DE3909872A1 - Vorrichtung zum temperieren eines fluessigen waermetraegers in einer anlage zum herstellen von formkoerpern aus kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren eines flüssigen Wärmeträgers, insbesondere Öl, in einer Anlage zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff mittels temperierter Formen, wobei kommunizierende Hohlräume in den Wänden der Formen von erhitztem Wärmeträger-Öl durchströmt und die Formen damit auf die erforderliche Arbeitstemperatur gebracht werden, das Wärmeträger-Öl außerhalb der Formen in einem Heiz­ behälter mit steuerbarer Heizeinrichtung erhitzt, mittels einer Pumpe durch eine Vorlauf-Rohrleitung in die Wände der Formen gefördert und über eine Rücklauf- Rohrleitung zurückgeführt wird, an die Rücklauf-Rohrleitung ein Kühler zum Kühlen des Wärmeträger-Öls angeschlossen ist und wobei an den Kreislauf des Wärmeträgers-Öls eine Temperatur­ meßstelle und ein die Heizeinrichtung und den Kühler steuernder Regler angeschlossen sind.

Derartige Vorrichtungen sind seit langem im Gebrauch und daher allgemein bekannt. Bei einer der Erfindung als Stand der Technik zugrundeliegenden Ausführungsform wird als flüssiger Wärmeträger Öl verwendet, welches in den Formwänden einen Teil seiner Wärme für die Formbar­ keit des Kunststoffes abgibt. Auf seinem Rücklauf zum Heizbehälter strömt es durch einen Kühlbehälter. Dieser ist von einer Kühlwasser-Rohrleitung durchzogen, die innerhalb des Kühlbehälters zu einer Rohrwendel geformt ist.

Im Vorlauf dieser Kühlwasser-Rohrleitung ist ein Magnet­ ventil angeordnet, welches zur Regelung der Kühlwasser­ temperatur von einem elektronischen 3-Punkt-Regler gesteuert wird, der mit einer zwischen dem Heizbehälter und der Pumpe im Ölkreislauf angeordneten Temperatur­ meßstelle verbunden ist und der auch die Heizeinrichtung in dem Heizbehälter steuert.

Die Rückkühlung des Öls ist erforderlich, weil bei intermittierenden Formungsverfahren, z. B. Spritzguß, die Formwerkzeuge zur einwandfreien Ausfüllung der Formen mit dem Kunststoff erwärmt und zum Erhärten und Auslösen der fertigen Kunststoff-Formteile gekühlt werden müssen.

Die bekannten, allgemein als "Thermat" bezeichneten Vorrichtungen sind in zweierlei Hinsicht verbesserungs­ bedürftig.

Zum einen betrifft dies die Ölkühlung im Rücklauf: Da der Öl-Rücklauf keinen anderen Weg hat, als durch den Kühlbehälter, hat dies einen sehr hohen Kühlwasser­ verbrauch zur Folge. In der Kühlrohrwendel und in der Kühlwasserrücklauf-Rohrleitung findet infolgedessen eine übermäßig starke Kesselsteinablagerung statt, die diese Leitungsstelle bald erheblich verengen und die Kühlfunktion beeinträchtigen. Zu deren Behebung ist es dann erforderlich, die Kühleinrichtung auseinander­ zunehmen und die Kesselsteinablagerungen daraus zu entfernen. Das bedeutet nicht nur einen erheblichen manuellen Arbeitsaufwand und Stillstand der Anlage. Der ständige Durchlauf des Öls durch den Kühlbehälter hat auch einen unnötig hohen Verbrauch an Wasser und Energie zur Folge.

Darüber hinaus kommt es sehr häufig vor, daß das durch den als 3-Punkt-Regler gesteuerte Magnetventil im Vor­ lauf der Kühlwasser-Rohrleitung trotz Erhalt des elek­ trischen Schaltimpulses nicht schließt, weil die Vor­ steuerbohrung im Ventil verschmutzt ist. Dann wird das Öl zwangsläufig auch während der Heizphase durch den Kühler geleitet; das Öl wird also gleichzeitig im Kühler gekühlt und im Heizbehälter erhitzt. Das hat wiederum einen unnötigen hohen Energieverbrauch zur Folge.

Zum andern ist der Heizbehälter einschließlich der darin angeordneten Heizeinrichtung verbesserungs­ bedürftig:
Der Heizbehälter ist als einfacher zylindrischer oder quaderförmiger Behälter ohne jegliche strömungslen­ kende Einrichtung ausgebildet. Die Heizelemente ragen in den Raum des Behälters hinein. Die vom Kühlbehälter kommende Rücklauf-Rohrleitung des Öls mündet im unteren Wandbereich in den Heizbehälter und die Vor­ lauf-Rohrleitung führt im oberen Wandbereich wieder heraus. Dazwischen befinden sich die Heizelemente, die von dem im Heizbehälter langsam fließenden Öl umströmt werden. Diese Anordnung der Heizelemente frei im Raum des Heizbehälters ohne jegliche strömungslenkende Einrichtung führt dazu daß das Öl nicht gleichmäßig erwärmt wird. Die an der Temperaturmeßstelle im Vor­ lauf gemessene Öltemperatur ist nur ein Durchschnitts­ wert aus überhitztem und untertemperiertem Öl. Teil­ weise strömt es von den Heizelementen kaum beeinflußt zum Vorlauf; teilweise umströmt es in langsamem Fluß die Heizelemente, wobei es überhitzt wird und zum Teil sogar verkokt. Die dabei entstandene Ölkohle setzt sich zum Teil an den Heizelementen fest und führt im übrigen zur Verschlammung des Öls. Dies hat außer einem hohen Ölverbrauch auch einen erheblichen Aufwand an Wartungs­ arbeiten zur Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 und in der Beschreibungseinleitung definierten Gattung so zu gestalten, daß die vorbeschriebenen Mängel der bekannten Vorrichtungen beseitigt sind. Es soll ins­ besondere dem Mißstand entgegengewirkt werden, daß sich im Kühler Kesselstein und in der Heizeinrichtung Öl­ kohle absetzen. Damit sollen zugleich der Verbrauch an Wärmeträger-Öl, Kühlwasser und Energie und der Aufwand für Wartungsarbeiten auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine solche Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aus­ gestattet ist.

Vervollkommnungen und alternative Detail-Lösungsvor­ schläge gehen aus den Ansprüchen 2 bis 5 hervor. Daß das Wärmeträger-Öl auf seinem Rückweg von den Formen zum Heizbehälter nicht mehr generell durch den Kühlbehälter geleitet wird, sondern während der Formen- Heizphase von den Formen direkt zum Heizbehälter fließt und nur noch dann durch den Kühlbehälter strömt, wenn eine Rückkühlung erforderlich ist, bringt den Vorteil daß der Kühlwasserverbrauch und die Kessel­ steinablagerungen in dem Kühler erheblich einge­ schränkt werden.

Die strömungstechnische Verbesserung im Heizbehälter durch seine Ausbildung als mäandrischer Kanal bringt den Vorteil, daß die Verkokung des Energieträger-Öls an den Heizelementen praktisch verhindert und seiner Verschlammung effektiv entgegengewirkt wird, weil eine genaue Einhaltung der vorbestimmten Temperatur des Ölfilms an den Heizelementen durch gelenkte regel­ mäßige Umströmung der Heizelemente gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Ein Schaltschema der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführung des Heizbehälters nach Anspruch 4,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführung des Heizbehälters nach Anspruch 5.

In der Zeichnung sind die für die Verständlichmachung der Erfindung nicht erforderlichen Elemente der Anlage wie z. B. die Formen und die Steuer- und Regel-Elektronik nicht dargestellt. Die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind ein mit Wärmeträger- Öl - im Folgenden kurz Öl genannt - gefüllter Heiz­ behälter 1, eine das Öl in einem Kreislauf fördernde Pumpe 2 und ein das aus den Formen zurückkommende Öl abkühlender Kühler 3.

Der Behälter 1 ist als mäandrische Kanal mit gerad­ linig parallel nebeneinanderliegenden Mäanderschleifen ausgebildet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist der Heizbehälter 1 aus einem quaderförmigen Hohlkörper dadurch zu einem mäandrischen Kanal gestaltet, daß wechselseitig von zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden Umlenkwände 1 a in den Behälterraum so weit hineinragen, daß zwischen ihrem freien Rand und der gegenüberliegenden Behälterwand ein dem Kanalquerschnitt entsprechender Durchlaß in die benachbarten Kanalschleifen vorhanden ist.

In den Schleifenschenkeln sind jeweils ein sich fast über die ganze Länge eines Schleifenschenkels erstreckendes röhrenförmiges Heizelement 4 angeordnet. Die in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Heiz- und Kühl- Zyklusprogramm intermittierende Heizleitung der Heiz­ elemente 4 wird von einer in der Zeichnung nicht dar­ gestellten Elektronik geregelt.

Der Heizbehälter 1 ist durch eine Vorlauf-Rohrleitung 5 mit den Formen verbunden. In der Vorlauf-Rohrleitung ist die Pumpe 2 angeordnet. Zwischen dem Heizbehälter und der Pumpe 2 ist ein Ausdehnungsbehälter 6 mit einer Niveau-Überwachungseinrichtung 7, einer Befüllöffnung 8 und einer Entlüftung 9 durch ein Verbindungsrohr 6 a an die Vorlauf-Rohrleitung 5 angeschlossen. Ferner sind in Strömungsrichtung vor der Pumpe 2 ein Schmutzfänger 10 und ein Manometer 11 sowie hinter der Pumpe 2 ein weiteres Manometer 12 und ein Strömungswächter 13 an die Vorlauf-Rohrleitung 5 angeschlossen.

Hinter der Pumpe 2 führt aus der Vorlauf-Rohrleitung 5 ein weiteres Verbindungsrohr 14 mit einem darin ange­ ordneten Überdruckventil 15 oberhalb des Ölniveaus in den Ausgleichsbehälter 6.

Die das Öl von den Formen zurückführende Rücklauf-Rohr­ leitung 16 ist in zwei Leitungsarme 16 a, 16 b gegabelt. Der eine Leitungsarm 16 a führt durch den Heizbehälter in die Vorlauf-Rohrleitung 5 zur Pumpe 2. Der andere Leitungsarm 16 b führt durch den Kühler 3 in die Vorlauf- Rohrleitung 5 zur Pumpe.

Aus dem zum Heizbehälter 1 führenden Leitungsarm 16 a führt eine Verbindungsrohrleitung 17, in der ein Druck- Regelventil 18 angeordnet ist, hinter dem Strömungs­ wächter 13 in die Vorlauf-Rohrleitung 5. In jedem der Leitungsarme 16 a, 16 b ist ein Absperrventil 19, 20 angeordnet.

Der Kühler 3 besteht aus einem mit dem Öl des Wärme­ träger-Kreislaufs gefüllten Behälter 3 a, in dem eine Kühlwasser-Rohrwendel 3 b angeordnet ist. Dem Kühler wird nach Bedarf Kühlwasser durch eine Kühlwasser-Vorlauf­ leitung 21 zugeführt, in der ein bei Bedarf diese Leitung öffnendes Magnetventil 22 und ein Schmutzfänger 23 angeordnet sind. Das erwärmte Kühlwasser wird durch eine Kühlwasser-Rücklaufleitung 24 aus dem Kühler 3 abgeführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Heizbehälters 1 gem. Fig. 2 sind die Heizelemente 4 plattenförmig aus­ gebildet und bilden gemeinsam mit in dem Heizbehälter angeordneten Umlenkwänden 1 a parallel zu diesen in wechselnder Anordnung in den Behälter hineinragend Wände des mäandrischen Kanals.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Heizbehälters 1 gem. Fig. 3 sind ebenfalls die Heizelemente 4 plattenförmig ausgebildet. Dabei sind aber in dem Behälter selbst keine Umlenkwände vorgesehen. Sein Innenraum wird da­ durch zum mäandrischen Kanal ausgebildet, daß die plattenförmigen Heizelemente 4 von zwei einander gegen­ überliegenden Seitenwänden des quaderförmigen Heiz­ behälters 1 in wechselnder Anordnung parallel zuein­ ander senkrecht zu den Seitenwänden des Behälters in den Behälterraum hineinragen, wobei zwischen den freien Enden der Heizelemente und der jeweils gegenüberliegen­ den Seitenwand des Behälters ein dem Kanalquerschnitt entsprechender Durchlaß zu den benachbarten Kanal­ schleifen vorhanden ist. Diese Ausführungsform gewähr­ leistet einen sehr gleichmäßigen Kontakt des Öls mit den Heizelementen 4 bei seinem Durchfluß durch den Heizbehälter 1.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Temperieren eines flüssigen Wärme­ trägers, insbesondere Öl, in einer Anlage zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff mittels temperierter Formen, wobei

• a) kommunizierende Hohlräume in den Wänden der Formen von erhitztem Wärmeträger-Öl durchströmt und die Formen damit auf die erforderliche Arbeits­ temperatur erwärmt werden,
• b) das Wärmeträger-Öl außerhalb der Formen in einem Heizbehälter mit steuerbarer Heizeinrichtung erhitzt, mittels einer Pumpe durch eine Vorlauf- Rohrleitung in die Wände der Formen gefördert und über eine Rücklauf-Rohrleitung zurückgefördert wird,
• c) an die Rücklauf-Rohrleitung ein Kühler zum Kühlen des Wärmeträger-Öls angeschlossen ist und wobei
• d) an den Kreislauf des Wärmeträger-Öls eine Temperaturmeßstelle und ein die Heizeinrichtung sowie den Kühler steuernder Regler angeschlossen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) die Rücklauf-Rohrleitung (16) in zwei Leitungsarme (16 a, 16 b) gegabelt ist, von denen der eine Leitungsarm (16 a) durch den Heizbehälter (1) in die Vorlauf-Rohrleitung (5) zur Pumpe und der andere Leitungsarm (16 b) durch den Kühler (3) zur Vorlauf-Rohrleitung (5) in die Pumpe führt, daß
• f) in jedem Leitungsarm (16 a, 16 b) zwischen der Gabelung (16 c) und dem Heizbehälter (1) sowie zwischen der Gabelung (16 b) und dem Kühler (3) ein Absperrventil (19, 20) angeordnet ist und daß
• g) die Absperrventile (19, 20) über die den Heiz- Kühl-Zyklus der Anlage regelnde Elektronik regel­ bar sind derart, daß während der Heizphase das Absperrventil (20) in dem Leitungsarm (16 b) zum Kühler (3) schließbar und während der Kühlphase das Absperrventil (19) in dem Leitungsarm (16 a) zum Heizbehälter (1) schließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizbehälter (1) ein im wesentlichen quader­ förmiger Hohlkörper ist, dessen Innenraum als mäandrischer Kanal mit geradlinig parallel nebenein­ anderliegenden Mäanderschleifen ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mäanderschleifen-Schenkeln des Heiz­ behälters (1) jeweils ein sich wenigstens fast über die ganze Länge eines Mäanderschleifen-Schenkels erstreckendes Heizelement (4) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) plattenförmig ausgebildet sind und gemeinsam mit in dem Heizbehälter (1) angeordneten Umlenkwänden (1 a) in wechselnder Anordnung Wände des mäandrischen Kanals bilden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) plattenförmig ausgebildet sind und zur Bildung eines mäandrischen Kanals im Heizbehälter (1) von zwei einander gegenüberliegen­ den Behälter-Seitenwänden in wechselnder Anordnung parallel zueinander und senkrecht zu den Behälter- Seitenwänden in den Behälterraum hineinragen, wobei zwischen den freien Enden der Heizelemente (4) und der jeweils gegenüberliegenden Behälterwand ein dem Kanalquerschnitt entsprechender Durchlaß zu den benachbarten Kanalschleifen vorhanden ist.