Vorrichtung zum Kühlen von Formteilen aus Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von Formteilen aus Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen, mit welchen Formteile bis zu ihrer Versprödung abgekühlt und hierauf einer Behandlung durch Strahlmittel ausgesetzt werden können, bestehend aus einer Kühlmaschine mit angeschlossenem Wärmeaustauscher sowie einem Kühlluftumlauf, welcher den Behandlungsraum für die Formteile umfasst.
Bekannt sind bereits Vorrichtungen, mit denen Formteile aus Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen zunächst gekühlt und anschliessend durch Strahlmittel entgratet werden, wie beispielsweise im schweizerischen Patent Nr. 380 363 beschrieben.
Als nachteilig hat sich jedoch bei diesen bekannten Vorrichtungen erwiesen, dass das Leistungsvermögen der Kühlmaschine während des Betriebes bei den ständig wechselnden Kühlanforderungen in zahlreichen Fällen nicht zweckmässig ausgenutzt wird, bzw. dass ein grosser Teil der zur Verfügung stehenden Kältemenge verlorengeht, ohne dass eine dem Leistungsvermögen der Kühlmaschine entsprechende Nutzanwendung erzielt wird.
Eines der wichtigsten Probleme bei einer Vorrichtung der vorbeschriebenen Art ist beispielsweise, das Kühlsystem in die Lage zu versetzen, den verschiedenartigen Kü, hlanforderungen während des Betriebes gerecht zu werden, vor allem bei der Beladung und Entladung, wenn keine Kühlleistung angefordert wird, wie auch bei der Kühlung von Formteilen aus organischen Silikon-Materialien, welche erst dann verspröden, wenn sie auf 115 Grad C abgekühlt sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der den bekannten Ausführungen anhaftenden Nachteilen, sowie in der Schaffung einer Kühlvorrichtung, welche einfach im Aufbau und in der Bedienung ist und mit welcher in wirksamer Weise die bei Formteilen anfallenden Grate entfernt werden können. Hierdurch wird zweckmässigerweise das Leistungsvermögen der Kühlmaschine zeitweilig ausgenützt, um grössten Anforderungen während des Betriebes gerecht werden zu können. Die Gesamtkosten für die Kühlung, die während des Betriebes veränderlich sind, können auf diese Weise reduziert werden, und es kann hierdurch den laufenden Anforderungen für die Kühlung zwischen Perio- den niedrigen und hohen Kühlbedarfes in wirtschaftlicher Weise Rechnung getragen werden.
Die Kühlvorrichtung wird in einem Kreislauf betrieben, um Kosten für die Kühlung und Gefrierung der Formteile zu sparen. Hierbei wird jedoch die Kühlung indirekt einem geeigneten Träger übertragen, um die zu kühlenden Formteile jederzeit in der gewünschten Weise kühlen zu können. Die Kühlleistung, die e dem Träger entnommen wird, kann variiert werden, um die besteshenden Kühlan- forderungen bei der Behandlung der Teile regeln zu können und eine Regelbarkeit der Temperatur zu erhalten, bei welcher die Formteile gekühlt werden. Die in der Vorrichtung verbliebene Kältemenge kann zurückgewonnen werden, wodurch nicht nur eine Steigerung des Leistungsvermögens der Kühlmaschine erzielt wird, sondern auch eine Kostensenkung bei der Kühlung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Ausgabe wird dadurch gelöst, dass ein Primärkreislauf mit regelbarer Durchflussmenge eines flüssigen Kühlmittels und ein Sekundärkreislauf mit regelbarer Durchflussmenge eines gasförmigen Kühlmittels vorgesehen ist, wobei der Sekundärkreislauf ein Gebläse und eine Umgehungsleitung aufweist, und eine Umgehungsleitung vorgesehen ist, welche parallel zum Wärmeaustauscher geschaltet ist.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellung, und zwar:
Fig. 1 ein Diagramm mit den Kreisläufen des Kühlsystems und
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Entgratungsvorrichtung.
In der Fig. 1 ist der Primärkreislauf des flüssigen Kühlmittels Idurch ausgezogene Linien, Ider Sekundärkreislauf des gasförmigen Kühlmittels durch strichpunktierte Linien, sowie ein Signal- bzw. Informationsstrom schema durch gestrichelte Linien dargestellt.
Innerhalb des Kühlkreislaufes ist eine Kühlmaschine mit einem Verdichter 10 vorgesehen, welcher von einer geeigneten Kraftquelle angetrieben und durch einen Niedertemperatur-Sicherheitsschalter 94 kontrolliert wird. Durch letzteren wird die Kühlmaschine 10 ausgeschaltet, wenn die Temperatur der durch Leitung 12 zu einem Behälter 18 geförderten Flüssigkeit einen vorgestimmten niedrigen Wert erreicht. Die Kühlmaschine 10 kann beispielsweise ein handelsübliches Standardgerät sein. Das flüssige Kühlmittel, welches in dem beschriebenen System verwendet wird, ist Dichlorodifinorome- than oder ein anderes Kühlmittel, wie beispielsweise Nitrogen, Äthan oder Propan.
Je nach der erforderlichen Kühltemperatur, welche durch das System hervorgebracht werden soll, kann eines der vorbeschriebenen Kühlmittel verwendet werden.
Von der Kühlmaschine 10 fliesst das kalte flüssige Kühlmittel Idurch Leitung g 12 zu einem mit einem Sicherheitsventil 44 und einem Belastungsventil 36 versehenen Behälter 18. Durch die Ventile 44 und 36 kann zusätzlich flüssiges Kühlmittel in das System eingeleitet werden. Der Behälter 18 ist auch mit einem Füllungsanzeiger 16 versehen, welcher anzeigt, ob die richtige Menge des flüssigen Kühlmittels dem System zugesetzt ist, oder ob das Kühlmittel in dem Flüssigkeitsbehälter durch Undichtheiten unter einen für den Betrieb vorbestimmten Füllungsgrad gesunken ist. Der Behälter ist auch mit einem Temperaturmesser 126 versehen, um die Temperatur des flüssigen Kühlmittels zu messen.
Der Behälter 18 hat in seinem Boden einen Auslass, welcher über Leitung 20 mit einer Pumpe 22 in Verbindung steht, die das flüssige Kühlmittel von dem Behälter 18 durch Leitung 24 zu einer Bodenseite eines oder mehrerer Wärmeaustauscher 26 und/oder 26a leitet. Jeder der Wärmeaustauscher ist mit Kühlschlangen 128 versehen, durch welche das flüssige Kühlmittel beim m Wärmeaus- tausch mit Luft oder anderen Gasen des sekundären Kühlkreislaufes fliesst. Das angewärmte flüssige Kühlmittel des Primärkreislaufes verlässt die Wärmeaustauscher oberhalb derselben, um durch die Leitungen 30 und 34 zu der Kühlmaschine 10 zurückzugelangen. Leitung 30 ist mit einem Temperaturmesser 118 zur Messung der Temperatur des erwärmten Kühlmittels versehen.
Der kalte Luftstrom, bzw. der sekundäre Kühlungskreislauf enthält einen Staubabscheider 82, durch welchen verbrauchte kalte Luft, die von der Entgratungsmaschine 122 kommt, angesogen und vom Staub getrennt wird. Die Leitung 60 des Ventilators 84, des Staubabscheiders und des mit einem Verschluss versehenen T-Stückes 86, ist mit einem Gebläse 54 verbunden, welches zwangsläufig eine Bewegung der verbrauchten, gefilterten kalten Luft durch die Leitung 52 zu einem oder mehreren Wärmeaustauschern 26 und 26a, in Abhängigkeit von der geöffneten oder geschlossenen Stellung der Ventile 50 und 50a, hervorruft.
Das Kühlmittel des sekundären Kreislaufes fliesst abwärts durch die Wärmeaustauscher 26 und 26a über die Kühl schlange 128 der Wärme austauscher zum Wärmeaustausch mit dem flüssigen Kühlmittel des primären Kreislaufes, welches im Gegensatz hierzu in den Austauschern durch die Kühlschlangen 128 nach oben fliesst. Die kalte Luft strömt aus den Auslassventilen 130 und/oder 130a, die am Boden eines bzw. beider Wärmeaustauscher angeordnet sind, in die Leitung 66 und von dieser aus zur Leitung 88 und zur Entgratungseinheit 122, von welcher aus sie über und durch die herzustellenden Formteile strömt und hierbei die Temperatur der dünnen Abschnitte bzw. Grate oder Rippen der Teile so weit herabsetzt, dass diese in einen spröden leicht zerbrechlichen Zustand d geraten.
Um in der Entgratungsvorrichtung eine Temperaturkontrolle der kalten Luft vorzusehen, wurde zwischen den Leitungen 60 und 66 eine Umgehungsleitung 64 angeordnet, wodurch ein Teil der Luft unter Umgehung der Wärmeaustauscher durch die Umgehungsleitung 64 geleitet werden kann, um sich mit der in den Wärmeaustauschern abgekühlten Luft wieder zu vereinigen. Hierdurch wird eine Einstellung der Temperatur der durch Leitung 88 zu den Formteilen strömenden Luft ermöglicht, welche zwischen der Temperatur der durch die Entgratungsmaschine zirkulierenden Luft und derjeni- gen aus den Wärmeaustauschern strömenden Luft liegt, wobei die Temperatur des Luftgemisches in der Leitung 88 den Anteilen der aus der Umgehungsleitung kommenden Luft und den von den Wärmeaustauschern der Leitung 88 zugeführten Luft entspricht.
Der Anteil der durch die Umgehungsleitung geführten Luft kann durch einen Thermostaten 100 zwecks Temperaturkontrolle geregelt werden.
Es kann beispielsweise während des Gefrierens der auf den Formteilen befindlichen Grate die Temperatur der zur Entgratungsmaschine strömenden Luft tiefer herabgesetzt werden, damit eine schnelle Abkühlung der Grate erfolgen kann. Während dieses Arbeitsvorganges ist es wünschenswert, dass die gesamte Luft durch den Wärmeaustauseher geleitet wird, damit ein Maximum an Abkühlung bzw. eine sehr niedrige Temperatur der Luft erzielt wird. Sobald die Grate spröde geworden sind, ist es wünschenswert, die Temperatur der Luft wieder derart zu regeln, dass durch ein Schleuderrad eine Entgratung der Formteile ausgeführt werden kann.
Dieser Zustand wird angezeigt, wenn der Thermostatfühler 100 angibt, dass kältere Luft über die Formteile und durch die Entgratungsmaschine strömt. Dieser Thermostatfühler 100 ;betätigt das motorgetriebene Kontrollventil 62 und öffnet es teilweise zur Umgehungsleitung 64, wodurch ein Anteil indes gesamten Luft volumens, ! die Wärmeaustauscher umgehend, durch die Leitung 64 geleitet wird, um die gewünschte Lufttemperatur der auf die Formteile strömenden Luft zu erhalten.
