DE102017120503B4 - Injection molded header for a heat exchanger, injection molding tool and method of making such - Google Patents
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Abstract
Werkzeug zum Spritzgießen eines Sammelrohres (2) mit einer ersten Länge (L1) in Längsrichtung (X) und zwei Öffnungen (4) an seinen Enden (6) in der Längsrichtung (X) und mehreren seitlich in Längsrichtung hintereinander integral ausgebildeten Anschlussnasen (8), miteinem ersten Formmittel (10) und einem zweiten Formmittel (12), die relativ zueinander zwischen einem geschlossenem Zustand und einem geöffneten Zustand bewegbar sind, wobei im geschlossenen Zustand zwischen den Formmitteln (10, 12) eine Kavität (22) zum Spritzgießen des Sammelrohres (2) ausgebildet wird,einer Schiebereinrichtung (32) mit Kernstiften (34), die in einem Winkel zu der Längsrichtung in die Kavität (22) einfahrbar sind,einer ersten Kernzuführvorrichtung mit einem ersten Kern (26), der als ein geradliniges Gebilde und von einer ersten Seite in Längsrichtung in die Kavität (22) einfahrbar ausgebildet ist,einer zweiten Kernzuführvorrichtung mit einem zweiten Kern (28), der als ein geradliniges Gebilde und von einer zweiten Seite in Längsrichtung in die Kavität (22) einfahrbar ausgebildet ist,wobeidie Kerne (26, 28) jeweils ein in der Einfahrrichtung vorne liegendes Ende (26b, 28b) aufweisen, welches zur formschlüssigen Verbindung mit dem jeweils vorne liegenden Ende (26b, 28b) des anderen Kerns ausgebildet ist,die Kernzuführvorrichtungen dazu ausgebildet sind, die Kerne (26, 28) im eingefahrenen Zustand während einem Zuführen von Schmelze mit einer Vorspannkraft aneinander gedrückt zu halten,die Schiebereinrichtung (32) und die der Kavität (22) zugewandten Enden der Kernstifte (34) so ausgebildet sind, dass die der Kavität (22) zugewandten Enden der Kernstifte (34) im in die Kavität (22) eingefahrenen Zustand an jeweils einem der Kerne (26, 28) zum Ausbilden der Anschlussnasen anliegen,mindestens zwei Angusspunkte (46, 48) vorgesehen sind, die jeweils eine sich in die Kavität (22) öffnende Öffnung ausbilden, über die die Schmelze in die Kavität (22) zuführbar ist, wobei die mindestens zwei Angusspunkte mindestens einen ersten Angusspunkt (46) im Bereich des ersten Kernes (26) und mindestens einen zweiten Angusspunkt (46) im Bereich des zweiten Kernes (26) aufweisen und die mindestens zwei Angusspunkte (46, 48) sich auf der den Kernstiften (34) gegenüberliegenden Seite der Kavität (22) in die Kavität (22) öffnen, so dass die Schmelze ausgehend von jedem der mindestens zwei Angusspunkte (46, 48) in und entgegengesetzt zu der Längsrichtung derart in die Kavität (22) gedrückt wird, dass mit dem Drücken der Schmelze in und entgegengesetzt zu der Längsrichtung die Schmelze durch ihre Anhaftung am Kern eine Kraft in und entgegengesetzt zu der Längsrichtung auf den jeweiligen Kern ausübt, undeine Position in der Längsrichtung und die Größe der Öffnung des mindestens einen Angusspunktes je Kern so gewählt sind, dass die aus der Summe der auf den jeweiligen Kern durch die Schmelze ausgeübten Kräfte resultierende Kraft die Vorspannkraft, mit der die Kerne (26, 28) während dem Zuführen der Schmelze mittels der Kernzuführvorrichtungen aneinander gedrückt werden, nicht verringert.Tool for injection molding a manifold (2) with a first length (L1) in the longitudinal direction (X) and two openings (4) at its ends (6) in the longitudinal direction (X) and a plurality of connection lugs (8) integrally formed one behind the other in the longitudinal direction. , with a first molding means (10) and a second molding means (12) which are movable relative to one another between a closed state and an open state, wherein in the closed state between the molding means (10, 12) a cavity (22) for injection molding the manifold (2) is formed, a slide device (32) with core pins (34) which can be inserted into the cavity (22) at an angle to the longitudinal direction, a first core feed device with a first core (26), which as a rectilinear structure and Is designed to be retractable into the cavity (22) from a first side, a second core feed device with a second core (28), which is in the form of a straight line e and is designed to be retractable in the longitudinal direction into the cavity (22), the cores (26, 28) each having an end (26b, 28b) located at the front in the direction of insertion, which is used for a positive connection to the respective front end (26b, 28b) of the other core, the core feed devices are designed to hold the cores (26, 28) pressed together in the retracted state during a supply of melt with a prestressing force, the slide device (32) and that of the cavity ( 22) facing ends of the core pins (34) are designed such that the ends of the core pins (34) facing the cavity (22) in the state inserted into the cavity (22) on each of the cores (26, 28) to form the connecting lugs at least two sprue points (46, 48) are provided, each of which form an opening opening into the cavity (22), through which the melt can be fed into the cavity (22), wherein the at least two sprue points have at least one first sprue point (46) in the region of the first core (26) and at least one second sprue point (46) in the region of the second core (26) and the at least two sprue points (46, 48) are on the Open the side of the cavity (22) opposite the core pins (34) into the cavity (22) so that the melt is pressed into the cavity (22) from each of the at least two gating points (46, 48) in and opposite to the longitudinal direction will that, when the melt is pressed in and opposite to the longitudinal direction, the melt exerts a force in and opposite to the longitudinal direction on the respective core due to its adhesion to the core, and a position in the longitudinal direction and the size of the opening of the at least one sprue point each Core are selected such that the force resulting from the sum of the forces exerted on the respective core by the melt is the prestressing force, with which the cores (26, 28) are pressed against one another during the feeding of the melt by means of the core feeding devices.
Description
Mit der vorliegenden Offenbarung werden ein kompaktes Werkzeug zum Spritzgießen und ein Verfahren zum Herstellen eines spritzgegossenen Sammelrohrs für einen Wärmetauscher sowie ein solches spritzgegossenes Sammelrohr angegeben. Das Sammelrohr ist dazu ausgebildet, als Teil eines Wärmetauschersystems in Gebäuden verwendet zu werden.The present disclosure provides a compact injection molding tool and a method of manufacturing an injection molded header for a heat exchanger, and such an injection molded header. The manifold is designed to be used as part of a heat exchanger system in buildings.
Wärmetauscher für Gebäude werden zur Erhöhung des Wohnkomforts und zur Verringerung der notwendigen Vorlauftemperatur zunehmend in Decken, Böden und Wänden integriert. Modular ausgebildete und damit an jegliche Raumformen anpassbare flächige und in die Wand, den Boden oder die Decke integrierbare, beispielsweise einputzbare Wärmetauscher werden ausgebildet, indem zwei parallele Sammelrohre über eine Mehrzahl von Verbindungsrohren, die senkrecht zu den Sammelrohren verlaufen, diagonal durchströmt werden.Heat exchangers for buildings are increasingly being integrated in ceilings, floors and walls to increase living comfort and reduce the required flow temperature. Modularly designed, and thus adaptable to any room shape, surface heat exchangers that can be integrated into the wall, floor or ceiling, for example, can be plastered, are formed by diagonally flowing through two parallel header tubes via a plurality of connecting tubes that run perpendicular to the header tubes.
Einfache Kunststoffrohre werden im Stand der Technik üblicherweise (endlos) extrudiert. Mittels dieser Technik lassen sich aber nur Bauteile herstellen, die einen senkrecht zur Längsrichtung gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Kunststoffrohre mit nicht-gleichbleibenden Querschnitt, wie beispielsweise Sammelrohre für die obigen genannten Wärmetauscher, insbesondere ab einer Länge von mehr als 30 cm, werden üblicherweise im Halbschalenverfahren spritzgegossen. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine untere Schale des späteren Rohres spritzgegossen und in einem zweiten Schritt eine obere Schale des späteren Rohres spritzgegossen. In einem dritten Schritt werden beide Halbschalen miteinander verbunden.Simple plastic pipes are usually (endlessly) extruded in the prior art. Using this technology, however, only components can be produced that have a cross section that remains constant perpendicular to the longitudinal direction. Plastic pipes with a non-constant cross-section, such as header pipes for the above-mentioned heat exchangers, in particular from a length of more than 30 cm, are usually injection molded using the half-shell process. For this purpose, a lower shell of the later tube is injection molded in a first step and an upper shell of the later tube is injection molded in a second step. In a third step, the two half-shells are connected to each other.
Aus der
Weiterhin ist aus der
Da sowohl die Fügung der Halbschalen aneinander zum Ausbilden eines Sammelrohres als auch der aus den Halbschalen ausgebildeten Sammelrohre aneinander durch Kleben oder Schweißen fehleranfällig für Undichtigkeiten ist, besteht der Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen von Sammelrohren und nach Sammelrohren selbst, bei welchen Undichtigkeiten vermieden werden.Since both the joining of the half-shells to one another to form a collecting pipe and the collecting pipes formed from the half-shells to one another by gluing or welding are susceptible to leaks, there is a need for a device and a method for producing collecting pipes and for collecting pipes themselves, with which leaks be avoided.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Werkzeug zum Spritzgießen nach Anspruch 1 oder 13, und einem Verfahren nach Anspruch 10 und einem Sammelrohr nach Anspruch 12. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a tool for injection molding according to
Mit Anspruch 1 wird ein kompaktes Werkzeug zum Spritzgießen angegeben, mit dem im Zusammenwirken mit einer Spritzeinheit ein Sammelrohr aus Kunststoff, welches bevorzugt in einem Wärmetauscher zur Anwendung kommen kann, hergestellt wird. Mit der Spritzeinheit wird der jeweilige Werkstoff (Grundstoff) verflüssigt und in das Werkzeug mit hohem Druck eingespritzt. Als Spritzeinheit wird beispielsweise eine heute übliche Schneckenkolbenspritzeinheit verwendet, so dass hier auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet wird.Claim 1 specifies a compact tool for injection molding, with which, in cooperation with an injection unit, a collecting tube made of plastic, which can preferably be used in a heat exchanger, is produced. The respective material (base material) is liquefied with the injection unit and injected into the tool at high pressure. For example, a screw-piston injection unit that is common today is used as the injection unit, so that its detailed description is omitted here.
