DE4126676C3

DE4126676C3 - Method and device for generating compressed gas

Info

Publication number: DE4126676C3
Application number: DE19914126676
Authority: DE
Inventors: Peter F Dannoehl
Original assignee: DRUCKLUFT DANNOEHL GmbH
Current assignee: DRUCKLUFT DANNOEHL GmbH
Priority date: 1991-08-13
Filing date: 1991-08-13
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: DE4126676A1; DE4126676C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen mindestens eines Verbrauchers, insbesondere minde stens einer Spritzgießmaschine, mit Druckgas, wobei Gas aus einem Reservoir in einen aufblasbaren Ballon entleert, sodann verdichtet in einen Druckgas-Spei cherbehälter gefördert und von diesem aus dem Ver braucher zugeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckgas für min destens einen Verbraucher, insbesondere für minde stens eine Spritzgießmaschine, mit einem aufblasbaren Ballon, der über ein Magnetventil an ein Gasreservoir anschließbar ist, einem Druckgas-Speicherbehälter, der an den Verbraucher anschließbar ist, einem Verdichter, der saugseitig an den Ballon und druckseitig an den Speicherbehälter angeschlossen ist, und mit einer Steuereinrichtung für das Magnetventil und den Ver dichter, wobei die Steuereinrichtung einen von dem Bal lon betätigten Füllstandssensor und einen mit dem Spei cherbehälter verbundenen Druckschalter umfaßt.The invention relates to a method for supply at least one consumer, in particular at least least an injection molding machine, with compressed gas, whereby Gas from a reservoir into an inflatable balloon emptied, then compressed into a compressed gas reservoir cherbehälter promoted and from this from the Ver is fed to the consumer. The invention further relates to a device for generating compressed gas for min at least one consumer, especially for minde least an injection molding machine, with an inflatable Balloon using a solenoid valve to a gas reservoir can be connected, a compressed gas storage tank, the can be connected to the consumer, a compressor, the suction side of the balloon and the pressure side of the Storage tank is connected, and with a Control device for the solenoid valve and the ver closer, the control device one of the Bal lon operated level sensor and one with the memory Contains connected pressure switch.

In der modernen Spritzgießtechnik wird häufig mit Gasinjektion gearbeitet, um Hohlräume im Inneren der Spritzgußteile zu erzeugen. Der Injektionsdruck liegt dabei über 300 bar. Als Gas wird in der Regel Stickstoff eingesetzt. Dieser steht in Flaschen zur Verfügung, de ren Maximaldruck üblicherweise 200 bar nicht über steigt. Der Stickstoff wird in den aufblasbaren Ballon entleert und dabei etwa auf Atmosphärendruck ent spannt. Sodann wird er von dem Verdichter in den Spei cherbehälter gefördert wodurch dieser auf den gefor derten Injektionsdruck gebracht wird.In modern injection molding technology is often used Gas injection worked to create voids inside the cavity To produce injection molded parts. The injection pressure is over 300 bar. The gas is usually nitrogen used. This is available in bottles, de maximum pressure usually does not exceed 200 bar increases. The nitrogen is in the inflatable balloon emptied and thereby about atmospheric pressure tense. Then it is in the spit by the compressor The container is conveyed so that it can lower injection pressure is brought.

Nachteilig bei dieser Arbeitsweise war bisher, daß der aus dem Speicherbehälter entnommene Stickstoff nach seinem Durchgang durch die Spritzgießmaschine in die Atmosphäre abgeblasen wurde.A disadvantage of this way of working was that the Nitrogen withdrawn from the storage container its passage through the injection molding machine into the Atmosphere was blown off.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in seiner Wirt schaftlichkeit zu verbessern, und zwar unter Schaffung einer Vorrichtung, deren konstruktive Gestaltung be sonders einfach und fertigungsgünstig ist.The invention is therefore based on the object Process of the type mentioned in its host to improve economics, with creation a device whose structural design be is particularly simple and inexpensive to manufacture.

Verfahrenstechnisch wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, vorrichtungstech nisch durch die des Patentanspruchs 3 gelöst.In terms of process engineering, this task is performed by Features of claim 1, device tech niche solved by that of claim 3.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Gas nicht verlorengeht, sondern in den Verfah rensablauf zurückgeführt wird.A major advantage of the invention is that the gas is not lost, but in the process race course is returned.

Dies ist allerdings bekannt, und zwar aus der DE 39 91 547 T1. Dort ist der Verdichter ständig in Betrieb, wobei seine Liefermenge den Maximalbedarf der Spritzgießmaschine decken muß. Der Verdichter ist also entsprechend leistungsstark ausgelegt, was sowohl die Anlage- als auch die Betriebskosten belastet. Auch läßt sich nur eine druckabhängige Steuerung durchführen, da kein aufblasbarer Ballon vorgesehen ist. Die Gas rückführung erfolgt vielmehr in einen starren Behälter hinein. Dieser wird zur Restgasabsaugung evakuiert, wobei der Verdichter in den Sammelbehälter fördert. Sobald der Maximaldruck erreicht ist, wird der Verdich ter auf Kreislaufbetrieb geschaltet. Ein Abschalten des Verdichters bei Versorgung der Spritzgießmaschine al lein aus dem Sammelbehälter ist nicht vorgesehen.However, this is known from the DE 39 91 547 T1. The compressor is always in operation there, its delivery quantity being the maximum requirement of the Injection molding machine must cover. So the compressor is designed accordingly powerful, which both the Investment and operating costs charged. Also lets only perform a pressure-dependent control, because there is no inflatable balloon. The gas Rather, recycling takes place in a rigid container inside. This is evacuated for residual gas extraction, the compressor delivers into the collecting container. As soon as the maximum pressure is reached, the compression ter switched to circular operation. Switching off the Compressor when supplying the injection molding machine al Line from the collection container is not provided.

Erfindungsgemäß hingegen arbeitet der Verdichter in Abhängigkeit vom Füllstand des Ballons und vom Druck im Speicherbehälter. Da seine Liefermenge nicht den Maximalbedarf der Spritzgießmaschine decken muß, kann er entsprechend klein ausgelegt werden. Auch wird er nur zeitweise betrieben.According to the invention, however, the compressor in Dependence on the level of the balloon and on Pressure in the storage tank. Because its delivery quantity is not meet the maximum requirements of the injection molding machine must be designed accordingly small. It is also only operated temporarily.

Die Steuerung gestaltet sich dabei extrem einfach. Der Füllstandssensor des aufblasbaren Ballons verfügt über zwei Schaltstellungen, von denen die obere den weitgehend gefüllten Zustand des Ballons signalisiert und die untere den weitgehend entleerten. In der oberen Schaltstellung wird der Verdichter in Betrieb gesetzt und das Magnetventil geschlossen. Während der ersten Betriebsstufe, nämlich während des Anfahrbetriebes, bewirkt die untere Schaltstellung des Füllstandssensors ein Öffnen des Magnetventils bei laufendem Verdichter. Sobald der Druck im Speicherbehälter den ersten einge stellten Wert erreicht hat, beginnt die zweite Betriebs stufe. Der Druckschalter schließt das Magnetventil und wirkt auf die untere Schaltstellung des Füllstandssen sors ein, und zwar derart, daß diese bei ihrer Aktivie rung den Verdichter stillsetzt. Tritt nun Gas durch die Rückgewinnungsleitung in den Ballon ein und bläst die sen soweit auf, daß der Füllstandssensor seine obere Schaltstellung erreicht, so wird der Verdichter in Be trieb gesetzt. Die Vorrichtung arbeitet also im Kreislauf. Diese Arbeitsweise wird fortgesetzt, bis der Druck im Speicherbehälter unter den zweiten eingestellten Wert fällt woraufhin der Druckschalter das Magnetventil öff net und die erste Betriebsstufe wieder einstellt.The control is extremely simple. The level sensor of the inflatable balloon has over two switch positions, of which the upper the largely filled state of the balloon signals and the lower one is largely empty. In the top Switch position, the compressor is put into operation and the solenoid valve closed. During the first Operating level, namely during start-up, causes the lower switch position of the level sensor opening the solenoid valve while the compressor is running. As soon as the pressure in the storage tank turned on the first has reached the set value, the second operation begins step. The pressure switch closes the solenoid valve and acts on the lower switching position of the filling level sors, and in such a way that when they are activated stop the compressor. Now step on the gas Recovery line into the balloon and blows the sen so far that the level sensor its upper Switch position reached, the compressor is in Be drove set. The device thus works in a circuit. This process continues until the pressure in Storage tank below the second set value then the pressure switch opens the solenoid valve net and resets the first operating level.

Vorzugsweise wird das Verdichten in der ersten Be triebsstufe unterbrochen, sobald der Füllstand des Bal lons einen Mindest-Sicherheitswert unterschreitet, wo bei der Füllstandssensor einen dritten, unter dem unte ren Schaltpunkt liegenden Sicherheits-Schaltpunkt auf weist in dem er den Verdichter bei geöffnetem Magnet ventil abstellt. Damit wird signalisiert, daß das Reservoir leer ist und der Auffüllung bedarf.Preferably, the compression in the first loading drive stage interrupted as soon as the fill level of the bal lons falls below a minimum security value where for the level sensor a third, under the bottom safety switching point shows the compressor when the magnet is open valve turns off. This signals that the reservoir is empty and requires replenishment.

Der aufblasbare Ballon mit seinem Füllstandssensor erfüllt eine wesentliche Funktion für die Erfindung. Er sorgt dafür, daß dem Verdichter bei Bedarf eine ausrei chende Menge an Gas unter einem gewünschten An saugdruck zur Verfügung gestellt wird. Seine Steuer funktion ist abhängig von den Formänderungen, denen er beim Befüllen bzw. Entleeren unterworfen wird. Grundsätzlich bietet es sich an, den Ballon im wesentli chen kugelförmig auszubilden. Dadurch wird ein großes Volumen zur Verfügung gestellt, und es wird dem Füll standssensor aufgrund großer Verformungswege ein hohes Maß an Empfindlichkeit verliehen. Vorausset zung ist allerdings eine entsprechende Baugröße der Vorrichtung, und zwar nicht nur bezüglich der Bauhöhe, sondern auch bezüglich der Bautiefe. Um aus letzterer Nutzen zu ziehen, kann es vorteilhaft sein, die übrigen Aggregate innerhalb ein und desselben Gehäuse zu ver doppeln.The inflatable balloon with its level sensor fulfills an essential function for the invention. He ensures that the compressor has enough if required amount of gas below a desired level suction pressure is provided. His tax function depends on the shape changes that it is subjected to filling or emptying. Basically, it makes sense to use the balloon essentially chen spherical shape. This will make a big one Volume is made available and it is filling level sensor due to large deformation paths conferred a high level of sensitivity. Prerequisite tongue is a corresponding size of the Device, and not just in terms of height, but also in terms of depth. To from the latter To take advantage of it may be beneficial to the rest Ver units within one and the same housing double.

Häufig jedoch wird man bestrebt sein, die Bautiefe der Vorrichtung klein zu halten. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, den aufblasbaren Ballon als im wesentlichen rechteckiges Kissen auszubilden. Es wurde gefunden, daß ein solches Kissen durchaus in der Lage ist, das erforderliche Volumen zur Verfügung zu stellen und ausreichende Schaltwege für den Füllstandssensor zu durchlaufen, ohne die für eine Kugel erforderliche Bau tiefe zu benötigen. Auch ist das Kissen einfach zu ferti gen und folglich kostengünstig.Often, however, you will endeavor to reduce the overall depth to keep the device small. It is special about this beneficial to the inflatable balloon as essentially train rectangular pillow. It was found, that such a pillow is quite capable of to provide the required volume and sufficient switching paths for the level sensor go through without the construction required for a bullet need deep. The pillow is also easy to manufacture gene and therefore inexpensive.

Dabei ist der kissenförmige Ballon vorzugsweise mit einer seiner rechteckigen Flächen an einer der Wände eines die Vorrichtung umschließenden Gehäuses befe stigt, wobei er ferner vorteilhafterweise an seinem Rand elastisch mit dem Gehäuse verbunden ist. Dies ermög licht eine optimale Raumausnutzung.The pillow-shaped balloon is preferably included one of its rectangular faces on one of the walls of a housing enclosing the device Stigt, it also advantageously on its edge is elastically connected to the housing. This enables optimal use of space.

Wenn dabei, wie es in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, der Füllstandssensor etwa zentral an der freien rechteckigen Fläche des kissenförmigen Ballons angreift, ergeben sich besonders günstige Bewe gungsverhältnisse für diesen Sensor.If doing so, as in training the invention it is proposed to fill the level sensor approximately centrally on the free rectangular surface of the pillow-shaped Attacking balloons results in particularly favorable movements conditions for this sensor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevor zugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is based on a before preferred embodiment in connection with the attached drawing explained in more detail. The drawing shows in:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine zum Teil auf gebrochene Vorderansicht der Vorrichtung; Figure 1 is a schematic representation of a partially broken front view of the device.

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, welches die zum Teil schematisch angedeuteten Baugruppen ent hält.The device has a housing 1 , which holds the partially schematically indicated modules ent.

Gemäß Fig. 1 ist ein Magnetventil 2 vorgesehen, wel ches über einen Anschluß 3 an ein Gasreservoir, vor zugsweise an eine Stickstoff-Flaschenbatterie an schließbar ist. Vom Magnetventil 2 aus gelangt der Stickstoff in einen aufblasbaren Ballon 4. Dieser ist an die Saugseite eines Verdichters 5 angeschlossen, wel cher in einen Druckgas-Speicherbehälter 6 hineinför dert. Über einen Anschluß 7 ist der Speicherbehälter 6 an einen Verbraucher, insbesondere an eine Spritzgieß maschine anschließbar. Der Druck im Speicherbehälter 6 wirkt auf einer Druckschalter 8 ein.Referring to FIG. 1, a solenoid valve 2 is provided wel ches via a terminal 3 to a gas reservoir, preferably before a nitrogen cylinders battery to be closed. From the solenoid valve 2 , the nitrogen gets into an inflatable balloon 4 . This is connected to the suction side of a compressor 5 , wel cher in a pressurized gas storage container 6 in . Via a connection 7 , the storage container 6 can be connected to a consumer, in particular to an injection molding machine. The pressure in the storage container 6 acts on a pressure switch 8 .

Ferner ist eine Rückführleitung 9 vorgesehen, die über einen Anschluß 10 ebenfalls an die Spritzgießma schine anschließbar ist und dazu dient, den in der Spritz gießmaschine entspannten Stickstoff in den aufblasba ren Ballon 4 zurückzuleiten.Furthermore, a return line 9 is provided, which can also be connected to the injection molding machine via a connection 10 and serves to return the relaxed nitrogen in the injection molding machine to the inflatable balloon 4 .

Wie deutlich aus Fig. 1 ersichtlich, ist der aufblasbare Ballon 4 als im wesentlichen rechteckiges Kissen ausge bildet. Mit seiner rückwärtigen rechteckigen Fläche 11 (Fig. 2) ist er an einer der Wände des Gehäuses 1 befe stigt. Außerdem ist sein Rand über elastische Mittel 4' mit dem Gehäuse 1 verbunden. An seiner freien rechtec kigen Fläche 12 greift zentral ein Füllstandssensor 13 an. Dieser weist einen Seilzug 14 auf, der über eine Rolle 15 läuft und an seinem Ende einen Geber 16 trägt, also von einfacher Konstruktion ist.As can be clearly seen from Fig. 1, the inflatable balloon 4 is formed out as a substantially rectangular cushion. With its rear rectangular surface 11 ( FIG. 2), it is attached to one of the walls of the housing 1 . In addition, its edge is connected to the housing 1 via elastic means 4 '. A level sensor 13 attacks centrally on its free rectangular surface 12 . This has a cable 14 which runs over a roller 15 and carries an encoder 16 at its end, that is to say of a simple construction.

Die rechteckige, kissenförmige Ausbildung des auf blasbaren Ballons 4 ist bei ausreichendem Volumen äu ßerst platzsparend und stellt dennoch einen ausreichen den Verformungsweg für eine hohe Empfindlichkeit des Füllstandssensor 13 zur Verfügung.The rectangular, pillow-shaped design of the inflatable balloon 4 is extremely space-saving with sufficient volume and nevertheless provides a sufficient deformation path for a high sensitivity of the fill level sensor 13 .

Die Steuerung der Vorrichtung erfolgt über den Füll standssensor 13 und den Druckschalter 8. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Steuerleitungen verzichtet.The device is controlled via the fill level sensor 13 and the pressure switch 8 . For the sake of clarity, the control lines have not been shown.

Beim Anfahren wird der Verdichter 5 eingeschaltet und das Magnetventil 2 geöffnet. Der Stickstoff tritt in den Ballon 4 ein und füllt diesen bei annähernd Atmo sphärendruck, bis der Füllstandssensor 13 seine obere Schaltstellung erreicht. Sodann wird das Magnetventil 2 bei weiterhin laufendem Verdichter 5 geschlossen, bis die Entleerung des Ballons 4 den Füllstandssensor 13 in seine untere Schaltstellung bringt. Dies führt erneut zum Öffnen des Magnetventils 2. Dieses Arbeitsspiel wird fortgesetzt, bis der Druckschalter 8 das Erreichen des vorgegebenen Drucks im Speicherbehälter 6 signa lisiert. Sodann wird das Magnetventil 2 geschlossen. Au ßerdem wird der Füllstandssensor 13 so geschaltet, daß er den Verdichter 5 bei Erreichen seiner unteren Schalt stellung stillsetzt. Das periodische Füllen des aufblasba ren Ballons 4 erfolgt nun über die Rückgewinnungslei tung 9, so daß also der Stickstoff im Kreislauf geführt wird. Sobald der Druck im Speicherbehälter 6 den zwei ten eingestellten Wert unterschreitet, schaltet der Druckschalter 8 auf den Anfahrzustand zurück.When starting, the compressor 5 is switched on and the solenoid valve 2 is opened. The nitrogen enters the balloon 4 and fills it at approximately atmospheric pressure until the level sensor 13 reaches its upper switching position. The solenoid valve 2 is then closed while the compressor 5 is still running until the emptying of the balloon 4 brings the fill level sensor 13 into its lower switching position. This leads to the solenoid valve 2 opening again. This working cycle is continued lisiert reaching the predetermined pressure in the storage container 6 signa until the pressure switch. 8 Then the solenoid valve 2 is closed. In addition, the level sensor 13 is switched so that it stops the compressor 5 when it reaches its lower switching position. The periodic filling of the inflatable ren balloon 4 now takes place via the recovery line 9 , so that the nitrogen is therefore recycled. As soon as the pressure in the storage tank 6 falls below the two-th set value, the pressure switch 8 switches back to the start-up state.

Es wird also weitgehend im Kreislauf gearbeitet, wo bei eine Entnahme aus dem Reservoir nur erforderlich wird, wenn die unvermeidbaren Leckverluste eine ent sprechende Druckverminderung im Speicherbehälter hervorgerufen haben. Das Verfahren nach der Erfin dung arbeitet mit hoher Wirtschaftlichkeit. Dabei ist die Vorrichtung einfach in der Konstruktion und kosten günstig in der Fertigung.So it is largely worked in a loop where only required when removing from the reservoir is when the unavoidable leakage losses ent speaking pressure reduction in the storage tank have caused. The Erfin procedure manure works with high efficiency. Here is the Device simple in construction and cost inexpensive to manufacture.

Der Füllstandssensor 13 verfügt nicht nur über den oberen und den unteren Schaltpunkt sondern außerdem noch über einen dritten Schaltpunkt, der die vollständi ge Entleerung des Ballons anzeigt. Hierdurch wird der Verdichter während des Anfahrbetriebes abgestellt, bis das Reservoir nachgefüllt worden ist.The level sensor 13 not only has the upper and lower switching point but also a third switching point that indicates the complete emptying of the balloon. As a result, the compressor is switched off during start-up until the reservoir has been refilled.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwand lungsmöglichkeiten gegeben. So kann anstelle des kis senförmiges Ballons ein kugelförmiger Ballon verwen det werden. Dadurch vergrößert sich zwar die Bautiefe, jedoch kann dies dazu genutzt werden, die übrigen Ag gregate zu verdoppeln. Einen kugelförmigen Ballon wird man vorzugsweise zentral im Gehäuse anbringen. Auch bezüglich des Füllstandssensors besteht Wahlfrei heit. Wichtig ist lediglich, daß die Wegänderungen er faßt werden, die der Ballon während seiner Befüllung und Entleerung erfährt.Within the scope of the invention, there are certainly some modifications possible. So instead of the kis Sen-shaped balloons use a spherical balloon be det. This increases the overall depth, however, this can be used to keep the remaining Ag to double gregate. A spherical balloon will preferably be installed centrally in the housing. There is also an option with regard to the level sensor Ness. It is only important that he changes the way to be grasped by the balloon during its filling and emptying.

Claims

1. A method for supplying at least one consumer, in particular at least one injection molding machine, with compressed gas, gas being evacuated from a reservoir into an inflatable balloon, then compressed, conveyed into a compressed gas storage container and supplied by the consumer to the latter, characterized in that the relaxed gas in the consumer is returned to the inflatable balloon and that the emptying of the gas from the reservoir into the balloon and the subsequent compression and conveyance into the storage container depending on the level of the balloon and the pressure in the reservoir container are controlled, wherein in a first operating stage, before the pressure in the storage container exceeds a first set value, the evacuation of the gas from the reservoir into the balloon is controlled with continuous compression depending on the filling level of the balloon and then in a second Operating level before the pressure in the Spe container falls below a second set value, the compression of the gas is controlled as a function of the filling level of the balloon when the emptying from the reservoir into the balloon is interrupted.

2. The method according to claim 1, characterized records that in the first stage of operation Ver sealing is interrupted as soon as the fill level of the balloon below a minimum safety value steps.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, namely for generating compressed gas for at least one consumer, in particular for at least one injection molding machine, with
an inflatable balloon ( 4 ) which can be connected to a gas reservoir via a solenoid valve ( 2 ),
a compressed gas storage container ( 6 ) which can be connected to the consumer cher
a compressor ( 5 ), which is connected on the suction side to the balloon and on the pressure side to the storage tank,
and with a control device for the solenoid valve and the compressor, the control device comprising a level sensor ( 13 ) actuated by the balloon and a pressure switch ( 8 ) connected to the storage container,
characterized,
that a with the inflatable balloon ( 4 ) and connectable to the consumer recovery line ( 9 ) is provided for the relaxed gas in the consumer and that the level sensor has an upper and a lower switching point, the ter in operation at the upper switching point sets and the solenoid valve closes, while in the lower switching point it either opens the solenoid valve or switches off the compressor depending on the pressure in the storage tank.

4. The device according to claim 3, characterized records that the level sensor has a third, Safe below the lower switching point unit switching point in which it compresses with the solenoid valve open.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the inflatable bal lon ( 4 ) is formed as a substantially rectangular cushion.

6. The device according to claim 5, characterized in that the pillow-shaped balloon ( 4 ) with one ( 11 ) of its rectangular surfaces is attached to one of the walls of a housing enclosing the device ( 1 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the pillow-shaped balloon ( 4 ) at its edge elastically with the housing ( 1 ) is the verbun.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the fill level sensor ( 13 ) acts approximately centrally on the free rectangular surface ( 13 ) of the pillow-shaped balloon ( 4 ).