KR20170066238A - 온도 제어 장치 - Google Patents

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KR20170066238A
KR20170066238A KR1020160157391A KR20160157391A KR20170066238A KR 20170066238 A KR20170066238 A KR 20170066238A KR 1020160157391 A KR1020160157391 A KR 1020160157391A KR 20160157391 A KR20160157391 A KR 20160157391A KR 20170066238 A KR20170066238 A KR 20170066238A
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KR1020160157391A
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크리스토프 발카
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엥글 오스트리아 게엠베하
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Abstract

성형 가공기의 성형 툴(14) 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치(1)는
- 온도 제어 매체를 위해 공급부(3)에 연결되는 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2"),
- 온도 제어 매체를 공급부(3) 내로 전달하기 위한 적어도 하나의 펌프를 포함하는 펌프 시스템(4),
- 펌프 시스템(4)의 송출 출력의 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 위한 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5),
- 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2")에서 온도 제어 매체의 관통-유동량을 조절하기 위한 가변 개방도를 갖는 적어도 하나의 스로틀 장치(6), 및
- 설정치로서 적어도 하나의 스로틀 장치(6)의 개방도와 스로틀 장치의 개방도, 온도, 온도차, 관통-유동, 압력의 그룹으로부터 또는 이 그룹으로부터 유도되는 물리적인 값으로부터 선택되는 제어 변수를 갖는 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)를 포함하며,
펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 적어도 하나의 스로틀 장치(6)의 개방도에 따라서 펌프 시스템(4)의 송출 출력의 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 제공한다.

Description

온도 제어 장치 {TEMPERATURE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 특징부의 특징들을 가지는 성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소들을 위한 온도 제어 장치, 그러한 온도 제어 장치를 갖는 성형 가공기, 및 청구범위 제 11 항의 특징부의 특징들을 가지는 성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소들의 온도 제어 방법에 관한 것이다.
아래 논의되는 선행기술은 성형 가공기의 특정 예인 사출 성형기에 기초한 실시예 및 일반적인 성형 가공기의 성형 툴의 예로서 앞서 언급한 사출 성형기의 사출 성형 툴에 기초한 실시예로 설명한다. 그러나, 아래 설명되는 출원은 위 특정 예로 제한되는 것은 아니다.
용어 온도 제어는 본 출원에서 냉각 또는 가열을 나타내는데 사용된다.
선행기술에서, 적어도 하나의 펌프는 일정 송출 출력으로 또는 회전 속도-제어 방식으로 작동된다. 요구되는 더 낮은 관통-유동량(quantitative through-flow)을 달성하기 위해서 송출 출력(송출 양 또는 압력 등)으로 인해 발생하는 관통-유동량 및 적어도 하나의 분기선에 대한 유압 저항, 또는 스로틀(throttles)이 사용된다.
일정한 송출 출력을 갖는 펌프를 사용할 때 다양한 단점들이 발생한다:
- 계속적인 고 에너지 소비,
- 펌프 시스템의 감소된 수명,
- 과도하게 높은 체적 유동에 의한 온도 제어 매체의 역방향 온도 제어에 해당하는 비용,
- 높은 누수 민감성, 및
- 온도 제어 시스템의 불필요한 고압.
회전식 속도-제어 펌프를 사용할 때, 특히 복수의 온도 제어 분기점들을 사용할 때, 특히 이들에 스로틀 장치들이 제공될 때, (관련된 에너지 측면에서)펌프의 최적 작동점을 설정하는 것이 쉽지 않다.
본 발명의 목적은 전술한 단점들을 적어도 부분적으로 해결하고자 하는 것이다.
그러한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징들을 갖는 온도 제어 장치, 그러한 온도 제어 장치를 갖는 성형 가공기, 및 청구범위 제 11 항의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항들에 정의된다.
본 발명은 온도 제어 장치를 (에너지 측면에서)최적 작동점에서 작동시키는 것을 가능하게 한다.
설정치는 제어 변수(예를 들어, 적어도 하나의 온도 제어 분기점에서의 주어진 관통-유동량, 적어도 하나의 온도 제어 분기점에서의 주어진 압력, 온도 제어가 수행될 물품에서 도달하게 될 온도, 적어도 하나의 온도 제어 분기점의 공급과 복귀 사이의 온도 제어 매체에 대한 온도차)에 따라서 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치에 대해 예정된다. 그러한 제어 변수에 따라서, 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치는 스로틀 장치의 개방도를 미리 결정한다. 순간 개방도(목표 값, 또는 적합한 측정 장치가 존재하는 경우에 실제 값)는 펌프 시스템의 송출 출력을 설정하거나 미리 결정하는데 사용된다. 그러한 송출 출력의 변동은 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치에 의해 보상되는, 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치에 대한 교란치(disturbance value)로서 작용한다.
예로서의 실시예 :
예를 들어, 개방도가 미리 결정된 값(바람직하게는, 80% 내지 100 %, 즉 거의 완전히 또는 완전히 개방) 미만이면, 펌프 시스템의 송출 출력은 감소된다. 그런 방식으로 (여기서는 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치에 대한 제어 변수로서 선택되며, 대안으로 - 전술한 바와 같이 - 다른 제어 변수들을 사용하는 것이 가능할 수 있는)관통-유동량은 감소되며, 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치는 스로틀 장치의 개방도를 증가시킨다. 개방도가 여전히 개방도에 대해 미리 결정된 값 미만이면, 펌프 시스템의 송출 출력이 추가로 감소된다. 이는 스로틀 장치의 개방도에 대해 미리 결정된 값에 도달하거나 초과할 때까지(복수의 스로틀 장치들의 경우에, 스로틀 장치들 중의 하나에 의해서 미리 결정된 값에 도달되거나 초과될 때까지) 지속된다. 더 구체적으로, 스로틀 장치의 개방도에 대한 미리 결정된 값에 도달되거나 초과되지만 펌프 시스템의 송출 출력이 요구되는 관통-유동량에 대해 너무 낮다면, 펌프 시스템의 송출 출력은 요구되는 관통-유동량이 발생할 때까지 증가된다.
이는 펌프 시스템과 스로틀 장치를 포함한 전체 시스템에 있어서 펌프 시스템이 최소 에너지 소비와 동시에 최소 유압 저항을 갖는 최적 작동점을 제공한다.
스로틀 장치의 개방도에 대한 단지 하나의 미리 결정된 값 대신에, 제어 밴드(control band)를 제공하도록 최소 값과 최대 값을 미리 결정하는 것도 가능하다.
펌프 시스템의 송출 출력의 설정은 다양한 방식들로 실시될 수 있다.
예를 들어, 성형 가공기의 기계 제어 장치가 스로틀 장치의 개방도를 사용하여, 적합한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 신호를 펌프 시스템에 전달하는 것이 제공될 수 있다. 또한, 펌프 시스템 자체(또는 성형 가공기의 외측에 제공되는 다른 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 수단)가 스로틀 장치의 개방도를 사용하여, 적합한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 신호를 펌프 시스템의 적어도 하나의 펌프 또는 펌프 시스템의 적어도 하나의 펌프의 드라이브에 전달하는 펌프 개방-루프형 또는 펌프 폐쇄-루프형 제어 장치를 갖는 것도 제공될 수 있다. 또한, 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치 자체가 적합한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 명령을 펌프 시스템에 전달하는 것도 제공될 수 있다. 또한, 사용자가 실시될 조정의 방향을 나타내는 신호에 따라서, 펌프 시스템의 송출 출력의 설정을 수동으로 실행하는 것도 제공될 수 있다.
온도 제어 매체는 바람직하게 물(기체 또는 액체) 또는 오일이다. 그러나, 예를 들어 이산화탄소 또는 질소와 같은 다른 유체들을 사용하는 것도 또한 가능하다. 온도 제어 매체는 연속적으로 또는 펄스 방식으로 송출될 수 있다.
온도 제어 장치가 성형 가공기를 위한 공급 장치의 형태이고 하나 또는 그 이상의 온도 제어 분기점들을 가지는 것도 특히 바람직하게 제공된다. 공급 장치는 성형 가공기 옆에 독립형 관계로 배열되거나 그 위에 설치될 수 있다.
펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치는 성형 가공기의 기계 제어, 외부 제어, 공급 장치 또는 중앙 주 컴퓨터 시스템의 구성 부품일 수 있다.
스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치는 성형 가공기의 기계 제어, 외부 제어, 공급 장치 또는 중앙 주 컴퓨터 시스템의 구성 부품일 수 있다.
펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치 및 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치는 공통 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치의 형태일 수 있다.
