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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Dichtigkeitsüberwachung
eines mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle über eine
Befülleitung befüllbaren
Dichtungselements. Weiterhin wird ein mit einer derartigen Einrichtung
ausgerüstetes
Dichtungssystem zum Abdichten von zwei oder mehr Formelementen einer
Form zur Herstellung von Kunststofformteilen angegeben. Schließlich betrifft
die Erfindung eine Form zur Herstellung von Kunststofformteilen
mit wenigstens zwei Formelementen, welche ein vorstehend genanntes
Dichtungssystem enthält.
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In verschiedenen Bereichen, so auch
bei der Herstellung von Kunststofformteilen, wie z. B. Kunststofformteilen
aus geschäumten
Kunststoff, ist es üblich
verschiedene Elemente, bspw. Formelemente einer Gesamtform, mittels
mit einem Druckmedium befüllbarer
Dichtungselemente gegeneinander abzudichten. Zum Befüllen der
Dichtungselemente sind diese in der Regel über eine Befülleitung
mit einer Druckquelle verbunden bzw. verbindbar, aus der das Druckmedium
durch die Befülleitung
in das Innere des Dichtmediums geleitet werden kann. Solche Dichtungselemente
sind bspw. hohle Dichtschnüre, deren
innen liegender Hohlraum mit einem Druckmedium, bspw. Druckluft,
befüllt
werden kann. Durch das Befüllen
mit dem Druckmedium werden die Dichtschnüre aufgeblasen und legen sich
eng an die gegeneinander abzudichtenden Teile an und sorgen so für einen
guten Dichteffekt.
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Nun kann es vorkommen, daß bspw.
durch Materialermüdung
der Dichtungselemente oder durch Risse oder kleine Löcher in
den Dichtungselementen diese undicht werden und ihre Dichtfunktion auch
dann nicht mehr zufrieden stellend erfüllen können, wenn sie dauerhaft an
die Druckquelle angeschlossen sind.
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Es wird angestrebt, derartige Defekte
bzw. Ausfälle
der Dichtungselemente frühzeitig
feststellen und hinsichtlich des defekten Dichtungselementes lokalisieren
zu können.
Um dieses zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen worden, in die
Befülleitung
ein schaltbares Sperrventil und zwischen das Sperrventil und den
mit dem Druckmedium befüllbaren
Druckraum ein Manometer zu installieren und während des Betriebes des Dichtungselementes
das Sperrventil zu schließen
und den von dem Manometer gemessenen Druckabfall über die
Zeit zu beobachten. Wenn dieser Druckabfall zu groß ist, ist
eine Undichtigkeit des Druckraumes des Dichtungselementes festgestellt,
das Dichtungselement als defekt identifiziert.
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Diese Methode ist grundsätzlich gut
geeignet, defekte Dichtungselemente zu identifizieren, hat jedoch
einen erheblichen Nachteil: In der Zeit, in der das Sperrventil
geschlossen ist, und der Druckabfall beobachtet wird, ist das Dichtungselement
von der Druckquelle getrennt. Wenn nun das Dichtungselement eine
erhebliche Undichtigkeit aufweist, kann es im schlimmsten Fall dazu
kommen, daß dieses
innerhalb kürzester
Zeit so viel Druck verliert, daß die
abzudichtende Stelle undicht wird. Dies kann bei einer oben erwähnten Form
zur Herstellung von Kunststofformteilen zu einem Verlust der gerade
produzierten Charge führen.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe
der Erfindung, eine Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium
aus einer Druckquelle über
eine Befülleitung
befüllbaren
Dichtungselements anzugeben, die zum Überwachen des Dichtungselementes
eine Trennung des Druckraumes von der Druckquelle nicht erforderlich
macht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit
der Erfindung eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
vorgeschlagen.
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Das Grundprinzip der Erfindung besteht
darin, die Detektion eines schadhaften mit einem Druckmedium zu
befüllenden
Dichtungselementes nicht über
eine Druckmessung sondern über
eine Strömungsmessung
in einer separaten, parallel zu der eigentlichen Befülleitung
geführten Überwachungsleitung
durchzuführen.
Hierzu wird die Befülleitung
von dem Druckraum des Dichtungselementes getrennt, bspw. mittels
eines Sperrventils, und mit dem Strömungswächter festgestellt, ob Druckmedium
aus der Druckquelle in der Überwachungsleitung
in den Druckraum des Dichtungselementes strömt. Ist dies der Fall, ist
der Druckraum des Dichtungselementes undicht, das Dichtungselement
ist defekt. Jedoch strömt
durch die Überwachungsleitung
weiterhin Druckmedium in den Druckraum des Dichtungselementes, und
erhält
so den Druck in dem Druckraum und damit die Dichtfunktion des Dichtungselementes aufrecht.
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Wird ein Strom des Druckmediums in
der Überwachungsleitung
festgestellt, gibt ein Signalschalter ein Signal aus, welches zur
Meldung des festgestellten Defektes weiterverwendet werden kann.
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Ein gemäß Anspruch 2 angeordnetes Rückschlagventil
verhindert bei etwaigen Defekten in der Überwachungsleitung ein Rückströmen des
Druckmediums aus dem Druckraum des Dichtungselementes und damit
dessen Ausfall.
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Ein gemäß Anspruch 3 in der Überwachungsleitung
angeordnetes Ventil gestattet, die Überwachungsleitung gezielt
zu schalten, also auch gezielt Überwachungen
des Zustandes des Dichtungselementes vorzunehmen. Zudem kann bei
gesperrter Überwachungsleitung
der Druck aus dem Druckraum des Dichtungs elementes gezielt über eine
andere Leitung, bspw. die Befülleitung,
abgelassen werden.
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Ein nach einer Weiterbildung der
Erfindung gemäß Anspruch
4 vorgesehener Partikelfilter verhindert, daß mit dem Druckmedium Partikel
in den Strömungswächter gelangen
und dessen Funktion gefährden
können.
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Eine Anbindung des Signals des Signalschalters
an eine Computersteuerung, wie sie gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen
ist, erlaubt eine gezielte Ortung des defekten Dichtungselementes.
Dies ist insbesondere bei Anordnungen mit einer Vielzahl von mit
einem Druckmedium befüllbaren
Dichtungselementen von erheblichem Vorteil, da der Fehler ohne weiteres
schnell und problemlos geortet werden kann. Als Computersteuerung
kommt bspw. eine SPS in Frage, die bei festgestelltem Defekt eines Dichtungselementes
bspw. in Klartext die Benennung des defekten Dichtungselementes
ausgeben kann.
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Die in Anspruch 6 vorgeschlagene
Beschaltung des Signalschalters hat den Vorteil, daß bei Ausfall
des Signalschalters oder eines anderen Elementes in dem Kreis, das
heißt
bei einem Abfall des Signals auf ein „low" Signal, ein Defekt angezeigt wird. Andernfalls
könnte
es sein, daß bei
einem aufgrund eines Fehlers bei einer auftretenden Durchströmung des
Strömungswächters ausbleibenden
Signal ein Defekt des Dichtungselementes nicht erkannt wird.
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Weiter wird gemäß Anspruch 7 ein Dichtungssystem
zur Abdichtung zweier oder mehrerer Formelemente einer Form zur
Herstellung von Kunststofformteilen vorgeschlagen, welches neben
einem mit einem Druckmedium befüllbaren
Dichtungselement eine wie vorstehend beschriebene Einrichtung enthält.
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Schließlich wird gemäß Anspruch
8 eine Form zur Herstellung von Kunststofformteilen angegeben, die
zur Abdichtung zweier oder mehrerer Formelemente gegeneinander ein
wie in Anspruch 7 beschriebenes Dichtungssystem enthält.
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Die Erfindung beinhaltet auch einen
als Verfahren anzusehenden Aspekt, der zwar aufgrund der Rechtsnatur
eines Gebrauchsmusters nicht unter den Schutzumfang dieses Schutzrechtes
fallen kann, der hier allerdings dennoch offenbart werden soll.
