DE20319447U1

DE20319447U1 - Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium befüllbaren Dichtungselements

Info

Publication number: DE20319447U1
Application number: DE20319447U
Authority: DE
Original assignee: Heidel GmbH and Co KG Werkzeug- und Maschinenfabrikation
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2013-12-16

Abstract

Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle (4) über eine Befülleitung (3) befüllbaren Dichtungselements (2) mit einer parallel zu der Befülleitung (3) mit einem in dem Dichtungselement (2) gebildeten, mit dem Druckmedium befüllbaren Druckraum verbundenen und an die Druckquelle (4) angeschlossenen Überwachungsleitung (9), wobei in der Überwachungsleitung (9) ein Strömungswächter (12) angeordnet und an dem Strömungswächter (12) ein Signalschalter (13) angeschlossen ist, der bei festgestellter Durchströmung des Strömungswächters (12) ein Signal ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle über eine Befülleitung befüllbaren Dichtungselements. Weiterhin wird ein mit einer derartigen Einrichtung ausgerüstetes Dichtungssystem zum Abdichten von zwei oder mehr Formelementen einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen angegeben. Schließlich betrifft die Erfindung eine Form zur Herstellung von Kunststofformteilen mit wenigstens zwei Formelementen, welche ein vorstehend genanntes Dichtungssystem enthält.
In verschiedenen Bereichen, so auch bei der Herstellung von Kunststofformteilen, wie z. B. Kunststofformteilen aus geschäumten Kunststoff, ist es üblich verschiedene Elemente, bspw. Formelemente einer Gesamtform, mittels mit einem Druckmedium befüllbarer Dichtungselemente gegeneinander abzudichten. Zum Befüllen der Dichtungselemente sind diese in der Regel über eine Befülleitung mit einer Druckquelle verbunden bzw. verbindbar, aus der das Druckmedium durch die Befülleitung in das Innere des Dichtmediums geleitet werden kann. Solche Dichtungselemente sind bspw. hohle Dichtschnüre, deren innen liegender Hohlraum mit einem Druckmedium, bspw. Druckluft, befüllt werden kann. Durch das Befüllen mit dem Druckmedium werden die Dichtschnüre aufgeblasen und legen sich eng an die gegeneinander abzudichtenden Teile an und sorgen so für einen guten Dichteffekt.
Nun kann es vorkommen, daß bspw. durch Materialermüdung der Dichtungselemente oder durch Risse oder kleine Löcher in den Dichtungselementen diese undicht werden und ihre Dichtfunktion auch dann nicht mehr zufrieden stellend erfüllen können, wenn sie dauerhaft an die Druckquelle angeschlossen sind.
Es wird angestrebt, derartige Defekte bzw. Ausfälle der Dichtungselemente frühzeitig feststellen und hinsichtlich des defekten Dichtungselementes lokalisieren zu können. Um dieses zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen worden, in die Befülleitung ein schaltbares Sperrventil und zwischen das Sperrventil und den mit dem Druckmedium befüllbaren Druckraum ein Manometer zu installieren und während des Betriebes des Dichtungselementes das Sperrventil zu schließen und den von dem Manometer gemessenen Druckabfall über die Zeit zu beobachten. Wenn dieser Druckabfall zu groß ist, ist eine Undichtigkeit des Druckraumes des Dichtungselementes festgestellt, das Dichtungselement als defekt identifiziert.
Diese Methode ist grundsätzlich gut geeignet, defekte Dichtungselemente zu identifizieren, hat jedoch einen erheblichen Nachteil: In der Zeit, in der das Sperrventil geschlossen ist, und der Druckabfall beobachtet wird, ist das Dichtungselement von der Druckquelle getrennt. Wenn nun das Dichtungselement eine erhebliche Undichtigkeit aufweist, kann es im schlimmsten Fall dazu kommen, daß dieses innerhalb kürzester Zeit so viel Druck verliert, daß die abzudichtende Stelle undicht wird. Dies kann bei einer oben erwähnten Form zur Herstellung von Kunststofformteilen zu einem Verlust der gerade produzierten Charge führen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle über eine Befülleitung befüllbaren Dichtungselements