DE3212796C1 - Injection-moulding machine with utilisation of waste heat from the hydraulic oil by means of a low-temperature heating apparatus - Google Patents

Injection-moulding machine with utilisation of waste heat from the hydraulic oil by means of a low-temperature heating apparatus

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Abstract

In the case of this low-temperature heating apparatus, a low-temperature heating element (M) is connected to the tank (H) and is flowed through directly by the hot hydraulic oil, which in the case of injection-moulding machines flows back from the working units (F) and/or the control valves (E). Controlled by means of an oil thermostat (LI) and/or a room thermostat (LII), the hot hydraulic oil in the low-temperature heating element (M) gives off thermal energy by way of controlled room air to the surroundings for heating purposes. <IMAGE>

Description

Erfindungsgemäß wird dies entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erreicht durch einen Heizkörper, der über Ventile und Rohre mit dem Hydrauliköl verbunden ist. Dabei wird auf Zwischenschaltung und Verwendung weiterer Maschinen, Antriebselemente und energieverbrauchende Aggregate verzichtet. According to the invention this is in accordance with the characterizing part of the Claim 1 achieved by a radiator that has valves and pipes with is connected to the hydraulic oil. It is based on the interposition and use of further Machines, drive elements and energy-consuming units waived.

Ein besonderer Vorteil der Abwärmenutzung über die erfindungsgemäße Niedertemperaturheizvorrichtung liegt in der geringen Wartung, da das Hydrauliköl frei von den bei Kühlwasser bekannten Kalkablagerungen ist. Korrosion in Form von Rost tritt ebenfalls nicht auf. Die direkte Ausnutzung des Hydrauliköls als Wärmeträger und Kontaktmedium erlaubt geringen Aufwand an Installationsmaterial und -arbeiten. Es wird mit der erfindungsgemäßen Niedertemperaturheizvorrichtung die Wärmeenergie im Hydrauliköl wirtschaftlich nutzbar gemacht. A particular advantage of using waste heat over the inventive Low temperature heater lies in the low maintenance, since the hydraulic oil is free of the limescale deposits known from cooling water. Corrosion in the form of Rust also does not occur. The direct use of hydraulic oil as a heat transfer medium and contact medium allows little installation material and work. With the low-temperature heating device according to the invention, the thermal energy is generated made economically viable in hydraulic oil.

Eine Spritzgießmaschine mit Abwärmenutzung wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Spritzgießmaschine im schematischen Aufbau, F i g. II die Darstellung des Hydraulikschemas einer Spritzgießmaschine, F i g. III ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Niedertemperaturheizkörperverfahrens, F i g. IV ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Niedertemperaturheizkörperverfahrens. An injection molding machine with waste heat recovery is detailed below explained. It shows F i g. 1 an injection molding machine in a schematic structure, F i g. II shows the hydraulic diagram of an injection molding machine, FIG. III an application example of the low-temperature radiator method according to the invention, F i g. IV another application example of the low-temperature radiator method according to the invention.

Der Spritzgießvorgang wird als Stand der Technik bekannt vorausgesetzt. The injection molding process is assumed to be known in the art.

Bei einer Spritzgießmaschine mit Plastifiziereinheit, Schließeinheit A mit Spritzgießwerkzeug C und Maschinengestell B wird das Hydrauliköl vom Tank H mit ein oder mehreren Druckpumpen D den einzelnen Arbeitseinheiten F, z.B. der Plastifiziereinheit, über Steuerventile E zugeführt. Das Hydrauliköl fließt von den Arbeitseinheiten F über die Steuerventile E über mehrere oder einen gemeinsamen Rücklauf G zum Tank Hzurück. Druck, Reibung und Scherung erzeugen Wärme im Öl bei den ölhydraulischen Arbeitseinheiten Fin den Steuerventilen Eund selbst im Rohrleitungssystern. Würden keine Gegenmaßnahmen getroffen, würde das Hydrauliköl sich weiter aufheizen und thermisch geschädigt. Aus diesem Grunde ist bei Spritzgießmaschinen im Rücklauf G und/oder am Tank H ein meist wasserbetriebener Ölkühler K angebracht. In the case of an injection molding machine with plasticizing unit, clamping unit A with injection mold C and machine frame B draws the hydraulic oil from the tank H with one or more pressure pumps D the individual work units F, e.g. the Plasticizing unit, supplied via control valves E. The hydraulic oil flows from the working units F via the control valves E via several or one common Return G to tank Hzback. Pressure, friction and shear create heat in the oil the oil-hydraulic working units in the control valves E and even in the pipeline system. If no countermeasures were taken, the hydraulic oil would continue to heat up and thermally damaged. For this reason, there is a decline in injection molding machines G and / or a mostly water-powered oil cooler K is attached to the tank H.

Über ein Thermostatventil Ll wird die benötigte Kühlwassermenge im Vor- oder Rücklauf der Wasserleitung des Ölkühlers Kje nach Öltemperatur geregelt Eine Öltemperatur von 500C hat sich als geeignet erwiesen. Die Wärmeenergie des Hydrauliköls wird nun durch ein Niedertemperaturheizkörperverfahren zur Raumheizung verwendet. Der Ölkühler K wird durch einen, zum direkten Durchfluß des Hydrauliköls angeschlossenen Niedertemperaturheizkörper M ersetzt. Beim Niedertemperaturheizkörper M sind die wärmeaustauschenden Flächen mit Lamellen und Rohrschlangen entsprechend der Wärmeleitfähigkeit des Hydrauliköls ausgelegt, und ermöglichen somit einen intensiven Kontakt der wärmetauschenden Medien.The required amount of cooling water in the Flow or return of the water line of the oil cooler Kje regulated according to the oil temperature An oil temperature of 500C has proven to be suitable. The heat energy of the Hydraulic oil is now used for space heating through a low temperature radiator process used. The oil cooler K is through a, for the direct flow of the hydraulic oil connected low-temperature radiator M replaced. With the low temperature radiator M are the heat exchanging surfaces with fins and Tube coils accordingly designed for the thermal conductivity of the hydraulic oil, and thus enable an intensive Contact of the heat-exchanging media.

Das in dem Rücklauf G ankommende heiße Öl durchfließt den Niedertemperaturheizkörper M und gibt Wärmeenergie an einen von einem Ventilator erzeugten Luftstrom ab. Das (um 10-20"C) heruntergekühlte Hydrauliköl fließt in den Tank H zurück und steht für neue Arbeitstakte ein den Druckpumpen D und Arbeitseinheiten F zur Verfügung. Über ein Raumthermostatventil L 11 kann der Luftstrom und/oder die Drehzahl des Ventilators geregelt werden. Es ist auch eine Regelung über den Rücklauf G möglich, in dem nur eine bestimmte Ölmenge dem Niedertemperaturheizkörper Mzugeführt wird. Bei Sommerbetrieb mit einem Niedertemperaturheizkörper M kann, wenn weniger oder keine Raumwärme benötigt wird, die Warmluft ins Freie geführt werden. Es hat sich jedoch für den Sommerbetrieb und Anfahrbetrieb zur konstanten Regelung als vorteilhaft erwiesen, den standardmäßig eingebauten Olkühler K nach F i g. III je nach Bedarf zusätzlich zu- oder abzuschalten. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nach F i g. IV vom Tank H je nach Wärmebedarf Hydrauliköl über eine Pumpe, welche durch das Raumthermostatventil L II gesteuert wird, dem Niedertemperaturheizkörper M zugeführt. The hot oil arriving in return G flows through the low-temperature radiator M and gives off heat energy to an air flow generated by a fan. That Hydraulic oil that has cooled down (by 10-20 "C) flows back into tank H and stands still the pressure pumps D and working units F are available for new work cycles. The air flow and / or the speed of the can be controlled via a room thermostat valve L 11 Fan can be controlled. Regulation via return G is also possible, in which only a certain amount of oil is fed to the low-temperature radiator M. In summer operation with a low temperature radiator M, if less or no room heating is required, the warm air is led outside. It has however, it is advantageous for summer operation and start-up operation for constant control proved, the standard built-in oil cooler K according to F i g. III as required additionally switch on or off. In a further embodiment, after F i g. IV from tank H, depending on the heat requirement, hydraulic oil via a pump, which through the room thermostat valve L II is controlled, fed to the low-temperature radiator M.

Sinkt die Öltemperatur unter den Schaltpunkt des Ölthermostatventils Ll, so wird der Kühlwasserfluß unterbrochen bzw. gedrosselt und die Wärmeenergie ausschließlich im Niedertemperaturheizkörper M umgewandelt. Es ist damit eine Kombination von Ölkühler K und Niedertemperaturheizkörper M geschaffen, welche eine Überhitzung des Hydrauliköls vermeidet, da beide Teile je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden und sich eine Raumheizung je nach erforderlichen Temperaturen von selbst regelt. Es können darüber hinaus die bereits bekannten und bei anderen Heizverfahren eingesetzten Regelanlagen verwendet werden. Hier kann die Nachtabsenkung oder Außenthermostatregelung und dergleichen verwendet werden.If the oil temperature falls below the switching point of the oil thermostat valve Ll, the cooling water flow is interrupted or throttled and the thermal energy converted exclusively in the low-temperature radiator M. So it's a combination created by oil cooler K and low temperature radiator M, which overheating of the hydraulic oil, since both parts can be switched on and off as required and room heating regulates itself depending on the required temperatures. In addition, those already known and used in other heating processes can be used Control systems are used. Night setback or external thermostat control can be used here and the like can be used.

Es ist auch bei kleineren Spritzgießmaschinen mit nur geringen Öltankinhalten die Koppelung mehrerer Maschinen an einen Niedertemperaturheizkörper M möglich. Bei großen Spritzgießmaschinen mit einigen 100 Liter ölfassenden Tanks H wird zweckmäßig ein Niedertemperaturheizkörper M installiert. Auch die Übertragung der Wärmeenergie auf andere Räume aus der Spritzmaschinenhalle ist möglich. Dies ist vorteilhaft bei maschinenintensiven Produktionen. Die Verbindungsleitungen müssen nur entsprechend dimensioniert und isoliert sein.It is also used in smaller injection molding machines with only a small oil tank the coupling of several machines to a low temperature radiator M is possible. In the case of large injection molding machines with a few 100 liter oil tanks, H is useful a low temperature radiator M installed. Also the transfer of thermal energy It is possible to move to other rooms from the injection molding machine hall. This is beneficial for machine-intensive productions. The connecting lines only need to be accordingly be dimensioned and insulated.

Claims (1)

Patentansprüche: 1. Spritzgießmaschine mit einer Abwärmenutzung aus dem Hydrauliköl über eine Niedertemperaturheizvorrichtung mit Regelventilen, durch die die Abwärme der Spritzgießmaschine über den Wärmeträger einem Niedertemperaturheizkörper zur geregelten Kühlung des Hydrauliköls zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Nieder~ temperaturheizkörper (M) für einen direkten Durchfluß des heißen Hydrauliköls als Wärmeträger an den Tank (H) und/oder den Rücklauf (G) für das Hydrauliköl der Spritzgießmaschine angeschlossen ist und daß zur erforderlichen Rückkühlung des Hydrauliköls ein erzeugter oder sich selbst einstellender Luftstrom zur Raumheizung über ein Raumthermostatventil (L II) und/oder die durch den Niedertemperaturheizkörper fließende Hydraulikölmenge über ein Ölthermostatventil (L I) regelbar ist 2. Spritzgießmaschine mit einer Abwärmenutzung aus dem Hydrauliköl über eine Niedertemperaturheizvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niedertemperaturheizkörper (M) parallel oder hintereinander zum Ölkühler (K) der Spritzgießmaschine mit dem Tank (H) verbunden ist und daß für den Anfahr- und Sommerbetrieb der Niedertemperaturheizkörper (M) und der Ölkühler (K) gemeinsam oder unabhängig voneinander regelbar ist. Claims: 1. Injection molding machine with waste heat recovery the hydraulic oil via a low-temperature heating device with control valves the waste heat from the injection molding machine via the heat transfer medium to a low-temperature heating element is supplied for controlled cooling of the hydraulic oil, characterized in that that the low temperature heating element (M) for a direct flow of the hot Hydraulic oil as a heat transfer medium to the tank (H) and / or the return (G) for the hydraulic oil the injection molding machine is connected and that for the required re-cooling of the hydraulic oil is a generated or self-adjusting air flow for space heating via a room thermostat valve (L II) and / or through the low-temperature radiator The flow of hydraulic oil can be regulated via an oil thermostatic valve (L I) 2. Injection molding machine with waste heat recovery from the hydraulic oil via a low-temperature heating device according to patent claim 1, characterized in that the low-temperature heating element (M) parallel or one behind the other to the oil cooler (K) of the injection molding machine with the Tank (H) is connected and that the low-temperature radiator for start-up and summer operation (M) and the oil cooler (K) can be controlled together or independently of one another. Die Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit einer Abwärmenutzung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an injection molding machine with waste heat recovery according to the preamble of claim 1. Die Erfindung beinhaltet die Rückgewinnung der im Arbeitsmedium-Ol bei ölhydraulischen Arbeitseinheiten entstehenden bzw. injizierten Wärmeenergie. Es ist dabei ein Niedertemperaturheizkörper über Ventile und ein Rohrleitungssystem mit dem Hydrauliköl verbunden und in regenerativer Arbeitsweise gekoppelt. Die fortschreitende Automatisierung brachte in der Vergangenheit eine Explosion auf dem Markt der ölhydraulischen Maschinen und Anlagen. Es wurden neue Arbeitsmethoden und Verfahren durch den Einsatz von Ölhydraulik wirtschaftlich möglich. Der Baumaschinenmarkt und die Schwerfahrzeugindustrie sind als Beispiele charakteristisch zu nennen, ebenso wie der gesamte Maschinenbau mit seinen einzelnen Fachbereichen. Dazu gehört auch der Spritzgießmaschinenbereich. In der Kunststoffverarbeitung und speziell im Spritzgießbereich vollzog sich die Entwicklung der mechanisch getriebenen und gesteuerten Maschinen zu den mechanisch/hydraulisch oder auch rein hydraulisch arbeitenden Spritzgießmaschinen. Bekanntlich bestehen Spritzgießmaschinen aus einer Plastifiziereinheit zum Zwecke der Aufschmelzung und anschließender Injektion des Kunststoffs in das jeweilige Spritzgießwerkzeug und einer Schließeinheit zur Aufnahme und zum Öffnen und Schließen des Spritzgießwerkzeuges. Das bereits bei der Herstellung von Werkstoffen vorhandene geringe KG.-Öl-Äquivalent je Liter Werkstoff, welches beim Kunststoff 1/4-1/2 vom Stahl beträgt, wird durch den Einsatz der Ölhydraulik in der Spritzgießverarbeitung weiter fortgesetzt. Trotz dieser vorhandenen günstigen Energiebilanz werden in Zeiten der Rohstoffverknappung und -verteuerung energiesparende oder energierückgewinnende Möglichkeiten gesucht. The invention includes the recovery of the working medium oil thermal energy generated or injected in oil hydraulic work units. It is a low-temperature radiator via valves and a pipe system connected to the hydraulic oil and coupled in a regenerative mode of operation. The progressive Automation has caused an explosion in the oil-hydraulic market in the past Machinery and equipment. There were new working methods and procedures through use of oil hydraulics economically possible. The construction machinery market and the heavy vehicle industry are to be named as typical examples, as is the entire mechanical engineering sector with its individual departments. This also includes the injection molding machine area. In plastics processing and especially in injection molding, the Development of the mechanically driven and controlled machines to the mechanical / hydraulic or also purely hydraulic injection molding machines. As is well known, exist Injection molding machines from a plasticizing unit for the purpose of melting and subsequent injection of the plastic into the respective injection mold and a closing unit for receiving and opening and closing the injection molding tool. The low KG.-oil equivalent already present in the manufacture of materials per liter of material, which in plastic is 1 / 4-1 / 2 of steel, is through the use of oil hydraulics in injection molding processing continued. Despite this existing favorable energy balance will be in times of raw material scarcity and energy-saving or energy recovery options sought. Eine Betrachtung des Energieflusses an einer Spritzgießmaschine, wie Jürgen Rothe VDI »Rationalisieren im Spritzgießbetrieb«, Seiten 131/159 VDI Verlag 1981, beschreibt, läßt erkennen, daß in den meisten Fällen die gesamte zugeführte Leistung einer Spritzgießmaschine nur zu etwa 43% im Prozeß aufgenommen wird. Der größte Teil wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Bei der Gesamtmaschine entfallen über 50% der aufgenommenen Energie auf Konvektion und Abstrahlung. Auf den Vorgang der Hydraulikölkühlung entfallen 25% der Energie bzw. es werden 25% der Energie in Form von Wärme mit dem Kühlwasser entzogen und meist nutzlos vergossen. Es sind aber schon Wärmepumpen oder Wärmetauscher im Handel, die aus Kühlwasser, Abgasen oder warmer Umgebungsluft die Wärmeenergie entziehen und zu Heizzwecken aufbereiten. Sogenannte Wärmepumpen, auch Wärmerückgewin nungsanlagen beschreibt Ing. K. F. Pauldrach VDI in »Rationalisieren im Spritzgießbetrieb VDI Verlag 1981 und sein Fachbeitrag im Kunststoffberater, Heft4/81, Seiten 21 bis 24, und es werden damit Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung aufgezeigt«. A consideration of the energy flow on an injection molding machine, like Jürgen Rothe VDI "Rationalize Injection Molding", pages 131/159 VDI Verlag 1981, describes, shows that in most cases the entire supplied Only about 43% of the power of an injection molding machine is consumed in the process. Of the the largest part is given off to the environment in the form of heat. With the entire machine More than 50% of the energy absorbed is due to convection and radiation. on the hydraulic oil cooling process accounts for 25% of the energy or 25% withdrawn from the energy in the form of heat with the cooling water and usually shed uselessly. However, there are already heat pumps or heat exchangers on the market that convert cooling water, Exhaust gases or warm ambient air extract the thermal energy and use it for heating purposes processing. So-called heat pumps, also describes heat recovery systems Ing. K. F. Pauldrach VDI in »Rationalization in the Injection Molding Company VDI Verlag 1981 and his technical article in Kunststoffberater, Heft4 / 81, pages 21 to 24, and there will be thus showing the possibilities of heat recovery «. Ein Nachteil liegt im ungünstigen Wirkungsgrad solcher Anlagen. Selbst günstig erscheinende Wirtschaftlichkeitsberechnungen von Wärmepumpen können nicht darüber hinwegtäuschen, daß diese doch im wirtschaftlich unteren Bereich arbeiten. So ist das bei Spritzgießmaschinen anfallende Kühlwasser mit ca. One disadvantage is the poor efficiency of such systems. Self Economical calculations of heat pumps that appear favorable cannot hide the fact that they work in the economically lower range. The cooling water used in injection molding machines is approx. 300C für eine Direktauswertung zu Heizzwecken nicht geeignet. Beim Einsatz von Wärmepumpen bei Spritzgießmaschinen muß das Kühlwasser unter Fremdenergie auf ein höheres Niveau gebracht werden, damit eine ausreichende Wärmeabgabe über genauestens berechnete Heizsysteme zu Heizzwecken erfolgen kann.300C not suitable for direct evaluation for heating purposes. At the Use of heat pumps in injection molding machines, the cooling water must be under external energy be brought to a higher level so that there is sufficient heat output precisely calculated heating systems can be used for heating purposes. Herkömmliche Wärmepumpen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von i. d. R. 1:3. Dies bedeutet, daß bei einem zu bestimmenden Wärmebedarfsfall ca. 33% hiervon als Antriebsleistung für die Wärmepumpe installiert sein müssen. Für eine Fabrikationshalle von z. B. 30 000 kWh müßte für eine Wärmepumpe ca.Conventional heat pumps work with an efficiency of i. d. R. 1: 3. This means that when there is a need for heat to be determined, approx. 33% thereof must be installed as drive power for the heat pump. For a production hall from Z. B. 30,000 kWh would have to be approx. 10 kWh an Fremdenergie bzw. Antriebsenergie aufgebracht werden. Es sind für den jeweiligen Bedarfsfall durch spezielle Auslegung der Wärmepumpe im Antrieb und Verdampfer geringfügig bessere Wirkungsgrade erreichbar, jedoch ist dafür ein erheblicher Mehraufwand an Zusatzeinrichtungen erforderlich.10 kWh of external energy or drive energy can be applied. It are for the respective case of need due to the special design of the heat pump in Drive and evaporator slightly better efficiencies can be achieved, however this requires a considerable amount of additional equipment. Weiterhin nachteilig sind die hohen Wartungs- und Instandhaltungskosten solcher Anlagen. Notwendige Wärmeträger wie Abgas, Abluft oder Kühlflüssigkeit muß oft erst über zusätzliche Filter oder Aufbereitungsanlagen den Wärmepumpen oder -tauschern zugeführt werden. Nachteilig ist auch die nicht unerhebliche Umweltbelastung durch Lärm, Abgase, Staub und dergleichen.The high maintenance and repair costs are also disadvantageous such systems. Necessary heat transfer media such as exhaust gas, exhaust air or coolant must often only through additional filters or treatment systems to the heat pumps or exchangers are fed. Another disadvantage is the not inconsiderable environmental impact from noise, exhaust gases, dust and the like. Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der vorbeschriebenen Systeme zu beseitigen und ein Verfahren zu realisieren, das dem Hydrauliköl in Spritzgießmaschinen direkt über ein Gerät/Heizkörper die vorhandene Wärmeenergie entzieht und zu Heizzwecken nutzbar macht. The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the systems described above to eliminate and to implement a process that uses hydraulic oil in injection molding machines The existing thermal energy is extracted directly via a device / radiator and used for heating purposes makes usable.
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