Mit dem angegeben Werkzeug lassen sich problemlos Sammelrohre mit einer Länge von bevorzugt größer als 500mm bis bevorzugt 2000 mm bei einer minimalen Wandstärke von bevorzugt 1,5mm bis 4mm herstellen. Der Innendurchmesser der Sammelrohre beträgt bevorzugt zwischen 8 mm und 30 mm. Der Innendurchmesser ist in Längsrichtung des Rohres bevorzugt konstant oder mit einer geringen Konizität ausgebildet. Die Konizität wird beispielsweise durch einen an den Enden des Sammelrohres um ca. 0,3 mm bezüglich der Mitte des Sammelrohres vergrößerten Innendurchmesser erreicht.With the specified tool, manifolds with a length of preferably greater than 500 mm to preferably 2000 mm can be easily produced with a minimum wall thickness of preferably 1.5 mm to 4 mm. The inside diameter of the collecting tubes is preferably between 8 mm and 30 mm. The inside diameter in the longitudinal direction of the tube is preferably constant or has a low taper. The taper is achieved, for example, by an inner diameter which is enlarged at the ends of the collecting tube by approximately 0.3 mm with respect to the center of the collecting tube.
Das so hergestellte Sammelrohr selbst ist integral, d.h. einteilig und in nur einem Schritt ausgebildet, so dass das Sammelroh selbst nicht die von Halbschalen bekannten Dichtigkeitsprobleme hat. Aufgrund der großen Länge des Sammelrohres ist eine Verringerung der Anzahl an Arbeitsschritten zum Aufbau des Wärmetauschers möglich. Weiter wird die Anzahl an Sammelrohren und damit die Anzahl an Verbindungen zwischen Sammelrohren verringert, so dass nochmals eine Verringerung möglicher Undichtigkeiten an Verbindungspunkten einzelner Sammelrohre solcher Wärmetauscher erreicht wird. Gleichzeitig hat das Sammelrohr eine relativ kleine Wandstärken und einen relativ kleinen Innendurchmesser zur Erfüllung der Anforderungen an eine gute Wärmeübertragung und gute Durchströmung.The manifold itself is integral, i.e. formed in one piece and in only one step, so that the collecting tube itself does not have the tightness problems known from half-shells. Due to the large length of the header pipe, it is possible to reduce the number of work steps involved in assembling the heat exchanger. Furthermore, the number of header pipes and thus the number of connections between header pipes are reduced, so that a further reduction in possible leaks at connection points of individual header pipes of such heat exchangers is achieved. At the same time, the manifold has a relatively small wall thickness and a relatively small inner diameter to meet the requirements for good heat transfer and good flow.
Es hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung von zwei in entgegengesetzten Richtungen in die Kavität einfahrbaren Kernen zwei Vorteile erreicht werden können: zum einen ist die jeweilige Kraft, mit der jeder Kern nach dem Härten der Schmelze aus dem Werkzeug vor dem Öffnen der Formmittel herausgezogen werden muss, signifikant verringert (im Wesentlichen halbiert) im Vergleich zu einem entsprechenden Werkzeug mit nur einem, aber dafür doppelt so langen Kern. Zum anderen sind die möglichen Durchmesser und Wandstärken der Kerne, und damit deren Auszugfestigkeit (die von der Querschnittsfläche abhängt), bei Verwendung von konischen Kernen bei gleichem maximalen Sammelrohrinnendurchmesser (welcher sich aus dem größten Kernaußendurchmesser bestimmt) signifikant vergrößert im Vergleich zu einem entsprechenden Werkzeug mit nur einem, aber dafür doppelt so langem Kern. Dies ist insbesondere der Fall bei der Verwendung von hohlen Kernen.It has been found that two advantages can be achieved by using two cores which can be inserted into the cavity in opposite directions: firstly, the force with which each core is pulled out of the tool after the melt has hardened before the mold is opened must be significantly reduced (essentially halved) compared to a corresponding tool with only a core that is twice as long. On the other hand, the possible diameters and wall thicknesses of the cores, and thus their pull-out strength (which depends on the cross-sectional area), are significantly increased when using conical cores with the same maximum header tube inner diameter (which is determined from the largest core outer diameter) compared to a corresponding tool only one, but twice the core. This is particularly the case when using hollow cores.
Durch das Ausbilden der (Längen der) Kerne derart, dass eines oder beide Enden der Kerne mit einem Kernstift in Berührung kommen, werden die miteinander verbundenen Enden beim Zuführen der Schmelze nochmals verbessert durch den entsprechenden Kernstift gegen eine zu der Längsrichtung senkrechte Verformung abgestützt. So sind die Kerne bei gerader Anzahl der Anschlussnasen bevorzugt asymmetrisch, d.h. mit ungleicher Länge ausgebildet während sie bei ungerader Anzahl von Anschlussnasen symmetrisch, d.h. mit gleicher Länge ausgebildet sein können.By designing the (lengths of) the cores in such a way that one or both ends of the cores come into contact with a core pin, the ends connected to one another are further improved when the melt is fed in, supported by the corresponding core pin against deformation perpendicular to the longitudinal direction. The cores are preferably asymmetrical with an even number of lugs, i.e. with an unequal length, while with an odd number of connection lugs they are symmetrical, i.e. can be formed with the same length.
