SE512588C2 - Metod och anordning för punktkylning av yta - Google Patents

Metod och anordning för punktkylning av yta

Info

Publication number
SE512588C2
SE512588C2 SE9802683A SE9802683A SE512588C2 SE 512588 C2 SE512588 C2 SE 512588C2 SE 9802683 A SE9802683 A SE 9802683A SE 9802683 A SE9802683 A SE 9802683A SE 512588 C2 SE512588 C2 SE 512588C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cooling
end surface
nozzle
carbon dioxide
container
Prior art date
Application number
SE9802683A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9802683L (sv
SE9802683D0 (sv
Inventor
Mikael Orsen
Original Assignee
Aga Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aga Ab filed Critical Aga Ab
Priority to SE9802683A priority Critical patent/SE512588C2/sv
Publication of SE9802683D0 publication Critical patent/SE9802683D0/sv
Priority to US09/762,359 priority patent/US6412288B1/en
Priority to PCT/SE1999/001336 priority patent/WO2000007790A1/en
Priority to EP99941943A priority patent/EP1102666A1/en
Priority to AU55416/99A priority patent/AU5541699A/en
Publication of SE9802683L publication Critical patent/SE9802683L/sv
Publication of SE512588C2 publication Critical patent/SE512588C2/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/72Heating or cooling
    • B29C45/73Heating or cooling of the mould
    • B29C45/7337Heating or cooling of the mould using gas or steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16Cooling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16Cooling
    • B29C2035/1616Cooling using liquids
    • B29C2035/1625Cooling using liquids other than water
    • B29C2035/165Cooling using liquids other than water liquified gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/001Arrangement or mounting of control or safety devices for cryogenic fluid systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

20 25 30 512 588 2 cykeltiden förkortas högst avsevärt. Ibland kan emellertid denna kylning vara otillräcklig. a' _ _"'f';' I; Den tyska patentskriften DE 2 322 312 beskriver ett kylnings- förfarande vid tillverkning av en formsprutad detalj i ett formverktyg :ned kärna. I kärnan finns ett urtag i vilket en I förbindelse med denna luft, en tilledning med magnetventil. ledning för flytande gas förefinns. ledning står en tank med en flytande gas, t.ex. kväve, koldioxid Vidare har urtaget en frànledning vari en termometer förefinns. eller argon, via En reglerings- och styrenhet kan användas för att med hjälp av i frånledningen uppmätt temperatur styra magnetventilen. torde förekomma över en relativt stor yta.
En ytterligare metod användande flytande koldioxid som kylmedium är torr precisionskylning, DPC (Dry Precision Cooling), vilken metod används för kylning vid torr precisionsslipning. Metoden innefattar det att en blandning av koldioxidsnö och -gas tillförs verktyg och arbetsstycke i en tunn, högeffektiv kylstråle.
Det är emellertid önskvärt att finna en metod och anordning som effektivt kan kyla mycket små ytor av godtyckligt slag. Ytor av särskilt intresse är härvidlag åtkomliga öppna ytor, exempelvis på värmealstrande elektronikkomponenter eller på mänsklig på vid formsprutning eller och/eller vävnad, samt ytor gjutning förekommande detaljer med skarp kant varierande materialtjocklek.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det är således ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod och anordning för effektiv, snabb och tillförlitlig punktkylning.
Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla x en metod och anordning särskilt för punktkylning av en åtkomlig öppen yta.
Kylning lO 15 20 30 512 588 3 Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en metod och anordning särskilt för punktkylning av en vid formsprutning eller gjutning förekommande detalj med skarp kant och/eller varierande materialtjocklek.
Dessa och andra ändamål uppnås enligt en aspekt av uppfinningen med en metod för punktkylning, vilken innefattar det att en kylkanal med en definierad ändyta och en utloppsventil åtskild därifrån, en behållare med flytande koldioxid och en till nämnda behållare ansluten tilledning med munstycke lokaliserat till nämnda kylkanal tillhandahàlles. Flytande koldioxid bringas att strömma från behållaren ut genom nämnda munstycke.
Härvidlag skall behàllarens övertryck, utloppsventilens strypning samt munstyckets utformning/storlek väljas så att trycket i kanalen hålles över det s.k. trippelpunktstrycket för koldioxid, dvs. 5,18 bar. Vidare skall avståndet mellan munstycket och ändytan avpassas så att huvudsakligen all koldioxid förgasas vid ändytan. Motsvarande uppfinningsenliga anordning för punktkylning innefattar nämnda delar anordnade på beskrivet sätt.
Företrädesvis hålles trycket i kanalen inom intervallet 5,l8~8 bar. Effektivast kylning erhålls om trycket i kanalen hålles huvudsakligen omedelbart över trippelpunktstrycket.
En motsvarande uppfinningsenlig metod och anordning särskilt avsedd för punktkylning av en åtkomlig yta innefattar särskilt det att kylkanalen med ändyta utgöres av innandömet av ett rörformigt organ med ändyta av ett material med hög värmeledningsförmåga.
En uppfinningsenlig metod och anordning särskilt avsedd för punktkylning av en formsprutad eller gjuten detalj med skarp kant eller varierande materialtjocklek innefattar särskilt det att kylkanalen bildas i ett för detaljen avsett formverktyg med W H v! MI unxn I| H n' |- “w IV ll i 'UI l N H I W WUUHUU H 'UI WU” 'HVIIIHIIHIHIHYHH 20 512 588 4 ändytan lokaliserad i närhet till detaljens skarpa kant eller varierande materialtjocklek.
En fördel med punktkylningsmetoden och -anordningen enligt föreliggande uppfinning är att kylning sker oerhört snabbt och effektivt och av mycket små ytor.
Ytterligare en fördel med uppfinningen är att en jämn och kontinuerlig kyleffekt erhålles. fördel formsprutning eller gjutning kan förkortas. Ännu en med uppfinningen är att cykeltiden för Experiment i laboratorium. har bland annat visat att det är oerhört viktigt att hålla trycket ovanför trippelpunktstrycket både momentant och på längre sikt för att undvika instabiliteter såsom kraftigt varierande tryck förorsakat av att viss kolsyresnö inte förångar utan åtminstone delvis täpper till utloppet. Å andra sidan ger för höga tryck också liknande instabiliteter. Härvid förångas inte all vätska vid ändytan utan viss del följer med till utloppet där det kondenserar till snö.
Fler fördelar med uppfinningen framkommer i nedanstående beskrivning.
FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till fig. l-7, vilka enbart visas för att illustrera uppfinningen och ska därför ej på något sätt begränsa densamma.
Fig. l visar en utföringsform av föreliggande uppfinning särskild avsedd för punktkylning av en àtkomlig yta.
Pig. 2 visar en uppfinningsenlig utföringsform särskild avsedd för punktkylning av en vid formsprutning eller gjutning förekommande detalj med skarp kant och/eller varierande materialtjocklek.
U! 10 15 20 25 30 512 588 5 Fig. 3 visar ett tryck-temperatur-(pT-) diagram för koldioxid.
Fig. 4 visar i ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för nmnstycken med olika diametrar ö (0,25-0,4 mm) vid punktkylning medelst en särskild utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 5 visar i ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för ett munstycke med diameter Q = 0,2 mm vid punktkylning medelst en särskild utföringsform av föreliggande uppfinning.
Pig. 6 visar i ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för olika utloppsutformningar vid punktkylning medelst en särskild utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig. 7 visar i ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för olika avstånd d mellan munstycke och ändyta vid punktkylning medelst en särskild utföringsform av föreliggande uppfinning.
FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRLæR I följande beskrivning, i syfte att förklara och ej begränsa uppfinningen, är specifika detaljer angivna såsom speciella tillämpningar, tekniker etc. för att ge en klar förståelse av uppfinningen. Det skall emellertid vara uppenbart för fackmannen att uppfinningen kan utföras i andra former än dessa.
I fig. 1 visas en uppfinningsenlig utföringsform av en anordning 1 för punktkylning av en åtkomlig öppen yta, här i form av en övre yta hos en elektronikkomponent 3. Kylningsanordningen 1 innefattar ett rörformigt organ 5 vars innandöme utgörs av en kylkanal 7 med en i dess ena ände ändyta 9. Det rörformiga organet 5, särskilt dess ändyta, skall vara av ett material med hög värmeledningsförmàga för att kyla effektivt skall kunna ledas genom ändytan. Kylkanalen 7 har vidare en utloppsventil ll àtskild från ändytan, särskilt lokaliserad till kanalens andra ände. Vidare innefattas en behållare 13 med flytande koldioxid Hl H ll |ï ||| HFTIV X ll YIH 'HlHllllll IHIIIHIHTIIIIIHI H 10 20 25 512 588 6 19 och en till nämnda behållare ansluten tilledning l5a, l5b, l5c med ett munstycke 17 lokaliserat till nämnda kylkanal 7, särskilt till kylkanalens första ändes närhet.
Flytande koldioxid 19 bringas att strömma från behållaren 13 ut genom nämnda munstycke 17. Härvidlag skall behållarens 13 övertryck, utloppsventilens ll strypning samt munstyckets 17 utformning/storlek vara valda så att trycket i kylkanalen 15 under kylning alltid är över det s.k. trippelpunktstrycket för koldioxid, dvs. 5,18 bar. Företrädesvis hàlles trycket i kanalen inom intervallet 5,18-8 bar. Effektivast kylning erhålls 'om hàlles kanalen huvudsakligen trycket i trippelpunktstrycket, vilket nedan beskrivs mera i detalj.
Vidare skall avståndet d mellan munstycket 17 och ändytan 9 vara så avpassat att huvudsakligen all koldioxid förgasas vid ändytan 9.
Det rörformiga organet 5 är företrädesvis avrundat nedtill för att erhålla önskad lokal kylning. Organet kan alternativt ha en spetsig, trubbig eller avfasad form (ej visat i figurerna).
Vidare kan tilledningen l5a, l5b, l5c vara försedd med en ventil 21 för inställning av önskat flöde/tryck. Med fördel består tilledningen av tre olika delar; en fast rördel 15a som ansluter till behållaren 13, en fast rördel l5c positionerad i kylkanalen 7 och till vilken munstycket 17 är anslutet och en mellanliggande ledning 15b som kan vara med lätthet böjbar eller i ett något styvare utförande. I det förra fallet kan ledningen l5b med fördel Härigenom blir kylanordningens innefatta eller utgöras av en plastslang. kyldel, dvs. det organet 5 med kylkanalen 7 och ändytan 9 samt rördelen l5c med rörformiga munstycket 17 förflyttningsbar. Företrädesvis är kyldelen i pennformat eller något större; härvid torde således benämningen kylpenna lampa sig.
Utloppsventilen 11, soul är ansluten till kylkanalens 7 andra ände, är vidare ansluten till en frånledning 23 som kan vara omedelbart över 10 15 20 25 30 512 588 7 kort såsom visas i fig. 1 eller vara längre och exempelvis vara dragen parallellt med tilledningen l5a, l5b, l5c.
Del av en uppfinningsenlig anordning särskilt avsedd för punktkylning av en formsprutad eller gjuten detalj 31 med skarp kant 33 eller varierande materialtjocklek visas i fig. 2 (notera koldioxid, Anordningen att vissa delar såsom behållare med flytande utloppsventil och frånledning ej visas i fig. 2). innefattar särskilt det att en kylkanal 35 åtminstone delvis bildas i ett för detaljen 31 avsett formverktyg 37 med en ändyta 39 lokaliserad i närhet till detaljens skarpa kant 33 eller varierande materialtjocklek. En utloppsventil (icke visad) ansluter till kylkanalens övre del 41. En tilledning 43 är ansluten mellan en behållare med flytande koldioxid (icke visad) och ett till kylkanalen 35, särskilt till dess ändytas 39 närhet, lokaliserat munstycke 45.
Som i den ovan beskrivna utföringsformen bringas flytande koldioxid att strömma från behållaren genom tilledningen och ut genom nämnda munstycke för att förångas i huvudsak vid kylkanalens ändyta 39. Förångad koldioxid strömmar vidare upp i kylkanalen och genom utloppsventilen. Enligt uppfinningens tanke skall behållarens övertryck, utloppsventilens strypning samt munstyckets 39 utformning/storlek vara valda så att trycket i kylkanalen 35 under kylning alltid är över det s.k. trippelpunktstrycket för koldioxid, dvs. 5,18 bar. Företrädesvis hålles trycket i kanalen inom intervallet 5,l8~8 bar, särskilt omedelbart över trippelpunktstrycket.
Vidare kan ett termoelement appliceras i en i formverktyget 37 upptagen kanal 47 för temperaturmätning. Dessutom eller istället kan en tryckgivare appliceras i kylkanalen (icke visat) för mätning av trycket i nämnda kanal. Dessa mätningar kan ske vid installation och initial injustering" av den uppfinningsenliga anordningen och/eller ske med regelbundet intervall. Mätvärdena kan även utgöra inmatningar till ett automatiskt 'll l ll ll'll ll l"'l l lll lll llll l 'Il-Il lll l ll I “lll l llll llllllll 15 20 25 30 512 588 8 regleringssystem för reglering av ovan nämnda parametrar för att erhålla en optimal funktion.
För den fortsatta diskussionen är det lämpligt att känna till hur tryck och temperatur påverkar koldioxiden. Pig. 3 visar följaktligen ett fasdiagram (pT-diagram) för koldioxid med trippelpunkten 51 vid p = 5,18 bar och T = -56,6 °C och den kritiska punkten 53 vid p = 73,8 bar och T = 3l°C indikerade.
Faserna för koldioxid indikeras med hänvisningsbeteckningarna 55 fast, 57 överkritisk koldioxid. för för flytande och 59 för gasfas. 61 betecknar Det har alltså konstaterats att maximal kyleffekt uppnås vid ett Från detta kyleffekt. också kan tryck omedelbart över trippelpunktstrycket. tryck och upp till något bar högre har vi en optimal Vid högre tryck faller kyleffekten eller såsonl det uttryckas värmeöverföringskapaciteten. Teoretiskt kan funktionen beskrivas enligt följande. 0 p < 5,18 bar: Endast snö (fast koldioxid) och gas finns i delvis mot del Snön förångas endast således utloppsventilen och täpper till utloppet. kylkanalen. ändytan i kylkanalen och blåses viss snö ut mot Resultatet blir instabiliteter, vilket kan ses på trycket som fluktuerar kraftigt (se vidare fig. 4-6 och diskussionerna i anslutning till dessa figurer). En liten fördel är i och för sig att trycket tack vare delvis igensättning av utloppet stiger över 5,18 kyleffekten momentant erhållas. bar kan en mycket raftig ökning av 0 5,18 < p < 7-8 bar: Regionen med optimal kylningseffekt och vid vilket tryck kylkanalen skall hållas enligt föreliggande uppfinning. Tack vare trycket i kammaren kommer koldioxid ut i flytande form och träffar ändytan och då man befinner sig relativt nära trippelpunktstrycket är kylkapaciteten maximal.
Dessutom bildas ingen snö i utloppet; blir endast gas strömmar ut.
Slutsatsen att man har tagit ut all tillgänglig 10 20 25 30 512 588 9 förångningsvärme vid den önskade positionen, dvs. vid ändytan. Det kan också vara så att man erhåller får en osannolikt effektiv, extraordinär förångning beroende på att alla tre faserna sannolikt existerar samtidigt. 0 P > 7-8 bar: Då trycket stiger ser vi att det bildas stora mängder snö i utloppet, dvs. kylning sker på fel ställe.
Detta kan tolkas som att vätskan bara värms mot ändytan och den egentliga förångningen sker vid utloppet. Denna effekt uppträder vid ett tryck av något till några bar över Effekten blir trycket är. Detta syns också på kyleffekten som försämras. trippelpunktstrycket. kraftigare ju högre Idealet vore förstås att ligga precis över 5,18 bar men vi måste ha så mycket marginal att trycket aldrig faller under 5,18 bar eftersom en markant försämring av kyleffekten då inträffar. Då försämringen i kyleffekt är mindre markant uppåt i tryck bör en säkerhetsmarginal av något eller några bar i denna riktning tillförsäkras.
Vid klassisk kryoteknisk punktkylning då en flytande gas träffar en yta och förångas kan det, för kylning med kväve, existera stora isolationsproblem. Då koldioxid utnyttjas används en behållare med 50-60 bars tryck, beroende på dess temperatur, och jämvikt råder förefinns icke dessa isolationsproblem eller om de förefinns är de åtminstone av mycket mindre omfattning.
Med flytande kväve kan samma storleksordning av kyleffekt nås, men någon begränsning på utloppet kan inte erhållas.
Gissningsvis hinner inte ca 80-90% av insprutat kväve förångas på den lilla ändytan. Detta ”kväveöverskott” sprutar ut igen och gör tekniken oanvändbar. Ska kylning ske med flytande kväve måste förångningsytan ökas väsentligt, som exempelvis är fallet med en kärna.
Punktkylningstekniken enligt föreliggande uppfinning är avsedd för mycket små ytor, närmast att betrakta som punkter. ll :m -| "l l' u- m -l l| ll 'lll llll l“l!'ll |'lllll |||| l ll l !'| ll 'll 10 l5 20 25 30 512 588 10 Dimensioner som härvidlag kan nämnas och som är av särskilt intresse är ”punktdiametrar” av ca 3-5 mm, men även större ytor omkring ca 5-8 mm är av intresse. Emellertid förlorar föreliggande uppfinning i exklusivitet ju större ytor som skall kylas.
