SE504872C2

SE504872C2 - Sätt och anordning för kylning av verktyg, arbetsstycken eller liknande med kondenserad gas

Info

Publication number: SE504872C2
Application number: SE9503733A
Authority: SE
Inventors: Leif Nilsson
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-20
Also published as: WO1997015420A1; AU7356296A; SE9503733D0; SE9503733L

Description

504 872 Vid tillämpning av den ovan beskrivna tekniken måste man tillse att koldioxiden ej förgasas innan den når det mikro- porösa formverktyget. Detta kräver utnyttjandet av en väl isolerad ledning från en tank eller ett tryckkärl innehål- lande flytande koldioxid. Vidare måste ett högt tryck upprätthållas i ledningen, vilket bl.a. ställer höga krav på utnyttjade ventiler.

Då den mängd koldioxid som erfordras för den avsedda kyl- ningen är liten och ofta tillföres intermittent måste, för att bibehålla den kyla som krävs för flytande tillstånd, ett större och jämnare flöde uttagas ur tanken, av vilket huvuddelen sedan måste pumpas tillbaka till tanken via en krets som innehåller ett kostsamt kylaggregat.

Ett problem kan vara att i flytande koldioxid förekommande främmande ämnen, såsom olja, förorenar verktyget och täpper till porerna i detta.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkom- ma ett förbättrat sätt för kylning med kondenserad gas, företrädesvis C02, vid vilket bl.a. ovan nämnda nackdelar är eliminerade.

Till grund för uppfinningen ligger insikten om att detta kan uppnås genom att man låter den i flytande tillstånd förvarade gasen först förångas inför eller under trans- porten till verktyget för att sedan på nytt kondenseras innan den används för kylning av verktyget.

Det speciellt karakteristiska för ett sätt av det i första stycket angivna slaget är därvid att gasen förvaras i kondenserad form i en isolerad tank eller i ett tryckkärl, att den förångas helt eller delvis och transporteras genom en ledning till en i anslutning till verktyget eller ar- betsstycket anordnad kylenhet, att gasen i kylenheten på 504 872 nytt kondenseras till flytande form, och att den kondense- rade gasen tillföres verktyget eller arbetsstycket för kylning av detta i samband med att den åter förångas.

Vid förångningen av den i tanken eller kärlet förvarade, kondenserade gasen kommer i denna befintlig olja att av- skiljas, vilket eliminerar risken för att olja skall till- föras verktyget. Vidare kan transporten av den förångade gasen till verktyget ske i enkla, oisolerade ledningar med utnyttjande av förhållandevis billiga ventiler till följd av ett lägre tryck i systemet. Dessutom blir tankinstalla- tionen enklare och billigare, då man bl.a. kan utesluta pump och isolerad returledning. Vidare kan det till tanken anslutna kylaggregatet utelämnas.

För att undvika att gasen på nytt förorenas vid kondense- ringen i kylenheten intill verktyget så sker denna konden- sation lämpligen i en till en kylmaskin kopplad värmeväx- lare.

En mycket miljövänlig kylteknik kan åstadkommas genom att åtminstone en del av den vid kontakt med verktyget för- ångade gasen uppsamlas och på nytt tillföres kylenheten för förnyad kondensering och återanvändning. Detta minskar även gasförbrukningen.' Det ovan beskrivna sättet kan med fördel tillämpas för kylning av ett för formsprutning av plast avsett verktyg, vilket innefattar insatser tillverkade av ett mikroporöst material, såsom ett mikroporöst stål, varvid gasen före- trädesvis utgöres av CO? Övriga kännetecken för sättet och för en anordning för användning vid genomförande av detta framgår av efter- följande patentkrav. 504 872 Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till den på bifogad ritning visade schematiska principskissen över ett system enligt uppfinningen.

I figuren betecknar 1 en lämpligen vakuumisolerad tank med kondenserad koldioxid. Tanken innehåller även koldioxid i gasfas ovanför vätskeytan i tanken. Trycket i tanken kan vara av storleksordningen 20 bar och temperaturen ca -20°C.

Med 2 betecknas ett uttag för koldioxid. Om så erfordras kan uttaget vara anslutet till en till tanken 1 ansluten förångare, som tillföres flytande koldioxid från tanken.

Uttaget 2 är via en ledning 4 anslutet till en i form av en värmeväxlare utförd kondensor 3. Alternativt kan ledningen 4 vara så dimensionerad, att den kan matas med flytande koldioxid från tanken 1, varvid förångningen sker under transporten i ledningen till värmeväxlaren 3. Uttaget på tanken kan även vara så placerat att man via detta direkt erhåller koldioxid i gasfas.

Värmeväxlaren 3 är förbunden med en kylmaskin 5, som kan vara av konventionellt utförande och vilken medför att koldioxiden kyls och kondenseras i värmeväxlaren 3, så att underkyld, flytande C02 kan tillföras ett verktyg 6, exem- pelvis ett formsprutningsverktyg av mikroporöst stål.

Värmeväxlaren 3 är anordnad nära verktyget 6, för att garantera att verktyget tillföres C02 i flytande tillstånd.

Nämnda flytande C02 expanderar därvid i porerna i verktyget och förgasas under upptagning av värme och således kylning av angränsande delar, bl.a. den i formrummet befintliga produkten.

Utnyttjandet av formsprutningsverktyg av mikroporöst stål är förut känt och kommer ej att beskrivas närmare häri. För en beskrivning av funktionen hos ett sådant verktyg hän- visas till de svenska patenten SE-C-454247 och SE-C-466951. 504 872 Ett system enligt ovan blir mycket enkelt, då man bl.a. kan utnyttja oisolerade ledningar och erforderliga ventiler endast kommer att arbeta vid förhållandevis lågt tryck.

Vidare krävs ej någon pump och returkrets till tanken och ej heller något kostsamt kylaggregat för kondensering av återpumpad koldioxid.

I den flytande koldioxiden i tanken 1 eventuellt befintliga föroreningar, såsom olja, kommer att avskiljas vid för- ångningen av koldioxiden. Härvid är lämpligen en oljefälla eller liknande anordnad för uppsamling av ur gasen avskilda föroreningar. Vid förångning i tanken får denna renspolas med jämna mellanrum. Den gasformiga koldioxiden i ledningen 4 är således väsentligen fri från föroreningar, varför det föredrages att kondenseringen av denna sker i en värmeväx- lare eller liknande för att förhindra införande av nya föroreningar i gasen. Värmeväxlaren 3 kan emellertid ut- bytas mot annan likvärdig komponent, som kan kyla gasen utan att förorena denna. Vidare kan tanken 1 ersättas med en gasflaska eller ett paket av flaskor eller annat tryck- kärl innehållande flytande koldioxid vid ett högre tryck, storleksordningen 50-60 bar. Härvid ansluts lämpligen en förångare till gasuttaget.

Förutom för kylning av ett mikroporöst formningsverktyg kan den kondenserade gasen utnyttjas för kylning av andra, t.ex. skärande, verktyg eller arbetsstycken eller utnyttjas i andra typer av processer där flytande gas erfordras.

Förutom koldioxid kan givetvis även andra kryogena gaser utnyttjas om så önskas.

Genom att den efter kylningen av verktyget förångade gasen kan uppsamlas, såsom indikeras med blocket 8, och åter tillföras den nära verktyget belägna kondensorn 3 för för- nyad kondensering och återanvändning kan en mycket miljö- vänlig kylningsprocess åstadkommas. 504 872 Sammanfattningsvis kan konstateras att tillämpning av förångning av gasen före transporten till verktyget och kondensering i en utrusting nära verktyget medför tre stora fördelar, nämligen rening av gasen från bl.a. olja, enklare och billigare utrustning och möjlighet till en miljövänlig kylprocess.

Claims

504 872 PATENTKRAV

1. Sätt vid kylning av verktyg, arbetsstycken eller lik- nande med kondenserad gas, företrädesvis C02, som tillföres verktyget eller arbetsstycket i flytande tillstånd och bringas förångas i samband med att den kommer i kontakt med verktyget eller arbetsstycket för effektiv kylning av detta, k ä n n e t e c k n a t a v att gasen förvaras i kondenserad form i en isolerad tank eller i ett tryckkärl, att den förångas helt eller delvis och transporteras genom en ledning till en i anslutning till verktyget eller ar- betsstycket anordnad kylenhet, att gasen i kylenheten på nytt kondenseras till flytande form, och att den kondense- rade gasen tillföres verktyget eller arbetsstycket för kylning av detta i samband med att den åter förångas.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att gasen kondenseras i en till en kylmaskin kopplad värmeväx- lare.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att åtminstone en del av den vid kontakt med verktyget eller arbetsstycket förångade gasen uppsamlas och återföres till kylenheten för förnyad kondensering och återanvänd- ning.

4. Sätt enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att det tillämpas för kylning av ett för formsprutning_ av t.ex. plast avsett verktyg, vilket innefattar insatser tillverkade av ett mikroporöst material, såsom ett mikropo- röst stål, och att gasen därvid utgöres av CO,

5. Sätt enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att föroreningar, såsom olja, som förekommer i den kondenserade gasen, avskiljes vid förångningen av den gas som uttages från tanken eller kärlet och uppsamlas och av- 504 872 lägsnas.

6. Anordning för kylning av verktyg, arbetsstycken eller liknande med kondenserad gas, företrädesvis C02, som till- föres verktyget eller arbetsstycket i flytande tillstånd och bringas förångas i samband med att den kommer i kontakt med verktyget eller arbetsstycket för effektiv kylning av detta, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en isolerad tank (1) eller ett tryckkärl för förvaring av gasen, organ för att helt eller delvis förånga gasen, en ledning (4) för att transportera den åtminstone delvis förångade gasen till en i anslutning till verktyget (6) eller arbetsstycket anordnad kylenhet (3, 5), i vilken gasen på nytt kondenseras till flytande form, och organ (7) för tillförande av den kondenserade gasen till verktyget (6) eller arbetsstycket för kylning av detta i samband med att den åter förångas.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att kylenheten innefattar en till en kylmaskin (5) kopplad värmeväxlare (3).

8. Anordning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a d a v att den innefattar organ (8) för uppsamling av åtminstone en del av den vid kontakt med verktyget (6) eller arbetsstycket förångade gasen och återföring av denna till kylenheten (3, 5) för förnyad kondensering och återan- vändning.

9. Anordning enligt något av krav 6-8, k ä n n e t e c k - n a d a v att verktyget (6) utgöres av ett för formsprut- ning av t.ex. plast avsett verktyg, vilket innefattar insatser tillverkade av ett mikroporöst material, såsom ett mikroporöst stål, och att gasen utgöres av COP

10. Anordning enligt något av krav 6-9, k ä n n e - 504 872 t e c k n a d a v att den innefattar organ för uppsamling av föroreningar, såsom olja, som förekommer i den kondense- rade gasen och avskiljes vid förângning av den gas som uttages från tanken (1) eller kärlet.