DE3830568A1

DE3830568A1 - Temperaturgradienten - kuehlsystem

Info

Publication number: DE3830568A1
Application number: DE19883830568
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing Rothenaicher; Hagen Holzer
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1989-04-06

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur indirekten flächigen Kühlung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es erlauben, mit weitgehend konstanten Tem peraturgradienten indirekt flächig sowohl zu heizen als auch zu kühlen.

Stand der Technik

Für hydraulische Pressen sind Heiz-/Kühlplatten bekannt (DE- GM 83/7652, Elkom-Elektroheizplatten GmbH, D-4970 Bad Oeyn hausen 1). Sie besitzen in der Nähe der dem Preßgut zuge wandten Seite Elektroheizstäbe und an der anderen Seite Hohlprofile, welche mit Wasser oder Luft beschickt werden können.

Aufgabe

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein neues Ver fahren und eine neue Vorrichtung zum indirekten Kühlen eines heißen flächigen Materials über einen großen Temperaturbe reich bereitzustellen. Ferner war es Aufgabe der vorliegen den Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art bereitzustellen, die es erlauben, mit großer Leistung und hoher Konstanz des Temperaturgradienten zu küh len. Desgleichen war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sowohl das Heizen als auch das Kühlen mit großer Lei stung und hoher Konstanz des Temperaturgradienten erlauben.

Beschreibung der Erfindung

Die vorstehend genannten Aufgaben werden durch die vorlie gende Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum flächigen in direkten Kühlen von Medien mittels mindestens einem Kühl element, dadurch gekennzeichnet, daß an Wasser angereicherte Luft durch mindestens einen innerhalb des Kühlelements ver laufenden Kanal geführt wird, und durch eine Vorrichtung zum flächigen indirekten Temperieren von Medien, enthaltend

a) an der dem zu temperierenden Medium zugewandten Seite eine Kühlplatte, welche
b) an ihrer dem zu temperierenden Medium abgewandten Seite fest mit einer Heizplatte verbunden ist,

wobei die Kühlplatte mindestens einen Kanal enthält, welcher an seiner Eingangsseite mit einer Druckluftzuführung verbun den ist, wobei sich im Strömungsquerschnitt der Druckluftzu führung ein sich in Strömungsrichtung verjüngendes Rohr befindet, das mit einer Wasserzuführung verbunden ist.

Die an Wasser angereicherte Luft, welche im erfindungsge mäßen Kühlverfahren eingesetzt wird, wird vorzugsweise her gestellt durch Ansaugen von Wasser aus einem sich an ihrem Ende vorzugsweise verjüngenden Rohr mittels an dem Rohr in Richtung von dessen Austritt (also vorzugsweise von dessen Verjüngung) vorbeiströmender Luft, also nach dem Vergaser- bzw. Injektorprinzip. Der Anteil des auf diese Weise ange saugten Wassers wird vorzugsweise durch ein Ventil, insbe sondere ein Feindosierventil, geregelt.

Vorzugsweise wird der Vordruck der Flüssigkeit vor dem Fein dosierventil so gewählt, daß er über dem Gasdruck liegt, da dies eine konstante Regelung gewährleistet.

Anstatt Wasser kann selbstverständlich auch eine andere ver dampfbare Flüssigkeit eingesetzt werden. Anstelle von Luft sind auch andere Gase, beispielsweise Stickstoff, brauchbar.

Vorzugsweise ist die Kühlplatte der erfindungsgemäßen Vor richtung aus einem Material geringer Wärmekapazität und ho her Wärmeleitfähigkeit. Beispiele für solche Materiale sind Aluminium, Aluminiumlegierungen, wie Duraluminium, und Ti tan.

Die Kanäle in der Kühlplatte sind so konstruiert, daß sich in ihnen keine Strömungstotstellen beim Betrieb ergeben. Strömungstotstellen sind unerwünscht, da sich dort Wasser säcke bilden können. Vorzugsweise ist in der Kühlplatte ein Temperaturfühler, beispielsweise ein Thermoelement oder ein Widerstandsthermometer angebracht. Dies ermöglicht die Rege lung der Temperatur über die Heiz- bzw. Kühlleistung mittels beispielsweise eines Mikroprozessors, was besonders bevor zugt ist.

In der Kühlplatte dient die Luft primär als Träger des Kühl mediums. Sie wird i. a. während des Kühlvorgangs mit einem konstanten Luftvordruck betrieben. Die Abkühlgeschwindigkeit wird am besten durch die Menge des eingespritzten Wassers gesteuert. Deshalb enthält die Wasserzuführung vorzugsweise ein Ventil, insbesondere ein Feindosierventil. Dieses Ventil sollte auch geringste Zudosiermengen von Wasser erlauben. Speziell bevorzugt sind pneumatische Stellventile mit gleichprozentiger Kennlinie.

Die minimal erreichbare Kühltemperatur ist bei der Wahl von Wasser als Kühlmedium auf ca. 0°C beschränkt. Falls tiefere Temperaturen erreicht werden sollen, können andere Kühl medien, wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe, verwendet werden.

Die Kühlplatte hat vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 50 mm.

