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Verfahren zum inneren Kühlen eines durch Blasen hergestellten Gegenstandes
i)ie Erfindung bezieht sich auf die Technik des Herstellens hohler plastischer Gegenstände
durch Blasen, z.B. Flaschen aus thermoplastischen Materialien, und ist besonders
auf ein verbessertes Verfahren zum raschen Kühlen des Inneren eines frisch geformten
Gegenstandes gerichtet.
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Bei einem üblichen Blasverfahren wird ein Rohr oder ein Forslling
geschmolzenen plastischen Materials aus einer Form extruiert, zwischen die Formhälften
geklemmt und dann innen unter Druck gesetzt, damit es sich nach außen und in Berührung
Mit den Innenflüchen der Formteile ausdehnt, die dem Gegenstand seine endgültige
Gestalt geben. Es ist allgemein üblich, ein Kühlinibbel wie wasser durch die Formteile
laufen zu lassen, um den frisch hergestellten Gegenstand auen zu kühlen. kiese Kühlungsart
hat sich, allein verwendet, bei einem langsamen Produktionsablauf bewährt und deshalb
sind zahlreiche Verfahren zuni inneren Kühlen des Gegenstandes gleichzeitig mit
seinem äußeren Kühlen entwickelt worden, um den Produktionsausstoß zu erhöhen.
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bc wurde hierfür ein Luftstrom verwendet. Dieser erhöhte zwar die
Geschwindigkeit des inneren Kühlens, aber doch nicht wesexitlich. Es wurde auch
Wasser in die frisch hergestellten Gegenstände gesprüht. Dieses Verfahren hat die
Kühlgeschwindigkeit wesentlich gegenüber der Verwendung von Luft erhöht, aber es
läßt Wasser in dem Gegenstand zurück und ein solcher izasserrest kann in verschiedenen
Fällen nicht zugelassen werden.
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Diese beiden Verfahren wurden miteinander kombiniert, doh. es wurde
Wasser in die Gegenstände gesprüht und ein Durchblasen von Luft folgte, um den Gegenstand
vom Wasser zu befreien. Bei einem besseren Verfahren zirkulierte Luft durch den
Gegenstand unter dem uc zum Blasen und danach wurde Wasser in die zirkulierende
Luft zum Kühlen und Trocknen gesprüht. Diese Verfahren haben das Problem des Restwassers
zwar gelöst, aber sie waren noch verhältnismäßig langsame Herstellungsarten. Nur
vom Standpunkt der Kühlkosten gesehen, wurden diese Verfahren nicht übertroffen.
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Beispielsweise wurde als Kühlmittel flüssiges Kohlenstoffdioxyd verwendet,
was vom tandpunkt der Brhöhung der Produktion gesehen sehr wirksam ist und es ist
vielleicht das in der Technik des Kühlens von durch Blasen hergestellten plastischen
Gegenständen schnellste erfahren, aber die Kosten dieses Kühlmittels sind im Vergleich
mit der Luft-Wasserkühlung sehr hoch.
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Mach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden frisch hergestellte
geblasene Plastikartikel innen durch explosives ninspritzen einer unter Druck stehenden
und abgeschreckten Mischung von Luft und Wasser in (len Gegenstand gekühlt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der grfinaung wird
Luft mit Umgebungstemperatur zum Blasen des Gegenstandes nach bekannten Techniken
verwendet.
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Ein Kühlen wes Gegenstandes von außen erfolgt wie bisher durch Verwenden
eines Kühlmitels in den Formteilen. Die Neuheit der Verbesserung nach der erfindung
besteht in dem Weg, auf dem die innere Kühlung erfolgt.
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Es wird vorzugsweise eine unter Druck stehende und abgeschreckte JÄischung
von Luft und Wasser verviendet. In diesem Fall besteht die Mischung aus Wasser,
das mit Luft übersättigt ist, und Luft0 Vorzugsweise befindet sich der Druck, dein
die Llischung ausgesetzt ist, im Bereich von etwa 70 bis 140 kg/cm2. ie es scheint,
sind die Grenzen dieses Bereiches (und besonders die obere) nicht kritisch für eine
erfolgreiche Durchführung des Verfahrens. Wichtig ist, daß die abgeschreckte Mischung
unter einen solchen Druck gebracht wird, der größer als der Druck im frisch hergestellten
Gegenstand ist, in den er eingeführt wird, so das eine Ladung der Mischung, die
in den Gegenstand eingebracht wird, in wörtlichem Sinn explodiert.
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Der plötzliche explosive Druckabfall beim einbringen bewirkt eine
praktisch sofortige, adiabatische Ausdehnung der Luft der Mischung einschließlich
der Luft, it der das wasser übersättigt ist. Die explosive art des Einführens bewirkt
eine unmittelbare Zerstreuung der Ufischung an alle Innenflächen des Gegenstandes,
so daß ohne Rücksicht auf die Komplexitäten der inneren ustestaltung des Gegenstandes
dieser überall umgeben wird.
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Die explosive Einspritzung der Mischung ergibt zweckmäßig ein Dreiphasensystem.
Beobachtungen zeigen, daß eine Phase aus sehr kleinen Eiskristallen besteht.
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Die zweite Phase besteht aus sehr kleinen Tröpfchen gekühlten und
wahrscheinlich unterkühlten Wassers. Die dritte Phase ist gasförmig und besteht
aus Vsserdanf oder Luft. Vorzugsweise erfolgt nur eine Einspritzung pro Gegenstand,
d,h. eine "SinschuS"-Einspritzunge Die für einen "Schuß" benötigte '1Wassermenge
ist wegen des großen Streugrades infolge der explosiven Einspritzung überraschend
klein. Beispielsweise ist etwa nur 1 com Wasser für 1120 g Plastikmaterial notwendig.
an kann beobachten, daß bei Benutzung einer leeren Plastikflasche unmittelbar nach
der explosiven Einspritzung der Ladung in einen Gegenstand dessen ganze Innenfläche
praktisch überall gleichmäßig umgeben ist. Offensichtlich schmelzen die isristnlle
meistens gleichzeitig bei der Berührung mit den heißen Innenwänden des Gegenstandes.
Der Überzug besitzt sowieso die Form außerordentlich feiner Wassertröpfchen, die
so klein sind, daß dort eine geringe Neigung der Tröpfchen zum Verschmelzen und
Laufen besteht, so daß die Unversehrtheit des Überzuges auf einem hohen Grad gehalten
wird, Vorzugsweise wird die Ladung in den frisch hergestellten Gegenstand eingespritzt,
während er noch unter Druck der Blasluft steht, wobei der Druck gewöhnlich ungefähr
5,6 bis 6,3 kg/cm2 beträgt. Dieser Druck ist im Vergleich zum hohen Druck der Ladung
verhältnismäßig unbedeutend und besitzt eine kleine .wirkung auf die Streuung der
Ladungsbestandteile.
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Die unmittelbar erhaltene Kühlwirkung ist das Ergebnis der von den
Wänden des Gegenstandes auf die Eiskristalle üBertragenen Wärme, die diese zu sehr
kleinen Tröpfchen geschmolzenen und möglichst unterkühlten Wassers schmelzen. Das
Wasser wird dann in Wasserdampf und Luft erwärmt. Von den ursprünglich drei vorhandenen
Phasen
(fest, flüssig, gasförmig) ist das Erwärmen der festen - das Schmelzen der xiskristalle
- der wirksamste Kühlfaktor pro Zeiteinheit. zum diesem Grund ist es erwünscht,
daß sich eine wesentliche Menge von biskristallen in der in den Gegenstand entladenen
Mischung befindet. Die Zustände, die die Menge der Eiskristalle in der Mischung
bewirken, und die Wege zum Erzeugen solcher Mengen werden noch beschrieben werden.
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an dieser stelle, die unmittelbar der explosiven Sntladung der fdischung
in den geschlossenen Gegenstand folgt, waren die wände der Gegenstände eine sowohl
innen als auch außen abgekühlte und erstarrte Flache, aber das Kerngebiet zwischen
den Flächen ist noch geschmolzen oder praktisch geschLlolzen.
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Zum rascheren Kühlen kann der Gegenstand zum atmosphärischen Druckaustritt
geöffnet sein. Hierauf folg t ein schnelles Verkochen der restlichen Wassertröpfchen
durch die in den Wänden des Gegenstandes zurückbleibende Hitze. Diese kühlt den
Gegenstand auf einen Punkt ab, an dem er zum Kuswerfen aus der Form stabil genug
ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird mit hilfe der Zeichnuancen ein
Ausführuiigsbeisj)iel der erfindung beschrieben. in den Zeichnungen ist: Figur 1
ein Blockdiagramm der Teile des systems mit welchem das Verfahren nach der Erfindung
ausgeführt werden kann; Figur 2 ein Querschnitt eines typischen Blaskopfes und der
zu ihm gehörenden Formteile während der Bildung eines Gegenstandes, z.B. einer Flasche;
Figur 3 ist ein Diagramm der zeitlichen arbeitsweise der Magnetventile der Figur
1 und besonders
der zeitlichen Beziehung zum Arbeitsablauf für die
Bildung eines einzelnen Gegenstandes; Figur 4 ist ein Blockdiagramm der Teile eines
abgeänderten Systems zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung; :Figur 5
ist eine der Figur 4 ähnliche Ansicht einer weiteren Abänderung und Figur 6 eine
der Figur 4 ähnliche Darstellung einer noch weiteren Abänderung.
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Figur 2 zeigt nur die Grundelemente der Formblasmaschiene, mit der
das Verfahren nach der erfindung durchgeführt wird. Das Verfahren kann mit 1?ormblasmaschinen
der bisherigen technik praktiziert werden und ist für die Verwendung bei Hochleistungsmaschinen
besonders geeignet. Solchen Maschinen ist gemein, daß ein einzelner Blaskopf lo
mit mehreren Fortsätzen 11 verwendet wird. Diese Formsätze können sich an einem
Drehkopf oder einer anderen Einrichtung befinden, so daß jeweils ein Formsatz zum
Blasen mit dem Blaskopf lo verbunden werden kann. Wenn beispielsweise vier solcher
Fortsätze an einem Drehkopf befestigt sind, kann an der zwölften Zeigerstellung
geblasen und ein fertiger Gegenstand an der neunten Stellung ausgeworfen werden,
wobei der Drehkopf in der Zwischenzeit durch die dritte und sechste Stellung hindurchgeht.
Mit mehr oder weniger Formsätzen kann das Blasen und Auswerfen offensichtlich an
verschiedenen gewünschten stellungen während einer Drehkopfumdrehung erfolgen.
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Das heiße geschmolzene thermoplastische Material, aus dem die Plastikgegenstände
geblasen werden, gelangt über einen Durchgang (oder "heiße Bahn11) 12 zum Kopf 10.
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Der Kopf 10 besitzt einen hohlen Kern, dessen unteres Ende vorzugsweise
bei 13 spitz ausläuft. In der Mitte
des Kopfes lo befindet sich
ein Kern 14 und zwischen diesem und den Innenwänden des Kopfes 1o ist ein Durch
gang 15 für das geschmolzene plastische iJaterial durch den Kopf hindurch vorgesehen.
Im dargestellten Fall besitzt der Kern 14 eine Ilittelbohrung 16, die an ihrem oberen
Ende mit einer Leitung 17 für die Blasluft mit der hohlen Bohrung 16 verbunden ist.
Durch die Bohrungsmitte 16 hindurch verläuft ein Kühlrohr 18 nach unten, Dieses
Rohr 18 trägt das Luft-Wasserkühlmittel, auf das sich die Erfindung hauptsächlich
bezieht und das zum Entladen in einen frisch hergestellten Gegenstand in der Forn
11 durch den Kopf 1o hindurchgeht0 Die Form 11 besteht aus zwei Formhälften 19 und
20, die zu- und voneinander mittels (nicht dargestellter) Luftzylinder bewegt werden
können, die mittels abSebrochen dargestellter Stangen 21 und 22 an den entsprechenclen
Formhälften befestigt sind. Wie bei bekannten Praktiken besitzt jede Formhälfte
Durchgänge 2)-23, durch die ein Kühlmittel zum äußeren Kühlen eines frisch hergestellten
Gegenstandes umläuft. Die Formhälften sind innen so ausgebildet, daß sie bei 24
einen bodenteil einer Flasche und bei 25 einen verengten Halsteil ergeben. Zwischen
dem Halsteil 25 und dem unteren Ende des Blaskopfes ist in den Formhälften ein zylindrisches
Gebiet 26 vorgesehen, das mittels eines Auslaßrohres 27 (Nadelart) unter steuerung
eines Ventils 28 selektiv geöffnet werden kann.
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.3ie bei den bekannten Praktiken wird ein Formling geschmolzenen plastischen
Materials aus dem Kopf 1o extruiert, wobei sich die Formhälften 19 und 20 öffnen.
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Figur 1 zeigt die Teile des Systems für die Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung. Das wasser tritt durch die Leitung 30 in das System ein und
befindet sich an einem Hauptdruck, der wiederum von der
Örtlichkeit
abhängt. Durch die Leitung 31 tritt Luft aus dem Behälter eines (nicht dargestellten)
üblichen Niederdruckkompressors aus. Der Druck der Luft in der Druckleitung 31 ist
für die Durchführung des Verfahrens nicht besonders wichtig. Er kann beispielsweise
5,6 bis 6,3 kg/cm betragen und derselbe Druck wie der Blasdruck sein und aus derselben
quelle stammen, Die asserspeiseleitung 30 führt an einen Kompressor 32, der bekannter
Bauart sein kann, so daß er dem Wasser einen Druck von vorzugsweise 70 bis 140 kg/cm²
verleihen kann. Bs sei beispielsweise angenommen, daß dieser Druck bei loo kg/cm2
entsteht. Bei diesem Druck verläßt das Wasser den Kompressor 32 durch eine Leitung
33Q In der Leitung 33 kann ein akkumulator 34 verwendet werden, so daß der Druck
in der Leitung 33 in Strömungsrichtung des Kompressors auf einem ziemlich konstanten
sVert bleibt. In der Leitung 33 befindet sich ein Meßventil 35, das vorzugsweise
durch einen Knopf 36 eingestellt werden kann. Die gemessenen l.Jerte des Wassers
verlassen das Ventil 35 durch eine Leitung 37, in der sich ein Magnetventil li befindet.
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Die Luftleitung 31 führt in einen Kompressor 38, der Luft im Bereich
von 70 bis 140 kg/cm2 liefern kann. Bei einem besonderen Beispiel wird die Luft
auf einen Druck von 70 kg/cm² gebracht, was 35 kg/cm² weniger als der Druck in der
Wasserleitung 37 ist. Die Luft verläßt mit einem bestimmten Druck den Kompressor
durch dlei die Leitung 39. In dieser Leitung befindet sich ein I'rüfventil 4o, o
daß der Durchgang durch dieses Ventil nur nach rechts verläuft, wie Figur 1 zeigt.
Der Druck in der Leitung 39 kann durch einen Mkumulator 41 stabilisiert werden.
Das unter Druck stehende Wasser und die unter Druck stehende Luft treffen an einem
T-Stück 42 zusammen, das die Leitungen 37 und 3ç) in Utrömungsrichtung
des
Prüfventils 40 und in @trömungsrichtung des Magnetventils A verbindet. Vom T-tück
42 verläuft eine Leitung 43 zu einem lärmeaustauscher 44. Die Außenwand des Wärmeaustauschers
kann ein Zylinder sein, der an beiden Enden mit einer Kappe versehen und mit einer
Frostschutzflüssigkeit gefüllt ist. Die Leitung 43 geht durch den ;riaeausbauscher
hindurch, der in das Frostschutzmittel gewunden ist. Die windungen befinden sich
in ihm und treten aus seinem rechen Ende 45 heraus, an dem ein Magnetventil B vorgesehen
is t. Die Leitung 45 und auch gleichartige Leitungen in (len Beispielen nach den
Figuren 4 bis 6 können aus flexiblem Maserial bestehen, wenn dies bei einer besonderen
lIuschine notwendig sein sollte.
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Der Wärmeaustauscher nach Figur 1 verwendet Freon als Kühlmittel.
Er enthält das übliche System, in dem das gasförmige Kühlmittel von einem Wärmeaustauscher
46 durch eine Leitung 47 an einen Kompressor 48 und von dort durch eine Leitung
49 zum Wärmeaustauscher 44 gelngt. In der Leitung 4'3 sind vorzugsweise zwei selbstregulierende
Ventile so und 51 vorge sehen, von denen jedes, oder minetestens das Ventil 51,
einstellbar ist, so daß die Temperatur des Frostschutzmittels im Wärmeaustauscher
44 sorgfältig geregelt werden kann. Vom Wärmeaustauscher 44 führt eine Rückführleitung
52 für das Frostschutzmittel zum Wärmeaustauscher 46 zurück.
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Vorzugsweise ist die Leitung 49 im Wärmeaustauscher entsprechend.
der üblichen Praxis gewunden und tritt aus dem Wärmeaustauscher als Leitung 52 heraus.
Der Fluß des Freoh durch den Wärmeaustauscher 44 ist vorzugsweise so gerichtet,
daß das Frostschutzmittel in ihm bei etwa 10 0 oder etwas über der Gefriertemperatur
des Wassers gehalten wird.
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Es wird angenommen, daß bei Betriebsbeginn beide Ventile
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und B geschlossen sind. In den Leitungen 33 und 37 befindet sich in Strömungsrichtung
vor dem Eagnetventil A Wasser unter einem Druck von 105 kg/cr. In den Leitungen
39 und 43 befindet sich Luft bei einem Druck von 70 kg/cm², wobei die nicht dargestellte
Spule durch den Wärmeanstauscher 44 hindurchgeht und in Strömungsrichtung des Wärmeaustauschers
44 zum Magnetventil B verlust.
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Im letzten Teil des vorhergehenden Zyklus war das Ventil offen, so
daß sich dort Wasser mit einem Anfangsdruck von 105 kg/cm² befindet, das in die
Leitung 43, in die Wicklung im Wärmeaustauscher 44 und in der Leitung 45 und zum
Ventil B geführt wird. Das Volumen dicser Wassermenge kann durch das Ventil 35 eingestcllt
werden. Da das wasser in größerem maße als die Luft zusammengepreßt ist, wird ein
Rückfluß durch die Leitung 39 am Prüfventil 40 verhindert. Bs befindet sich somit
dort eine Mischung von unter Druck stehender Luft und unter Druck stehendem wasser
in dem System in Strömungsrichtung hinter dem Prüfventil 40 durch den Wärmeaustauscher
44 zum Ventil B. Das Wasser im System in diesen Gebieten ist mit Luft übersättigt.
Der reine Druck der mischung liegt etwa bei 70 bis 140 kg/cm2 und befindet sich
wegen des kleinen Volumens des Wassers in der Ladung mehr an der unteren Grenze.
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Die horizontale "Ein-Zyklus"-Leitung in Figur 3 stellt einen Zeitablauf
für die Ausbildung des Gegenstandes dar. Die Zeit des Zyklus hängt von der Ge.C;chwin'digkeit
ab, bei der die Maschine selbst betrieben wird. Die erhältlichen Maschinen können
bei sehr hohen Produktionsgeschwiiidigkeiten arbeiten, aber als spezifisches Beispiel
wird angenommen, daß der "Ein-Zyklus" in einer Zeit von zwei Sekunden auftritt (er
könnte auch geringer sein). Ungefähr während eines halben Zyklus, oder einer
Sekunde
im gewählten Beispiel, dehnt die mit einem Druck von etwa 5,6 bis 6,3 kg/cm2 eingeblasene
Luft den Formling ontsprechend der Innenausbildung der Formhälften 19 und 2o aus'-
Sobald das plastische Material auf die Innenwände der Formhälften auftrifft, beginnt
es abzukühlen, da das Kühlmittel durch die Durchgänge 23-23 zirkuliert. Ungefähr
auf halbem iJege durch den Zeitablauf oder am Ende der ersten Sekunde öffnet sich
das Ventil B. Im dargestellten Beispiel bleibt das Ventil etwa i/L' sekunde offen.
Während es offen ist, kann das Ventil 3 die gekühlte und unter Druck stehende Mischung
vom unteren Ende des bohrers 18 unmittelbar in den frisch hergestellten Gegenstand
in den Formhälften 19 und 20 entladen. Am Ende der V2-Sekunden-Periode schließt
sich das Ventil B. Aus der Leitung 18 fließt nichts heraus und während der letzten
halben Sekunde des Zyklus öffnet sich das Ventil A, um wieder eine Ladung Wasser
bei 105 kg/cm² in das System in Strömungsrichtung hinter diesem Ventil zu lassen,
das sich in der Leitung durch den därmeaustauscher befindet. Es geht stets Luft
bei einem Druck von 70 kg/cm2 durch das Priifventil 4o durch den Wärmeaustauscher
44 und auch durch das Ventil B hindurch, wenn dieses offen ist. Die Länge der Zeit,
in der das Ventil B offen ist, und auch die unter Druck stehende Vassermenge für
den eintritt in das System durch das Ventil 35 kann verändert werden.
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Die Zeit, in der das Ventil 3 offen gehalten wird, hängt von dem inneren
Volumen des zu kühlenden Gegenstandes ab. Bei einem kleinen Gegenstand ist diese
Zeit kurz.
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Größere Gegenstände erfordern mehr Zeit. Es gibt praktische obere
Grenzen für alle Größen. Das Ventil B muß nicht für cine so lange Zeit offen bleiben,
daß sich ein Innendruck in dem frisch hergestellten Gegenstand aufbaut. In dem beschriebenen
Beispiel ist die Öffnungszeit
des Ventils A konstant, da das hindurchfließencle
wasser am Ventil 35 gemessen wird. Offensichtlich könnte die Messung durch Verändern
der Zeitsteuerung des Ventils A erfolgen. Das in einem Zyklus gebrauchte Wasservolumen
hängt hier wiederum von der Größe des zu kühlenden Gegenstandes ab.
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Während eines Zyklus treten folgende Erscheinungen auf: Im System.
in Strömungsrichtung vor dem Magnetventil B befindet sich Luft bei. einem Druck
von 70 kg/cm2. wenn das Ventil A öffnet, tritt Wasser mit einem Druck von 105 kg/cm2
in das System vor dem Ventil B ein. Die bestehenden Drücke lassen das Wasser mit
Luft übersättigen. Die Mischung wird auf einen Punkt gerade oberhalb des Gefrierpunktes
von Wasser abgeschreckt.
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Es gibt eine "Mischkammer" für Druckluft und unter Druck stehendem
Wasser in dem in Strömungsrichtung hinter dem Ventil A und dem Prüfventil 4o durch
den fiYfJärmeaustauscher zum Ventil führenden liegenden Teil des Systems.
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Beim Öffnen des Ventils B wird die unter Druck stehende und abgeschreckte
Mischung explosiv in den Zustand adiabatischer Expansion entladen, um (i) eine wesentliche
Menge äußerst feiner Eiskristalle und (2) Wasser in der Form äußerst feiner abgeschreckter
Tröpfchen und (3) eine Gasphase aus Wasserdampf und Luft zu bilden.
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Im Idealfall besitzt man eine maximale Menge feiner Eiskristalle in
der explosiven Entladung. Dies geschieht im System nach Figur 1, weil das durch
das Ventil lr hindurchgehende Wasser der niedrigen Temperatur des Wärmeaustauschers
44 für etwa eine Sekunde. in dem für diesen Zweck gewählten Zyklus ausgesetzt ist.
Dasselbe geschieht bei der Druckluft im System. Die beiden gomponenten werden somit
vor der explosiven entladung abgeschreckt,
so daß die adiabatische
Expansion bei einer niedrigen Temperatur erfolgt, was einen plötzlichen und raschen
Temperaturabfall der Mischung zur Folge hat und dadurch ein Überwiegen von Feststoffen,
wie kleine Eiskristalle, in der explosiven Entladung erzeugt.
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Bei den abgeänderten Systemen nach den Figuren 4 bis 6 können die
Zasser- und Luftspeiseleitungen und die beiden von diesen Leitungen gespeisten Kompressoren
denen nach Figur 1 ähnlich sein. Diese Teile dieser systeme sind mit denselben Bezugszeichen
wie in Figur 1 versehen. Eine Leitung 53 in Figur 4 verläuft in Strömungsrichtung
vom Wasserkompressor 32 und eine Leitung 54 geht in Strömungsrichtung vom Luftkompressor
38 aus.
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In jeder dieser Leitungen kann, wie in Figur 1, ein Akkumulator verwendet
werden. Die beiden Leitungen 53 und 54 führen in die entsprechenden gegenüberliegenden
Seiten einer ninrichtung 55, in deren Innern eine Mischkammer 56 ausgebildet ist.
bis Gesamtkapazität der Mischkanuier kann etwa 4 bis 5 com betragen. Zwischen der
Mischkammer 56 und dem Kompressor 32 in der Leitung 53 befindet sich ein Ventil
57, das ein vorzugsweise einstellbares Meßventil ist, so daß die durch die Leitung
53 in die Mischkammer 56 fließende Wassermenge geregelt und pro Zeiteinheit verändert
werden kann. Die Leitung 53 hinter dem Ventil 57 führt in den oberen Teil der Mischkammer
56, während die Druckluft führende -I,eitung 54 in den Boden der Liischkammer 56
geht.
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An der Seite der L'tischkainiier 56 befindet sich ein Auslaßdurchgang
58, der sich etwa in der dritte zwischen dem Oberteil und dem Boden der Kammer 56
befindet. Der Durchgang 58 ist in eine Leitung offen, die ihren lVeg durch einen
Wärmeaustauscher 59 zu dessen Ausgang führt, der als Leitung 60 ein Ventil 61 besitzt.
Vom Ventil 61
verläuft in Strömungsrichtung ein Kühlrohr, wie es
in Figur 1 mit 18 bezeichnet ist. Im System nach Figur 4 befindet sich nur ein magnetisch
betätigtes Ventil.
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Dies ist das Ventil 61 in der Leitung 60. Das Kühlmittel für den Wärmeaustauscher
59 tritt durch die Leitungen 62 ein und verläßt es durch die Leitung 63. Die KonstruLtion
des Wärmeaustauschers 59 kann praktisch gleich der des Wärmeaustauschers 44 nach
Figur 1 sein.
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Beim Betrieb des Systems nach Figur 4 und bei Verwendung spezifischer
Drücke führt-die Leitung 53 lasse bei einem Druck von etwa 105 kg/cm2, während der
Druck der Luft in der Leitung 54 etwa 98 kg/cm2 beträgt. Die Luft unter diesem Druck
ist zur Mischkammer 56 durch den Auslaß 58, eine -iicklung im Wärmeaustauscher 59
und eine Leitung zum Magnetventil 61 offen. Das wasser aus der Leitung 53 @ird durch
das Ventil 57 in die Mischkammer 56 wird gemessen. Der einzige Grund dafür, daß
das Wasser einen Druck von 105 kg/cm² aufweist, ist der, daß er ausreichend über
dem Druck der Luft in der Kammer 56 liegt und somit in die Kammer eintreten kann.
In diesem Fall ist weder die Luft noch das Wasser abgeschreckt worden, wenn diese
in der L-'tischkammer 56 zusammentreffen. Das Abschrecken der Mischung erfolgt,
wenn sie beim Öffnen des Magnetventils 61 durch den Wärmeaustauscher hindurchgeht,
wobei dieses Ventil nur kurzzeitig geöffnet wird, um eine explosive Entladung der
jetzt abgeschreckten Mischung in den frisch hergestellten Gegenstand aus dem Kühlrohr
18 explosiv erfolgen zu lassen.
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Das Magnetventil 61 wird durch Schließen eines Schalters ausgelöst,
der in einfacher zeitlicher Beziehung zum Betrieb des Blaskopfes betätigt wird.
Da mehrere ziege zur Zeitsteuerung dem Fachmann bekannt sind, ist die Beschreibung
einer besonderen Schaltung nicht erforderlich.
Es ist nur notwendig,
daß das Magnetventil lange genug offen ist, damit eine entsprechende Ladung Kühlmittel
in den frisch hergestellten Gegenstand explosiv eingebracht werden kann. Die Länge
der Zeit hängt von der Größe des zu blasenden Gegenstandes ab. Ein anderer von der
Größe des zu blasenden Gegenstandes beherrschter Faktor ist die Wassermenge, die
während eines jeden Zyklus in die Mischkammer 56 eingemessen wird. Bei einem besonderen
Beispiel wird beim Blasen einer Flasche mit einer Kapazität von 1,1 Liter aus ungefähr
36 g plastischem Material etwa 1 com Wasser oder etwas weniger in die Misch1Lammer
56 pro Zyklus eingemessen.
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IIr System nach Figur 5 werden zwei Wärmeaustauscher verwendet, einer
zum Kühlen des Wassers und einer zum Kühlen der Luft. Insbesondere verbindet eine
Leitung 64 den Wasserkompressor 32 mit einem Wärmeaustauscher 65, lJahrend eine
Leitung 66 den Luftkompressor mit einem ;Wrärmeaustauscher 67 verbindet. Das abgeschreckte
sJasser verläßt den \rmeaustauscher 65 durch eine Leitung 68, während die abgeschreckte
Luft den ,rarmeaustauscher 67 durch eine Leitung 69 verläßt. Im System nach Figur
5 werden ein Meßventil derselben Art und Mischeinrichtungen wie die in Figur 4 mit
55 und 57 bezeichneten benutzt. Für dieselben Teile in diesen Figuren gelten somit
dieselben Bezugszeichen. Die hauptsächlichsten Unterschiede zwischen den Systemen
nach den Figuren 4 und 5 bestehen darin, daß in dem System nach Figur 5 zwei Wärmeaustauscher
verwendet werden und die Mischung von Luft und Wasser in Strömungsrichtung hinter
diesen Wärmeanstauschern in der Mischkammer 56 erfolgt. Ein Vorteil des Systems
nach Figur 5 besteht darin, daß zwei verschiedene Vemperaturen in den beiden Wärmeaustauschern
vorgesellen sein können, wobei der Wärmeaustauscher 65 bei einer Temperatur gerade
über dem Gefrierpunkt des
Wassers und die Temperatur des Wärmeaustauschers
67 auf einer etwas niedrigeren Temperatur, beispielsweise auf -12° C gehaltert werden.
Die Arbeitsweise des Systems nach Figur 5 ist ähnlich der nach Figur 4, in dem das
zeitliche Öffnen des Lgnetventils 61 eine explosive Entladung der abgekühlten und
unter Druck stehenden Mischung von Luft und Wasser aus dem Kühlrohr 18 gestattet.
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In Figur 6 werden dieselben Bezugszeichen für die Teile des Systems
verwendet, die auch dieselben wie in figur 4 sind. lSs ist zu erkennen, daß der
Hauptunterschied zwischen der Figur 6 und der Figur 4 die mordnung des Ventils 61
ist. In diesem Fall befindet sich das Ventil 61 in Strömungsrichtung vor dem Wärmeaustauscher
59, so daß die unter Druck stehende Mischung abkühlt, während sie durch den Wärmeaustauscher
zum Entladen aus dem Külllrohr 18 hindurchgeht.
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Bei allen vier Systemen wird die durch den Kompressor erzeugte Wärm,
hauptsächlich in der Luft, durch Abschrecken vor dem entladen der Mischung beseitigt.
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auch wird bei allen vier Systemen das Wasser Illit Luft übersättigt,
so daß die adiabatische Expqansion dieser Luft einschließlich freier Luft in der
Ladung, begin-Iiend bei niedriger Temperatur uuf die Mischung einen grundl iciien
Abschrckungseffekt erfährt.
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;)ie Druckbereiche sind nur Beispiele. in allen Fallen wird das Wasser
auf einen über dem der Luft liegenden Druck gebracht, so daß das ä'ser in die bereits
unter Druck stehenden Luftgebiete des Systems gelangen kaini.
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Bei Versuchen mit diesen Systemen sind Luftdrücke von 35 kg/cm² mit
ausreichendem Erfolg benutzt worden.
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enn die Drücke weit über 140 kg/cm2 gelangen, ist
dies
zweckmäßig und theoretisch wirksamer, aber es verlangt schwerere und teurere Geräte.
Ein Kriterium ist, daß der Druckbereich wesentlich über dem zum Dehnen des Formlings
in die Form des Gegenstandes benutzten Blasdruck liegt, so daß eine Einspritzung
explosiver @rt in einen noch gepreßten, frisch gebildeten Ge-Gegenstand erfolgen
kann, um die große gleichmäßige Streuung des Luft-Wassergemisches zu erhalten, die
für die offenbarten breiten Verfahrensgedanken charakteristisch ist0 Der Gegenstand
kann zur Freigabe des Druckes auf verschiedene .Sise entlüftet werden. Nach Figur
2 kann ein Nadelverschluß oder ein Auslaßrohr, wie es bei 27 gezeigt t wird, mit
dem Ventil 28 verwendet werden, das zum Öffnen unmittelbar nach der explosiven Entladung
in den Gegenstand gesteuert wird. Auf das Ventil kann gegebenenfalls auch verzichtet
werden. Ein anderer Weg hierfür ist, einfuch den Formsutz 11 vom Formkopf 10 weg
einzustellen, um den Gegenstand zum @tmosphärendruck hin zu entlüften. In diesem
Fall kann dus Auslaßrohr 27 wegfallen. Danach wird das zylindrische Gebiet 26 im
Formsatz 11 nicht mehr benötigt. Ist es einmal vom Formkopf entfernt und während
der ühruiig durch die Stellungen zu seinem Platz geführt, wo es aus der Form ansgeworfen
wird, bewirkt die restliche Wärme an den Wänden des Gegenstandes ein Schnellverkochen
des restlichen Wassers mit der Kühlwirkung, die die femperatur des Gegenstandes
auf einen Punkt senkt, bei dem er beim Auswerfen aus der Form ausreichend stabll
wird.
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Das Verkochen geschicht gleich nach dem Auswerfen und es erfolgt mindestens
eine Verdampfung. Nach dem Auswerfen oder unmittelbar danach ist somit der Gegenstand
innerlich trocken.
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As ist somit zu erkennen, daß der Gegenstand innen zuerst durch eine
feine vollständige Verteilung der kalten Dreiphasenmischung gekühlt wird, so daß
alle Teile des Gegenstandes gleichmäßig beschichtet werden Danach erfolgt die Abkühlung
als ergebnis des Verkochens der die Wände bedeckenden Feuchtigkeit. Schließlich
ist dies, wenn etwas Feuchtigkeit zurückbleibt, ein sehr kleiner Betrag und bei
guter Zerstreuung verdampft dieser rasch und macht den Gegenstand von Wasser völlig
frei.