DE10213418A1

DE10213418A1 - Multi-part plastics injection tool cooling method uses coolant at pressure below atmospheric

Info

Publication number: DE10213418A1
Application number: DE2002113418
Authority: DE
Inventors: Edgar Herbold
Original assignee: Sero Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Sero Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-16

Abstract

Each tool part (2,3,4) is connected to a coolant flow circuit (6) by a pumping system. Coolant is supplied to and extracted from the tool parts at a pressure below atmospheric. Coolant in the supply line(9) is sucked into the tools parts (2,3,4) under vacuum by a pressure regulator (14,15,16) and the returning fluid is sucked out of the tools by a side channel pump (23,24,25). Coolant returns to the side channel pump at not less than10degrees lower than the coolant boiling point. After leaving the side channel pumps coolant is recirculated under pressure to the main supply line. The temperature and flow rate of coolant in the supply and return lines is controlled in relation to pressure and temperature. An Independent claim is also included for equipment for cooling the molding tools parts (2-4) in which each tool part is connected to the cooling circuit(6) by a vacuum system (11,12,13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von mehrteiligen Formen in Spritzgusswerkzeugen, insbesondere für Spritzguss-Formkörper aus Kunststoff, wobei die Formen an den Kreislauf eines Kühlmediums angeschlossen sind, das mittels Pumpen durch die Formen geführt wird. The invention relates to a method and an apparatus for Cooling of multi-part molds in injection molds, in particular for injection molded plastic bodies, the Molds connected to the circuit of a cooling medium are pumped through the molds.

Für das Kühlen der Formen ist an den Spritzgusswerkzeugen ein Kühlkreislauf angebracht, der mit der entsprechenden Regelung dafür sorgt, dass die Oberflächen der Formen und somit die Spritzguss-Formkörper in Qualität und Taktzeit ein Optimum erreichen. Um die Formen mit der nötigen Kühlflüssigkeitsmenge zu versorgen werden Pumpen, meistens Kreiselpumpen, eingesetzt, die systembedingt mit Drücken im Vorlauf oberhalb des Atmosphärendruckes, meist zwischen 2 und 6 bar arbeiten und somit in den Formen ein Überdruck herrscht. For cooling the molds is on the injection molds a cooling circuit attached to the corresponding Scheme ensures that the surfaces of the molds and thus the injection molded parts are optimal in quality and cycle time to reach. To the shapes with the necessary Pumps, mostly centrifugal pumps, used, due to the system with presses in advance above atmospheric pressure, usually between 2 and 6 bar and thus there is an overpressure in the forms.

Durch die thermische und mechanische Belastung der Formen treten von Zeit zu Zeit in den Formen Haarrisse auf, aus denen dann aufgrund des vorhandenen Systemüberdruckes die Kühlflüssigkeit austritt. Dabei handelt es sich zu Beginn um geringste Mengen, z. B. wenige Tropfen pro Stunde. Der Austritt von Flüssigkeit in eine Werkzeugform hat während des Spritzvorganges Qualitätseinbussen zur Folge. Dort wo Flüssigkeit mit dem Kunststoff-Formkörper in Berührung kommt verdampft die Kühlflüssigkeit und bildet Hohlräume in den Spritzguss- Formkörpern. Derart beschädigte Formkörper müssen aussortiert werden, weil sie nicht verwendet werden können. Somit schaden auch wenige Tropfen Flüssigkeit der Qualität der Formkörper. Due to the thermal and mechanical stress on the molds Occur from time to time in the forms of hairline cracks that make up then due to the existing system overpressure Coolant leaks. At the beginning it is about smallest amounts, e.g. B. a few drops per hour. The exit from Has liquid in a mold during the Injection process results in loss of quality. Wherever there is liquid the plastic molded body comes into contact with the evaporates Coolant and forms voids in the injection molding Moldings. Moldings damaged in this way must be sorted out because they cannot be used. Consequently even a few drops of liquid harm the quality of the Moldings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualitätseinbussen der Spritzguss-Formkörper zu vermeiden. The invention is based, which To avoid loss of quality of the injection molded articles.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Kühlmedium zur Atmosphäre mit Unterdruck in die Formen eingeführt und auch mit Unterdruck aus den Formen abgeführt wird. This object is achieved in that the cooling medium for Atmosphere with negative pressure introduced into the molds and also is removed from the molds with negative pressure.

Zufolge der mit Unterdruck betriebenen Kühlung innerhalb der Formen können diese mit dem Kühlmedium durch saugen befüllt und entleert werden. Bei einem auftretenden Haarriss tritt kein Kühlmedium aus, sondern Luft wird durch den höheren Umgebungsdruck in den Kühlkreislauf hinein gesaugt. Due to the vacuum operated cooling within the Molds can be sucked through with the cooling medium be filled and emptied. If a hairline crack occurs no cooling medium, but air is replaced by the higher one Ambient pressure sucked into the cooling circuit.

Bei einer defekten Form ist die Produktion ohne Qualitätsverlust weiter möglich. Der Wechsel einer Form kann bis zum Ende der avancierten Stückzahl hinausgezögert werden. If the mold is defective, the production is without loss of quality possible further. Switching from one form to the end of the advanced number of items are delayed.

Mit der Erfindung wird der weitere Vorteil, nämlich eine vorauseilende Qualitätssicherung erreicht, indem das Kühlmedium in intakten Kühlkreisläufen mit Unterdruck durch die Form gesaugt wird. Tritt dann ein Schaden an den Formen oder Schläuchen, die oberhalb des Werkzeuges montiert sind auf, wird ein Eintropfen von Kühlmedium in die Form verhindert. Somit werden Qualitätsfehler durch einen schleichenden Flüssigkeitseintritt in das Spritzgut vermieden. With the invention the further advantage, namely one leading quality assurance achieved by the Cooling medium in intact cooling circuits with negative pressure the mold is sucked. Then damage to the molds occurs or hoses that are mounted above the tool on, dripping of cooling medium into the mold is prevented. Thus, quality errors are caused by a creeping Avoidance of liquid in the spray material.

Mit der erfindungsgemäßen Unterdruckkühlung wird fernerhin erreicht, dass die Formen ohne Dichtungen betrieben werden können, was wiederum ein Investitionsvorteil bedeutet. With the vacuum cooling according to the invention achieved that the molds are operated without seals can, which in turn means an investment advantage.

Das Unterdrucksystem besteht im wesentlichen aus einem Druckregler und einer Seitenkanalpumpe. Der Druckregler wird im Vorlauf des Kühlkreislaufes eingebaut und ist in der Lage einen Unterdruck einzuregeln. Im Rücklauf wird die Seitenkanalpumpe installiert, die entsprechend ihrer NPHS-Kennlinie einen Unterdruck erzeugen kann. Zur Kontrolle sind Durchflussmesser, Vakuum- Manometer und Thermometer installiert. The vacuum system consists essentially of one Pressure regulator and a side channel pump. The pressure regulator will installed in the flow of the cooling circuit and is able regulate a negative pressure. In the return the Side channel pump installed, one according to their NPHS characteristic Can generate negative pressure. For control purposes Flow meter, vacuum manometer and thermometer installed.

Mit den bisher bekannten Kühlsystemen lässt sich eine Kühlung in den Formen mit Unterdruck nur unbefriedigend betreiben. Wenn kurzzeitige Strömungsunterbrechungen eintreten, reißt die Förderung bei den älteren verwendeten Kreiselpumpen komplett ab. Die Kreiselpumpe ist dann nicht in der Lage die Förderung durch Evakuieren des Werkzeuges wieder aufzunehmen. Eine Seitenkanalpumpe ist dazu pumpen bauartbedingt in der Lage. Die verwendeten Kreiselpumpen sind nicht in der Lage größere Gasmengen mitzufördern. Sie schaffen max. einen Gasanteil von 5%. Mit einer Seitenkanalpumpe lassen sich bis zu 50% Gasanteile fördern. Auch schaffen sie einen Rückspeisedruck in den Kühlkreislauf von bis zu 6 bar aufzubauen. Cooling can be achieved with the cooling systems known to date only operate unsatisfactorily in the molds with negative pressure. If there are brief interruptions in the flow, tears the promotion of the older centrifugal pumps used completely off. The centrifugal pump will then not be able to Funding by evacuating the tool again take. A side channel pump is to do this due to the design. The centrifugal pumps used are not in able to transport larger quantities of gas. You create max. a gas share of 5%. Leave with a side channel pump produce up to 50% gas. They also create one Feedback pressure in the cooling circuit of up to 6 bar build.

Ein Ausführungsbeispiel ist in einer Zeichnung dargestellt und nachstehend näher beschrieben. Des weiteren sind weitere Erfindungsmerkmale aufgezeigt. An embodiment is shown in a drawing and described in more detail below. Furthermore there are others Features of the invention shown.

Spritzguss-Formkörper, insbesondere aus Kunststoff, werden in einem Spritzguss-Werkzeugen 1 hergestellt. Im Ausführungsbeispiel ist nur ein Spritzguss-Werkzeug 1 dargestellt. In einer Spritzgussfabrik können viele Spritzguss-Werkzeuge an einen Kühlkreislauf 6 angeschlossen werden. Das Spritzguss- Werkzeug 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer feststehenden Form 2, einer beweglichen Form 3 und einer beweglichen Kernform 4. Es können auch mehrere bewegliche Kernformen vorgesehen werden. Diese Formen sind an den Kühlkreislauf 6 angeschlossen, der aus einem Wärmetauscher 5, einer Vorlaufleitung 9, einer Rücklaufleitung 10 mit Kreiselpumpe 7, sowie einer Kühlmittelleitung 8 für den Wärmetauscher 5 besteht. Jedem der Formteile 2-4 ist ein Unterdrucksystem 11, 12, 13 vorgeschaltet, die jeweils aus einem Druckregler 14, 15, 16 und einer Seitenkanalpumpe 23, 24, 25 bestehen. Die Druckregler 14-16 bestehen jeweils aus einem Regelventil 17, 18, 19 mit einem Bypass 20, 21, 22. Von der Vorlaufleitung 9 Zweigen Zufuhrleitungen 29, 30, 31 mit Mengenregelventilen 26, 27, 28 zu den Druckreglern 14-16 ab. Von diesen führen Verbindungsleitungen 35, 39, 40 zu den Formen 2-4, von denen wiederum Verbindungsleitungen 36, 41, 42 zu den Unterdrucksystem 11-13 geführt sind, von denen Abführleitungen 32, 33, 34 zu der Rücklaufleitung 10 geführt sind. Die beweglichen Formen 3 + 4 sind mit biegsamen Verbindungsleitungen 35, 36 und 37, 38 mit den Unterdrucksystemen 11-13 verbunden. Diese Leitungsteile können als Druckschläuche od. dgl. ausgebildet sein. Den Druckreglern 14-16 sind Manometer 43 und den Seitenkanalpumpen 23-25 sind Durchflussmesser 44 zugeordnet. Den Druckreglern 11-13 und den Seitenkanalpumpen 23-25 sind an sich bekannte Regelsysteme zugeordnet, die zur Regelung der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Kühlmediums, sowie der Vorlauf- und Rücklaufmenge des Kühlmediums eingesetzt sind. Die Rücklauftemperatur des Kühlmediums zur Seitenkanalpumpe 23-25 ist mindestens 10°C tiefer als die Siedetemperatur des Kühlmediums. Diese Temperaturdifferenz ist erforderlich, um einen genügend großen Differenzdruck zum Überwinden der Strömungsverluste aufbauen zu können. Der maximale Differenzdruck durch das Werkzeug wird bestimmt durch den Siededruck des Fördermediums und den NPSH-Wert der Pumpe. Im Kühlbereich der Formen besteht ein Unterschied zum atmosphärischen Druck. Injection molded articles, in particular made of plastic, are produced in an injection molding tool 1 . In the exemplary embodiment, only one injection molding tool 1 is shown. In an injection molding factory, many injection molding tools can be connected to a cooling circuit 6 . In the exemplary embodiment, the injection molding tool 1 consists of a fixed mold 2 , a movable mold 3 and a movable core mold 4 . Several movable core shapes can also be provided. These forms are connected to the cooling circuit 6 , which consists of a heat exchanger 5 , a flow line 9 , a return line 10 with a centrifugal pump 7 , and a coolant line 8 for the heat exchanger 5 . Each of the molded parts 2-4 is preceded by a vacuum system 11 , 12 , 13 , each consisting of a pressure regulator 14 , 15 , 16 and a side channel pump 23 , 24 , 25 . The pressure regulators 14-16 each consist of a control valve 17 , 18 , 19 with a bypass 20 , 21 , 22 . From the feed line 9 branches feed lines 29 , 30 , 31 with flow control valves 26 , 27 , 28 to the pressure regulators 14-16 . From these connecting lines 35 , 39 , 40 lead to the forms 2-4 , from which in turn connecting lines 36 , 41 , 42 lead to the vacuum system 11-13 , from which discharge lines 32 , 33 , 34 lead to the return line 10 . The movable molds 3 + 4 are connected to the vacuum systems 11-13 by flexible connecting lines 35 , 36 and 37 , 38 . These line parts can be designed as pressure hoses or the like. The pressure regulators 14-16 are associated with pressure gauges 43 and the side channel pumps 23-25 with flow meters 44 . Known control systems are assigned to the pressure regulators 11-13 and the side channel pumps 23-25 , which are used to regulate the flow and return temperature of the cooling medium, as well as the flow and return flow of the cooling medium. The return temperature of the cooling medium to the side channel pump 23-25 is at least 10 ° C lower than the boiling point of the cooling medium. This temperature difference is necessary in order to be able to build up a sufficiently large differential pressure to overcome the flow losses. The maximum differential pressure through the tool is determined by the boiling pressure of the pumped medium and the NPSH value of the pump. In the cooling area of the molds there is a difference to the atmospheric pressure.

Im Ausführungsbeispiel sind die Zufuhrleitungen 29-31 und auch die Verbindungsleitungen 32, 41 aus biegsamen Leitungsteilen 45-48 und 50-53 gebildet. Außerdem weisen alle Leitungen Steckverbindungen 49 auf. Aufgrund dieser Maßnahmen können die Unterdrucksysteme 11-13 als separate Vorrichtungen ausgebildet sein. Sie können also als stationäre oder mobile Vorrichtungen eingesetzt werden. Mit den Steckverbindungen 49 und einem Anschluss für eine Stromversorgung an die Unterdrucksysteme 11-13, sind diese als steckerfertige Vorrichtungen ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei vorhandenen Spritzgussanlagen die Formen bei sich bildenden Haarrissen nicht ausgebaut werden müssen. Es können jetzt die mobilen Unterdrucksysteme 11-13 nachträglich in die vorhandene Anlage eingebaut und damit der Ausbau der beschädigten Formen bis zum Erreichen der avancierten Stückzahl hinaus gezögert werden. Merkmalsliste 1 Spritzgusswerkzeug
2 feststehende Form
3 bewegliche Form
4 bewegliche Kernform
5 Wärmetauscher für den
6 Kühlkreislauf des Kühlmediums
7 Pumpe für den Kühlkreislauf
8 Kühlmittelleitung
9 Vorlaufleitung
10 Rücklaufleitung
11 Unterdrucksystem
12 Unterdrucksystem
13 Unterdrucksystem
14 Druckregler
15 Druckregler
16 Druckregler
17 Regelventil
18 Regelventil
19 Regelventil
20 Bypassleitung
21 Bypassleitung
22 Bypassleitung
23 Seitenkanalpumpe
24 Seitenkanalpumpe
25 Seitenkanalpumpe
26 Mengenregelventil
27 Mengenregelventil
28 Mengenregelventil
29 Zufuhrleitung
30 Zufuhrleitung
31 Zufuhrleitung
32 Abführleitung
33 Abführleitung
34 Abführleitung
35 biegsame Verbindungsleitung für den Zulauf
36 biegsame Verbindungsleitung für den Ablauf
37 biegsame Verbindungsleitung für den Ablauf
38 biegsame Verbindungsleitung für den Zulauf
39 Verbindungsleitung für den Zulauf
40 Verbindungsleitung für den Zulauf
41 Verbindungsleitung für den Ablauf
42 Verbindungsleitung für den Ablauf
43 Manometer
44 Durchflussmesser
49 Steckverbindungen
biegsame Verbindungsleitungen 45 für den Zulauf
46 für den Zulauf
47 für den Ablauf
48 für den Ablauf
50 für den Zulauf
51 für den Ablauf
52 für den Zulauf
53 für den Ablauf
In the exemplary embodiment, the feed lines 29-31 and also the connecting lines 32 , 41 are formed from flexible line parts 45-48 and 50-53 . In addition, all lines have plug connections 49 . Due to these measures, the vacuum systems 11-13 can be designed as separate devices. So they can be used as stationary or mobile devices. With the plug connections 49 and a connection for a power supply to the vacuum systems 11-13 , these are designed as plug-in devices. This has the advantage that the molds in the case of existing injection molding systems do not have to be removed when hairline cracks form. The mobile vacuum systems 11-13 can now be retrofitted into the existing system and the expansion of the damaged molds can be delayed until the number of units has been advanced. Features list 1 injection molding tool
2 fixed shape
3 movable shape
4 movable core shape
5 heat exchangers for the
6 Cooling circuit of the cooling medium
7 Pump for the cooling circuit
8 coolant line
9 flow line
10 return line
11 vacuum system
12 vacuum system
13 vacuum system
14 pressure regulator
15 pressure regulator
16 pressure regulators
17 control valve
18 control valve
19 control valve
20 bypass line
21 bypass line
22 Bypass line
23 side channel pump
24 side channel pump
25 side channel pump
26 flow control valve
27 flow control valve
28 flow control valve
29 supply line
30 supply line
31 supply line
32 discharge line
33 discharge line
34 discharge line
35 flexible connecting line for the inlet
36 flexible connection pipe for the drain
37 flexible connecting line for the drain
38 flexible connecting line for the inlet
39 Connection line for the inlet
40 connecting line for the inlet
41 Connection line for the drain
42 Connection line for the drain
43 manometers
44 flow meter
49 plug connections
flexible connecting lines 45 for the inlet
46 for the inflow
47 for the process
48 for the process
50 for the inflow
51 for the process
52 for the inlet
53 for the expiry

Claims

1. A method for cooling multi-part molds in injection molding tools, in particular for plastic injection moldings, the molds being connected to the circuit of a cooling medium which is pumped through the molds, characterized in that the cooling medium is in the atmosphere with a vacuum the molds are introduced and also removed from the molds with negative pressure.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the cooling medium over one out of one Pressure regulator and a side channel pump existing Vacuum system within the molds, and that the Return temperature of the cooling medium to the side channel pump at least 10 ° C lower than the boiling point of the cooling medium lies.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the cooling medium in the lead by means of of the pressure regulator sucked into the molds with vacuum, the Return of the cooling medium using the side channel pump Vacuum is sucked out of the molds and in the direction of flow behind the side channel pump with pressure in the cooling circuit is led back.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized that the temperature and the amount of Cooling medium in the supply and return to and from the molds be managed.

5. The method according to claim 4, characterized characterized that the amounts of the cooling medium in Depending on pressure and temperature can be regulated.

6. Device for performing the method according to claims 1 to 5, for cooling multi-part molds ( 2-4 ) of an injection molding tool ( 1 ) connected to the circuit ( 6 ) of a cooling medium with flow line ( 9 ) and return line ( 10 ) and one Pump ( 7 ) are connected, characterized in that each molded part ( 2 , 3 , 4 ) is connected to the cooling circuit ( 6 ) by means of a vacuum system ( 11 , 12 , 13 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that each vacuum system ( 11 , 12 , 13 ) consists of a pressure regulator ( 14 , 15 , 16 ) and a side channel pump ( 23 , 24 , 25 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the pressure regulator ( 14 , 15 , 16 ) via a supply line ( 29 , 30 , 31 ) with the flow line ( 9 ) of the cooling circuit ( 6 ) and via a connecting line ( 35 , 39 , 40 ) is connected to the molds ( 2 , 3 , 4 ), and that the side channel pump ( 23 , 24 , 25 ) by means of a connecting line ( 36 , 41 , 42 ) to the molds ( 2 , 3 , 4 ) and via a discharge line ( 32 , 33 , 34 ) is connected to a return line ( 10 ) of the cooling circuit ( 6 ).

9. Device according to claims 6-8, characterized in that the pressure regulator ( 14 , 15 , 16 ) consists of a control valve ( 17 , 18 , 19 ) with a bypass line ( 20 , 21 , 22 ).

10. Device according to claims 8 and 9, characterized in that the vacuum systems ( 11 , 13 ) via flexible lines ( 35 , 36 and 37 , 38 ) with the movable forms ( 3 , 4 ) of the injection molding tool ( 1 ) are connected.

11. The device according to claims 6-10, characterized in that the vacuum systems ( 11 , 12 , 13 ) are designed as independent devices with a connection for a power supply.

12. The device according to claim 11, characterized in that the vacuum systems ( 11 , 12 , 13 ) are designed as stationary and / or mobile devices.

13. Device according to claims 10 + 11, characterized in that in the case of mobile vacuum systems ( 11 , 12 , 13 ) these and the associated connecting lines for the inlet and outlet of the cooling medium are provided with plug connections ( 49 ).