DE4035588A1

DE4035588A1 - Verfahren und mobile vorrichtung fuer das automatische befuellen und nachfuellen von temperierkreislaeufen in temperiergeraeten mit speziell konditioniertem wasser und anderen medien fuer den waermetransport

Info

Publication number: DE4035588A1
Application number: DE19904035588
Authority: DE
Inventors: Jens Pannenborg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-05-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Befüllen und Nachfüllen von Temperierkreisläufen in Temperiergeräten mit einem speziell aufbereitetem Wasser oder einem anderen Medium für den Wärmetransport.

Zur Erfüllung der beschriebenen Verfahrensaufgabe wird ein Druckbehäl ter hergestellt, der mit Anschlupstutzen bzw. verschliepbaren Öffnun gen versehen ist für:

a) die Eingabe des konditionierten Wassers in die durch einen abnehm baren Deckel 1 (bzw. Stopfen) verschlossene Behälteröffnung.
b) den Austritt des konditionierten Wassers 2
c) den Anschluß für Druckluft 3
d) den Einbau und Anschluß einer Sonde 4 zur Kontrolle der Niveaus: max.= voll 8, halbvoll 9, Reserve = min. 10, leer 11.
e) die Behälterentlüftung über ein automatisches 2/3 Wegeventil 5.

Die Apparatur wird in der Folge als Nachfüllgerät bezeichnet.

Mittels einer elektrischen Vorrichtung wird der maximale 8 und minima le 10 Wasserstand angezeigt, so daß der Benutzer konditioniertes Was ser nachfüllen kann, bevor der Druckbehälter leer ist. Die Anzeige des Zwischenstands halbvoll 9 erleichtert das zeitliche Abschätzen bis zur nächsten Neubefüllung. Bei Stand leer 11 wird die Druckluftzufuhr au tomatisch abgesperrt und der Behälter entlüftet. Gleichzeitig wird über die Steuerung ein Aufforderungssignal für das Nachbefüllen her ausgegeben.

Alle Niveaustände werden auf dem Steuerkasten 6 optisch angezeigt.

Das Nachfüllen erfolgt in der Regel in der Weise, daß bei Erreichen des "Leer′-Niveaus 11 an dem Behälter die Druckluft über das Ventil 5 abgesperrt und der Behälter entlüftet wird. Dann wird der Deckel 1 ge öffnet, abgenommen und das konditionierte Wasser eingefüllt. Sodann wird der Behälter wieder verschlossen und mit Druckluft beaufschlagt.

Stand der Technik

Einleitend sei erwähnt, daß ein Temperiergerät die Aufgabe hat, ein anderes Gerät (zum Beispiel ein Kunststofformwerkzeug) in einer be stimmten, einstellbaren Temperatur zu halten. So erfüllt es in der Re gel zwei Funktionen: a) Kühlen, b) Heizen. Diese Funktionen konnen in nerhalb kurzer Zeit wechselseitig stattfinden. Die beim Kühlen anfal lende Abwärme wird über einen Wärmetauscher in dem Temperiergerät nach außen abgegeben. Die beim Heizen erforderliche Wärme wird in dem Tem periergerät über eine Heizvorrichtung erzeugt. Dabei kann das Wasser einen Temperaturbereich von ca. 10°C bis z. B. 150°C durchlaufen.

In einem Temperiergerät besteht in der Regel ein kleiner Ausgleichs tank mit einem geringen Vorrat an Wasser, die dort über ein Luftpol ster unter Druck gehalten wird, so daß bei Verlust an Wasser, der z. B. bei einem Werkzeugwechsel entsteht eine geringe Wassermenge nachge setzt werden kann.

Üblicherweise wird die Verlustmenge in dem Ausgleichstank heute da durch ersetzt, daß über einen Anschluß, der an normales Stadtwasser, Brunnenwasser oder anderes Wasser aus einem Kühlkreislauf angeschlos sen ist, Wasser nachströmt.

Diese Verfahrensweise führt sehr häufig zu erheblichen Problemen, de ren Ursachen nachstehend beschrieben werden:

1. Ursache: Das Verhalten von Wasser gegenüber den Werkstoffen eines Kreislaufs wird ganz wesentlich durch seine Temperatur bestimmt. Da bei steigender Temperatur auch die Dissoziationskonstante K_w von Wasser größer und damit der pH-Wert kleiner wird (pH-Wert des rei nen Wassers bei 20°C = 7,0 und bei 150°C = 5,8 ) wird das Wasser auch immer aggressiver.

