CH649496A5

CH649496A5 - Vorrichtung zum ueberfuehren von waerme zwischen einer transportfluessigkeit und einer kunststoff-spritzgussform.

Info

Publication number: CH649496A5
Application number: CH7334/80A
Authority: CH
Inventors: Paul E Allen
Original assignee: Logic Devices
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1985-05-31
Also published as: GB2060159B; CA1155267A; DE3037114C2; US4287941A; FR2466332A1; JPS6321601B2; DE3037114A1; FR2466332B1; GB2060159A; JPS5656838A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überführen von Wärme zwischen einer Transportflüssigkeit und einer Kunststoff-Spritzgussform, die einen Flüssigkeitskanal mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, welche Vorrichtung einen geschlossenen Speicher für die Transportflüssigkeit einschliesslich einem Auslass und einem zum Abführen der Transportflüssigkeit vom Auslass der Spritzgussform bestimmten Einlass aufweist.

In der US-PS 4 278 230 vom 14. Juli, 1981, welche auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung lautet und den Titel «Kühlanordnung für Kunststoff-Gussformen» trägt, ist eine Vorrichtung offenbart, welche dazu dient, Kühlfluid einer Kunststoff-Spritzgussmaschine zuzuführen, wobei das Fluid mindestens innerhalb der Kühlkanäle der Gussform einen Unterdruck aufweist. Diese Vorrichtung weist eine Kolbenpumpe auf, deren Einlass unmittelbar mit dem Auslass der Gussform verbunden ist und weist einen Fluiddruckregler auf, dessen Auslass unmittelbar mit dem Einlass der Gussform verbunden ist. Die Vorrichtung ist derart geschaltet, dass die Pumpe Fluid von der Gussform in einen Speicher abgibt, von welcher eine Zuführpumpe das Fluid gegen den Druckregler führt, so dass das Fluid durch die Gussform im Umlauf gehalten wird.

Eine solche Vorrichtung bzw. eine solche Anordnung hat sich als insofern zufriedenstellend herausgestellt, indem in einer Gussform, welche eine unerwünschte Verbindung zwischen einem Kühlkanal und einer Gussformhöhlung aufweist ein kleinstes Auslecken stattfindet zusätzlich zum Vorteil, dass Änderungen zu den bis dahin bekannten Ausführungsformen von Gussformen durchführbar wurden, jedoch sind bei gewissen Stellen und bei gewissen Zuständen Schwierigkeiten entstanden. Beispielsweise neigt Luft oder irgendein Gas, das im Kühlfluid enthalten ist oder mitgerissen wird, dazu, in gewissen Flüssigkeiten zu verbleiben anstatt die Flüssigkeiten zu verlassen, aus diesen auszutreten, wenn der Speicher in Verbindung mit der Umgebung steht. Diese eingefangene Luft kann nun ein Schäumen bewirken, welches die Wärmeüberführung zwischen der Gussform und dem Fluid beeinträchtigt. Auch hat es sich herausgestellt, dass es wünschenswert ist, nicht auf einer Ausführungsform einer Zufuhrpumpe beschränkt zu sein und auch eine Vorrichtung mit geschlossenem Kreislauf, eine geschlossene Kreislaufanordnung verfügbar zu haben, in welcher die Temperatur des Fluides in einer ökonomischen Weise relativ genau beibehalten werden kann.

Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine mit Unterdruck arbeitende Wärmeübertragungsvorrichtung für Kunststofformen zu schaffen, welche bewirkt, dass ein Mitreissen oder Einschliessen von Luft oder anderen Gasen vom bzw. im Kühlfluid minimalisiert wird. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist das vorgängig erwähnte Ziel mit einer Vorrichtung zu erreichen, die ökonomisch herzustellen ist und in welcher Vorrichtungen, welche die Temperatur des Wärmeübertragungsfluids ändern, einfach eingesetzt werden können.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Vorteile der bisher bekannten mit Unterdruck arbeitenden Wärmeübertragungsvorrichtungen mit einer Vorrichtung zu erreichen, welche einfach einer Gussmaschine zugeordnet werden kann und deren Herstellung und Betrieb verhältnismässig billig ist und welche zuverlässig arbeitet und beständig ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Beim Ausführen der vorliegenden Erfindung ist wie bei der genannten vorgängigen Anordnung ein Speicher, eine Kolbenpumpe und ein Fluiddruckregler vorhanden. Jedoch ist bei einer zweckmässigen Ausführungsform der Speicher gegen die Umgebung abgeschlossen mit der Ausnahme, dass eine Gassaugzugpumpe vorhanden ist, welche einen Einlass aufweist, der mit dem oberen Innenraumabschnitt des Speichers verbunden ist, derart, dass im Speicher ein hohes Va2

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Mit dieser soeben beschriebenen Vorrichtung wird beim Auslass der Gussform immer noch ein hohes Vakuum angelegt, Fluid mit ungefähr Atmosphärendruck ist dem Einlass der Gussform und der Gussformselbst zugeführt und dient daher als Faktor, der grundlegend die Menge des durch die Gussform hindurchströmenden Kühlfluids steuert. Überdies ist im Speicher die Oberfläche, der Spiegel des Fluids einem hohen Vakuum ausgesetzt, welches seinerseits bewirkt, dass Gas aus dem Fluid ausströmt, so dass die Menge Gas, die im Fluid verbleibt, auf einen kleinsten Wert gebracht wird.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand beispielsweise näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschema der geschlossenen Kreislaufanordnung der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend nun auf die Zeichnung ist die geschlossene Kreislaufanordnung der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und wird dazu verwendet, eine Gussform 11 zu kühlen, in welcher eine Mehrzahl Höhlungen 12 sowie ein Kühlkanal 13 vorhanden sind. Der Kühlkanal 13 der Gussform 11 weist einen Einlass 14 auf, der mit dem Auslass 15 eines Druckreglers 16 verbunden ist, welcher einen Einlass 17 aufweist, der mit dem Auslass 18 einer Kolbenpumpe 19 verbunden ist. Die Pumpe 19 weist ihrerseits einen Einlass 20 auf, welcher Einlass 20 derart verbunden ist, dass bewirkt ist, dass ein Strömen eines als Flüssigkeit vorliegenden Fluids aus einem Speicher 21 erzeugt wird, indem er mit dem Bodenteil desselben verbunden ist. Weiter kann ein Manometer 22 und ein Luftausströmventil 23 mit dem Einlass der Gussform verbunden sein.

Die schematisch gezeichnete Gussform 11 weist drei Höhlungen auf, welche irgendwelche erwünschte Form aufweisen können, wobei auch die Kühlkanal irgendwelche Form aufweisen kann, welcher Kühlkanal in der Figur als schlangenförmig verlaufende Anordnung dargestellt ist. Der Lufteinlass 23, das Monometer 22, der Druckregler 16 und die Kolbenpumpe sind in der oben erwähnten Anmeldung mehr im einzelnen beschrieben, wobei hiermit Bezug auf diese Anmeldung genommen ist.

Gemäss der vorliegenden Erfindung weist ein Speicher 21 einen Auslass 24 auf, welcher Auslass 24 mit dem Einlass einer Gasabsaugpumpe 25 verbunden ist, wobei gemäss der Zeichnung diese Pumpe 25 einen in die Umgebung führenden Auslass 26 aufweist, unter der Voraussetzung, dass dies aus Umweltschutzgründen zulässig ist. Eine Bauform einer Pumpe, welche dazu verwendet werden kann, wird unter dem Namen «Sihi Pumps, Grand Island, N.Y.» verkauft und ist im Stande im Speicher 21 einen Unterdruck aufrecht zu erhalten, welcher ungefähr 26,5 cm Quecksilber (25 in-ches Hg) beträgt. Die Abmessungen der Vakuumpumpe sind der zu erwartenden Luft angepasst, welche abgegeben werden muss, um im Speicherbehälter das erwünschte Vakuum, den gewünschten Unterdruck aufrecht zu erhalten.

Der Einlass 27 des Speichers ist mit dem Auslass 28 des Kühlkanales mittels eines Kanales 29 verbunden, in welchem Kanal 29 keine Strömungshindernisse vorhanden sind.

Zusätzlich sind im Speicher zwischen dem Einlass 27 und dem Auslass 30 zur Kolbenpumpe Trennwände 31 und 31a vorhanden, welche die Spiegel des Fluids 32 im Speicher trennen, so dass ein Überströmen des Gas enthaltenden Fluids, das vom Einlass 27 einströmt, verhindert ist, derart, dass verhindert ist, dass das Gas enthaltende Fluid unmittelbar zum Auslass 30 des Speichers strömt.

Es hat sich auch als wünschenswert herausgestellt, einen Flüssigkeitspegelschalter 33 anzuordnen, welcher dazu dient, den Betrieb der Pumpe 19 zu steuern, d.h., sie einzuschalten bzw. auszuschalten, derart, dass die Pumpe dann nicht arbeiten wird, wenn eine zu kleine Menge Fluid im Speicher vorhanden ist. Weiter wird vorteilhaft anstelle eines ununterbrochenen Betriebs der Vakuumpumpe 25 ein Vakuumschalter 34 vorteilhaft eingesetzt, der bewirkt, dass die Pumpe 25 nur dann in Betrieb gesetzt wird, wenn das im Speicher vorhandene Vakuum einen Wert aufweist, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

Ein Wert, der verwendet werden kann, ist 55 cm Quecksilber (22 inches Hg), welcher Wert gerade etwas mehr ist, als das Arbeitsvermögen der Pumpen. Weiter ist es notwendig, dass der ausgewählte Wert kleiner ist, als das Vakuum, das die Kolbenpumpe beim Einlass erzeugen kann, welcher Wert üblicherweise die Grössenordnung von 80 cm Quecksilber (28 inches Hg) betragen kann. Diese kleine Differenz stellt sicher, dass die Pumpe 19 imstande ist, Flüssigkeit vom Speicher überzuführen. Das Arbeitsvermögen der Pumpe 19 muss nur derart bemessen sein, dass das erwünschte Volumen Kühlflüssigkeit gefördert werden kann, weil die Pumpe 19 kein Gas enthaltendes Gemisch pumpen muss, wie dies der Fall bei der Pumpe ist, welche in der vorgängig erwähnten Patentanmeldung offenbart ist.

Währenddem die meisten Anwendungen der Ausführungen der vorliegenden Erfindung dazu gedacht ist, Gussformen zu kühlen, können auch andere Anwendungen ein Wärmen von Gussformen zum Inhalt haben. Aus Gründen der Einfachheit sind die Ausdrücke «Kühlfluid» und «Kühlflüssigkeit» verwendet, jedoch soll hier ausdrücklich festgestellt werden, dass beide Formen von Wärmeüberführvorgängen umfasst sind. Weiter, währenddem nur eine Kühlanordnung gezeigt ist, die mit der Gussform verbunden ist, kann es zeitweilig erwünscht sein, zwei Anordnungen mit einer Gussform zu verbinden, so dass abwechslungsweise gekühlt und erwärmt werden kann.

Aus der gegenwärtigen Ausbildungsform geht hervor, dass bewirkt werden kann, dass Luft irgendwelches Fluid 32, das im Speicher enthalten ist, verlassen kann, d.h., dass Luft aus der Flüssigkeit austreten kann, weil die Oberfläche, der Spiegel des Fluides einem sehr hohen Vakuum ausgesetzt ist, dies im Gegensatz zu der Ausführung der vorgängigen Ausführung, gemäss welcher die Oberfläche des Fluids lediglich der Umgebung ausgesetzt ist. Überdies führt die vorliegende Erfindung auch die Grundlagen aus, die in der vorgängigen Anmeldung offenbart und beansprucht ist, nämlich dass eine weitgehend freie Strömungsöffnung zwischen dem Auslass der Gussform und der Saugzugquelle und dem Regler und dem Einlass der Gussform vorhanden ist, derart, dass die Menge des Fluides, das durch die Gussform strömt, grundlegend durch die Form der Gussform bestimmt ist und nicht durch äussere Einflüsse, beispielsweise Ventile usw.

Die Varianten und Modifikationen können innerhalb des Geltungsbereiches der Ansprüche durchgeführt werden und Teile der Verbesserungen können ohne andere verwendet werden.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Überführen von Wärme zwischen einer Transportflüssigkeit und einer Kunststoff-Spritzguss-form (11), die einen Flüssigkeitskanal (13) mit einem Einlass (14) und einem Auslass (28) aufweist, welche Vorrichtung einen geschlossenen Speicher (21) für die Transportflüssigkeit (32) einschliesslich einem Auslass (30) und einem zum Abführen der Transportflüssigkeit vom Auslass (28) der Spritzgussform (11) bestimmten Einlass (27) aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (25), die dazu dient, im Innern des Speichers (21) einen Unterdruck aufrecht zu halten, durch eine Pumpeinrichtung (19), die einen Einlass (20) aufweist, der mit dem Auslass (30) des Speichers (21) verbunden ist und einen Auslass (10) aufweist, der mit dem Einlass (14) des Flüssigkeitskanals (13) der Spritzgussform (11) zu verbinden bestimmt ist, welche Pumpeinrichtung (19) bei ihrem Einlass einen Unterdruck erzeugt, der höher als der Unterdruck ist, der im Innern des Speichers (21) aufrecht erhalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher (21) Trennplattenanordnungen (31) vorhanden sind, die dazu dienen, ein unmittelbares Strömen zwischen dem Einlass (27) und dem Auslass (30) des Speichers (21) zu verhindern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der im Speicher (21) vorhandenen Transportflüssigkeit (32) kleiner als das Füllvermögen des Speichers (21) ist, so dass ein oberer Abschnitt des Speichers (21) gebildet ist, in dem keine Transportflüssigkeit vorhanden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25), die dazu dient, im Speicher (21) einen Unterdruck aufrecht zu erhalten, eine Fluidva-kuumpumpe mit einem Einlass (24) aufweist, der mit dem oberen Abschnitt des Speichers (21) in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportflüssigkeit (32) im unteren Abschnitt des Speichers (21) vorliegt und dass der Auslass (30) des Speichers (21) im unteren Abschnitt angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (19) eine Kolbenpumpeneinrichtung aufweist, und dass ein Fluiddruckregler (16) vorhanden ist, dessen Einlass (17) mit dem Auslass (18) der Pumpeinrichtung (19) verbunden ist und dessen Auslass (15) zum Überführen von Transportflüssigkeit mit dem Einlass

(14) des Flüssigkeitskanals (13) zu verbinden bestimmt ist, und welcher Fluiddruckregler (16) dazu bestimmt ist, den Druck der in den Flüssigkeitskanal (13) eintretenden Transportflüssigkeit auf einem ungefähr dem Atmosphärendruck gleichen Druckwert zu halten.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (27) des Speichers (21) und der Auslass

(15) des Fluiddruckreglers (16) keine strömungshindernde Einrichtungen aufweisen, derart, dass der durch eine angeschlossene Spritzgussform (11) strömende Mengenstrom der Transportflüssigkeit nur von den Abmessungen des Flüssigkeitskanals (13) der Spritzgussform (11) beschränkt ist.