펌프 시스템은 성형 가공기, 공급 장치 또는 중앙 매체 공급 장치의 구성 부품일 수 있다.
스로틀 장치의 개방도는 무단계로 또는 단계적으로 변화될 수 있다.
특히 바람직하게는, 적어도 하나의 스로틀 장치는 가변 개방도를 갖는 밸브의 형태이다. 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 스로틀 장치의 설정치는 밸브 위치들에 의존한다.
특히 바람직하게는, 펌프 시스템 중 적어도 하나의 펌프 및/또는 가능하게는 펌프의 형태인 적어도 하나의 스로틀 장치는 회전식 속도-제어 펌프의 형태이다.
특히 바람직하게는, 관통-유동량 또는 적어도 하나의 온도 제어 분기점을 통하는 적어도 하나의 온도 제어 분기점의 공급과 복귀 사이의 온도차가 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 변수로서 사용된다.
펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치가 펌프 시스템의 효율 수준을 고려하여, 스로틀 장치들의 개방도들의 순간 최대 개방도에 따라서 펌프 시스템의 송출 출력에 대한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 제공하는 것도 제공될 수 있다.
본 발명의 추가의 장점들 및 세부 사항들은 도면들 및 관련된 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 개략도를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 온도 제어 장치의 예로서 일실시예를 도시한다.
도 1은 스로틀 장치(6) 및 스로틀 장치(6)의 개방도에 대한 폐쇄-루프형 제어를 위한 스로틀 폐쇄-루프형 제어 장치(7) 그리고 펌프 시스템(4)을 개략적으로 도시하며, 펌프 시스템(4)은 송출량에 대한 폐쇄-루프형 제어를 위한 펌프 폐쇄-루프형 제어 장치(5)를 포함한다.
두 개의 제어 회로들은 스로틀 장치(6)의 (제어 변수의 예로서)순간 개방도가 스로틀 폐쇄-루프형 제어 장치(7)로부터 펌프 폐쇄-루프형 제어 장치(5)로 전달되며 펌프 시스템(4)의 순간 송출량이 스로틀 장치(6)에 작용하는 교란 변수를 나타내는 한, 함께 연결된다. 대안으로, 제어 변수가 스로틀 장치(6)에 의해 펌프 폐쇄-루프형 제어 장치(5)로 또한 전달될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2는 여기서 예로서 3 개의 온도 제어 분기점들(2, 2', 2")(온도 제어 분기점들(2, 2', 2")의 수는 당연히 제한적인 것으로 해석되어서는 안 됨)을 갖는 (더 구체적으로 도시되지 않은)성형 가공기의 성형 툴(14)을 위한 온도 제어 장치(1)를 도시한다.
온도 제어 분기점들(2, 2', 2")은 공급부(3) 및 복귀부(8)에 연결된다.
공급부(3)로 온도 제어 매체를 전달하기 위한 적어도 하나의 회전식 속도-제어 펌프를 포함하는 펌프 시스템(4)이 있으며, 펌프 시스템의 송출 출력은 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)를 통해 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어가 수행될 수 있다.
각각의 예시된 온도 제어 분기점들(2, 2', 2")에 대해서, 가변적인 개방도를 갖는 (여기서는 밸브들의 형태인) 스로틀 장치(6)가 있으며, 스로틀 장치를 거쳐서 각각의 온도 제어 분기점(2, 2', 2")에서의 온도 제어 매체의 관통-유동량이 조절될 수 있다. 스로틀 장치들(6)의 개방도들은 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)에 의해 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어가 수행된다. 관통-유동량은 센서들(9)을 통해서 측정되고 라인들(10)을 거쳐서 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)로 공급될 수 있다. 라인들(11)을 거쳐서 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)는 개개의 스로틀 장치들(6)의 개방도를 설정할 수 있다. 스로틀 장치들(6)의 개개의 개방도들은 라인들(12)을 거쳐서 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)로 공급된다. 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 라인(13)을 거쳐서 펌프 시스템(4)의 송출 출력을 조절할 수 있다.
라인들(10, 11, 12 및 13)은 단지 예로서 해석되어야 하며, 임의의 유형의 데이터 전송이 가능하다.
모든 스로틀 장치들(6)의 개방도들이 고정값 미만인 한, 펌프 시스템(4)의 펌프의 회전 속도는 감소된다. 회전 속도의 감소로 인해서, 관통-유동량 속도들이 감소되며, 스로틀 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)는 스로틀 장치들(6)의 단계식 개방으로 대응한다. 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 스로틀 장치들(6) 중의 하나에 의해 미리 결정된 값에 도달하거나 초과할 때까지, 이제 다시 새로운 개방도들에 대응한다. 그런 방식으로, 전체 시스템에 대해서 펌프의 최소 에너지 소비와 동시에 최소 유압 저항을 갖는 최적 작동점에 도달한다.

Claims (11)

  1. - 온도 제어 매체를 위한 공급부(3)에 연결되는 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2"),
    - 온도 제어 매체를 공급부(3)로 전달하기 위한 적어도 하나의 펌프를 포함하는 펌프 시스템(4),
    - 펌프 시스템(4)의 송출 출력의 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 위한 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5),
    - 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2")에서 온도 제어 매체의 관통-유동량(quantitative through-flow)을 조절(throttle)하기 위한 가변 개방도를 갖는 적어도 하나의 스로틀 장치(6), 및
    - 설정치로서 적어도 하나의 스로틀 장치(6)의 개방도와 스로틀 장치의 개방도, 온도, 온도차, 관통-유동, 압력의 그룹으로부터 또는 이 그룹으로부터 유도되는 물리적인 값으로부터 선택되는 제어 변수를 갖는 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(7)를 포함하는 성형 가공기의 성형 툴(14) 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치(1)에 있어서,
    상기 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 적어도 하나의 스로틀 장치(6)의 개방도에 따라서 펌프 시스템(4)의 송출 출력의 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스로틀 장치(6) 중의 적어도 하나는 밸브의 형태인 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  3. 제 1 항 및 제 2 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스로틀 장치(6) 중의 적어도 하나는 펌프 시스템(4)과 별개의 펌프의 형태인 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 펌프 시스템(4)은 적어도 하나의 펌프 및 펌프를 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 펌프 시스템(4)의 적어도 하나의 펌프 및/또는 가능하게는 펌프의 형태인 적어도 하나의 스로틀 장치(6)는 회전식 속도-제어 펌프의 형태인 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 전체 제어 시스템은 캐스케이드 제어(cascaded control means) 형태이며, 외부의 것은 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 수단이며 내부의 것은 스로틀 장치의 개방도, 온도, 온도차, 관통-유동, 압력으로 이루어진 그룹으로부터의 값 또는 이 그룹으로부터 유도되는 물리적인 값이고, 따라서 더 빠른(5) 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 공급부(3)에 연결되는 적어도 두 개의 온도 제어 분기점들(2, 2', 2")이 제공되며 상기 적어도 두 개의 온도 제어 분기점들(2, 2', 2") 각각에는 각각의 온도 제어 분기점(2, 2', 2")에서의 온도 제어 매체의 관통-유동량을 조절하기 위한 가변 개방도를 갖는 적어도 하나의 스로틀 장치(6)가 제공되는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 스로틀 장치들(6)의 개방도에 대한 순간 최대 개방도에 따라서 펌프 시스템(4)의 송출 출력에 대한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌프 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어 장치(5)는 펌프 시스템의 효율을 고려하여 스로틀 장치들(6)의 개방도에 대한 순간 최대 개방도에 따라서 펌프 시스템(4)의 송출 출력에 대한 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어를 제공하는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소를 위한 온도 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 적어도 하나의 항에 따른 온도 제어 장치를 갖는 성형 가공 머신, 특히 사출 성형 머신, 압력 다이 캐스팅 머신 또는 프레스 머신.
  11. - 온도 제어 매체를 위한 공급부(3)에 연결되는 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2"),
    - 온도 제어 매체를 공급부(3)로 전달하기 위한 적어도 하나의 펌프를 포함하는 펌프 시스템(4), 및
    - 적어도 하나의 온도 제어 분기점(2, 2', 2")에서 온도 제어 매체의 관통-유동량을 조절하기 위한 가변 개방도를 갖는 적어도 하나의 스로틀 장치(6)를 이용하는 성형 가공기의 성형 툴(14) 또는 구성요소의 온도 제어 방법에 있어서,
    상기 펌프 시스템(4)의 송출 출력은 적어도 하나의 스로틀 장치(6)의 개방도에 따라서 개방-루프형 또는 폐쇄-루프형 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는
    성형 가공기의 성형 툴 또는 구성요소의 온도 제어 방법.
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