DE8712481U1 - Vorrichtung zur Regelung von Wärmeströmen - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung von Wärmeströmen

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Description

DiPL*PMYS. DR, WALTHER JUNIUS 3 Hannover WOLFiTKASSE 24 ■ TELEFON (Ui ti) Ij Ai Jo
18* Augast 1987
Meine Aktei 975
Paul Troester Maschinenfabrik} Am Bfäbrinke 2-4,
3Ö00 Hannover 89
Vorrichtung zur Regelung von Wärmeströmen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung
von Wärmeströmen, die bei einem in einer Kuhststoff-
und/oder Kautschukverarbeitungsmaschinß ausgeführten |
Prozeß zwischen Maschinenteilwandungen und einem |
Temperiermediuni verlaufen. f
Bei Kunststoff- und/oder Kautschukverarbeitungsma- |
schinen, wie Extrudern und Kalandern, müssen Teile der | Haschine, die mit dem zu verarbeitenden Kunststoff
und/oder Kautschuk in Berührung kommen, temperiert \
werdenj sie müssen je nach den Erfordernissen des f
Prozesses oder des Prozeßabschnittes beheizt und/oder |
gekühlt werden. Als Temperiermedium wird hier in erster f
Linie Wasser verwendet, welches meist in einem Kreis- |
laisf durch die Verarbeitungsmaschine, eine Kühlvor- \ richtung und/oder eine Heizvorrichtung, von einer
Pumpe in Umlauf gesetzt, strömt. Geregelt wird hier- &igr; bei die Eintrittstemperatur des Temperiermediums in
die Verarbeitungsmaschine. Von der Regelung her gesehen ist dieses einfach, jedoch erfordert die Regelung
immer eine gewisse Zeit, bis das Temperierfnediufn auf den gewünschten Temperaturwert beheizt ist, bei Kühlungen des TetnperaturmediUms dauert diese Zeit im Illgemeinen noch länger» Dieses Regelsystem weist sohlt eine erhebliche Trägheit auf.
Bei einer Reihe von Prozessen, in denen hoch qualitative EfzeügniBBe gleionbleibsndsr Qualität erzeugt werden sollen, ist diese Regelung niöht ausreichend. Man hat daher nach anderen Möglichkeiten gesucht und ist dabei auf den Gedanken gekommen, daß man eine zweite Stellgröße zur Regelung des Wärmestromes durch Änderung der Wärmeübefgängöverhältnisse erhalten kann.. , Wenn je nach Bedarf mit einer laminaren oder einer turbulenten Strömung bei der Prozaßregelung gearbeitet Wird. Hiermit kommt man dem Ziel,schneller und wirkungs voller Wärmeströme zu verändern, näher, befindet sich aber auch in der Gefahr, leichter zu übersteuern und dadurch nicht genau genug zu arbeiten.
Durch die DE-OS 32 34 612 ist es bekannt geworden, bei einem Extruder die zu temperierenden Teile in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Alle Temperiermittelkreisläufe sind hier hintereinander geschaltet.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgäbe der Erfindung, mit einem ungesteuerten Temperaturschwankungen unterworfenen Temperiermedium hochgenau und mit sehr kurzen Ansprechzeiten warme Ströme zu regeln.
Die Erfindung besteht darin, daß der Volumenstrom und die Eintrittstemperatur eines Temperiermediums zur
Regelung einer Prozeßtemperätur benutzt werdefit
Zu einar Veränderung des Völumenstromes weirden übefflehende Wärmeströme hochgenau und sehr schnell verändert· Die Änderungen sind mit größerer Geschwindigkeit als durch Aufheizen oder Kühlen des Temperiermediums möglich. Da bei der vorliegenden Erfindung sowohl der WolymBnetiOm als auch die Eintrittstemperatur des Temperiermediums zur Regelung herangezogen werden, erfolgt nicht nur eine sehr schnelle, sondern auch eine hoch genaue Regelung. Die Ansprechzeiten sind sehr kurz. Die Einwirkungen auf das Temperiermedium durch Kühlen oder Heizen können dabei langsam erfolgen.
!ei den verschiedenen Verarbeitungsmaschinen von kunststoff und/oder Kautschuk sind nicht alle Teile Her Maschine, die mit dem zu verarbeitenden Material in Berührung kommen, auf gleiche Temperatur zu haltenj eftmals ist sogar ein Maschinenteil, wie &zgr; .B. die Schnecke und/oder der Zylinder eines Extruders in «Jen verschiedenen Verarbeitungszonen auf verschiedenen Temperaturen zu halten. Hier ist es zwecknäßig, wenn die Regelung mehrerer Prozeßtemperaturen durch Regelung des Volumenstromes in verschiedenen Temperierzonen erfolgt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die einzelnen Temperierzonen durch einen übergeordneten Kreislauf, in welchem eine bestimmte Medientempefatur geregelt wird, versorgt werden.
Vorteilhaft und baulich einfach ist es, wenn die Volumenstromregelung in den einzelnen Temperierzonen durch Stellventile erfolgt und wenn Stellventile für einzelne Temperierzonen im System mit einem Ventil in einem Bypass gekoppelt verstellt werden.
■&igr;
Öabei isfe -3s vorteilhaft, wenn die Pumpenleistung im Gesamtsystem durch eine Pumpe in einem übergebtdne=< ten Kreislauf erbrächt Wird*
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Wärmeströme, die bei einem in einer Kunststoff« Und/odef Kautschukverarbeitungsmaschine ausgeführten Prozeß ■ ' zwischen Maschinenteilwandungen und einem Temperief-
J-. medium Verlaufen, zeichnet sich dadurch aus, daß Ar-
beitsmittel zur Veränderung der VolumenstrBme des Tempe-"^. riermittels vorgesehen sind, die von einer Prozeß-
steuerung bzw. einem Regler in Abhängigkeit der Temperatur von Maschinenteilen und/oder der Ei^ngangatemperatur des Temperiermittels gesteuert sind.
Mit einer üblichen Prozeßsteuerung, /z.B. über einen Mikroprozessor betrieben wird, ist der Aufwand für diese Regelung sehr gering. Mit einfachen Mitteln ist somit eine kürzere Ansprechzeit, eine kürzere Regelzeit Und ein geringerer Aufwand bei der Temperierung des Temperiermediums durch Kühlen oder Heizen erreicht.
Dabei ist es zweckmäßig, die Arbeitsmittel zur VeC-änderung der Volumenströme als Ventile, Schieber und/oder Arbeitsmittel zur Einstellung des Fördervolumens von Pumpen auszubilden. Ventile und Schie-
b ber sind schnell und einfach zu stellen. Auch die
!> Arbeitsmittel zur Einstellung des Fördervolumens von
* Pumpen sind einfach, bestehen sie doch lediglich in
drehzahlregelbaren Elektromotoren.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Kunststoff- u Kautschukverarbeitungsmaschine verschiedene iemperierzonen zugeordnet sind, wenn jeder Temperierzone
- 5 -
ein Ventil bzw. Schieber zugeordnet ist und wenn mehreren-Zonen gemeinsam eine Pumpe zugeordnet ist. Hierdurch wird der bauliche Aufwand einfach.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens parallel zu einem die Prozeßtemperatur regelnden Volumenstrom ein Bypass angeordnet ist, wenn dem Bypass ein Ventil oder ein Schieber angeordnet ist und wenn dieses Ventil in dem Bypass mit dem Stellventil für die Volumenströme gekoppelt ist, vorzugsweise derart, daß ein Schließen des Volumanstromventiles mitjeinem Öffnen des Bypassventiles und umgekehrt gekoppelt ist. Mit diesen Arbeitsmitteln läßt sich die gewünschte Regelung sehr einfach und schnell durchführen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Temperierzonen parallel zueinander angeordnet sind und von parallelen Volumenströmen unterschiedlicher Stärke und Geschwindigkeit durchflossen sind.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Pumpenregelung, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ventilregelung,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ventil- und Bypassregelung .
Die Kunststoff- und/oder Kautschukverarbeitungsmaschine 1 weist drei Temperierzonen 2,3,4 auf, in uenen Maschinenteilwandungon auf drei verschiedenen Temperaturen gehalten werden sollen. Das Temperiermedium fließt außerhalb der Kunststoff- und/oder Kautschyk-
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Verarbeitungsmaschinen durch die Rohrleitung 5 in die Kühlvorrichtung 8, dann weiter durch die Rohrleitung in die Heizvorrichtung 9, dann in die Rohrleitung 7 in Richtung auf Kunststoff- und/oder Kautschukverarbeitungsmaschine. Je nach dem ob das Temperiermedium geheizt oder gekühlt werden soll, ist entweder die Kühlvorrichtung 8 oder die Heizvorrichtung 9 in Betrieb.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die an die Heizvorrichtung 9 anschließende Rohrleitung 7 in drei, den Temperierzonen 2,3,4 zugeordnete Zweige 7A, 7B, 7C unterteilt. Diese Zweige 7A, 7B, 7C verlaufen parallel zueinander und führen jeweils in eine der Temperierzonen 2,3,4. Aus diesen tritt das verbrauchte Temperiermedium in die entsprechenden Leitungszweige 5ß, 5B, 5C; welche parallel zueinander verlaufen und dann in einer Leitungsverzweigung zu der Rohrleitung 5 zusammengeführt werden. In jedem der Leitungszweige 7A, 7B, 7C oder 5A, 5B, 5C befindet sich eine Pumpe 1OA, 1OB, IOC. Die Drehzahl der Antriebsmotoren der Pumpen loA, 1OB, IOC wird von dem Prozeßregler 11 bestimmt, der über Kabel 12A, 12B.12C mit den Pumpen 1OA, lOB, IOC verbunden ist. Der Prozeßregler 11 erhält als Eingangssignale von den Meßstellen 13A, 13B, 13C die jeweL'ls gemessene Wandtemperatur des mit dem zu verarbeitenden Material in Berührung befindlichen Maschinenteiles über Kabel 15 und zusätzlich von dem Temperaturmeßgeber 14 über das Kabel 16 die Eintrittstemperatur des Temperiermediums. Diese kann, wie in Fig. 1 gezeigt, vor den Pumpen gemessen werden, sie kann aber für jede der drei Temperierzonen 2,3,4 auch unmittelbar vor dem Eintritt des Temperiermediums in die Kunststoff- und/oder Kaut-
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schukverarbeitungsmaschine mit den Temperiermeßgebern 14A5 14B, 14C gemessen werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind es drei Ventile 17A, .3.7B, 17C, mit denen der Volumenstrom durch die Tempe rierzonen '2,3,4 gesteuert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine einzige, den drei Temperierzonen 2,3,4 zugeordnete Pumpe 10 vorgesehen. Diese befindet sich in der Leitung 6. Die Verstellmotore für die Ventile 17A1, 17B, 17C werden vom Prozeßregler 11 über die Kabel 18 mit der für die Verstellung notwendigen elektrischen Energie versorgt. Der Prozeßregler 11 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem einzigen Temperaturtießgeber 14, der die Temperiermediumtetnperatur mi3t und drei Temperaturmeßgebern 13A, 13B, 13C gesteuert, die die Wandtemperatur in der Maschine bzw. an dem Maschinenteil messen.
Im Ausführunjsbeispiel der Fig. 3 sind zusätzlich Bypassleitungen 19A, 19B, 19C vorgesehen, in denen Ventile 2OA, 2OB, 20C angeordnet sind. Diese Ventile 2OA, 20B, 2OC in den Bypaßleitungen 19A, 19B, 19C sind mit den Ventilen. 17A, 17B, 17C gekoppelt und werden jeweils mit einem Stellmotor 21A, 21B, 21C gemeinsam verstellt, der jeweils über ein Kabel 22A, 22B, 22C an den Prozeßregler 11 angeschlossen ist. So kann das Temperiermedium entweder in die Temperierzcne 2, 3, 4 oder in die Bypassleitung 19&Lgr;, 19B, 19C geleitet werden. Dabei sind die Ventile so ausqebildet und geschaltet, daß je mehr die in die Temperierzone 2, 3, 4 führende Leitung 7A, 7B, 7C verschlossen wird um so stärker die Bypassleitung 19A, 19B, 19C geöffnet wird.
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Claims (5)

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Regelung von Wärmeströmen,
die bei einem in einer Kunststoff- und/oder Kautschuk-Verarbeitungsmaschine ausgeführten Prozeß zwischen Maschinenteilwandungen und einem Temperiermedium verlaufen ,
dadurch gekennzeichnet,
daß Arbeitsmittel (10,17,20) zur Veränderung der Volumenströme des Temperiermittels vorgesehen sind, die von einer Prozeßsteuerung (11) bzw. einem Regler in Abhängigkeit der Temperatur von Maschinenteilen und/oder der Eingangstemperatur des Temperiermittels gesteuert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gel annzeichnet,
daß die Arbeitsmittel zur Veränderung der Volumenströme Ventile (17), Schieber (20) und/oder Arbeitsmittel zur Einstellung des Fördervolumens von Pumpen (10) sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer Kunststoff- und/oder Kautschukverarbeitungsmaschine (1) verschiedene Temperierzonen (2,3,4) zugeordnet sind,
daß jeder Tomperierzone (2,3,4) ein Ventil (17) bzw. Schieber (20) zugeordnet ist
und daß mehreren Zonen gemeinsam eine Pumpe (10) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens parallel zu einem die Prozeßtemperat'jr regelnden Volumenstrom ein Bypass (19) zugeordnet ist, daß in dem Bypass ein Ventil oder ein Schieber (20) angeordnet ist,
und daß dieses Ventil in dem Bypass (19) mit dem Stellventil für die Volumenströme gekoppelt ist, vorzugsweise derart, dri3 ein Schließen des Volumenstromventiles mit einem Üffnen des Bypaßventiles und umgekehrt gekoppelt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperierzonen (2,3,4) parallel zueinander angeordnet sind und von parallelen Volumenströmen unterschiedlicher Stärke und Geschwindigkeit durchflossen sind.
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Cited By (3)

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