DE1296333B

DE1296333B - Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen und/oder Kuehlen von doppelwandigen Formen, insbesondere Rotationsformen, zum Herstellen von Kunststoffkoerpern

Info

Publication number: DE1296333B
Application number: DEV28695A
Authority: DE
Inventors: Vox Anton J
Original assignee: THERMOVOX GmbH
Current assignee: THERMOVOX GmbH
Priority date: 1965-06-15
Filing date: 1965-06-15
Publication date: 1969-05-29
Also published as: GB1241064A; US3525098A; FR1574438A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- Besondere Schwierigkeiten entstehen ferner beim

heizen und/oder Kühlen von doppelwandigen For- Umschalten von Heizen auf Kühlen und umgekehrt, men, insbesondere Rotationsformen, zum Herstellen da das Heiz- und Kühlmedium möglichst wenig von Kunststoffkörpern, bei dem das Heiz- bzw. durchmischt werden sollen. Zu diesem Zweck sind Kühlmedium im Kreislauf durch die Formwandung 5 bei bekannten Anordnungen am Eingang und am gepumpt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Ausgang der Form für die das Kühl- oder Heizvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. medium durch die Form führenden Kanäle Ven-Solche Formen sollen möglichst dünnwandig sein, tile angeordnet, die entsprechend umgeschaltet werdamit sie schnell erhitzt und schnell wieder abgekühlt den, so daß die ganze Form entweder in einen werden können. Andererseits müssen sie dem Druck io Kühlkreislauf oder in einen Heizkreislauf eingeschaldes durchgepumpten Heiz- bzw. Kühlmediums tet ist. Um zu verhindern, daß nach dem Umschalten standhalten können. Dies macht insbesondere bei z. B. von Heizen auf Kühlen das noch in den großen Formen Schwierigkeiten. Ferner sollen die Kanälen der Form befindliche Heizmedium in den Formen, die im Rotationsverfahren eingesetzt wer- Kühlkreislauf gepumpt wird, andererseits beim Umden, möglichst leicht und platzsparend sein. Bei 15 schalten von Kühlen auf Heizen das noch in der bekannten Formen wird das Heiz- bzw. Kühlmedium Form befindliche Kühlmittel in den Heizkreislauf durch eine vor der Form angeordnete Druckpumpe gepumpt wird, müßte das Auslaßventil mit entspremit Druck durch die Form gepumpt. Um dem hier- chender Zeitverzögerung umgeschaltet werden. Selbst bei auftretenden Druck standhalten zu können, sind wenn das Auslaßventil in dieser Weise gesteuert die bekannten Formen verhältnismäßig stark gebaut, so wird, findet doch im Innern der Form eine Durch-Dementsprechend war es bis jetzt nicht möglich, mischung von Heiz- und Kühlmedium statt, denn große Formen auf diese Weise zu erhitzen und zu das eine Medium muß durch das andere aus der kühlen. Einerseits hätte dies ein zu großes Gewicht Form gedrängt werden.

und zu große Abmessungen ergeben, andererseits Das erfindungsgemäße Verfahren wird in dieser

hätten nach der bekannten Methode erhitzte und 25 Hinsicht, wenn durch die Formwandung abwechselnd gekühlte große Formen nicht schnell genug erhitzt ein Heizmedium und ein Kühlmedium gepumpt wird, und schnell genug wieder abgekühlt werden können. dadurch wesentlich verbessert, daß beim Wechsel des Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mediums die Zufuhr des einen Mediums gestoppt, Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vor- das Formwandinnere belüftet und dieses eine richtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaf- 30 Medium aus der Formwandung vollständig abgefen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, auch ver- saugt wird, worauf das Belüften beendet und das hältnismäßig große Formen bei verhältnismäßig andere Medium eingepumpt wird. Dadurch wird verkleinem Gewicht mit gutem Wirkungsgrad direkt zu mieden, daß das Heiz- und Kühlmedium unmittelbar beheizen, indem durch die doppelwandige Form im aufeinander treffen. Das in die heiße Form einge-Kreislauf das Heiz- bzw. Kühlmedium geleitet wird. 35 leitete Kühlmedium arbeitet lediglich gegen eine In Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß Luftmenge an, die leicht entweichen kann, so daß bei einem Verfahren mit den eingangs genannten durch die Erwärmung des Kühlmediums kein zuMerkmalen das in die Formwandung eingepumpte sätzlicher Druck aufgebaut wird. Ist dann das ganze Heiz- bzw. Kühlmedium am Ausgang mit etwas System mit dem Kühlmedium gefüllt, so sorgt wiehöherem Druck als der Eingangspumpdruck ab- 4° derum das Absaugen des Mediums dafür, daß sich gesaugt. Dadurch wird das Entstehen eines Über- auch dann keine in irgendeiner Weise nachteiligen drucks vermieden, so daß auch sehr große Formen Drücke aufbauen können.

verhältnismäßig dünnwandig gebaut und damit gut Dadurch, daß erfindungsgemäß jegliche Durchbeheizt bzw. gekühlt werden können. Dabei ist von mischung von Heiz- und Kühlmedium vermieden besonderer Bedeutung, daß nicht in an sich dick- 45 wird, ist — neben den durch die wesentlich geringewandigen Formen Kanäle für das Medium vorge- ren Wärme- bzw. Kälteverluste erreichten wirtschaftsehen werden müssen, sondern daß eine möglicher- liehen Vorteilen — in jedem Fall eine sehr rasche weise sehr dünnwandige Form, auch wenn sie eine Erwärmung und auch eine sehr rasche Kühlung der erhebliche Größe hat, von einem ebenfalls dünn- Form auf eine sehr genau definierte Temperatur wandigen Blechmantel umgeben wird, um so einen 50 möglich, was zur Herstellung einwandfreier Kunst-Hohlraum zu bilden, durch den das Heiz- oder Kühl- Stoffkörper außerordentlich wichtig ist. Die genau medium hindurchgeleitet werden kann. Durch die definierte Temperatur wird dabei sehr schnell er-Erfindung wird gewährleistet, daß die auf die Wan- reicht, weil die zu erwärmenden bzw. zu kühlenden düngen einer solchen Form ausgeübten Kräfte ver- Massen bei Anwendung des erfindungsgemäßen zunachlässigbar klein bleiben und daher nicht die 55 sätzlichen Absaugens auf einem Minimum gehalten Gefahr besteht, daß es zu irgendwelchen Deformatio- werden.

nen kommt. Erfindungsgemäß ist es möglich, infolge Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen

des gleichzeitigen Einpumpens und Absaugens des von Kunststoffkörpern unter Beheizen und/oder Küh-Heiz- bzw. Kühlmediums, insbesondere einer Heiz- len ist mit einer doppelwandigen Form, insbesondere bzw. Kühlflüssigkeit, dieses mit großer Geschwindig- ⁶° Rotationsform, versehen, in deren Formwandung an keit umzuwälzen, so daß das Temperaturgefälle vom einer Eingangsstelle eine Zulaufleitung und an einer Eingang zum Ausgang des Heiz- bzw. Kühlmediums Ausgangsstelle eine Rücklaufleitung für das Heizklein ist und demnach auch sehr große Formen auf bzw. Kühlmedium münden, und weist ferner eine einer genau bestimmbaren, gleichbleibenden Tempe- in der Zulaufleitung angeordnete Druckpumpe zum ratur gehalten werden können. Dies ist wichtig, da ⁶5 Durchpumpen des Heiz- bzw. Kühlmediums im gerade bei großen Formen eine gleichmäßige Be- Kreislauf auf. Erfindungsgemäß ist bei dieser Vorheizung häufig für die Qualität der damit hergestell- richtung zusätzlich in der Rücklaufleitung eine Saugten Kunststoffkörper ausschlaggebend ist. pumpe angeordnet, deren Förderleistung etwas höher

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ist als die der Druckpumpe. In weiterer Ausgestal- auf einer bestimmten Temperatur gehaltene Heiztung dieser Vorrichtung ist zwischen einem in der medium in die hohle Doppelwand der Form 5 hin-Zulaufleitung angeordneten Absperrventil und der eingedrückt und von der Pumpe 14 über die Leitun-Form ein Belüftungsventil angeordnet. Es ist ersieht- gen 6 und 7 wieder aus der Form 5 abgesaugt und Hch, daß diese Vorrichtung sich durch einen sehr s in den Behälter 1 zurückgefördert wird. Das Abeinfachen Aufbau auszeichnet und es ermöglicht, saugen des Heizmediums aus der Form 5 gewährdaß das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache leistet, daß sich in dem von den Doppelwänden der Weise durchgeführt werden kann. Form gebildeten Hohlraum kein Überdruck aufbaut.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung Das Rückschlagventil 13 verhindert, daß Heizmedium

ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines io in Richtung auf den Behälter 2 für das Kühlmedium

in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh- gedrückt wird. Ähnlich verhindert auch das Rück-

rungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung. schlagventil 17, daß von der Pumpe 14 aus dem

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Behälter 2 Kühlmedium angesaugt wird.

Vorrichtung weist einen Behälter 1 für ein Heiz- Soll nun nach einer gewissen Zeitspanne die Form

medium und einen Behälter 2 für das Kühlmedium 15 nicht langer beheizt, sondern gekühlt werden, so

auf. Als Heiz- und auch als Kühlmedium kann bei- wird zunächst die Pumpe 10 stillgesetzt und dadurch

spielsweise öl Verwendung finden. Es wäre aber die Förderung von Heizmedium in Richtung auf die

auch beispielsweise möglich, als Heizmedium Dampf Form 5 beendet. Zugleich wird das Belüftungsventil

und als Kühlmedium Wasser zu verwenden. Als 19, das beispielsweise ein Magnetventil sein kann,

Heizmedium kommen weiterhin beispielsweise Salz- 20 geöffnet. Infolgedessen ist es möglich, daß von der

schmelzen in Frage. Saugpumpe 14 das Heizmedium gänzlich aus der

Von dem Behälter 1 für das Heizmedium führt Form 5 abgesaugt wird. Nach einer gewissen Zeiteine Zulaufleitung 3, die nahe dem Boden des Be- spanne, die mit Sicherheit ausreicht, um die Form 5 hälters 1 angeschlossen ist, zu einem an dem oberen vollständig vom Heizmedium zu entleeren, wird dann Teil der doppelwandigen Form 5 angeschlossenen 25 das Belüftungsventil 19 wieder geschlossen, die Saug-Zulaufleitungsabschnitt 4. Von dem Boden der pumpe 14 stillgesetzt, und es werden die Pumpen 11 Form 5 geht ein Rücklaufleitungsabschnitt 6 ab, der und 15 in Gang gesetzt, die nun das Kühlmedium durch eine zum oberen Teil des Behälters 1 führende aus dem Behälter 2 über die Leitungen 8 und 4 in Rücklaufleitung 7 fortgesetzt wird. An den der die Form 5 befördern und aus der Form über die Form 5 zugeordneten Zulaufleitungsabschnitt 4 ist 30 Leitungen 6 und 9 wieder zurück in den Behälter 2 auch die von dem Behälter 2 für das Kühlmedium absaugen. Nach Abschluß der Kühlperiode wird ausgehende Zulaufleitung 8 angeschlossen, die eben- dann wieder zunächst nur die Druckpumpe 11 stillfalls nahe dem Boden des Behälters 2 angeschlossen gesetzt und das Belüftungsventil 19 geöffnet, so daß ist, während der von der Form 5 ausgehende Rück- die Saugpumpe 15 die Form 5 entleeren kann. Wählaufleitungsabschnitt 6 außer durch die Rücklauflei- 35 rend der Kühlperiode verhindert das Rückschlagtung 7 auch noch durch eine zu dem Behälter 2 füh- ventil 12, daß Kühlmedium in den Behälter 1 gerende Rücklaufleitung 9 fortgesetzt ist. In den Zu- drückt werden kann, und das Rückschlagventil 16, laufleitungen 3 und 8 ist jeweils nahe dem Behälter 1 daß Heizmedium aus dem Behälter 1 abgesaugt wer- bzw. 2 eine Druckpumpe 10 bzw. 11 angeordnet, die den kann.

dazu dient, das Medium aus dem jeweiligen Behälter 40 Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß beim abzusaugen und in die Form 5 zu drücken. Damit Wechsel von der Heizperiode zur Kühlperiode und dabei nicht von dem einen Behälter in den anderen umgekehrt die beiden Medien nicht miteinander in das Medium übertreten kann, sind nahe der Ver- Berührung kommen. Weiterhin werden auch beim bindungsstelle der Zulaufleitungen 3 und 8 mit dem Wechsel des Mediums starke Druckschwankungen der Form 5 zugeordneten gemeinsamen Zulauflei- 45 dadurch vermieden, daß das Medium gegen ein Lufttungsabschnitt 4 Rückschlagventile 12 und 13 ange- polster anarbeitet, welches das Medium leicht vor ordnet, die jeweils nur einen Durchtritt des Mediums sich hertreiben kann und verhindert, daß irgendin Richtung vom Behälter zur Form zulassen. Ahn- welche wesentlichen Drücke auftreten.
Hch sind auch in den den Behältern 1 und 2 zu- Eine gleichmäßige Temperatur der Form während geordneten Rücklaufleitungen 7 und 9 nahe den 50 der Heizperiode und auch während der Kühlperiode Behältern Pumpen 14 und 15 angeordnet, die das wird am besten dadurch gewährleistet, daß das Heiz-Medium aus der Form 5 absaugen und in den Be- medium und auch das Kühlmedium im Behälter 1 hälter 1 bzw. 2 zurückfördern. Weiterhin sind auch bzw. 2 auf einer gewünschten konstanten Temperatur in den Rücklaufleitungen 7 und 9 Rückschlagventile gehalten wird. Zu diesem Zweck ist in dem Behälter 1 16 und 17 angeordnet, die nur einen Fluß des 55 eine elektrische Heizspirale 21 angeordnet, die den Mediums von der Form zurück in den Behälter besonderen Vorteil hat, daß die Energiezufuhr bezulassen und ein Überströmen von Medien von einem sonders leicht gesteuert werden kann. Es versteht Behälter zum anderen verhindern. An den der sich jedoch, daß statt dessen beispielsweise auch Form 5 zugeordneten gemeinsamen Zulaufleitungs- Heizschlangen für Dampfbeheizung od. dgl. oder eine abschnitt 4 ist weiterhin eine Stichleitung 18 mit 6° öl- oder Gasbefeuerung des Behälters Verwendung einem Belüftungsventil 19 angeschlossen, das nor- finden könnten. Um innerhalb des Behälters für einen malerweise geschlossen und nur bei Bedarf geöffnet Temperaturausgleich zu sorgen, ist eine Umgehungswird. leitung 22 mit einer Umwälzpumpe 23 vorgesehen,

Zum Beheizen der Form 5 werden beispielsweise die das Heizmedium nahe dem Boden des Behälters 1

mit Hilfe einer geeigneten Steuervorrichtung, die ein ⁶5 absaugt und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 24 dem

Zeitschaltwerk aufweisen kann, die beiden Pumpen Behälter wieder zuführt. Der Flüssigkeitsstand im

10 und 14 eingeschaltet, so daß von der Pumpe 10 Behälter 1 wird durch einen Schwimmer 25 über-

über die Leitungen 3 und 4 das in dem Behälter 1 wacht. Im übrigen mündet auch die Rücklauflei-

tung7 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 24 in den Behälter 1, wodurch eine wirksame Entlüftung des Heizmediums erzielt wird.

Der Behälter 2 ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie der Behälter 1 und weist ebenfalls eine Umgehungsleitung 22 mit einer Pumpe 23 zum Umwälzen des Kühlmediums und einen Schwimmer 25 zur Überwachung des Standes des Kühlmediums auf. Zur Abfuhr der von dem Kühlmedium aufgenommenen Wärme dient hier ein Kühler 26, dem über Leitungen 27 ein Kühlmittel zugeführt wird und der unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 24 angeordnet ist, um die Bildung von Kondenswasser zu vermeiden. Um eine wirksame Kühlung zu gewährleisten, wird das über die Rücklaufleitung 9 zurückgeführte Kühlmedium bis zum Kühler 26 geleitet und durch diesen Kühler hindurchgedrückt. Hierdurch wird ein Vorbeiströmen des Kühlmediums an der Kühlschlange 26 erzwungen, was für einen Wärmeaustausch besonders günstig ist. ao

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Solche Abweichungen können sich insbesondere daraus ergeben, daß die Erfindung verschiedenen Verwendungszwecken angepaßt wird. Die Erfindung kann selbstverständlich nicht nur bei Rotationsmaschinen Anwendung finden, obwohl dort die Vorteile der Erfindung besonders deutlich werden, sondern überall da, wo es gilt, Formen mit hohem Wirkungsgrad abwechselnd zu erwärmen und zu kühlen, die Form aber nicht besonders druckfest ausgebildet sein soll. So besteht das Problem des Erwärmens und Kühlens von Formen auch bei Spritzgußmaschinen für Formkörper mit großem Volumen, so daß die Erfindung auch bei solchen Formen mit Vorteil Anwendung finden kann.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Verfahren zum Beheizen und/oder Kühlen von doppelwandigen Formen, insbesondere Rotationsformen, zum Herstellen von Kunststoffkörpern, bei dem das Heiz- bzw. Kühlmedium im Kreislauf durch die Formwandung gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Formwandung eingepumpte Heiz- bzw. Kühlmedium am Ausgang mit etwas höherem Druck als der Eingangspumpdruck abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem durch die Formwandung abwechselnd ein Heizmedium und ein Kühlmedium gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wechsel des Mediums die Zufuhr des einen Mediums gestoppt, das Formwandinnere belüftet und dieses eine Medium aus der Formwandung vollständig abgesaugt wird, worauf das Belüften beendet und das andere Medium eingepumpt wird.

3. Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffkörpern unter Beheizen und/oder Kühlen nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, versehen mit einer doppelwandigen Form, insbesondere Rotationsform, in deren Formwandung an einer Eingangsstelle eine Zulaufleitung und an einer Ausgangsstelle eine Rücklaufleitung für das Heizbzw. Kühlmedium münden, und mit einer in der Zulaufleitung angeordneten Druckpumpe zum Durchpumpen des Heiz- bzw. Kühlmediums im Kreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in der Rücklaufleitung (6,7; 6,9) eine Saugpumpe (14,15) angeordnet ist, deren Förderleistung etwas höher ist als die der Druckpumpe (10,11).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem in der Zulaufleitung (3; 8) angeordneten Rückschlagventil (12; 13) und der Form (5) ein Belüftungsventil (19) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 mit einem Heizkreis und einem davon getrennten Kühlkreis, die vor und hinter der Form über jeweilige Ventile an einen gemeinsamen Zulaufleitungsabschnitt bzw. einen gemeinsamen Rücklaufleitungsabschnitt angeschlossen sind und jeweils eine eigene Druckpumpe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- und Kühlkreis jeweils eine eigene zusätzliche Saugpumpe (14,15) in der jeweiligen eigenen Rücklaufleitung (7,9) aufweisen und zwischen der jeweiligen Druck- bzw. Saugpumpe (10,11 bzw. 14,15) und der Einmündung der jeweiligen Zulauf- bzw. Rücklaufleitung (3, 8 bzw. 7, 9) in den gemeinsamen Zulauf- bzw. Rücklaufleitungsabschnitt (4 bzw. 6) Rückschlagventile (12,13 bzw. 16,17) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung mit Zeitschaltwerk, das nach einer gewissen Heizdauer, während die Pumpen (10,14) des Heizkreises eingeschaltet sind und das Heizmedium durch die Form (5) fördern, die Druckpumpe (10) des Heizkreises abschaltet und das Belüftungsventil (19) öffnet, aber die zugeordnete Saugpumpe (14) des Heizkreises noch so lange weiterlaufen läßt, bis mindestens die Form (5) von dem Heizmedium entleert ist, das anschließend auch diese Saugpumpe (14) abschaltet, das Belüftungsventil (19) schließt und dann die Pumpen (11,15) des Kühlkreises einschaltet, bis nach Ablauf einer gewissen Kühlzeit diese Pumpen (11, 15) in der gleichen Folge stillgesetzt und das Belüftungsventil (19) geöffnet und geschlossen wird wie nach Ablauf der Heizperiode.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen