DE6600594U - Verfahren und vorrichtung zur beheizung und/oder kuehlung von formen - Google Patents

Description

faschine zum Herstellen von Kunotstoffkörpern unter Beheizen und/oder Kühlen.^

Das Illuster betrifft eine Raschine zum Herstellen von !iunststoffkörpern unter Beheizen und/oder Kühlen, versehen mit einer doppsltuandigen Form, insbesondere Rotationsform, in deren Formwandung an einer Eingangsstslle eine Zulauflextung und an einer Ausgangsstelle eine Rück* laufleitung für das Heiz- bzw. Kühlmedium münden, und mit einer in der Zulaufleitung angeordneten Druckpumpe zum Durehpumpen des Heiz- bzw. Künirnsdiums ins Kreislauf.

Solche Formen sollen möglichst dünnwandig sein, damit sie schnell erhitzt und schnell wieder abgekühlt werden können. Andererseits müssen sie dem Dtuek dös uurehge— pumpten Heiz- bzw. Kühlmediums standhalten Können. Dies macht insbesondere hai großen Formsn Schwierigkeiten.

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Hinweis: Diese Unterlage (Siscnre&uns and SSufeönsprJ kf die zufafzf

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•uses recht!fc!ten Inlerssiss gsbuhrsnnei eingssshert werden. Auf Aniroy wer-Jen tcrtcu oueh Fos&spHen oder RIm- ■W«ve 2U den öWfchen Preisen geliefert. Deutsches Potentamt. Gefarau^smusrecstelle.

Ferner sollen die Formen, die im Rotationsverfahren eingesetzt werden, möglichst leicht und platzsparend sein,, Sei bekannten Formen wirti das Heiz- bzw. Kühlmedium durch eine vor der Form angeordnete Druckpumpe mit Druck durch die Forra gepumpt. Um dem hierbei auftretenden Druck standhalten zu können, sind dig bekannten Formsn verhältnismäßig stark gebaut. Dementsprechend uiar es nicht möglich, große Formen auf diese Weise zu erhitzen und zu kühlen. Einerseits hätte dies ein zu großes Gamicht und zu große Abmessunaan ergeben, andererseits hätten nach der bekannten Methode erhitzte und gekühlte große Formen nicht schrsaii genug erhitzt und schnell genug mieder abgekühlt luesden können.

Dem muster liegt die Aufgabe zugrunde, eine Iflaschins der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, auch verhältnismäßig große Formen bei iVJrhältnismäßig kleinem Gewicht mit gutem Wirkungsgrad direkt zu beheizen, indem durch die doposimandige Fo?m im Kreislauf das Heiz- bz«j. Kühlmedium geleitet mirdo In Lösung dieser Aufgabe ist musta?03mäß zusätzlich in der Rücklaufleitung eine Saugpumos angeordnet* Dadurch wird das in die Formiaandung durch die Druckpumpe eingepumpte Heiz- bziDo Kühlmedium zugleich am Ausgang mit einem Saugriruc'i abgesaugt. Dadurch uiird das Forminnere

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entlastet und dis Umwälzung gsht sshsielier vor sich. }\

a ist in der Rüeklaufieitung eins Saugpumpe mit eines· so hohen Förderleistung angeordnet, daß sine wesentliche Verringerung des sonst dureh dis Druck pumpe in der "orm erzeugten Überdruckes eintritt_o Bei sinsr bsvor^uoten Ausfü.hrurtnsasx d^s SSust-ars ist- in dar Rücklaufleitung eine Saugpumpe angeordnet, deren Förder

leistung etwas höher ist als die der Druckpumpe» |i

Durch diese mustergsmäße Anordnung einer zusätzlichen Saugpumpe in derjsücklaiifleitung laird das Entstehen eines

Überdruckes in dsr Form weitgehend oder ganz vermieden, so daß auch sehr große Formen verhältnismäßig dünnwandig gebaut und damit gut beheizt bziu« gekühlt umrdsn können.

Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß nicht in an sich dickwandigen Formen Kanäle für das ifledium vorgesehen werden müssen, sondern daß eine möglicherweise sehr dünn- \ uiandige Form_f auch wenn sie eine erhebliche Größe hat, \ von einem ebenfalls dünnwandigen Blechmantel umgeben tuird_t um so einen Hohlraum zu bilden, durch den das Heiz- oder , Kühlmedium hindurchgeleitet werden kann. Durch die mustergemäße Ausbildung der maschine wird geu/ährleistnt, daß

dis auf die indungen einer solchen Form ausgeübten 1

Kräfte vernachläosigbar klein gt!.-'''"n werden können \.

und dann nicht die Gefahr besteht, daß es zu irgend- f

welchen schädlichen Dsformationen kommt. Hlustergemäß

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ist es möglich, infolge des gleichzeitigen Einpumpens und Absaugens,des Heiz— bzw» Kühimediums, insbssondere einer Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit, dieses mit großer Geschwindigkeit umzuwälzen, so daß das Temperaturgefälle vom Eingang zum Ausgang des Heiz- bzuj. KühlT..adiums klein ist und demnach auch sehr große Formen suf einer genau bestimmbaren, gleichbleibenden Temperatur gehalten werden können» Dies ist wichtig, da gerade bei großen Formen eine gleichmäßige Beheizung häufig für die Qualität dBr damit hergestellten Kunststcffkörper ausschlaggebend ist.

Besondere Schwierigkeiten entstehen ferner beim Umschalten von Heizen auf Kühlen und umgekehrt, da des Heiz— und Kühlmedium möglichst uienig durchmischt werden sollen. Zu diesem Zweck sind bei bekannten Anordnungen am Eingang und am Ausgang der Form für die das KUhI- oder Heizmedium durch die Form führenden Kanäle Ventile angeordnet, die entsprechend umgeschaltet werden, so daß die ganze Form entweder in einen Kühlkreislauf oder in einen Heizkreisiauf Bxngesühaltst ist. Um zu verhindern, daß nach dem Umschalten z. B₀ von Heizen auf Kühlen das noch in den Kanälen der Form befindliche Heizmedium in dan Kühlkreislauf gepumpt wird, andererseits beim Umschalten von Kühlen auf Heizon das noch in dar Form befindliche Kühlmittel

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in den Heizkreislauf gepumpt wird, müßte das Auslassventil mit entsprechender Zeit.varzögerung umgeschaltet werden. Selbst wenn das Auslassventil in dieser Weise gesteuert wird, findet doch im Innern der Form eine Durchmischung von Heiz- und Kühlmedium statt, denn das eine illedium muß durch das andere aus der Form gedrängt werden.

Die mustergemäße maschhe wird in dieser Einsicht, wenn durch die Formwandung abwechselnd ein Heizmedium und

ein Kühlemdium gepumpt wird, dadurch wesentlich vereinen]
bB38ert, daß zmischenjin der Zulaufleitung angeordneten Absperrventil und der Form ein Belüftungsventil angeordnet ist. Damit kann beim Ulechsel des mediums die Zufuhr des einen mediums gestoppt, das. Formtuandinners belüftet und dieses eine medium aus der Formwandung vollständig abgesaugt werden, worauf das Belüften beendet und das andere medium eingepumpt wird. Dadurch wird vermieden, daß das Heiz- und Kühlmedium unmittelbar aufeinander treffen. Das in die heiße Form eingeleitete Kühlmedium arbeitet lediglich gegen eine Luftmsngg an, die leicht entweichen kann, so daß durch die Erwärmung des KUhlmediums kein zusätzlicher Druck aufgebaut wird. Ist dann das ganze System mit dBm Kühlmedium gefüllt, so sorgt wiederum das Absaugen des mediums dafür, daß sich auch dann keine in irgendeiner Weise nachteiligen Drücke aufbauen können,

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Dadurch, daß mustergemäß jeglichB Durchmischung von Heiz— und Kühlmedium vermieden lyird, ist - nsben den durch die wesentlich geringeren üJäime— bzuu Kältever— luste erreichten wirtschaftlichen Vorteilen — in jedem Fall eine sehr rar hg Erwärmung und auch eine sehr rsschs Kühlung der Form auf eine sshr genau definierte Tsmpsratur möglich, uiöS zur Hsrsts-ilung einwandfreier Kunststaffkörper außerordentlich wichtig ist. Dis genau definierte Temperatur mird dabei sehr schnall erreicht, tueil dif3 zu erwärmenden bziu« zu kühlenden !Hassen hei Anutandung des rauste?=- gemäßen zusätzlichen Absaugens auf einem Minimum gehalten u/erden,

Weitere Einzelheiten und l/orteile des iTlusters ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der mustergomäßen iflaschino und aus den Schutzansprüchen. Di.e in der Zeichnung im einzelnen achematisch dargestellten Teile und Aggregate sind in dem beschriebenen Ausführunrsbeispiel in einer Maschine zusammengofaßt.

Diesa in der Zeichnung schematisch datgastellte maschine weist einen Behältpr 1 für ein Heizmedium

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und einen Behälter 2 für das Kühlmedium auf. Als Heiz- und auch als Kühlmedium kann beispielsweise Öl Vertuen-

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dung finden» Es ware auch beispielsweise möglich, als fjsi2msdit!~ DäRspf und sis KUhlrnsdiun! !L'ssss? *u Als Heizmedium kommen weiterhin beispielsweise Salzschmelzen in Frage.

Von dem Behälter 1 für das Heizmedium führt eine Zulaufleitung 3, die nahe dom Boden des Behälters 1 angeschlossen ist, zu einem an dem oberen Teil der doppelwandigen Form 5 angeschlossenen Zulaufleitungsabschnitt 4, Von dem Boden des Behälters 5 gaht ein Rücklaufleitungsabschnitt 6 ab, der durch oins zum oberen Teil des Behälters 1 führende Rücklaufleitung 7 fortgesetzt wird. An den der Form 5 zugeordneten Zulaufleitungsabschnitt 4 ist auch die von dem Behälter 2 für das Kühlmedium ausgehende Zulaufleitung B angeschlossen, die ebenfalls nahe dem Boden des Behälters 2 angeschlossen ist, während der von der Form 5 ausgehende Rücklaufleitungsabschnitt 6 außer durch die Rücklaufleitung 7 auch noch durch eine zu dem Behälter 2 führende Rücklaufleitung 9 fortgesetzt ist. In den Zulauflsitungen 3 und 8 ist jeweils nahe dem Behälter 1 bzw. 2 sine Druckpumpe 10 bzta. 11 angeordnet, die dazu dient, das flledium aus dem jeweiligen Behälter abzusaugen und in die Form 5 zu

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drücken. Demit dabei nicht von dsm einen Behälter in den anderen das medium Übertreten kann, aind nahe der Verbindungsstelle der Zulaufleitungen Ξ und 8 mit dem der Form 5 zugeordneten gemeinsamen Zulaufleitungsabschnitt 4 Rückschlagventile 12 und 13 angeordnet» die jeweils nur einen Durchtritt des mediums in Richtung vom Behälter zur Form zulassen. Shnlich sind auch in den in den Behältern 1 und 2 zugeordneten Rückioufleitungen 7 und 9 nahe den Behältern Pumpen 14 und 15 angeordnet, die das medium aus der Form 5 absaugen und in den Behälter 1 bzw. 2 zurückfordern. Weiterhin sind auch in den Rücklaufleitungen 7 und 9 Rückschlagventile 16 und 17 angeordnet, die nur einen FIüd des msdiüroS von der Form zurück in den Behälter zulassen und ein überströmen von medien von einem Behälter zum anderen verhindern. An den der Form 5 zugeordneten gemeinsamen Zulaufleitungsabschnitt 4 ist weiterhin eine Stich-.leitung 18 mit einem Belüftungsventil 19 angeschlossen, das normalerweise geschlossen und nur bei Bedarf geöffnet wird.

Zum Beheizen der Form 5 werden beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Steuervorrichtung, die ein Zeitschaltesrk aufweisen kann, die beiden Pumpen 10 und 14 eingeschaltet, so daß von der Pumpe 10 übsr die Leitungen 3 und 4 das in dem Behälter 1 auf einer OÖ0594

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bestimmten Temperatur gehaltarm Heizmedium in die hohlo Doppelwand der Form 5 hineingedrückt und von dor Pumpe 14 über dia Leitungen 6 und 7 wieder aus dar Form 5 abgesaugt und in den Behälter 1 zurückgefordert wird. Das Absaugen dee Heizmediums aus tier

Form 5 gewährleistet, daß sich in dem von den Doppel-

Bänden der Form gebildeten Hohlraum kein überdruck aufbaut. Das Rückschlagventil 13 verhindert* daß Hsizmedium in Richtung auf den Behälter 2 für das Kühlmedium gedrückt wird« Ähnlich verhindert auch das Rückschlagventil 17, daß von der Pumpe 14 aus dem Behälter 2 Kühlmedium angesaugt wird.

Soll nun nach einer gewissen Zeitspanne die Form nicht länger beheizt, sondern gekühlt werden, so wird zunächst die Pumpe 10 stillgesetzt und dadurch die Förderung von Hsizmedium in Richtung auf die Form 5 beendet. Zugleich wird das Belüftungsventil 19, das beispielsweise ein fflagnstventii sein kanij geöffnet. Infolgedessen ist es möglich, daß von der Säugpumpe

ΐ das Hsizmsdium gänzlich aus aev Form 5 abgesaugt wird,

Nach βϊπθγ gewissen Zeitspanne^ die mit Sicherheit ausreicht, um die Form 5 vollständig vom Heizmedium zu entleeren, wird dann das Belüftungsventil 19

sisdsr geschlossen, die Saugpumpe 14 stiiiaesetzt, [

und es werden die Pumpen 11 und 15 in Gang gesetzt,

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die nun das Kühlmedium aus dem Behälter 2 über die Leitungen 8 und 4 in die Form S befördern und bus der Form über die Leitungen 6 und 9 wieder zurück in den Behälter 2 absaugen. Nach Abschluß der Kühiperiede wird dann wieder zunächst nur die Druckpumpe 11 stillgssstzt und das Belüftungsventil 19 geöffnet, so daG die Saugpumpe 15 die Form 5 entleeren kann. Während der Kühlpsriode verhindert das Rückschlagventil 12, daß Kühlmedium in den Behälter 1 gedrückt werden kann, und das Rückschlagventil 16, daß Heizmediurn aus dem Behälter 1 abgesaugt werden kann.

Durch die mustergemäße Anordnung wird gewährleistet, daß beim Wachsei von der Heizperiode zur Kühlperiode und umgekehrt die beiden medien nicht miteinander in Berührung kommen. Weiterhin werden auch beim Wechsel des mediums starke Druckschwankungen dadurch vermieden, daß das medium gegen ein Luftpolster anarbaitet, welches das medium leicht vor sich hertraiben kann und verhindert, daß irgendwelche wesentlichen Drücke auftreten.

Eine gleichmäßige Temperatur der Form während der Heiz periode und auch während der Kühlperiods wird am besten dadurch gewährleistet, daß das Heizmedium und such das Kühlmedium im Behälter 1 bzsu ₌ 2 auf einer gewünschten konstanten Temperatur gehalten wird. Zu

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diesem Zweck ist in dem Behälter 1 eine elektrische I Heizspirale 21 angeordnet, die den besonderen Vorteil ! hat, daß die Energiezufuhr besonders leicht gesteuert f suerdan kann. Es versteht sich jadoch, daß statt dessen beispielsweise auch Heizschlangen für Dampfbeheizung j oder dgl. oder eine Öl— oder Gasbefeuerung des Behälters Verwendung finden könnten. Um innerhalb des Behälters für einen Temperaturausgleich zu sorgen, ist eine Umgehungsleitung 22 mit einer Umwälzpumpe vorgesehen, die das Heizmedium nahe dem Boden des Behälters 1 absaugt und oberhalb des Fliissigksitsspiegels 24 dem Behälter wieder zuführt. Der Flüssig-

keitsstand im Behälter 1 wird durch einen Schwimmer 25 überwacht. Im übrigen mündet auch dia Rücklaufleitung 7 oberhalb des Flüssigkeitsspiagels 24 in den Behälter 1, uodurch eine wirksame Entlüftung des Heizmediums erzielt wird.

Der Behälter 2 ist im wesentlichen gleictyauPgebaut wie der Behälter 1 und weist ebenfalls eine Umgehungsleitung 22 mit einer Pumpe 23 zum Umwälzen des Kühlmediums und einen Schiaimmsr 25 zur überwachung des Standes des Kühlmediums auf. Zur Abfuhr der von dem Kühlmedium aufgenommenen Wärme dignt hier ein Kühls'r 26, dam Ubor Leitungan 27 ©in KUn. ..ittal zugeführt uiird und der untarhalb dos FlüBsigkeitsspiagels 24

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angeordnet Ist, um die Bildung von Kondenswasser zu vermeiden. Um eins wirksame Kühlung zu gewährleisten, isird das über die Rücklaufleitung 9 zurückgeführte Kühlmedium bis zum Kühler 26 geleitet und durch diesen Kühler hindurchgedrückto Hierdurch ujird Bin Vorbeiströmen dee Kühlmediums an der Künlsünlsfrgs 26 erssungsn, s§ss für sine« Wärmeaustausch besonders günstig ist.

Es versteht sich, daß die mustergemäße Lehre nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist_r sondern Abweichungen davon möglich sind. Solche Abweichungen können sich insbesondere daraus ergeben, daß die mustergemäße Anordnung verschiedenen Verwendungszwecken angepaßt wird. Die mustergsmäße Lehre kann selbstverständlich nicht nur bei RotationsmaschiniBn Anwendung finden, obwohl dort dis Vorteile besonders deutlich werden, sondern überall da, wo es gilt, Formen mit hohem Wirkungsgrad abuisensslnd zu erwärmen und zu kühlen, dio Form aber nicht besonders druckfest ausgebildet sein soll. So besteht das Problem des Erwiärmens und Kühlens von Formon auch bei Spritzgußmaschinen für Formkörper mit großem Volumen, so daß die mustergemäße Lehre auch bei solchen Formen mit Vorteil Anwendung finden kann.

Claims (6)

1. Patentanwalt Dipl. Ing. Hartmut Kehl D-7300 Esslingen Neckarstrasse 86 Telefon Stuttgart (0711) 359992
   cable «hakepat» esslingenneckar Deutsche Bank Esslingen 210906
   Postscheckamt Stuttgart 10004
   Chase Maihattan Bank New York Firma Thermovox GmbH
   Kunststoffmaschinen
   7304 Ruit Neufassung vom
   24. Oktober 1968
   Aniualtsakto 597 U 17 738/39e Gbm

   Schutzanspruchθ

   1, ITlaschina zum Herstellen von Kunststoffkörparn unter Beheizen und/oder Kühlen, versgheK «tiit einer doppeltuandigen Form, insbesondere Rotationsform, in deren Formwandung an einer Eingangsstelle eine Zulauf— leitung und an einer AusgangsstBlle eine RQcklaufleitung für das Heiz- bzuu Kühlmedium münden, und mit einer in der Zulaufleitung angeordneten Druckpumpe zum Durchpumpen des Haiz- bziu» Kühlmediums

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   net, daß zusatzlich in der RUcklaufleitung (6, 7; 6, 9) eins Saugpumps (14, 15) anggordnot ist.

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2. 2. ffipschine nach Anspruch 1, dadurch g y — kennzeichnetj daß in der Rücklaufleitung (6j ?r 6, 9) eine 5augpui.-!pe(i4, 15) mit sinar so hohen Förderleistung angeordnet ist, daß eine wesentliche x/erringerung des sonst durch die Druckpumpe (10, 11) ir der Form srzo'jgten Lberdruckes sintr'' tt ·
3. 3. Hflaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da3 in der Rücklauflei— tung (6, 7; 6, 9) eine Saugpumpe (14, 15) angeordnet ist, deren Förderleistung st-uias höher ist als die der Druckpumps. (10, 11).
4. 4. maschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,, daß zwischen einem ir· der Zulaufleitung (3; 3) angeordneten Absperrventil (125 13) und der Form (5) ein Belüftungsventil (19) angeordnet ist.
5. 5» maschine nach einem der Ansprüche 1-4 mit einem Heizkraio und einem davon getrennten Kühlkreis, die vor und hinter der Form über jeweilige Ventile an einen gemeinsamen ^ulaufleitungsabaehnitt bzw. einen gemeinsamen Rücklaufleitungsabschnitt angaschlossen sind und jeweils Bins eigene Druckpumpe

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   aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hbiz- und Kühlkreis jeweils eine eii-ane zusätzliche Saugpumpe (14, 15) in der jeweiligen eigenen Rücklaufleitung (7, 9) aufweisen und zwischen der jeweiligen Druck- bzw. Saugpumpe (10, 11 bzw. 14, 15) und der Einmündung der jeweiligen Zulauf- bzw. Rücklaufleitung (3, 8 bzw. 7, 9) in den gemeinsamen Zulauf- bzw. Rücklaufleifeungsabschnitt (4 bzw. 6) Rückschlagventile (12, bzw. 16, 17) angeordnet sind.
6. 6. maschine noch Anspruch 4 und 5, dad urch gekennzeichnet , daß eine Steuervorrichtung mit Zeitschaltinerk angsDrdnet ist, das räch einer gewissen Heizdauer, während die Pumpen (10, 14) des Heizkreisas eingeschaltet sind und das Heizmedium durch die Form (5) fördern, die Druckpumpe (10) des Heizkreises abschältet und ^as Belüftungsventil (19) öffnet, aber die zugeordnete Saugpumpe (14) des Heizkreises noch so lange «eiterlaufen läßt, bis mindestens die Form (5) von dem Hsizmedium entleert ist, das anschließend auch diese Saugpumpe (14) abschaltet, das Belüftungsventil (19) schließt und dann die Pumpen (11, 15) des Kühlkreises sinschaitefc, bis nach Ablauf einer gewissen Kuhlzeit diese Pumpen. (11 > 15) in dar

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   gleichen Folge etillgesstzt und das Belüftungsventil (19) geöffnet und geschlossen wird aie nach Ablauf der Heizperiode.

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