kann wenige bar betragen (beispielsweise einen Überdruck im Bereich von 1-6 bar, vorzugsweise einen Überdruck im Bereich von 1-4 bar aufweisen).
In manchen Formwerkzeugen kann Druckgas mit niedrigem Druck für Niederdruckanwendungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann in Thermoformwerkzeugen Niederdruckgas zusätzlich zu Formgas zum Einsatz kommen. Gemäß einer Implementierung kann das im Niederdruckspeicher zwischengespeicherte Niederdruckgas über die Rückführleitung der Umformmaschine oder dem Formwerkzeug für eine Niederdruckanwendung (z.B. als Niederhaltergas) wieder zugeführt werden. In diesem Fall ist eine Druckerhöhung des im Niederdruckspeicher zwischengespeicherten Niederdruckgases mit Hilfe eines Druckgasverstärkers nicht notwendig, wodurch eine einfache und dennoch effiziente Druckgasrecyclingvorrichtung realisiert werden kann.
Alternativ hierzu kann die Vorrichtung den oben beschriebenen Druckgasspeicher, insbesondere den oben beschriebenen Niederdruckspeicher, und den oben beschriebenen Druckgasverstärker umfassen. Gemäß einer ersten Implementierungsvariante kann der Druckgasverstärker dem Druckgasspeicher nachgeschaltet angeordnet sein. Der Druckgasverstärker kann mit dem Druckgasspeicher über einen Abschnitt der wenigstens einen Gasrückführleitung pneumatisch gekoppelt sein, so dass das aus dem Druckgasspeicher austretende Druckgas dem Druckgasverstärker zugeführt wird. Der Druckgasverstärker kann somit dazu vorgesehen sein, das aus dem Druckgasspeicher entnommene Gas auf ein vorgegebenes Druckniveau (z.B. Formdruckniveau) zu erhöhen. Das aus dem Druckgasspeicher entnommene und auf ein vorgegebenes Druckniveau erhöhte Druckgas kann anschließend einem Drucktank der Umformmaschine oder einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs oder der Umformmaschine zugeführt werden.
Gemäß einer zweiten Implementierungsvariante kann der Druckgasverstärker dem Druckgasspeicher vorgeschaltet angeordnet sein. Der Druckgasverstärker kann mit dem Druckgasspeicher über einen Abschnitt der wenigstens einen Rückführleitung pneumatisch gekoppelt sein, so dass das mit Hilfe des Druckgasverstärkers auf ein vorgegebenes Druckniveau erhöhte Druckgas dem Druckgasspeicher zur Zwischenspeicherung zugeführt wird.
Die Vorrichtung kann ferner einen Ejektor umfassen, der in der wenigstens einen Rückführleitung (bzw. in einem Abschnitt der wenigstens einen Rückführleitung) angeordnet ist. Der Ejektor kann dazu ausgebildet sein, abhängig vom Strömungsfluss des durch die wenigstens eine Rückführleitung und den Ejektor strömenden Druckgases (gereinigte) Umgebungsluft oder ein (gereinigtes) Niederdruckgas aus einer weiteren Druckgasquelle mit anzusaugen und in die Rückführleitung zusätzlich einzuspeisen. Hierfür kann der Ejektor vor dem Druckgasspeicher angeordnet sein, um das durch den Ejektor angesaugte Gas (Niederdruckgas oder Umgebungsluft) zusätzlich in dem Druckgasspeicher zwischenzuspeichern. Alternativ kann der Ejektor dem Druckgasspeicher nachgeschaltet angeordnet sein. Das aus dem Druckgasspeicher austretende Druckgas kann dann durch den Ejektor fließen, wodurch der Ejektor zusätzlich (gereinigte) Umgebungsluft oder (gereinigtes) Niederdruckgas aus einer weiteren Druckgasquelle ansaugt. Das zusätzlich angesaugte Gas (Umgebungsluft oder Niederdruckgas) kann dann (direkt) der Umformmaschine oder dem Formwerkzeug zugeführt werden.
Die Vorrichtung kann ferner eine erste Steuerventileinrichtung umfassen, die zur Steuerung der Einleitung des nach einem Umformprozess oder während eines Umformprozesses im Formwerkzeug freiwerdenden Druckgases in die Rückführleitung vorgesehen ist. Hierfür kann die Steuerventileinrichtung wenigstens ein (pneumatisch oder elektrisch) betätigbares Steuerventil (beispielsweise ein Wegeventil) umfassen, das in der wenigstens einen Rückführleitung angeordnet ist und wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann. In einem ersten Schaltzustand kann die Steuerventileinrichtung wenigstens eine der oben genannten Komponenten der Vorrichtung, wie beispielsweise den Druckgasverstärker, den Druckgasspeicher und/oder den Ejektor mit dem Formwerkzeug (beispielsweise den Formkavitäten) pneumatisch koppeln. Druckgas im Formwerkzeug (bzw. in den Formkavitäten) kann so über die mit dem Druckgasanschluss der Umformmaschine/des Formwerkzeugs gekoppelten wenigstens einen Rückführleitung zu der wenigstens einen Komponente der Vorrichtung strömen.
In einem zweiten Schaltzustand der ersten Steuerventileinrichtung kann die wenigstens eine Komponente der Vorrichtung von dem Formwerkzeug/der Umformmaschine pneumatisch getrennt sein, so dass keine Druckluft aus dem Formwerkzeug zu der wenigstens einen Komponente der Vorrichtung gelangen kann. Ferner kann die Steuerventileinrichtung dazu ausgebildet sein, in dem zweiten Schaltzustand oder in einem weiteren dritten Schaltzustand das Formwerkzeug (bzw. die Formkavitäten des Formwerkzeugs) mit der Umgebung (Atmosphäre) zu koppeln, um eine vollständige Entlüftung des Formwerkzeuges zu ermöglichen. Denkbar ist beispielsweise eine Implementierung, bei der die erste Steuerventileinrichtung am Ende eines Umformprozesses (Formtaktes) oder noch während des Umformprozesses unmittelbar nach Ausformung der Folie in den jeweiligen Formkavitäten des Formwerkzeugs in den ersten Schaltzustand schaltet, um den Hochdruckanteil des Formgases (beispielsweise das Formgas im Druckbereich von 12-3 bar, bevorzugt im Bereich von 8-3 bar) in die Rückführleitung abzuleiten und somit zu recyceln. Anschließend wird die Steuerventileinrichtung in den zweiten oder dritten Schaltzustand geschaltet, um den verbliebenen Niederdruckanteil in den Formkavitäten in die Umgebung (Atmosphäre) abzuleiten. Der hier beschriebene zweistufige Entlüftungsprozess hat den Vorteil, dass die Entlüftung schnell durchgeführt werden kann, ohne den Umformprozess negativ zu beeinflussen, und dennoch ein Großteil des Formgases recycelt werden kann. Gemäß einer anderen Implementierung ist auch denkbar, dass im Wesentlichen das gesamte in dem Formwerkzeug vorhandene Formgas in die Rückführleitung abgeleitet wird und somit recycelt wird.
Die Vorrichtung kann ferner eine zweite Steuerventileinrichtung umfassen, die zur Steuerung der Rückführung des in der Vorrichtung zwischengespeicherten Druckgases (insbesondere des im Druckgasspeicher der Vorrichtung zwischengespeicherten Druckgases) in die Umformmaschine (beispielsweise in einen Drucktank der Umformmaschine) oder in das Formwerkzeug vorgesehen ist. Die zweite Steuerventileinrichtung kann hierfür wenigstens ein (pneumatisch oder elektrisch) betätigbares Steuerventil (beispielsweise ein Wegeventil) umfassen, das wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann, wobei in einem ersten Schaltzustand der Druckgasspeicher der Vorrichtung mit dem Formwerkzeug oder mit nachgeschalteten Komponenten der Vorrichtung (z.B. mit einem Ejektor oder Druckgasverstärker) pneumatisch gekoppelt wird. In einem zweiten Schaltzustand wird hingegen der Druckgasspeicher der Vorrichtung von dem Formwerkzeug oder den nachgeschalteten Komponenten der Vorrichtung (z.B. Ejektor und/oder Druckgasverstärker) pneumatisch entkoppelt. Durch Schalten der zweiten Steuerventileinrichtung in den ersten bzw. zweiten Schaltzustand kann das im Druckgasspeicher zwischengespeicherte Druckgas kontrolliert dem Formwerkzeug oder der Formmaschine für eine nachfolgende Anwendung (beispielsweise als Formgas zur Befüllung der Formkavitäten oder als Niederhaltergas) wieder zugeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens eine mit einem Druckgasanschluss der Umformmaschine oder einem Druckgasanschluss eines Formwerkzeugs der Umformmaschine koppelbare Gasrückführleitung; und wenigstens einen in der wenigstens einen Gasrückführleitung angeordneten Vakuumerzeuger, wobei der Vakuumerzeuger dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem aus der Umformmaschine oder dem Formwerkzeug in die wenigstens eine Gasrückführleitung eingeleiteten Druckgasstrom ein Vakuum zu erzeugen.
Die Vorrichtung kann ferner einen mit dem Vakuumerzeuger gekoppelten Vakuumspeicher zur Zwischenspeicherung des erzeugten Vakuums umfassen. Der Vakuumspeicher kann mit der Umformmaschine oder dem Formwerkzeug der Umformmaschine zur bedarfsweisen Zuführung wenigstens eines Teils des erzeugten Vakuums koppelbar sein.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Umformmaschine, insbesondere eine Thermoformmaschine, bereitgestellt, wobei die Umformmaschine umfasst: ein Formwerkzeug, insbesondere ein Thermoformwerkzeug, zur Herstellung von Formteilen (Artikeln); und eine der oben beschriebenen Vorrichtungen (Druckgasrecyclingvorrichtungen) zum Recyceln von im Formwerkzeug verwendetem Druckgas.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung (Druckgasrecyclingvorrichtung) in einer Umformmaschine, insbesondere einer Thermoformmaschine, zum wenigstens teilweisen Recyceln von in der Umformmaschine verwendetem Druckgas, bereitgestellt.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Recyceln von in einem Umformprozess einer Umformmaschine verwendetem Druckgas bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Einleiten wenigstens eines Teils des in einem Umformprozess verwendeten Druckgases in einen Druckgasspeicher einer Druckgasrecyclingvorrichtung; und Bereitstellen wenigstens eines Teils des in den Druckgasspeicher eingeleiteten Druckgases für einen weiteren Umformprozess. Die Druckgasrecyclingvorrichtung kann hierbei eine der oben beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen sein.
Bei dem obengenannten Verfahren können die Schritte des Einleitens und Bereitstellens des Druckgases mit jedem Formtakt der Umformmaschine wiederholt werden.
Der Schritt des Einleitens kann folgende Unterschritte umfassen: Einleiten eines ersten Druckgasanteils (Hochdruckanteils) aus einem Formwerkzeug einer Umformmaschine in den Druckgasspeicher; und anschließendes Ableiten eines zweiten Druckgasanteils (Niederdruckanteils) an die Umgebung, um eine vollständige Entlüftung des Formwerkzeugs zu erreichen. Der erste Druckgasanteil kann nach Ausformen eines Artikels im Formwerkzeug in den Druckgasspeicher eingeleitet werden.
Außerdem kann der Schritt des Bereitstellens die folgenden Unterschritte umfassen: Einleiten wenigstens eines Teils des in dem Druckgasspeicher gespeicherten Druckgases in das Formwerkzeug, um das Formwerkzeug zumindest teilweise mit Druckgas zu befüllen; und vollständiges Befüllen des Formwerkzeugs mit Druckgas aus einer weiteren Druckgasquelle.
Ferner kann das Verfahren ein Erhöhen des in der Druckgasrecyclingvorrichtung zwischengespeicherten Druckgases auf ein vorgegebenes Druckniveau umfassen. Dabei kann wenigstens ein Teil des in der Druckgasrecyclingvorrichtung zwischengespeicherten Druckgases auf maximal Formdruckniveau erhöht werden und als Formgas einem nachfolgenden Umformprozess bereitgestellt werden.
Bei dem obengenannten Verfahren kann wenigstens ein Teil des in der Druckgasrecyclingvorrichtung eingeleiteten Druckgases auf einem im Vergleich zu einem Formdruckniveau niedrigerem Druckniveau für eine nachfolgende Niederdruckanwendung im Zwischenspeicher gespeichert werden.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erklärt. Es zeigen:

1 Komponenten einer Umformmaschine mit einer Druckgasrecyclingvorrichtung;
2 Komponenten einer Umformmaschine mit einer weiteren Druckgasrecyclingvorrichtung;
3 Komponenten einer Umformmaschine mit einer weiteren Druckgasrecyclingvorrichtung;
4a-4b Komponenten einer Umformmaschine mit weiteren Druckgasrecyclingvorrichtungen;
5 Komponenten einer Umformmaschine mit einer weiteren Druckgasrecyclingvorrichtung;
6a-6b einen Druckgasspeicher zum Einsatz in einer Druckgasrecyclingvorrichtung;
7 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Recyceln von in einem Umformprozess verwendetem Druckgas zeigt; und
8 ein Diagramm, welches eine konkrete Implementierung eines Verfahrens zum Recyceln von Druckgas darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Umformmaschine 1, die mit einer erfindungsgemäßen Druckgasrecyclingvorrichtung 10 zum Recyceln von Druckgas ausgestattet ist. Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10 sowie weitere Druckgasrecyclingvorrichtungen (siehe 2-6b) werden weiter unten noch im Detail beschrieben.
Die Umformmaschine 1 kann beispielsweise eine Thermoformmaschine sein, die dazu ausgelegt ist, aus einer thermoplastischen Folie einen oder mehrere Artikel (Becher, Behälter oder Deckel) zu formen. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen nicht auf eine Thermoformmaschine beschränkt bleiben müssen. Vielmehr können die nachfolgend beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen in jede beliebige Umformmaschine 1 implementiert werden, die zur Umformung einer Materiallage (beispielsweise eine Folie oder Platte) in wenigstens einen Artikel vorgesehen ist.
Die Umformmaschine 1 umfasst ein Formwerkzeug 110, das ein oberes Werkzeugteil 110a und ein unteres Werkzeugteil 110b umfasst. Die beiden Werkzeugteile 110a, 110b bilden wenigstens eine Formkavität 112 (in 1 ist lediglich eine Formkavität 112 schematisch angedeutet), in die eine zwischen den beiden Werkzeugteilen 110a, 100b angeordnete Materiallage hineingeformt werden kann (die Materiallage ist in 1 nicht dargestellt). In der Regel weist das Formwerkzeug 110 eine Vielzahl von Formkavitäten 112 auf, so dass in einem Formtakt eine Vielzahl von Artikeln erzeugt werden kann. Ein Formtakt ist definiert durch die Prozessabfolge Schließen der beiden Werkzeugteile 110a, 110b, Umformen der Materiallage zu wenigstens einem Artikel in dem Formwerkzeug 110 durch Hineinformen der Materiallage in die wenigstens eine Kavität 112, Entlüften und Öffnen des Formwerkzeugs 110 sowie Auswerfen des wenigstens einen geformten Artikels aus dem Formwerkzeug 110.
Die beiden Werkzeugteile 110a, 110b sind an entsprechenden oberen und unteren Werkzeugtischen gelagert, wie dem Fachmann bekannt ist. In 1 ist lediglich das Formwerkzeug 110 dargestellt, die Lagerung des Formwerkzeugs 110 innerhalb der Umformmaschine 1 ist nicht zu sehen. Der obere Werkzeugtisch und/oder der untere Werkzeugtisch können in der Umformmaschine 1 beweglich gelagert sein, so dass wenigstens eines der beiden Werkzeugteile 110a, 110b bezüglich dem gegenüberliegend angeordneten zweiten Werkzeugteil 110a, 110b aufeinander zu und wieder auseinander bewegbar ist, wodurch das Formwerkzeug 110 geschlossen und wieder geöffnet werden kann.
Wie ferner in der 1 schematisch dargestellt ist, kann die Umformmaschine 1 einen Drucktank 120 zur Speicherung (Zwischenspeicherung) von Druckgas umfassen. Als Druckgas kann beispielsweise Formluft mit einem vorgegebenen Druckniveau zum Einsatz kommen. Bei Thermoformmaschinen wird beispielsweise Formluft im Bereich von 6 bis 8 bar zur Umformung eingesetzt.
Der Drucktank 120 kann über eine externe Druckgasversorgung 200 versorgt werden. Die externe Druckgasversorgung 200 kann eine Druckgasquelle 210 umfassen, die über eine Ventileinrichtung 220 und eine Zuführleitung 230 mit dem Drucktank 120 pneumatisch koppelbar ist. Bei geöffneter Ventileinrichtung 220 kann Druckgas von der Druckgasquelle 210 über die Zuführleitung 230 in den Drucktank 120 nachströmen.
Ferner ist der Drucktank 120 über wenigstens ein Zuführleitungssystem 300 der Umformmaschine 1 mit dem Formwerkzeug 110 pneumatisch gekoppelt. Das Zuführleitungssystem 300 kann wenigstens eine Zuführleitung 310 und wenigstens eine Ventileinrichtung 320 umfassen, welche den Drucktank 120 mit dem Formwerkzeug 110 wahlweise pneumatisch koppelt (und entkoppelt). Gemäß einer Implementierung kann die Ventileinrichtung 320 auch direkt am Formwerkzeug 110 angebracht sein. Bei geöffneter Ventileinrichtung 320 kann Druckgas aus dem Drucktank 120 (über die Zuführleitung 310) zu dem Formwerkzeug 110 strömen, um beispielsweise die wenigstens eine Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 mit Druckgas (Formgas) zu füllen. Bei Umformmaschinen wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird die wenigstens eine Formkavität 112 am Ende eines Umformprozesses entlüftet. Das bedeutet, dass das in die wenigstens eine Formkavität 112 zugeführte Druckgas am Ende des Umformprozesses über Ventile an die Umgebung (Atmosphäre) abgeleitet wird. Mit jedem Umformprozess (Formtakt) geht somit eine erhebliche Menge an teuer aufbereitetem Druckgas verloren. Dieser Verlust soll mit den hier beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen reduziert bzw. möglichst gering gehalten werden.
In Zusammenhang mit der 1 wird eine Ausführungsform einer Druckgasrecyclingvorrichtung 10 weiter beschreiben. Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10 umfasst eine Gasrückführleitung 12 (im Folgenden kurz Rückführleitung genannt), welche mit ihrem ersten Ende mit einem Druckgasanschluss (z.B. mit einem Druckgasauslass) des Formwerkzeugs 110 bzw. der Umformmaschine gekoppelt (bzw. koppelbar) ist. Ferner ist die Rückführleitung 12 mit ihrem zweiten Ende mit dem Drucktank 120 (bzw. mit einem Druckgasanschluss des Drucktanks 120) gekoppelt bzw. koppelbar. Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10 umfasst ferner einen Druckgasverstärker 14 und eine erste Steuerventileinrichtung 30.
Die Steuerventileinrichtung 30 ist zwischen dem Druckgasverstärker 14 und dem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 angeordnet. Die Steuerventileinrichtung 30 ist dazu ausgelegt, den Druckgasverstärker 14 mit dem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 wahlweise pneumatisch zu koppeln (und zu entkoppeln).
Die erste Steuerventileinrichtung 30 umfasst ein erstes Steuerventil 31 (beispielsweise ein 3/2-Wege-Ventil wie in 1 dargestellt), das zwischen zwei Schaltzustände hin und her schaltbar ist. Das erste Steuerventil 31 ist dazu ausgebildet, in einem ersten Schaltzustand den Druckgasverstärker 14 mit dem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 pneumatisch zu koppeln. Somit kann Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 bzw. aus der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 über die Rückführleitung 12 zu dem Druckgasverstärker 14 gelangen. Ferner ist das erste Steuerventil 31 dazu ausgebildet, in einem zweiten Schaltzustand den Druckgasverstärker 14 von dem Druckgasanschluss zu entkoppeln. In diesem Schaltzustand kann kein Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 zu dem Druckgasverstärker 14 gelangen.
Das erste Steuerventil 31 kann in dem zweiten Schaltzustand den Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 mit einem Entlüftungskanal 20 pneumatisch koppeln. Im Entlüftungskanal 20 kann ein zweites Steuerventil 32 (beispielsweise ein Wegeventil) angeordnet sein, welches in einem ersten Schaltzustand den Entlüftungskanal 20 freigibt. Somit kann Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 oder der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 über einen Abschnitt der Rückführleitung 12, dem ersten Steuerventil 31 und dem zweiten Steuerventil 32 bis zu einem Schalldämpfer 22 am Ende des Entlüftungskanals 20 gelangen, und von dort in die Umgebung (Atmosphäre) abgegeben werden.
Der Druckgasverstärker 14 ist dazu ausgebildet, das aus dem Formwerkzeug 110 oder der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 in die Rückführleitung 12 eingeleitete Druckgas (bei geöffnetem ersten Steuerventil 31) auf ein vorgegebenes Druckniveau zu erhöhen. Beispielsweise kann das Druckgas auf Formgasdruckniveau (in einer Thermoformmaschine auf einen Druck im Bereich von 6-8 bar, bevorzugt auf 6 bar Überdruck) erhöht (komprimiert) werden. Das auf das vorgegebene Druckniveau erhöhte Druckgas kann dann dem Drucktank 120 der Umformmaschine 1 für einen weiteren Umformprozess zugeführt werden.
Mit der hier beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtung 10 ist es möglich, wenigstens einen Teil des im Zuge eines Umformprozesses im Formwerkzeug 110 verwendeten Druckgases dem Drucktank 120 der Umformmaschine 1 wieder zuzuführen. Denkbar ist beispielsweise ein Betrieb der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 (durch entsprechende Schaltung der Steuerventile 31, 32) derart, dass im Wesentlichen das gesamte in einem Umformprozess verwendete Druckgas recycelt und wieder auf Formgasdruckniveau gebracht wird. Denkbar ist aber auch ein Betrieb der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 (durch entsprechende Schaltung der Steuerventile 31, 32) derart, dass lediglich ein Anteil (beispielsweise der Hochdruckanteil) des Druckgases aus dem Formwerkzeug 110 recycelt und wieder auf Formgasdruckniveau gebracht wird, während ein im Formwerkzeug 110 verbleibender Niederdruckgasanteil durch Umschaltung der Ventile 31, 32 über den Entlüftungskanal 20 an die Umgebung abgegeben wird.
Unabhängig vom konkreten Betrieb kann durch die hier beschriebene Druckgasrecyclingvorrichtung 10 ein Großteil des im Formwerkzeug 110 verwendeten Druckgases schnell und effizient zurückgewonnen werden. Insbesondere ist die hier beschriebene Vorrichtung 10 platzsparend und einfach aufgebaut und kann somit leicht in die Umformmaschine integriert werden. Insbesondere kann die Länge der Rückführleitung 12 auf ein notwendiges Minimum reduziert werden, so dass eine effiziente und schnelle Rückführung des Druckgases aus dem Formwerkzeug 110 ermöglicht wird.
In Zusammenhang mit der 2 wird eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckgasrecyclingvorrichtung 10a beschrieben, wobei Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10a, die baugleich oder funktionell ähnlich zu Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 in der 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10a ist mit einer Umformmaschine 1, wie beispielsweise einer Thermoformmaschine, pneumatisch gekoppelt. Die Umformmaschine 1 und deren Komponenten, insbesondere das Formwerkzeug 110, der Drucktank 120, das Zuführleitungssystem 300 und die externe Druckgasversorgung 200 wurden bereits in Zusammenhang mit der 1 oben beschrieben und sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei auf die entsprechende Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 verwiesen.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10a umfasst eine Gasrückführleitung 12, einen Druckgasspeicher 16 sowie eine zwischen dem Druckgasspeicher 16 und einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 oder der Umformmaschine 1 angeordnete erste Steuerventileinrichtung 30. Der Druckgasspeicher 16 ist über die erste Steuerventileinrichtung 30 und die Rückführleitung 12 mit dem Druckgasanschluss der Umformmaschine 1 bzw. des Formwerkzeugs 110 pneumatisch koppelbar.
Die Steuerventileinrichtung 30 entspricht in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise der Steuerventileinrichtung 30 in 1 und wird daher nicht nochmals beschrieben. Vielmehr sei auf die entsprechende Beschreibung weiter oben verwiesen. Der Unterschied zu der Vorrichtung 10 in 1 besteht im Wesentlichen darin, dass bei einer Schaltung der Steuerventileinrichtung 30 bzw. des ersten Steuerventils 31 in den ersten Schaltzustand der Druckgasspeicher 16 (und nicht der Druckgasverstärker 14 wie in 1) mit dem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 bzw. der Umformmaschine 1 gekoppelt ist. Somit kann wenigstens ein Teil des im Formwerkzeug 110 bzw. in der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 befindlichen Druckgases (Formgases) über die Rückführleitung 12 in den Druckgasspeicher 16 eingeleitet und dort zwischengespeichert werden. Bei einer Schaltung der Steuerventileinrichtung 30 bzw. des ersten Steuerventils 31 in den zweiten Schaltzustand wird der Druckgasspeicher 16 von dem Druckgasanschluss entkoppelt. In diesem Schaltzustand kann kein Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 zu dem Druckgasspeicher 16 gelangen. Vielmehr kann im zweiten Schaltzustand des Steuerventils 31 Druckgas in den Entlüftungskanal 20 gelangen, wie in Zusammenhang mit 1 weiter oben beschrieben.
Der Druckgasspeicher 16 ist in der in 2 gezeigten Ausführungsform als Niederdruckspeicher ausgebildet. Er speichert das eingeleitete Druckgas bei einem im Vergleich zum Druck des Formgases niedrigerem Druckniveau (beispielsweise 3 bar Überdruck).
Der Niederdruckspeicher 16 ist ausgangsseitig über eine zweite Steuerventileinrichtung 40 und einen Abschnitt 12a der Rückführleitung 12 mit einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 oder der Umformmaschine 1 gekoppelt bzw. koppelbar. Der Druckgasanschluss kann beispielsweise ein Druckgaseinlass für eine Niederdruckanwendung im Formwerkzeug 110 sein. Denkbar ist beispielsweise die Verwendung der im Niederdruckspeicher 16 zwischengespeicherten Druckluft als Niederhaltergas für das Formwerkzeug 110.
Die zweite Steuerventileinrichtung 40, ist zwischen dem Niederdruckspeicher 16 und dem Druckgasanschluss (Druckgaseinlass) angeordnet. Sie ist dazu ausgebildet, den Niederdruckspeicher 16 mit dem Druckgasanschluss (Druckgaseinlass) des Formwerkzeugs 110 oder der Umformmaschine 1 wahlweise pneumatisch zu koppeln. Die zweite Steuerventileinrichtung 40 ist ähnlich zur ersten Steuerventileinrichtung 30 aufgebaut mit einem ersten Steuerventil 41 und einem in einem Entlüftungskanal 20 angeordneten zweiten Steuerventil 42. Das erste Steuerventil 41 ist dazu vorgesehen, in einem ersten Schaltzustand den Niederdruckspeicher 116 mit dem Druckgaseinlass der Niederdruckanwendung des Formwerkzeugs 110 zu koppeln. Das im Niederdruckspeicher 16 gespeicherte Niederdruckgas kann dann direkt in das Formwerkzeug 110 für eine Niederdruckanwendung (beispielsweise als Niederhaltergas für einen Niederhalter des Formwerkzeugs 110) gelangen. Durch Schalten des ersten Steuerventils 41 in einen zweiten Schaltzustand kann der Niederdruckspeicher 116 von dem Druckgaseinlass entkoppelt werden. In diesem Schaltzustand kann vielmehr die Niederdruckanwenwendung im Formwerkzeug 110 mit dem Entlüftungskanal 20 zur Entlüftung gekoppelt werden. Druckgas kann dann über den Rückführleitungsabschnitt 12a und die beiden tile 41, 42 bis zu dem Schalldämpfer 22 am Ende des Entlüftungskanals 20 gelangen, und von dort in die Umgebung (Atmosphäre) abgegeben werden.
Durch die hier beschrieben Druckgasrecyclingvorrichtung 10a ist es möglich, wenigstens einen Teil des im Formwerkzeug 110 bereitgestellten Formgases zu recyceln und bei niedrigem Druck zwischenzuspeichern. Das zwischengespeicherte Niederdruckgas kann dann direkt dem Formwerkzeug 110 oder der Umformmaschine 1 für eine Niederdruckanwendung wieder zugeführt werden. Eine zusätzliche Aufbereitung des zwischengespeicherten Niederdruckgases ist hierbei nicht notwendig.
In Zusammenhang mit der 3 wird eine weitere Ausführungsform einer Druckgasrecyclingvorrichtung 10b beschrieben, wobei Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10b, die baugleich oder funktionell ähnlich zu Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 in der 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10b ist wiederum mit einer Umformmaschine 1, wie beispielsweise einer Thermoformmaschine, pneumatisch gekoppelt. Die Umformmaschine 1 und deren Komponenten, insbesondere das Formwerkzeug 110, der Drucktank 120, das Zuführleitungssystem 300 und die externe Druckgasversorgung 200 wurden bereits in Zusammenhang mit der 1 beschrieben und sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei auf die entsprechende Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 verwiesen.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10b unterscheidet sich von der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 der 1 im Wesentlichen darin, dass die Druckgasrecyclingvorrichtung 10b neben einem Druckgasverstärker 14 zusätzlich noch einen Druckgasspeicher 16 umfasst. Der Druckgasverstärker 14 ist dem Druckgasspeicher 16 nachgeschaltet angeordnet. Der Druckgasspeicher 16 ist ähnlich zu der in der 2 gezeigten Ausführungsform als Niederdruckspeicher ausgebildet. Er speichert das vom Formwerkzeug 110 zurückströmende Druckgas bei einem im Vergleich zum Druck des Formgases niedrigerem Druckniveau.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10c umfasst ferner eine erste Steuerventileinrichtung 30, welche baugleich zur Steuerventileinrichtung 30 in der 1 ist und dieselbe Ventilfunktionen aufweist. Die erste Steuerventileinrichtung 30 ist zwischen dem Druckgasspeicher 16 und einem Druckgasanschluss der Formmaschine 1 oder einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 angeordnet. Durch Schalten der Steuerventileinrichtung 30 bzw. des ersten Steuerventils 31 der Steuerventileinrichtung 30 in den ersten Schaltzustand wird der Druckgasspeicher 16 mit dem Druckanschluss des Formwerkzeugs 110 bzw. der Umformmaschine 1 gekoppelt. Somit kann wenigstens ein Teil des im Formwerkzeug 110 bzw. in der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 befindlichen Druckgases (Formgases) über die Rückführleitung 12 in den Druckgasspeicher 16 eingeleitet und dort zwischengespeichert werden. Durch Schalten der Steuerventileinrichtung 30 bzw. des ersten Steuerventils 31 in den zweiten Schaltzustand wird der Druckgasspeicher 16 von dem Druckgasanschluss entkoppelt. In diesem Schaltzustand kann kein Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 zu dem Druckgasspeicher 16 gelangen. Vielmehr kann im zweiten Schaltzustand Druckgas in den Entlüftungskanal 20 gelangen, wie in Zusammenhang mit der 1 weiter oben beschrieben.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10b umfasst ferner eine zweite Steuerventileinrichtung 40b. Die zweite Steuerventileinrichtung 40b ist zwischen dem Niederdruckspeicher 16 und dem Druckgasverstärker 14 angeordnet und dazu ausgelegt, den Druckgasverstärker 14 wahlweise mit dem Niederdruckspeicher 16 zu koppeln. Durch Schalten der zweiten Steuerventileinrichtung 40b in einen ersten Schaltzustand, wird der Druckgasverstärker 14 mit dem Niederdruckspeicher 16 (über einen Abschnitt der Rückführleitung 18) pneumatisch gekoppelt. Druckgas kann aus dem Niederdruckspeicher 16 zum Druckgasverstärker 14 gelangen und von diesem auf ein gewünschtes Druckniveau erhöht werden. Das gewünschte Druckniveau kann hierbei ein Druck sein, der dem Formdruck der Umformmaschine 1 bzw. des Formwerkzeugs 110 entspricht. Das auf das gewünschte Druckniveau erhöhte Druckgas wird anschließend in den Drucktank 120 der Umformmaschine 1 eingespeist. Alternativ kann das Druckgas auch direkt dem Formwerkzeug 100 zugeführt werden. In diesem Fall ist das zweite Ende der Rückführleitung 12 nicht mit dem Drucktank 120 sondern mit einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 100 gekoppelt.
In Zusammenhang mit der 4a wird eine weitere Ausführungsform einer Druckgasrecyclingvorrichtung 10c beschrieben, wobei Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10c, die baugleich oder funktionell ähnlich zu Komponenten der Druckgasrecyclingvorrichtung 10 in der 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10c ist wiederum mit einer Umformmaschine 1, wie beispielsweise einer Thermoformmaschine, pneumatisch gekoppelt. Die Umformmaschine 1 und deren Komponenten, insbesondere das Formwerkzeug 110, der Drucktank 120, das Zuführleitungssystem 300 und die externe Druckgasversorgung 200 wurden bereits in Zusammenhang mit der 1 beschrieben und sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei auf die entsprechende Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 verwiesen.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10c umfasst die Komponenten 12, 14, 16, 30, 40b der Druckgasrecyclingvorrichtung 10b in 3. Es sei auf die Beschreibung der 3 verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Zusätzlich umfasst die Druckgasrecyclingvorrichtung 10c einen Ejektor 18. Dieser ist zwischen dem Niederdruckspeicher 16 und der ersten Steuerventileinrichtung 30 angeordnet. Durch Schalten der ersten Steuerventileinrichtung 30 in den ersten Schaltzustand kann Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 bzw. der wenigstens einen Formkavität 112 in die Rückführleitung 12 und durch den Ejektor 18 strömen. Der Ejektor 18 saugt abhängig vom Gasstrom durch den Ejektor 18 zusätzliche Luft (Niederdruckgas) an. Das Druckgas und die zusätzlich angesaugte Luft (Niederdruckgas) können dann im nachgeschalteten Niederdruckspeicher 16 zwischengespeichert werden.
4b zeigt eine weitere Druckgasrecyclingvorrichtung 10d, die sich von der Druckgasrecyclingvorrichtung 10c in 4a darin unterscheidet, dass kein Druckgasverstärker 16 vorgesehen ist. Ferner ist der Ejektor 18 dem Niederdruckspeicher 16 nachgeschaltet in der Druckzuführleitung 310 angeordnet. Durch Öffnen der zweiten Steuerventileinrichtung 40c kann Druckgas aus dem Niederdruckspeicher 16 durch den Ejektor 18 strömen. Somit kann Druckgas aus dem Niederdruckspeicher 16 zusammen mit Druckgas aus dem Drucktank 120 der Umformmaschine 1 bzw. dem Formwerkzeug 110 für einen nachfolgenden Umformprozess bereitgestellt werden.
In Zusammenhang mit der 5 wird eine weitere Ausführungsform einer Druckgasrecyclingvorrichtung 10e beschrieben. Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10e ist wiederum mit einer Umformmaschine 1, wie beispielsweise einer Thermoformmaschine, pneumatisch gekoppelt. Die Umformmaschine 1 und deren Komponenten, insbesondere das Formwerkzeug 110, der Drucktank 120, das Zuführleitungssystem 300 und die externe Druckgasversorgung 200 wurden bereits in Zusammenhang mit der 1 beschrieben und sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei auf die entsprechende Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 verwiesen.
Die Druckgasrecyclingvorrichtung 10e umfasst eine Rückführleitung 12, einen Vakuumerzeuger 19a und eine Steuerventileinrichtung 30, die zwischen dem Vakuumerzeuger 19a und einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs 110 bzw. der Umformmaschine 1 angeordnet ist. Die Steuerventileinrichtung 30 entspricht der Steuerventileinrichtung 30 in der 1. Es sei auf die entsprechende Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 weiter oben verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Der Vakuumerzeuger 19a ist mit einem Vakuumspeicher 19b pneumatisch gekoppelt. Durch Schalten der ersten Steuerventileinrichtung 30 in den ersten Schaltzustand kann Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 in die Rückführleitung 12 strömen und zum Vakuumerzeuger 19a gelangen. Der Vakuumerzeuger 19a arbeitet nach dem Venturi-Prinzip. Er ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Druckgasstrom in der Rückführleitung 18 ein Vakuum im Vakuumspeicher 19b zu erzeugen.
Das Vakuum im Vakuumspeicher 19b kann über eine Vakuumrückführleitung (in der 5 nicht dargestellt) der Umformmaschine 1 oder dem Formwerkzeug 100 für einen nachfolgenden Formprozess zugeführt werden (beispielsweise als Formtassenvakuum). In der in Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Ausführungsform wird somit die im Formwerkzeug 110 verwendete Druckluft energetisch recycelt (durch Erzeugung des Vakuums).
Denkbar ist aber auch eine Implementierung, bei der das durch den Vakuumerzeuger 19b strömende Druckgas in einem nachfolgenden Druckgasspeicher (Niederdruckspeicher 16) (in 5 nicht dargestellt) zwischengespeichert wird und anschließend mit Hilfe eines Druckgasverstärkers 14 auf ein vorgegebenes Druckniveau erhöht wird, wie in Zusammenhang mit den Ausführungsformen in den 3 und 4a beschrieben.
In Zusammenhang mit den 6a und 6b wird eine Druckgasrecyclingvorrichtung 10f mit einem Druckgasspeicher 16 gezeigt, der ein variabel einstellbares Füllvolumen 16c aufweist. Hierfür umfasst der Druckgasspeicher 16 einen Druckzylinder 16a, in welchem ein parallel zur Zylinderachse verschiebbarer Druckkolben 16b aufgenommen ist (siehe 6b). Über den Verschiebungsweg s des Druckkolbens 16b kann ein vorgegebenes Füllvolumen 16c eingestellt werden. Das Füllvolumen 16c kann auf das zu recycelnde Druckgasvolumen abgestimmt werden und hängt von der Ausgestaltung des Formwerkzeugs 110, insbesondere von dem Füllvolumen der wenigstens einen Formkavität 112 im Formwerkzeug 110 ab. Es versteht sich, dass der in den 6a und 6b gezeigte Druckgasspeicher mit variablem Füllvolumen auch in den oben beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen 10a, 10b, 10c, 10d der 2, 3, 4a und 4b zum Einsatz kommen kann.
In der in 6a gezeigten Konfiguration ist die Druckgasrecyclingvorrichtung 10f über eine Rückführleitung 12 und eine Steuerventileinrichtung 30 mit einem Druckgasanschluss der Umformmaschine 1 oder des Formwerkzeugs 110 gekoppelt. Die Umformmaschine 1 ist baugleich zur Umformmaschine 1 in 1, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Die Steuerventileinrichtung 30 entspricht der in Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Steuerventileinrichtung 30, auf deren Beschreibung ebenso verwiesen wird.
Durch Schalten der Steuerventileinrichtung 30 bzw. des ersten Steuerventils 31 der Steuerventileinrichtung 30 in den ersten Schaltzustand steht der Druckgasspeicher 16 mit dem Formwerkzeug 110 (bzw. mit der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110) pneumatisch in Verbindung. Es kann im Zuge eines (partiellen) Druckgasrecyclings ein vorgegebenes Druckgasvolumen mit einem gewünschten Druck (z.B. 3 bar wie in 6a dargestellt) vom Formwerkzeug 110 in den Druckgasspeicher 16 verschoben werden. Der im Formwerkzeug 110 verbleibende Druckgasanteil kann durch Schalten der Steuerventileinrichtung 30 in den zweiten Schaltzustand an die Umgebung abgegeben werden, wodurch das Formwerkzeug 110 vollständig entlüftet wird.
Im Zuge eines erneuten Druckgasfüllvorgangs für einen nachfolgenden Umformprozess kann die Steuerventileinrichtung 30 wieder in den ersten Schaltzustand geschaltet werden, wodurch der Druckgasspeicher 16 mit dem Formwerkzeug 110 erneut gekoppelt wird. Das im Druckgasspeicher 16 gespeicherte recycelte Druckgas aus dem vorangegangenen Umformprozess kann nun ganz oder zumindest teilweise über die Rückführleitung 12 wieder in die wenigstens eine Kavität 112 verschoben werden. Die wenigstens eine Kavität 112 wird durch das verschobene Druckgasvolumen zumindest teilweise gefüllt (vorgefüllt). Ein zum vollständigen Befüllen der wenigstens einen Formkavität 112 noch fehlender Druckgasanteil kann aus dem Drucktank 120 entnommen werden und über die Zuführleitung 310 in die wenigstens eine Formkavität 112 verschoben werden.
In Zusammenhang mit der 7 wird ein Verfahren zum Recyceln von in einem Umformprozess einer Umformmaschine verwendetem Druckgas beschrieben. Das Verfahren kann mit Hilfe einer der oben beschriebenen Druckgasrecyclingvorrichtungen durchgeführt werden und umfasst die folgenden Schritte.
In einem Schritt S10 wird wenigstens ein Teil des in einem Umformprozess verwendeten Druckgases in die Druckgasrecyclingvorrichtung eingeleitet. Hierbei wird ein erster Druckgasanteil des in dem Formwerkzeug 110 (bzw. in der wenigstens eine Formkavität 112) zur Artikelausformung verwendeten Druckgases nach Artikelausformung in die Rückführleitung 12 eingeleitet und in einem Druckgasspeicher 16 (z.B. Niederdruckspeicher) der Druckgasrecyclingvorrichtung zwischengespeichert. Der in dem Formwerkzeug 110 (bzw. in der wenigstens einen Formkavität 112) verbleibende zweite Druckanteil (Restdruckanteil) wird anschließend an die Umgebung abgeleitet, um eine vollständige Entlüftung des Formwerkzeugs 110 zu erreichen. Das Verhältnis von erstem Druckgasanteil zu zweitem Druckgasanteil kann über die erste Steuerventileinrichtung 30 variabel gesteuert werden. Das Verhältnis zwischen recyceltem erstem Druckgasanteil und nicht-recyceltem zweitem Druckgasanteil kann von der Bauart der Druckgasrecyclingvorrichtung abhängen und wird in der Regel so gewählt, dass der Formtakt der Umformmaschine durch das beschriebene Druckgasrecycling nicht merkenswert verlangsamt wird.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt S20 des Bereitstellens wenigstens eines Teils des in dem Druckgasspeicher 16 zwischengespeicherten Druckgases für einen weiteren Umformprozess. Der weitere Umformprozess kann hierbei ein nachfolgender Umformprozess sein, welcher einem Umformprozess, von dem das Druckgas recycelt wurde, (unmittelbar) nachfolgt. Der Schritt des Bereitstellens kann hierbei die Unterschritte des Einleitens wenigstens eines Teils des in dem Druckgasspeicher 16 gespeicherten Druckgases in das Formwerkzeug 110 umfassen, um das Formwerkzeug 110 mit Druckgas zu befüllen bzw. vorzufüllen. Reicht dieser Druckgasanteil nicht aus, kann das Verfahren ferner den Unterschritt des vollständigen Befüllens des Formwerkzeugs 110 mit Druckgas aus einer weiteren Druckgasquelle (zum Beispiel dem Drucktank 120 der Umformmaschine 1) umfassen.
In Zusammenhang mit der 8 wird anhand der in 6a gezeigten Umformmaschine 1 und Druckgasrecyclingvorrichtung 10f eine konkrete Implementierung des in 7 beschriebenen Verfahrens erläutert. Hierzu ist in dem Diagramm in 8 der zeitliche Druckverlauf des Druckgases im Formwerkzeug 110 (siehe Druckgaskurve 720) sowie im Druckgasspeicher 16 (siehe Druckgaskurve 730) der Druckgasrecyclingvorrichtung 10f für wenigstens einen Formtakt gezeigt. Als Referenz ist auch der zeitliche Druckverlauf des Druckgases im Formwerkzeug 110 ohne die erfindungsgemäße Druckgasrecyclingvorrichtung gezeigt (siehe Druckgaskurve 710). Ferner wird in den Darstellungen 750, 751, 752, 753 und 754 die Umformmaschine 1 mit Formwerkzeug 110 und integrierter Druckgasrecyclingvorrichtung 10f zu den Zeitpunkten t0, t1, t2, t3 und t4 gezeigt.
Für die weitere Diskussion wird angenommen, dass sich zum Zeitpunkt t0 die Umformmaschine 1 zu Beginn eines neuen Umformprozesses (Formtakt) befindet. Entsprechend beträgt der Formdruck (siehe Kurve 720) im Formwerkzeug 110 zum Zeitpunkt t0 0 bar, da noch kein Druckgas (Formgas) in das Formwerkzeug 110 bzw. in die wenigstens eine Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 eingeleitet wurde. Der Druckgasspeicher 16 ist mit Druckgas aus einem vorangegangenen Umformprozess (Formtakt) gefüllt und weist einen Druck von 3 bar auf (siehe Kurve 730 zum Zeitpunkt t0). Ferner ist der Drucktank 120 der Umformmaschine 1 über die externe Druckgasversorgung gefüllt. Er weist einen Druck von 6 bar auf, welcher im vorliegenden Beispiel dem Formdruck entspricht, der im Formwerkzeug 110 zur Ausformung der Artikel verwendet wird.
Zu einem späteren Zeitpunkt t1 wird nun die wenigstens eine Kavität 112 des Formwerkzeugs 110 mit Hilfe des im Druckgasspeicher 16 zwischengespeicherten recycelten Druckgases befüllt. Hierdurch fällt der Druck im Druckgasspeicher 16 auf 1,5 bar (siehe auch Linie 730 im Diagramm), während gleichzeitig der Druck im Formwerkzeug 110 (bzw. in der wenigstens einen Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110) auf 1,5 bar ansteigt. Das Formwerkzeug 110 bzw. die wenigstens eine Formkavität 112 des Formwerkzeugs 110 wird nun mit Hilfe von zusätzlichem Druckgas aus dem Drucktank 120 weiter befüllt, bis das gewünschte Druckniveau (Formdruck von 6 bar) zum Zeitpunkt t2 erreicht wird (siehe Darstellung 752 sowie die Kurve 720). Im Formwerkzeug 110 kann nun mit Hilfe des Formdrucks von 6 bar der wenigstens eine Artikel in der wenigstens einen Formkavität 112 vollständig ausgeformt werden.
Nach der Ausformung des wenigstens einen Artikels und noch während des Umformprozesses wird Druckgas aus dem Formwerkzeug 110 (bzw. der wenigstens einen Formkavität 112) in die Druckgasrecyclingvorrichtung 10f abgeleitet und im Druckgasspeicher 16 der Druckgasrecyclingvorrichtung 10f zwischengespeichert. Hierdurch sinkt der Druck im Formwerkzeug 110 von 6 bar auf 3 bar ab, während gleichzeitig der Druck im Druckgasspeicher 16 von 1,5 bar auf 3 bar ansteigt (siehe Darstellung 753 sowie Kurven 720 und 730 zum Zeitpunkt t3).
Der verbleibende Druckgasanteil in der wenigstens einen Formkavität 112 wird über die Ventileinrichtung 30 anschließend an die Umgebung entlüftet. Dadurch fällt der Druck im Formwerkzeug 110 bzw. in der wenigstens einen Formkavität 112 wieder auf 0 bar ab (siehe Darstellung 754 sowie Kurve 720 zum Zeitpunkt t4). Der Druckgasspeicher 16 ist wieder mit rekuperiertem Gas gefüllt, das für einen nachfolgenden Formtakt bzw. Umformprozess zur Verfügung steht.
Ein Vergleich der Druckgaskurve 720 mit der Referenzkurve 710 zeigt, dass der Abbau des Formdrucks nach Ausformen durch die hier beschriebene Druckgasrecyclingtechnik nicht nennenswert verzögert wird. Vielmehr kann ein erster Anteil (Hochdruckanteil) gemäß der vorliegenden Technik bereits unmittelbar nach Ausformung des wenigstens einen Artikels in der wenigstens einen Formkavität 112 in die Druckgasrecyclingvorrichtung abgeleitet werden, während bei Standardverfahren die Entlüftung wesentlich später einsetzt. Insofern ermöglichen das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Vorrichtung das Recyceln eines wesentlichen Teils des in einem Formwerkzeug verwendeten Druckgases, ohne hierbei die Geschwindigkeit des Umformprozesses nennenswert zu beeinflussen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016103237 A1 [0003]
DE 102011005189 A1 [0005]
DE 3111925 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung (10, 10a-10f) zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine (1), wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Teil des in einem Umformprozess der Umformmaschine (1) verwendeten Druckgases der Umformmaschine (1) zur Verwendung in einem weiteren Umformprozess wieder zuzuführen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) wenigstens eine mit einem Druckgasanschluss der Umformmaschine (1) oder einem Druckgasanschluss eines Formwerkzeugs (110) der Umformmaschine (1) koppelbare Gasrückführleitung (12) umfasst, die zur Rückführung wenigstens eines Teils des nach einem Umformprozess freiwerdenden Druckgases vorgesehen ist.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) wenigstens einen in der wenigstens einen Gasrückführleitung (12) angeordneten Druckgasverstärker (14) umfasst, der dazu vorgesehen ist, den Druck des rückzuführenden Druckgases auf ein vorgegebenes Druckniveau zu erhöhen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 3, wobei das vorgegebene Druckniveau maximal dem in der Umformmaschine (1) oder Formwerkzeug (110) verwendeten Formdruckniveau entspricht.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) mit einem Drucktank (120) der Umformmaschine (1) oder einem Druckgasanschluss des Formwerkzeugs (110) der Umformmaschine (1) koppelbar ist und dazu vorgesehen ist, das erhöhte Druckgas dem Drucktank oder dem Formwerkzeug (110) der Umformmaschine (1) zuzuführen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) wenigstens einen in der wenigstens einen Gasrückführleitung (12) angeordneten Druckgasspeicher (16) umfasst, der zur Zwischenspeicherung des in die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) eingeleiteten Druckgases vorgesehen ist.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 6, wobei der wenigstens eine Druckgasspeicher (16) ein variabel einstellbares Füllvolumen aufweist.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der wenigstens eine Druckgasspeicher (16) ein Niederdruckspeicher ist.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Teil des im Niederdruckspeicher gespeicherten Druckgases der Umformmaschine (1) oder dem Formwerkzeug (110) für eine Niederdruckanwendung wieder zuzuführen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Druckgasverstärker (14) dem Druckgasspeicher (16) nachgeschaltet angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, das aus dem Druckgasspeicher (16) entnommene Gas auf ein vorgegebenes Druckniveau zu erhöhen und der Umformmaschine (1) oder dem Formwerkzeug (110) der Umformmaschine (1) zuzuführen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Druckgasverstärker (14) vor dem Druckgasspeicher (16) angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, das in die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) eingeleitete Druckgas auf ein vorgegebenes Druckniveau zu erhöhen und in dem Druckgasspeicher (16) zwischenzuspeichern.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, ferner umfassend einen Ejektor (18), der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem durch den Ejektor (18) strömenden Druckgas Umgebungsluft oder Niederdruckgas aus einer weiteren Druckgasquelle anzusaugen und in die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) einzuspeisen.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 12 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Ejektor (18) vor dem Druckgasspeicher (16) angeordnet ist, um die durch den Ejektor (18) angesaugte Gas in dem Druckgasspeicher (16) zwischenzuspeichern.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach Anspruch 12 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Ejektor (18) dem Druckgasspeicher (16) nachgeschaltet angeordnet ist und die durch den Ejektor (18) angesaugte Gas der Umformmaschine (1) oder dem Formwerkzeug (110) zugeführt wird.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) eine erste Steuerventileinrichtung (30) umfasst, die zur Steuerung der Einleitung des nach einem Umformprozess oder während einem Umformprozess freiwerdenden Druckgases in die wenigstens eine Gasrückführleitung (12) vorgesehen ist.
Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei die Vorrichtung (10, 10a-10f) eine zweite Steuerventileinrichtung (40, 40b) umfasst, die zur Steuerung der Rückführung des in der Vorrichtung (10, 10a-10f) zwischengespeicherten Druckgases in die Umformmaschine (1) oder in das Formwerkzeug (110) vorgesehen ist.
Vorrichtung (10e) zum Recyceln von Druckgas aus einer Umformmaschine (1), wobei die Vorrichtung (10e) umfasst: - wenigstens eine mit einem Druckgasanschluss der Umformmaschine (1) oder einem Druckgasanschluss eines Formwerkzeugs (110) der Umformmaschine (1) koppelbare Gasrückführleitung (12); und - wenigstens einen in der der wenigstens einen Gasrückführleitung (12) angeordneten Vakuumerzeuger (19a), wobei der Vakuumerzeuger (19a) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem aus der Umformmaschine (1) oder dem Formwerkzeug (110) in die Gasrückführleitung (12) eingeleiteten Druckgasstrom ein Vakuum zu erzeugen.
Vorrichtung (10e) nach Anspruch 17, ferner umfassend einen mit dem Vakuumerzeuger (19a) gekoppelten Vakuumspeicher (19b) zur Zwischenspeicherung des erzeugten Vakuums.
Vorrichtung (10e) nach Anspruch 18, wobei der Vakuumspeicher (19b) mit der Umformmaschine (1) oder dem Formwerkzeug (110) der Umformmaschine (1) zur bedarfsweisen Zuführung wenigstens eines Teils des erzeugten Vakuums koppelbar ist.
Umformmaschine (1), insbesondere Thermoformmaschine, umfassend: - ein Formwerkzeug (110), insbesondere ein Thermoformwerkzeug, zur Herstellung von Formteilen; und - die Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Recyceln von im Formwerkzeug (110) verwendetem Druckgas.
Verwendung der Vorrichtung (10, 10a-10f) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 in einer Umformmaschine (1), insbesondere einer Thermoformmaschine, zum wenigstens teilweisen Recyceln von in der Umformmaschine (1) verwendetem Druckgas.
Verfahren zum Recyceln von in einem Umformprozess einer Umformmaschine (1) verwendetem Druckgas, wobei das Verfahren umfasst: - Einleiten (S10) wenigstens eines Teils des in einem Umformprozess verwendeten Druckgases in einen Druckgasspeicher (16) einer Druckgasrecyclingvorrichtung (10, 10a-10f); und - Bereitstellen (S20) wenigstens eines Teils des in dem Druckgasspeicher (16) eingeleiteten Druckgases für einen weiteren Umformprozess.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Schritte des Einleitens und Bereitstellens des Druckgases mit jedem Prozesstakt der Umformmaschine (1) wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Schritt des Einleitens folgende Unterschritte umfasst: - Einleiten eines ersten Druckgasanteils aus einem Formwerkzeug (110) einer Umformmaschine (1) in den Druckgasspeicher (16); und - anschließendes Ableiten eines zweiten Druckgasanteils an die Umgebung, um eine vollständige Entlüftung des Formwerkzeuges (110) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der erste Druckgasanteil nach Ausformen eines Artikels im Formwerkzeug (110) in den Druckgasspeicher (16) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Schritt des Bereitstellens die folgenden Unterschritte umfasst: - Einleiten wenigstens eines Teils des in dem Druckgasspeicher (16) gespeicherten Druckgases in das Formwerkzeug (110), um das Formwerkzeug (110) zumindest teilweise mit Druckgas zu befüllen; und - vollständiges Befüllen des Formwerkzeuges (110) mit Druckgas aus einer weiteren Druckgasquelle (120).
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei das Verfahren ferner umfasst: - Erhöhen des in der Druckgasrecyclingvorrichtung (10, 10a-10f) zwischengespeicherten Druckgases auf ein vorgegebenes Druckniveau.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei wenigstens ein Teil des in der Druckgasrecyclingvorrichtung (10, 10a-10f) zwischengespeicherten Druckgases auf maximal Formdruckniveau erhöht wird und als Formgas einem nachfolgenden Umformprozess bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei wenigstens ein Teil des in der Druckgasrecyclingvorrichtung (10, 10a-10f) eingeleiteten Druckgases auf einem im Vergleich zu einem Formdruckniveau niedrigerem Druckniveau für eine nachfolgende Niederdruckanwendung im Druckgasspeicher (16) gespeichert wird.