Tack vare den ovan beskrivna höga värmeöverföring vi kan få med koldioxid och tryckkontroll/reglering i kylkanalen kan kylning ske av en sådan liten yta. Detta går inte med kväve där man måste arbeta med klassisk förångning, dvs. kokning av vätska. 4-7 är för och temperatur vid punktkylning med en särskilt för laboratoriet Pig. diagram över tidsutvecklingen tryck utvecklad utföringsform av föreliggande uppfinning. Härvidlag kunde de olika parametrarna av intresse, dvs. munstyckediameter, utloppsutformning samt avstånd mellan munstycke och ändyta, varieras en i taget. I samtliga diagram indikeras trippelpunktstrycket och -temperaturen.
Utföringsformen innefattar en i ett metallblock upptagen lodrät kylkanal, ca 60 mm djup och 7 mm i diameter, som nedåt avslutas med den ändyta som skall kylas. Tilledningen har en ytterdiameter av 5 mm och en innerdiameter av 1 mm. Den till tilledningen anslutna behållaren med flytande kväve utgörs av en flaska med dykrör i vilken koldioxid med ett övertryck av ca 60 bar förvaras. Kylkanalens ändyta är gnistad, vilket torde ge en större effektiv yta och således bättre värmeöverföring.
Temperaturen mättes vid en punkt i metallblocket ca 5 mm rakt under ändytan. Trycket mättes via en till kylkanalen horisontell, nära ändytan placerad, kanal som mätte 3 mm i diameter. På avstånd från kylkanalen och ändytan hölls blocket vid ca 60 grader Celsius medelst uppvärmt och med termostat reglerat vatten i kanaler. Munstyckediameter, utloppsutformning samt avstånd mellan munstycke och ändyta varierades enligt vad som nedan beskrivs. 15 20 25 30 512 588 ll Således visar fig. 4 tryck och temperatur som funktion av tiden för olika munstycken med olika diametrar ö (0,25-0,4 mm). T står för temperatur och P för tryck. Avståndet d mellan munstycke och ändyta är 12 mm och utloppet består av fyra stycken 1 mm breda och 0,5 mm djupa spår. Repeterbarheten är som synes mycket god íse resultaten av två identiska försök med $= 0,25). Med parametrarna valda på detta sätt varierar trycket mellan 5,5 bar och upp till ca 9 bar. Lägst och också mest optimalt tryck erhålles med den minsta munstyckediametern 0,25 mm. Detta ses då ”steady-state”-temperaturen också är lägst i detta fall indikerande att vi har kraftigast kyleffekt, även om vi också i övriga fall har en för vissa tillämpningar godtagbar kyleffekt.
Problemen med för höga tryck tycks vara att inte all vätska förångas vid ändytan utan viss del följer med till utloppet där det kondenserar till snö.
Härvidlag förklaras den försämrade kylförmågan.
Om vi emellertid minskar ytterligare på munstyckediametern erhålls då trippelpunktstrycket nås kraftiga instabiliteter såsom kraftigt varierande tryck. Sådana fenomen kan ses i fig. 5 där tryck och temperatur som funktion av tiden visas för två identiska försök med ett munstycke med diameter $ = 0,2 mm. Här ses att repeterbarheten även i detta fall är tämligen god.
Instabiliteterna förorsakas av att viss mängd av bildad kolsyresnö inte förångar utan åtminstone delvis täpper till utloppet. Då ökas trycket momentant, vilket direkt leder till ökad kylverkan. Detta ses i diagrammet vid en tidpunkt av 110- 120 sekunder. Fram till en tidpunkt av 260-300 sekunder fungerar kylningen relativt effektivt. Så inträder nya instabiliteter i form av trycksänkningar vilket obönhörligen leder till kraftigt försämrad kyleffekt. Slutsatsen är att ett parameterval enligt försöket vars resultat visas i fig. 5 ger en dålig kylning.
Vidare visar fig. 6 i. ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för olika utloppsutformningar vid punktkylning. Munstyckediametern och d-avståndet hålles i ll ïll H 'Ill \|\||||1II|| WII HI 10 20 25 30 512 588 12 konstanta, 0,4 respektive 12 mm. Resultat visas för utloppsutformningar med två stycken, 0,6 mm breda spår (2x0,6), (4x0,6) stycken, 1,0 mm breda spår (4x1,0). Samtliga spår är 0,5 mm med fyra stycken, 0,6 mm breda spår samt med fyra djupa. Här visas resultat för försök som givit relativt höga tryck i kylkanalen (ca 9-16 bar). Korrelationen mellan tryck och kyleffekt är tydlig och vid så höga tryck som 16 bar erhålls en relativt de lägre trycken hög jämviktstemperatur, dvs. dålig kyleffekt. Man ser till och med tydligt med blotta ögat att det sprutar kondenserad snö ur utloppet.
Slutligen visar fig. 7 i ett diagram tryck och temperatur som funktion av tiden för olika avstånd d mellan munstycke och ändyta. Munstyckediametern och utloppsutformningen hålles konstanta, 0,25 mm respektive fyra 1,0 mm breda och 0,5 mm djupa utloppsspår. Resultat visas för avstånden d = 12, 18 respektive 24 mm. Här ses att en tämligen god kyleffekt erhålls för både d = 12 och 18 mm, vilken kyleffekt dessutom är mycket lika för de två fallen. För d == 24 mm erhålls emellertid ett helt annat resultat. Avståndet mellan munstycket och ändytan är så stort att strålen med flytande koldioxid tappar fart, breddas och inte riktigt ”når fram” till ändytan, vilket ger dålig förångning och således dålig värmeöverföring. Den dåliga förångningen gör att trycket i kylkanalen ej stiger över trippelpunktstrycket utan ligger rätt konstant vid ca 4 bar. Kyleffekten blir då extremt dålig - temperaturen går inte ens under 30 grader. Man kan dock ej urskilja samma typ av instabiliteter som var fallet med för litet munstycke (fig. 5).
Från fig. 4-7 och andra resultat kan således dras slutsatsen att för nämnda utföringsform är lämpliga val på parametrarna enligt följande: munstyckediameter d = 0,25 xmn, fyra stycken 1,0 mm breda och 0,5 mm djupa utloppsspår samt avstånd mellan munstycke och ändyta d = 12-18 mm. För andra utföringsformer och storlek på ändyta skall naturligtvis andra parameterval tillämpas. lO 512 588 13 Experiment har visat att en kyleffekt i storleksordningen 102 watt kan uppnås med punktkylningen enligt föreliggande uppfinning. Detta kan jämföras med traditionella kylstavar, vilka endast kyler med några få watt.
Förutom ovan beskrivna fördelar med punktkylningen enligt föreliggande uppfinning torde de även innefatta en för en given kyleffekt relativt låg koldioxidförbrukning, särskilt relativt kväve, med de gaser, såsom t.ex. betydligt lägre värmeövergångskoefficient a.
Föreliggande uppfinning såsom härvid beskriven löser de problem som är associerade med känd teknik. Den är självfallet inte begränsad till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.
|||||\ IlIIW lll WHII l

Claims (10)

1. lO 15 20 25 30 512 588 14 PATENTKRÄV l. Metod för punktkylning innefattande det att en kylkanal (7, 35) (9, 39) (ll) (13) med flytande koldioxid (19) och en till nämnda behållare (13) ansluten tilledning (15a, l5b, l5c, 43) med ett munstycke (17, 45) lokaliserat till nämnda kylkanal tillhandahålles och flytande strömma behållaren ut med en definierad, liten ändyta och en utloppsventil àtskild därifrån, en behållare koldioxid bringas att från genom nämnda munstycke, (13) inställes och munstycket (7, av att behållarens övertryck (17, 45) 35) hålles över trippelpunktstrycket för koldioxid och att avståndet (17, 45) lilla väljes på ett att koldioxiden kännetecknad (ll) på ett sådant sätt att trycket i kylkanalen väljes, utloppsventilen utformas det s.k. och den sätt (9, 39). (d) mellan munstycket definierade, (9, 39) förgasas huvudsakligen vid nämnda ändyta ändytan sådant
2. Metod enligt kravet l, kär1ne1:e<:kr1ad a\r att trycket i kylkanalen (1 35) hålles inom intervallet 5,18 till ca 8 bar.
3. Metod enligt kravet l, kännetecknad av att trycket i kylkanalen (7, 35) hålles huvudsakligen omedelbart över trippelpunktstrycket.
4. Metod enligt något av kraven l-3, särskilt avsett för punktkylning av en åtkomlig yta, kännetecknad av att kylkanalen (7) med den definierade, lilla ändytan (9) väljes att utgöras av innandömet av ett rörformigt organ (5) med den definierade, lilla ändytan (9) av ett material med hög värmeledningsförmåga.
5. Metod enligt något av kraven 1-3, särskilt avsett för punktkylning av en formsprutad eller gjuten detalj (31) med (33) av' att kylkanalen varierande (35) åstadkommes i ett för detaljen skarp kant eller materialtjocklek, med den definierade, (31) lilla ändytan kännetecknad lilla ändytan (39) (37), avsett formverktyg varvid den definierade, (39) 10 20 25 30 512 588 15 lokaliseras i närhet till detaljens skarpa kant (33) eller varierande materialtjocklek.
6. Anordning för punktkylning innefattande en kylkanal (7, 35) med en definierad, liten ändyta (9, 39) och en utloppsventil (ll) åtskild därifrån, en behållare (13) med flytande koldioxid (19) och en till nämnda behållare (13) ansluten tilledning (15a, l5b, 15c, 43) med munstycke (17, 45) lokaliserat till nämnda kylkanal (7, 35), varvid anordningen är så anordnad att flytande koldioxid bringas att strömma från behållaren ut genom nämnda munstycke, kär1net:ec:kr1ad a\r att behållarens (13) övertryck är valt, utloppsventilen (11) är inställd och munstycket (17, 45) är utformat på ett sådant sätt att trycket i kylkanalen (7, 35) hålles över den s.k. trippelpunkten för koldioxid och att avståndet (d) mellan munstycket (17, 45) och den definierade, lilla ändytan (9, 39) är sådant att koldioxiden förgasas huvudsakligen vid nämnda ändyta (9, 39).
7. Anordning enligt kravet 6, kä11ne1:e<:kr1ad ai/ att den är så anordnad att trycket i kylkanalen (7, 35) hålles inom intervallet 5,18 till ca 8 bar.
8. Anordning enligt kravet 6, kä11ne1:ec:kr1ad axr att den är så anordnad att trycket i kylkanalen (7, 35) hålles huvudsakligen omedelbart över trippelpunktstrycket.
9. Anordning enligt något av kraven 6-8, särskilt avsedd för punktkylning av en åtkomlig yta, k ä n n e t e c k n a d a v att kylkanalen (7) med den definierade, lilla ändytan (9) utgöres av innandömet av ett rörformigt organ (5) med den definierade, lilla ändytan (9) av ett material med hög värmeledningsförmåga.
10. Anordning enligt något av kraven 6-8, särskilt avsedd för punktkylning av en formsprutad eller gjuten detalj (31) med skarp kant (33) eller varierande materialtjocklek, kärinet:e<:krxad av att kylkanalen (35) med den definierade, lilla ändytan (39) är åstadkommen i ett för detaljen (31) avsett 1I11 'l '1'|m I l 1|1 11' 1 )|| 1111111 1"11' 1' "|! 1| I 11 1 I 11|| 'f 1| 11) 512 588 16 formverktyg (37), varvid den definierade, lilla ändytan (39) är lokaliserad i närhet till detaljens skarpa kant (33) eller varierande materialtjocklek.
SE9802683A 1998-08-06 1998-08-06 Metod och anordning för punktkylning av yta SE512588C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9802683A SE512588C2 (sv) 1998-08-06 1998-08-06 Metod och anordning för punktkylning av yta
US09/762,359 US6412288B1 (en) 1998-08-06 1999-08-05 Point cooling
PCT/SE1999/001336 WO2000007790A1 (en) 1998-08-06 1999-08-05 Point cooling
EP99941943A EP1102666A1 (en) 1998-08-06 1999-08-05 Point cooling
AU55416/99A AU5541699A (en) 1998-08-06 1999-08-05 Point cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9802683A SE512588C2 (sv) 1998-08-06 1998-08-06 Metod och anordning för punktkylning av yta

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9802683D0 SE9802683D0 (sv) 1998-08-06
SE9802683L SE9802683L (sv) 2000-02-07
SE512588C2 true SE512588C2 (sv) 2000-04-03

Family

ID=20412210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9802683A SE512588C2 (sv) 1998-08-06 1998-08-06 Metod och anordning för punktkylning av yta

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6412288B1 (sv)
EP (1) EP1102666A1 (sv)
AU (1) AU5541699A (sv)
SE (1) SE512588C2 (sv)
WO (1) WO2000007790A1 (sv)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006012985A1 (de) * 2006-03-21 2007-10-11 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Abkühlen von Werkstücken
DE102008052802A1 (de) * 2008-10-22 2010-04-29 Messer France S.A.S Anordnung zum Eintragen von flüssigem Kohlendioxid in ein Medium
EP2535163A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-19 Linde Aktiengesellschaft Method for cooling an object, particularly a tool
ITPD20120402A1 (it) * 2012-12-21 2014-06-22 Evomec Di Busato Lauretta Impianto di raffreddamento per attrezzature di stampaggio, in particolare per stampi da fonderia, con dispositivo di miscelazione di aria ed acqua trattata, e di eiezione controllata di acqua nebulizzata in pressione per tale impianto
US20160325469A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 Matthew Hershkowitz Methods for improved spray cooling of plastics

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE678971A (sv) * 1965-04-13 1966-09-16
US3427815A (en) * 1967-01-24 1969-02-18 Ventron Instr Corp Cryogenic temperaure control
US3760599A (en) * 1969-08-08 1973-09-25 R Bose Method and apparatus for controlling the flowliquid
US3807403A (en) * 1972-06-14 1974-04-30 Frigitronics Of Conn Inc Cryosurgical apparatus
US4367743A (en) * 1976-05-24 1983-01-11 Virginia M. Gregory Self-pressurizing cryogenic apparatus and method
DE3322312A1 (de) 1983-06-21 1985-01-03 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zum herstellen von spritzgiessteilen
US4962891A (en) * 1988-12-06 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Apparatus for removing small particles from a substrate
US5154062A (en) * 1991-07-19 1992-10-13 Air Products And Chemicals, Inc. Continuous process for producing slush hydrogen
US5214925A (en) * 1991-09-30 1993-06-01 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Use of liquified compressed gases as a refrigerant to suppress cavitation and compressibility when pumping liquified compressed gases
SE9604592L (sv) * 1996-12-13 1998-02-02 Aga Ab Sätt och anordning för kylning av ett formningsverktyg med kondenserad gas
FR2762667B1 (fr) 1997-04-28 1999-05-28 Air Liquide Dispositif et procede de traitement thermique

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000007790A1 (en) 2000-02-17
EP1102666A1 (en) 2001-05-30
US6412288B1 (en) 2002-07-02
AU5541699A (en) 2000-02-28
SE9802683L (sv) 2000-02-07
SE9802683D0 (sv) 1998-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5651317B2 (ja) 半導体製造装置及び温調方法
ATE97732T1 (de) Vorrichtung zur herstellung von klareisstuecken.
SE512588C2 (sv) Metod och anordning för punktkylning av yta
EP1333224B1 (en) Gas supply apparatus and gas supply method
GB2534081A (en) Actuating unit for a heat exchanger, heat exchanger, and a method for controlling a heat exchanger
JP2004014539A (ja) 液体材料気化供給装置
US5167688A (en) Apparatus for mold cooling
US4295339A (en) Cryostat system utilizing a liquefied gas
JP2010105837A (ja) ドライアイス製造装置及びドライアイス製造方法
CN107246372B (zh) 一种用于mvr蒸发系统的蒸汽压缩机的温度控制方法
US3215192A (en) Apparatus for maintaining controlled temperatures in chocolate candy masses
CN217438130U (zh) 一种用于红枣酒生产的蒸馏设备
KR910002287B1 (ko) 호부기(湖付機)의 호점도(湖粘度) 제어방법 및 장치
AU2018221900B2 (en) Cooling system for moulds
SE505576C2 (sv) Förfarande och anordning för kylning eller kondensering av medier
KR101563215B1 (ko) 사출 성형용 가열 시스템
JP2005058873A (ja) 低温液体加熱方法及びその装置
SE469090B (sv) Foerfarande och anordning foer temperaturmaetning i utloppet fraan en foeraangare i en genomstroemningspanna
RU196895U1 (ru) Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением
JPS6021730Y2 (ja) 低温度恒温装置
RU213376U1 (ru) Металлообрабатывающий инструмент с охлаждением
CN214881289U (zh) 一种沥青生产加工用节能循环冷却装置
JPH04188728A (ja) 湿式エッチング装置
Madireddi Influence of Angle of Inclination of the Crucible on Puddle Formation and Ribbon Thickness during Planar Flow Melt Spinning Process
JP2010185641A (ja) 加圧超流動ヘリウムクライオスタット及びその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed