SE506728C2 - Sätt och anordning för kylning av ett formningsverktyg med kondenserad gas - Google Patents

Description

506 728 kortare cykeltider för verktyget.

Vid de hittills använda verktygen av detta slag har den för kylning använda gasen, vanligen C02, efter förångning i det mikroporösa materialet släppts ut till den omgivande atmos- fären.

Då det finns en allmän strävan att ur miljösynpunkt reduce- ra den mängd C02 som släpps ut i atmosfären är det ett önskemål att eliminera eller i varje fall väsentligt redu- cera den för kylning erforderliga gasmängden vid ovan nämnda verktyg.

Då porerna i det använda mikroporösa materialet är mycket små ställs även stora krav på renheten hos den använda kylgasen. Vid utnyttjande av CO2nåste därvid bl.a. till- ses, att denna är väsentligen helt fri från olja, som annars kan sätta igen porerna. Härför kan den från en distributör erhållna gasen behöva renas innan den kan tillföras verktyget för kylning av detta. Man kan således uppnå väsentliga kostnadsbesparingar om den mängd mycket ren C02 som erfordras för den eftersträvade kylningen kan reduceras.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma en teknik för kylning av formningsverktyg av angivet slag med utnyttjande av kondenserad gas, vilken teknik medger en väsentlig reduktion av den mängd gas som förbrukas för verktygskylningen.

Till grund för uppfinningen ligger insikten om att detta kan uppnås genom att utnyttja en sluten kylkrets i vilken det mikroporösa materialet ingår såsom en komponent och vilken krets vidare innefattar bl.a. en kondensor för förnyad kondensering av den i det mikroporösa materialet förångade gasen. 506 728 Det speciellt karakteristiska för ett sätt av det i första stycket angivna slaget är därvid att i det porösa materia- let förângad gas kanaliseras till en eller flera till detta material tätt anslutna ledningar, som leder gasen till en kondensor för förnyad kondensering av gasen, och att den kondenserade gasen på nytt tillföres det porösa materialet, vilket utnyttjas som en kommunikationslänk i den åstadkomna slutna kylkretsen för verktyget.

Enligt uppfinningen åstadkommes således en kylning av formningsverktyget med utnyttjande av i en sluten kylkrets cirkulerande kylmedium, t.ex. C02, vilket väsentligt redu- cerar gasförbrukningen, då endast förluster motsvarande eventuella läckage och liknande måste ersättas.

Kompletterande gas för kompensation för sådana förluster kan lämpligen tillföras i väsentligen gasform till den i kylkretsen ingående kondensorn. Gasen kan tillföras från en förrådstank eller -flaska, som innehåller gas i flytande tillstånd vilken förgasas varvid eventuell olja i denna avlägsnas innan den tillföres kondensorn. Alternativt kan den kompletterande gasen separeras från den omgivande luften, företrädesvis med utnyttjande av membransepara- tionsteknik, och tillföras kondensorn.

Det speciellt karakteristiska för en anordning enligt uppfinningen för användning vid tillämpning av sättet framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till den såsom exempel på bifogad ritning visade utföringsformen av ett kylsystem enligt uppfinningen inne- fattande ett mikroporöst formningsverktyg.

I figuren betecknar 1 ett verktyg för formsprutning av en plastprodukt 2. Varje formningshalva av verktyget inne- 506 728 fattar en formningsinsats 3 respektive 4 tillverkad av ett poröst men formfast material, såsom sintrat stål, med kommunicerande porer. De porösa insatserna 3 och 4 i verk- tyget omges av icke porösa delar 5-8. Insatserna 3 och 4 innefattar expansionskaviteter 9 respektive 10, i vilka kapilärrör 11 respektive 12 mynnar. I det visade exemplet mynnar respektive kapilärrör fritt i tillhörande expan- sionskavitet. Alternativt kan det emellertid sträcka sig fram till kavitetens ändvägg. Porerna i det porösa materia- let i insatserna 3 och 4 är tillslutna över de mot form- rummet för produkten 2 vända ytorna 28. Detta kan åstad- kommas medelst en tunn beläggning av t.ex. aluminiumtrioxid eller nickel. Insatsernas 3 och 4 övriga ytterytor är avtätade medelst de omgivande, icke porösa delarna 5-8.

För en mer detaljerad beskrivning av formsprutningsverk- tyget och dess funktion hänvisas till de ovan omnämnda patentskrifterna.

Kapilärrören 11, 12 tillföres kondenserad gas, i detta fall C02, via en ledning 13 från en kondensor 14. För att und- vika att gasen i kondensorn 14 skall förorenas eller upp- blandas med andra gaser utgöres denna lämpligen av den ena kammaren i en värmeväxlare vars andra kammare är kopplad till en kylmaskin (ej visad).

När C02 i kondenserad form tillföres kaviteterna 9, 10 via kapilärrören 11 respektive 13 kommer den att till följd av tryckfall omedelbart expandera och överföras till gasfas, varigenom en kraftig kyleffekt erhålles. Gasen kommer att fördelas i de kommunicerande porerna i insatserna 3 och 4 och slutligen evakueras via evakueringskanaler 15, vilka via en gemensam ledning 16 är anslutna till ingången hos en pump 17, vars utgång är ansluten till kondensorn 14, lämp- ligen via en mellanlagringsbehållare 18. m ca ON s: m ca Den visade utföringsformen innefattar fyra evakueringskana- ler 15. Antalet sådana kanaler kan emellertid varieras enligt önskan. Förutom för kylning av en formkropp kan kapilärrören 11, 12 och evakueringskanalerna 15 även ut- nyttjas för passage av ett varmt fluidum genom insatserna 3 och 4 för uppvärmning av formningsytorna innan eller i samband med att materialet som skall formas inpressas i formningskaviteten. Med 19 och 20 betecknas ett antal reglerventiler inmonterade i anslutningarna till kapilär- rören 11, 12 och evakueringskanalerna 15 för att medge önskad styrning av det fluidum som passerar genom insatser- na 3 och 4 för kylning respektive värmning av verktyget.

Som framgår åstadkommes enligt uppfinningen ett slutet ' system för kylning av ett formningsverktyg som innerfattar insatser av mikroporöst material, varvid dessa insatser ingår såsom väsentliga kommunikationslänkar i den bildade kylkretsen. Genom att denna därigenom blir helt sluten kommer den använda koldioxiden ej att utspädas med andra gaser eller på annat sätt kontamineras. Vidare blir miljö- påverkan mycket ringa, då något utsläpp till omgivningen ej sker. Detta medför även ett ekonomiskt gott utnyttjande av den rena koldioxid som krävs.

Vissa förluster av koldioxid, storleksordningen några få procent av den i den slutna kylkretsen cirkulerande mäng- den, är emellertid svåra att undvika. För kompensation för dessa finns en förrådsbehållare eller -flaska 21 med kol- dioxid i flytande form. Denna förgasas i en förångare 22 försedd med en oljeavskiljare, så att avskild olja 23 t.ex. kan avtappas via ett utlopp 24. Den rena koldioxiden i gasfas pumpas medelst en pump 25 till kondensorn 14.

Vid ett annat alternativ kan gasformig C02 framställas ur den omgivande luften med hjälp av en membranseparator 26.

Denna koldioxid tillföres direkt till kondensorn 14 via 506 728 pumpen 25. Lämpligen är en mellanlagringsbehållare 27 inkopplad mellan membranseparatorn 26 och pumpen 25. Vid kondenseringen kan därvid eventuellt andra kvarvarande gaser behöva avskiljas. Detta kan emellertid enkelt utföras av fackmannen.

Ovan har en föredragen utföringsform av uppfinningen be- skrivits. Denna kan emellertid varieras i flera avseenden inom ramen för patentkraven vad avser detaljutformningen under bibehållande av uppfinningens grundprincip med en sluten kylkrets av vilken en del utgöres av det mikroporösa materialet.

Claims (10)

PATENTKRÄV

1. Sätt vid kylning av ett formningsverktyg utfört av eller innefattande minst en del av ett poröst material med kommunicerande porer, såsom en mikroporös metall eller metallegering, med utnyttjande av kondenserad gas, före- trädesvis C02, som tillföres det porösa materialet i vä- sentligen flytande tillstånd och bringas att förångas till följd av tryckfall i håligheter och porer i materialet för âstadkommande av en effektiv kylning av verktyget, k ä n - n e t e c k n a t a v att i det porösa materialet för- ångad gas kanaliseras till en eller flera till detta mate- rial tätt anslutna ledningar, som leder gasen till en kondensor för förnyad kondensering av gasen, och att den kondenserade gasen på nytt tillföres det porösa materialet, vilket utnyttjas som en kommunikationslänk i den åstad- komna, slutna kylkretsen för verktyget.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att ytan hos det porösa materialet avtätas förutom vid de positioner där ledningar för tillförande och evakuering av gas anslutes.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att den slutna kylkretsen tillföres kompletterande gas för kompensation för förluster.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att den kompletterande gasen tillföres i väsentligen gasform till den i kylkretsen ingående kondensorn.

5. Sätt enligt krav 4, vid vilket den kompletterande gasen förvaras i flytande tillstånd i en förrådstank eller -flaska, k ä n n e t e c k n a t a v att gas från nämnda tank eller flaska förångas och att eventuell olja i denna avlägsnas innan den tillföres kondensorn. 506 728

6. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att den kompletterande gasen separeras från den omgivande luften, företrädesvis med utnyttjande av membransepara- tionsteknik, och att den separerade gasen tillföres konden- sorn.

7. Anordning för kylning av ett formningsverktyg utfört av eller innefattande minst en del (3, 4) av ett poröst mate- rial med kommunicerande porer, såsom en mikroporös metall eller metallegering, med utnyttjande av kondenserad gas, företrädesvis C02, som tillföres det porösa materialet (3, 4) i väsentligen flytande tillstånd och bringas att för- ångas till följd av tryckfall i håligheter (9, 10) och porer i materialet för åstadkommande av en effektiv kylning fav verktyget, k ä n n e t e c k n a d a v att den in- nefattar en sluten kylkrets för verktyget innefattande en eller flera till det porösa materialet (3, 4) tätt anslutna ledningar (15) för evakuering av i detta förångad gas, en till ledningen eller ledningarna ansluten kondensor (14) för förnyad kondensering av den evakuerade gasen, och ledningsorgan (13) för att på nytt tillföra den kondensera- de gasen till det porösa materialet (3, 4), vilket bildar en kommunikationslänk i den slutna kylkretsen.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att ytan hos det porösa materialet (3, 4) är avtätad förutom vid de positioner där ledningar (11, 12, 15) för tillförande och evakuering av gas är anslutna.

9. Anordning enligt krav 7 eller 8, k å n n e t e c k - n a d a v organ för tillförande av kompletterande gas från en förrâdstank (21) eller -flaska med gas i flytande tillstånd, vilka organ innefattar en mellan tanken eller flaskan och den i kylkretsen ingående kondensorn (14) inkopplad oljeavskiljande förångare (22).

10. Anordning enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k - n a d a v att den för tillförande av kompletterande gas innefattar en via en mellanlagringsbehållare (18) till den i kylkretsen ingående kondensorn (14) ansluten enhet (26) för separering av gasen från den omgivande luften.