DE2817472C2

DE2817472C2 - Verfahren zum Innenkühlen eines Hohlkörpers

Info

Publication number: DE2817472C2
Application number: DE19782817472
Authority: DE
Inventors: Leonhard B. Whippany N.Y. Ryder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE2817472A1

Description

sowie mit Wasser vermischt und bei dem die Druckluft- 25 rissene Feuchtigkeit schlägt sich an der Oberfläche die-Wasser-Mischung für das Innenkühlen in den Hohlkör- ses Wärmetauschers nieder und gefriert, während der

andere Wärmetauscher durch Abschmelzen der zuvor gefrorenen Feuchtigkeitsschicht, d. h. Eisschicht regene-

per gesprüht wird.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren (US-PS
36 94 424) wird der Kühleffekt durch einen Wärmeaustausch zwischen den heißen Wänden eines Formteiles 30 von etwa 20% bei der Kühlung zugeschrieben werden, und von dem Formteil geschmolzenen Eiskristallen er- hat es schwerwiegende Nachteile, denn es führt zum reicht Dazu wir^ ein Gemisch aus einer geringen Menge in Luft zerstäubten Wassers eir^esetzt Die Luft, die
zuvor auf einen Punkt kurz oberhalb des Wasser-Gefrierpunktes getrocknet und anter hohem Druck von 35
zumindest 35 kp/cm² explosionsartig in den Hohlkörper
eingeblasen wird, dehnt sich aus und verteilt unverzüglich das Wasser auf die Innenwände des Hohlkörpers.
Ausschlaggebend für das Kühlen ist der Druckunterschied zwischen einem Einlaß- und einem Auslaßventil, 40
was einen Joule-Thomson-Kühleffekt verursacht Das
bedeutet, daß die hochkomprimierte Druckluft-Wasser-Mischung beim Eintreten in das Formteil auf den normalen Blasdruck expandiert und dabei die Lufttempera- ._

tür stark absenkt, wodurch die vorhandene Feuchtigkeit 45 auf einen Taupunkt von etwa minus 50° C und daß das ^{in der Luft} zu Eiskristallen gefriert Die Eiskristalle und Vermischen nach dem Abkühlen erfolgt.

Das Kühlverfahren ist mit einer Innenkühlung des Hohlkörpers verbunden, bei der sich die Kühlung durch ein Luft-Wasser-Kühlmittel erreichen läßt, das mit einer

Luft werden erwärmt und kontinuierlich aus dem Form- 50 der Kühl- und Arbeitsgeschwindigkeit des Flüssig-Kohteilinneren herausgeblasen. Die Temperatur der Luft- lendioxyd-Verfahrens vergleichbaren Kühl- und Ar-Eiskristallmischung beträgt am Ausgangspunkt etwa beitsgeschwindigkeit arbeiten kann. Dabei läßt sich die minus 4° C. Der bei diesem Verfahren zwingend not- in den Betrieben vorhandene Druckluft verwenden, so wendige hohe Druck besitzt wirtschaftliche Nachteile daß zusätzliche Einrichtungen zum weiteren Kompound führt darüber hinaus bei längerem Betrieb zu häufi- 55 mieren dieser Druckluft bis auf höchste Werte nicht

riert wird. Obgleich diesem Verfahren Steigerungsraten

Vereisen der Ventile im Kühlsystem und schafft in der Praxis Schwierigkeiten, die aus dem Fehlen verschiedener Kühlwirkungen resultiert

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kühlverfahren für blasgeformte Hohlkörper mit hohen Unier-Nuli-Lufitemperaiuren zu ermöglichen, das sich ohne hohe Kompressionsdrücke und ohne die Gefahr des Vereisens einzelner Vorrichiungsteile durchführen läßt

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abkühlen der unter einem Ausgangsdruck von 5,6 bis 28 bar stehenden Druckluft auf eine Temperatur von minus 32° bis minus 43° C sowie das Trocknen

die kalte Luft berühren dann die inneren, heißen Wände des Hohlkörpers, die die Eiskristalle schmelzen und das Wasser verdampfen lassen. Der Dampf und die kalte

gen Störungen.

Aus der Zeitschrift »Plastics Engineering«, Mai 1975, S. 18 bis 25, sind weitere Verfahren zum Kühlen geblasener Plastikformteile bekannt Bei dem sogenannten I.S.C.Verfahren (Internal Surface Cooling) wird Luft unter einem Druck von etwa 77 bis 9! kp/ςΐη² Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre verdichtet Der so verdichteten Luft wird eine geringe Menge zerstäubten Wassers beigemischt, d. h., in die Luft wird erforderlich sind. Im Unterschied zu dem bekannten I. S. C-Verfahren, das die gleiche Kühlwirkung hat, werden nämlich keine hohen Kompressionsdrücke und dazu erforderliche Vorrichtungen benötigt.

Gleichwohl lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Unter-Null-Luft*Wassermischungen mit einer Temperatur erzeugen, die bei etwa minus 45° C oder niedriger liegt, ohne daß die Gefahr einer Vereisung einzelner, zur Durchführung des Verfahrens notwendi-

Wasser zerstäubt. Anschließend wird das entstandene 65 ger Vorrichtungsteile besteht Infolgedessen vereinigt Luft-Wasser-Gemisch in das Innere der durch Blasver- das erfindungsgemäße Verfahren die Vorteile des Peu-

chen-Unter-Null-Luftverfahrens, d. h. Temperaturen um minus 45°C, mit den Vorteilen des I. S. C.-Verfah-

formen hergestellten Formteile gedrückt Das Blasverformen ist vorher mit Hilfe eines Luftstromes unter ei-

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rens, bei dem geringe, mit niedrigen Kosten, aber hoher Wärmeleitfähigkeit verbundene Wassermengen verwendet werden. Es hat sich sogar herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Kühlverfahren noch einen größeren Wirkungsgrad als das Kohlendioxyd-Verfahren hat Das erfindungsgemäße Verfahren ist optimal für das Kühlen von Hohlkörpern mit großen Abmessungen.

Anhand der Zeichnung "vird eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens im folgenden beschrieben.

In einer druckgesteuerten Trocknungsvorrichtung 11 wird :varme, feuchte Druckluft getrocknet Die Trocknungsvorrichtung 11 ist schwingend gesteuert bzw. druckgesteuert und umfaßt zwei Betttrockner 11a mit Trocknungsmittel.

Die beiden Betttrockner 11a sind sowohl eintrittsseitig als auch austrittsseitig durch Druckluftleitungen mit nicht dargestellten zwischengeschalteten Ventilen miteinander verbunden. Von den beiden Betttrocknern Ha wird nur immer einer zum Trocknen benutzt, während der andere regeneriert. Nach Erschöpfen der Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels wird ',lie Druckluft in den anderen Betttrockner 11a umgeleitet, der vorher mit Druckluft durchströmte Betttrockner 11a aufgeheizt und von einem Teil der aus dem anderen Betttrockner 11a austretenden und abgezweigten trokkenen Druckluft durchströmt

Aus der Trocknungsvorrichtung 11 gelangt die trokkene Luft in eine Luftkühlvorrichtung 12, zu der ein Verdampfer 13, ein Unterkühler 14, ein Kompressor 15, ein Kondensator 16, ein Trockner 17, ein Flüssigkeitsregelventil 18, ein Sichtglas 19, ein Expansionsventil 20, eine Ausgleichsleitung 21 und ein automatischer, luftbetriebener Zerstäuber 22 gehören.

Der Zerstäuber 22 besitzt ein nicht dargestelltes Regelventil mit einem Stellrad 23, einen Wassereinlaß 24 und einen Lufteinlaß 25. Der Lufteintritt in den Lufteinlaß 25 wird mit einem Regelventil 26 geregelt Die Regelventile 18 und 26 sind magnetbetätigt

Außerdem besitzt der Zerstäuber 22 noch ein Blas- und Sprührohr 27, das in ein Blasmundstück 28 eingepaßt ist, an dem sich ein Auslaßventil 29 befindet und das in der Zeichnung mit einem blasgeformten Hohlkörper 30 in einer Blasform 31 verbunden ist.

Die Luftkühlvorrichtung 12 ist den üblicherweise in der Plast&industrie zum Flüssigkeitskühlen von Gießformen und Preßformen benutzten Flüssigkeitskühlern ähnlich. Die Luftkühlvorrichtung 12 unterscheidet sich von derartigen Vorrichtungen darin, daß Druckluft anstelle von flüssigen Kühlmitteln verwendet und auf eine Temperatur von unter Null Grad gekühlt wird, während die anderen Kühlmittel normalerweise auf eine Temperatur oberhalb Null Grad gekühlt werden.

Im Betriebsfall erfolgt die Kühlung der Druckluft in dem Verdampfer 13 durch Wärmetauschen mit dem Kühlmittel.

Die Luftkühlvorrichtung 12 stellt sicher, daß alle in das Kühlsystem gelangte Feuchtigkeit entfernt wird.

Im Betriebsfall wird warme Luft mit einer Temperatur zwischen 24° und 41°C und einem Druck zwischen 5,6 und 28 bar Überdruck und einer Taupunkttemperatur von etwa 24° C wechselweise durch den einen oder den anderen Betttrockner 11a der Trocknungsvorrichtung 11 gedrückt. Dabei wird die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit von dem Trocknungsmittel derart absorbiert und die warme Luft derart getrocknet, daß die Taupunkttemperatur υ.:ί etwa minus 50°C sinkt. Die getrocknete Luft wird anschließend in die Luftkühlvorrichtung 12 geleitet und dort auf eine Temperatur zwischen minus 32° C und minus 43° C abgekühlt

Aus dem Verdampfer 13 gelangt die Luft durch das Regelventil 26 in den Zerstäuber 22.

Gleichzeitig wird der Zerstäuber 22 mit Druckwasser durch den Wassereinlaß 24 beaufschlagt Solange sich Wasser und Luft im Zerstäuber 22 befinden, sind der Luftstrom und der Wasserstrom physikalisch voneinander getrennt, um ein verfrühtes Gefrieren, d. h. ein Vorfrieren der Mischung zu verhindern.

Durch Einstellung des Stellrades 23 und des Wasserdruckes wird eine Zerstäubung der kalten, trockenen Luft und des Wasserstromes erreicht, derzufolge ein feiner Nebel etwa 2^ bis 5 cm außerhalb des Blas- und Sprührohres 27 vor dessen Spitze entsteht Dabei ragt die Spitze des Blas- und Sprührohres 27 in den Hohlkörper 30 hinein.

Der entstandene Luft-Wasser-Nebel mit Unter-Null-Temperatur spült in üblicher Weise den Innenraum des Hohlkörpers 30 aus und bewirkt durch Berührung mit dessen Innenwand dessen schnelle ^.bkühiung. Der Nebel wird während der Dauer dieses Vor_banges erwärmt und kontinuierlich durch das Blasmundstück 28 und das Auslaßventil 29 ausgeblasen.

Das Kühlverfahren kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Zum Beispiel kann die Kühlgeschwindigkeit durch Zurückhalten des Wassers, d. h. Verzögern der Wasserzuführung, zum Zerstäuber 22 bei Beginn des Arbeitsvorganges verändert werden. Das verhindert ein starkes Abschrecken der Wände des Hohlkörpers 30.

Am Ende des Blasformens kann die Wasserzuführung zum Zerstäuber 22 begrenzt oder ganz eingestellt werden, so daß eine Trocknung des Hohlkörpers 30 gewährleistet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Innenkühlen eines aus einem thermoplastischen Kunststoff mittels eines gasförmigen Druckmediums blasgeformten Hohlkörpers, bei dem Druckluft abgekühlt, getrocknet sowie mit Wasser vermischt und bei dem die Druckluft-Wasser-Mischung für das Innenkühlen in den Hohlkörper gesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der unter einem Ausgangsdruck von 5,6 bis 28 bar stehenden Druckluft auf eine Temperatur von minus 32° bis minus 43° C sowie das Trocknen auf einen Taupunkt von etwa minus 50⁰C und daß das Vermischen nach dem Abküh- !en erfolgt

nen Oberdruck von 7 bar durchgeführt worden. Auch hierbei wird das Kühlen durch einen Joule-Thomson-Kühleffekt erreicht, da beim Eintreten in das Formteil das hochkomprimierte Luft-Wasser-Gemisch auf den normalen Blasdruck expandiert

Darüber hinaus ist noch ein anderes, zumeist als »Peuchen-Unter-Null-Luftsystem« bezeichnetes Verfahren bekannt Hierbei passiert warme, feuchte und komprimierte Luft ein bekanntes Peuchen-Kühlsystem und dient danach als Kühlmittel. In dem Kühlsystem schlägt sich die in dem Luftstrom enthaltene Feuchtigkeit auf Spulen oder Rohren eines Niedrigtemperaturwärmetauschers nieder und gefriert dort, wodurch sich sehr trockene, kalte Luft erreichen läßt Die trockene Luft gelangt mit einer Taupunkttemperatur von annäinernd minus 47°C (minus 55°F) aus dem Kühlsystem und dient als Kühlmittel zur inneren Abkühlung. Dementsprechend wird die trockene, kalte Luft in das Behälterinnere gelenkt

Das Abkühlen und Niederschlagen der Feuchtigkeit, d h. das Trocknen läßt sich durch zwei als Wärmetauscher ausgebildete Kühler steigern und kontinuierlich gestalten. Dabei wirkt der eine Wärmetauscher als Trockner, d. h. die verdunstete und von der Luft mitge-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenkühien eines aus einem thermoplastischen Kunststoff mittels eines gasförmigen Druckmediums blasgeformten Hohlkörpers, bei dem Druckluft abgekühlt, getrocknet