DE4222219A1

DE4222219A1 - Anlage für die Zufuhr von Gas unter Druck an druckmittelbetriebene Systeme einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE4222219A1
Application number: DE4222219A
Authority: DE
Inventors: Peter Theobald Blaser
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-08
Also published as: US5323703A; JPH0671865A; DE4222219C2

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Druckversorgungsanlage für eine Druckmaschine einschließlich dieser vorgeordneter bzw. nachgeordneter Teilaggregate.

Bei Druckmaschinen ist es bekannt, eine Vielzahl von Betriebsvorgängen mit Hilfe von druckmittelbetriebenen Systemen auszuführen. Beispielsweise dient die Druckversorgungsanlage zur Speisung von pneumatischen Stellzylindern, von Pumpen für Farbe und Feuchtmittel und von Blasluft- und Saugvorrichtungen.

Eine einfache Anlage besteht mindestens aus einem Kompressor, der einen Druckluftkessel speist, und aus einer Ringleitung, an der über Ventile die Verbraucher an den einzelnen Druckwerken sowie am An- und Ausleger angeschlossen sind. Mit der Vergrößerung der Anzahl der Druckwerke und der vor- bzw. nachgeordneten Teilaggregate steigt die Zahl der Druckmittelverbraucher und die Zahl der Leckstellen, so daß infolge des hohen Druckluftbedarfes Kompressor und Kessel für alle auftretenden Lastfälle bezüglich Förderleistung und Speicherkapazität entsprechend groß ausgelegt werden müssen. Ein Kompressor mit hoher Förderleistung und ein Kessel mit hoher Speicherkapazität sind kostenintensiv. Ab einen definierten Grenzwert für das Produkt aus Druck und Volumen fallen Druckspeicher unter überwachungspflichtige Anlagen, so daß weitere Kosten für den Betrieb der Anlage entstehen. Desweiteren ist es konstruktiv ungünstig, entsprechend der Zahl der Verbraucher, Kompressor und Kessel für jede Druckmaschine auf optimale Kenngröße zu dimensionieren. Es würde eine Vielfalt von Kompressoren und Kesseln erfordern, was einer rationellen Fertigung entgegensteht.

Der Druckmittelverbrauch an einer Druckmaschine ist zeitlich starken Schwankungen ausgesetzt. Wenn beispielsweise Pneumatikelemente an Druckmaschinen nur für Stellfunktionen und Automatisierungseinrichtungen eingesetzt werden und nicht während des eigentlichen Druckbetriebes, dann ist der Druckluftverbrauch in kurzen Zeitabschnitten hoch und über längere Zeitabschnitte nahezu null, wenn man von den Leckverlusten absieht. Deshalb sind Systeme mit kontinuierlicher Lufterzeugung der Druckmaschinen infolge des geringen Wirkungsgrades nicht geeignet.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 20 47 960 ist eine Steuereinrichtung für eine Konstantdruck-Hydraulikanlage beschrieben, bei der mehrere Druckspeicher eingangsseitig von einer konstanten Pumpe auf unterschiedliche Druckhöhen aufgeladen werden. Ausgangsseitig sind den Druckspeichern Umschaltventileinrichtungen nachgeschaltet, mit denen man in Abhängigkeit von der Belastung der Verbraucher diese mit einem Druckspeicher verbinden kann. Mit dieser Hydraulikanlage ist es möglich, jeden der einzelnen parallel geschalteten Verbraucher mit dem seinen tatsächlichen Belastungszustand entsprechendem Druck des betreffenden Druckbehälters zu beaufschlagen. Bei dieser Lösung ist es von Nachteil, daß die Druckbehälter unterschiedliche Drücke aufweisen, so daß man entweder den Drücken entsprechende maschinenartige Behälter vorsehen muß, oder daß man sich auf eine Behältergröße festlegt, die dann aber für den maximalen Druck ausgelegt werden muß. Die Speisung der Behälter erfolgt über druckgesteuerte 4/3-Wegeventilanordnungen, welche jeweils beim Erreichen eines Grenzwertes zu dem Druck des jeweiligen Behälters betätigt wird. Die Speisung der Behälter und Verbraucher erfolgt unabhängig von der Steuerung des Systems, dem die Verbraucher zugeordnet sind.

Bei der in der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 15 03 415 beschriebenen Vorrichtung zur Regelung der Druckluftzufuhr von einem Kompressor zu mehreren Druckluftspeichern ein pneumatischen Anlage, sind zwischen dem Kompressor und den Druckluftspeichern Sperrventile vorgesehen, wobei die Sperrventile in der Antriebskammer eines Druckreglers liegen. Die Sperrventile werden durch Druckdifferenzen betätigt und erfüllen lediglich die Funktion von Rückschlagventilen für die Druckluftspeicher und für eine Ausgleichskammer in die der Kompressor direkt einspeist. Eine Steuerung der Sperrventile in Abhängigkeit von Signalen aus dem System, in dem die an die Druckluftspeicher angeschlossenen Verbraucher liegen, ist bei dieser Lösung nicht vorgesehen.

Eine Druckversorgungseinrichtung bei Verbrauchern nach DE 33 00 493 A1 beeinhaltet eine Steuereinrichtung für eine Ventileinrichtung, die dann, wenn der Druck am zweiten Verbraucher unter eine vorgegebene Schwelle abgesunken ist, die Ventileinrichtung betätigt und nach einer kurzen Zeitspanne wieder zurückstellt. Dadurch wird eine Druckkammer aufgrund vorgegebener Zustände am zweiten Verbraucher alternativ an eine Druckquelle oder ein Reservoir geschaltet. Bei dieser Lösung sind für die Versorgung der zwei Verbraucher zwei mittels eines Medienübertragers getrennte Druckmedien vorgesehen, wobei die Versorgungseinrichtung mit nur einer Druckquelle mit Pumpe auskommt. Nachteilig hierbei ist, daß der erste Verbraucher direkt von der Pumpe versorgt wird, so daß die Pumpe ständig durchlaufen muß und daß die Trennung in zwei Versorgungskreise material- und kostenaufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage für die Zufuhr von Gas unter Druck an druckmittelbetriebene Systeme einer Druckmaschine zu entwickeln, welche in modularer Bauweise die Versorgung der Systeme entsprechend ihrem tatsächlichen Druckmittelbedarf in Abhängigkeit vom zeitlichen Ablauf der in der Druckmaschine ablaufenden Betriebsvorgänge ermöglicht. Desweiteren soll die Erfindung die Erkennung von Fehlfunktionen und Leckstellen in der Anlage ermöglichen, wobei die Druckmaschine bei Ausfall eines Teils eines druckmittelbetriebenen Systems im Notbetrieb weitergefahren werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Druckversorgungsanlage, welche mindestens einen Kompressor, mehrere Druckspeicher mit Druckgebern und Druckmittelverteil- oder Zuführeinrichtungen enthält, jedem druckmittelbetriebenen System der Druckmaschine mindestens ein Druckspeicher und ein den Systemdruck erfassender Meßwertumformer zugeordnet ist. Desweiteren sind zur Lösung der Aufgabe die Druckspeicher sternförmig über elektrisch betätigte Druckmittelverteil- oder Zuführeinrichtungen mit mindestens einem Kompressor verbindbar. Desweiteren ist eine elektrische Steuereinrichtung für die Betätigungsvorrichtungen und für die Antriebsmotoren der Kompressoren vorgesehen, die mit den Ausgängen der Meßwertumformer und mit einer Maschinensteuerung der Druckmaschine in Verbindung steht.

Die elektrische Steuereinrichtung und die Maschinensteuerung können eine Einheit bilden.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich ein modulares Druckluftsystem zu erstellen, wobei jedem Teilaggregat oder nur Teilen davon ein Modul zugeordnet ist, dem jeweils ein nicht überwachungspflichtiger Druckbehälter zugeordnet ist. Bei Vergrößerung der Druckmaschine um weitere Teilaggregate würden jeweils Module mit besagten Druckbehältern hinzugefügt werden, so daß das zur Verfügung stehende Speichervolumen steigt. Wenn ein Kompressor über die Versorgung einer Druckmaschine mit vielen Teilaggregaten nicht ausreichend ist, dann können je nach Maschinengröße mehrere Kompressoren über Rückschlagventile am gleichen Sternpunkt parallel geschaltet werden.

Die Steuereinrichtung und die Maschinensteuerung ermöglichen es, den unterschiedlichen sporadischen Luftbedarf zu verschiedenen Zeiten an den verschiedenen druckmittelbetriebenen Systemen einzustellen und die gesamte Anlage zu überwachen, sowie entsprechende Fehler und Servicehinweise anzuzeigen.

Zur örtlichen Eingrenzung von Fehlern in der Anlage ist es vorteilhaft, wenn jedes druckmittelbetriebene System über ein 5/3-Wegeventil mit geschlossener Mittelstellung mit mindestens einem der Druckspeicher verbindbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand einer Zeichnung noch näher erläutert werden, es zeigen:

Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines 5/3-Wegeventils.

In Fig. 1 ist ein Schema einer Druckversorgungsanlage für eine Druckmaschine 1 dargestellt. Die Druckmaschine 1 besitzt eine eigene Maschinensteuerung 2, welche über Steuerleitungen 3 mit elektrischen Betätigungsvorrichtungen von Verbraucher-Steuerventil-Batterien 4 verbunden ist. Die in der Druckmaschine 1 angeordneten Verbraucher sind über Arbeitsleitungen 5 mit den Verbraucher-Steuerventil-Batterien 4 verbunden. Die Druckversorgungsanlage enthält weiterhin mindestens einen von einem Motor 6 angetriebenen Kompressor 7, der Luft über einen Filter 8 ansaugt und die komprimierte Luft über ein Rückschlagventil 9 in eine Sammelleitung 10 speist. Desweiteren sind im Druckwerk 11 der Druckmaschine 1 je ein Druckluftbehälter 12 mit einem Überdruckventil 13 vorgesehen. Die Druckluftbehälter 12 stehen mit Abgangsleitungen 14 von Steuerventilen 15 in Verbindung, deren Eingangsleitungen 16 mit der Sammelleitung 10 verbunden sind. Verbraucherseitig stehen die Druckluftbehälter 12 mit Speiseleitungen 17 der Verbraucher-Steuerventil-Batterien 4 in Verbindung, wobei Druckbegrenzer 18 in die Speiseleitungen 17 geschaltet sind. An jedem Druckluftbehälter 12 sind Druckgeber 19 vorgesehen, die den Druck in elektrische Signale umwandeln. Eine Drucksteuerung 20 ist über Leitungen 21 mit den elektromagnetischen Betägigungselementen der Steuerventile 15 über Leitungen 22 mit den Motoren 6 für die Kompressoren 7 über Leitungen 23 mit den Ausgängen der Druckgeber 19 und über Leitungen 24 mit einer Schienensteuerung 2 verbunden. Die Funktion der Anlage soll im folgenden beschrieben werden:

Der Kompressor 6 oder, wenn notwendig, mehrere Kompressoren 6, laden einen oder mehrere Druckluftbehälter 12 auf einen vorbestimmten Betriebsdruck auf. Dazu wird bei Bedarf das entsprechende Steuerventil 15 mittels der Drucksteuerung 20 auf Durchlaß geschaltet. Die einzelnen Druckwerke 11 haben zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich hohen Luftbedarf, der durch die Kapazität eines einzelnen dem jeweiligen Druckwerk 11 zugeordneten Druckluftbehälter 12 nicht ausreichend abgedeckt werden kann. Der Ablauf der in der Druckmaschine 1 laufenden Betriebsvorgänge und der für kommende Betriebsvorgänge benötigte Druckluftbedarf ist entweder in der Maschinensteuerung 2 oder der Drucksteuerung 20 eingespeichert oder von diesen berechenbar. Die Drucksteuerung 20 kann deshalb im Zusammenwirken mit der Maschinensteuerung 2 die Motoren 6 und die Steuerventile 15 so ansteuern, daß nur der oder die Druckluftbehälter aufgepumpt werden, die zur Erledigung der am nächsten kommenden Betriebsvorgänge Druckluft liefern müssen. Ebenso ist es mit Hilfe der Drucksteuerung 20 möglich, mehrere Druckluftbehälter 12 parallel zu schalten, wenn der Luftbedarf an einem Druckwerk 11 oder einem sonstigen Verbraucher so hoch ist, daß die Kapazität eines einzelnen Druckluftbehälters 12 bzw. eines einzelnen Kompressors 7 nicht ausreichend ist und an einer anderen Verbraucherstelle kurzfristig danach ebenfalls ausreichend Druckluft zur Verfügung stehen muß, so daß nicht alle Druckluftbehälter 12 gleichzeitig entleert werden dürfen.

Mit Hilfe der Anlage ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für die Ansteuerung der Motoren 6 und Steuerventile 15 und der Verbraucher-Steuerventil-Batterien 4, so daß die Anlage kostengünstig arbeitet. Der modulare Aufbau ermöglicht eine unkomplizierte Erweiterung der Anlage. Wenn für jedes Druckwerk 11 bzw. Teilaggregat ein Modul mit je einem Motor 6 einen Kompressor 7, einen Druckluftbehälter 12 und einer Verbraucher-Steuerventil-Batterie 4 nebst Zubehör vorgesehen ist, dann läßt sich die Anlage beliebig um Module erweitern, wobei die Gesamtdruckluftbehälterkapazität wächst.

Leckstellen in der Anlage können auf unkomplizierte Weise geortet werden, indem die Steuerventile 15 und die Verbraucher-Steuerventil-Batterien 4 über nur ein Modul genau einen Verbraucher mit Druckluft versorgen, wobei mit Hilfe des entsprechenden Druckgebers 19 der Druckverlust in einem bestimmten Zeitintervall festgestellt wird.

In der Anlage lassen sich vorteilhaft 5/3-Wegeventile 25 einsetzen, wie sie in Fig. 2 einem Arbeitszylinder 26 vorgeschaltet sind. Das 5/3-Wegeventil 25 mit geschlossener Mittelstellung ist Bestandteil einer Verbraucher-Steuerventil-Batterie 4 womit es möglich ist, den Arbeitszylinder 26 von der Druckluftzufuhr zu trennen.

Wenn beispielsweise am Arbeitszylinder 26 oder dessen Zuleitungen 27 eine Leckstelle vorhanden ist, dann kann, wie schon beschrieben, der über eine Zeiteinheit unzulässig hoher Druckabfall über den Druckgeber 19 von der Drucksteuerung 20 ausgewertet werden. Die Drucksteuerung 20 kann dann über Steuerleitungen 28 das 5/3-Wegeventil 25 in seine Mittelstellung bringen, so daß der Arbeitszylinder 26 wegen der Leckstelle außer Betrieb gesetzt ist und weitere Verbraucher, die an die entsprechende Verbraucher-Steuerventil-Batterie 4 angeschlossen sind, ohne Druckabfall weiter arbeiten können. Auf diese Weise lädt sich für die Druckmaschine 1 auch bei Ausfall einzelner Arbeitszylinder 26 oder Zuleitungen 27 ein Notbetrieb aufrechterhalten.

Bezugszeichenliste

1 Druckmaschine
2 Maschinensteuerung
3 Steuerleitung
4 Verbraucher-Steuerventil-Batterie
5 Arbeitsleitung
6 Motor
7 Kompressor
8 Filter
9 Rückschlagventil
10 Sammelleitung
11 Druckwerk
12 Druckspeicher
13 Überdruckventil
14 Abgangsleitungen
15 Steuerventil
16 Eingangsleitung
17 Speiseleitungen
18 Druckbegrenzer
19 Meßwertumformer
20 Steuereinrichtung
21 Leitungen
22 Leitungen
23 Leitungen
24 Leitungen
25 5/3-Wegeventil
26 Arbeitszylinder
27 Zuleitungen
28 Steuerleitung

Claims

1. Anlage für die Zufuhr von Gas unter Druck an druckmittelbetriebene Systeme einer Druckmaschine, unter Verwendung mindestens eines Kompressors, mehrerer Druckspeicher mit Druckgebern und unter Verwendung von Druckmittelverteil- oder zuführvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem System (11) mindestens ein Druckspeicher (12) und ein den Systemdruck erfassender Meßwertumformer (19) zugeordnet ist, daß die Druckspeicher (12) speiseseitig sternförmig über elektrisch betätigte Druckmittelverteil- oder zuführvorrichtungen (15) mit mindestens einem Kompressor (7) verbindbar sind, und daß eine elektrische Steuereinrichtung (20) für die Betätigungsvorrichtungen der Druckmittelverteil- oder zuführvorrichtungen und für die Antriebsmotoren (6) der Kompressoren (7) vorgesehen ist, die mit den Ausgängen der Meßwertumformer (19) und mit einer Maschinensteuerung (2) der Druckmaschine (1) in Verbindung steht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckspeichern (12) und dem jeweiligen System (26) Druckmittelverteil- oder zuführvorrichtung 5/3-Wege-Ventile (25) mit geschlossener Mittelstellung vorgesehen sind.