CH384193A

CH384193A - Vorrichtung zum Kühlen thermoplastischer Formteile

Info

Publication number: CH384193A
Application number: CH359261A
Authority: CH
Inventors: Adcock Thompson Stanley Howard
Original assignee: Parnall & Sons Limited
Priority date: 1960-04-05
Filing date: 1961-03-27
Publication date: 1964-11-15
Also published as: GB928536A; DE1141436B

Description

Vorrichtung zum Kühlen thermoplastischer Formteile
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen thermoplastischer Formteile, um nach dem Press- oder Spritzvorgang das Entfernen dieser Teile aus der Form zu beschleunigen.

Die erfindungsgemässe Kühlvorrichtung enthält folgende Elemente: eine Luftleitung, in die ein Wärmetauscher eingeschaltet ist, der den durch die Leitung fliessenden Luftstrom kühlt; eine Luftwirbelkühlröhre, deren Einlass an der genannten Luftleitung angeschlossen ist und die über diese Leitung gekühlte Luft erhält; weiterhin eine Verteilerleitung, die an dem Kaltluft-Auslass der Kühlröhre angeschlossen ist und die den Kaltluftstrom auf die Oberfläche des zu kühlenden Formteiles lenkt.

Vorzugsweise ist die Luftwirbelkühlröhre mit einem Kühlmantel versehen, und dieser Kühlmantel in den Kühlkreis eingeschaltet, der von dem dem Wärmetauscher zugeführten Kühlmittel durchströmt wird. Vorteilhaft ist ferner ein von derselben Kühlflüssigkeit durchströmter weiterer Wärmetauscher vorgesehen, der die vom ersten Wärmetauscher in die Luftwirbelkühlröhre geführte Luft weiter kühlt.

Diese und weitere Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung ;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Luftwirbelkühlröhre der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der mit einem Luftverteilungsrohr verbundenen Kühlröhre;
Fig. 5 und 6 geschnittene Seitenansichten zweier abweichender Ausgestaltungen des Verteilungsrohres.

Aus dem Schema der Fig. 1 ist ein Wärmetauscher zu entnehmen, der im wesentlichen aus einem mit einer thermischen Isolierung versehenen Tank 7 besteht. Das in diesem Tank vorhandene Kühlmittel 8 ist Glykol (Dioxyäthan). Dieses Kühlmittel wird seinerseits durch einen I Kühikreis gekühlt, der in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist und der eine Verdampferschlange 9 (im Tank 7) enthält, ferner einen motorisch angetriebenen Kompressor 10, einen Kondensator 11, einen Flüssigkeitsbehälter 12, ein Sperrventil 13, einen Trockenapparat 14 und ein thermostatisch gesteuertes Expansionsventil 15 ; an die Verdampferschlange 9 schliesst sich eine Rückführleitung 16 an, die das Kühlmittel wieder zum Kompressor 10 führt.

In den Tank 7 taucht weiterhin eine schraubenförmige Rohrleitung 17 ein, die so angeschlossen ist, dass sie Druckluft von einem Kompressor 18 zum Einlass einer Luftwirbelröhre 19 (Vortex-Röhre, Typ Hilsch ) führt.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, besteht die Wirbelröhre 19 aus einem rohrförmigen Körper 20, an dessen eines Ende ein Lufteinlassrohr 21 angesetzt ist, das die Luft tangential zu der zylindrischen Innenwand des Rohrkörpers in diesen einführt. Unterhalb des Einlassrohres 21 ist die Wir belröhre 19 mit einem Endstück 22 versehen, das eine zentrale Öffnung 23 aufweist. Durch diese Öff- nung 23 kann der gekühlte Teil der in die Röhre eingeführten Luft, d. h. die zum Kühlen der Formteile benötigte Kaltluft ausströmen.

Das andere Ende der Röhre 19 ist mit einer einstellbaren Drossel 24 versehen, durch die sich der Heissluftanteil einregulieren lässt. Vorteilhaft erhält die Wirbelröhre 20 eine hohlkegelstumpfförmige Gestalt, die sich vom unteren Endstück 22 zu dem oberen Heissluft-Drosselauslass 24 erweitert.

Eine eingehendere Beschreibung dieser bekannten Wirbelröhre findet sich in der Zeitschrift < En- gineering s vom 1. 8. 58, Seite 154 bis 156 (mit Nachweisen weiterer Veröffentlichungen).

Vorteilhaft wird das Einlassrohr 21 und das mit dem Durchbruch 23 versehene Endstück 22 aus einem wärmeisolierenden Material, wie beispielsweise Polyamid, hergestellt, um Wärmeverluste in diesem Eereich der Röhre zu verringern.

Zwischen dem Tank 7 und der Einlasseite der Wirbelröhre 19 ist in der Luftleitung 25 ein zweiter Wärmetauscher 26 vorgesehen, der die zur Einlassseite der Wirbelröhre geführte Luft weiter kühlt. Dieser Wärmetauscher 26 enthält zwei konzentrisch zueinander angeordnete flexible Rohre 27 und 28, die mit Buchsen an beiden Enden so verbunden sind, dass ein Ringraum 30 um das innere Rohr 27 entsteht (vgl. Fig. 2). Auf diese Weise wird die im inneren Rohr 27 strömende Luft durch das Kühlmittel 8, das aus dem Tank 7 in den äusseren Ringraum 30 gepumpt wird, gekühlt. Vorzugsweise enthält auch die Wirbelröhre 19 einen solchen Kühlmantel 31, der in Reihe mit dem Kühlmantel-Ringraum 30 liegt und gleichfalls von der Kühlflüssigkeit 8 durchströmt wird.

Das Kühlmittel 8 strömt - entsprechend der gestrichelten Linie in Fig. 1 - vom Tank 7 durch ein Einstellventil 32 über den Wärmetauscher 26 und den Kühlmantel 31 der Wirbelröhre 19 zurück zum Tank 7; die Bewegung des Kühlmittels wird durch eine elektromotorisch angetriebene Pumpe 33 bewirkt, die im Tank 7 untergebracht ist. Ein Teil des in diesem Kreis fliessenden Kühlmittels wird über eine by-pass-Leitung über ein Ventil 34 in den Tank 7 zurückgeführt, um das Kühlmittel in dem Tank zur Verbesserung des Wärmeüberganges in Bewegung zu setzen.

Der Kaltluft-Auslass 35 der Wirbelröhre 19 ist mit einer Verteilerleitung verbunden, die die Kaltluft über die Oberfläche eines Formstückes aus thermoplastischem Material leitet, das aus seiner Form in der Maschine herausgelöst werden soll. Wie beispielsweise in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist, kann der Kaltluftauslass der Wirbelröhre 19 mit einem endlosen geschlossenen Rohr 36 verbunden sein, das das Formstück 37 umgibt. Die Wandung des Rohres 36 ist mit Durchbrüchen 38 versehen, durch die die Kaltluft unmittelbar in Richtung auf das Form stück austritt.

Abweichend hiervon ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 der Kaltluft-Auslass 35 der Wirbelröhre 19 auf einer wärmeisolierten Haube 39 angeordnet, die so geformt ist, dass sie das Formstück 40 umgreift; auf diese Weise verlaufen die Kaltluftströme in dem Raum zwischen der Haube und dem Formstück.

In der Praxis treten nun leichte Schwierigkeiten auf, wenn die vom Kompressor 18 gelieferte Druckluft wesentlich unter die Umgebungstemperatur gekühlt werden soll. Diese Schwierigkeiten erklären sich insbesondere aus der Bildung von Eis an der Innenwandung der Kühlschlange 17, was den Wärmeübergang erheblich verschlechtert und den Durch trittsquerschnitt verringert. Diese Schwierigkeiten lassen sich dadurch vermeiden, dass die Luft mit einem Zusatz von Glykol (Dioxyäthan) versehen wird, und zwar ehe sie in die Kühlschlange 17 des Tankes 7 eintritt. Hierdurch wird die Wandung der Kühlschlange 17 angefeuchtet, was zur Folge hat, dass das in der Kühlschlange kondensierte Wasser infolge der durch die Lösung Glykol/Wasser bewirkten Gefrierpunktserniedrigung flüssig bleibt.

Das Einführen von Glykol in die Druckluftleitung lässt sich vorteilhaft in der Weise durchführen, dass in der Leitung 25 ein Abscheider 43 und ein Druckschmierapparat 41, der mit Glykol anstelle von Ö1 gefüllt ist, vorgesehen wird. Das Glykol wird dann nach dem Austritt aus der Kühlschlange 17 durch einen gewöhnlichen Abscheider 42 wieder von der Luft getrennt.

Bei einer praktischen Ausführung der vorstehend beschriebenen Kühlvorrichtung ergaben sich im Betrieb folgende Werte:
Der Kühlschlange 17 im Tank 7 wurde Druckluft mit einem Druck von 5,3 atü zugeführt; die Temperatur des Kühlmittels 8 im Tank wurde auf - 70 C gehalten. Die Temperatur der Druckluft am Eingang der Kühlschlange 17 war 200 C. Am Einlass des Wärmetauschers 26 war die Lufttemperatur auf etwa Oo C vermindert. Wenn der Heissluft Drosselaulass 24 der Wirbelröhre 19 geschlossen war und das Kühlmittel 8 auch den Mantel 31 der Wirbelröhre durchströmte, so wurde am Kaltluftauslass 35 der Wirbelröhre 19 eine Temperatur von etwa -26" C bei einem Durchsatz von 0,43 m3/min gemessen.

Claims

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Kühlen von unter Wärmeeinwirkung geformten Gegenständen aus thermoplastischem Material, gekennzeichnet durch eine Luftleitung (25), einen in dieser Leitung liegenden Wärmetauscher (7, 17) zur Kühlung der durchströmenden Luft, ferner eine Luftwirbel-Kühlröhre (19), deren Einlass an der Luftleitung angeschlossen ist, und die über diese Leitung gekühlte Luft erhält, sowie eine Verteilerleitung (36, 39), die am Kaltluftauslass der Luftwirbel-Kühlröhre angeschlossen ist und die die Kaltluft dieser Röhre auf die Oberfläche des zu kühlenden Formteiles (40) lenkt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftleitung (25) durch einen Tank (7) des Wärmetauschers geführt ist, der das flüssige Kühlmittel (8) sowie den Verdampfer (9) einer das Kühlmittel kühlenden Rückkühleinrichtung (10-16) enthält.

2. Kühlvorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tank (7) und der Luftwirbel-Kühlröhre (19) ein Kühlmantel (26) vorgesehen ist, der die der Wirbelröhre zugeführte Luft weiter kühlt und der seinerseits von dem ihm vom Tank (7) durch eine Pumpe (33) zugeführten Kühlmittel (8) durchströmt wird.

3. Kühlvorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftwirbel-Kühlröhre (19) mit einem Kühlmantel (31) versehen ist, der von dem aus dem Tank (7) über die Pumpe (33) gelieferten Kühlmittel (8) durchströmt wird.

4. Kühlvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftleitung (25) vor dem Wärmetauscher (7, 17) eine Druckschmiervorrichtung (41) zum Einführen von Glykol und in der Luftleitung hinter dem Wärmetauscher ein Abscheider (42) vorgesehen ist.