Vorzugsweise wird ein Gebläse 54 mit konstanter För dermenge gewählt. Eine mit einem kraftbetätigten Ventil 58 versehene Umgehungsleitung 56 wurde zwischen dem Einlass und dem Auslass des Gebläses 54 angeordnet, wodurch das Gebläse in die Lage versetzt wird, einen Betrieb mit gleichbleibender Kapazität zu gewährleisten, während das Volumen der durch die Wärmeaustauscher zirkulierenden Luft zu verändern ist. Die Dosierung der kalten Luft ist abhängig von der Temperatur und den Kühlerfordernissen der zu versprödenden Teile.
Es ist beispielsweise während des Gefrierens der auf den Formteilen befindlichen Grate eine niedrigere Temperatur zur Versprödung erforderlich und es wird daher ein Maximum an Abkühlung vorgezogen. Zu diesem Zweck wird das Ventil 58 in geschlossener Position gehalten, damit das gesamte Volumen des vom Gebläse 54 geförderten Kühlmittels durch die Wärmeaustauscher zur Entgratungsmaschine zwecks Gefrierung der auf den Formteilen befindlichen Grate strömt. Nachdem die Grate gefroren worden sind, ist es nur noch erforderlich, die Grate auf der nötigen Versprödungstemperatur zu halten, wodurch nur noch ein geringeres Volumen des Kühlmittels abzukühlen ist, um diesen Anforderungen zu entsprechen.
Um diesen Vorgang zu ermöglichen, wird das Ventil 58 ausreichend geöffnet, damit die gewünschte Kühlmittelmenge hindurchfliessen kann. Das Ventil 58 wird in Abhängigkeit von dem Thermostatfühler 100 und dem Regelzentrum 108 betrieben.
Die Anordnung der Umgehungsleitung 56 um das Gebläse 54 stellt eine Vcrfeinernng g dar, wodurch ein grösserer Grad an Flexibilität zu den Kühlanforderungen in dem System gewährleistet ist.
Ein Mittel zum Zwecke der Temperatureinstellung für die Entgratung von Formstücken aus Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen ist, eine verhältnismässig warme Versprödungstemperatur vorzusehen.
Dieses kann durch Betätigung des in der Umgehungsleitung 88 angeordneten Ventiles 80 geschehen. Das Ventil 80 ist an der Leitung 88 befestigt, aus welcher das kalte Kühlmittel in die Entgratungsmaschine 122 strömt.
Diese Teile sind beispielsweise Formteile aus Gummi, die eine Versprödungstemperatur in einem Bereich von ca. minus 18 Grad C bis minus 30 Grad C aufweisen.
Wenn extrem kalte Luft für die zu entgratenden Teile aus den Wärmeaustauschern 26 und 26a nicht mehr erforderlich ist, kann das Gebläse 54 ausgeschaltet werden, so dass keine Luft mehr durch die Leitung 88 fliesst. In einem solchen Fall wird nur kalte oder etwas angewärmte Luft durch Drosselung, bzw. Mischung mittels des Ventiles 80 erhalten, um eine genauere Temperaturkontrolle innerhalb der Entgratungsmaschine zu erzielen, wodurch die Kosten für die Kühlung beim Betrieb der Kühlmaschine 10 und der Wärmeaustauscher 26 und 26a geringer gehalten werden. Diese Luft kommt aus einem isolierten geschlossenen Raum 132 und ist normalerweise auf minus 18 Grad C bis minus 40 Grad C durch eine zusätzliche Kühlmaschine 134 gekühlt.
In diesem Fall wird die Temperatur des in die Entgratungsmaschine 122 fliessenden Kühlmittels durch den Thermostatfühler 100 und durch das Regelzentrum 108 kontrolliert, welches das Gebläse 54 abstellt und das motorkontrollierte Ventil 80 betätigt, um das Volumen der in die Entgratungsmaschine einströmenden Luft zu kontrollieren.
Die Zirkulation der kalten Luft in und aus der Entgratungsmaschine erfolgt hierbei durch eine von dem Ventilator 84 des Staubabscheiders ausgehenden Sogwirkung.
Ein anderes wählbares Mittel zur Einstellung der Temperatur des kalten Kühlmittels in dem sekundären Kreislauf des Kühlsystems besteht in der Verwendung eines motorgetriebenen Regelventiles 32 in der Leitung 30 des Primärkreislaufes, wobei der Fluss des Kühlmittels durch die Kühlschlangen 128 der Wärmeaustauscher 26 und 26a durch ein Signal von dem Thermostat fühler 100 bzw. durch das Regelzentrum 108 gedrosselt wird. Dieses wird im einzelnen noch näher beschrieben, aber es ist jedoch nicht eine vorzuziehende Methode der Temperaturkontrolle, da hierbei eine verhältnismässig langsame Reaktion auf den Temperaturwechsel bzw. auf die Kühlanforderungen erfolgt.
Ein anderes Mittel zur Einstellung der Temperatur der Luft in dem Kühlsystem ist durch intermittierenden Betrieb der Kühlmaschine 10 gegeben. Obwohl die verhältnismässig langsam im sekundären Kreislauf auf Temperaturwechsel des gekühlten Kühlmittels reagierenden Organe für die Temperaturkontrolle nicht vorzuziehen sind, ist es möglich, die Menge der an den Wär meaustauschern vorbeistreichenden gekühlten Luft ; zu variieren, indem eine Regelung der Temperatur des durch Kühlschlangen 128 des Wärmeaustauschers strömenden flüssigen Kühlmittels 14 durch intermittierenden Betrieb der Kühlmaschine 10 bewerkstelligt wird.
In einem solchen Fall, während einer Periode niedriger Kühl anforderung, würde die Kühlmaschine 10 für eine gewisse Zeit abgestellt sein und das in dem Behälter 18 befindliche flüssige Kühlmittel 14 würde durch die Wärmeaustauscher bei verhältnismässig hohen Temperaturen zirkulieren, so lange, bis das flüssige Kühlmittel zu warm wird, um eine wirksame Kühlung der Luft zu gewährleisten. Die Kühlmaschine 10 würde dann wieder anlaufen, um die Temperatur des flüssigen Kühlmittels auf einen Stand für eine wirksame Kühlung des Kühlmittels im sekundären Kreislauf zu bringen.
Von Zeit zu Zeit wird es notwendig sein, die Kühlschlangen 128 der Wärmeaustauscher 26 und 26a abzutauen. Dies kann durch Unterbrechung des Betriebes geschehen, oder durch verschiedene andere Mittel, welche den auf diesen Gebieten sich betätigenden Fachleuten bekannt sind. Beispielsweise, wenn die Wärmeaustausoher 26 und 26a mit Luft betrieben werden, welche parallel durch beide Austauscher fliesst, um von diesen gekühlt zu werden, können bei einem derartigen Betrieb alle Leitungsventile 50, 50a, 130 und 130a geöffnet sein; desgleichen die Ventile 28 und 28a in der Leitung für das flüssige Kühlmittel. Die Ventile 46, 46a, 48 und 48a würden geschlossen sein.
Dann, wenn ein Abtauen des einen Wärmeaustauschers 26 gewünscht ist, während beispielsweise der andere Wärmeaustauscher 26a weiterhin im ständigen Betrieb zur Kühlung der Luft verbleibt, würden die Ventile 50, 130 und 28 geschlossen sein und die Ventile 46 und 48 geöffnet. Es würde hierbei durch nicht dargestellte Mittel bewirkt werden, dass warme Luft in den Wärmeaustauscher 26 durch Ventile 46 und aus dem Auslass des Wärmeaustauschers durch das Ventil 48 strömt, wodurch die Kühlschlangen 128 des Wärmeaustauschers 26 abgetaut werden.
Andererseits, wenn es erwünscht ist, ein zeitweiliges Abtauen vorzunehmen, könnten beide Wärmeaustauscher 26 und 26a gleichzeitig abgetaut werden. In einem solchen Fall würden alle Ventile 50, 50a, 130, 130a, 28 und 28a geschlossen sein und alle Ventile 46, 48, 46a und 48a geöffnet. Warme Luft würde dann durch beide Wärmeaustauscher gleichzeitig geleitet werden, wobei sie durch die Ventile 46 und 46a in die Wärmeaustauscher und durch die Ventile 48 und 48a aus diesen herausströmt.
In dem Vorbeschriebenen wurde auf das Regelzentrum als Mittel zur Temperaturkontrolle der kalten Luft hingewiesen, welche zu der Entgratungsmaschine 122 geleitet wird. Das Regelzentrum 108 bildet eine Einheit mit einem Zeitmesser, welcher beispielsweise mechanisch oder pneumatisch betrieben sein kann. Tempera turfühler-Ubertragungsvorrichtungen, wie beispielsweise pneumatische Anordnungen, welche in der Industrie sehr bekannt sind, geben die notwendigen Signale, um pneumatisch oder elektrisch gesteuerte Motorventile zu betätigen.
Das Regelzentrum 108 kann die Arbeit der Entgratungsmaschine 10 nur bei einer Temperaturbasis regeln, die von einem Thermostatfühler 100 signalisiert wird, um durch motorkontrollierte Ventile oder Zeitmesser, die vorher eingestellt sein können, Signale zu verschiedenen Bestandteilen der Entgratungsvorrichtung, sowie zu Bestandteilen des Kühlsystems zu übermitteln. Das Regelzentrum kann ausserdem die Arbeit durch eine Kombination von Temperatur-und Zeitsignalen regeln.
Während des Betriebes sind die Temperaturbedingungen in der Entgratungseinheit normalerweise durch die Kühlkapazität der Kühlmaschine 10 begrenzt, wobei die Temperatur des aus dem Behälter 18 entnommenen flüssigen Kuhlmittels ungefähr der Temperatur des flüssigen Kühlmittels aus der Kühlmaschine 10 entspricht.
Andererseits, wenn die Temperaturauforderungen in der Entgratungsvorrichtung derart sind, dass weniger Kühlung erforderlich ist, als es der Kapazität der Kühlmaschine entspricht, wird die Temperatur des flüssigen Kühlmittels auf einen niedrigeren Grad, als für die Operation der Kühlmaschine und des Kühlsystems gewünscht, herabsinken, worauf der Sicherheitsschalter 94 anspricht. Bei der extremen Situation, wenn die herzustellenden Teile eine für ihre Versprödung sehr kalte Temperatur benötigen, wie z. B. Teile aus organischem Silicon oder aus Kunstharzmaterialien oder Elastomeren, kann die normale Kapazität der Kühlmaschine ungenügend sein, um die gewünschte niedrige Temperatur des flüssigen Kühlmittels zu erhalten.
Dem vorbeschriebenen System wird jedoch Kühlmittel aus dem Behälter
18 hinzugefügt, um bei Betrieb die Kühlmaschine in die Lage zu versetzen; eine grössere Menge des flüssigen Kühlmittels von niedriger Temperatur über einen ausgedehnteren Zeitabschnitt zur Verfügung zu haben.
Wenn beispielsweise zeitweilig Temperaturen in der Grössenordnung von ca. 45 Grad, welche von dem in der Leitung 88 befindlichen Thermoelement 78 gemessen werden, für kalte Luft zur Herstellung der Formteile erforderlich sind, können solche Temperaturen der umlaufenden verbrauchten kalten Luft entnommen werden, die von dem Ventilator 84 des Staubabscheiders durch ein isoliertes Gehäuse und durch das T-Teil 86 und Leitung 60 bei einer Temperatur von ungefähr minus 30 Grad Cels. gefördert wird.
Um einen Teil des gesamten Luftvolumens zur Herabsetzung der Temperatur auf ungefähr minus 120 Grad Cels., die durch das Thermoelement 136 gemessen wird, durch die Wärmeaustauscher zu leiten und einen Restbestand des Volumens von verbrauchter Luft durch Umleitung 64 an den Wärmeaustauschern 26 und 26a vorbeizuführen, erfolgt eine Steuerung durch Ventil 62.
Durch eine Vermischung mit der von den Wärmeaustauschen kommenden minus 120 Grad C kalten Luft mit der an den Wärmeaustauschern vorbeigeführten Luft, wird beispielsweise ein von einem Thermoelement 78 gemessenes Luftgemisch von minus 45 Grad C hergestellt und durch Leitung 88 weiter zur Entgratungsmaschine 122 gefördert.
Wenn anstelle der minus 45 Grad C eine minus 70 Grad C kalte Luft, die durch Leitung 88 gefördert wird, angefordert ist, wird der Prozentsatz der durch die Umgehungsleitung 64 geförderten Luft herabgesetzt und der Prozentsatz der gesamten Luft, die durch die Leitung 52 und durch die Wärmeaustauscher strömt, gesteigert.
Wenn anstelle Ider minus 45 Grad C oder der minus 70 Grad C kalten Luft eine minus 120 Grad C kalte Luft durch Leitung 88 angefordert ist, kann die gesamte umlaufende Luft durch die Wärmeaustauscher geleitet werden, wobei nur wenig ober überhaupt t keine Luft durch die Leitung 64 strömt. Dieses wird durch Schliessung des Ventiles 62 bewerkstelligt.
Wenn noch eine niedrigere Lufttemperatur erforderlich ist, so kann diese Idadurch erreicht werden, dass die Kapazität der Wärmeaustauscher zur Entnahme von Wärme gesteigert wird, oder durch Installierung mehrerer Wärmeaustauscher in die Leitung, oder durch Steigerung des Volumens der durch die Kühlschlangen 128 geleiteten Kühlmittel.
Wenn beispielsweise in der Leitung 88 eine höhere Temperatur der Luft in der Grössenordnung von ungefähr minus 20 Grad C gewünscht wird, kann das Wärmeaustauschersystem mit der Umgehungsleitung 64 vollständig durch Ausschaltung des Gebläses 54 ausser Kraft gesetzt werden, wobei die Luft zur Versprödung der Formteile und zur Beibehaltung der gewünschten Temperatur durch Entnahme von kalter Luft aus dem isolierten Behälter 132 erhalten wird. Die kalte Luft gelangt in die Entgratungsmaschine 122 durch das Regelventil 80, anstatt Idurch Leitung 88. In diesem Fall wird die Luftkühlung gänzlich wodurch eine zusätzliche Kühlmaschine 134 bewerkstelligt. Die Kühlmaschine 10, die der Erzeugung von grosser Kälte dient, braucht während dieses Zeitabschnittes nicht betrieben zu werden.
Die Kühlmaschine 10 kann jedoch zur Reduzierung der Temperatur der in dem Behälter 18 befindlichen Flüssigkeit während eines solchen Zeitabschnittes betrieben werden, um Vorbereitungen für nachfolgende Zeitabschnitte zu treffen, wenn Idie an den Wärmeaustauscher zu stellenden Anforderungen durch den Ausstoss der Maschine gesteigert werden.
Es kann auch, wie vorbeschrieben, wahlweise zur Temperaturregelung ein Hilfsmittel verwendet werden, welches bei zeitweiligem Betrieb der Kühlmaschine 10 zur Anwendung gelangt, wobei das Volumen des durch die Wärmeaustauscher geleiteten flüssigen Kühlmittels variiert wird, bzw. eine Änderung des Umlaufes des gesamten Luftvolumens der verbrauchten kalten Luft durch teilweise Umgehung des Gebläses 54 vollzogen wird.
Es ist aus dem Vorbeschriebenen offensichtlich, dass durch die erfindungsgemässe Vorrichtung eine wirksame Nutzbarmachung der Kühlmaschine in einem geschlossenen Kreislauf geschaffen wurde. Hierdurch kann die in dem Wärmeaustauscher erhaltbare Kältemenge im Verhältnis zum abzukühlenden Gas eingestellt werden, wobei die variierenden Anforderungen an das Gerät, welche geringer oder grösser sein können, als es der Kapazität der Küblmaschine entspricht, dem Wärmeaus- tausch mit der Kühlfiüssigkeit angeglidhen werden, um ein gewünschtes Endergebnis in der Kühlkapazität des gekühlten Gases zu erhalten.
Es wind auf diese Weise eine grosse Flexibilität beim Betrieb des Kühlsystems erzielt und eine Kühlung bei verhältnismässig geringen Kosten ermöglicht.
Aus dem Vorbeschriebenen, welches die Verwendung des gekühlten Gases bei variierenden Anforderungen zur Versprödung von dünnen Abschnitten, bzw.
Graten von Formteilen aus Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen zur nachfolgenden Entfernung derselben dargelegt, ist auch zu entnehmen, dass die er findungsgemässe Vorrichtung auch zu Zwecken, die sich nicht direkt auf das Entgraten von Formteilen beziehen, zur Anwendung gelangen kann, wenn verschiedene Kühlanforderungen gestellt werden.
Device for cooling molded parts made of elastomers and thermoplastics
The present invention relates to a device for cooling molded parts made of elastomers and thermoplastics, with which molded parts can be cooled down to their embrittlement and then subjected to a treatment by blasting agents, consisting of a cooling machine with an attached heat exchanger and a cooling air circulation, which the treatment room for the molded parts.
Devices are already known with which molded parts made of elastomers and thermoplastics are first cooled and then deburred using blasting media, as described, for example, in Swiss Patent No. 380 363.
However, it has been found to be disadvantageous in these known devices that the performance of the cooling machine is not used appropriately during operation with the constantly changing cooling requirements in numerous cases, or that a large part of the available amount of cold is lost without affecting the performance the useful application corresponding to the refrigeration machine
One of the most important problems with a device of the type described above is, for example, to enable the cooling system to meet the various cooling requirements during operation, especially during loading and unloading when no cooling capacity is required, as is the case with the cooling of molded parts made of organic silicone materials, which only become brittle when they have cooled to 115 degrees C.
The object of the invention is to eliminate the disadvantages inherent in the known designs and to provide a cooling device which is simple in construction and in operation and with which the burrs occurring in molded parts can be removed in an effective manner. As a result, the capacity of the cooling machine is expediently used temporarily in order to be able to meet the greatest requirements during operation. The total costs for cooling, which are variable during operation, can be reduced in this way, and the ongoing requirements for cooling between periods of low and high cooling requirements can be taken into account in an economical manner.
The cooling device is operated in a circuit in order to save costs for cooling and freezing the molded parts. Here, however, the cooling is transferred indirectly to a suitable carrier in order to be able to cool the molded parts to be cooled in the desired manner at any time. The cooling capacity that is taken from the carrier can be varied in order to be able to regulate the best cooling requirements when treating the parts and to obtain controllability of the temperature at which the molded parts are cooled. The amount of cold remaining in the device can be recovered, thereby not only increasing the performance of the refrigerating machine but also reducing the cost of cooling.
The issue on which the invention is based is achieved in that a primary circuit with a controllable flow rate of a liquid coolant and a secondary circuit with a controllable flow rate of a gaseous coolant is provided, the secondary circuit having a fan and a bypass line, and a bypass line being provided which runs parallel to the Heat exchanger is switched.
The drawing shows an embodiment of the invention in a simplified representation, namely:
Fig. 1 is a diagram with the circuits of the cooling system and
2 is a schematic view of the deburring device.
In FIG. 1, the primary circuit of the liquid coolant is represented by solid lines, the secondary circuit of the gaseous coolant by dash-dotted lines, and a signal or information flow diagram by dashed lines.
A cooling machine with a compressor 10 is provided within the cooling circuit, which is driven by a suitable power source and controlled by a low-temperature safety switch 94. The latter switches off the cooling machine 10 when the temperature of the liquid conveyed through line 12 to a container 18 reaches a predetermined low value. The cooling machine 10 can for example be a commercially available standard device. The liquid coolant which is used in the system described is dichlorodifinoromethane or another coolant such as nitrogen, ethane or propane.
Depending on the required cooling temperature that is to be produced by the system, one of the above-described coolants can be used.
From the cooling machine 10, the cold liquid coolant flows through line g 12 to a container 18 provided with a safety valve 44 and a load valve 36. Through the valves 44 and 36, liquid coolant can additionally be introduced into the system. The container 18 is also provided with a level indicator 16, which indicates whether the correct amount of liquid coolant has been added to the system, or whether the coolant in the liquid container has dropped below a predetermined level for operation due to leaks. The container is also provided with a temperature meter 126 to measure the temperature of the liquid coolant.
The container 18 has an outlet in its bottom which is connected via line 20 to a pump 22, which conveys the liquid coolant from the container 18 through line 24 to a bottom side of one or more heat exchangers 26 and / or 26a. Each of the heat exchangers is provided with cooling coils 128 through which the liquid coolant flows during the heat exchange with air or other gases of the secondary cooling circuit. The heated liquid coolant of the primary circuit leaves the heat exchangers above the same in order to return to the cooling machine 10 through the lines 30 and 34. Line 30 is provided with a temperature meter 118 for measuring the temperature of the heated coolant.
The cold air flow or the secondary cooling circuit contains a dust separator 82, through which used cold air coming from the deburring machine 122 is sucked in and separated from the dust. The line 60 of the fan 84, the dust separator and the T-piece 86 provided with a closure is connected to a fan 54 which inevitably moves the used, filtered cold air through the line 52 to one or more heat exchangers 26 and 26a, depending on the open or closed position of the valves 50 and 50a.
The coolant of the secondary circuit flows downwards through the heat exchangers 26 and 26a via the cooling coil 128 of the heat exchanger for heat exchange with the liquid coolant of the primary circuit, which, in contrast, flows upwards in the exchangers through the cooling coils 128. The cold air flows out of the outlet valves 130 and / or 130a, which are arranged at the bottom of one or both heat exchangers, into line 66 and from there to line 88 and to the deburring unit 122, from which it flows over and through the molded parts to be produced flows and thereby the temperature of the thin sections or ridges or ribs of the parts lowers so much that they get into a brittle, easily fragile state d.
In order to provide a temperature control of the cold air in the deburring device, a bypass line 64 was arranged between the lines 60 and 66, whereby a part of the air can be passed through the bypass line 64, bypassing the heat exchangers, in order to reconnect with the air cooled in the heat exchangers to unite. This enables the temperature of the air flowing through line 88 to the molded parts to be set, which lies between the temperature of the air circulating through the deburring machine and that of the air flowing from the heat exchangers, the temperature of the air mixture in line 88 being equal to the proportions of the air air coming from the bypass line and the air supplied to line 88 by the heat exchangers.
The proportion of air passed through the bypass line can be regulated by a thermostat 100 for the purpose of temperature control.
For example, during the freezing of the burrs on the molded parts, the temperature of the air flowing to the deburring machine can be lowered lower so that the burrs can be cooled quickly. During this process it is desirable that all of the air is passed through the heat exchanger so that a maximum of cooling or a very low temperature of the air is achieved. As soon as the burrs have become brittle, it is desirable to regulate the temperature of the air again in such a way that the molded parts can be deburred using a centrifugal wheel.
This condition is indicated when the thermostat sensor 100 indicates that colder air is flowing over the molded parts and through the deburring machine. This thermostat sensor 100 actuates the motor-driven control valve 62 and partially opens it to the bypass line 64, whereby a portion of the total air volume,! the heat exchanger is immediately passed through the line 64 in order to obtain the desired air temperature of the air flowing onto the molded parts.
Preferably, a fan 54 with a constant För is selected. A bypass 56 with a power operated valve 58 has been placed between the inlet and outlet of fan 54, thereby enabling the fan to operate at constant capacity while changing the volume of air circulating through the heat exchangers . The dosage of the cold air depends on the temperature and the cooling requirements of the parts to be embrittled.
For example, during the freezing of the burrs on the molded parts, a lower temperature is required for embrittlement, and a maximum of cooling is therefore preferred. For this purpose, the valve 58 is held in the closed position so that the entire volume of the coolant conveyed by the fan 54 flows through the heat exchanger to the deburring machine for the purpose of freezing the burrs located on the molded parts. After the burrs have been frozen, it is only necessary to keep the burrs at the necessary embrittlement temperature, as a result of which only a smaller volume of the coolant needs to be cooled in order to meet these requirements.
To enable this process, the valve 58 is opened sufficiently so that the desired amount of coolant can flow through it. The valve 58 is operated as a function of the thermostat sensor 100 and the control center 108.
The arrangement of the bypass conduit 56 around the fan 54 is a refinement which allows a greater degree of flexibility to the cooling requirements in the system.
One means for the purpose of setting the temperature for the deburring of molded pieces made of elastomers and thermoplastics is to provide a relatively warm embrittlement temperature.
This can be done by actuating the valve 80 arranged in the bypass line 88. The valve 80 is attached to the line 88 from which the cold coolant flows into the deburring machine 122.
These parts are, for example, molded parts made of rubber, which have an embrittlement temperature in a range from approximately minus 18 degrees C to minus 30 degrees C.
If extremely cold air is no longer required for the parts to be deburred from the heat exchangers 26 and 26a, the fan 54 can be switched off so that no more air flows through the line 88. In such a case, only cold or slightly warmed air is obtained by throttling or mixing by means of the valve 80 in order to achieve a more precise temperature control within the deburring machine, which reduces the costs for cooling during operation of the cooling machine 10 and the heat exchangers 26 and 26a be kept lower. This air comes from an isolated closed space 132 and is normally cooled to minus 18 degrees C to minus 40 degrees C by an additional cooling machine 134.
In this case, the temperature of the coolant flowing into the deburring machine 122 is controlled by the thermostat sensor 100 and by the control center 108, which switches off the fan 54 and actuates the motor-controlled valve 80 in order to control the volume of air flowing into the deburring machine.
The cold air is circulated in and out of the deburring machine by means of a suction effect emanating from the fan 84 of the dust separator.
Another selectable means of adjusting the temperature of the cold coolant in the secondary circuit of the cooling system is to use a motor-driven control valve 32 in line 30 of the primary circuit, the flow of coolant through the cooling coils 128 of the heat exchangers 26 and 26a being controlled by a signal from the thermostat sensor 100 or by the control center 108 is throttled. This will be described in more detail below, but it is not a preferred method of temperature control, since a relatively slow reaction to the temperature change or to the cooling requirements takes place.
Another means of adjusting the temperature of the air in the cooling system is through intermittent operation of the cooling machine 10. Although the organs reacting relatively slowly in the secondary circuit to temperature changes of the cooled coolant are not preferable for temperature control, it is possible to measure the amount of cooled air passing by the heat exchangers; by regulating the temperature of the liquid coolant 14 flowing through cooling coils 128 of the heat exchanger by intermittently operating the cooling machine 10.
In such a case, during a period of low cooling requirement, the cooling machine 10 would be switched off for a certain time and the liquid coolant 14 located in the container 18 would circulate through the heat exchanger at relatively high temperatures until the liquid coolant becomes too becomes warm to ensure effective cooling of the air. The cooling machine 10 would then start up again in order to bring the temperature of the liquid coolant to a level for effective cooling of the coolant in the secondary circuit.
From time to time it will be necessary to defrost the cooling coils 128 of the heat exchangers 26 and 26a. This can be done by interrupting operations or by various other means known to those skilled in the art. For example, if the heat exchangers 26 and 26a are operated with air which flows in parallel through both exchangers in order to be cooled by them, all line valves 50, 50a, 130 and 130a can be opened in such an operation; likewise the valves 28 and 28a in the line for the liquid coolant. Valves 46, 46a, 48 and 48a would be closed.
Then, if defrosting of one heat exchanger 26 is desired while, for example, the other heat exchanger 26a continues to operate continuously to cool the air, valves 50, 130 and 28 would be closed and valves 46 and 48 would be opened. Means not shown here would cause warm air to flow into the heat exchanger 26 through valves 46 and out of the outlet of the heat exchanger through the valve 48, as a result of which the cooling coils 128 of the heat exchanger 26 are defrosted.
On the other hand, if it is desired to have a temporary defrost, both heat exchangers 26 and 26a could be defrosted at the same time. In such a case, all valves 50, 50a, 130, 130a, 28 and 28a would be closed and all valves 46, 48, 46a and 48a would be open. Warm air would then be passed through both heat exchangers simultaneously, flowing into the heat exchangers through valves 46 and 46a and out through valves 48 and 48a.
In the foregoing, reference was made to the control center as a means of temperature control of the cold air which is directed to the deburring machine 122. The control center 108 forms a unit with a timer, which can be operated mechanically or pneumatically, for example. Tempera ture sensor transmission devices, such as pneumatic assemblies, which are very well known in the industry, give the necessary signals to operate pneumatically or electrically controlled engine valves.
The control center 108 can regulate the operation of the deburring machine 10 only on a temperature basis, which is signaled by a thermostat sensor 100 in order to transmit signals to various components of the deburring device, as well as to components of the cooling system, through motor-controlled valves or timers, which can be set in advance . The control center can also regulate the work through a combination of temperature and time signals.
During operation, the temperature conditions in the deburring unit are normally limited by the cooling capacity of the cooling machine 10, the temperature of the liquid coolant removed from the container 18 approximately corresponding to the temperature of the liquid coolant from the cooling machine 10.
On the other hand, if the temperature requirements in the deburring device are such that less cooling is required than the capacity of the refrigerator, the temperature of the liquid coolant will drop to a lower level than desired for the operation of the refrigerator and the cooling system, whereupon the safety switch 94 responds. In the extreme situation, when the parts to be produced need a very cold temperature for their embrittlement, such as B. parts made of organic silicone or synthetic resin materials or elastomers, the normal capacity of the refrigerator may be insufficient to obtain the desired low temperature of the liquid refrigerant.
However, the above-described system uses coolant from the container
18 added to enable the chiller when in operation; to have a larger amount of the liquid coolant at low temperature available over a longer period of time.
If, for example, temperatures in the order of magnitude of about 45 degrees, which are measured by the thermocouple 78 located in the line 88, are required for cold air for the production of the molded parts, such temperatures can be taken from the circulating, used cold air that is used by the Fan 84 of the dust collector through an insulated housing and through the tee 86 and conduit 60 at a temperature of approximately minus 30 degrees Cels. is promoted.
In order to direct a portion of the total volume of air through the heat exchangers to reduce the temperature to approximately minus 120 degrees Cels., Which is measured by the thermocouple 136, and to divert a remainder of the volume of stale air by bypass 64 past the heat exchangers 26 and 26a, there is control by valve 62.
By mixing the air from the heat exchanges with a temperature of minus 120 degrees C with the air carried past the heat exchangers, an air mixture of minus 45 degrees C measured by a thermocouple 78 is produced and conveyed through line 88 to the deburring machine 122.
If, instead of the minus 45 degrees Celsius, a minus 70 degrees Celsius cold air is requested, which is conveyed through line 88, the percentage of the air conveyed through the bypass line 64 is reduced and the percentage of the total air that is conveyed through the line 52 and through the heat exchanger flows, increased.
If instead of minus 45 degrees C or minus 70 degrees C air, minus 120 degrees C air is requested through line 88, all of the circulating air can be passed through the heat exchanger, with little or no air at all through the line 64 flows. This is accomplished by closing the valve 62.
If a lower air temperature is required, this can be achieved by increasing the capacity of the heat exchangers to extract heat, or by installing multiple heat exchangers in the line, or by increasing the volume of coolant passed through the cooling coils 128.
If, for example, a higher temperature of the air in the order of about minus 20 degrees C is desired in the line 88, the heat exchanger system with the bypass line 64 can be completely deactivated by switching off the fan 54, the air to embrittlement of the molded parts and to Maintaining the desired temperature by withdrawing cold air from the insulated container 132 is obtained. The cold air enters the deburring machine 122 through the control valve 80 instead of I through conduit 88. In this case, the air cooling is entirely accomplished by an additional cooling machine 134. The cooling machine 10, which is used to generate great cold, does not need to be operated during this period of time.
The cooling machine 10 can, however, be operated to reduce the temperature of the liquid in the container 18 during such a period of time in order to make preparations for subsequent periods of time when the demands on the heat exchanger are increased by the output of the machine.
As described above, an auxiliary device can optionally be used for temperature control, which is used during temporary operation of the cooling machine 10, the volume of the liquid coolant passed through the heat exchanger being varied, or a change in the circulation of the total air volume of the consumed cold air is accomplished by partially bypassing the fan 54.
It is evident from what has been described above that the device according to the invention effectively utilizes the cooling machine in a closed circuit. In this way, the amount of cold that can be obtained in the heat exchanger can be adjusted in relation to the gas to be cooled, with the varying demands on the device, which may be less or more than the capacity of the cooling machine, being applied to the heat exchange with the cooling liquid to obtain a desired end result in the cooling capacity of the cooled gas.
In this way, great flexibility is achieved in the operation of the cooling system and cooling is made possible at relatively low costs.
From the above, which explains the use of the cooled gas with varying requirements for the embrittlement of thin sections or
Burrs of molded parts made of elastomers and thermoplastics for the subsequent removal of the same can also be seen that the device according to the invention can also be used for purposes that do not relate directly to the deburring of molded parts, if different cooling requirements are made.