Die an der an dem zu temperierenden Medium abgewandtem Seite mit der Kühlplatte verbundene Heizplatte kann auf beliebige Weise beheizt werden, beispielsweise durch Wärmeträgeröle, elektrischen Strom oder Heißdampf, wobei letzteres bevorzugt ist. Sie kann aus jedem mit dem Material der Kühlplatte kom patiblen Material sein, beispielsweise aus Stahl oder Alumi nium.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt, insbesondere wenn deren Temperatur wie oben erwähnt über einen Temperatur fühler gesteuert wird, sowohl das Heizen als auch das Kühlen des zu temperierenden Guts in kontrollierter Weise. Dies ist insbesondere von Vorteil bei der Temperierung von Preßlingen in einer Presse, insbesondere von thermoplastischen Form teilen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein- oder mehretagige Pressen, beispielsweise hydraulische Pressen, die die erfin dungsgemäße Heiz- und Kühlvorrichtung enthalten. Die erfin dungsgemäßen Pressen eignen sich u. a. zur Herstellung von Probekörpern aus thermoplastischen Formmassen gemäß DIN 16770 und anderen thermoplastischen Formteilen. Als Form massen können insbesondere thermoplastische Polymere und Po lymermischungen, wie Polyethylen, PVC, Polyvinylacetat, Poly(meth)acrylsäureester, deren Mischungen, Copolymere und Pfropf-Copolymere eingesetzt werden. Solche Pressen lassen beliebige Aufheiz- und Abkühlraten zwischen 0 und 100 K/min zu.

Soll mittels der erfindungsgemäßen Temperiervorrichtung in einem Arbeitsgang geheizt und gekühlt werden, so kann der in der Heizplatte befindliche Wärmeträger beim Übergang von der Heizphase in die Kühlphase dort belassen werden; dies beein trächtigt die Kühlkapazität nur wenig, da ja die Kühlplatte direkt an dem zu temperierenden Gut anliegt. Soll umgekehrt nach einem Kühlvorgang aufgeheizt werden, so empfiehlt es sich vorher, die Kühlplatte mit nicht mit Wasser ange reicherter Luft durchzublasen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Prinzip in jeder Anlage eingesetzt werden, in der hohe Anforderungen an die Genauigkeit und die Geschwindigkeit der Temperatursteuerung gestellt sind. Es sind dies u. a. Spritzgußmaschinen, Extru der und Thermoplastverarbeitungsmaschinen.

Beispiel

Eine dampfbeheizte Zweietagenpresse mit einer Preßkraft von 90 Tonnen und einer Preßfläche von 300×300 mm wurde mit zentralen dampfbeheizten Stahlplatten und hohlgebohrten Dur aluminiumplatten als Kühlplatten erfindungsgemäß ausge rüstet. Die Temperatur wurde über ein Widerstandsthermometer mit kurzer Ansprechzeit (Pt 100), das in der Masse der Kühl platte angebracht war, durch einen Mikroprozessor geregelt. Geheizt wurde mit Heißdampf von 16 bar (1,6 MPa). Die 20 mm dicken Kühlplatten wurden mit Preßluft (Vordruck: 2 bar) in die Kühlwasser durch eine über ein pneumatisches Stellventil gesteuerte Injektordüse (Vordruck: 4 bar) eingespritzt wur de, gekühlt. Die Steuerung der vier Heiz/Kühl-elemente er folgte getrennt.

Die 190°C vorgeheizten Preßwerkzeuge wurden mit der thermo plastischen Formmasse (PVC) beschickt. Der Preßdruck wurde konstant auf 15 N/mm² gehalten. Nach 20 min. halten bei 190 ± 1°C wurde mit einer Rate von 10 K/min abgekühlt. Das Öff nen der Presse und die Entformung erfolgte bei Erreichen von 40°C. Während der Kühlphase blieb die Heizplatte mit Heiß dampf temperiert. Vor dem nächsten Preßvorgang wurden die Kühlplatten mit Preßluft ausgeblasen. Innerhalb 3 min. konn te die Preßplatte wieder auf 190°C aufgeheizt werden.

Claims

1. Verfahren zum flächigen indirekten Kühlen von Medien mittels mindestens einem Kühlelement, dadurch gekenn zeichnet, daß an Wasser angereicherte Luft durch min destens einen innerhalb des Kühlelements verlaufenden Kanal geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die an Wasser ange reicherte Luft durch Ansaugen von Wasser aus einem sich an ihrem Ende vorzugsweise verjüngenden Rohr mittels an dem Rohr in Richtung von dessen Austritt vorbeiströmen der Luft hergestellt wird.

3. Vorrichtung zum flächigen indirekten Temperieren von Me dien, enthaltend

wobei die Kühlplatte mindestens einen Kanal enthält, welcher an seiner Eingangsseite mit einer Druckluftzu führung verbunden ist, wobei sich im Strömungsquer schnitt der Druckluftzuführung ein sich in Strömungsrichtung verjüngendes Rohr befindet, das mit einer Wasserzuführung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, deren Kühlplatte aus einem Material geringer Wärmekapazität und hoher Wärmeleit fähigkeit besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die ein Ventil zur Regelung der Wasserzuführung enthält.

6. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 3, 4 oder 5 in einer Presse zur Temperierung der Preßlinge.

7. Presse, enthaltend mindestens eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3, 4 oder 5.

8. Presse gemäß Anspruch 7 oder Verwendung gemäß Anspruch 6 zur Herstellung von thermoplastischen Formteilen.