AT519262B1 - Kühleinheit - Google Patents

Abstract

Ein von der Hauskühlanlage über Wärmetauscher, Pufferspeicher (1), profilierte Kühlkanäle, Kühlkreis- (4), Ladepumpen (3 + 6) und Kälteaggregat (11), (12), (13), (14), (15), (16), (5) und (6) hyraulisch getrenntes und unter Druck stehendes autarkes System zur Spritzgusswerkzeugkühlung.

Description

Beschreibung

KÜHLEINHEIT

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die im Wesentlichen aus einem unter Druck stehenden, mit aufbereitetem Frischwasser gefüllten Pufferspeicher mit Druckausdehnungsgefäß und Sicherheitsventil, 3 Pumpen, zwei Wärmetauschern und einem Kälteaggregat besteht. Das Kälteaggregat setzt sich im Wesentlichen aus Kompressor, Kondensator, Verdampfer, Expansionsventil, Sammler und Trockner samt der notwendigen Verrohrung zusammen. Diese Vorrichtung ist in dieser Form in der Lage, eine Kunststoffspritzgussform zu kühlen und schafft damit die Voraussetzungen zum Kalibrieren des Werkzeuges. Nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Um den Kunststoffspritzgussteil entformen zu können, ist es notwendig, die Spritzgussform und damit den Kunststoffspritzgussteil zu kühlen; dieser wird damit vom flüssigen in den festen Aggregatzustand gebracht.

[0003] Das geschieht mit in Spritzgusswerkzeugen eingebauten Kühlkanälen und darin zirkulierenden Fluiden, vorzugsweise Wasser. Dieses wird nach dem Stand der Technik mit Rostschutz und Reinigungsinhibitoren versehen wärmeaufnehmend durch die Kanäle gepumpt, und damit wird die Form und in Folge das eingespritzte Kunststoffmaterial bis zur Entformungstemperatur gekühlt.

[0004] Die Probleme bei der Wasserkühlung vor Ort sind bisher nicht selten die mangelnde Temperaturstabilität, der kaum konstante Druck und die damit verbundene schwankende Durchflussmenge sowie die fehlende Reinheit des Wassers, was zur Verunreinigung der Kühlkanäle und damit in Folge zum Leistungverlust bis zu 50 % führt. Deshalb muss das Spritzwerkzeug beim Kunden kalibriert werden, was unnötige Kosten verursacht. Die Kühlkanäle werden bisher nach dem Stand der Technik als zylindrische Langlöcher mit glatter Oberfläche ausgeführt. Um die Oberfläche zu vergrößern, bietet sich an, diese mit einem Profil ähnlich einem Gewinde, wie in Fig. 2 als Schnitt dargestellt, oder als Längsriefen, wie in Fig.3 dargestellt, zu versehen. Durch diese Maßnahme kann die Oberfläche mit relativ geringem Aufwand bis zum 3-fachen vergrößert werden. Damit wird die Kühlleistung und in Folge die Schusszahl wesentlich gesteigert. Denkbar wäre auch, in die bestehenden Bohrungen innenprofilierte Rohre aus Cu oder Alu einzupressen. Die Methode, Wärmetauscherbohrungen zum Zweck der Oberflächenvergrösserung zu profilieren, beschränkt sich nicht auf Spritzgusswerkzeuge, sondern ist auch bei der Extrusion von Kunststoffprofilen und beim Silikonspritzen ersetzbar.

[0005] Bekannt sind DE 10213418 A1: Hier wird Kältemittel statt Wasser zum Kühlen verwendet und das Werkzeug zum Verdampfer umfunktioniert.

[0006] Bei DE 102 005 0029 76 A1 wird zum Kühlen Kohlendioxyd verwendet.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine wesentliche Steigerung der Produktionssicherheit und damit der Produktion zu erreichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Hauskühlanlage durch einen Wärmetauscher von der direkten Kühlung des Werkzeuges getrennt wird und über diesen Wärmetauscher den Flüssigkeitsspeicher kühlt, dass eine Pumpe im Vorlauf zum Werkzeug genau auf die erforderliche Durchflussmenge abgestimmt wird, die profilierten Kühlkanäle sauber bleiben, weil von der Hauskühlung getrennt, Temperaturschwankungen durch das parallel angeschlossene Kälteaggregat ausgeglichen werden und bei einer Störung der Hauskühlanlage die gesamte Werkzeugkühlung vom eingebauten Kälteaggregat übernommen wird. Um ein Schwitzen des Werkzeuges zu verhindern, könnte die Pufferspeichertemperatur über den Taupunkt gesteuert werden. Das heißt, dass die Vorlauftemperatur zum Werkzeug knapp über der Taupunktgrenze gehalten wird oder aber das Werkzeug außen isoliert wird und damit Pufferspeichertemperaturen auch unter der Taupunktsgrenze möglich sind.

[0008] Dies wird mit der in Anspruch 1,2,3 und 4 gekennzeichneten Vorrichtung erreicht.

[0009] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Form gelöst, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, die

Spritzgusswerkzeugform von der Direktkühlung 7 + 8 über die Hauskühlanlage getrennt nun über einen Wärmetauscher 2 und eine Zirkulationspumpe 3 den Pufferspeicher 1 kühlt. Die gekühlte Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Pufferspeichers 1 gelangt nun durch die Pumpe 4 über eine Verrohrung 9 + 10 in die profilierten Kühlkanäle, wo sie die Wärme aus dem Werkzeug aufnimmt und in den oberen Teil des Pufferspeichers 1 zurückbringt. Sollte die Vorlauftemperatur aus der Hauskühlanlage nicht mehr ausreichen, das Werkzeug zu kühlen, schaltet sich das Kälteaggregat ein und gleicht bis zu 100 % die fehlende Leistung aus. Diese Inselkühlung stellt eine wesentliche Hilfe zur Temperaturstabilisierung und Produktionssicherheit dar und wird in ersten Versuchen bereits mit gutem Ergebnissen eingesetzt. Die Kondensationswärme aus dem Kühlprozess wird über den belüfteten Kondensator 12 an die Umluft abgegeben; denkbar wäre auch ein flüssigkeitsgekühlter Kondensator. Sinnvoll ist jedenfalls beim Einsatz von einem drehzahlgeregelten und damit auch leistungsgeregelten Kompressor 11 der Einsatz von einem elektronischen Expansionsventil 15 zur Konstanthaltung der Überhitzung sowie ein rückspülbarer Filter in der Zuleitung 8 zum Wärmetauscher 2.

[0010] Anliegend ist eine der möglichen Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen Fig. 1 und den Schnitten Fig. 2 und Fig. 3 näher erläutert.

[0011] Der Wärmetauscher 2 trennt die Verrohrung der Hauskühlanlage 7 und 8 von der Spritzgussform. Die warme Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Speichers 1 gelangt über die Pumpe 3 in den Wärmetauscher und von dort gekühlt in den unteren Teil des Speichers, aus dem unteren Teil des Speichers 1 über die Pumpe 4 und die Verrohrung 10 in die profilierten Kühlkanäle des Werkzeuges und über die Verrohrung 9 wieder in den oberen Teil des Pufferspeichers 1 mit Druckausdehnungsgefäß 17, Sicherheitsventil 18 und Entlüftungsventil 19 zurück. Erst nach Überschreiten einer eingestellten Temperatur im Pufferspeicher 1 schaltet sich das Kühlaggregat, im Wesentlichen bestehend aus dem drehzahlgeregelten Kompressor 11, dem Wärmetauscher 5, dem belüfteten Kondensator 12, dem Sammler 13, dem Trockner 14, dem Expansionsventil 15 und dem Magnetventil 16 ein und bringt die abgekühlte Flüssigkeit über die Ladepumpe 6 in den unteren Teil des Pufferspeichers 1 zurück. Der Speicher dient als Puffer, damit die Pumpen 3, 4. und 6 ohne gegenseitige Beeinflussung arbeiten können. Das sekundäre hydraulische System steht unter Druck, um einen bestmöglichen Wärmeübergang in den Kühlkanälen zu gewährleisten.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   1. Kühleinheit zur Kühlung von Spritzgusswerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch den Wärmetauscher (2) und den Pufferspeicher (1) hydraulisch getrennt von der Hauskühlanlage imstande ist, die Werkzeugkühlung durch einen geschlossenen, unter Druck stehenden Kreislauf (9 + 10) über die profilierten Kühlkanäle zu unterstützen, diese aber auch bei Bedarf zur Gänze durch das eingebaute Kälteaggregat (11), (5), (12), (13), (14), (15), (16) und (6) zu übernehmen und damit die Voraussetzungen zum Kalibrieren des Werkzeuges bereits beim Hersteller gegeben sind.
2. 2. Kühleinheit zur Kühlung von Spritzgusswerkzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferspeichertemperatur (1) so weit über der Taupunktsgrenze gehalten wird, dass ein Kondensieren der Luftfeuchte an der Werkzeugoberfläche ausgeschlossen ist, oder das Spritzgusswerkzeug wird außen gegen Schwitzen isoliert.
3. 3. Kühleinheit zur Kühlung von Spritzgusswerkzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Flüssigkeitskreislauf (9 + 10) über den Pufferspeicher (1) geschlossen ist und unter Druck steht.
4. 4. Kühleinheit zur Kühlung von Spritzgusswerkzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (Fig. 2 + 3) mit profiliertem, oberflächenvergrößerndem Profil versehen sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen