DE2503105B2

DE2503105B2 - Verfahren zum Aufheizen oder Abkühlen einer Preßform zum Herstellen von kreisförmigen, thermoplastischen, plattenahnlichen Werkstücken, sowie Preßform zur Durchfuhrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2503105B2
Application number: DE19752503105
Authority: DE
Inventors: Helmut 4831 Marienfeld Buchmann
Original assignee: Reinhard Mohn 4630 Guetersloh GmbH
Current assignee: Reinhard Mohn 4630 Guetersloh GmbH
Priority date: 1975-01-25
Filing date: 1975-01-25
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2503105A1

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen oder Abkühlen einer Preßform sowie eine Preßform zum Herstellen von kreisförmigen, thermoplastischen, plattenähnlichen Werkstücken, wobei ein Wärmeübertragungsmedium in der Mitte der Preßform zugeführt und am Umfang gesammelt und abgeführt wird.

Preßformen der vorerwähnten Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So besteht eine Ausführungsform einer derartigen Preßform darin, daß das in dem Spiegel vorhandene Kanalsystem aus vier Spiralen besteht (US-PS 15 82 704). Dabei wird das Wärmeübertragungsmedium in den einzelnen Spiralen entweder von innen nach außen oder von außen nach innen geführt. Dabei können nur geringe Mengen des Mediums befördert werden, und außerdem kühlt sich das Medium in den relativ langen Kanälen stark ab.

Es sind auch Ausführungsformen von Preßformen der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen das im Spiegel vorhandene Kanalsystem aus einem Labyrinth besteht, bei dem die Strömungsbahnen nicht geradlinig und tangential, sondern sinusförmig sind (GB-PS 39 j 15).

An Preßformen der eingangs erwähnten Art wird die Anforderung gestellt, daß die Oberfläche des Spiegels sowohl schnell beheizt als auch anschließend schnell abgekühlt werden kann. Als Wärmeübertragungsmedien kommen dabei gas- bzw. dampfförmige oder auch flüssige Wärmeträger in Frage, so daß also nicht nur den physikalischen Eigenschaften der Wärmeträger Rechnung getragen werden muß, sondern auch strömungstechnisch günstige Voraussetzungen geschaffen werden müssen.

Außerdem ist es sehr wichtig, daß eine gleichmäßige Beheizung der Preßform erreicht wird, damit sogenannte Wärmenester vermieden werden.

Diese Forderungen werden von den bekannten Preßformen nicht oder nur ungenügend erfüllt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Strömungswiderstand des Mediums klein zu halten und möglichst viel Medium in kurzer Zeit durch die Form schicken zu können, damit eine gleichmäßige Beheizung der Preßform erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß mehrere auf der Kreisfläche verteilte Teilströme von der Mitte aus im wesentlichen geradlinig, jedoch seitlich vom Radius gleichsinnig abgelenkt nach außen strömen und daß von diesen Teilströmen mehrere Nebenströme abgezweigt

ω werden, die zwischen den Teilströmen im wesentlichen tangential fließen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Preßform zur Durchführung des Verfahrens, wie sie durch die

Ansprüche 2 bis 12 gekennzeichnet wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß das Wärmempdium ohne wesentliche Reibungs- und Wärmeverluste die Kanäle der Preßform durchströmen kann, so daß eine rasche und auch gleichmäßige Beheizung bzw. Kühlung der Preßform erzielt wird.

Indem die gesammelten Teilströme zudem erfindungsgemäß von der ringförmigen Peripherie tangential abgeleitet werden, werden auch beim Ausströmen des Mediums die Strömungsverluste niedrig gehalten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Hälfte einer erfindungsgemäßen Preßform im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 4,

F i g. 3 eine Ansicht des Spiegels der in F i g. 1 gezeigten Preßform in Richtung der Linie HI-III gesehen,

Fig.4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 1,

Fig.5 eine der Fig.4 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Preßform,

Fig.6 ein Ausführungsbeispiel für ein Kanalsystem des Spiegels,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VIl-VII in F . g. 6,

F i g. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Kanalsystem des Spiegels,

F i g. 9 ein Kanalsystem des Spiegels nach eine.n weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 bis 14 weitere Ausführungsbeispiele für das Kanalsystem des Spiegels.

Die in Fig. 1 gezeigte Formhälfte einer Preßform nach dem Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einem Formkörper 1 sowie einem mit dem Formkörper 1 verbundenen Spiegel 2. Die Oberfläche des Spiegels 2 ist mit einer Profilierung versehen, welche die Oberflächenstruktur des herzustellenden plattenähnlichen Werkstückes bestimmt.

Die Beheizung der Preßform erfolgt durch gas- bzw. dampfförmige Wärmemedien, es können aber auch flüssige Wärmemedien verwendet werden. Diese Wärmemedien werden in der Preßform mittels einer an sich bekannten, nicht dargestellten Leitung zugeführt, wobei der Anschluß für die Leitung im Formkörper 1 liegt, der zu diesem Zweck mit einem Rohrgewinde 3 ausgestattet ist. An dieses Rohrgewinde 3 schließt sich eine Zulaufbohrung 4 an, durch welche das Wärmeübertragungsmedium zunächst in einen ringartigen Verteilerkanal 5 des Formkörpers 1 hineinströmt. Wie aus den Fig.4 und 5 deutlich hervorgeht, mündet die Zulaufbohrung 4 tangential in den Verteilerkanal 5, so daß durch die Umlenkung des strömenden Wärmeübertragungsmediums in den Verteilerkanal 5 nur sehr geringe Reibungs- und Wärmeverluste verursacht werden.

Der Verteilerkanal 5 ist durch mehrere in Strömungsrichtung verlaufende Steigbohrungen 6 mit einem durch das ringartige Zentrum gebildeten Ringkanal 7 des Spiegels 2 verbunden, von wo aus zur Peripherie eines Kanalsystems 8 verlaufende Führungskanäle 9 vorgesehen sind, die, wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, tangential zum Ringkanal 7 angeordnet sind. Im Bereich der Peripherie des Kanalsystems 8 sind schräg abfallende Bohrungen 10 angebracht, durch die das zugeführt wird, die im Randbereich des Formkörpers 1 mit einem Rohrgewinde 3 zum Anschluß einer Leitung ausgestattet ist.

Die Ablaufbohrung 11 mündet in einen äußeren Sammelkanal 12 und ist im Ausführungsbeispiel nach der F i g. 4 von der gleichen Seitenwand des Formkörpers 1 aus geführt wie die Zulaufbohrunjj 4. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Ablaufbohrung 11 tangential zum äußeren Sammelkanal auslaufen zu

ιυ lassen, wie in der F i g. 5 dargestellt ist.

Durch Zulaufbohrung 4, den Verteilerkanal 5. die Steigbohrungen 6, den Ringkanal 7, das Kanalsystem 8 mit den Führungskanälen 9, den schräg abfallenden Bohrungen 10 sowie der das Wärmeübertragungsmedium abführenden Ablaufbohrung 11 im Bereich des äußeren Sammelkanals 12 ist ein Leitungsnetz geschaffen, durch welches eine rasche und gleichmäßige Beheizung der Oberfläche des Spiegels 2 bei geringsten Reibungsverlusten möglich ist. Dies hat für die zum

2« Transport des Wärmeübertragungsmediums notwendige Energie günstige Auswirkungen. Zudem entstehen nur geringe Wärmeverluste, so daß eine rasche Beheizung möglich ist. Diese Vorteile resultieren aus der konstruktiver, Ausgestaltung des Leitungsnetzes

2^ri und aus dem Strömungsfluß des Mediums, wobei die strömungstechnischen Gesichtspunkte optimal berücksichtigt sind.

Ergänzend ist es von Vorteil, wenn die Summe der Querschnitte der Steigbohrungen 6 gleich oder größer

in als der Querschnitt der Zulaufbohrung 4 ist. Dadurch kann es nicht zu Stauungen und Verwirbelungen des einströmenden Wärmeübertragungsmediums kommen.

In den Fig.3 und 6 bis 14 sind verschiedene

Ausführungsformen des Kanalsystems 8 mit seinen Führungskanälen 9 dargestellt.

Gemeinsames Merkmal aller Ausführungsformen ist das tangentiale Einlaufen der Führungskanäle 9 in den im Zentrum des Kanalsystems 8 liegenden Ringkanal 7. Ein weiteres gemeinsames Merkmal aller Ausführungsformen ist die gekrümmte Ausbildung der Wände 13 des Kanalsystems 8.

In Fig. 3 sind die Wände 13 des Kanalsystems 8 gleichmäßig gekrümmt und stellen Ringabschnitte dar. deren Mittelpunkte jeweils im Bereich des Ringkanals 7 liegen. Dadurch ergibt sich der günstige Umstand, daß ein zur Peripherie des Kanalsystems 8 hin gerichteter gleichmäßiger Strömungsverlauf des Wärmeübertragungsmediums erreicht wird, ohne daß dabei störende, weil Stauungen, Verwirbelungen usw. mit den daraus resultierenden Verlusten hervorrufende Umlenkungen notwendig sind. Eine schnelle Beheizung des Spiegels 2 ist somit gewährleistet. Damit der Ein- und \uslauf des Wärmeübertragungsmediunis in bzw. aus dem Kanalsystem 8 noch erleichtert und verbessert wird, sind die Wände 13 an ihren Kopfseiten jeweils mit in Strömungsrichtung verlaufenden Rundungen 14 versehen. Der Strömungsverlauf ist durch die Pfeile in F i g. 3 andeutungsweise dargestellt.
In F i g. 6 ist noch einmal ein Kanalsystem 8 dargestellt, bei dem die Wände 13 gleichmäßig gekrümmt und an ihren Kopfseiten mit in Strömungsrichtung verlaufenden Rundungen verschen sind, wobei diese Wände 13 Ringabschnitte mit im Bereich des Ringkanals 7 liegenden Mittelpunkten bilden. Wie durch die Schnittdarstellung in F i g. 9 ersichtlich wird, sind die zur Peripherie des Kanalsystems 8 verlaufenden Führungskanäle so ausgebildet, daß sie zur Peripherie

Wärmeübertragungsmcdium einer Ablaufbohrung !! hin abfallen d. h. zur Periuiierie hin sich vergrößert,, was

je nach verwendetem Wärmeübertragungsmedium eine Erleichterung und somit Verbesserung de:, Strömungsverlaufs bedeuten kann.

In der Fig. 8 ist ein Kanalsystem 8 gezeigt, welches besonders in fertigungstechnischer Hinsicht einfach herzustellen ist, da die Wände 13 Ringabschnitte bilden, .i.ren Mittelpunkte mit dem Mittelpunkt des Spiegels identisch sind, so daß also ein derartiges Kanalsystem 8 mit den Führungskanälen 9 durch einfache Dreh- und Fräsarbeiten herstellbar ist.

Aus F i g. 9 wird ersichtlich, daß die Führungskanäle 9 zur Peripherie des Kanalsystems 8 hin verbreitert ausgebildet sind, wodurch der Transport des Wärmeübertragungsmediums nach außenhin wesentlich erleichtert wird.

Außerdem zeigt der Schnitt X-X, der in Fig. 10 gezeigt ist, daß der Querschnitt des Kanalsystems 8 etwa sägenförmig ausgebildet ist, wobei zur Vermeidung von Reibungsverlusten die Ausnehmungen des Kanalsystems 8 abgerundet sind. Dies bewirkt eine wesentliche Verbesserung des Strömungsverlaufs des Wärmeübertragungsmediums.

In Fig. 11 ist ein Kanalsystem 8 dargestellt, bei dem die zur Peripherie verlaufenden und tangential in den Ringkanal 7 einmündenden Führungskanäle 9 reehts- oder rückwärtsgebogen sind, und zwar bezogen auf den Strömungsverlauf des Wärmeübertragungsmediums. Dadurch ergibt sich eine bessere Einströmung des Wärmeübertragungsmediums in das Kanalsystem 8. Im Gegensatz dazu zeigt die F i g. 12 ein Kanalsystem 8 mit links- oder vorwärtsgebogenen Führungskanälen 9 und evolventenähnlichen Wänden 13, wodurch eine bessere und leichtere Ausströmung des Wärmeübertragungsmediums erzielt wird.

Die verschiedenen Ausführungsformen des Kanalsystems werden je nach verwendetem Wärmeübertragungsmedium ausgewählt, d. h. die günstigste Ausführungsform ist vom Wärmeübertragungsmedium abhängig. Aber auch die Größe der Preßform kann die jeweilige Ausführungsform des Kanalsystems 8 beeinflussen.

Die Fig. 13 und 14 zeigen weitere Ausführungsbeispiele des Kanalsystems 8, wobei in diesen beide Ausführungsbeispielen die Wände 13 des Kanalsystem 8 tragflächenförmig ausgebildet sind, und zwar beir Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 mit in Strömungsrich

ο lung liegenden Tragflächen. Dadurch wird der Strö mungsverlauf des Wärmeübertragungsmediums wegei der an den Einlaßöffnungen des Kanalsystems i vorhandenen Rundungen der Tragflächen günstij beeinflußt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l·

ίο liegen die tragflächenförmig ausgebildeten Wände Γ entgegen der Strömungsrichtung des Wärmeüberira gungsmediums, wodurch sich größere Einiaßöffnungei des Kanalsystems 8 gegenüber den Führungskanälen < ergeben.

Da die Beheizung des Spiegels 2 nicht nur davor abhängig ist, daß das Wärmeübertragungsmediun möglichst verlustfrei das Kanalsystem 8 durchströmt sondern auch davon, daß die im Wärmeübertragungs medium vorhandene Wärmeenergie nach Möglichkei auch nur nach oben, d. h. zur Spiegeloberseite hir abgegeben wird, kann sowohl die spezielle Ausgestal tung des Formkörpers 1 als auch die Verwendung verschiedener Materialien für die Herstellung de; Formkörpers 1 und des Spiegels 2 eine Verbesserung der Wärmeübertragung auf den Spiegel 2 bewirken. Sc ist beispielsweise in den F i g. 1, 4 und 5 dargestellt, daC der Formkörper 1 mit einer sehr großen Anzahl vor Sacklochbohrungen 15 ausgestattet ist, die eine sehi gute Isolierung des Spiegels 2 gegenüber derr Formkörper 1 bewirken, so daß die vom Wärmeübertragungsmedium abgegebene Wärmeenergie zum größten Teil an den Spiegel 2 abgegeben wird. Auch durch die Verwendung von thermisch isolierenden Werkstoffen für die Herstellung des Formkörpers 1 und die

J5 Verwendung von Stahl für die Herstellung des Spiegels 2 wird eine Verbesserung der Wärmeübertragung auf den Spiegel 2 erreicht. Als Herstellungsmaterial für den Formkörper 1 können Duroplaste, Porzellan oder glasfaserverstärkte Preßstoffe verwendet werden. Der Spiegel wird aber wie auch bei den anderen Ausführungsformen zweckmäßigerweise aus Stahl hergestellt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufheizen oder Abkühlen einer Preßform zum Herstellen von kreisförmigen, thermoplastischen, plattenähnlichen Werkstücken, wobei ein Wärmeübertragungsmedium in der Mitte der Preßform zugeführt und am Umfang gesammelt und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere auf der Kreisfläche verteilte Teilströme ι ο von der Mitte aus im wesentlichen geradlinig, jedoch seitlich vom Radius gleichsinnig abgelenkt nach außen strömen und daß von diesen Teilströmen mehrere Nebenströme abgezweigt werden, die zwischen den Teilströmen im wesentlichen tangential fließen.

2. Preßform zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zulaufbohrung (4) tangential in einen in der Mitte der Preßform angeordneten Ringkanal (7) mündet, von dem Steigbohrungen (6) zu den Führungskanälen (9) für die Teilströme abzweigen, wobei zwischen den Führungskanäien (9) gekrümmt ausgebildete Wände (13) für das Kanalsystem (8) der Nebenströme angeordnet sind und im Bereich der Peripherie des Kanalsystems schräg abfallende Bohrungen (10) den Anschluß an die Ablaufbohrungen (11) bilden.

3. Preßform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskanäle (9) sich zur Peripherie des Kanalsystems (8) hin erweitern.

4. Preßform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskanale (9) zur Peripherie des Kanalsystems (8) hin abfallend ausgebildet sind.

5. Preßform nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (13) des Kanalsystems (8) Ringabschnitte darstellen, deren Mittelpunkte jeweils etwa im Bereich des Ringkanals (7) liegen.

6. Preßform nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (13) an ihren Kopfenden mit Rundungen (14) versehen sind.

7. Preßform nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (13) des Kanalsystems (8) tragflügelförmig ausgebildet sind.

8. Preßform nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanalsystems (8) in radialer Richtung sägenförmig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Ausnehmungen des Kanalsystems (8) mit Abrundungen versehen sind.

9. Preßform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufbohrung (11) tangential in einen äußeren Sammelkanal (12) einmündet.

10. Preßform nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaufkanten der Steigbohrungen (6) und der schräg abfallenden Bohrungen (10) abgerundet sind.

11. Preßform nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die abfallenden Bohrungen (10) jeweils am Ende eines Führungskanals (9) angeordnet sind.

12. Preßform nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (1) mit einer großen Anzahl von Sacklochbohrungen (15) versehen ist.