Das in dem Temperierkreislauf kreisende Wasser durchläuft extreme Temperaturbereiche. Dabei werden die gelösten Hydrogencarbonate (namentlich Ca(HCO₃)₂) unter Bildung von CO₂ gespalten. Es bilden sich Härteablagerungen. Die ausgefallenen Erdalkalisalze liefern, im Gegensatz zu den gelösten Erdalkalisalzen keinen Beitrag zur Pufferung des Wassers, so daß die freigesetzte und unter Druck im System verbleibende Kohlensäure dissoziiert und die Korrosion an treibt.

Eine Wasserbehandlung, wie sie bei Kühlwasser oder Trinkwasser üb lich ist wirkt in einem solchen Kreislauf wenig, oder vergrößert gar die Probleme durch Ausfall von Calciumphosphat, wenn z. B. ein mit Polyphosphaten behandeltes Wasser zugesetzt wird.

Forderung:
Das Wasser muß das System ausreichend alkalisieren und vorhandene Härte bis zu sehr hohen Temperaturen stabilisieren können, damit kein Kalkausfall entsteht.

2. Ursache: Durch das Luftpolster in dem geräteseitigen Ausgleichstank gelangt ständig Sauerstoff in das Wasser, so daß sich in dem Wasser kein Zustand der Sauerstoffarmut und damit verminderter Korrosion einstellen kann. Die Sauerstoffreduktion wird in Gang gehalten, wo bei die Metalle des Systems die sich aufopfernde Anode bilden.

Forderung:
Das Wasser muß so konditioniert werden, daß es auch in Gegenwart von Sauerstoff Schutzschichten bildet, die die Korrosion verhin dern.

3. Ursache: an einen Temperierkreislauf werden ständig andere Form werkzeuge angeschlossen. Die wasserführenden Kanäle dieser Werk zeuge sind in der Regel durch Korrosions- und Härteablagerungen verschmutzt, so daß die Verschmutzungen sich als grobe Feststoffe ablösen und in den Kreislauf geschwemmt werden können, wo sie zu Verklemmungen in den Ventilen und Verschleiß bei Pumpen führen kon nen, sowie Kühlkanäle und Kühlkammern in den Werkzeugen blockieren.

Forderung:
Das zirkulierende Wasser muß stark dispergierende und kalkrucklö sende Eigenschaften besitzen, so daß die dispergierten Schmutz stoffe entweder durch Spülung oder Parallelfiltration abgeschieden werden können.

Es leuchtet ein, daß normale Wässer die unter 1-3 geforderten Eigen schaften nicht besitzen können und daß auch solche Wässer, die für normale Kühlkreisläufe konditioniert worden sind die Forderungen nicht erfüllen können.

So sollten Temperierkreisläufe über eine separate, mobile Einheit mit einem speziell dafür behandelten Wasser oder einem anderen Spezial medium beschickt werden, das den o.g. besonderen Anforderungen gerecht wird. Ein so behandeltes Wasser ist in anderen Wassersystemen aufgrund seiner Zusammensetzung aus technischen und wirtschaftlichen Gründen meistens nicht zu gebrauchen.

Deshalb ergibt sich die Notwendigkeit, Temperierkreisläufe grundsätz lich mit einem anderem, besonders konditioniertem Wasser, oder Medium zu beschicken, das die erforderlichen Eigenschaften be sitzt. Da Temperiergeräte mobile Einheiten sind, muß auch die zugehö rige Versorgung mit aufbereitetem Wasser beweglich sein, d. h., sie muß den Geräten an ihre Einsatzorte folgen können.

Nachteil am heutigen Stand der Technik

Wenn heute Temperierkreisläufe mit einem speziell behandelten Wasser oder einem anderen Spezielmedium befüllt werden, geschieht das in den relativ kleinen Ausgleichsbehälter des Temperiergerätes. Schon bei ge ringem Flüssigkeitsverlust muß das Temperiergerät für das Nachbefüllen außer Betrieb genommen werden. In der Praxis erfordert das einen nicht unerheblichen Arbeits- und damit Kostenaufwand, bis zu Produktions stillständen, wenn ein Füllstandsmangel nicht rechtzeitig behoben wird.

Eine Zentrale Versorgung mit speziell aufbereitetem Wasser wäre theo retisch möglich, praktisch aber meist nicht. Denn dann müßten, ausge hend von dem zentralen Versorgungspunkt, zu den einzelnen Verbraucher stellen separate Rohrleitungen verlegt werden, was einerseits mit er heblichen Kosten für neue Rohrleitungen verbunden wäre, andererseits nur selten den praktischen Bedürfnissen in einer Produktion entsprä che, da Temperiergeräte, wie schon gesagt, mobile Einheiten sind, de ren Benutzungsort sich ständig verändert; denn sie werden immer nur dort eingesetzt, wo in einem Produktionswerkzeug eine Temperierung be nötigt wird.

Weil es aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen selten möglich ist, für Temperiergeräte ein spezielles Rohrleitungssystem für die Zuspeisung eines nach den Erfordernissen konditionierten Wassers herzustellen, werden sie üblicherweise mit dem Wasser gespeist, das am Verwendungsort zur Verfügung steht: Stadtwasser, Brunnenwasser Kühlwasser. Die Folge sind die o.g. Probleme.

Vorteile der Erfindung

Das beschriebene Verfahren und das beschriebene Nachfüllgerät vermei den diese Probleme, weil es den Temperiergeräten folgen kann. Es hält ständig einen ausreichenden Vorrat an frischer Zirkulationsflüssig keit in der Vorlage. Die Flüssigkeit kann bei Mangel (Minimalniveau im Druckbehälter des Nachfüllgerätes) jederzeit und ohne Betriebsunter brechung ergänzt werden. So wird ein sicherer Betrieb des Temperier gerätes gewährleistet), ohne daß in dem Temperierkreislauf ein Wasser mangel auftreten kann, weil bei Bedarf Wasser automatisch in den Temperierkreislauf nachgesetzt wird und das Nachfüllgerät bei Errei chen eines Mindestfüllstandes diesen automatisch anzeigt.

Dann wird das leere Gerät entweder gegen ein gefülltes Gerät ausge tauscht, oder aber das leere Gerät, mit Wasser aufgefüllt und dabei eine bestimmte geringe Menge des Behandlungsproduktes zugegeben.

Der Betrieb des Temperiergeräts wird dabei nicht unterbrochen, sondern es wird lediglich die Druckluft abgesperrt, der Behälter entlüftet, aufgefüllt und wieder an die Druckluft angeschlossen.

Durch die mit dem Gerät steuerbare Zugabe von speziell konditioniertem Wasser, oder einem anderen Medium, können die bekannten Probleme von Steinbildung und Korrosion in Temperierkreisläufen, bestehend aus Tem periergeräten, Schlauch- und Rohrleitungen, sowie Formwerkzeugen, ver hindert werden und alte Ablagerungen entfernt werden.

Das Gerät ist einsetzbar, wo immer mit Hilfe von Temperiergeräten Pro duktionsprozesse in festlegbaren Temperaturbereichen ablaufen müssen. Beispiele dafür sind die Kunststoff und Kautschuk verarbeitende Indu strie, aber auch andere.

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren zum Be- und Nachfüllen von Flüssigkeiten in Wassersystemen, namentlich in Temperiergeräten und Temperier kreisläufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus einer von den Kreisläufen abkoppelbaren, mit Druckluft beaufschlagten Vorrichtung stammt und diese Vorrichtung sich vor restloser Entleerung automa tisch in einen drucklosen Zustand stellt und daß weiterhin diese Vorrichtung mehrere Ausgänge aufweisen kann, so daß eine beliebige Zahl von Temperiergeräten angeschlossen werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung sowohl stationär, als auch mobil eingesetzt werden kann, so daß sie den Temperiergeräten folgen kann, wenn der Einsatzort sich ändert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß Warmekreisläufe in Heizungs- und Solaranlagen sowie andere geschlossene Zirkulationssystemen auf dieselbe Weise mit dem jeweils erforderlichen Medium befüllt bzw. ergänzt werden können, indem man zunächst das Volumen der nachzu setzenden Menge aus dem Kreislauf in den Druckbehälter der erfin dungsgemäßen Vorrichtung fließen läßt (wobei die entnommene Menge aus dem in solchen Kreisläufen üblicherweise befindlichen Ausdeh nungsgefäß zur Verfügung gestellt wird), man die entnommene Flüs sigkeitsmenge aus dem Druckbehälter entfernt und den Druckbehälter mit dem nachzusetzenden Medium füllt und mittels Beaufschlagung des Behälters durch Druckluft das aufzugebende Medium in den Kreis lauf drückt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die für den Dauerbetrieb eines oder mehrerer Temperierkreise erforderliche Zusammensetzung des Mediums durch Aufgabe der für seine Herstellung erforderlichen Teilmengen in die Nachfüllvorrichtung erfolgt, wo sich die die Teilmengen durch die beim Einfüllen entstehenden Turbulenzen automatisch ver mischen, und es nicht erforderlich ist, bei jeder Nachfüllanforde rung durch das Temperiergerät die Menge des jeweils angeforderten Medium und die zu seiner Herstellung erforderlichen Teilmengen der zu mischenden Komponenten einzeln zu bestimmen.