anzugeben, die zum Überwachen des Dichtungselementes eine Trennung des Druckraumes von der Druckquelle nicht erforderlich macht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, die Detektion eines schadhaften mit einem Druckmedium zu befüllenden Dichtungselementes nicht über eine Druckmessung sondern über eine Strömungsmessung in einer separaten, parallel zu der eigentlichen Befülleitung geführten Überwachungsleitung durchzuführen. Hierzu wird die Befülleitung von dem Druckraum des Dichtungselementes getrennt, bspw. mittels eines Sperrventils, und mit dem Strömungswächter festgestellt, ob Druckmedium aus der Druckquelle in der Überwachungsleitung in den Druckraum des Dichtungselementes strömt. Ist dies der Fall, ist der Druckraum des Dichtungselementes undicht, das Dichtungselement ist defekt. Jedoch strömt durch die Überwachungsleitung weiterhin Druckmedium in den Druckraum des Dichtungselementes, und erhält so den Druck in dem Druckraum und damit die Dichtfunktion des Dichtungselementes aufrecht.
Wird ein Strom des Druckmediums in der Überwachungsleitung festgestellt, gibt ein Signalschalter ein Signal aus, welches zur Meldung des festgestellten Defektes weiterverwendet werden kann.
Ein gemäß Anspruch 2 angeordnetes Rückschlagventil verhindert bei etwaigen Defekten in der Überwachungsleitung ein Rückströmen des Druckmediums aus dem Druckraum des Dichtungselementes und damit dessen Ausfall.
Ein gemäß Anspruch 3 in der Überwachungsleitung angeordnetes Ventil gestattet, die Überwachungsleitung gezielt zu schalten, also auch gezielt Überwachungen des Zustandes des Dichtungselementes vorzunehmen. Zudem kann bei gesperrter Überwachungsleitung der Druck aus dem Druckraum des Dichtungs elementes gezielt über eine andere Leitung, bspw. die Befülleitung, abgelassen werden.
Ein nach einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 vorgesehener Partikelfilter verhindert, daß mit dem Druckmedium Partikel in den Strömungswächter gelangen und dessen Funktion gefährden können.
Eine Anbindung des Signals des Signalschalters an eine Computersteuerung, wie sie gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen ist, erlaubt eine gezielte Ortung des defekten Dichtungselementes. Dies ist insbesondere bei Anordnungen mit einer Vielzahl von mit einem Druckmedium befüllbaren Dichtungselementen von erheblichem Vorteil, da der Fehler ohne weiteres schnell und problemlos geortet werden kann. Als Computersteuerung kommt bspw. eine SPS in Frage, die bei festgestelltem Defekt eines Dichtungselementes bspw. in Klartext die Benennung des defekten Dichtungselementes ausgeben kann.
Die in Anspruch 6 vorgeschlagene Beschaltung des Signalschalters hat den Vorteil, daß bei Ausfall des Signalschalters oder eines anderen Elementes in dem Kreis, das heißt bei einem Abfall des Signals auf ein „low" Signal, ein Defekt angezeigt wird. Andernfalls könnte es sein, daß bei einem aufgrund eines Fehlers bei einer auftretenden Durchströmung des Strömungswächters ausbleibenden Signal ein Defekt des Dichtungselementes nicht erkannt wird.
Weiter wird gemäß Anspruch 7 ein Dichtungssystem zur Abdichtung zweier oder mehrerer Formelemente einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen vorgeschlagen, welches neben einem mit einem Druckmedium befüllbaren Dichtungselement eine wie vorstehend beschriebene Einrichtung enthält.
Schließlich wird gemäß Anspruch 8 eine Form zur Herstellung von Kunststofformteilen angegeben, die zur Abdichtung zweier oder mehrerer Formelemente gegeneinander ein wie in Anspruch 7 beschriebenes Dichtungssystem enthält.
Die Erfindung beinhaltet auch einen als Verfahren anzusehenden Aspekt, der zwar aufgrund der Rechtsnatur eines Gebrauchsmusters nicht unter den Schutzumfang dieses Schutzrechtes fallen kann, der hier allerdings dennoch offenbart werden soll.
Ein Verfahren zur Dichtigkeitsüberwachung von einem mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle über eine Befülleitung befüllbaren Dichtungselement beinhaltet folgende Schritte:

a) Befüllen eines Druckraumes in dem Dichtungselement mit dem Druckmedium über die Befülleitung,
b) Schließen der Befülleitung,
c) Öffnen bzw. Anschließen einer parallel zu der Befülleitung geführten, die Druckquelle mit dem Druckraum verbindenden Überwachungsleitung,
d) Feststellen einer Strömung des Druckmediums in der Überwachungsleitung und
e) Bei festgestellter Strömung Ausgeben eines einen Defekt anzeigenden Signals.

Zweckmäßigerweise werden die Schritte b) und c) mit einer gewissen Verzögerung zeitversetzt ausgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung in anhand der beigefügten Figuren geschilderten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Aus dieser Beschreibung lassen sich weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erkennen. In den Figuren zeigen:
1 einen schematischen Schaltplan zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,
2 ein Formelement einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen als ein Anwendungsbeispiel für ein mit einem Druckmedium befüllbares Dichtelement und
3 einen Schnitt durch das in 2 gezeigte Formelement entlang der Linie III – III in 2.
In 1 ist schematisch die Verschaltung eines Dichtungssystems 1 gezeigt, welches eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium, hier Preßluft, befüllbaren Dichtelementes 2 in Form einer aufblasbaren Dichtschnur aufweist. Das Dichtelement 2 weist in seinem Innern einen mit Preßluft befüllbaren Druckraum auf, der an eine Befülleitung 3 angeschlossen ist. Die Befülleitung 3 ist mit einer Druckquelle 4, hier einer Preßluftquelle, verbunden. In der Druckleitung 3 ist ein Druckminderer 5 angeordnet, mit welchem der Eingangsdruck der Preßluft, der etwa 3 bis 5 bar beträgt auf einen Druck von 2 bis 5 bar eingestellt werden kann. An dem Druckminderer 5 ist ein Manometer 6 zum Ablesen des in der Befülleitung eingestellten Preßluftdruckes angeordnet.
Weiter ist in der Befülleitung 3 zwischen dem Druckminderer 5 und dem Dichtungselement 2 ein schaltbares Wegeventil 7 angeordnet, mit dem die Befülleitung 3 gezielt geöffnet und geschlossen werden kann. Zwischen dem Wegeventil 7 und dem Dichtungselement 2 ist noch ein gesteuertes Rückschlagventil 8 angeordnet, über welches der Druckraum des Dichtungselementes 2 gezielt entlüftet werden kann, welches ansonsten jedoch einen Rückstrom der Pressluft aus dem Druckraum des Dichtungselementes 2 in Richtung des Wegeventils 7 verhindert.
Der bisher geschilderte Kreis dient dem Be- und Entlüften des Dichtungselementes 2 mit Preßluft.
Zum Überwachen der Dichtigkeit des Druckraumes des Dichtungselementes 2 sind in das System zusätzlich folgende Komponenten installiert: Zwischen dem Druckminderer 5 und dem Wegeventil 7 zweigt von der Befülleitung 3 eine Überwachungsleitung 9 ab, die bis zu einem Punkt zwischen dem gesteuerten Rückschlagventil 8 und dem Dichtungselement 2 parallel zu der Befülleitung 3 geführt ist. In der Überwa chungsleitung 9 sind ausgehend von der direkt hinter dem Druckminderer 5 gelegenen Abzweigung stromab in dieser Reihenfolge die folgenden Komponenten angeordnet: ein schaltbares Ventil 10, ein Partikelfilter 11, ein Strömungswächter 12 mit einem Reed-Kontakt-Schalter 13 und ein Rückschlagventil 14, welches ein Rückströmen von Preßluft aus dem Druckraum des Dichtungselementes 2 in die Überwachungsleitung 9 und somit ein ungewolltes Entlüften des Dichtungselementes 2 verhindert.
Die Dichtigkeitsüberwachung mit Hilfe der Überwachungsleitung 9 sowie der darin angeordneten Komponenten funktioniert wie folgt:
Nachdem der Druckraum in dem Dichtungselement 2 über die Befülleitung 3 mit Preßluft gefüllt worden ist, wird das Wegeventil 7 geschlossen, der Druckraum somit von der Versorgung mit Preßluft über die Befülleitung 3 getrennt. Um ein gewisses Intervall zeitversetzt vor dem Schließen des Wegeventils 7 wird zunächst das schaltbare Ventil 10 geöffnet, die Überwachungsleitung 9 wird mit dem Druckraum verbunden. Wenn nun der Druckraum des Dichtungselementes 2 eine Undichtigkeit aufweist, wird Preßluft aus diesem entweichen, und entsprechend wird Preßluft über die Überwachungsleitung 9 in den Druckraum nachströmen. Diese Tatsache wird als Strömung in dem Strömungswächter 12 festgestellt und über den Reed-Kontakt-Schalter 13 registriert und als elektrisches Signal ausgegeben. Der Filter 11 schützt den Strömungswächter 12 vor in der Preßluft mitgeführten Partikeln, die eine Beeinträchtigung der Funktion des Strömungswächters 12 hervorrufen könnten.
Der Reed-Kontakt-Schalter 13 ist so ausgelegt bzw. eingestellt, daß er dann ein elektrisches „high" Signal ausgibt (anliegende Spannung), wenn der Strömungswächter 12 keine Strömung wahrnimmt, und dann, wenn in dem Strömungswächter 12 eine Strömung festgestellt wird, auf ein elektrisches „low" Signal (keine Spannung) abfällt. Auf diese Weise ist die Einrichtung eigensicher, das heißt, bei Ausfall des Reed-Kontakt-Schalters 13 wird ein Defekt des Dichtungselementes 2 angezeigt, ein solcher kann nicht aufgrund eines Defektes an dem Reed-Kontakt-Schalter 13 „übersehen" werden.
Dadurch, daß während der Überprüfung der Dichtigkeit des Dichtungselementes 2 weiterhin stets die Druckquelle 4 mit dem Druckraum des Dichtungselementes 2 verbunden ist, entlüftet dieses nicht sofort bei einem Defekt und kann seine Dichtfunktion noch erfüllen.
In 2 ist als Beispiel für die Verwendung eines Dichtungssystems 1 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Formelement 20 einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen dargestellt. Zu erkennen ist das umlaufend am Rand der formgebenden Vertiefung 21 des Formelementes 20 angeordnete Dichtungselement 2 in Form einer aufblasbaren Dichtschnur. Der Anschluß des Dichtungselementes 2 bzw. dessen Druckraumes an die Befülleitung 3 sowie die weiteren Komponenten des Dichtungssystems sind in 3 nicht dargestellt, sind aber prinzipiell wie in dem Schema der 1 aufgebaut.
In 3 ist noch ein Schnitt durch die Darstellung in 2 entlang der Schnittlinie III – III gezeigt.
Selbstverständlich können in einer Vorrichtung mehrere wie oben beschriebenen Dichtungssysteme 1 vorhanden sein, die jeweils eigene Überwachungseinrichtungen enthalten. Dann kann anhand einer an die einzelnen Signalschalter (im Beispiel Reed-Kontakt-Schalter 13) angeschlossenen Computersteuerung ausgegeben werden, welches der überwachten Dichtungssysteme einen Defekt aufweist.

1: Dichtungssystem
2: Dichtungselement
3: Befülleitung
4: Druckquelle
5: Druckminderer
6: Manometer
7: Sperrventil
8: Rückschlagventil
9: Überwachungsleitung
10: Ventil
11: Part kelfilter
12: Strömungswächter
13: Reed-Kontakt-Schalter
14: Rückschlagventil
20: Formelement
21: Vertiefung

Claims

Einrichtung zur Dichtigkeitsüberwachung eines mit einem Druckmedium aus einer Druckquelle (4) über eine Befülleitung (3) befüllbaren Dichtungselements (2) mit einer parallel zu der Befülleitung (3) mit einem in dem Dichtungselement (2) gebildeten, mit dem Druckmedium befüllbaren Druckraum verbundenen und an die Druckquelle (4) angeschlossenen Überwachungsleitung (9), wobei in der Überwachungsleitung (9) ein Strömungswächter (12) angeordnet und an dem Strömungswächter (12) ein Signalschalter (13) angeschlossen ist, der bei festgestellter Durchströmung des Strömungswächters (12) ein Signal ausgibt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strömungswächter (12) und dem Druckraum ein Rückschlagventil (14) derart angeordnet ist, daß es eine Rückströmung des Druckmediums aus dem Druckraum des Dichtungselementes (2) in die Überwachungsleitung (9) verhindert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überwachungsleitung (9) zwischen der Druckquelle (4) und dem Strömungswächter (12) ein zum Öffnen und Schließen der Überwachungsleitung (9) schaltbares Ventil (10) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überwachungsleitung (9) zwischen der Druckquelle (4) und dem Strömungswächter (12) ein Partikelfilter (11) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalschalter (13) mit einer Computersteuerung verbunden ist, welche ein von dem Signalschalter (13) gegebenes Signal in der Weise verarbeitet, daß sie bei festgestelltem Defekt des Dichtungsele mentes (2) diesen Defekt unter Zuordnung zu dem überwachten Dichtungselement (2) zur Anzeige bringt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalschalter (13) zur Abgabe eines elektrischen „high" Signals (anliegende Spannung) bei nicht durchströmtem Strömungswächter (12) sowie zur Abgabe eines elektrischen „low" Signals (keine Spannung) bei von dem Strömungswächter (12) festgestellter Strömung eingerichtet ist.
Dichtungssystem zur Abdichtung zweier oder mehrerer Formelemente (20) einer Form zur Herstellung von Kunststofformteilen mit einem mit einem Druckmedium befüllbaren Dichtungselement (2), vorzugsweise einer aufblasbaren Dichtschnur, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Druckmedium befüllbarer Druckraum des Dichtungselementes (2) mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verbunden ist.
Form zur Herstellung von Kunststofformteilen mit wenigstens zwei Formelementen (20), bspw. einer Oberform und einer Unterform, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Abdichtung der Formelemente (20) gegeneinander ein Dichtungssystem (1) nach Anspruch 7 aufweist.