Durch das Ausbilden mindestens eines Angusspunktes je Kern derart, dass er sich auf der den Kernstiften gegenüberliegenden Seite in die Kavität öffnet, wird erreicht, dass durch die Schmelze lediglich eine Kraft in einer Richtung auf den jeweiligen Kern aufgebracht wird, die in der Ebene der Kernstifte bzw. des Kerns selbst verläuft und zumindest eine Komponente in Richtung der Kernstifte hat. Die Kerne werden daher entgegen der durch die eingespritzte Schmelze aufgebrachten Kraft durch die Kernstifte abgestützt, so dass ein Verbiegen verhindert wird. Gleichzeitig führt die durch die zugeführte Schmelze auf die Kerne aufgebrachte Kraft zu einer Erhöhung des Anpressdruckes der Kerne an die Kernstifte, so dass ein spaltloses Anliegen der Kernstifte an den Kernen erreicht wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Innenräume der mit der Schmelze ausgebildeten Anschlussnasen durchgängig mit dem Sammelrohrinnenraum in Verbindung stehen. Eine Nachbearbeitung, beispielsweise zum Durchstoßen eines Kunststofffilms, der sich zwischen Kern und Kernstift ausbilden kann, wenn der Kernstift nicht dicht anliegt, kann vermieden werden.By forming at least one sprue point per core in such a way that it opens into the cavity on the side opposite the core pins, it is achieved that the melt only applies a force in one direction to the respective core that is in the plane of the core pins or the core itself and has at least one component in the direction of the core pins. The cores are therefore supported by the core pins against the force applied by the injected melt, so that bending is prevented. At the same time, the force applied to the cores by the supplied melt leads to an increase in the contact pressure of the cores on the core pins, so that a gapless contact of the core pins on the cores is achieved. This can ensure that the interiors of the connecting lugs formed with the melt are continuously connected to the interior of the collecting tube. Post-processing, for example to pierce a plastic film that can form between the core and the core pin if the core pin is not tight, can be avoided.
Üblicherweise sind die Angusspunkte so angeordnet und ausgebildet sein, dass die Schmelze in und entgegen der Längsrichtung ausgehend von dem Angusspunkt eingespritzt wird. Bevorzugt sind die Angusspunkte und die weiteren Parameter der Schmelzzuführung so ausgelegt, dass der oder die im Bereich des ersten Kernes ausgebildeten Angusspunkte auch nur Schmelze zuführen, die auch den entsprechenden Abschnitt des Sammelrohres im Bereich des ersten Kernes ausbildet. Mit anderen Worten, die im Bereich des ersten Kerns zugeführte Schmelze verbindet sich bevorzugt ungefähr im Bereich der Berührungspunkte der Kerne mit der im Bereich des zweiten Kerns zugeführten Schmelze. Bei einer länglichen Kavität wird daher üblicherweise in der Mitte des entsprechenden Bereichs eingespritzt, um den Weg, den die Schmelze zum Füllen der Kavität zurücklegen muss, zu verringern, wodurch das Fließverhalten etc. letztendlich verbessert ist. Bei einem zu langem Weg kühlt die Schmelze unter Umständen schon vor dem Erreichen der Endpunkte, d.h. vor dem vollständigen Füllen der Kavität ab. Bei mehreren Angusspunkten soll der Abstand zwischen den Angusspunkten so gewählt sein, dass die Schmelze des einen Angusspunktes sich mit der Schmelze des anderen Angusspunktes zum Ausbilden eines integralen Körpers verbinden kann. Hierfür muss sichergestellt sein, dass die Schmelze im Berührpunkt mit der anderen Schmelze noch nicht abgebunden ist.The sprue points are usually arranged and designed such that the melt is injected in and against the longitudinal direction starting from the sprue point. The sprue points and the further parameters of the melt feed are preferably designed such that the sprue point (s) formed in the area of the first core also only feed melt which also forms the corresponding section of the collecting pipe in the area of the first core. In other words, the melt supplied in the region of the first core preferably connects approximately in the region of the contact points of the cores with the melt supplied in the region of the second core. In the case of an elongated cavity, injection is therefore usually carried out in the middle of the corresponding region in order to reduce the distance that the melt has to travel to fill the cavity, which ultimately improves the flow behavior, etc. If the path is too long, the melt may cool even before reaching the end points, i.e. before completely filling the cavity. If there are several gating points, the distance between the gating points should be selected so that the melt of one gating point can combine with the melt of the other gating point to form an integral body. For this, it must be ensured that the melt has not yet set at the point of contact with the other melt.
Entgegen der üblichen mittigen Ausbildung der Angusspunkte hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Angusspunkte nicht mittig bezüglich des von ihnen jeweils zu füllenden Bereichs anzuordnen, sondern bezogen auf den Mittelpunkt der Kavität in Längsrichtung weiter außen. Durch eine solche die Positionierung der Angusspunkte derart, dass jeder Kern während dem Zuführen von der Schmelze durch die in und entgegen der Längsrichtung in die Kavität gedrückte Schmelze letztendlich bzw. in Summe ausschließlich in Richtung zu dem jeweils anderen Kern hin oder wenigstens nicht weg von ihm gedrückt wird, wird sichergestellt, dass die Kerne auch beim und nach dem Einspritzen der Schmelzen nicht voneinander getrennt werden. Mit anderen Worten: beginnend an einem Ende in Längsrichtung
Dieselbe Wirkung kann, insbesondere wenn mehr als zwei Angusspunkte pro Kern vorgesehen sind, auch durch Festlegen der Größe und damit des Volumenstroms durch den jeweiligen Angusspunkt erreicht werden. Beispielsweise wird durch einen größeren Volumenstrom durch den äußeren Angusspunkt auch letztendlich eine Kraft in Richtung auf den jeweils anderen Kern hin erreicht.The same effect can be achieved, in particular if more than two sprue points per core are provided, by specifying the size and thus the volume flow through the respective sprue point. For example, a larger volume flow through the outer gate also ultimately results in a force towards the other core.
Durch die komplementäre konische Ausbildung der einander zugewandten Enden der Kerne wird eine sich selbst zentrierende und sichere und unter geringer Kraft dichtende Verbindung der Kerne erreicht.The complementary conical design of the mutually facing ends of the cores results in a self-centering and secure connection of the cores which seals with little force.
Durch die hohle Ausbildung der Kerne steht ein Kühlkanal zum Kühlen des Kernes, bevorzugt mit Druckluft, zur Verfügung. Bevorzugt ist die Kühlvorrichtung derart ausgebildet, dass in dem Zustand, in dem beide Kerne dichtend verbunden sind, ein Druckluftstrom beide Kerne durchströmt, und in dem Zustand, in dem beide Kerne nicht miteinander verbunden sind, beispielsweise in dem ausgefahrenen Zustand, die Kerne jeweils von einem eigenen Druckluftstrom in entgegengesetzten Richtungen durchströmt wird. Hierdurch wird eine effiziente Kühlung und damit höhere Taktzeit und verbesserte Qualität ermöglicht.Due to the hollow design of the cores, a cooling channel for cooling the core, preferably with compressed air, is available. The is preferred Cooling device designed such that in the state in which both cores are sealingly connected, a compressed air stream flows through both cores, and in the state in which both cores are not connected to one another, for example in the extended state, the cores each have their own compressed air stream is flowed through in opposite directions. This enables efficient cooling and thus higher cycle times and improved quality.
Durch die Kombination der oben genannten Merkmale lässt sich ein besonders langes Sammelrohr mit integral ausgebildeten Anschlussnasen wirtschaftlich herstellen, bei dem keine Fügestellen vorhanden sind und somit mögliche Undichtigkeiten nicht nur vermieden sondern ausgeschlossen werden.The combination of the above-mentioned features makes it possible to economically produce a particularly long header pipe with integrally formed connecting lugs, in which there are no joints and thus possible leaks are not only avoided but also excluded.
Indem die Kerne mittels mindestens einer Feder aufeinander gedrückt gehalten werden, kann verhindert werden, dass bei Ausdehnung der Kerne eine Verformung oder Stauchung der Kerne oder des übrigen Werkzeugs stattfindet. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Kraft, mit der die Kerne aufeinander gedrückt werden, beibehalten wird, um ein Eindringen der Schmelze zwischen die Kerne zu verhindern.By holding the cores pressed together by means of at least one spring, it can be prevented that when the cores expand, the cores or the other tool are deformed or compressed. At the same time, it is ensured that the force with which the cores are pressed onto one another is maintained in order to prevent the melt from penetrating between the cores.
Zur weiteren Verbesserung des Fließverhaltens der Schmelze und/oder der Taktzeit können mehrere, beispielsweise zwei Angusspunkte je Kern vorgesehen. Dabei muss sichergestellt . werden, dass die Summe der auf den jeweiligen Kern durch die Schmelze beim Einspritzen derselben wirkenden Kräfte in einer Kraft in Richtung des anderen Kernes resultiert, zumindest nicht zu einer Kraft in Richtung weg von dem anderen Kern führt. Vorzugsweise wird während dem Zuführen der Schmelze mittels derselben durchgehend eine Kraft in Richtung des anderen Kernes erzeugt. Insbesondere soll in keinem Zustand durch die Schmelze eine entgegengesetzte Kraft auf den jeweiligen Kern resultieren.To further improve the flow behavior of the melt and / or the cycle time, several, for example two, gating points can be provided per core. It must be ensured. be that the sum of the forces acting on the respective core by the melt when the same is injected results in a force in the direction of the other core, at least not in a force in the direction away from the other core. A force is preferably continuously generated in the direction of the other core during the supply of the melt by means of the same. In particular, the melt should not result in any opposite force on the respective core in any state.
Auch bei mehreren Angusspunkten je Kern muss durch die Anordnung der Kerne sichergestellt werden, dass sich jeweils treffende Teilströme der Schmelze gut verbinden. Zum Erreichen der genannten Ziele (keine Kraft auf Kerne in Richtung weg voneinander, gutes Verbinden der Schmelzen) muss sowohl die Position als auch die Größe der Angusspunkte bzw. der die Angusspunkte versorgenden Angusskanäle berücksichtigt und ausgelegt werden.Even if there are several gates per core, the arrangement of the cores must ensure that the respective partial flows of the melt combine well. To achieve the stated goals (no force on cores in the direction away from one another, good bonding of the melts), both the position and the size of the gates or the gates supplying the gates must be taken into account and designed.
Optional weist das Sammelrohr Verstärkungsrippen in Längsrichtung und/oder in Querrichtung auf.The collecting tube optionally has reinforcing ribs in the longitudinal direction and / or in the transverse direction.
Statt der Verwendung von Kernen, die einen konischen zweiten Abschnitt aufweisen, können auch Kerne ohne Konizität, d.h. Kerne, die einen konstanten Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung aufweisen, zur Anwendung kommen.Instead of using cores which have a conical second section, cores without conicity, i.e. Cores that have a constant cross section perpendicular to the longitudinal direction are used.
Zur Verbesserung der dichtenden in Verbindung der beiden Kerne kann ein O-Ring o. Ä. in dem Anschlussfortsatz oder der Anschlussaufnahme vorgesehen sein. Des Weiteren sind der Anschlussfortsatz und die Anschlussaufnahme bevorzugt so aneinander angepasst, dass die Kerne im miteinander verbundenen (eingefahrenen) Zustand übergangslos aneinander anliegen. Dadurch wird sichergestellt, dass der im Innenraum des Sammelrohrs gebildete Kanal in der Längsrichtung durchgängig mit konstantem Durchmesser ausgebildet ist.To improve the sealing connection between the two cores, an O-ring or the like can be used. be provided in the connection extension or connection receptacle. Furthermore, the connection extension and the connection receptacle are preferably matched to one another in such a way that the cores abut one another seamlessly in the connected (retracted) state. This ensures that the channel formed in the interior of the collecting tube is formed with a constant diameter throughout in the longitudinal direction.
Zur Verbesserung der Kühlung der Kerne ist die zugeführte Druckluft bevorzugt gekühlt. Hierzu kann beispielsweise ein Wirbelrohr, mit dem herkömmliche Druckluft in einen kühlen und einen warmen Druckluftstrom aufgespalten wird, verwendet werden.To improve the cooling of the cores, the compressed air supplied is preferably cooled. For example, a vortex tube with which conventional compressed air is split into a cool and a warm compressed air flow can be used for this purpose.
Bevorzugt erfolgt die Umschaltung zwischen gemeinsamer Kühlung der Kerne (im eingefahrenen Zustand) ausgehend von nur einem Ende eines der Kerne und der Kühlung, bei der beide Kerne ausgehend von ihren jeweiligen Außenenden gekühlt werden, durch ein 3/2 Wege Ventil.The changeover between joint cooling of the cores (in the retracted state) preferably takes place starting from only one end of one of the cores and cooling, in which both cores are cooled starting from their respective outer ends, by a 3/2 way valve.
Zur Verringerung der Zykluszeit werden bevorzugt Endschalter für die Kernendlagen (eingefahren und ausgefahren) vorgesehen.To reduce the cycle time, limit switches are preferably provided for the core end positions (retracted and extended).
Zur Verringerung der Reibung zwischen dem zweiten Formteil
Zur Unterstützung des Auswerfens des Sammelrohres nach dem Erstarren der Schmelze und Öffnen des Werkzeugs kann eine Auswurfvorrichtung vorgesehen sein. Üblicherweise besteht eine solche Auswurfvorrichtung aus in dem ersten Formteil vorgesehenen Auswerferstiften welche von unten in die Kavität eingefahren werden können und das Sammelrohr beschädigungsfrei aus dem ersten Formteil herausdrücken.An ejection device can be provided to support the ejection of the collecting tube after the melt has solidified and the tool has been opened. Such an ejection device usually consists of ejector pins provided in the first molded part, which can be inserted into the cavity from below and press the collecting tube out of the first molded part without damage.
Das Sammelrohr ist beispielsweise aus PE gefertigt. Beispielswiese kommt das Material SA-BIC Vestolen P 9421 zur Anwendung.The manifold is made of PE, for example. For example, the material SA-BIC Vestolen P 9421 is used.
Das Werkzeug kann so ausgebildet sein, dass nur eine einzige durchgehende Kavität zum Ausbilden eines einzigen Sammelrohres durch die Formteilen ausgebildet wird oder mehrere (voneinander getrennte) Kavitäten zum gleichzeitigen Ausbilden von mehreren Sammelrohren durch die zwei Formteile ausgebildet werden. Im Falle mehrere Kavitäten sind auch entsprechend mehrere Schiebereinrichtungen (mindestens eine je Kavität), Angusspunkte (mindestens zwei je Kavität) und Kerne (zwei je Kavität) vorgesehen. Die Kernzuführvorrichtungen können bei mehreren Kavitäten auch mehrere Kerne gleichzeitig zuführen. Alternativ kann für jeden Kern eine gesonderte Kernzuführvorrichtung vorgesehen sein.The tool can be designed in such a way that only a single continuous cavity for forming a single header pipe is formed by the molded parts or several (separate) cavities are formed for the simultaneous formation of several header pipes by the two molded parts. In the case of several cavities, there are also several Gate devices (at least one per cavity), sprue points (at least two per cavity) and cores (two per cavity) are provided. In the case of several cavities, the core feed devices can also feed several cores at the same time. Alternatively, a separate core feed device can be provided for each core.
Im Weiteren werden Ausführungsformen und Modifikationen anhand beigefügter Figuren beschrieben, von denen zeigen
-
1 eine skizzenhafte perspektivische Ansicht eines beispielhaften Werkzeugs in geöffneter Position gemäß einer ersten Ausführungsform, -
2 eine Aufsicht auf das Spritgusswerkzeug gemäß der ersten Ausführungsform, -
3 eine Querschnittsansicht des teilweise geschlossenen Spritgusswerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform, -
4 in a) einen beispielhaften skizzenhaft dargestellten ersten Kern und in b) einen beispielhaften zweiten Kern zur Verwendung in einem Werkzeug gemäß der ersten Ausführungsform, -
5 ein beispielhaftes skizzenhaft dargestelltes Sammelrohr gemäß einer ersten Ausführungsform, -
6 einen beispielhaften skizzenhaft dargestellten Wärmetauscher, in dem ein Sammelrohr gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
-
1 2 shows a sketchy perspective view of an exemplary tool in the open position according to a first embodiment, -
2 a plan view of the injection molding tool according to the first embodiment, -
3 2 shows a cross-sectional view of the partially closed injection molding tool according to the first embodiment, -
4 in a) an exemplary sketched first core and in b) an exemplary second core for use in a tool according to the first embodiment, -
5 1 shows an exemplary header pipe according to a first embodiment, -
6 an exemplary sketched heat exchanger in which a manifold according to the first embodiment is used.
Das in der
Wie bei Werkzeugen zum Spritzgießen üblich, weist die Vorrichtung ein Formwerkzeug auf, das in zwei Hälften, nämlich ein erstes Formteil
Das zweite Formteil
In jedem Formteil
Weiter sind an den Enden der ersten Aussparungen
Ein erster Kern
Zur Führung jedes Kernes
Das zweite Ende
Im Wesentlichen analog zum ersten Kern
Die Längen
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Längen
Die Längen
Die Schiebereinrichtung
Weiterhin ist in den Berührflächen der Formteile
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Angusspunkte
Ein erster Angusspunkt
Wie oben beschrieben hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Angusspunkte nicht mittig bezogen auf die Länge des entsprechenden Kernes (Bereichs), sondern leicht nach außen, das heißt zu den äußeren Enden der Kerne versetzt, anzuordnen. Mit anderen Worten: beginnend an einem Ende in Längsrichtung
Durch das Zuführen von Schmelze über die Angusspunkte
Bei nur einem Angusspunkt
Weiterhin ist bevorzugt eine Kühlvorrichtung (nicht gezeigt) zum Kühlen der Kerne
Weiterhin ist bevorzugt eine Kühlvorrichtung (nicht gezeigt) zum Kühlen der Formteile
Im Folgenden wird das Verfahren beschrieben, in dem mittels des oben beschriebenen Werkzeugs das Sammelrohr
Die in den
In einem nächsten Schritt werden die Kerne
In einem nächsten Schritt werden mittels der Schiebereinrichtung
In diesem Zustand kann das Einspritzen der Schmelze durch die vierte Aussparung
Aufgrund der beschriebenen Positionierung der Angusspunkte
Für eine hohe Taktzeit und gleichmäßige Erstarrung der Schmelze werden die Kerne
Nach dem Erstarren der Schmelze können die Kerne
Bereits während des Herausziehens, spätestens danach, wird zur weiteren Kühlung der Kerne
Nach dem Herausfahren der Kerne
Das so ausgebildete Sammelrohr
Im Weiteren werden mögliche Modifikationen die einzelnen oder in Kombination mit der beschriebenen Ausführungsform und den in den Ansprüchen angegebenen Gegenständen zur Anwendung kommen können, beschrieben.Furthermore, possible modifications are described which can be used individually or in combination with the described embodiment and the objects specified in the claims.
Die Kernstifte können auch schräg zu der Längsrichtung orientiert und/oder unregelmäßig angeordnet sein. Die in den Figuren teilweise gezeigten Verstärkungsrippen sind optional, insbesondere sind in der in den
Die erste Länge
Die zweite Länge
Die dritte Länge
Die vierte Länge
Die fünfte Länge
Die Konizität
Der erste Innendurchmesser
Der zweite Außendurchmesser
Der dritte Außendurchmesser
Die minimale Wandstärke der Kerne ist bevorzugt zwischen 2 mm und 8 mm bei einer maximalen umspritzten Kernlänge von 600mm bei nicht-konischen Kernen.The minimum wall thickness of the cores is preferably between 2 mm and 8 mm with a maximum molded core length of 600 mm for non-conical cores.
Der Abstand der Mittelpunkte der Anschlussnasen beträgt bevorzugt zwischen 10 mm und 100 mm, noch bevorzugter zwischen 20 mm und 80 mm, wie beispielsweise 50 mm oder 70 mm.The distance between the center points of the connecting lugs is preferably between 10 mm and 100 mm, more preferably between 20 mm and 80 mm, such as 50 mm or 70 mm.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent from each other for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention regardless of the combinations of features in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose any possible intermediate value or subset of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range specification.
Die hier verwendeten Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „circa“, „im Wesentlichen“ oder „im Allgemeinen“, die in Zusammenhang mit einem messbaren Wert wie beispielsweise einem Parameter, einer Menge, einer Form, einer zeitlichen Dauer oder dergleichen verwendet werden, schließen Abweichungen oder Schwankungen von ± 10% oder weniger, vorzugsweise ± 5% oder weniger, weiter vorzugsweise ± 1% oder weniger und weiter vorzugsweise ± 0,1% des jeweiligen Wertes oder von dem jeweiligen Wert mit ein, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der offenbarten Erfindung in die Praxis noch technisch sinnvoll sind. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Wert, auf den sich der Begriff „ungefähr“ bezieht, als solcher ausdrücklich und im Besonderen offenbart ist. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst all diejenigen Werte und Bruchteile dieser Werte, die von dem jeweiligen Bereich eingeschlossen sind, wie auch dessen Anfangs- und Endwerte.The terms “approximately”, “approximately”, “approximately”, “essentially” or “in general” used here, which are used in connection with a measurable value such as a parameter, a quantity, a shape, a time duration or the like , deviations or fluctuations of ± 10% or less, preferably ± 5% or less, more preferably ± 1% or less and further preferably ± 0.1% of the respective value or of the respective value, if these deviations are included the implementation of the disclosed invention in practice are still technically useful. It is expressly pointed out that the value to which the term “approximately” refers is expressly and specifically disclosed as such. The indication of ranges by start and end values includes all those values and fractions of these values which are enclosed by the respective range, as well as its start and end values.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Sammelrohrmanifold
- 44
- Öffnungen an Enden in LängsrichtungLongitudinal openings at the ends
- 66
- Enden in LängsrichtungLongitudinal ends
- 88th
- Anschlussnasenconnection lugs
- 99
- Verstärkungsrippenreinforcing ribs
- 1010
- erstes Formteil (Formmittel)first molding (molding compound)
- 1212
- zweites Formteil (Formmittel)second molding (molding compound)
- 1414
- Basisplattebaseplate
- 1616
- erste Berührflächefirst contact surface
- 2020
- erste Aussparungfirst recess
- 2222
- Kavität für SammelrohrCavity for manifold
- 2424
- zweite Aussparungsecond recess
- 2626
- erster Kernfirst core
- 26a26a
- erstes Endefirst end
- 26b26b
- zweites Endesecond end
- 26c26c
- erster Abschnittfirst section
- 26d26d
- zweiter Abschnittsecond part
- 26e26e
- AnschlussfortsatzTerminal extension
- 2828
- zweiter Kernsecond core
- 28a28a
- erstes Endefirst end
- 28b28b
- zweites Endesecond end
- 28c28c
- erster Abschnittfirst section
- 28d28d
- zweiter Abschnittsecond part
- 28e28e
- Anschlussaufnahmeterminal receiving
- 3030
- dritte Aussparungthird recess
- 3232
- SchiebereinrichtungShift means
- 3434
- Kernstiftcore pin
- 3636
- KernhalteplatteCore support plate
- 3838
- Gleitstangensliding bars
- 3939
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 4040
- Führungsmittelguide means
- 4242
- vierte Aussparungfourth recess
- 4444
- Angusskanalrunner
- 4646
- erster Angusspunktfirst gate
- 4848
- zweiter Angusspunktsecond gate
- 4949
- Kühlkanälecooling channels
- 5050
- Wärmetauscherheat exchangers
- L1L1
- Länge Sammelrohr (erste Länge)Length of collecting tube (first length)
- 1212
- erster Abschnitt erster Kernfirst section first core
- 1313
- zweiter Abschnitt erster Kernsecond section first core
- 1414
- erster Abschnitt zweiter Kernfirst section second core
- 1515
- zweiter Abschnitt zweiter Kernsecond section second core
- d1d1
- Innendurchmesser KerneInner diameter cores
- d2d2
- Außendurchmesser erster Abschnitt KerneOutside diameter of the first section of cores
- d3d3
- Außendurchmesser Sammelrohr (ohne Verstärkungsrippen)Outside diameter of collecting pipe (without reinforcing ribs)
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102017120503.9A DE102017120503B4 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Injection molded header for a heat exchanger, injection molding tool and method of making such |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102017120503.9A DE102017120503B4 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Injection molded header for a heat exchanger, injection molding tool and method of making such |
Publications (2)
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DE102017120503A1 DE102017120503A1 (en) | 2019-03-07 |
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Family
ID=65363458
Family Applications (1)
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DE102017120503.9A Active DE102017120503B4 (en) | 2017-09-06 | 2017-09-06 | Injection molded header for a heat exchanger, injection molding tool and method of making such |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2537251A1 (en) * | 1975-08-21 | 1977-02-24 | Wolf Woco & Co Franz J | PROCESS AND MOLDING CORE FOR MANUFACTURING A MULTI-SIDED, FLEXIBLE HOLLOW-SHAPED BODY |
DE112011102368T5 (en) * | 2010-07-16 | 2013-04-25 | Mann + Hummel Gmbh | Method for molding the plastic body of an air manifold for internal combustion engines |
-
2017
- 2017-09-06 DE DE102017120503.9A patent/DE102017120503B4/en active Active
Patent Citations (2)
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Representative=s name: KRAMER BARSKE SCHMIDTCHEN PATENTANWAELTE PARTG, DE |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |