EP2143528A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten von Formteilen - Google Patents

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EP2143528A1
EP2143528A1 EP09008863A EP09008863A EP2143528A1 EP 2143528 A1 EP2143528 A1 EP 2143528A1 EP 09008863 A EP09008863 A EP 09008863A EP 09008863 A EP09008863 A EP 09008863A EP 2143528 A1 EP2143528 A1 EP 2143528A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigerant
temperature
treatment chamber
deburring
embrittled
Prior art date
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EP09008863A
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English (en)
French (fr)
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EP2143528B1 (de
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Thomas Böckler
Dietmar Wacker
Ulrich Thorwarth
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Messer Group GmbH
Original Assignee
Messer Group GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/18—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions
    • B24C3/26—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions the work being supported by barrel cages, i.e. tumblers; Gimbal mountings therefor
    • B24C3/263—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions the work being supported by barrel cages, i.e. tumblers; Gimbal mountings therefor using refrigerating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
    • B24C1/083—Deburring

Definitions

  • the invention relates to a device for deburring of molded parts, in particular molded parts made of plastic, elastomers or rubber, with a treatment chamber, in the purpose of embrittlement of the molded parts adhering burrs and / or nubs introduced via a refrigerant supply from a supply tank cryogenic refrigerant, and with means for mechanically separating the embrittled burrs or nubs from the moldings in the treatment chamber.
  • knobs and ridges In the production of moldings made of plastic, rubber, elastomers, etc. is usually sought to remove the remaining during the manufacturing process knobs and ridges. In the simplest case, these parts are cut off, which is laborious. Mechanical methods and devices for deburring of molded parts are also known and are used for example in the DE 195 33 392 C1 or the DE 10 2005 014 684 A1 described. In order to deburr in particular softer molded parts, the knobs and ridges are embrittled by exposure to a cryogenic refrigerant, at least superficially. The embrittled pimples or ridges are then removed mechanically in a treatment chamber.
  • a disadvantage of the aforementioned prior art is that the inlet temperature of the refrigerant entering the treatment chamber of the deburring of the pressure and the temperature of the associated with the Entgratungsstrom refrigerant tank depends.
  • the greater the pressure in the supply tank the higher the temperature of the refrigerant supplied to the treatment chamber.
  • the degree of embrittlement of the knobs or burrs to be removed can only be determined very inaccurately, which means that a higher amount of refrigerant is introduced into the treatment chamber in case of doubt. actually necessary for treatment.
  • the increased entry of refrigerant not only leads to increased refrigerant consumption, but also to an increased thermal load of machine parts, which are subject to increased wear in this way.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a possibility for deburring of molded parts, in which the entry of refrigerant is optimized and adapted to the actual requirements.
  • This object is achieved in that a means for subcooling the refrigerant is provided in the refrigerant supply line.
  • the refrigerant enters the treatment chamber in the liquefied, supercooled state.
  • undercooled any condition is understood with a temperature below the corresponding boiling temperature, in which therefore the entry of a certain heat energy is required to reach the boiling point.
  • the liquid nitrogen in the inventive device when entering the treatment chamber preferably in the supercooled state that it still reaches the moldings to be treated in the liquid state. This minimizes nitrogen consumption and makes heat transfer more efficient.
  • the device for subcooling allows the refrigerant to be introduced into the treatment chamber at a precisely defined temperature.
  • the temperature of the refrigerant entered so no longer depends on the pressure state in the supply tank of the refrigerant.
  • the steps required for the treatment of the molded parts can be determined accurately and in a timely manner. This speeds up the deburring process and further reduces nitrogen consumption.
  • the device for supercooling comprises a flash chamber and the expansion chamber associated heat exchanger, wherein in the expansion chamber under pressure brought refrigerant expanded and the expanded medium in the heat exchanger with pressurized refrigerant in heat exchange occurs.
  • the pressure of the supercooled refrigerant in this way corresponds at least largely to the pressure of the nitrogen in the storage tank, its temperature at least approximately that of the expanded medium.
  • the subcooling is done in this embodiment of the invention thus without the use of external energy, but only with own medium: A portion of the refrigerant is expanded and cools down.
  • the refrigerant cooled in this way is used to cool another part of the refrigerant, which is below the pressure prevailing in the pressure vessel and is provided for embrittlement of the moldings.
  • the temperature value of the supercooled refrigerant is adjusted or regulated with a suitable control device, for example by determining the pressure to which nitrogen introduced from the supply tank is expanded.
  • the refrigerant supply line is equipped with means for directionally irradiating a molded part to be treated in the treatment chamber.
  • the means may be, for example, a nozzle arrangement by means of which the refrigerant is applied directly to the moldings to be treated. In this way, the refrigerant is used accurately.
  • the object of the invention is also achieved by a method for deburring of molded parts, in which a brought from a supply tank cryogenic Refrigerant is cooled in a means for subcooling to a temperature below its boiling point and applied in a treatment chamber to a molded part, whereby the molding adhering burrs or nubs are embrittled, and then the embrittled ridges or nubs are separated by means of mechanical release agent from the molding.
  • the refrigerant used for embrittlement is thus brought to a fixed, predetermined temperature value below the boiling point of the refrigerant and applied in the liquid state to the moldings.
  • the temperature of the refrigerant is no longer dependent on the pressure state of the supply tank, and the time required for the embrittlement and the required dosage of the refrigerant can be reliably predicted.
  • the refrigeration energy of the supplied refrigerant in the processing chamber is used more effectively for the embrittlement and the loss due to the evaporation of refrigerant is kept within limits.
  • a preferred refrigerant is liquid nitrogen.
  • other refrigerants such as carbon dioxide, may be used.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the refrigerant in the device for subcooling by at least 10 K, preferably at least 15 K below its boiling temperature-based on the pressure of the refrigerant in the Kälteffenzu Entry- is cooled.
  • the nitrogen is stored in the supply tank at 5 bar in the cryogenic liquefied state and is thus at a temperature of -180 ° C before. By relaxing a portion of the liquid nitrogen to atmospheric pressure, this reaches a temperature of -196 ° C and can thus be used to cool the pressurized liquid nitrogen.
  • FIG. 1 the only figure ( Fig. 1 ) a device for deburring of molded parts.
  • the apparatus designated in its entirety by the reference numeral 1 comprises a treatment device 2 for removing cold-embrittled nubs and burrs of molded parts made of rubber, elastomers or plastic.
  • a treatment chamber of the treatment device 2 which is not shown here, the mold parts are exposed to a cryogenic refrigerant, wherein at least the surface of the molded parts is cooled and adhesive knobs and / or burrs are embrittled.
  • the embrittled knobs and / or ridges are then with suitable means, such as by means of impact material, for example, after in the DE 10 2005 014 684 A1 described method removed.
  • cryogenic refrigerant nitrogen is used in the embodiment, in the context of the invention, however, other refrigerants are conceivable, for example carbon dioxide.
  • the supply of the refrigerant to the treatment chamber of the treatment device 2 takes place in the liquid state via a flameproof and heat-insulated Käfteffenvermeftung 4.
  • the refrigerant supply line 4 is fluidly connected to a connecting piece 5 with a heat-insulated supply tank 6, stored in the nitrogen in the cryogenic liquefied state up to the level of a level 7 becomes.
  • the supply of the liquid nitrogen to the treatment device 2 can be controlled by means of a valve 8.
  • the nitrogen is in the interior of the supply tank 6 at its boiling point before; in the region of the connecting piece 5, this in turn is determined by the hydrostatic pressure of the liquid column standing in the interior of the supply tank 6 up to the level of the level 7.
  • the temperature of the nitrogen at the connecting piece 5 is approximately minus 180 ° C.
  • a device 11 for subcooling which will be described in more detail below, is provided in the refrigerant supply line 4, by means of which the temperature of the liquid nitrogen supplied to the treatment device 2 can be set precisely and reliably to a value below its boiling point.
  • the device 11 for subcooling comprises a closed container with a lid 12 13 with thermally insulated walls. Inside the container 13, a cooling coil 14 is arranged.
  • the cooling coil 14 is used for subcooling of liquid nitrogen from the supply tank 6, which is supplied via a thermally insulated branch line 17 of the coolant supply 4, the cooling coil 14 passes through and then the treatment device 2 is supplied.
  • a branch line 19, which is also connected in the exemplary embodiment with the supply tank 6, opens at an expansion valve 21 into the container 13 a.
  • the expansion valve 21 is actuated in the exemplary embodiment by a float 22 such that when falling below a predetermined height of the level 27 liquid nitrogen flows from the branch line 19 into the container 13.
  • float 22 instead of the float 22, however, other devices for level measurement and level control can be provided, which are operatively connected to the expansion valve 21.
  • an exhaust pipe 24 is provided for the discharge of gaseous nitrogen.
  • a pressure-holding valve 25 is mounted, which keeps the pressure in the exhaust pipe 24 upstream of the pressure-holding valve 25 and thus at the same time in the container 13 to a predetermined value constant.
  • the pressure-holding valve 25 in this case, however, the temperature of the evaporating nitrogen inside the container 13 is subjected to certain, caused by changes in atmospheric pressure fluctuations.
  • the pressure in the container 13 corresponds to the pressure set at the pressure holding valve 25 and is for example 1 bar.
  • the pressure of the liquid nitrogen in the branch lines 17 and 19 and in the refrigerant supply line 4 approximately corresponds to that in the supply tank 6.
  • the level of the level 27 is continuously controlled by means of float 22 and the expansion valve 21 operatively connected thereto.
  • the temperature of the liquid nitrogen in the bath 26 is determined by the pressure at the pressure holding valve 25. In the above case of the pressure of 1 bar in the container, the temperature of the liquid nitrogen in the container is about minus 196 ° C.
  • the liquid nitrogen introduced via the branch line 17 at a temperature of approximately minus 180 ° C. emits heat to the nitrogen bath 26 in the container 13 on its way through the cooling coil 14 and leaves The heat is absorbed by the liquid nitrogen in the bath 26, which is partially vaporized and discharged via line 24 and possibly fed to a further use.
  • the liquid nitrogen transported to the treatment device 2 has at least approximately the temperature of the bath 26, and thus a temperature which is significantly below the boiling point of nitrogen at the pressure prevailing in the coolant supply line.
  • the residual substance Upon entry into the warmer treatment chamber of the treatment device 2, the residual substance is thus present in the still liquid state and can be used accurately, for example by means of suitable nozzles, for the treatment of the molded part surfaces.
  • the constant even at varying pressure in the storage tank 6 temperature of the supplied nitrogen allows accurate dosage of the amount of nitrogen required for embrittlement.
  • the device 11 for subcooling works completely independent of external energy. Instead of nitrogen, other cryogenic media can be used as a refrigerant, provided that the achievable temperatures meet the requirements of embrittlement.
  • the supply tank 6, for the lines 17 and 19 is within the scope of the invention also conceivable to supply the lines 17 and 19 from different sources and / or to feed them in particular with different media.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Noppen und Grate von Formteilen aus Kunststoff, Elastomeren oder Gummi, beispielsweise neu hergestellten Reifen, werden mit mechanischen Mitteln wie beispielsweise Brechwerkzeuge wie Walzen oder die Reifen, oder durch in eine drehbare Behandlungstrommel eingetragenes Schlaggut abgebrochen. Die Kälteversprödung erfolgt durch Zuführung eines flüssigen kryogenen Kältemittels. Nachteilig dabei ist, dass die Temperatur des eingetragenen Kältemittel und damit auch der Grad der Versprödung abhängig ist vom Druck im Innern einesdas Kältemittel bereitstellenden Kältemitteltanks. Erfindungsgemäß werden die Formteile in einer Behandlungskammer zur Versprödung der Noppen und Grate mit Kältemittel beaufschlagt, das vor seiner Zuführung an die Behandlungskammer in einer Behandlungskammer einer Unterkühlung unterzogen wurde. Die Unterkühlung erfolgt dabei bevorzugt in einer Eigenmedium - gesteuerten Einrichtung, in der ein Teil des unter Druck gelagerten Kältemittel entspannt und dadurch gekühlt wird und das auf diese Weise gekühlte Kältemittel zur Kühlung des unter Druck stehenden Kältemittels eingesetzt wird. Der Eintrag des Kältemittels erfolgt mit einer definierten Temperatur. Zugleich werden die Verdampfungsverluste an Kältemittel vermindert. Die Effizienz des Entgratungsverfahrens wird erheblich gesteigert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen, insbesondere Formteile aus Kunststoff, Elastomere oder Gummi, mit einer Behandlungskammer, in die zwecks Versprödung von den Formteilen anhaftenden Graten und/oder Noppen ein über eine Kältemittelzuführung aus einem Versorgungstank herangeführtes kryogenes Kältemittel eingetragen wird, und mit Mitteln zum mechanischen Abtrennen der versprödeten Grate oder Noppen von den Formteilen in der Behandlungskammer.
  • Bei der Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, Gummi, Elastomeren, etc. wird in der Regel angestrebt, die beim Herstellungsprozess übrig gebliebenen Noppen und Grate zu entfernen. Im einfachsten Fall werden diese Teile abgeschnitten, was jedoch arbeitsaufwendig ist. Maschinelle Verfahren und Vorrichtungen zum Entgraten von Formteilen sind ebenfalls bekannt und werden beispielsweise in der DE 195 33 392 C1 oder der DE 10 2005 014 684 A1 beschrieben. Um insbesondere weichere Formteile zu entgraten werden die Noppen und Grate durch Beaufschlagung mit einem kryogenen Kältemittel zumindest oberflächlich versprödet. Die versprödeten Noppen oder Grate werden anschließend in einer Behandlungkammer auf mechanischem Wege entfernt. Zur mechanischen Entfernung kommen geeignete Brechwerkzeuge zum Einsatz, beispielsweise werden die Grate und Noppen mit Schlaggut beaufschlagt, das in einer als rotierende Trommel ausgestalteten Behandlungskammer eingetragen wird, oder mit körnigem Strahlgut, das auf die zu behandelnden Formteile gestrahlt wird. In der DE 38 21 187 A1 wird ein Verfahren zum Entgraten von Gummi- oder Kunststoff-Formteilen beschrieben, bei der nach dem Abkühlen der Elastomere bis zu deren zumindest oberflächlichen Versprödung die Entgratung allein durch die Umwälzung der Formteile in Verbindung mit scharfen, auf die Formteile gerichtete Gasstrahlen erreicht werden soll.
  • Nachteilig beim vorgenannten Stand der Technik ist, dass die Eintrittstemperatur des Kältemittels beim Eintritt in die Behandlungskammer der Entgratungsanlage vom Druck und der Temperatur des mit der Entgratungsanlage verbundenen Kältemitteltanks abhängt. Je großer der Druck im Versorgungstank, desto höher ist die Temperatur des der Behandlungskammer zugeführten Kältemittels, Dadurch kann der Grad der Versprödung der zu entfernenden Noppen oder Grate nur sehr ungenau ermittelt werden, wodurch im Zweifel eine höhere Menge an Kältemittel in die Behandlungskammer eingetragen wird, als zur Behandlung eigentlich notwendig ist. Der erhöhte Eintrag an Kältemittel führt jedoch nicht nur zu einem gesteigerten Kältemittelverbrauch, sondern auch zu einer verstärkten thermischen Belastung von Maschinenteilen, die auf diese Weise einem erhöhten Verschleiß unterliegen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Entgraten von Formteilen anzugeben, bei der der Eintrag an Kältemittel optimiert und den tatsächlichen Erfordernissen angepasst wird.
  • Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, dass in der Kältemittelzuleitung eine Einrichtung zum Unterkühlen des Kältemittels vorgesehen ist.
  • Erfindungsgemäß tritt also das Kältemittel im verflüssigten, unterkühlten Zustand in die Behandlungskammer ein. Als "unterkühlt" wird hier jeder Zustand mit einer Temperatur unterhalb der entsprechenden Siedetemperatur verstanden, bei dem also der Eintrag einer gewissen Wärmeenergie erforderlich ist, um den Siedepunkt zu erreichen. Während bei Entgratungsanlagen nach dem Stande der Technik ein wesentlicher Teil des Stickstoffs sofort beim Eintritt in die Behandlungskammer verdampft und damit nicht nur dem Versprödungsprozess weitgehend entzogen wird, sondern in unerwünschter Weise zur Kühlung der gesamten Entgratungsanlage beiträgt, befindet sich der flüssige Stickstoff bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Eintrag in die Behandlungskammer bevorzugt derart im unterkühlten Zustand, dass er die zu behandelnden Formteile noch im flüssigen Zustand erreicht. Dadurch wird der Stickstoffverbrauch minimiert und der Wärmeübergang effizienter gestaltet.
  • Zugleich ermöglicht die Einrichtung zur Unterkühlung, das Kältemittel mit einer genau definierten Temperatur in die Behandlungskammer einzutragen. Die Temperatur des eingetragenen Kältemittels hängt also nicht mehr vom Druckzustand im Versorgungstank des Kältemediums ab. Dadurch können die zur Behandlung der Formteile erforderlichen Schritte exakt und zeitgenau festgelegt werden. Der Entgratungsprozess wird dadurch beschleunigt und der Stickstoffverbrauch weiter gesenkt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zum Unterkühlen eine Entspannungskammer und einen der Entspannungskammer zugeordneten Wärmetauscher umfasst, wobei in der Entspannungskammer unter Druck herangeführtes Kältemittel entspannt und das entspannte Medium im Wärmetauscher mit unter Druck stehendem Kältemittel in Wärmeaustausch tritt. Der Druck des auf diese Weise unterkühlten Kältemittels entspricht dabei zumindest weitgehend dem Druck des Stickstoffs im Vorratstank, seine Temperatur zumindest annähernd der des entspannten Mediums. Die Unterkühlung erfolgt bei dieser Ausgestaltung der Erfindung somit ohne den Einsatz von Fremdenergie, sondern nur mit Eigenmedium: Ein Teil des Kältemittels wird entspannt und kühlt sich dabei ab. Das auf diese Weise gekühlte Kältemittel wird dazu genutzt, einen anderen Teil des Kältemittels zu kühlen, der unter dem im Druckbehälter herrschenden Druck steht und zur Versprödung der Formteile vorgesehen ist.
  • Zweckmäßigerweise wird der Temperaturwert des unterkühlten Kältemittels mit einer geeigneten Regeleinrichtung eingestellt bzw. geregelt, beispielsweise durch Festlegung des Drucks, auf den aus dem Versorgungstank herangeführte Stickstoff entspannt wird.
  • Bevorzugt ist die Kältemittelzuleitung mit Mitteln zum gerichteten Bestrahlen eines zu behandelnden Formteils in der Behandlungskammer ausgerüstet. Bei den Mitteln kann es sich beispielsweise um eine Düsenanordnung handeln, mittels der das Kältemittel direkt auf die zu behandelnden Formteile aufgetragen wird. Auf diese Weise wird das Kältemittel zielgenau eingesetzt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Entgraten von Formteilen gelöst, bei dem ein aus einem Versorgungstank herangeführtes kryogenes Kältemittel in einer Einrichtung zum Unterkühlen auf einen Temperaturwert unterhalb seines Siedepunkts gekühlt und in einer Behandlungskammer auf ein zu behandelnden Formteil aufgetragen wird, wodurch dem Formteil anhaftende Grate oder Noppen versprödet werden, und anschließend die versprödeten Grate oder Noppen mittels mechanischer Trennmittel vom Formteil abgetrennt werden. Das zum Verspröden eingesetzte Kältemittel wird also auf einen festen, vorgegebenen Temperaturwert unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels gebracht und im flüssigen Zustand auf die Formteile aufgetragen. Dadurch ist die Temperatur des Kältemittels nicht mehr abhängig vom Druckzustand des Versorgungstanks, und der für die Versprödung erforderliche Zeitaufwand und die erforderliche Dosierung des Kältemittels lassen sich zuverlässig vorherbestimmen. Zudem wird die Kälteenergie des zugeführten Kältemittels in der Behandlungskammer effektiver für die Versprödung genutzt und der Verlust aufgrund der Verdampfung von Kältemittel wird in Grenzen gehalten.
  • Ein bevorzugtes Kältemittel ist flüssiger Stickstoff. Jedoch können auch andere Kältemittel, wie beispielsweise Kohlendioxid, zum Einsatz kommen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kältemittel in der Einrichtung zum Unterkühlen um mindestens 10 K, bevorzugt mindestens 15 K unter seine Siedetemperatur -bezogen auf den Druck des Kältemittels in der Kältemittelzuführung- gekühlt wird. Beispielsweise wird der Stickstoff im Versorgungstank bei 5 bar im tiefkalt verflüssigten Zustand gelagert und liegt somit bei einer Temperatur von -180°C vor. Durch Entspannung eines Teils des flüssigen Stickstoff auf Atmosphärendruck erreicht dieser eine Temperatur von -196°C und kann so zur Kühlung des unter Druck befindlichen Flüssigstickstoffs eingesetzt werden.
  • Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
  • In schematischen Anzeigen zeigt die einzige Figur (Fig. 1) eine Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen.
  • Die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung umfasst eine Behandlungseinrichtung 2 zum Entfernen von kälteversprödeten Noppen und Graten von Formteilen aus Gummi, Elastomeren oder Kunststoff. In einer hier nicht gezeigten Behandlungskammer der Behandlungseinrichtung 2 werden die Formteile mit einem kryogenen Kältemittel beaufschlagt, wobei zumindest die Oberfläche der Formteile gekühlt und anhaftende Noppen und/oder Grate versprödet werden. Die versprödeten Noppen und/oder Grate werden anschließend mit geeigneten Mitteln, etwa mittels Schlaggut beispielsweise nach dem in der DE 10 2005 014 684 A1 beschriebenen Verfahren, entfernt.
  • Als kryogenes Kältemittel kommt im Ausführungsbeispiel Stickstoff zum Einsatz, im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Kältemittel denkbar, beispielsweise Kohlendioxid. Die Zuführung des Kältemittels zur Behandlungskammer der Behandlungseinrichtung 2 erfolgt im flüssigen Zustand über eine druckfeste und wärmeisolierte Käftemittelzuleftung 4. Die Kältemittelzuleitung 4 ist an einem Anschlussstutzen 5 mit einem wärmeisolierten Versorgungstank 6 strömungsverbunden, in dem Stickstoff im tiefkalt verflüssigten Zustand bis zur Höhe eines Pegels 7 bevorratet wird. Die Zuführung des Flüssigstickstoffs an die Behandlungseinrichtung 2 kann mittels eines Ventils 8 gesteuert werden. Der Stickstoff liegt im Innern des Versorgungstanks 6 bei seiner Siedetemperatur vor; im Bereich des Anschlussstutzens 5 wird diese wiederum durch den hydrostatischen Druck der im Innern des Versorgungstanks 6 bis zur Höhe des Pegels 7 stehenden Flüssigkeitssäule bestimmt. So beträgt bei einem Druck von 5 bar die Temperatur des Stickstoffs am Anschlussstutzen 5 beispielsweise etwa minus 180°C. Weiterhin ist in der Kältemittelzuleitung 4 eine im Folgenden genauer beschriebene Einrichtung 11 zum Unterkühlen vorgesehen, mittels der die Temperatur des der Behandlungseinrichtung 2 zugeführten flüssigen Stickstoffs genau und zuverlässig auf einen Wert unterhalb seiner Siedetemperatur eingestellt werden kann.
  • Die Einrichtung 11 zum Unterkühlen umfasst einen mit einem Deckel 12 verschlossenen Behälter 13 mit thermisch isolierten Wänden. Im Innern des Behälters 13 ist eine Kühlschlange 14 angeordnet. Die Kühlschlange 14 dient zur Unterkühlung von flüssigem Stickstoff aus dem Versorgungstank 6, der über eine wärmeisolierte Zweigleitung 17 der Kühlmittelzuführung 4 herangeführt wird, die Kühlschlange 14 durchläuft und anschließend der Behandlungseinrichtung 2 zugeführt wird. Eine Zweigleitung 19, die im Ausführungsbeispiel gleichfalls mit dem Versorgungstank 6 verbunden ist, mündet an einem Entspannungsventil 21 in den Behälter 13 ein. Das Entspannungsventil 21 wird im Ausführungsbeispiel durch einen Schwimmer 22 derart betätigt, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Höhe des Pegels 27 flüssiger Stickstoff aus der Zweigleitung 19 in den Behälter 13 nachströmt. Anstelle des Schwimmers 22 können jedoch auch andere Einrichtungen zur Füllstandmessung und Füllstandsregelung vorgesehen sein, die mit dem Entspannungsventil 21 wirkverbunden sind. Im Deckel 12 des Behälters 13 ist eine Abgasleitung 24 zur Ableitung von gasförmigem Stickstoff vorgesehen. In der Abgasleitung 24 ist ein Druckhalteventil 25 montiert, das den Druck in der Abgasleitung 24 stromaufwärts zum Druckhalteventil 25 und damit zugleich im Behälter 13 auf einen vorbestimmten Wert konstant hält. In einer vereinfachten Ausführung kann auf das Druckhalteventil 25 verzichtet werden, in diesem Falle ist die Temperatur des verdampfenden Stickstoffs im Innern des Behälters 13 jedoch gewissen, durch Änderungen des Atmosphärendrucks bedingten Schwankungen unterworden.
  • Beim Betrieb der Einrichtung 11 zum Unterkühlen befindet sich ein Bad 26 aus flüssigem Stickstoff bis zur Höhe eines bestimmten Pegels 27 im Innern des Behälters 13. Der Druck im Behälter 13 entspricht dem am Druckhalteventil 25 eingestellten Druck und beträgt beispielsweise 1 bar. Der Druck des flüssigen Stickstoffs in den Zweigleitungen 17 und19 sowie in der Kältemittelzuleitung 4 entspricht ungefähr dem im Versorgungstank 6. Die Höhe des Pegels 27 wird kontinuierlich mittels Schwimmer 22 und dem mit diesem wirkverbundenen Entspannungsventil 21 kontrolliert. Die Temperatur des flüssigen Stickstoffs im Bad 26 wird durch den Druck am Druckhalteventil 25 bestimmt. Im oben genannten Fall des Drucks von 1 bar im Behälter beträgt die Temperatur des flüssigen Stickstoffs im Behälter ca. minus 196°C. Der über die Zweigleitung 17 mit einer Temperatur von ca. minus 180°C herangeführte flüssige Stickstoff gibt bei seinem Weg durch die Kühlschlange 14 Wärme an das Stickstoff-Bad 26 im Behälter 13 ab und verlässt gekühlt den Behälter 13 über die Kältemittelzuleitung 4. Die Wärme wird vom flüssigen Stickstoff im Bad 26 aufgenommen, der dabei teilweise verdampft und über Leitung 24 abgeführt und ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Nach Durchlaufen der Kühlschlange 14 besitzt der zur Behandlungseinrichtung 2 transportierte flüssige Stickstoff zumindest annähernd die Temperatur des Bades 26, und damit eine Temperatur, die deutlich unterhalb der Siedetemperatur von Stickstoff bei dem in der Kühlmittelzuleitung herrschenden Druck liegt.
  • Beim Eintritt in den wärmeren Behandlungsraum der Behandlungseinrichtung 2 liegt der Sückstoff somit im noch flüssigen Zustand vor und kann zielgenau, beispielsweise mittels geeigneter Düsen, zur Behandlung der Formteileoberflächen eingesetzt werden. Die auch bei variierendem Druck im Vorratstank 6 konstante Temperatur des zugeführten Stickstoffs ermöglicht dabei eine genaue Dosierung der zur Versprödung erforderlichen Stickstoffmenge.
  • Die Einrichtung 11 zum Unterkühlen arbeitet völlig unabhängig von Fremdenergie. Anstelle von Stickstoff können auch andere kryogene Medien als Kälteträger eingesetzt werden, sofern die dadurch erreichbaren Temperaturen den Anforderungen an die Versprödung entsprechen. Anstelle einer gemeinsamen Quelle, des Versorgungstanks 6, für die Leitungen 17 und 19 ist im Rahmen der Erfindung auch vorstellbar, die Leitungen 17 und 19 aus unterschiedlichen Quellen zu versorgen und/oder sie insbesondere auch mit unterschiedlichen Medien zu beschicken.
    • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Vorrichtung
    2.
    Behandlungseinrichtung
    3.
    -
    4.
    Kältemittelzuleitung
    5.
    Anschlussstutzen
    6.
    Tank
    7.
    Pegel
    8.
    Ventil
    9.
    -
    10.
    -
    11.
    Einrichtung zum Unterkühlen
    12.
    Deckel
    13.
    Behälter
    14.
    Kühlschlange
    15.
    -
    16.
    -
    17.
    Zweigleitung
    18.
    -
    19.
    Zweigleitung
    20.
    -
    21.
    Entspannungsventil
    22.
    Schwimmer
    23.
    -
    24.
    Abgasleitung
    25.
    Druckhalteventil
    26.
    Bad
    27.
    Pegel

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Entgraten von Formteilen, mit einer Behandlungskammer, in die zwecks Versprödung von den Formteilen anhaftenden Graten und/oder Noppen ein über eine Kältemittelzuführung (4) aus einem Versorgungstank (6) herangeführtes kryogenes Kältemittel eingetragen wird, und mit Mitteln (2) zum mechanischen Abtrennen der versprödeten Grate oder Noppen von den Formteilen in der Behandlungskammer,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Kältemittelzuleitung (4) eine Einrichtung (11) zum Unterkühlen des Kältemittels vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) zum Unterkühlen eine Entspannungskammer (13) und einen der Entspannungskammer (13) zugeordneten Wärmetauscher (14) umfasst, wobei in der Entspannungskammer (13) unter Druck herangeführtes Kältemittel entspannt und das entspannte Medium im Wärmetauscher (14) mit unter Druck stehendem Kältemittel in Wärmeaustausch tritt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (25) zum Einstellen des Temperaturwertes des unterkühlten Kältemittels.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelzuleitung (4) mit Mitteln zum gerichteten Bestrahlen eines zu behandelnden Formteils in der Behandlungskammer ausgerüstet ist.
  5. Verfahren zum Entgraten von Formteilen, bei dem ein kryogenes Kältemittel in einer Einrichtung (11) zum Unterkühlen auf einen Temperaturwert unterhalb seines Siedepunkts gekühlt und in einer Behandlungskammer auf ein zu behandelnden Formteil aufgetragen wird, wodurch dem Formteil anhaftende Grate oder Noppen versprödet werden und anschließend die versprödeten Grate oder Noppen mittels mechanischer Trennmittel vom Formteil abgetrennt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel flüssiger Stickstoff zum Einsatz kommt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel in der Einrichtung (11) zum Unterkühlen die Temperatur um mindestens 10 K, bevorzugt mindestens 15 K unter seine Siedetemperatur gekühlt wird.
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