DE68910130T2

DE68910130T2 - System zum verteilen eines flüssigen stoffes.

Info

Publication number: DE68910130T2
Application number: DE89907021T
Authority: DE
Inventors: James Capadona; Walter Lutz; John Nett; Walter Schmitt
Original assignee: Signicast Corp
Current assignee: Signicast Corp
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: EP0425517A1; KR900701513A; US4971547A; DE68910130D1; WO1989011391A1; EP0425517B1; MX170671B; CA1325323C

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf ein System zur Verteilung einer flüssigen Substanz, wie z.B. Wachs, auf eine oder mehrere Arbeitsstationen und insbesondere auf ein System für die Lieferung von halbfestem Wachs zu einer oder mehreren Wachseinspritzpressen, die beim Gießen mit verlorener Gießform verwendet werden.

Hintergrund der Erfindung

Beim Gießen mit verlorener Gießform werden gewöhnlich drei prinzipielle Technologien verwendet, um Wachs in eine Metallform zu spritzen: das halbfeste Strangeinspritzen, das Pasteeinspritzen und das Flüssigkeitseinspritzen. Das halbfeste Einspritzen ist wegen der festen Stranggröße unwirtschaftlich. Das Pasteeinspritzen erfordert einen Bedienungsmann, um die Paste, wie sie benötigt wird, manuell in eine Spritzkammer zu schöpfen. Das erhöht den Zeit- und Arbeitsaufwand pro Stück. Beim Flüssigwachseinspritzen erhöht die erhöhte Temperatur des Flüssigwachses die Schrumpfung. Wenn das Wachs schrumpft, wird es von der Formoberfläche weggezogen. Um eine optimale Abmessungsintegrität der fertiggestellten Teile zu erreichen, muß eine solche Schrumpfung minimiert werden. Ein System zum Verteilen von flüssigem Wachs auf eine Reihe von Einspritzpressen ist im US-Patent Nr. 2.439.506, von Christian, ausgegeben am 28.Mai 1945, beschrieben.
Frazier, Jr. u.a., US-Patent 3.680.995 beschreibt eine Gießvorrichtung zum Erhalten von Wachs in einem halbfesten Zustand, zur Aufrechterhaltung dieses Zustandes und zum Einspritzen dieses Wachses unter Druck in eine Gießform. Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 12 basieren auf dem US-Patent 3.680.995.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Wachsverteilungssystem vor, das erfolgreich die Probleme löst, die mit dem Strangeinspritz-, Pasteeinspritz- und Flüssigkeitseinspritzverfahren verbunden sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß kann ein Verteilungssystem, das beim Gießen mit verlorener Gießform Verwendung findet, eine flüssige Substanz, wie z.B. Wachs in Form eines kontinuierlichen Stroms bei einer genau gesteuerten, vorher festgelegten Temperatur auf mindestens eine Arbeitsstation, wie z.B. eine Wachseinspritzpresse mit einer Form, verteilen. Ein solches System schließt ein Zuführungssystem ein, das die Substanz in flüssiger Form anliefert, einen Wärmeaustauscher, der die flüssige Substanz aufnimmt und sie auf einen halbfesten Zustand abkühlt, wahlweise einen Sammler zum Speichern der halbfesten Substanz, bis sie benötigt wird und einen geeigneten Mechanismus zur Zuführung der halbfesten Substanz in einem kontinuierlichem Strom zur Arbeitsstation.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung kühlt ein Wärmeaustauscher, in dem sich ein gleitkolbenähnliches Bauteil befindet, das flüssige Wachs von einer relativ höheren Temperatur auf die gewünschte Einspritztemperatur ab und entleert das abgekühlte Wachs in einen Sammler, in dem das Wachs gespeichert wird, bis es in in die Arbeitsstation gepreßt wird. Der Wärmeaustaustauscher kann eine dünne Wärmeaustauschkammer aufweisen, die zwischen einem Paar von Schalen gebildet wird, das die erforderliche Verweilzeit zur Reduzierung der Wachstemperatur durch Maximierung der Schalenfläche, die sich mit einem Wärmeaustauschmedium für ein vorgegebenes Wachsvolumen in Kontakt befindet, minimiert. Der in der Wärmeaustauschkammer angeordnete Kolben bildet eine physikalische Barriere zwischen dem Wachs mit der höheren und dem Wachs mit der geringeren Temperatur und verhindert somit ein Durchdringen, wenn das flüssige Wachs das halbfeste Wachs aus dem Wärmeaustauscher in den Sammler drückt. Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zum Verteilen einer halbfesten Substanz, z.B. das erfindungsgemäße System, vor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen, in denen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, bedeuten:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführung des Wachsverteilungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ohne das Temperatursteuersystem;
Fig. 2A ist eine partieller Grundriß, teilweise als Schnitt ausgeführt, der Sammler/Wärmeaustauscher-Kombination des in Fig. 1 gezeigten Systems und enthält in schematischer Form Ventilpaarkomponenten für einen der dargestellten Wärmeaustauscher;
Fig. 2B ist ein partieller Schnitt eines Wärmeaustauschers und des in der unteren rechten Ecke von Fig. 2A dargestellten Auslaßventils;
Fig. 3A ist ein partieller Schnitt des Ringwärmeaustauschers und des Ringkolbens von Fig. 2A;
Fig. 3B ist ein Schnitt des Ringwärmeaustauschers entlang der Linie IIIB-IIIB in Fig. 3A;
Fig. 4A ist eine Ansicht der Wachseinspritzpresse der Fig. 1 von oben;
Fig. 4B ist eine Seitenriß, teilweise als Schnitt ausgeführt, der Presse der Fig. 4A entlang der Linie IVB-IVB in Fig. 4A;
Fig. 5 ist eine Ansicht der Sammler/Wärmeaustauscher-Kombination von Fig. 1 und 2A, umgeben von einer Wärmeisolierung;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das detailliert den Betrieb der Wachseinspritzpresse der Fig. 1 erläutert;
Fig. 7A ist ein Flußdiagramm, das detailliert den Betrieb der Wärmeaustauscher im in Fig. 1 gezeigten Wachszubereitungssystem erläutert;
Fig. 7B ist ein Flußdiagramm, das detailliert den Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Wachszuführungssystems erläutert;
Fig. 8 ist eine Vorderansicht, teilweise als Schnitt entlang der Linie VIII-VII in Fig. 4B ausgeführt und erweitert, um den Sammler mit einzubeziehen;
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht des Schaltplanes der in Fig. 1 gezeigten Systemsteuerung;
Fig. 10 ist ein partieller Aufriß, teilweise als Schnitt ausgeführt, des linken Sammlers der Presseneinheiten aus Fig. 1 und 4;
Fig. 11 ist ein Schnitt des in Fig. 10 gezeigten Spritzkammerkolbens;
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht eines im erfindungsgemäßen Wachsverteilungssystem verwendeten Temperatursteuerungssystems;
Fig. 13 ist ein Aufriß des in Fig. 2A und 2B gezeigten Kolbenanschlages und
Fig. 14 ist ein Aufriß des rechten äußeren Endbleches des in Fig. 2A und 2B gezeigten Wärmeaustauschers.

Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Wir beziehen uns auf Fig. 1. Ein Wachsverteilungssystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine kontinuierliche Zufuhr von halbfestem Wachs zu einer oder mehreren Arbeitsstationen, z.B. zu einer Wachseinspritzpresse 400 vor. Das System schließt vorzugsweise ein Wachszufühungssystem 500 mit einem Rohrleitungsnetz 600, einem Wachszubereitungssystem 200, einer Wachseinspritzpresse 400, einem automatischen Steuerungssystem 300 und einem Temperatursteuersystem 800 ein. Die Wachseinspritzpresse 400 ist in der nachfolgend erläuterten Ausführung eine modifizierte Version einer konventionellen Formpresse.
Das System 100 pumpt generell heißen flüssigen Wachs vom Wachszuführungssystem 500 über die Rohrleitungen 600 in einen Wärmeaustauscher 210 des Zubereitungssystems 200, in dem eine vorher festgelegte Verzögerung ("Bewegungspause") zeitlich so ausgelegt ist, daß das Wachs auf etwa die gewünschte Temperatur für das Einspritzen in die Wachseinspritzpresse 400 abkühlen kann. Nach dem Abkühlen wird das Wachs in den Sammler 212 entleert, wo die gewünschte Temperatur aufrechterhalten wird, bis die Wachseinspritzpresse 400 Wachs fordert, wie nachfolgend beschrieben wird. Im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die gewünschte Wachseinspritztemperatur die Temperatur, bei der das Wachs halbfest ist, d.h. es sich in einem zubereiteten Zustand befindet. Typischerweise ist das im Temperaturbereich von etwa 45-52ºC für das Wachs der Fall, das beim Gießen mit verlorener Gießform verwendet wird und das mikrokristallinen Wachs, Harzadditive und wahlweise einen Füllstoff enthält.
"Halbfest" bedeutet hierin einen Zustand, den Wachs oder wachsähnliche Substanzen bei einer Temperatur etwas unter dem Schmelzpunkt der Substanz annehmen und bei dem sich die Substanz in einem Übergangszustand von fest zu flüssig befindet. Allgemein handelt es sich hierbei um den Bereich von etwa 0 bis 15ºC unter dem unteren Ende des Schmelzpunktbereiches für die Substanz. Bekanntlich unterliegen jedoch einige Substanzen nicht diesem Übergang. Im halbfesten Zustand ist eine Wachssubstanz fließfähig, jedoch nicht in dem Maße, wie die flüssige Form der Substanbz fließfähig ist. Während flüssiges Wachs unter Verwendung einer konventionellen Pumpe zirkulieren kann, kann halbfestes Wachs nicht so zirkulieren und muß stattdessen durch sehr leistungsstarke Pressen, wie z.B. die Wachseinspritzpresse 400 zum Fließen gezwungen werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 schließt das Wachszuführsystem 500 zweckmäßigerweise einen Festwachstank 524 ein, in den frisch hergestelltes Wachs oder durch Recycling gewonnenes Wachs in Form von Tafeln, Flocken oder Kugeln 525 gelagert wird. Das Wachs wird durch einen Erhitzer 520 in den flüssigen Zustand gebracht und tropft in einen Wachsbehälter 502. Im Behälter 502 hält ein Riihrwerk 518, angebracht mittels eines Befestigungsstabes 519 am oberen Rand des Behälters 502 das flüssige Wachs in konstanter Bewegung.
In Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Wachses und vom Toleranzbereich der fertiggestellten Teile, können dem Wachs Festwachssubstanzen oder andere Füllstoffe wie z.B. granulare Isophtalsäure, dem Wachs zugefügt werden, um die Schrumpfung zu verringern. Daher ist es wünschenswert, das flüssige Wachs in ständiger Bewegung zu halten, um zu verhindern, daß sich der Füllstoff niederschlägt. Ein konventioneller Erhitzer 527, verbunden mit dem Behälter 502, liefert ausreichende Wärme zum flüssigen Wachs im BehäLter, um das Wachs während des Systembetriebes in flüssiger Form zu halten. Die Rohrleitungen 600 sind vorzugsweise isoliert, um einen Wärmeverlust zu verhindern, erfordern jedoch keinen Wassermantel oder ein ähnliches Wärmeaustauschsystem, um die Temperatur des Flüssigwachses konstant zu halten.
Das flüssige Wachs wird vom Behälter 502 durch einen Auslaßkanal 506 mit einer Pumpe 504 herausgepumpt. Die Pumpe 504 schließt zweckmäßigerweise eine magnetbetätigte pneumatische Ventilwähleinrichtung 508 ein, die entweder eine Hoch- oder Niederdruckbetriebsweise in Reaktion auf die verschiedenen Bedingungen, wie später erläutert wird, wählt. In der Hochdruckbetriebsweise muß für flüssiges Wachs ein Mindestdruck von 1200 psi (84,4 kg/cm²), vorzugsweise mindestens 1500 psi (105,5 kg/cm²) durch die Pumpe 504 aufrecherhalten werden, um die Wärmeaustauscher effektiv zu füllen. Die Niederdruckbetriebsweise wird gewählt, um Energieverluste zu vermeiden, wenn sich das System 100 im Ruhezustand befindet. In der Niederdruckbetriebsweise braucht der Pumpendruck nur der Mindestdruck zu sein, der ausreicht, daß das flüssige Wachs wieder ausreichend zirkuliert. Für Wachs kann die Niederdruckbetriebsweise auf 10 psi (0,70 kg/cm²) gesetzt werden.
Ein Gegendruckventil 516 ist in einer Umlaufleitung 601 stromabwärts von jeder der in Reihe geschalteten Verzweigungsleitungen 606, 607 angeordnet. Eine Gegendruckventil-Stellantrieb 507 arbeitet in Tandemanordnung mit der Wähleinrichtung 508 zusammen, so daß, wenn die Pumpe 504 in der Niederdruckbetriebsweise fördert, der Stellantrieb 507 das Ventil 516 öffnet, damit das Wachs durch die Rücklaufleitung 601 umlaufen kann. Wenn die Pumpe 504 in der Hochdruckbetriebsweise fördert, schließt der Stellantrieb 507 das Gegendruckventil 516, so daß das gesamte Wachs in die Zubereitungsbaugruppe 200 eintritt. Die Hochdruck- und Niederdruckbetriebsweise der Pumpe 504 und der Zustand des Ventils 516 werden so, wie es erforderlich ist, variiert, entweder manuell oder durch ein automatisches Steuerungssystem 300, um das Wachs zur Wachszubereitungseinheit 200 zu liefern.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 1 und 2A. Die Wachszubereitungseinheit 200 schließt ein Paar von gleichen Wärmeaustauschern 210 ein, die mit den entgegengesetzten Seiten des Sammlers 212 verbunden sind. Die Hauptfunktion der Wärmeaustauscher 210 ist die Abkühlung des flüssigen Wachses, das vom Wachszuliefersystem 500 gepumpt wird, auf einen halbfesten Zustand, der für die Verwendung in der Wachseinspritzpresse 400 geeignet ist. Der Sammler 212 speichert eine große Menge des durch die Wärmeaustauscher 210 zubereiteten halbfesten Wachses, um die Anforderungen einer oder mehrerer Wachseinspritzpressen 400 zu erfüllen.
Jeder Wärmeaustauscher 210 besitzt zwei unabhängige Doppelventilsätze 244, 246, die mit ihm verbunden sind und die den Fluß des Wachses durch den Wärmeaustauscher regulieren. Ein erster Doppelventilsatz 244 besteht aus einem Einlaßventil 202 mit einem Durchmesser von einem Zoll, das zwischen einer Verzweigungs-Zuführungsleitung 606 des Rohrleitungssystems 600 und dem Wärmeaustauscher 210 angeordnet ist und einem Auslaßventil 204 mit einem Durchmesser von zwei Zoll am Ende des Wärmeaustauschers 210, vom Eingangsventil 202 entfernt, wobei das Ventil 204 den Wachsfluß zwischen dem Sammler 212 und dem Wärmeaustauscher regelt, aus einem Paar von Hydraulikzylindern 203, 205, die jedes der Ventile 202 bzw. 204 betätigen und aus einer Steuerung für den Doppelventilsatz 224, die mit jedem der Hydraulikzylinder 203, 205 verbunden ist, um gleichzeitig jedes der Ventile 202, 204 zu öffnen oder zu schließen.
Der zweite Doppelventilsatz 246 besteht aus einem Einlaßventil 206 mit einem Durchmesser von einem Zoll, angeordnet zwischen einer Verzweigungs-Zuführungsleitung 607 des Rohrleitungssystems 600 und dem Wärmeaustauscher 210, aus einem Auslaßventil 208 mit einem Durchmesser von zwei Zoll am Ende des Wärmeaustauschers 210, vom Eingangsventil 206 entfernt, wobei das Ventil 208 den Wachsfluß zwischen dem Sammler 212 und dem Wärmeaustauscher 210 regelt, aus einem Paar von Hydraulikzylindern 207, 209, die jedes der Ventile 206 bzw. 208 betätigen und aus einer Steuerung für den Doppelventilsatz 226, die mit jedem der Hydraulikzylinder 207, 209 verbunden ist, um gleichzeitig jedes der Ventile 206, 208 zu öffnen oder zu schließen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Wie in Fig. 2A gezeigt ist, sind die Ventile 202 und 208 an einem Ende des Wärmeaustauschers 210 an seinen entgegengesetzten Seiten angeordnet und die Ventile 204 und 206 sind in gleicher Weise am anderen Ende des Wärmeaustauschers 210 angebracht. Dadurch kann das Wachs in jeder Richtung dem Wärmeaustauscher 210 entlang seiner Länge zugeführt werden. In Abhängigkeit davon ist der Satz von Ventilen 202, 204 oder 206, 208 offen.
Die Doppelventilsatzsteuerungen 224 und 226 sind konventionelle federbelastete 4-Wege-Ventile, durch die Hyydraulikflüssigkeit über die Flüssigkeitszuführungsleitungen 253, 254 zu den jeweiligen Einlaßöffnungen 255, 256 jedes der Zylinder 203, 205, 207 und 209, wie gezeigt, zugeführt wird. Jedes 4-Wege-Ventil ist mit einer Hydraulikflüssigkeit-Druckquelle und einer äußeren Druckquelle in konventioneller Weise verbunden, um abwechselnd eine Vorwärts- und Rückziehbewegung der jeweiligen Zylinderkolben hervorzurufen. Mit der nachfolgend angeführten Ausnahme, sind alle Ventilsteuerungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, von diesem Typ und funktionieren in gleicher Weise.
Wir beziehen uns nun auf die Fig. 2B, die das Ventil 206 im Detail zeigt. Der Hydraulikzylinder 207 schließt einen zylindrischen Ventilkolben 264 ein, der in einer länglichen, rohrförmigen Ventilkammer 260 angeordnet ist, die in einem Ventilgehäuse 268 ausgebildet ist. In der illustrierten Ausführung besteht der Ventilkolben 264 aus einem relativ großen zylindrischen Metallventilkopf 272, einer Stange 273, die den Kolben 264 mit dem Zylinder 207 zwecks dessen Betätigung verbindet und einem hinteren Kolben 274, der mit der Stange 273 an deren Ende entfernt vom vorderen Kolben 272 verbunden ist, der den Kolben 264 in Reaktion auf die Hydraulikflüssigkeit antreibt, die von der jeweiligen Doppelventilsatzsteuerung 226 zugeführt wird.
Nach Betätigung des Zylinders 207 durch Betrieb der Doppelventilsatzsteuerung 226 wird der Ventilkolben 264 in die offene Stellung zurückgezogen, die in Fig. 2B gezeigt ist. In der offenen Stellung wird eine zylindrische Querbohrung 266 im Kolben 264 in Flucht mit einem Wachsflußkanal 267 im Gehäuse gebracht, dessen Flußkanal 267 senkrecht durch die Ventilkammer 260 verläuft und es dem Wachs ermöglicht, von der Verzweigungsleitung 607 über das Ventil 206 in einen entsprechenden Wachsflußkanal 376 im Wärmeaustauscher 210 zu fließen. Die Ventile 202, 204 und 208 funktionieren in der gleichen Weise wie das Ventil 206, mit der Ausnahme, daß sie unterschiedlich positioniert und gesteuert sind, wie vorher beschrieben wurde.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 2A, 2B, 3A und 3B. Jeder Wärmetauscher 210 besteht zweckmäßigerweise aus einem Außengehäuse (Rohr) 210, einem mittleren Gehäuse (Rohr) 304 und aus einem Innengehäuse (Rohr) 306, alle koaxial zueinander angeordnet, die ein Paar von Endarmaturenbaugruppen 350 einfassen, die die Rohre 302, 304,306 in Position halten und Durchgänge für den Ein- und Auslaß des Wachses vom Wärmeaustauscher 210 bilden. Die Rohre 302, 304 und 306 sind zweckmäßigerweise aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt. Stahl wird auch verwendet, um die meisten der anderen Rohre der Konstruktion, die Armaturen u.ä. herzustellen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden, wenn es nicht anders nachfolgend beschrieben wird. Die Rohre 302 und 306 führen ein Wärmeaustauschmedium, vorzugsweise Wasser oder Wasser gemischt mit einem Korrosionsschutzadditiv und das mittlere Rohr 304 führt Wachs. Die Rohre 302 und 306 stehen mit dem Temperatursteuersystem 800 wie nachfolgend beschrieben in Verbindung. Der Ringkolben 314 ist im Rohr 304 in enger Gleitpassung mit den beiden Rohren 304, 306, wie gezeigt, angeordnet.
Der Ringkolben 314 ist zweckmäßigerweise spulenförmig ausgeführt, d.h. er besteht aus den jeweiligen Endflanschen 310 und einem Mittelzylinder 312, den die Flansche 310 einfassen. Die Flansche 310, die mit den Innen- und Außenflächen der Rohre 304 bzw. 306 in Berührung sind, sind zweckmäßigerweise aus einer Plaste, wie z.B. Polyäthylen, Polyurethan, UHMW-Polyurethan oder jedem kompatiblen Material hergestellt, das die Reibungskräfte zwische dem Kolben 314 und der Oberfläche der Rohre 304 und 306 minimiert. Der Zylinder 312 des Kolbens 314 besitzt einen kleineren Außendurchmesser und einen größeren Innendurchmesser als die Flansche 310, so daß keine Berührung mit den Rohren 304, 306 vorhanden ist. Der Zylinder 310 schließt eine Buchse 311 ein, die mit Hilfe geeigneter Mittel, wie z.B. einem Plastering mit Gewinde 313 auf ihm angebracht sind. Die Buchse 311 ist aus Stahl oder einem anderen magnetischen Material hergestellt, um das magnetische Zusammenwirken mit den jeweiligen Annäherungsschaltern 228 und 230 (siehe Fig. 2A) zu erleichtern, die an den entgegengesetzten Enden jedes der Wärmeaustauscher 210 angebracht sind.
Jede Endarmaturenbaugruppe 350 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 351 mit einem Paar von zueinander senkrechten Bohrungen (Durchgängen) 352, 354. Das Gehäuse 351 ist aus einem Nicheisenmetall, wie z.B. Aluminium hergestellt, um eine Störung der Funktion der magnetischen Annäherungsschalter 228, 230 zu vermeiden. Eine erste Bohrung 352 verläuft quer zur Längsrichtung des Wärmeaustauschers 210 in Flucht an seinen jeweiligen offenen Enden mit dem entsprechenden Wachsflußdurchgängen 267 des Ventils 202 oder 206 und einem gleichen Wachsflußdurchgang 278 im Auslaßventil 204 oder 208. Die zweite Bohrung 353 schneidet die erste Bohrung 352 mittig und steht dadurch mit ihr in Verbindung. Die Bohrung 353 weist einen inneren Endabschnitt 354 mit einem leicht vergrößerten Durchmesser auf, in den das Endteil des Rohres 304 fest aufgenommen und in ihm durch geeignete Mittel, z.B. durch Schweißen, befestigt wird. Andere Rohre, in gleicher Weise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, sind in gleicher Weise durch Schweißen befestigt, außer denen, für die es anders beschrieben ist.
Wie in Fig. 2A, 2B und 14 gezeigt ist, weist das Rohr 306 einen wesentlich kleineren Durchmesser auf als die Bohrung 353 und erstreckt sich vollständig durch sie. Das Rohr 306 wird fest in einer Zentralbohrung 361 eines Endbleches 356 aufgenommen, das am Gehäuse 351 über dem äußeren Ende der Bohrung 353 befestigt ist. Ein Dichtungs-O-Ring 357 ist zweckmäßigerweise in einer ringförmigen Aussparung 355 in der Außenfläche des Gehäuses 351 in Kontakt mit dem Endblech 356 angeordnet, um ein Ausfließen von Wachs aus der Vorrichtung zu verhindern. Die Bohrung 361 weist weiterhin eine radial sich nach innen öffnende Ringnut 369 auf, in der ein weiterer O-Ring angeordnet ist, um ein Ausfließen entlang der Außenseite des Rohres 306 zu verhindern. Gleichartige Dichtringe sind woanders in den Zeichnungen für den gleichen Zweck gezeigt. Das Endblech 356 ist am Gehäuse 351 durch geeignete Befestigungsmittel, wie z.B. Bolzen (nicht gezeigt) befestigt, die sich durch die Löcher 360 im Blech 356 erstrecken und die in Gewindelöchern in der Außenfläche des Gehäuses 351 aufgenommen werden. Gleiche Bolzen werden woanders in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dort verwendet, wenn es erforderlich ist, die Bauteile lösbar zu befestigen.
Wie in Fig. 13 und 14 gezeigt, weist die Bohrung 361 einen vergrößerten nach innen gerichteten Endteil 363, der den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 353 besitzt. Der Endteil (Aussparung) 363 nimmt das äußere Ende einer rohrförmigen Abstandsbuchse 364 auf, die in die Bohrung 353 eingesetzt ist. Die Buchse 364 besitzt zweckmäßigerweise Löcher 365, so daß die Bohrung 352 nicht blockiert wird. Um die Löcher 365 mit der Bohrung 352 in Flucht zu halten, weist die Buchse 364 eine geeignete Nut (nicht gezeigt) in ihrem äußeren Ende auf, die eine entsprechende Zunge 366 am Blech 356 aufnimmt. Das innere Ende der Abstandsbuchse 364 stößt gegen einen Anschlagring 367, der im Preßsitz auf dem Rohr befestigt und in die Bohrung 353 hinter der Bohrung 352 eingesetzt ist, um einen mechanischen Anschlag für den Ringkolben 314 zu bilden. Der Ring 367 besitzt eine Anzahl von sich radial nach innen erstreckenden Vorsprüngen 368, die bogenförmige innere Enden aufweisen und die Oberfläche des Innenrohres 306 berühren und den Fluß von Wachs dazwischen ermöglichen.
Wie in Fig. 2A gezeigt ist, ist ein gleicher mechanischer Anschlag am anderen Ende des Wärmeaustauschers 210 angebracht, so daß der Ringkolben 314 effektiv abgeblockt wird, wenn die Begrenzungsschalter 228, 230 ausfallen. Das rechte Endblech 390, gezeigt in Fig. 2A, unterscheidet sich jedoch vom linken Endblech 356. Es wurde ermittelt, daß das Innenrohr 306 bei Betrieb einer Wärmeausdehnung ausgesetzt ist und daß der Ringkolben 314 dazu neigt, gegen das Rohr 306 zu stoßen. Um eine unerwünschte Bewegung des Rohres 306 zu verhindern, schließt das Endblech 390 eine Kompressionsarmatur 391 ein, die das Rohr 306 gegen Bewegung in Längsrichtung sichert. Um jedoch eine Wärmeausdehnung zu gestatten, kann das Rohr 306 entlang dem Dichtring 357 des anderen Endbleches 356 gleiten. Das Gewicht des Wassers im Rohr 306 kann ebenfalls zur Folge haben, daß es entlang seiner Länge durchhängt. Die Flexibilität der Plasteflansche 310 des Ringkolbens 314 ermöglicht es dem Kolben 314 sich entlang der Außenseite des Rohres 306 zu bewegen, ohne sich zu verklemmen.
Kehren wir zur Fig. 2B zurück. Ein inneres Endblech 371 ist an der Innenwand des Gehäuses 351 befestigt. Das innere Endblech 371 weist eine zentrale Bohrung 372 auf, die den gleichen Durchmesser wie der vergrößerte Teil 354 der Bohrung 353 besitzt und an sie angrenzt, so daß das Rohr 304 fest an den inneren Umfang der Bohrung 372 anschließt. Das innere Endblech 371 besitzt ebenfalls eine sich nach innen öffnende flache zylindrische Aussparung 373, in die das Außenrohr 302 fest aufgenommen und befestigt wird.
Das flüssige Wachs fließt vom jeweiligen Ventil 206 (oder 202) in die Endarmaturbaugruppe 350 durch die Bohrung 352 zu einem ringförmigen Flußdurchgang 376 zwischen dem Gehäuse 351 und dem Äußeren des Innenrohres 306 und dann in den angrenzenden Raum zwischen den Rohren 304 und 306 und drückt den Ringkolben 314 entlang der Länge der Rohre 302, 304, 306 zur anderen Endarmatur 350. Das Wachs auf der anderen Seite des Ringkolbens 314 hat sich lange genug im Wärmeaustauscher 210 befunden, um auf einen halbfesten Zustand abzukühlen. Ohne den Kolben 314 würde das frische flüssige Wachs, das neu in den Wärmeaustauscher 210 gelangt, in direkten Kontakt mit dem halbfesten Wachs kommen, der aus der anderen Richtung in den Wärmeaustauscher 210 eingetreten ist. Flüssiges Wachs unter Druck gegenüber halbfesten Wachs gelangt generell durch die weniger feste Mitte des halbfesten Wachses und damit ist generell der Zweck des Wärmeaustauschers verfehlt. Der Ringfreikolben 314 verhindert ein solches Durchdringen, weil der Kolben 314 physikalisch zwischen dem heißen eintretenden Wachs und dem kühleren halbfesten austretendem Wachs angeordnet ist. Die Doppelventilsteuerungen 224 und 226 werden abwechselnd betrieben, um den Ringkolben 314 im Wärmeaustauscher 210 zurückzuziehen und vorwärtszubewegen, um abwechselnd das halbfeste Wachs vom Ausgangsventil 204 oder 208 in den Sammler 212 zu entleeren. Der Zyklus ist zeitlich so abgestimmt, daß ein Ruhezeitraum eingeschlossen ist, um zu sichern, daß das Wachs lange genug im Wärmeaustauscher 210 verbleibt, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Während eines Ruhezeitraumes bleibt der Ringkolben 314 stationär an einer seiner Endstellungen.
Geeignete Mittel, wie z.B. ein Paar von Magnet-Annäherungsschaltern 228 und 230, angebracht an den jeweiligen entgegengesetzten Enden des Wärmeaustauschers in jeder der Endarmaturbaugruppen 350, verfolgen die Bewegung des Kolbens 314 und regeln den Betrieb der Doppelventilsteuerungen 224 und 226. Die Schalter 228, 230 tasten das Annähern des Zylinders 312 des Ringkolbens 314 ab und bewirken, daß das Steuerungssystem 300 die entsprechenden offenen Ventile 202, 204 oder 206, 208 schließt, um einen Ruhezeitraum zu beginnen. Die Doppelventilsteuerungen 224, 226 kehren dann die Richtung der Ventile 202, 204, 206, 208 in Bezug auf ihre Richtung vor dem Ruhezeitraum um, um dadurch die Bewegungsrichtung des Kolbens 314 umzukehren. Die Wirkung des Kolbens 314 verursacht ein Herausdrücken des Wachses aus dem Wärmeaustauscher 210 durch den ringförmigen Durchgang 376, die Bohrung 352 und das Ventil 208 in Richtung der in Fig. 2A gezeigten Pfeile in den Sammler 212.
Wir beziehen uns auf Fig. 2A, 5 und 10. Die Wachszubereitungsbaugruppe 200 besteht weiterhin aus einem Sammler 212, der einen Zentralbehälter (Rohr) 211 aufweist, der an seinen entgegengesetzten Enden mit einem Paar von Vier-Wege-Rohrverteilern 214 verbunden ist, die wiederum mit den Spritzkammern 216 eines Paars von Wachspresseneinheiten 215, angeordnet in gegenüberliegenden Positionen auf den entgegengesetzten Seiten des Rohres 211 in seiner Längsrichtung, verbunden sind. Ein Sammler-Spritzkammerkolben 232 ist in engem, gleitfähigen Kontakt mit dem Inneren jeder Spritzkammer 216 für die Längsbewegung in jeder Kammer 216 angeordnet. Ein Paar von Spritzkammer-Hydraulikzylindern 218 ist an den entgegengesetzten Enden des Sammlers 212 angeordnet und arbeitsfähig mit jedem Spritzkammerkolben 232 in jeder Sammler-Spritzkammer 216 verbunden.
Ein Paar von inneren Endblechen 281 ist in gegenüberliegenden Positionen an den jeweiligen Innenwänden der Rohrverteilungen 214 befestigt. Jedes Blech 281 weist ein abgestuftes Mittelloch 282 auf, das sich durch das Blech erstreckt und sich in Flucht mit einer Bohrung 277 im Rohrverteiler 214 befindet. Jedes Loch 282 weist weiterhin einen sich nach innen öffnenden Teil mit vergrößerten Durchmesser 283 auf, in den die jeweiligen entgegengesetzten Enden des Rohres 211 dicht aufgenommen werden. Ein Außenrohr 213, angebracht koaxial mit der Außenseite des Rohres 211, enthält ein Wärmeaustauschmedium, das das Wachs im Rohr 211 bei einer konstanten, vorher festgelegten Temperatur hält. Jedes Blech 281 weist ferner eine ringförmige, sich nach innen öffnende Aussparung 284 auf, angeordnet radial auswärts vom Loch 282, in die die jeweiligen entgegengesetzten Enden des Rohres 213 dicht aufgenommen werden. Das Rohr 213 besitzt einen Einlaß 290 für das Temperatursteuerungsmedium und einen Auslaß 291 für dieses Medium, die jeder durch Schläuche 808, 810 mit dem Temperatursteuerungssystem 800 verbunden sind.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 10. Die Wachspresseneinheiten 215 bestehen jeweils aus einem im allgemeinen zylindrischen Gehäuse 231, das darin eine Spritzkammer 216 bildet, aus einem Spritzkolben 232, angeordnet für die Längsbewegung in der Spritzkammer 216 und aus einer Hydraulikzylinderbaugruppe 218, die den Spritzkolben 232 betätigt. Eine Spritzkammer-Hydrauliköffnung 221 ist am entfernten Ende des Spritzkammer-Hydraulikzylinders 218 angeordnet und sie wird durch ein Hydraulkikzylinder-Magnetsteuerventil 220 konventioneller Konstruktion gesteuert, das in gleicher Weise wie die Doppelventilsteuerungen 224, 226 wirkt. Ein Spritzkammer-Begrenzungsschalter (ACC NSW) 222 ist an einer hinteren Endwand 223 der Spritzkammer 216 angeordnet, um die Berührung mit dem Sammler-Spritzkammerkolben 232 abzutasten.
Das Gehäuse 231 besteht vorzugsweise aus einer rohrförmigen Buchse 331, aus einem äußeren runden Endblech 332, befestigt am äußeren Ende der Buchse 331 und aus einem Ring 333 mit einem kegelstumpfförmigen Mittelloch, befestigt am inneren Ende der Buchse 331. Der Ring 333 ist an seinem inneren Ende direkt am angeschlossenen Rohrverteiler 214 befestigt. In der illustrierten Ausführung sind das Endblech 332 und der Ring 333 jeweils aus einem Paar von Stapelringen oder -blechen, wie gezeigt, zusammengesetzt. Ein Paar von Ringen 333, 337 ist außerhalb der Buchse 331 an ihren entgegengesetzten Enden angebracht und durch Bolzen 338 am Endblech 332 bzw. am Ring 333 befestigt. Eine äußere rohrförmige Buchse 341 ist an die Ringe 336, 337 koaxial mit der Buchse 331 verschweißt, um das Temperatursteuerungsmedium zur Außenseite der Buchse 331 zu leiten. Die Außenbuchse 341 besitzt einen Temperatursteuerungsausgang 342 und einen Eingang 343, verbunden mit dem Temperatursteuerungssystem 800, wie es nachfolgend beschrieben wird. Der Ring 333 ist so ausgebildet, daß der äußere Enddurchmesser seiner zentralen Öffnung 340 dem Innendurchmesser der Buchse 331 und sein innerer Enddurchmesser dem Durchmesser der Bohrung 277 angepaßt ist. Dadurch kann der Kolben 232 einen größeren Druck auf das Wachs in den Rohrverzweigungen 214 und im Rohr 211 ausüben.
Wir beziehen uns speziell auf Fig. 10. Darin enthält der Sammler-Hydraulikzylinder 218 einen Kolben 234, der aus einer Kolbenstange 236 mit einem Kolbenboden 382, befestigt an einem Ende der Stange, besteht. Der Kolbenboden 382 wird in enger Gleitpassung in dem rohrförmigen Zylindergehäuse 383 aufgenommen. Die Hydraulikflüssigkeit, die in die Öffnung 221 außerhalb des Kolbenbodens 382 geleitet wird, drückt den Kolben nach innen (nach rechts) in Fig. 10. Die Hydraulikflüssigkeit, die hinter den Kolbenboden 382 dringt, wird vom Zylinder 218 über die Rücklauföffnung 225 entfernt. Das innere Ende der Stange 236 wird gleitfähig in einer sich nach hinten öffnenden Aussparung 384 im Spritzkolben 232 aufgenommen. Die Betätigung der Zylinder 218 hat zur Folge, daß beide Spritzkolben 232 das Wachs in jeder der Spritzkammern 216 nach innen drücken. Die vorher beschriebene Konstruktion ermöglicht, daß der Spritzkammerkolben 232 in der Spritzkammer 216 "schwimmt", weil die Kolbenstange nicht starr am Spritzkolben 232 befestigt ist. Das verhindert, daß die Hydraulik den Kolben 232 nach links in Fig. 10 "saugt", was unerwünschte Hohlräume im Wachs in der Spritzkammer 216 hervorrufen kann. Somit wird die Vorwärtsbewegeung des Kolbens 232 durch das Steuerventil 220 gesteuert. Sein Zurückziehen wird jedoch durch die Wirkung des halbfesten, aus dem Wärmeaustauscher 210 entleerten Wachses bewirkt.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist der Kolben 232 innerhalb der Spritzkammer 216 durch eine Anzahl von Dichtungen 238 abgedichtet. Die Dichtungen 238 bestehen zweckmäßigerweise aus einem ersten Plastedichtring 902, der einen U-förmigen Querschnitt aufweist, angeordnet in einer kreisförmigen Nut 903 um den Umfang des Kolbens 232. Der Ring 902 besitzt einen O-Ring 908 aus einem elastomeren Material, eingesetzt in den Ring wie dargestellt. Die Dichtungen 238 bestehen weiterhin aus einem Paar von zweiten und dritten Dichtringen 904, vorzugsweise hergestellt aus einer Plaste mit einem ultrahohen Molekulargewicht und angeordnet in den jeweiligen zylindrischen Nuten 906 um den Kolben 232. Die Dichtringe 904 sind vorzugsweise geradlinig im Querschnitt und sie sind an beabstandeten Positionen in der Nähe der entgegengesetzten Enden des Kolbens 232 angeordnet, um geeignete Lagerflächen für den Kolben 232 zu bieten. Der erste Dichtring 902 ist vorzugsweise dicht am vorderen Ende des Kolbens 232 vor den Ringen 904 angeordnet, um zu verhindern, daß Wachs zwischen den Kolben 232 und die Buchse 331 gelangt, insofern das möglich ist. Der Kolben 232 weist ferner einen kleinen Längsdurchgang 911 auf, der sich durch den Kolben hindurch erstreckt und der ein Entweichen der Luft aus der Spritzkammer 216, wenn der Sammler 212 das erste Mal gefüllt wird. Danach wird der Durchgang 911 mit einem Stopfen 912 abgedichtet.Ein Spritzkolben 232 entsprechend dieser Ausführung der Erfindung hat sich als hocheffektiv und zuverlässig für das Pumpen von Wachs aus dem Sammler 212 erweisen.
Das Wachs tritt über die Querbohrungen (Flußdurchgänge) 276 in den Rohrverteilungen 214, die sich in direkter Verbindungen an den entgegengesetzten Enden davon mit den Flußdurchgängen 278 der Kanäle 204 und 208 (siehe Fig. 2A) befinden, in den Sammler ein. Jeder Rohrverteiler 214 weist ferner eine Bohrung 277 in Längsrichtung des Sammlers 212 auf, die die Bohrung 276 schneidet und eine Verbindung zwischen den Spritzkammern 216 und dem Inneren des Rohres 211 herstellt. Somit gelangt das von jedem Ende der Bohrung in Abhängigkeit vom Zyklus der Wärmeaustauscher 210 zugeführte Wachs in die Bohrung 277 und kann entweder in das Innere des Rohres 211 oder in die angrenzende Spritzkammer fließen. Der Zyklus der Spritzkolben 232 bestimmt die Richtung, in die das Wachs fließen wird.
Wenn das Steuerventil 220 betätigt wird, bedeutet das, daß die Wachseinspritzpressenbaugruppe 400 zum Liefern von Wachs aufgerufen wird, wie es nachfolgend beschrieben wird. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gelangt durch die Öffnung 221 zur Außenseite jedes Hydraulikzylinderkolbens 234 und drückt den Kolben nach innen. Unter Bezugnahme auf die in Fig. 10 gezeigte linke Spritzkammer 216, drückt die Verbindungsstange 236 den Spritzkammerkolben 232 nach rechts und drückt das Wachs durch die Sammler-Rohrverteilung 214 und in das Mittelrohr 211 des Sammlers 212 (siehe Fig. 2A) und darauf durch eine Rohrleitung 416 (siehe Fig. 1) in die Wachseinspritzpresse 400. Wenn die Wachseinspritzpresseneinheit 400 ihre Wachs-anforderung beendet, beendet das Steuerventil 200 die Vorwärtsbewegung des Hydraulikzylinderkolbens 234 und des Spritzkammerkolbens 232. Die Wärmeaustauscher 212 können dann die Entleerung des halbfesten Wachses in den Sammler 212 fortsetzen und der Sammler- Spritzkammerkolben 232 wird zurückgedrückt (in Fig. 10 nach links), bis beide Kolben 232 sich in den vollständig zurückgezogenen Stellungen befinden.
Die Größe der Spritzkammern 216 bestimmt das Aufnahmevolumen des Sammlers 212. Die Spritzkammern 216 können vorzugsweise genug Wachs enthalten, um die Spritzkammer 402 der Einspritzpresse 400 zu füllen. Wenn mehrere Pressen 400 an den Sammler 212 angeschlossen sind, sollten die Kammern 216 groß genug sein, um die Spritzkammern aller Einspritzpressen zu füllen. Die Größe des Rohres 211 ist auch für das richtige Funktionieren des Sammlers 212 wichtig. Wenn das Rohr 211 im Durchmesser zu klein ist, wird die beim Pressen des Wachses erzeugte Reibung das Wachs überhitzen. Ein Durchmesser von etwa 4 Zoll (10,26 cm) für die Rohrleitung 211 hat sich in der Praxis als ausreichend erwiesen.
Wie in Fig. 1, 2A und 5 gezeigt ist sind im Wachszubereitungssystem gemäß der Erfindung mehrere Wärmeaustauscher/Doppelventil-Kombinationen in Verbindung mit einem einzigen Sammler untergebracht. Weiterhin sind Spritzkammer/Hydraulikzylinderbaugruppen an beiden Enden des Sammlers 212 angeordnet. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit und die Effektivität des Betriebes.
Wir beziehen uns auf Fig. 8, 4A und 4B. Die Presse 400 besteht zweckmäßigerweise aus einem Gehäuse 401, das eine im allgemeinen zylindrische Pressenspritzkammer 402 in seinem Inneren bildet, aus einem Spritzkolben 430, der in dichter Passung und gleitfähig in der Spritzkammer 402 angeordnet ist, aus einem Pressenhydraulikzylinder 404 für die Betätigung des Kolbens 430, aus einem Einspritzventilkopf 440 für die Aufnahme von Wachs vom Sammler 212 und für die Zuführung des Wachses zu einer Spritzgußform 424, aus einem Zuführungsventil 414, das den Fluß des Wachses aus dem Sammler 212 in die Spritzkammer 402 regelt und aus einem Einspritzschieber 420, der den Wachsfluß von einer vorderen Öffnung 405 der Spritzkammer 402 in die Spritzgußform 424 gestattet. Der Ventilkopf 440 weist einen vorderen kegelstumpfförmigen Hohlraum 428 auf, der den vorderen Teil der Spritzkammer 402 bildet. Die Rohrleitung 416, gezeigt in Fig. 8, durchdringt das Rohr 213 und verbindet das Innere des Rohres 211 nahe dem Mittelpunkt des Sammlers 212 mit dem Zuführventil 414 der Wachseinspritzpresse 400.
Wir beziehen uns auf Fig. 8. Die Rohrleitung 416 besteht vorzugsweise auf einem Metallrohr 421 in Form einer T-Verzweigung, das im Rohr 211 integriert ist und sich von diesem Rohr nach außen durch das Rohr 213 erstreckt. Ein nach unten gerichteter Auslaß des Rohres 421 ist durch einen innere Kupplung 427 mit einem flexiblen Schlauch 417 verbunden. Ein äußerer flexibler Schlauch 419 umgibt den inneren Schlauch 417 und ist an ihm durch eine Außenkupplung 429 befestigt, die außerhalb der inneren Kupplung und in Abhängigkeit vom Rohr 421 angebracht ist. Das Wärmeaustauschmedium zirkuliert zwischen der Außenfläche des Schlauches 417 und der Innenfläche des Schlauches 419 über einen Einlaß und einen Auslaß (nicht gezeigt), um die gewünschte Einspritztemperatur des in der Rohrleitung 417 enthaltenen Wachses aufrechtzuerhalten. Der innere flexible Schlauch 417 transportiert das zubereitete Wachs zum Einlaßventil 414, an dem die Schläuche 417, 419 durch ein Paar von inneren und äußeren Kupplungen 431 bzw. 432 befestigt sind. Das Ventil 414 ist im wesentlichen in gleicher Weise konstruiert wie die Ventile 202, 204, 206, 208 und es weist einen Flußdurchgang 433 auf, durch den das Wachs vom Schlauch 417 in einen entsprechenden vertikalen Flußdurchgang 434 im Ventilkopf 440 fließt, der sich in die Spritzkammer 402 öffnet.
Fig. 4A und 4B zeigen die Wachseinspritzpresse 400 im Detail. Die Pressenspritzkammer 402 ist intermittierend durch den Betrieb des Auslaßventils 414 mit der Rohrleitung 416 verbunden. Wir beziehen uns speziell auf Fig. 4B. Das Auslaßventil 414 weist einen kleinen Hydraulikzylinder 415 auf und wird durch eine Auslaßventil-Magnetventilsteuerung 412 betätigt.
Die Ventilsteuerung 412 weist einen doppeltwirkenden Magneten auf. Wenn ein erster Magnet 412A erregt wird und ein zweiter Magnet 412B abgeschaltet wird, wird das Auslaßventil 414 geöffnet. Wenn der zweite Magnet 412B erregt wird und 412A abgeschaltet wird, ist das Auslaßventil 414 geschlossen. Die Ventilsteuerung 412 ist betriebswirksam mit einem Zähler 410 und einen Pressenbegrenzungsschalter (MSW) 408 verbunden, der an der Rückseite der Spritzkammer 402 angeordnet ist und durch den Kontakt mit dem Spritzkolben 430 betätigt wird, wenn dieser seine hinterste Stellung erreicht. MSW 408 kann ein konventioneller mechanischer Schalter sein, der die vollständig zurückgezogene Stellung des Kolbens 430 abtastet. MSW 408 erregt den Magneten 412B, um das Ventil 414 zu schließen, wenn die Spritzkammer 402 vollständig mit dem zubereiteten Wachs gefüllt ist. Der Zähler 410 schaltet den Magneten 412A und das Ventil 414 öffnet sich, wenn der Zähler 410 auf Null zurückgeht (oder manuell auf Null gestellt wird). Der Zähler 410 geht wie nachfolgend beschrieben jedes Mal zurück, wenn die Wachseinspritzpresse 400 Wachs in die Spritzgußform 424 einspritzt. Durch Voreinstellung des Zählers 410 auf einen geeigneten Startwert, ist das Ventil 414 offen, wenn die die Wachseinspritzpresse 400 wenig Wachs enthält und es bleibt offen, bis sie mit Wachs neu gefüllt ist, d.h. wenn das Wachs in der Kammer 402 den Kolben 430 zurück in Kontakt mit dem Begrenzungsschalter 408 drückt.
Wir beziehen uns weiter auf Fig. 4A und 4B. Der Spritzkammerkolben 430 weist Umfangsdichtungen 438 aus, die vorzugsweise die gleichen sind, wie sie in der Fig. 11 für die Spritzkammerkolben 232 gezeigt ist. Der Pressenhydraulikzylinder 404 enthält zweckmäßigerweise einen Hydraulikzylinderkolben 432. Ein Pressenzylindersteuerventil 406 steuert den Spritzkammerkolben 430 in der gleichen Weise, wie das Steuerventil 220 den Sammlerspritzkammerkolben 232 steuert, wie es vorher beschrieben wurde. Der Pressenspritzkammerkolben 430 und der Pressenhydraulikzylinderkolben 432 sind in Bezug auf ihre jeweiligen Gehäuse im wesentlichen in gleicher Weise abgedichtet, wie der Sammlerhydraulikzylinderkolben 234 und der Sammlerspritzkammerkolben 232. Gleichermaßen weist der Spritzkammerkolben 430 eine sich nach hinten öffnende Aussparung 426 auf, die das vordere Ende des Kolbens 234 aufnimmt, so daß der Kolben 430 vom Kolben 234 getrennt werden kann und in gleicher Weise schwimmt, wie die Kolben 232.
Der Ventilkopf 440 schließt vorzugsweise ein geradliniges Netz von Innendürchgängen 442 ein, die nahe und in umgebender Weise zu einem oder beiden kegelförmigen Hohlräumen 428 und zum Wachsflußdurchgang 434 angeordnet sind. Ein Wärmeaustauschmedium, z.B. Wasser, zirkuliert durch das Netz 442. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, weist das Netz 442 einen Ausgang 443 und einen Eingang 444 aus, die durch den Schlauch 446 mit einem Temperatursteuersystem (nicht gezeigt) verbunden sind, das separat vom Steuersystem 800 ist, jedoch die gleichen Grundkomponenten aufweist. Die Presse 400 ist vorzugsweise mit dem gleichen Temperatursteuerungssystem verbunden. Die Spritzkammer 402 steht mit einem Einspritzrohr 422 am engen vorderen Ende des kegelförmigen Hohlraumes 428 in Verbindung. Das Rohr 422 erstreckt sich nach vorn vom Ventil 420 zur Spritzgußform 424. Die Spritzkammer 402 steht intermittierend über das Rohr 422 mit dem Spritzgußform 424 in Verbindung, wie es durch die Stellung des Einspritzventils 420 bestimmt wird. Das Einspritzventil 420 ist vorzugsweise ein Ventilschieber, der durch einen Hydraulikzylinder 436 betätigt wird, dessen Zustand durch ein Einspritz-Magnetsteuerungsventil 418 gesteuert wird.
Wenn die Spritzgußform 424 eine Wachseinspritzung erfordert, führt das Steuerventil 418 eine Hochdruckhydraulikflüssigkeit, z.B. Öl, dem Hydraulikzylinder 436 zu, um das Einspritzventil 420 zu öffnen und um über das Rohr 422 die Verbindung zwischen der Spritzkammer 402 und der Spritzgußform 424 herzustellen. Das Steuerventil 406 betätigt den Zylinder 404 um zu bewirken, daß der Spritzkolben 430 zubereitetes Wachs in die Spritzgußform 424 drückt. Nachdem die Spritzgußform 424 gefüllt ist und eine entsprechende Wartezeit abgelaufen ist, setzen die Steuerventile 406 und 418 den Zylinder 404 außer Betrieb bzw. schließen das Ventil 420.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Temperatursteuerungssystems 800 mit einem Wärmeaustauschmediumtank 802, einem Taucherhitzer 804, einer Pumpe 806 und den Flußleitungen 808, 810. Im allgemeinen wird die Wärmeaustauschflüssigkeit im Tank durch den Erhitzer 804 auf einer konstanten Temperatur gehalten, dessen Temperatur so gewählt ist, daß das Wachs oder eine ähnliche Substanz in einem halbfesten Zustand verbleibt. Die Pumpe 806 läßt kontinuierlich die Wärmeaustauschflüssigkeit durch die Leitungen 808 zu den verschiedenen Eingängen für die Wärmeaustaucher 210 und den Sammler 212, wie vorher beschrieben, zirkulieren. Die Rückflußleitungen 810, die mit den Wärmeaustauschflüssigkeitsausgängen verbunden sind, führen die Wärmeaustauschflüssigkeit zum Tank 802 zurück. Das System 800 wird so betrieben, daß die Temperaturveränderung in den Systemen 200 und 400 minimiert wird. Allgemein erfordert das, daß das Wärmeaustauschmedium für das hierin beschriebene Systembeispiel mit einer relativ hohen Durchsatzrate von z.B. mindestens 68 l/min (18 Gallonen pro Minute) zirkuliert. Die Leitungen 808 und 810 stellen vorzugsweise flexible Schläuche dar.
Wie in Fig. 5 dargestellt, ist das gesamte Wachsverteilungssystem 100, sofern es die räumlichen Bedingungen erlauben, mit einer Wärmeisolierung 820 umgeben. Wegen der Größe und Komplexität des Systems 100 ist es vorteilhaft, eine Isolierung zu verwenden, die leicht um unregelmäßig geformte Rohre, Ventile, Armaturen usw. gewickelt werden kann. Weiterhin weisen, wie in Fig. 4A und 4B für die Durchgänge 442 gezeigt, alle Ventilköpfe, Ventile und hydraulischen Verbindungsstücke, wenn es die mechanischen Bedingungen gestatten, vorzugsweise ein Netz von inneren Durchgängen für die Zirkulation des Wärmeaustauschmediums darin auf.
Das Wärmeaustauschmedium, auf das vorher Bezug genommen wurde, kann z.B. Wasser oder Wasser mit einem Korrosionsschutzadditiv gemischt sein. Dieses Medium zirkuliert durch das vorher beschriebene Mantelsystem, das die Hauptkomponenten des Systems umgibt. Wie z.B. in Fig. 2B gezeigt, tritt das heiße Wasser in den Ringspalt ein, der durch die Rohre 304 und 306 gebildet wird und wird durch das Wasser abgekühlt, das durch die Rohre 302 und 306 zirkuliert. Das Wasser tritt durch einen Eingang 295 in das Rohr 302 ein und verläßt das Rohr 302 durch einen Ausgang (nicht gezeigt) am entgegengesetzten Ende des Wärmeaustauschers 210. Im Ergebnis des Wassermantelsystems und der äußeren Isolierung ist das vorliegende System in der Lage, die Wachstemperatur am Einspritzrohr 422 in einem schmalen Temperaturbereich zu halten, typischerweise innerhalb ± 0,5ºC. Ein Temperatursteuerungssystem in der vorher beschriebenen Ausführung, einschließlich der geeigneten Mittel für das Zirkulieren des Temperatursteuerungsmediums und die Isolierung des Systems für die Minimierung des Wärmeverlustes, schaffen ein erfindungsgemäßes Wachsverteilungssystem, das es gestattet, das Wachs mit einer größeren Gleichförmigkeit und Temperatursteuerungsgenauigkeit als bei einem System ohne diese Merkmale einzuspritzen.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 1, 9 und 10. Der Betrieb des Wachsverteilungssystems 100 wird durch ein Steuerungssystem mit einem PLC (programmierbaren Steuergerät) 301 , das durch einen programmierbaren Computer betrieben wird, gesteuert.
Das PLC 301 empfängt und sendet Signale von einer Reihe jeweiliger Eingangsklemmen (X) und Ausgangsklemmen (Y) wie folgt:
Klemme: verbunden mit:
X1 Wärmeaustauscher-Annäherungsschalter 228
X2 Wärmeaustauscher-Annäherungsschalter 230
X1' zweiter Annäherungsschalter 228
X2' zweiter Annäherungsschalter 230
X3 Sammler-Begrenzungeschbalter 222
X3' zweiter Begrenzungsschalter 222
X4 Zähler 410
Y1 Wärmeaustauscher-Doppelventilsteuerung 224
Y2 Wärmeaustauscher-Doppelventilsteuerung 226
Y1' zweite Doppelventilsteuerung 224
Y2' zweite Doppelventilsteuerung 226
Y3 Sammlerzylindersteuerventil 220
Y3' zweites Zylindersteuerventil 220
Y4 Pumpenwahleinrichtung 508
Das PCL 301 verarbeitet die EIngangs- und Ausgangsssignale in Übereinstimmung mit der in den Speicher des Computers 303 geladenen Software, dessen Logik und Ausführung aus den Flußdiagrammen gemäß Fig. 6, 7A und 7B ersichtlich sind.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 4B, 6 und 8-10. Die Einspritzpressenbaugruppe 400 wird im allgemeinen unabhängig vom übrigen System betrieben und wird durch konventionelle Stelleinrichtungen, Relais und Ventile gesteuert. Die Wachseinspritzpressenbaugruppe 400 nimmt in Reaktion auf eine Anforderung zubereitetes Wachs vom Sammler 212 auf und spritzt eine ausreichende Wachsmenge, um die Spritzgußform 224 zu füllen. Diese Anforderung kann bei automatisierten Pressen automatisch oder auch manuell erzeugt werden, z.B. durch einen Schalter 407, der durch einen Bediener geschaltet wird und der die Zylindersteuerung 406 und das Steuerventil 418 betätigt.
Vor dem Starten des Systems werden, wenn erforderlich, die folgende Schritte ausgeführt:
(1) Der Spritzkammerkolben 430 ist vollkommen ausgefahren, z.B. durch manuelles Betätigen des Zylinders 404, so daß er an den Hohlraum 428 angrenzt, um die Luftmenge in der Spritzkammer 402 zu minimieren (Fig. 6, Schritt 610) und
(2) der Zähler 410 wird auf einen positiven ganzzahligen Wert "N" voreingestellt, der vorzugsweise dem Volumenverhältnis zwischen Pressenspritzkammer 402 und der Spritzgußform 424 entspricht, d.h. wie oft die Spritzkammer 402 die Spritzgußform 424 füllen kann, bevor mehr Wachs benötigt wird. Der gewünschte Wert für N wird in den Zähler 410 programmiert (Schritt 612). Der Wert von N kann so gewählt werden, daß die Pressenspritzkammer 402 in jedem passenden Intervall neu gefüllt wird, unabhängig davon, ob die Anzahl der Einspritzungen der Erschöpfung des in der Spritzkammer 402 enthaltenen Wachses entspricht.
Wir beziehen uns weiter auf Fig. 6. Der Betrieb der Wachseinspritzpressenbaugruppe 400 wird durch Stellen des Zählers 410 auf Null begonnen. Das bedeutet, daß die Pressenspritzkammer 402 Wachs anfordert (Schritt 614). Das PLC 301 überprüft ein inneres Kennzeichen, daß zunächst beide Schalter 222 durch Kontakt mit den Kolben 430 ausgelöst hält und es wartet, bis dieses Kennzeichen gesetzt ist (Schritt 615). Das Kennzeichen löst die ersten Signale aus, die an den Klemmen X3 und X3' empfangen werden und bleibt auch danach eingeschaltet. Der Prüfschritt 615 braucht nur einmal erfolgen, das erste Mal, wenn der Sammler mit Wachs gefüllt ist, um zu sichern, daß das System bereit ist, die erste Wachsanforderung auszuführen. Nach dem Anfangs-Auffüllen ist keine weitere Prüfung dieser Art erforderlich, weil die Kapazität des Sammlers 212, des Wärmeaustauschers 210 und des Wachzuführungssystems 500 groß genug ist, um die Anzahl der Wachseinspritzpressen 400 zu bedienen, die ohne ernsthafte Erschöpfung der Wachszufuhr zu den Spritzkammern 210 angeschlossen werden können. Nach dem Anfangs-Auffüllen des Sammlers 212 erzeugt der Zähler 410 ein direktes Signal zum Auslaßventilbetätigungsmagneten 412A, um das Auslaßventil 414 zu öffnen und um eine Verbindung zwischen der Pressenspritzkammer 402 und der Auslaßleitung 416 herzustellen (Schritt 616). In der gesamten Zeit, in der der Zähler 410 den Wert Null aufweist, wird ein Signal vom Zähler 410 zur Klemme X4 des PLC 301 aufrechterhalten.
Das an der Klemme X4 des PLC empfangene Signal bewirkt, daß das PLC 301 ein Signal von der Klemme Y3 des PLC 301 erzeugt. Dieses Signal betätigt die Sammler-Spritzkammersteuerventile 220 (Schritt 618). Das bewirkt, daß der Hydraulikzylinderkolben 234 und der Sammler-Spritzkammerkolben 232 Wachs über die Auslaßleitung 416 und das offene Ventil 414 vom Sammler 212 in die Pressenspritzkammer 402 drücken (Schritt 620).
Die Pressenspritzkammer 402 wird weiter mit Wachs gefüllt, bis der Pressenspritzkammerkolben 430 vollkommen zurückgezogen ist und MSW 408 berührt (Schritt 624). Die Betätigung von MSW 408 beendet die Stromzuführung zum Zähler 410 (Schritt 626) und bewirkt, daß der Zähler 410 in den Nullzustand gelangt. In diesem Nullzustand (stromloser Zustand) besitzt der Zähler 410 keinen Wert. Er ist nicht auf Null, jedoch auch nicht auf einer anderen positiven Zahl. In diesem Zustand wird das Signal, das zwischen Zähler 410 und Klemme X4 des PLC 301 solange aufrechterhalten wurde, solange der Zähler einen Nullwert aufweist, beendet. Wenn dieses Signal beendet ist, beendet das PLC 301 das Signal von der Klemme Y3 von PLC 301, um die Betätigung der Sammler-Hydraulikzylindersteuerventile 220 zu beenden (Schritt 630). Somit sind, wenn die Pressenspritzkammer 402 voll ist, die Sammlerzylinder 218 außer Betrieb, um das Füllen zu beenden. Ferner setzt MSW 408 den Ventilbetätigungsmagneten 412B unter Strom, der das Auslaßventil 414 schließt und somit die Verbindung zwischen den Pressenspritzkammer 402 und der Auslaßleitung 416 beendet (Schritt 628).
Wenn die Pressenspritzkammer 402 gefüllt ist, wartet die Pressenbaugruppe 400 auf eine Anforderung für eine Einspritzung in die Spritzgußform 424 (Schritt 634). Die Anforderung für eine Einspritzung von Wachs in die Spritzgußform 424 wird vom Stellglied des Einspritzventils 418 empfangen, das das Einspritzventil 420 öffnet (Schritt 636). Das Ventil 420 ist ein Schieberventil, das im geschlossenen Zustand das Wachs abschneidet, nachdem das Spritzgußstück 424 gefüllt ist. Um zu sichern, daß das Ventil 420 vollständig geöffnet ist, bevor die Einspritzung in die Spritzgußform 424 beginnt, wird eine Verzögerung von einer Sekunde eingestellt (Schritt 638). Darauf erfolgt die Feststellung, ob der Zähler 410 unter Strom steht (Schritt 640). Der Zähler 410 ist beim vorhergehenden Schritt 626 stromlos. Wenn die laufende Einspritzanforderung die erste Anforderung nach der Füllung der Spritzkammer 402 ist, wird der Zähler 410 noch stromlos sein. In diesem Falle wird der Zähler 410 kein Signal zur Klemme X4 des PLC 301 aufrechterhalten und er besitzt keinen "Zählwert". Wenn die Feststellung beim Schritt 640 nein ist, wird der Pressenhydraulikzylinder 404 betätigt (Schritt 652) und MSW 408 wird betätigt, wenn der Pressenspritzkammerkolben 430 seine vollständig zurückgezogene Position verläßt. Die Aktivierung von MSW 408 setzt den Zähler unter Strom und stellt ihn auf N zurück (Schritt 654).
Kehren wir zum Schritt 640 zurück. Wenn der Zähler 410 unter Strom gesetzt wird (die Feststellung beim Schritt 640 ist ja), ist der Wert des Zählers 410 größer als Null, jedoch kleiner als N. In diesem Falle wird der Pressenhydraulikzylinder 404 betätigt (Schritt 642) um mit der Füllung der Spritzgußform 424 zu beginnen. Der Kolben 430 befindet sich in einer Zwischenstellung in der Spritzkammer 402, oder mit anderen Worten, er hat sich bereits vom Begrenzungsschalter 408 weg bewegt.
Die Betätigung des Hydraulikzylinders 404 drückt Wachs aus der Spritzkammer 402 in die Spritzgußform 424. Das Steuerventil 406 bewirkt, daß der Zylinder 404 den Spritzkolben 430 über einen vorher festgelegten Zeitraum nach innen bewegt, der ausreichend ist, um zu sichern, daß die Spritzgußform 424 vollständig mit dem halbfesten Wachs gefüllt und das Wachs vollständig fest geworden ist (Schritt 644). Wenn die Wartezeit vorüber ist, schließt die Stelleinrichtung 418 das Einspritzventil 420, um die Verbindung zwischen der Spritzgußform 424 und der Pressenspritzkammer 402 auf zuheben (Schritt 646). Gleichzeitig setzt das Steuerventil 406 den Pressenhydraulikzylinder 404 außer Betrieb (Schritt 648).
Der Zähler 410 zählt dann zurück, um die Anzahl der Einspritzungen, die von der Spritzkammer 402 noch vorgenommen werden, zu verfolgen (Schritt 650). In der erläuterten Ausführung ist der Zähler 410 mit der Ventilsteuerung 406 verbunden und er zählt jedesmal zurück, wenn das Steuerventil 406 betätigt wird. Es kann jedoch jedes Zyklus-Anzeige-Ereignis verwendet werden, um ein Zurückzählen des Zählers 410 zu bewirken, z.B. das Öffnen oder Schließen des Einspritzventils 420 oder die Einspritzanforderung selbst.
Nach dem Zurückdrehen des Zählers 410 erfolgt eine Feststellung (Schritt 656), ob der Zähler einen Nullwert aufweist. Wenn die Antwort ja ist, sendet der Zähler 410 ein Signal und erhält es an der Klemme X4 von PLC 301 aufrecht (Schritt 666) und das System kehrt zu Schritt 616 zurück und füllt die Spritzkammer 402. Wenn die Antwort nein ist, was bedeutet, daß der Zähler 410 einen größeren Wert als Null besitzt, kehrt das System zu Schritt 634 zurück und wartet auf eine Einspritzforderung. Die Schritte 634 bis 656 werden N-mal wiederholt, bis der Zähler 410 bis auf Null zurückgezählt hat. Wenn der Zähler 410 Null erreicht, ist die Antwort auf die Feststellung ja und das System kehrt zu Schritt 616 zurück, um die Pressenspritzkammer mit dem zubereiteten Wachs zu füllen.
Gemäß der vorher beschriebenen Ausführung eines automatisierten Steuersystems gemäß der Erfindung, fordert die Wachseinspritzpressenbaugruppe 400 den Sammler 412 auf, die Pressenspritzkammer 402 sofort zu füllen, wenn der Zähler 410 auf Null zurückgezählt hat. Der Zähler 410 beginnt das Neufüllen der Spritzkammer 402, bevor die Spritzgußform 424 eine andere Wachseinspritzung anfordern kann. Daher werden Einspritzanforderungen nicht ausgeführt, bevor das Neufüllen der Kammer 402 abgeschlossen wurde.
Wir beziehen uns erneut auf Fig. 1. Die Wähleinrichtung 508 wählt zuerst den Niederdruckausgang von der Pumpe 504, so daß das Wachs den Auslaßkanal 506 bei geringem Druck verläßt und über die Leitung 601 zum Behälter 502 zurückkehrt. Die Wähleinrichtung 508 ist elektrisch mit der Klemme Y4 des PLC 301 verbunden. Wenn an der Klemme Y4 ein Signal erzeugt wird, wählt die Wähleinrichtung 508 den Hochdruckausgang von der Pumpe 504. Wenn an der Klemme Y4 des PLC 301 kein Signal vorhanden ist, wählt die Wähleinrichtung 508 den Niederdruckausgang aus der Pumpe 504. Der Zustand der Klemme Y4 wird durch den Zustand der Klemmen X3 , X3' bestimmt, die mit den Begrenzungsschaltern 222 des Sammlers 212 verbunden sind. Wenn die Spritzkammern 216 zu Anfang gefüllt sind, so daß die Sammlerspritzkammerkolben 232 vollständig zurückgezogen und in Kontakt mit den Schaltern 222 sind, werden keine Signale zu den Klemmen X3,X3' gesendet. Wenn die Kolben 232 die Schalter 222 in Reaktion auf eine Wachsanforderung von der Wachseinspritzpresse 400 verlassen, wird ein Signal zu jeder der Klemmen X3,X3' gesendet. Solange ein Signal an jeder der Klemmen X3 oder X3' vorhanden ist, sind einer oder beide Kolben 232 außerhalb ihrer vollständig zurückgezogenen Position und das PLC 301 erzeugt ein Signal an der Klemme Y4, und in Reaktion darauf wird durch den Wähler 508 bewirkt, daß die Pumpe 504 in der Hochdruckbetriebsweise arbeitet. Die Berenzungsschalter 222 haben somit eine Doppelfunktion. Sie stellen einmal eine Schwelle dar, durch die Wachsanforderungen ignoriert werden, bis der Sammler 212 zu Anfang gefüllt ist und sie Wirken als Wähler für die Hochdruck/Niederdruck-Betriebsweise der Pumpe.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 1, 2A, 6 und 7A. Der kontinuierliche Betrieb des Wachszuführsystems 500 und des Wachszubereitungssystems 200 beginnt mit der Systeminitialisierung (Schritt 702). Das schließt alle Operationen ein, die vor dem ersten Füllen des Systems mit Wachs erforderlich sind, einschließlich der Einschaltung des Temperatursteuerungssystems 800, des Füllens des Wachsbehälters 502 mit erhitztem flüssigen Wachs, das Umschalten der Pumpe 504 in die Niederdruckbetriebsweise, das Programmieren des Computers 303 gemäß den vom Operator festgelegten Variablen, z.B. die Dauer der Verzögerungen und die Initialisierung der Wachseinspritzpresse 400 (Schritte 610-614). Zu Anfang ist keiner der Schalter 228, 230 ausgelöst, so daß sich die Doppelventilsteuerungen 224 und 226 in einem inaktiven Zustand befinden und alle Ventile 202, 204, 206 und 208 geschlossen sind.
Fig. 7A zeigt die Folge, die jeder der Wärmeaustauscher 210 bei Normalbetrieb durchläuft, unter der Annahme, daß der Sammler 212 nicht gefüllt ist und daß sich die Pumpe 504 in der Hochdruckbetriebsweise befindet. Die Anzahl der Wärmeaustauscher, die in einem erfindungsgemäßen Wachsverteilungssystem zur Anwendung kommen kann, ist nicht speziell begrenzt. In der illustrierten Ausführung, die zwei Wärmeaustauscher 210 verwendet, folgen beide Wärmeaustauscher 210 der Logik von Fig. 7A unabhängig und sie können jederzeit synchronisiert werden oder brauchen auch nicht synchronisiert werden.
Die Pumpe 504 bleibt normalerweise konstant in der Hochdruckbetriebsweise, wenn nicht einer der beiden möglichen Zustände vorhanden ist. Erstens wird, wenn beide Begrenzungsschalter 222 ausgelöst sind und damit anzeigen, daß der Sammler 212 voll ist, das Steuerungssystem 300 bewirken, daß die Pumpe 504 in die Niederdruckbetriebsweise geschaltet wird, das Gegendruckventil 516 geöffnet wird und alle Ventile 202, 204, 206 oder 208 der Wärmeaustauscher 210 schließen. Das System bleibt in diesem Zustand, bis einer der Schalter 222 erneut geschaltet wird und damit anzeigt, daß der Sammler 212 nicht mehr voll ist. Das ist der Fall, wenn eine Wachseinspritzpresse 400 Wachs anfordert, d.h. bei Schritt 618, wenn die Kolben 232 sich von den Schaltern 222 trennen.
Zweitens wird, wenn das Steuerungssystem 300 erkennt, daß ein Wärmeaustauscher 210 kurz vor dem Eintritt in einen Ruhezustand steht, daß die Wartezeit, in der der Ringkolben 314 stationär bleibt, so daß das Wachs im Wärmeaustauscher 210 abkühlen kann, und alle anderen Wärmeaustauscher sich ebenfalls in einem Ruhezustand befinden, die Pumpe 504 in die Niederdruckbetriebsweise geschaltet und das Ventil 516 geöffnet, so daß das flüssige Wachs im Rohrleitungssystem 600 wieder zirkulieren kann. In einem System mit nur einem Wärmeaustauscher 210 wird, wenn ein Ruhezustand während eines Zeitraumes initialisiert wird, in dem am Steuerpunkt X3 ein Signal vorhanden ist, das entsprechende Ausgangssignal am Steuerpunkt Y4 zum Wähler 508 unterbrochen, bis die Ruhezeit abgeschlossen ist. In einem System mit einer Vielzahl von Wärmeaustauschern ist es jedoch unwahrscheinlich, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt sich alle Wärmeaustauscher in einem Ruhezustand befinden. Solange sich mindestens einer der Wärmeaustauscher nicht im Ruhezustand befindet, wird das Steuerungsystem bewirken, daß der Wähler 508 die Hochdruckförderweise der Pumpe immer dann wählt, wenn die Sammlerspritzkammerkolben 232 sich nicht in ihren vollständig zurückgezogenen Positionen befinden. Wenn einer der Wärmeaustauscher 210 den Ruhezustand verläßt und eines der Eintrittsventile 202 oder 206 offen ist (Schritte 713, 714), schließt das Ventil 516 und die Pumpe 504 kehrt zur Hochdruckbetriebsweise zurück.
Wenden wir uns jetzt dem zyklischen Betrieb der Wärmeaustauscher 210 zu. Jedes Paar von Schaltern 228, 230 wirkt effektiv als Hardware-Kippschalter (nachfolgend abgekürzt HWSW). Dieser Schalter befindet sich in der Stellung "EIN", wenn der Kolben 314 zuletzt den Schalter 228 auslöst und in der Stellung "AUS", wenn der Kolben 314 zuletzt den Schalter 230 auslöst. Das PLC 301 bestimmt durch Vergleich der Eingänge bei X1 und X2, ob der HWSN ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn zuletzt ein Signal an der Klemme X1 empfangen wurde, ist HWSW eingeschaltet. Wenn zuletzt ein Signal an der Klemme X2 empfangen wurde, ist HWSW ausgeschaltet. Um den Wachsfluß in die Wärmeaustauscher 210 das erste Mal zu initialisieren, wird ein beliebiger Startwert von HWSN=EIN erzeugt. Zu diesem Zweck wird ein Signal zuerst an der Klemnme X1 von PLC 301 erzeugt, um zu Anfang die " EIN"-Stellung des HWSW für jeden Wärmeaustauscher 210 zu wählen (Schritt 704). HWSW=EIN entspricht der Doppelventilsteuerung 224, so daß der Ringkolben 314 in jedem Wärmeaustauscher sich zuerst von links nach rechts in gemäß Fig. 1 und 2A bewegt, d.h. weg vom Schalter 228 und in Richtung zum Schalter 230.
HWSW treibt einen Softwareschalter (SWSW), wie z.B. ein Kennzeichen im Speicher des programmierbaren Computers 303. Ein Entscheidungsschritt 706 wird als nächstes ausgeführt, so daß der Zustand des SWSW dem Zustand des HWSW angepaßt wird. Wenn der HWSW eingeschaltet ist (Kolben 314 berührt zuletzt den Annäherungsschalter 228), wird der Softwareschalter SWSW in die "EIN"-Stellung gebracht (Schritt 708). Wenn der HWSW ausgeschaltet ist (Kolben 314 berührt zuletzt den Annäherungsschalter 230), wird der SWSW in die "AUS"-Stellung gebracht (Schritt 710).
In Abhängigkeit vom Zustand des SWSW wird dann eine Entscheidung getroffen (Schritt 712), eine der Doppelventilsteuerungen 224 oder 226 zu betätigen. Wenn SWSW ausgeschaltet ist, wird die Steuerung 226 betätigt (Schritt 713), die das Einlaßventil 206 und das Auslaßventil 208 öffnet. Wenn SWSW eingeschaltet ist, wird das Steuerventil 224 betätigt (Schritt 714, das das Einlaßventil 202 und das Auslaßventil 204 öffnet.
An diesem Punkt wird es, wenn die Wärmeaustauscher 210 das erste Mal mit Wachs gefüllt werden und wenn sich die Pumpe 504 noch in der Niederdruckbetriebsweise befindet, vorgezogen, das Einschalten der Systemhydraulik zu verzögern, damit die Kolben, Ventile usw. sich stabilisieren kmönnen, bevor Wachs gepumpt wird. Die bevorzugte Verzögerungsdauer beträgt mindestens 15 Sekunden. Die Pumpe 504 wird dann in die Hochdruckbetriebsweise geschaltet, das Ventil 516 schließt und die Wärmeaustauscher 210 füllen sich mit Wachs. Normalerweise befindet sich jedoch die Pumpe 504 bereits in der Hochdruckbetriebsweise, so daß das Wachs in das Einlaßventil 202 oder 206 eintritt, sobald es sich öffnet.
Wenn das Wachs in den Wärmeaustauscher 210 eintritt, prüft das Steuerungsystem 300 kontinuierlich, ob HSWS gleich SWSW ist (Schritt 720). Das Ergebnis wird ja sein, bis der Ringkolben 314 das äußerste rechte Ende des Wärmeaustauschers 210 erreicht und den anderen Annäherungsschalter auslöst, in diesem Falle den Annäherungsschalter 230. An diesem Punkt wird der mechanische Kippschalter (HWSW) abgeschaltet, während SWSW eingeschaltet bleibt. Wenn ein Ja-Ergebnis für die Entscheidung 720 erhalten wird, kehrt das System, wie gezeigt, zum Schritt 720 zurück.
Wenn der Kolben 314 den Annäherungsschalter 230 erreicht, wird HWSW abgeschaltet, so daß HWSW nicht mehr im gleichen Zustand wie SWSW ist. Ein Signal wird dann zur Klemme X2 von PLC 301 abgeschickt, das anzeigt, daß HWSW abgeschaltet ist. Zu dem Zeitpunkt, wenn SWSW noch eingeschaltet ist (Schritt 724), wird die Doppelventilsteuerung 224 entaktiviert, um das Einlaßventil 202 und das Auslaßventil 204 zu schließen (Schritt 726). Wenn SWSW abgeschaltet ist, wird die Doppelventilsteuerung 208 entaktiviert (Schritt 725). Eine vorher festgelegte Ruhezeit beginnt dann, damit das im Wärmeaustauscher 210 enthaltene Wachs die gewünschte vorher festgelegte Temperatur erreichen kann (Schritt 730). Während der Ruhezeit, bewegt sich der Ringkolben 314 nicht, weil alle Ventile 202, 204, 206, 208 für diesen Wärmeaustauscher geschlossen sind. Die Dauer der Ruhezeit ist eine Programmkonstante oder ein vom Programmierer über den Computer 303 eingegebener Wert. Die Ruhezeiten sind vorzugsweise gestaffelt, um die Möglichkeit zu reduzieren, daß alle Wäremeaustauscher 210 gleichzeitig die Ruhezeit beginnen und damit das System beanspruchen. Nach der Einstellung der Ruhezeit wird der Zyklus durch Rückkehr zum Schritt 706 wiederholt.
Dieser Zyklus (Schritte 706-730) läuft unbegrenzt ab, bis der Sammler 210 voll ist, wie es durch den Zustand der Begrenzungsschalter 222 angezeigt wird. Solange beide Sammlerspritzkammerkolben 232 nicht vollständig zurückgezogen sind, bewegt die Pumpe 504 die Kolben 314 in jedem Wärmeaustauscher 210 zurück und vorwärts. Wenn der Zyklus unterbrochen wird, weil der Sammler 212 voll ist, wird der Zyklus bei Schritt 706 für jeden Wärmeaustauscher fortgesetzt, wenn nicht ein Ruhezeitschritt 730 aktiv war. In diesem Falle wird die Ruhezeit abgeschlossen, bevor die Rückkehr zum Schritt 706 erfolgt. Da der Zustand von HWSW und SWSW unverändert bleibt, wird sich jeder Ringkolben 314 weiter in der gleichen Richtung bewegen, wie vor der Unterbrechung. Wenn ein Ringkolben 314 sich von links nach rechts bewegt, bleibt HWSW eingeschaltet. Wenn der Ringkolben 314 sich von rechts nach links bewegt, bleibt HWSW ausgeschaltet. Ein wichtiges Merkmal des vorliegenden Systems ist, daß der HWSW den SWSW treibt, um zu sichern, daß der Kolben 314 seine Bewegung in der gleichen Richtung fortsetzt, in der der nächste Sammlerspritzkammerkolben 232 den Kontakt zu ACC MSW 222 in Reaktion auf eine Wachsanforderung von der Wachseinspritzpressenbaugruppe 400 verliert.
Fig. 7B erläutert die Programmlogik, die die Funktion des Wachszuführsystem 500 steuert. Das Wachszuführsystem 500 wird zu Anfang geladen und eingeschaltet, d.h. die Wachstafeln werden in den Tank 524 geladen und geschmolzen, wodurch eine Zuführung von flüssigem Wachs in den Behälter 502 erfolgt (Schritt 752). Darauf wird die Pumpe 504 in Niederdruckbetriebsweise eingeschaltet und das Gegendruckventil 516 wird geöffnet, damit das flüssige Wachs durch das Rohrleitungssystem 600 zirkulieren kann (Schritt 754). Die gewählten Wärmeaustauscherventile 202 (oder 206) werden dann geöffnet, um das Wachs einzulassen (Schritt 756). Eine Verzögerung, vorzugsweise etwa 15 Sekunden, wird dann der Systemhydrauklik gewährt, um sich zu stabilisieren (Schritt 758). Die Pumpe 504 wird dann in die Hochdruckbetriebsweise geschaltet und das Ventil 516 wird geschlossen, um mit der Zuführung des flüssigen Wachses in die Wärmeaustauscher 210 zu beginnen (Schritt 760).
Das Steuersystem 300 überwacht dann kontinuierlich den MSW 222 (Schritt 762). Wenn der Sammler 212 nicht voll ist, bestimmt das System dann, ob alle Wärmeaustauscher sich in der Ruhezeitphase befinden, d.h. ob der letzte Wärmeaustauscher, der sich noch nicht in der Ruhezeit befindet kurz vor dem Eintritt in die Ruhezeit steht (Schritt 764). Diese Prüfungen werden fortgesetzt, bis der Sammler 212 voll ist oder alle Wärmeaustauscher in die Ruhezeit eintreten. Dann werden die Schritte unternommen, um die Pumpe 504 in die Niederdruckbetriebsweise zurückzuführen, das Ventil 516 zu öffnen und alle Wärmeaustauscherventile zu schließen (Schritte 766, 768 oder 770, 772). Das System wartet dann, bis der Zustand, der die Abschaltung bewirkt hat, nicht länger andauert (Schritte 774 oder 776) und schaltet dann die Pumpe und die Ventile in ihren früheren Zustand zurück (Schritte 778, 780). Das System kehrt dann zur Entscheidung 762 zurück und der Zyklus wird wiederholt, solange das System aktiv ist.
Während des Zurück- und Vorwärtspendelns der Kolben 314 in den Wärmeaustauschern 210 wird die Pressenspritzkammer 402 voll und das Auslaßventil 414 schließt. Dieses Ereignis besitzt keinen direkten Einfluß auf den Betrieb der Wachszubereitungsbaugruppe 200. Das Wachs wird weiter aus dem Wärmeaustauscher 210 in den Sammler 212 und in die Sammlerspritzkammer 216 entleert, unabhangig davon ob das Füllen der Pressenspritzkammer 402 abgeschlossen ist, bis die Sammlerspritzkammerkolben 232 vollständig zurückgezogen sind. Wenn das der Fall ist, kehrt die Pumpe 504 in die Niederdruckbetriebsweise zurück und die Wachszubereitungsbaugruppe 200 bleibt im Ruhezustand, bis eine Wachsanforderung bewirkt, daß die Kolben 232 sich vorwärts außer Kontakt mit den Begrenzungsschaltern 222 bewegen.
Ein erfindungsgemäßes Wachsverteilungssystem 200 löst erfolgreich das Durchflußproblem, wenn heißes, flüssiges Wachs unter Druck verwendet wird, um das halbf este Wachs aus dem Wärmeaustauscher herauszudrücken. Der Ringkolben 314 dient als physikalische Barriere zwischen dem noch nicht abgekühlten Wachs und dem abgekühlten Wachs im Wärmeaustauscher. Das bietet wesentliche Vorteile gegenüber den vorhandenen Verfahren zur Absenkung der Wachstemperatur vor dem Einspritzen in eine Spritzgußform. Das Einsetzen eines Kolbens zwischen dem Wachs mit hoher und mit niedriger Temperatur ermöglicht, daß das Wachs gegen die Hochtemperaturfläche des Kolbens stößt, wodurch die Niedrigtemperaturfläche des Kolbens das Niedrigtemperaturwachs durch den Wärmeaustauscher drückt. Es gibt jedoch die Möglichkeit eines geringfügigen Durchdringens am Kolbenumfang, aber diese kleine Menge des Bypass-Wachses ist schnell abgekühlt, wenn sie die Wärmeaustauschermedium-Zwischenfläche berührt.
Das Wasser, das durch den Wärmeaustauscher 210 strömt, kehrt zum Tank 802 zurück und wird bei einer Temperatur gehalten, die ausreichend ist, um die Temperatur des Wachses auf die gewünschte Einspritztemperatur zu reduzieren. Unter Nutzung der thermodynamischen Eigenschaften des Wärmeaustauschmediums, des speziellen verwendeten Wachses und des Volumens von Wasser und Wachs im Wärmeaustauscher, wird die bevorzugte Wärmeaustauscherruhezeit berechnet. So können z.B. die Volumen und die Geschwindigkeiten so gewählt werden, daß die Ruhezeit etwa dreieinhalb Minuten beträgt. Die Verwendung eines Ringwärmetauschers hilft bei der Reduzierung der Ruhezeit und sichert eine gleichmäßige Temperatur im Wachsvolumen. Je größer die Strömungsmenge des Wassers im Wärmeaustauscher ist, desto geringer ist die Verweilzeit (Ruhezeit) des Wachses im Wärmeaustauscher und in einigen Situationen könnte man auf die Ruhezeit verzichten. Andere Faktoren, wie die Kapazität der Wasserpumpe, der Wachspumpe und die Kapazitäten der Wärmeaustauscher beeinflussen die Zeitbestimmung für die Ruhezeit.
Wie vorher beschrieben, ist es wünschenswert, Wachs bei den niedrigsten möglichen Temperaturen in eine Spritzgußform zu spritzen, während noch gesichert ist, daß das Wachs alle Hohlräume in der Spritzgußform vollständig ausfüllt, um den Betrag der Schrumpfung, die bei der Wachsabkühlung auftritt, zu minimieren. Weiterhin reduziert eine geringe Einspritztemperatur die Zeit, die erforderlich ist, um die Wachsmodelle abzukühlen. Somit verringert eine genaue Steuerung der Einspritztemperatur des Wachses die Gesamt zeit des Zyklus pro Teil und verbessert die Maßgenauigkeit.
Ein anderer wichtiger Vorzug der vorliegenden Erfindung ist, daß die Bearbeitungszeit minimiert wird. Die Gesamtzeit zwischen den Zyklen wird reduziert, weil das Wachs kontinuierlich für das Einspritzen in eine Spritzgußform zur Verfügung steht. Das eliminiert die Notwendigkeit des Öffnens der Wachseinspritzpresse, um Wachs, wie früher, manuell hinzuzufügen.
Der Nutzen des vorliegenden Systems ist nicht auf die Wachsindustrie begrenzt. Das System kann für die Verteilung jeder Substanz verwendet werden, deren Viskosität temperaturabhängig ist. Das schließt ein, ist jedoch nicht begrenzt auf Rohölderivate, Chemikalien, Seife, Schokolade, Nahrungsmittel oder Plaste. Somit sind, obwohl die vorhergehende Beschreibung auf Wachs beschränkt ist, das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung mit jeder Substanz nutzbringend, die einen flüssigen Zustand annehmen kann.
Es ist selbstverständlich, daß, obwohl das System 100, wie beschrieben, nur zwei Wärmeaustauscher, einen Sammler und eine Einspritzpressenbaugruppe aufweist, es auch eine Anzahl von Sammlern und Einspritzvorrichtungen enthalten kann. So können z.B. mehr als zwei Wärmeaustauscher an einem einzigen Sammler durch geeignete Modifikation der Rohrverzweigungen angebracht werden, um zusätzliche Durchgänge zu schaffen oder durch Vorsehen von mehreren Behältern und Rohrverzweigungen zwischen einem Paar von Wachspressen, die an jedem Ende des Sammlers angeordnet sind. Bei einem anderen Beispiel kann jeder Behälter mit mehr als einer Wachseinspritzpresse in Verbindung stehen, z.B. durch eine Reihe von Rohrleitungen 416, die mit einem einzigen Behälter 211 verbunden sind. Um zusätzliche Pressen unterzubringen, wird das PLC modifiziert, um mehrere Wachsanforderungen annehmen zu können und die Software wird gleichermaßen modifiziert, so daß der Sammler auf eine Wachsanforderung von irgendeiner oder von allen Wachseinspritzzpressen reagiert. Es kann ein Relais vorgesehen werden, das durch eine Einspritzanforderung von einer der Pressen ausgelöst wird. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mehrere Wachseinspritzpressen mit einem einzigen Sammler zu verbinden. Diese und andere Modifikationen können ausgeführt werden, ohne von der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen formuliert ist, abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung für die Verteilung einer halbfesten Substanz auf eine Arbeitsstation (400) mit einem Wärmeaustauscher (210) zur Verringerung der Temperatur einer flüssigen Substanz, so daß die Substanz eine halbfeste Form annimmt und mit einem Flüssigkeitszuführungssystem (500), verbunden mit dem Wärmeaustauscher (210), um die flüssige Substanz dem Wärmeaustauscher (210) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet daß:

ein Sammler (212) mit einem Einlaß (276) angeschlossen ist, um die Substanz vom Wärmeaustauscher (210) aufzunehmen, eine Kammer (216) mit variablen Volumen vorhanden ist, in der die Substanz gespeichert wird und ein Auslaß (416), durch den die Substanz aus dem Sammler (212) heraus der Arbeitstation (400) zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (210) einen ersten Einlaß und Auslaß an seinem einen Ende und einen zweiten Einlaß und Auslaß an seinem anderen Ende, jeweilige erste und zweite Einlaß- und Auslaßventile (202, 204, 206, 208) für das Öffnen und Schließen solcher Einlässe und Auslässe und einen Kolben (314), angeordnet für eine hin- und hergehende Gleitbewegung in Längsrichtung im Wärmeaustauscher (210) zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß sowie dem zweiten Einlaß und zweiten Auslaß aufweist und der Kolben (314) die Substanz durch den zweiten Auslaß drückt, wenn das Flüssigkeitszuführungssystem (500) die Substanz durch den ersten Einlaß dem Wärmeaustauscher 210 zuführt, die Ventile (202, 204) mit dem ersten Einlaß und dem zweiten Auslaß offen und die Ventile (206, 208) mit dem zweiten Einlaß und dem ersten Auslaß geschlossen verbunden sind und der Kolben (314) die Substanz durch den ersten Auslaß drückt, wenn das Flüssigkeitszuführungssystem (500) die Substanz durch den zweiten Einlaß dem Wärmeaustauscher (210) zuführt, wobei die Ventile (206, 208) mit dem zweiten Einlaß und dem ersten ersten Auslaß offen und die Ventile (202, 204) mit dem ersten Einlaß und dem zweiten Auslaß geschlossen verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (210) ein Paar von koaxialen inneren und äußeren Rohren (306, 304), die eine Wärmeaustauschkammer dazwischen definieren, und ein Wärmeaustauschmedium-Zuführungsystem (800) aufweist für das Zirkulieren eines Wärmeaustauschmediums durch das Innere des inneren Rohres (306) des Wärmeaustauschers (210) und um die Außenseite des äußeren Rohres (304) des Wärmeaustauschers (210).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitszuführungsystem (500) einschließt:

einen Behälter (502) für die Lagerung eines Zuführungsvorrates der flüssigen Substanz;

eine Umlaufleitung (601), die an ihren entgegengesetzten Enden mit dem Behälter (502) verbunden ist;

eine Pumpe (504), angeordnet für den Umlauf der Flüssigkeit durch die Umlaufleitung (601) und den Behälter (502);

eine Rohrleitungsverzweigung (606), die sich von der Umlaufleitung (601) zum Wärmeaustauscher (210) erstreckt und

ein Wärmeaustauschereinlaßventil (202), das die Verbindung zwischen dem Wärmeaustauscher (210) und der Rohrleitungsverzweigung (606) reguliert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitszuführungssystem (500) weiterhin ein Gegendruckventil (516) einschließt, das in der Umlaufleitung (601) stromabwärts von der Rohrleitungsverzweigung (606) angeordnet ist und das geschlossen werden kann, wenn das Wärmeaustauschereinlaßventil (202) offen ist, um die flüssige Substanz über die Rohrleitungsverzweigung (606) zum Eintritt in den Wärmeaustauscher (210) zu zwingen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (504) Hoch- und Niederdruckbetriebsweisen aufweist, die Hochdruckbetriebsweise der Pumpe (504) für die Zuführung der Substanz in den Wärmeaustauscher (210) und die Niederdruckbetriebsweise für den Umlauf der Substanz vom Behälter (502) durch die Umlaufleitung (601) und zurück zum Behälter (502) wirksam wird, wenn das Wärmeaustauschereinlaßventil (202) geschlossen und das Gegendruckventil (516) geöffnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (212) einschließt:

einen Behälter (211) für die Speicherung der Substanz darin, der mit der Auslaßrohrleitung (416) in Verbindung steht, die die Substanz zur Arbeitsstation (400) leitet;

eine Presseneinheit (215), um die Substanz aus dem Sammler (212) herauszudrücken, wobei die Presseneinheit (215) durch eine Kammer (216) mit einem mittels einem beweglichen Spritzkolben (232) variablen Volumen gebildet wird; und

eine Einlaßrohrverzweigung (214), angeordnet zwischen der Presseneinheit (215) und dem Behälter (211) mit inneren Durchflüssen (276, 277) zur gegenseitigen Verbindung der Kammer (216) mit dem variablen Volumen, dem Behälter (211) und dem Wärmeaustauscher (210).

8. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstation (400) eine Wachseinspritzpresse aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitszuführungssystem (500) einen Behälter (502) für die Speicherung eines Zuführungsvorrates der flüssigen Substanz und Rohrleitungen (601, 602) für die Beförderung der Substanz vom Behälter (502) zum Wärmeaustauscher (210) aufweist und die Vorrichtung weiterhin gekennzeichnet ist durch:

einen Meßfühler (222) für die Feststellung, wann der Sammler (212) mit der Substanz voll wird; und

ein Steuerungssystem (300) für das Öffnen eines der Wärmeaustauschereinlaßventile (202 oder 206) und des entsprechenden Wärmeaustauscherauslaßventils (204 oder 208) am anderen Ende des Wärmeaustauschers (210), um gleichzeitig die flüssige Substanz dem Wärmeaustauscher (210) und die Substanz dem Wärmeaustauscher (210) auf der anderen Seite des Kolbens (314) zuzuführen, wenn die flüssige Substanz den Wärmeaustauscher (210) verläßt und in den Sammler (212) eintritt, und für das Schließen der Wärmeaustauscherein- und -auslaßventile (202, 204, 206, 208), solange der Sammlermeßfühler (222) abtastet, daß der Sammler mit der Substanz gefüllt ist oder der Sammler in Betrieb genommen ist, um die Substanz aus dem Sammler (212) heraus zur Arbeitsstation (400) zu drücken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch:

ein Paar von Annäherungsmeßfühlern (228, 230) für die Feststellung, wann der Wärmeaustauscherkolben (314) eine seiner vorher festgelegten Endstellungen im Wärmeaustauscher (210) nach dem Füllen des Wärmeaustauschers (210) mit der flüssigen Substanz erreicht;

wobei das Steuerungsystem (300) mit den Wärmeaustauschermeßfühlern (228, 230) für das Schließen der Wärmeaustauscherein- und -auslaßventile (202, 204, 206, 208) verbunden ist und zum Halten dieser Ventile über einen vorbestimmten Ruhezeitraum im geschlossenen Zustand, nachdem der Wärmeaustauschermeßfühler (228 oder 230) festgestellt hat, daß der Wärmeaustauscherkolben eine seiner vorher festgelegten Endstellungen erreicht hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (210) einschließt:

eine bewegliche Einrichtung (314) zur Verhinderung des Durchdringens der flüssigen Substanz, die vom Versorgungssystem (500) in den Wärmeaustauscher (210) eintritt, durch die abgekühlte, halbfeste Substanz im Wärmeaustauscher (210);

ein Einlaßventil (202) für das Regulieren der Verbindung zwischen dem Wärmeaustauscher (210) und dem Zuführungssystem (500); und

ein Auslaßventil (208) für das Regulieren der Verbindung zwischen dem Wärmeaustauscher (210) und dem Sammler (212).

12. Verfahren für die Verteilung einer halbfesten Substanz zu einer Arbeitsstation (400) mit den Schritten der Zulieferung der Substanz zu einem Wärmeaustauscher (210) in flüssiger Form, der Reduzierung der Temperatur der Substanz im Wärmeaustauscher, so daß die Substanz eine halbfeste Form annimmt und Zuführung der halbfesten Substanz zur Arbeitsstation (400) gekennzeichnet durch:

Zuführung der Substanz vom Wärmeaustauscher (210) zu einem Sammler (212) durch einen Einlaß (276), der vorgesehern ist, um die Substanz vom Wärmeaustauscher (210) aufzunehmen, wobei der Sammler (212) eine Kammer (216) mit variablem Volumen aufweist, in der die Substanz gespeichert wird und einen Auslaß (416) durch den die Substanz aus dem Sammler (212) heraus zur Arbeitsstation (400) geleitet wird;

Ansammeln eines Zuführungsvorrates der Substanz im Sammler (212), wobei ein Temperatursteuerungssystem (800) die Substanz im Sammler (212) in halbfester Form erhält; und

Zuführung der Substanz auf Anforderung vom Sammler (212) zur Arbeitsstation (400).

13. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch das gleichzeitige Zuführen der flüssigen Substanz in den Wärmeaustauscher (210) und Herausleiten der Substanz bei einer veränderten Temperatur aus dem Wärmeaustauscher (210) mittels eines beweglichen Kolbens (314), der im Wärmeaustauscher (210) zwischen der eintretenden flüssigen Substanz und der austretenden Substanz mit veränderter Temperatur angeordnet ist, wobei der Kolben (314) wirksam wird, indem er die eintretende Substanz von der austretenden Substanz trennt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (210) zum Abkühlen der Substanz mit dem Temperatursteuerungssystem in Verbindung steht, so daß sie eine halbfeste Form annimmt und der Kolben (314) ein Durchdringen der eintretenden flüssigen Substanz durch die austretende, halbfeste Substanz verhindert.

15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß

es der flüssigen Substanz ermöglicht wird, über einen vorher festgelegten Ruhezeitraum, der ausreicht, daß die Substanz die Temperatur ändern kann, bevor sie aus dem Wärmeaustauscher (210) herausgedrückt wird, im Wärmeaustauscher (210) unbeweglich bleiben kann und

wenn eine Anforderung der Substanz von der Arbeitsstation (400) erhalten wird, der Sammler (212) vom Wärmeaustauscher (210) isoliert wird und ein Spritzkolben (232) betätigt wird, der im Sammler (212) angeordnet ist, um die Substanz durch eine Auslaßleitung (416), die den Sammler (212) mit der Arbeitsstation (400) verbindet, in die Arbeitsstation (400) zu drücken.

16. Verfahren nach Anspruch 13,, 14 oder 15, weeiterhin gekennzeichnet durch:

das abwechselnde Füllen des Wärmeaustauschers (210) mit der flüssigen Substanz an seinen entgegengesetzten Enden, so daß der Kolben (314) im Wärmeaustauscher (210) sich zurück und vorwärts bewegt, wenn der Wärmeaustauscher (210) mit der flüssigen Substanz gefüllt ist und die Substanz bei veränderter Temperatur mehrmals hintereinander in Folge entleert.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 16, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz Wachs und die Arbeitsstation eine Wachseinspritzpresse ist.