DE3037114A1

DE3037114A1 - Kuehlsystem mit unterdruckanwendung fuer eine kunststofform

Info

Publication number: DE3037114A1
Application number: DE19803037114
Authority: DE
Inventors: Paul E. Newtown Conn. Allen
Original assignee: Logic Devices Inc
Current assignee: Logic Devices Inc
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1981-04-16
Also published as: JPS5656838A; GB2060159B; US4287941A; GB2060159A; JPS6321601B2; DE3037114C2; FR2466332B1; FR2466332A1; CA1155267A; CH649496A5

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Einspritzform mit Unterdruckhilfe.

In der amerikanischen Patentanmeldung 733 812 wird ein System zum Zuführen eines Kühlfluids in eine Kunststoffeinsprit zmaschine beschrieben, wobei das Fluid zumindest in den Kühldurchlässen der Form unter Unterdruck gehalten wird. Das System enthält eine KolbenVerdrängerpumpe, deren Einlaß direkt mit dem Auslaß des Kühldurchlasses in der Form verbunden ist, und einen Fluiddruckregier, dessen Auslaß direkt mit dem Einlaß des Kühlmitteldurchlasses der Form verbunden ist. Das System ist so ausgelegt, daß das von der Form durch die Pumpe abgezogene Fluid direkt in einen Behälter abgegeben wird, von dem eine Versorgungspumpe das Fluid zum Druckregler führt, um so den Fluidumlauf durch die Form aufrechtzuerhalten.

Dieses System verringert in zufriedenstellender Weise die Leckmenge in eine Form, bei der eine unerwünschte Verbindung zwischen dem Kühlmitteldurchlaß und dem Formhohlraum vorhanden ist und läßt zusätzlich Änderungen bei den bis dahin bekannten Formauslegungen zu, jedoch ergeben sich Schwierigkeiten in manchen Bereichen bei gewissen Zuständen. Beispielsweise verbleibt Luft oder anderes Gas, das im Kühlfluid eingefangen ist, bei manchen Fluidarten in dem Fluid, statt, wie es bei zur Umgebung offenen Behältern der Fall ist, die Fluide zu verlassen. Die eingefangene Luft kann Schaumbildung verursachen, die die Wärmeübertragung von der Form zu dem Fluid stört. Außerdem hat es sich als wünschenswert erwiesen, nicht auf einzelne Arten von Nachführ- oder Versorgungspumpen beschränkt zu sein und ein geschlossenes System auszubilden, in dem die Pluidtemperatur recht genau auf wirtschaftliche Weise eingestellt werden kann.

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Es ist demnach ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wärmeübertragungssystem für Kunststoffeinspritzformen mit Unterdruckhilfe zu schaffen, bei dem das Einschließen oder Mitreißen von Luft oder anderen Gasen im Kühlfluid möglichst vermieden wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses genannte Ziel mit einem System zu erreichen, das wirtschaftlich herstellbar ist, und das den Einbau von Temperaturbeeinflussungsgeräten für das Wärmeübertragungsfluid erleichtert. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Vorteile der bisher bekannten Unterdruck-Wärmeübertragungssysteme auch bei einem System zu erreichen, das leicht in eine Form- oder Spritzgußvorrichtung eingebaut werden kann, relativ wenig aufwendig herzustellen und zu betreiben ist und zuverlässig arbeitet.

Durch die Erfindung wird ein System geschaffen, das einen Behälter, eine Kolbenverdrängerpumpe und einen Fluiddruckregler enthält. Der Behälter ist jedoch gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen, jedoch ist eine Gas-Unterdruckpumpe vorgesehen, deren Einlaß mit dem oberen Abschnitt des Behälter-Innenraumes verbunden ist, um den Behälter unter einem relativ großen Unterdruck zu halten. Die Verdrängerkolbenpumpe ist so angeschlossen, daß sie Fluid vom Boden oder unteren Abschnitt des Behälters abzieht und mit überdruck dem Regler zuführt. Wie bei den bekannten Systemen ist der Regler mit dem Eingang der Kühlmittelleitung der Form verbunden. Der Auslaß der Kühlmittelleitung der Form ist jedoch direkt mit dem Behälter verbunden statt mit dem Einlaß einer KolbenVerdrängerpumpe.

Bei dem so beschriebenen System wird weiterhin an den Auslaß der Kühlmittelleitung der Form ein .großer Unterdruck

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angelegt, während Fluid, das im wesentlichen Umgebungsdruck aufweist, an dem Einlaß der Formkühlmittelleitung ankommt und die Form selbst auf diese Weise grundsätzlich die Strömungsmenge für das durchfließende Fluid bestimmt. Darüberhinaus wird in dem Behälter der Fluidspiegel unter einem relativ großen Unterdruck gehalten, wodurch mitgerissene Luft oder anderes Gas aus dem Fluid entfernt und damit die in dem Fluid enthaltene Luft- oder Gasmenge verringert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der die einzige Figur eine schematische Darstellung des geschlossenen Unterdrucksystems nach der Erfindung zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte geschlossene Unterdruck-Kühlsystem 10 dient zur Kühlung einer Form 11, die eine Vielzahl von Formhohlräumen 12 sowie einen Kühlmitteldurchlaß 13 aufweist. Der Kühlmitteldurchlaß der Form ist mit seinem Einlaß 14 mit dem Auslaß 15 eines Druckreglers 16 verbunden, dessen Einlaß 17 wiederum mit dem Auslaß 18 einer Kolbenverdrängerpumpe 19 verbunden ist. Die Pumpe 19 ist wiederum mit ihrem Einlaß 20 so angeschlossen, daß ein Fluidstrom, beispielsweise ein Flüssigkeitsstrom, von einem Behälter 21, und zwar in der Nähe des Bodens des Behälters abgezogen wird. Der Einlaß 14 der Formkühlmittelleitung oder des Form-Kühlmitteldurchlasses 13 kann zusätzlich mit einem Lufteinlaßventil 2 3 und mit einem Druckmesser 22 verbunden sein.

Die Form 11, die schematisch mit drei Formhohlräumen dargestellt ist, kann jede erforderliche Gestalt besitzen und ebenso können die Kühlmitteldurchlässe statt der Serpentinenform in jeder jeweils notwendigen Gestalt ausgelegt sein. Der Zuluft-Einlaß 23, der Druckmesser 22

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und der Druckregler 16 können ebenso wie die Kolbenverdrängerpumpe in der Form ausgeführt sein, wie sie in der amerikanischen Patentanmeldung 733 812 beschrieben ist.

In erfindungsgemäßer Weise ist ein Behälter 21 vorgesehen, der einen Auslaß 24 besitzt, an dem der Einlaß einer Gas-Unterdruckpumpe 25 angeschlossen ist. Der Auslaß 26 der Unterdruckpumpe 25 kann direkt zur Umgebungsluft führen, falls dies nicht durch Umweltschutzvorschriften ausgeschlossen wird, in welchem Fall entsprechende Reinigungsgeräte einzuschließen sind. Eine für diese Zwecke einsetzbare Pumpe wird von der Firma Sihi Pumps, Grand Island, N.Y. vertrieben und mit dieser Pumpe kann in dem Behälter 21 ein Unterdruck von bis zu 84.455 Pa (25 inches Quecksilbersäule) gehalten werden. Die Auslegung der Unterdruckpumpe muß im Hinblick auf die erwartete abzupumpende Luftdruckmenge bestimmt werden, um den erwünschten Unterdruck in dem Behälter aufrechtzuerhalten.

Der Einlaß 2 7 des Behälters ist mit dem Auslaß 28 des Kühlini tteldurchlass es über eine Leitung 29 verbunden, die keine Strömungshindernisse oder Engstellen enthält.

Zusätzlich sind in dem Behälter zwischen dem Einlaß 27 und dem Auslaß 30 zur Kolbenverdrängerpumpe Prallplatten 31 und 31a angeordnet, die den Innenraum des Behälters so unterteilen, daß ein direkter Strom von evtl. Gas enthaltendem Fluid vom Einlaß 27 zum Auslaß 30 des Behälters verhindert wird.

Weiter hat es sich als günstig herausgestellt, einen Fluidhöhenschalter 33 anzubringen, um den Einschältzustand der Pumpe 19 zu beeinflussen, damit sichergestellt ist, daß die Pumpe nicht in Betrieb ist, wenn ein unzureichender Fluidspiegel im Behälter herrscht. Dazu kann auch die

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Unterdruckpumpe 25, statt kontinuierlich zu arbeiten, über einen Unterdruckschalter 34 nur dann in Betrieb gesetzt werden, wenn der Unterdruck im Behälter einen vorbestimmten Wert nicht erreicht.

Beispielsweise kann ein Unterdruckwert von 74.320 Pa (22 inches Quecksilbersäule) eingesetzt werden, der in der Nähe der Pumpenkapazität liegt. Der ausgewählte Wert soll dazu geringer sein als das Einlaßvakuum, das die Kolbenverdrängerpumpe erzeugen kann, welches typischerweise in der Größenordnung von 94.600 Pa- (28 inches Quecksilbersäule) liegt. Der geringe Unterschied stellt sicher, daß die Pumpe 19 Flüssigkeit von dem Behälter abpumpen kann. Die Kapazität der Pumpe 19 braucht nur so groß zu sein, wie es erforderlich ist, um das erforderliche Kühlflüssigkeitsvolumen zu bewegen, da sie kein gashaltiges Gemisch pumpen muß, wie es in der erwähnten US-Patentanmeldung beschrieben ist.

Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf das Kühlen von Formen beschränkt, sondern es können auch Anwendungen vorgesehen sein, bei denen Formen erhitzt werden. Damit können die bisher benutzten Ausdrücke "Kühlfluid" und "Kühlflüssigkeit" bzw. "Kühlmittel" so angesehen werden, daß sie Flüssigkeiten bzw. Fluide bezeichnen, die Wärmeübertragungen in beiden Richtungen ausführen können. Statt des gezeigten einen Kühlsystems, das mit der Spritzform verbunden ist, kann es je nach Anwendungsfall auch erforderlich sein, zwei Systeme anzuwenden, um alternativ Heizen und Kühlen zu bewirken.

Es zeigt sich, daß mit der vorgestellten Konstruktion Luft oder anderes Gas dazu gebracht werden kann, jedes in dem Behälter enthaltene Fluid durch seine Oberfläche unter Einwirkung des relativ großen Unterdrucks zu verlassen im

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Gegensatz zu der Anwendung von Atmosphärendruck in der vorhergehenden Ausführung. Ferner ist erfindungsgemäß eine freie Fließverbindung zwischen dem Auslaß der Form und einer Unterdruckquelle vorhanden sowie zwischen dem Regler und dem Einlaß der Form, so daß die durch die Form fließende Fluidmenge grundsätzlich durch die Auslegung der Form bzw.ihres Kühlmitteldurchlasses und nicht durch äußere Faktoren wie Ventile etc. bestimmt wird. Damit ergibt sich ein Kühlsystem mit Unterdruckhilfe zum Abkühlen von Kühlmitteldurchlässen in Kunststofformen mit einem geschlossenen Behälter, der durch eine Unterdruck-Fluidpumpe auf relativ großem Unterdruck gehalten wird, wobei der Auslaß des Kühlmitteldurchlasses direkt mit dem Behältereinlaß verbunden ist, während der Auslaß des Behälters mit dem Kühlmitteleinlaß über eine Druckpumpe und einen Fluiddruckregler verbunden ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

System zur Übertragung von Wärme von einer Kunststoff-Einspritzform auf eine Übertragungsflüssigkeit, wobei die Form einen Flüssigkeitsdurchlaß mit einem Einlaß und einem Auslaß besitzt, dadurch gekennzeichnet , daß ein geschlossener Behälter für die Übertragungsflüssigkeit mit einem Einlaß und einem Auslaß vorgesehen ist, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Innere des Behälters unter großem Unterdruck zu halten, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Auslaß des Flüssigkeitsdurchlasses mit dem Einlaß des Behälters verbindet und daß eine Pumpeinrichtung vorgesehen ist, deren Einlaß mit dem Auslaß des Behälters

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MANlTZ - FINSTERWALD ■ HEYN ■ MORGAN · 8000 MÜNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STFtASSE1 TEL. (089) 224211 TELEX 05-29672 PATMF

ORIGINAL INSPECTED

und deren Auslaß mit dem Einlaß des Flussigkeitsdurchlasses verbunden ist, wobei die Pumpeinrichtung einen größeren Unterdruck an der Einlaßstelle erzeugt als der große Unterdruck, der im Inneren des Behälters herrscht.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter eine direkte Strömung zwischen Einlaß und Auslaß des Behälters verhindernde Prallplatten vorgesehen sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn^ zeichnet, daß in dem Behälter eine geringere Menge der Übertragungsflussigkeit enthalten ist, als die Kapazität des Behälters beträgt, um dadurch einen oberen Teil des Behälters frei von Übertragungsflüssigkeit zu halten.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines großen Unterdrucks in dem Behälter eine mit ihrem Einlaß mit dem oberen Abschnitt des Behälters verbundene Fluidvakuumpumpe umfaßt.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsflussigkeit im unteren Abschnitt des Behälters enthalten ist und daß der Auslaß des Behälters in diesem unteren Abschnitt angeordnet ist.
6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung eine Kolbenverdrängerpumpe ist und daß ein Fluiddruckregler vorgesehen ist, dessen Einlaß mit dem Auslaß der Verdrängerkolbenpumpeneinrichtung verbunden und dessen Auslaß mit dem Einlaß des Flüssigkeitsdurchlasses verbunden ist, um die in

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den Flüssigkeitsdurchlaß einströmende Flüssigkeit im wesentlichen auf Umgebungsdruck zu halten.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung zwischen dem Einlaß des Behälters und dem Auslaß des Übertragungsdurchlasses frei von strömungsbehindernden Einrichtungen ist und daß die Verbindung zwischen dem Ausgang des Reglers und dem Einlaß des Übertragungsdurchlasses frei von strömungsbehindernden Einrichtungen ist, um die Strömungsmenge des durch den Übertragungsdurchlaß fließenden Fluids grundsätzlich durch die Eigenschaften des Übertragungsdurchlasses in der Form zu bestimmen.

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