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Ein Verfahren zur Dichtigkeitsüberwachung von
einem mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle über eine
Befülleitung
befüllbaren
Dichtungselement beinhaltet folgende Schritte:
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- a) Befüllen
eines Druckraumes in dem Dichtungselement mit dem Druckmedium über die
Befülleitung,
- b) Schließen
der Befülleitung,
- c) Öffnen
bzw. Anschließen
einer parallel zu der Befülleitung
geführten,
die Druckquelle mit dem Druckraum verbindenden Überwachungsleitung,
- d) Feststellen einer Strömung
des Druckmediums in der Überwachungsleitung
und
- e) Bei festgestellter Strömung
Ausgeben eines einen Defekt anzeigenden Signals.
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Zweckmäßigerweise werden die Schritte
b) und c) mit einer gewissen Verzögerung zeitversetzt ausgeführt.
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Nachfolgend wird die Erfindung in
anhand der beigefügten
Figuren geschilderten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Aus
dieser Beschreibung lassen sich weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung erkennen. In den Figuren zeigen:
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1 einen
schematischen Schaltplan zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,
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2 ein
Formelement einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen als
ein Anwendungsbeispiel für
ein mit einem Druckmedium befüllbares
Dichtelement und
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3 einen
Schnitt durch das in 2 gezeigte
Formelement entlang der Linie III – III in 2.
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In 1 ist
schematisch die Verschaltung eines Dichtungssystems 1 gezeigt,
welches eine erfindungsgemäße Einrichtung
zur Dichtigkeitsüberwachung
eines mit einem Druckmedium, hier Preßluft, befüllbaren Dichtelementes 2 in
Form einer aufblasbaren Dichtschnur aufweist. Das Dichtelement 2 weist
in seinem Innern einen mit Preßluft
befüllbaren Druckraum
auf, der an eine Befülleitung 3 angeschlossen
ist. Die Befülleitung 3 ist
mit einer Druckquelle 4, hier einer Preßluftquelle, verbunden. In
der Druckleitung 3 ist ein Druckminderer 5 angeordnet, mit
welchem der Eingangsdruck der Preßluft, der etwa 3 bis 5 bar
beträgt
auf einen Druck von 2 bis 5 bar eingestellt werden kann. An dem
Druckminderer 5 ist ein Manometer 6 zum Ablesen
des in der Befülleitung
eingestellten Preßluftdruckes
angeordnet.
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Weiter ist in der Befülleitung 3 zwischen
dem Druckminderer 5 und dem Dichtungselement 2 ein schaltbares
Wegeventil 7 angeordnet, mit dem die Befülleitung 3 gezielt
geöffnet
und geschlossen werden kann. Zwischen dem Wegeventil 7 und
dem Dichtungselement 2 ist noch ein gesteuertes Rückschlagventil 8 angeordnet, über welches
der Druckraum des Dichtungselementes 2 gezielt entlüftet werden
kann, welches ansonsten jedoch einen Rückstrom der Pressluft aus dem
Druckraum des Dichtungselementes 2 in Richtung des Wegeventils 7 verhindert.
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Der bisher geschilderte Kreis dient
dem Be- und Entlüften
des Dichtungselementes 2 mit Preßluft.
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Zum Überwachen der Dichtigkeit des
Druckraumes des Dichtungselementes 2 sind in das System
zusätzlich
folgende Komponenten installiert: Zwischen dem Druckminderer 5 und
dem Wegeventil 7 zweigt von der Befülleitung 3 eine Überwachungsleitung 9 ab,
die bis zu einem Punkt zwischen dem gesteuerten Rückschlagventil 8 und
dem Dichtungselement 2 parallel zu der Befülleitung 3 geführt ist.
In der Überwa chungsleitung 9 sind
ausgehend von der direkt hinter dem Druckminderer 5 gelegenen
Abzweigung stromab in dieser Reihenfolge die folgenden Komponenten
angeordnet: ein schaltbares Ventil 10, ein Partikelfilter 11,
ein Strömungswächter 12 mit einem
Reed-Kontakt-Schalter 13 und ein Rückschlagventil 14,
welches ein Rückströmen von
Preßluft
aus dem Druckraum des Dichtungselementes 2 in die Überwachungsleitung 9 und
somit ein ungewolltes Entlüften
des Dichtungselementes 2 verhindert.
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Die Dichtigkeitsüberwachung mit Hilfe der Überwachungsleitung 9 sowie
der darin angeordneten Komponenten funktioniert wie folgt:
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Nachdem der Druckraum in dem Dichtungselement 2 über die
Befülleitung 3 mit
Preßluft
gefüllt worden
ist, wird das Wegeventil 7 geschlossen, der Druckraum somit
von der Versorgung mit Preßluft über die
Befülleitung 3 getrennt.
Um ein gewisses Intervall zeitversetzt vor dem Schließen des
Wegeventils 7 wird zunächst
das schaltbare Ventil 10 geöffnet, die Überwachungsleitung 9 wird
mit dem Druckraum verbunden. Wenn nun der Druckraum des Dichtungselementes 2 eine
Undichtigkeit aufweist, wird Preßluft aus diesem entweichen,
und entsprechend wird Preßluft über die Überwachungsleitung 9 in
den Druckraum nachströmen.
Diese Tatsache wird als Strömung
in dem Strömungswächter 12 festgestellt und über den
Reed-Kontakt-Schalter 13 registriert und
als elektrisches Signal ausgegeben. Der Filter 11 schützt den
Strömungswächter 12 vor
in der Preßluft mitgeführten Partikeln,
die eine Beeinträchtigung
der Funktion des Strömungswächters 12 hervorrufen könnten.
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Der Reed-Kontakt-Schalter 13 ist
so ausgelegt bzw. eingestellt, daß er dann ein elektrisches „high" Signal ausgibt (anliegende
Spannung), wenn der Strömungswächter 12 keine
Strömung
wahrnimmt, und dann, wenn in dem Strömungswächter 12 eine Strömung festgestellt
wird, auf ein elektrisches „low" Signal (keine Spannung)
abfällt.
Auf diese Weise ist die Einrichtung eigensicher, das heißt, bei
Ausfall des Reed-Kontakt-Schalters 13 wird ein Defekt des
Dichtungselementes 2 angezeigt, ein solcher kann nicht
aufgrund eines Defektes an dem Reed-Kontakt-Schalter 13 „übersehen" werden.
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Dadurch, daß während der Überprüfung der Dichtigkeit des Dichtungselementes 2 weiterhin
stets die Druckquelle 4 mit dem Druckraum des Dichtungselementes 2 verbunden
ist, entlüftet
dieses nicht sofort bei einem Defekt und kann seine Dichtfunktion noch
erfüllen.
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In 2 ist
als Beispiel für
die Verwendung eines Dichtungssystems 1 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung
ein Formelement 20 einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen
dargestellt. Zu erkennen ist das umlaufend am Rand der formgebenden
Vertiefung 21 des Formelementes 20 angeordnete
Dichtungselement 2 in Form einer aufblasbaren Dichtschnur.
Der Anschluß des
Dichtungselementes 2 bzw. dessen Druckraumes an die Befülleitung 3 sowie
die weiteren Komponenten des Dichtungssystems sind in 3 nicht dargestellt, sind
aber prinzipiell wie in dem Schema der 1 aufgebaut.
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In 3 ist
noch ein Schnitt durch die Darstellung in 2 entlang der Schnittlinie III – III gezeigt.
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Selbstverständlich können in einer Vorrichtung mehrere
wie oben beschriebenen Dichtungssysteme 1 vorhanden sein,
die jeweils eigene Überwachungseinrichtungen
enthalten. Dann kann anhand einer an die einzelnen Signalschalter
(im Beispiel Reed-Kontakt-Schalter 13) angeschlossenen Computersteuerung
ausgegeben werden, welches der überwachten
Dichtungssysteme einen Defekt aufweist.
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- 1
- Dichtungssystem
- 2
- Dichtungselement
- 3
- Befülleitung
- 4
- Druckquelle
- 5
- Druckminderer
- 6
- Manometer
- 7
- Sperrventil
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- Überwachungsleitung
- 10
- Ventil
- 11
- Part
kelfilter
- 12
- Strömungswächter
- 13
- Reed-Kontakt-Schalter
- 14
- Rückschlagventil
- 20
- Formelement
- 21
- Vertiefung