DE3909872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperie­ ren eines flüssigen Wärmeträgers, insbesondere Öl, in einer Anlage zum Herstellen von Formkörpern aus Kunst­ stoff mittels temperierter Formen wobei der Wärmeträger

• - außerhalb der Formen in einem Heizbehälter mit einer steuerbaren Heizeinrichtung erwärmt oder in einem Kühler gekühlt und mittels einer Pumpe durch einen Vorlauf-Rohrleitung zu den Formen gefördert wird,
• - die Rücklauf-Rohrleitung an einer Gabelung in zwei nebeneinander verlaufende Leitungsarme geteilt ist.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE-AS 12 96 333 bekannt. Dabei wird als Wärmeträger Öl verwendet, welches außerhalb der Formen in einem Heizbehälter erwärmt oder in einem Kühler gekühlt und mittels einer Pumpe den Formen zugeführt wird und zwar abwechselnd als Heizmaschinen, damit ein im Formhohlraum im rieselfähigem Zustand eingebrachtes Material an der Forminnenwand schmilzt, und als Kühlmaschinen, damit der geformte Gegenstand in der Form erstarrt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Temperieren von Formen durchströmt der Wärmeträger Öl auf seinem Rücklauf zum Heizbehälter Öl einen Kühlbehälter. Dieser bildet einen Abschnitt der Kreislauf-Leitung und ist von einer Kühlwasser- Rohrleitung durchzogen, die innerhalb des Kühlbehälters zu einer Rohrwendel geformt ist. Im Vorlauf dieser Kühlwasser-Rohrleitung ist ein Magnetventil angeordnet, welches zur Regelung der Kühlwassertemperatur von einem elektronischen Drei-Punkt-Regler gesteuert wird, der mit einer zwischen dem Heizbehälter und der Pumpe im Ölkreislauf angeordneten Temperatur-Meßstelle verbun­ den ist und der auch die Heizeinrichtung in dem Heiz­ behälter steuert.

Die Rückkühlung des Öls ist erforderlich, wenn bei intermittierenden Formungsverfahren, z. B. Spritzguß, in den Formwerkzeugen durch den schmelzflüssig einge­ brachten Kunststoff ein Wärmeüberschuß entsteht, z. B. bei der Herstellung von Spritzgußteilen, die im Ver­ hältnis zur Formoberfläche sehr voluminös sind.

Die bekannte Vorrichtung hat in der Wegführung des Wärmeträgers erhebliche Mängel. Davon sind sowohl die Balance zwischen Erwärmung und Kühlung, als auch der Strömungsverlauf innerhalb des Heizbehälters be­ troffen.

Der Rücklauf des Wärmeträgers hat keinen anderen Weg als durch den Kühler. Das bedeutet, daß der Wärmeträ­ ger auch dann abgekühlt wird, wenn eine Kühlung gar nicht erforderlich ist. In der Kühlrohrwendel und in der Kühlwasserrücklauf-Rohrleitung findet infolge­ dessen eine übermäßig starke Kesselsteinablagerung statt, die diese Leitungsstelle bald erheblich verengt und die Kühlfunktion beeinträchtigt. Zu deren Behebung ist es dann erforderlich, die Kühleinrichtung ausein­ anderzunehmen 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 Drei-Punkt-Regler gesteuerte Magnetventil im Vorlauf der Kühlwasser-Rohrleitung trotz Erhalt des elektrischen Schaltimpulses nicht schließt, weil die Vorsteuerbohrung im Ventil verschmutzt ist. Dann wird der Wärmeträger zwangsläufig auch während der Heiz­ phase durch den Kühler geleitet. Das Öl wird also gleichzeitig im Kühler gekühlt und im Heizbehälter erhitzt. Das hat wiederum einen unnötig hohen Energie­ verbrauch zur Folge.

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 Wärmeträgers mündet im unteren Wandbereich in den Heizbehälter und die Vorlauf-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 als Wärmeträger ver­ wendete Öl nicht gleichmäßig erwärmt wird. Die an der Temperaturmeßstelle im Vorlauf gemessene Öltemperatur ist nur ein Durchschnittswert aus überhitztem und untertemperiertem Öl. Teilweise 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 da­ bei entstandene Ölkohle setzt sich zum Teil an den Heizelementen fest und führt im übrigen zur Verschlam­ mung des Öls. Dies hat außer einem hohen Ölverbrauch auch einen erheblichen Aufwand an Wartungsarbeiten zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der in der Beschreibungseinleitung definier­ ten Gattung so zu gestalten, daß die Temperatur des Wärmeträgers auf einer vorbestimmten Höhe konstant gehalten wird und der Verbrauch an Kühlwasser, Wärme­ träger-Öl und Energie sowie der Aufwand an Wartungs­ arbeiten auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine solche Vorrichtung die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 auf­ weist.

Vervollkommnungen und alternative Lösungsvorschläge gehen aus den Ansprüchen 2 bis 4 hervor.

Die in Abhängigkeit von der in den Formwänden herr­ schenden Temperaturen gesteuerte Wegführung des aus den Formwänden zurückströmenden Wärmeträger-Öls erfolgt derart, daß es nur noch bei Wärmeüberschuß in den Formwänden über den Kühler - an dem Heizbehälter vorbei - geleitet wird und bei Wärmedefizit in den Formwänden am Kühler vorbei direkt durch den Heizbehälter strömt. Das bringt den Vorteil, daß der Verbrauch an Energie sowie der Kühlwasserverbrauch und die damit verbundene Kessel­ steinablagerung in dem Kühler erheblich eingeschränkt werden.

Die strömungstechnische Verbesserung im Heizbehälter durch seine Ausbildung als mäandrischer Kanal bringt den Vorteil, daß die Verkokung des Wärmeträger-Öls an den Heizelementen praktisch verhindert und seiner Ver­ schlammung 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 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein Schaltschema der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführung des Heizbehälters nach Anspruch 3,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführung des Heizbehälters nach Anspruch 4.

In der Zeichnung sind die für die Verständlichmachung der Erfindung nicht erforderlichen Elemente der Anlage wie z. B. die Formwerkzeuge und die Steuer- und Regel­ elektronik nicht dargestellt. Die wesentlichen Elemente sind ein mit Wärme­ träger-Öl gefüllter Heizbehälter 1, der einen Teil des Wärmeträgerkreislaufs bildet, sowie eine das Öl in einem Kreislauf fördernde Pumpe 2 und ein das aus den Formwänden zurückkommende Öl abkühlender Kühler 3.

Der Heizbehälter 1 ist als mäandrischer Kanal mit geradlinig parallel nebeneinanderliegenden Mäander­ schleifen ausgebildet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist er aus einem quaderförmigen Hohlkörper dadurch zu einem mäandrischen Kanal gestal­ tet, daß wechselseitig von zwei einander gegenüber­ liegenden Seitenwänden Umlenkwände 1a in den Behälter­ raum soweit hineinragen, daß zwischen ihrem freien Rand und der gegenüberliegenden Behälterwand ein dem Kanalquerschnitt entsprechender Durchlaß in die be­ nachbarten Kanalschleifen vorhanden ist.

In den Schleifenschenkeln sind jeweils ein sich fast über die ganze Länge eines Schleifenschenkels erstreckendes röhrenförmiges Heizelement 4 angeordnet. Die intermittierende Heizleistung der Heizelemente 4 wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Elek­ tronik in Abhängigkeit von der für die Formwände vor­ gegebenen Temperatur geregelt.

Der Heizbehälter 1 ist durch eine Vorlauf-Rohrleitung 5 mit den Formen verbunden. In der Vorlauf-Rohrleitung 5 ist die Pumpe 2 angeordnet. Zwischen dem Heizbehäl­ ter 1 und der Pumpe 2 ist ein Ausdehnungsbehälter 6 mit einer Niveau-Überwachungseinrichtung 7, einer Befüllöffnung 8 und einer Entlüftungsöffnung 9 durch ein Verbindungsrohr 6a 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- Rohrleitung 16 ist in zwei Leitungsarme 16a, 16b gegabelt. Der eine Leitungsarm 16a führt durch den Heizbehälter 1 in die Vorlauf-Rohrleitung 5 zur Pumpe 2. Der andere Leitungsarm 16b führt über den Kühler 3 in die Vorlauf-Rohrleitung 5 zur Pumpe 2. Aus dem zum Heiz­ behälter 1 führenden Leitungsarm 16a führt eine Ver­ bindungs-Rohrleitung 17, in der ein Druckregelventil 18 angeordnet ist, hinter dem Strömungswächter 13 in die Vorlauf-Rohrleitung 5.

In den Leitungsarmen 16a, 16b der Rücklauf-Rohrleitung sind je ein Absperrventil 19 bzw. 20 angeordnet. Diese sind über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Temperatur in den Formwänden steuerbar in der Weise, daß bei Wärmeüberschuß in den Formwänden das Absperr­ ventil 19 in dem zum Heizbehälter 1 führenden Lei­ tungsarm 16a geschlossen wird, so daß der Ölrücklauf über den Kühler 3 geleitet wird, während bei Wärme­ defizit in den Formwänden das Absperrventil 20 in dem zum Kühler 3 führenden Leitungsarm 16b geschlossen wird, so daß der Ölrücklauf unter Umgehung des Kühlers 3 durch den Heizbehälter 1 geleitet wird.

Der Kühler 3 besteht aus einem einen Abschnitt des Wärmeträger-Kreislaufs bildenden Behälter 3a, in dem eine Kühlwasser-Rohrwendel 3b angeordnet ist. Dem Kühler 3 wird nach Bedarf Kühlwasser durch eine Kühl­ wasser-Vorlaufleitung 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 gemäß Fig. 2 sind die Heizelemente 4 plattenförmig ausge­ bildet und bilden gemeinsam mit in dem Heizbehälter 1 angeordneten Umlenkwänden 1a parallel zu diesen in wechselnder Anordnung in den Behälter hineinragende Wände des mäandrischen Kanals.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Heizbehälters 1 gemäß Fig. 3 sind die Heizelemente 4 ebenfalls 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 4 und der jeweils gegen­ überliegenden Seitenwand des Behälters ein dem Kanal­ querschnitt entsprechender Durchlaß zu den benachbar­ ten Kanalschleifen vorhanden ist. Diese Ausführungsform gewährleistet einen sehr gleichmäßigen Kontakt des Wärmeträger-Öls mit den Heizelementen 4 bei seinem Durchfluß durch den Heizbehälter 1.

Claims (5)

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

• a) außerhalb der Formen in einem Heizbehälter mit einer steuerbaren Heizeinrichtung erwärmt oder in einem Kühler gekühlt und mittels einer Pumpe durch eine Vorlauf-Rohrleitung zu den Formen geführt wird, wobei
• b) die Rücklauf-Rohrleitung an einer Gabelung in zwei nebeneinander verlaufende Leitungsarme geteilt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) der eine Leitungsarm (16a) durch den Heizbehäl­ ter (1) in die Vorlauf-Rohrleitung (5) zur Pumpe (2) und der andere Leitungsarm (16b) durch den Kühler (3) in die Vorlauf-Rohrleitung (5) zur Pumpe (2) führt,
• d) daß der Heizbehälter (1) die Form eines im wesentlichen quaderförmigen Hohlkörpers hat dessen Innenraum als mäandrischer Kanal mit geradlinig parallel nebeneinanderliegenden, umströmten Heizelementen (4) ausgebildet ist,
• e) daß in jedem Leitungsarm (16a, 16b) der Rück­ lauf-Rohrleitung (16) zwischen der Gabelung (16c) und dem Heizbehälter (1) sowie zwischen der Gabelung (16c) und dem Kühler (3) ein Absperr­ ventil (19 bzw. 20) angeordnet ist,
• f) daß die Absperrventile (19, 20) in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Temperatur in den Form­ wänden derart regelbar sind, daß bei Erwärmungs­ bedarf in den Formwänden das Absperrventil (20) in dem Leitungsarm (16b) zum Kühler (3) schließ­ bar und bei Wärmeüberschuß in den Formwänden das Absperrventil (19) in dem Leitungsarm (16a) zum Heizbehälter (1) schließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich das Heizelement (4) fast über die ganze Länge einer Mäanderschleife des Kanals erstreckt.

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

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 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.