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Einrichtung zum Beheizen und Kühlen von Formen zum Herstellen von
Itunststoffkörpern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Beheizen und Kühlen
von Formen, die zum Herstellen von Sunststoffkörpern - insbesonders im Rotationsverfahren
- dienen und deren Wandungen zur Durchleitung einer Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit ausgebildet
sind, versehen mit mindestens einer zur Form führenden Vorlaufleitung mit Druckpumpe
und mindestens einer von der Form ableitenden Rücklaufleitung mit Saugpumpe, deren
Förderleistung vorzugsweise etwas höher ist als die der Druckpumpe, wobei die Flüssigkeit
von der Saugpumpe über eine Heiz- bzw. eine Kühleinrichtung wieder der Druckpumpe
zugeführt wird.
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Solche Formen sollen möglichst dünnwandig sein, damit sie schnell
erhitzt und schnell wieder abgekühlt werden können. Andererseits müssen sie dem
Druck der durchgepumpten Ifeiz- bzw. Kühlflüssigkeit standhalten können. Dies macht
insbesonders bei großen Formen Schwierigkeiten. Ferner sollen die Formen, die im
Rotationsverfahren eingesetzt werden, möglichst leicht und platzsparend sein. Deshalb
wurde von dem Anmelder eine Einrichtung der eingangs genannten Art nach dem Liaupt-Patent
1 296 333 geschaffen,
bei der in der Rücklaufleitung eine Saugpumpe
eingebaut ist, deren Förderleistung vorzugsweise etwas höher ist als die der Druckpumpe.
Dadurch wird in Auslegung auf eine bestimmte Form, d. h. auf einen bestimmten Durchlaufwiderstand
der Form, und auf eine bestimmte Viskosität einer Durchlaufflüssigkeit das Entstehen
eines Überdrukkes vermieden, so daß auch sehr große Formen verhältnismäßig dünnwandig
gebaut und damit gut beheizt bzw. gekühlt werden können. Dabei ist es möglich, infolge
des gleichzeitigen Einpumpen und Absaugens der Flüssigkeit diese mit großer Geschwindigkeit
umzuwälzen, so daß das Temperaturgefälle vom Eingang zum Ausgang der Heiz- bzw.
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Kühlflüssigkeit klein ist und demnach auch sehr große Formen auf einer
genau bestimmbaren, gleichbleibenden Temperatur gehalten werden können. Dies ist
wichtig, da gerade bei großen Formen eine gleichmäßige Beheizung häufig für die
Qualität der damit hergestellten Kunststoffkörper ausschlaggebend ist.
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Zur weiteren Verbesserung ist bei der vorgenannten Einrichtung ein
Heizflüssigkeitskreis und ein davon getrennter Kühlflüssigkeitskreis vorgesehen,
wobei jedem Kreis eine solche Druckpumpe und eine Saugpumpe zugeordnet sind.
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Die Wirksamkeit der vorgenannten Maßnahmen nach dem Haupt-Patent 1
296 333 ist jedoch, wie erwähnt, abhängig vom Durchflußwiderstand der Form und der
Viskosität der durchgepumptcn
Flüssigkeit. Bei einer solchen Einrichtung,
z. B. einer Rotationsmaschine, sollen nun aber die verschiedensten Formen oft stark
unterschiedlichen Inhalts und Oberflache, also stark unterschiedlicllen Durchflußwiderstandes,
verwendet werden. Ferner ist die Viskosität der verwendeten Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit
von der Temperatur stark abhängig, z.B. beim Heizen mit 2200 C ist sie wesentlich
geringer als beim Kühlen mit 400 C.
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Auch hängt die gewählte Heiz- und Kühltemperatur von den Verhältplissen
der Form und des zu schaffenden Kunststoffkörpers und vor allem von den zu verarbeitenden
Kunststoffen ab. Es hat sich gezeigt, daß eine Form bei gutem Durchlauf von Heizflüssigkeit
während des Durchlaufes von Kühlflüssigkeit infolge der höheren Viskosität und des
damit geringeren Durchflusses und höheren Druckes deformiert wird und evtl. aufplatzt.
Dasselbe kann eintreten, wenn die Einrichtung auf eine bestimmte Form mit einem
bestimmten Durchflußwiderstand ausgelegt ist und dann eine andere Form mit größerem
inneren Durchflußwiderstand verwendet wird. Zwar kann diesen Gefahren durch eine
stärkere Ausbildung der Formen entgegengewirkt werden, aber es hat sich als noch
größerer Wachbil herausgestellt, daß bei Verwendung einer Form, in der sich entweder
durch die Form selbst oder durch höhere Viskosität der Flüssigkeit ein höherer Druck
aufbaut, die Saugpumpe nicht mehr genügend Flüssigkeit erhält und als Folge davon
die im Kreislauf nachgeschaltete Heiz- bzw. Kühl einrichtung nicht mehr richtig
durchströmt
wird. Die Druckpumpe erhält dann keine genau temperierte IIeiz- bzw. Kühlflüssigkeit
mehr, so daß die genaue Steuerung bzw. regelung der Beheizung bzw. Kühlung der Form
zusammenbricht.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, eine Einrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der gewährleistet ist, daß die Form von
unerwünschten Überdrücken frei gehalten wird, ferner die Saugpumpe immer genügend
gespeist und die nachgeschaltete Heiz- bzw.
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Kühleinrichtung immer genügend mit Flüssigkeit durchströmt wird, ganz
gleich, welche Form mit welchem inneren Durchflußwiderstand und welche Heiz- bzw.
Kühlflüssigkeit mit welcher Viskosität verwendet werden. Zur Lösung dieser Aufgabe
ist erfindungsgemäß zwischen der Druckpumpe und der Form an der Vorlaufleitung eine
Nebenstrom-Zulaufleitung für die Saugpumpe angeschlossen, die vor der Saugpumpe
in die ücklaufleitung mündet und ein Überströmventil enthält oder an einen Durchflußregler
der Vorlaufleitung angeschlossen ist. Durch diese Nebenstrom-Zulaufleitung für die
Saugpumpe wird diese stets mit genügender Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit gespeist. Der
Flüssigkeibstrom reißt in ihr nicht ab und die nachgeschalteten Heiz- bzw. Kühleinrichtungen
bleiben richtig durchströmt. Wenn nämlich der Druck in der Form entweder infolge
des inneren Durchflußwiderstandes der Form oder infolge einer höheren Viskosität
der Flüssigkeit, z. B.
der Kühlflüssigkeit von 400 C gegenüber der
Heizflüssigkeit von 2200 C, über einen bestimmten Wert ansteigt, so öffnet sich
das Überströmventil in der Nebenstrom-Zulaufleitung mehr oder weniger und speist
mehr oder weniger zusätzlich die Saugpumpe. Ferner wird damit die Form von Übermäßigen
Innendrücken freigehalten. Deshalb ist zweckmäßigerweise kurz vor oder vorzugsweise
an der Form selbst ein Druckmesser für die durchgeleitete Plüssigkeit angeordnet.
Ferner ist als Überströmventil vorteilhafterweise ein druckgesteuertes Ventil eingesetzt.
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Mit diesem kann der erwähnte Druckmesser in Steuerverbindung stehen,
so daß eine selbsttätige Regelung erfolgt. Es kann aber auch ausreichen, das Überströmventil
mit der IIand einzustellen, wenn insbesondere der innere Durchflußwiderstand einer
Form berücksichtigt werden muß und nicht so sehr die Änderung der Viskosität der
Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit. Dies ist vor allem der Fall, wenn mit einem Heizflüssigkeitskreis
und einem davon getrennten Kühlflüssiglceitskreis gearbeitet wird, wobei jedem Kreis
eine solche Druckpumpe und eine solche Saugpumpe zugeordnet sind. Im Sinne der Erfindung
ist dlnn zweckmäßigerweise in jedem Kreis eine solche Nebenstrom-Zulaufleitung für
die jeweilige Saugpumpe angeordnet.
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Bei einer anderen Ausführungsart der Erfindung ist die jeweilige Nebenstrom-Zulaufleitung
für die Saugpumpe an einen Durchflußregler der jeweiligen Vorlaufleitung angeschlossen.
Dies
genügt vor allem in denjenigen Fällen, in denen insbesondere der innere Durchflußwiderstand
der Form zu berücksichtigen ist und z.B. infolge der Anordnung eines vom Heizkreis
getrennten Kühlkreises die Änderung der Viskosität der die Form jeweils durchlaufenden
Flüssigkeit auf andere Art benicksichtigt werden kann, z.B. durch entsprechende
Voreinstellung des Durchflußreglers in jeder Vorlaufleitung. Von der jeweiligen
Form sind Inhalt und innere Oberfläche und damit der innere Durchflußwiderstand
bekannt. Es kann deshalb jeder Form eine bestimmte Kennzahl entsprechend des inneren
Durchflußwiderstandes zugeordnet werden, nach der der Durchflußregier - auf3er auf
die Viskosität der jeweiligen Flüssigkeit - eingestellt wird. Er zweigt da eine
bestimmte Menge der durchlaufenden Flüssigkeit in die Nebenstrom-Zulaufleitung für
die jeweilige Saugpumpe ab.
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Auf einen Druckmesser an der Form könnte dann verzichtet werden. Vorzugsweise
ist aber trotzdem ein Druckmesser oder wenigstens ein Anschluß dafür zur Kontrolle
vorgesehen.
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Die jeweilige Nebenstrom-Zulaufleitung für die Saugpumpe kann auch
an oder in der Form selbst angeordnet sein. Insofern wird dann eine solche Form
als Bestandteil der erfindungsgemäßen Einrichtung betrachtet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich
aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.
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Dabei zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsart
und Fig. 2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausffihrungsart.
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Die in der Zeichnung dargestellte Form 1 ist doppelwandig mit einem
Inneuraum 2 zum Durchfluß von Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit. Bei der Ausführungsart
nach Fig. 1 mündet in diesen Innenraum 2 eine Vorlaufleitung 3 und es geht davon
ab eine Rücklaufleitung 4. In der Vorlaufleitung 3 ist eine Druckpumpe Pd und in
der Rücklaufleitung 4 eine Saugpumpe P angeordnet. Die lettere hat vorzugsweise
eine 5 etwas höhere Förderleistung als die Druckpumpe Pd. Von der Saugpumpe Ps wird
die Flüssigkeit über eine nicht gezeichnete iieiz- bzw. eine Kühleinrichtung wieder
der Druckpumpe Pd zugeführt, wobei entsprechende Schaltorgane vorgesehen sind.
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Erfindungsgemä# ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwischen
der Druckpume Pd und der Form 1 an der Vorlaufleitung 3 eine Nebenstrom-Zulaufleitung
5 für die Saugpumpe Ps angeschlossen, die vor der Saugpume in die Rücklaufleitung
4 miindet und ein Überströmventil 6 enthält.
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An der Form 1 ist ein Druckmesser 7 für die durchgeleitete Flüssigkeit
angeordnet. Nach dicsem wird das Überströmventil 6 von Hand eingestellt. Wie bei
8 angedeutet, kann der Druckmesser 7 auch kurz vor der Form 1 angeschlossen sein.
Ferner ist strichpunktiert eine Steuerverbindung 9 zwischen dem Druckmesser 7 und
dem Uberströmventil 6 eingezeichnet, über die das Überströmventil 6 selbsttätig
gesteuert wird.
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Bei der Ausführungsart nach Fig. 2 sind ein Heizflüssigkeitskreis
mit Vorlaufleitug 10, Druckpumpe Pdh, Rücklaufleitung 11 und Saugpumpe Psh angeordnet.
Von der letzteren wird die Heizflüssigkeit über eir. eHeizeinrichtung 12 wieder
der Druckpumpe Pdh zugeführt. In ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsart nach
Fig. 1 ist an die Vorlaufleitung 10 des Heizkreises eine Nebenstrom-Zulaufleitung
13 angeschlossen, die vor der Saugpumpe Psh in die Rücklaufleitung 11 mündet, und
zwar geht sie von einem Durchflußregler 14 der Vorlaufleitung 10 ab. Dieser ist
auf die Viskosität der verwendeten Heizflüssigkeit eingerichtet und wird zudem nach
dem inneren Durchflußwiderstand der jeweiligen Form 1 eingestellt. Ferner ist ein
Kühlflüssigkeitskreis vorhanden mit Vorlaufleitung 15, Druckpumpe Pdk, Rücklaufleitung
16 und einer Saugpumpe Park.
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Von dieser wird die Heizflüssigkeit über einen Vorratsbehälter 17
und/oder eine nicht gezeichnete Kühleinrichtung wieder der betreffenden Druckpumpe
Pdk zugeführt. Zwischen
der Vorlaufleitung 15 und der Rücklaufleitung
16 beim det sich in ähnlicher Weise wie bei dem Heizkreis eine Nebenstrom-Zulaufleitung
18 für die betreffende Saugpumpe Psk. Diese Nebenstrom-Zulaufleitung 18 geht von
einem in die Vorlaufleitung 15 eingebauten Durchflußregler 19 ab. Vor der Form münden
die Vorlaufleitung 10 des Heizkreises und die Vorlaufleitung 15 des Kühlkreises
unter Zwischenschaltung jeweils eines üblichen Rückschlagventils 20 in eine gemeinsame
Zuleitung 21 zur Form 1. In ähnlicher Weise geht von der Form eine gemeinsame Ableitung
22 ab, die sich dann in die beiden Rücklaufleitungen 11 und 16 verzweigt. Auch bei
dieser Ausführungsart nach Fig. 2 kann kurz vor oder an der Form 1 ein Druckmesser
angebracht sein. Entweder nach diesem Druckmesser oder nach der jeweiligen Form
zugeordneter Kennzahlen werden die Durchflußregler 14 und 19 eingestellt. Sie gewährleisten,
daß die jeweilige Saugpumpe Psh bzw. Pak stets ausreichend mit Flüssigkeit gespeist
wird und damit die Heiz- bzw. Kühleinrichtungen richtig durchströmt werden. Ferner
wird dadurch die Form von übermäßigen Innendrücken freigehalten.
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Es ist natürlich auch möglich, bei voneinander getrennten Heiz- und
Kühlkreisen in die jeweilige Nebenstrom-Zulaufleitung 13 bzw. 18 ein Überströmventil
6 genau der Ausführungsart nach Fig. 1 einzusetzen.
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In der Praxis ist die ganze Einrichtung ein Teil einer Maschine, insbesondere
einer Rotationsmaschine zum Herstellen von Kunststoffkörpern. Die erfindungsgemäße
Einrichtung ist dabei in oder auf dem Maschinenkörper montiert.