WO2002051614A1 - Nachkühler für hülsenförmige spritzgiessteile, verfahren für das nachkülen sowie die verwendung des nachkühlers - Google Patents

Nachkühler für hülsenförmige spritzgiessteile, verfahren für das nachkülen sowie die verwendung des nachkühlers Download PDF

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cooling
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water
water cooling
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Mario Cadisch
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Netstal-Maschinen Ag
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/253—Preform

Definitions

  • the invention relates to an aftercooler for a multitude of «sleeve-shaped injection molded parts, in particular preforms (preforms) for the production of PET bottles, the still hot parts being pushed with their cylindrical or conical parts into the row of water cooling pipes of the aftercooler after the injection molding process has been completed and be cooled from the outside.
  • the invention further relates to a method and the use of the aftercooler.
  • preforms are produced in advance for blowing PET bottles.
  • the preforms are only a fraction of the size of the finished PET bottles.
  • the finished bottle is created by blowing high-pressure air onto the previously heated preforms.
  • the majority of the preforms are now manufactured in a completely separate process and mostly in completely different plants. It starts with an injection molding process, whereby in multiple forms, e.g. 48, 96 or more preforms are injected into a corresponding number of mold cavities at the same time.
  • the entire cooling time is a determining factor for the cycle time that can be achieved.
  • the main cooling capacity takes place in the mold halves, so that the temperature can still be reduced in the form of approximately 280 °, at least in the outer layers, to approximately 70 ° to 80 ° C. 2/3 of the cooling capacity takes place via the core, 1/3 via the external cooling of the corresponding injection molds.
  • the so-called glass temperature of around 140 ° C is passed through very quickly in the outer layers.
  • the cycle time from the closing of the molds to the removal of the injection molded parts has recently been reduced to about 10 to 15 seconds, with optimal qualities in relation to the still semi-rigid injection molded parts.
  • the removal device has a shape which is adapted to the injection molding parts, so that the shape of the injection molding parts is exactly retained during the subsequent treatment.
  • the more intensive water cooling in the mold halves is delayed due to the enormous wall thickness and, due to physical reasons, based on the wall thickness from the outside to the inside. As a result, the 70 ° to 80 ° C cannot be reached uniformly across the entire cross-section. With the temperature compensation arises a rapid reheating, seen in Materialquerschn 'itt, from the inside out as soon as the intensive cooling effect is interrupted.
  • after-cooling is of the greatest importance for two reasons: First, any shape changes up to the dimensionally stable storage condition, but also surface damage, such as pressure points, etc., should be avoided. Secondly, it must be prevented that the cooling takes place too slowly in the higher temperature range and that locally harmful crystal formation occurs. The goal is a uniform amorphous state in the material of the cast form.
  • the surface of the injection molded parts must also no longer be sticky, because otherwise damage to the contact points may occur in the relatively large boxes or packaging containers with thousands of loosely poured parts. After leaving the aftercooler, the injection molded parts must not exceed a surface temperature of 40 ° C even with slight reheating. After-cooling after removal of the molded parts from the injection mold is just as important as the main cooling in the molds. The casting specialist knows that even small errors in after-cooling can have a major impact.
  • US Pat. No. 4,721,452 proposes to push the preforms directly into an aftercooler when removing them from the mandrel-like positive mold. After-cooling takes place from the outside via a water-cooled jacket. For a sufficient cooling time, the cooler should be able to take on at least twice the amount of pet molds as there is space in the mold itself.
  • the injection molded parts are inserted into cooling cones around which cooling water flows immediately after removal from the mold halves and are drawn in with the aid of negative pressure in the last phase of the insertion process.
  • the inner contour of the cooling icon or the cooling pipes is relatively strongly conical in the same way as the outer contour of the sleeve-shaped injection molding, but has smaller dimensions.
  • the injection molding is always retraced during the cooling phase and the associated shrinkage due to the negative pressure, and the injection molding part remains optimally in cooling contact with the conical inner wall of the cooling cones, despite the considerable shrinkage due to cooling.
  • all injection molded parts are then piston-like ejected from the conical cooling sleeves by switching to excess air pressure.
  • the invention has now been based on the object of improving an aftercooler for sleeve-shaped injection molded parts in such a way that an optimum is ensured Cooling effect increases productivity while maintaining shape and dimensional accuracy.
  • One aspect was to shorten the total after-cooling time while fully guaranteeing the qualitative parameters for the finished injection molded parts.
  • the aftercooler according to the invention is characterized in that it has air cooling in the area of the insertion point for the injection molded parts into the water cooling pipes, for the purpose that the ends of the injection molded parts protruding from the water cooling pipes during the aftercooling can additionally be cooled with outside air.
  • the inventors have recognized that in order to optimize post-cooling, an additional post-cooling effect should take place at the same time as the other cooling effects.
  • the aftercooler itself is to be equipped with the special elements that allow targeted thread cooling. This has the great advantage that the overall cooling effect is simultaneous, so that stresses in the injection molded part, whether due to the shrinking process or the cooling effect, can be avoided.
  • the new solution has the additional great advantage that it also covers the transition from the threaded part to the blow part evenly, and the part in question shrinks evenly with the rest of the pet form. This part can be prevented from jamming in the relevant section of the water cooling pipes when the after-cooled petform is ejected. Because the post-cooler itself is also assigned the function of air cooling for the protruding ends, no additional moving parts are required, which would have to move in and out during the phase of inserting and ejecting the injection molded parts.
  • the new invention allows a number of advantageous configurations, for which reference is made to claims 2 to 1 6.
  • the air cooling has a large number of individual blowing nozzles, the blowing openings being arranged in a transverse plane to the insertion axis of the injection molded parts in the water cooling tubes.
  • the aftercooler has a number of blow nozzles that is as large or larger as the number of water cooling tubes, for example approximately 48, 96, etc. This allows air to be flowed around each thread section in a targeted manner with the cooling medium and all around.
  • the air flow can up to optimally directed for maximum effect and locally adjusted in the blowing strength if, for example, differences should arise due to any influences.
  • the blow openings are directed approximately into the transverse plane and can be designed as circular spray openings.
  • the air jet is directed, whether, for example, fine nozzle openings or a simple circular gap is selected.
  • the air nozzles can be optimized in every respect so that a maximum of effect is achieved with a minimum of blowing air. It is also possible to design the spray openings in a valve-like manner, the valve plate with the valve body forming an outer circular boundary for the spray opening.
  • the inventors were faced with the problem of how in a given space, namely within the outer contours of the aftercooler, as it were, 100 connecting lines of two to three dozen distribution lines, according to the different media, can be arranged at all.
  • the idea of two-dimensional chambers had to be abandoned and a concept of several distribution line systems had to be chosen and basically used as the best form for all media.
  • the blown air is advantageously fed via blown air distribution lines, each blower nozzle being connected to a blown air distribution line via a blown air supply line and preferably being routed parallel to the water cooling tubes.
  • the blown air distribution lines are arranged in parallel rows and each supply a number of blower nozzles, the individual blower nozzles being arranged approximately centrally to the four closest water cooling tubes. In order to accommodate the largest possible number of water cooling pipes in the smallest possible area, these are arranged in staggered rows.
  • the centers of four water cooling tubes each form an oblique parallelogram.
  • a blowing nozzle is provided in the central area of four water cooling pipes. Apart from the water cooling pipes, which are located on the outer edge, this creates an equal number of water cooling pipes as blowing nozzles. Both are arranged in analog, but staggered rows.
  • the aftercooler has, in each case on a separate first and second level, rows of water supply distribution lines and water return distribution lines arranged in parallel, the blown air distribution lines being arranged in a separate, third level parallel to the two water distribution lines.
  • the new solution preferably also has a vacuum or compressed air system for sucking or repelling the injection molded parts in or on the water cooling pipes, this being arranged on a fourth level.
  • a vacuum or compressed air system for sucking or repelling the injection molded parts in or on the water cooling pipes, this being arranged on a fourth level.
  • the water supply distribution lines and the water return distribution lines are arranged on a first and second level, as viewed from the point of insertion into the water cooling pipes.
  • the subsequent third level is intended for the blown air distribution lines.
  • the water supply distribution lines and the water return distribution lines are arranged in the same direction with a diagonal orientation and the blown air distribution lines are also arranged in a diagonal orientation, but transversely to the two aforementioned.
  • the vacuum or compressed air system is arranged in the fourth or fifth level, the vacuum or compressed air distribution lines and the corresponding connecting channels preferably being arranged in rows offset by 90 ° and parallel to the outer walls of the aftercooler.
  • the aftercooler is box-shaped and is closed on all six outer sides by walls that enclose the distribution lines, both for all cooling systems and for the vacuum or compressed air systems.
  • the connection channels for the vacuum or compressed air system are arranged on one side and the insertion opening for the injection molded parts on the other side of the heat sink.
  • the connection channels for the vacuum or compressed air system are arranged outside and on the top of the heat sink and the insertion point for the injection molded parts into the water cooling tubes and the blow nozzles on the underside of the heat sink.
  • Figures 2a and 2b two different handling or transfer situations for the preforms;
  • Figures 3a and 3b are a bottom view and an enlarged detail of a
  • FIG. 6 is a perspective view of the arrangement of the cooling sleeves with the water cooling tubes;
  • FIG. 7 the blowing air system for the blowing nozzles;
  • Figures 8a and 8b the water cooling system with water supply ( Figure 8a) and
  • FIG. 10 shows a 3-D representation of the entire system of the aftercooler for the
  • Figures 1 and 2a and 2b show an entire injection molding machine for preforms with a machine bed 1, on which a fixed mold on clamping plate 2 and an injection unit 3 are stored.
  • a support plate 4 and a movable platen 5 are axially displaceably supported on the machine bed 1.
  • the fixed platen 5 and the support plate 4 are connected to each other by four bars 6, which pass through and guide the movable platen 5.
  • a drive unit 7 for generating the closing pressure is located between the support plate 4 and the movable platen 5.
  • the fixed platen 2 and the movable platen 5 each have a mold half 8 and 9, in each of which a plurality of partial molds 8 'and 9' are arranged, which together form cavities for producing a corresponding number of sleeve-shaped injection molded parts.
  • the partial molds 8 ' are designed as mandrels to which the sleeve-shaped injection-molded parts 10 adhere after the mold halves 8 and 9 have been opened.
  • the injection molded parts are at this time in a semi-rigid state and are indicated by broken lines.
  • the same injection molded parts 10 in the fully cooled state are shown at the top left in FIG. 1, where they are just being ejected from a post-cooling device 19.
  • the upper bars 6 are shown interrupted for the purpose of better illustration of the details between the opened mold halves.
  • FIGS. 2a and 2b show the four most important handling phases for the
  • A is the removal of the injection molded parts or preforms 10 from the two mold halves.
  • the still semi-rigid, sleeve-shaped parts are picked up by a removal device 1 1 lowered into the space between the opened mold halves and the position "A” and lifted into position "B” with this (receiving device 1 1 'in FIG. 1).
  • B is the transfer position of the removal device 1 1 with the preforms 10 to a transfer gripper 1 2 ("B" in Figure 1).
  • C is the transfer of the preforms 10 from the transfer gripper 12 to an after-cooling device 19.
  • D is the discharge of the cooled, finished preforms from the after-cooling device 19, which are brought into a dimensionally stable state.
  • Figure 1 shows, so to speak, snapshots of the four main steps for handling.
  • the sleeve-shaped injection-molded parts 10 which are arranged vertically one above the other, are taken over by the transfer gripper 12 or 12 'and, by pivoting the transfer device in the direction of the arrow P, brought into a position standing horizontally next to one another in accordance with phase "C".
  • the transfer gripper 1 2 consists of a holding arm 14 which can be pivoted about an axis 1 3 and which carries a holding plate 15 to which a carrier plate 16 for centering mandrels 8 ′′ is arranged at a parallel distance.
  • the carrier plate 16 is parallel by means of two hydraulic devices 17 and 18 extendable to the holding plate 15 so that in the position "B" the sleeve-shaped injection molded parts 10 can be taken out of the removal device 11 and the overcooling device 19 above can be pushed into the position pivoted into the position "C.”
  • the respective transfer takes place by enlargement the distance between the holding plate 1 5 and the carrier plate 1 6.
  • the still semi-rigid, sleeve-shaped injection molded parts 10 are cooled in the after-cooling device 1 9 and then, after a displacement of the after-cooling device 1 9, ejected in the position "D" and onto a conveyor belt 20 thrown.
  • FIG. 2a and 2b show two situations with the respective cooling engagement means, also schematically.
  • the two mold halves 8 and 9 are shown in the closed state, that is to say in the actual casting phase, with connecting hoses for the coolants.
  • Water means the water cooling and "air” are the effects of air.
  • the greatest drop in temperature from approximately 280 ° C. to 100 ° C. to 80 ° C. for the injection molded parts 10 still takes place within the closed molds 8 and 9, for which purpose an enormous cooling water throughput must be ensured.
  • the removal device 11 is already in a waiting position in FIG. 2a, which indicates the end of the injection phase.
  • the reference numeral 30 is the water cooling with corresponding supply and discharge lines, which are indicated by arrows for simplification and are assumed to be known.
  • the reference numeral 31/32 denotes the air side, with 31 for blowing resp. Compressed air supply and 32 for vacuum resp. Air suction is available. This means that the possible uses of air (air) and water (water) can already be seen on the basic level. Pure water cooling takes place in the injection molds 8 and 9 during the injection molding process. Both air and water are used in the removal device 11.
  • FIG. 2b shows the beginning of the removal of the preforms 10 from the open mold halves. The aids for pushing off the semi-rigid preforms from the partial molds 8 'are not shown.
  • the after-cooling device can be moved horizontally independently according to arrow L during the removal phase "A", from a pick-up position (shown in solid lines in FIG. 2b) to a discharge position (shown in broken lines). This step is labeled "C / D" in FIG. 2b.
  • the aftercooling device 19 can have a multiple of the capacity compared to the number of cavities in the mold halves.
  • the completely cooled preforms 10 can only be ejected after two, three or more injection molding cycles, so that the post-cooling time is extended accordingly.
  • the transfer gripper 1 2 to the after-cooling device 1 9 the latter can additionally be shifted according to arrow a and placed in the appropriate position.
  • Figure 3a shows the bottom view of the aftercooler.
  • the after-cooling has several rows ⁇ , ®, ®, ⁇ , arranged in parallel.
  • the cooling sleeves 70 can be arranged much more closely in relation to the conditions in the casting molds in the after-cooling.
  • an offset of the rows is proposed, as in Figures 3a and 3b with the dimensions x x and .
  • y x is expressed. This means that for a first casting cycle the cooling pipes are given numbers ⁇ , for a second casting cycle the cooling pipes are given numbers ⁇ , etc. If in the example with four parallel rows all rows are also filled with No.
  • the rows with No. ⁇ , as described, are the first to be ejected and thrown onto the conveyor belt 20.
  • the rest follows logically over the entire production period.
  • the maximum possible cooling time is about four times the casting time. It is important that the coolant flow for the water cooling is optimal, and that the water cooling works as uniformly as possible for all water cooling pipes.
  • the air pressure or vacuum conditions in the after-cooling device must be controllable in rows, so that all rows ⁇ , ⁇ , etc. can be activated at the same time.
  • a corresponding arrangement for the vacuum or compressed air system is shown in FIG. 9.
  • an air cooling 40 is arranged in the middle area of four water cooling pipes 55 and cooling sleeves 70, in FIG. 3a only being shown as a point because of the small size. Outside the peripheral zones, the aftercooler also has the same number of rows for air cooling as there are water cooling pipes. For optimal blowing, additional air cooling can be assigned to each outermost cooling sleeve 70 on the periphery. As indicated in Fig. 3b with a dash-dotted line 41, each threaded part or each protruding part is blown by the air cooling on the entire circumferential surface in the form of a circle. The outer boundary of the entire cooling block 42 is designated by a thick solid line.
  • FIG. 4a shows a water cooling tube 55 of the prior art with an inserted preform 10.
  • the preform 10 has an approximately cylindrical shaped part 50 and a threaded part 51 with threads 52. Between the molded part 50 and the threaded part 51, a shoulder 53 is formed on the preform, which is placed on the end face 54 of the water cooling pipe 55.
  • the preform thus has a precisely defined position in the water cooling pipe 55.
  • a water cooling 56 which is ensured by a circulation system (not shown), is shown on the outside of the water cooling pipe 55. All water cooling pipes are surrounded by a water cooling block 57.
  • Airspace 58 has two functions. During the entire cooling phase, a vacuum is created in the air space, which ensures that all preforms 10 are drawn into the water cooling tubes, as indicated by arrow 60. Instead of the vacuum, overpressure is generated for the ejection of the preforms, so that all preforms are pushed downward like a piston from the water cooling tubes, as shown in FIG. 4a.
  • FIG. 4b and FIG. 4c show the new design, with each individual water cooling pipe being in its own cooling sleeve 70 instead of the cooling block 57.
  • each cooling sleeve 70 thus forms its own cooling system with a water inlet 71 and a water discharge line 72.
  • each cooling sleeve 70 instead of the air space 58, each cooling sleeve 70 has a connecting line 73 which is connected to a vacuum or compressed air source (FIG. 9).
  • FIG. 5 shows a single cooling sleeve 70 according to the new solution with an air cooling 40.
  • the outlet end of the air cooling 40 is formed by a large number of blowing nozzles 80, which are attached close to the bottom part 81 of the cooling block 42.
  • a blowing nozzle 80 consists of a nut thread piece 82 which is embedded in the base part 81.
  • a blower air supply line 83 connects the blower nozzle 80 to a blower air distribution line 84.
  • Each blower nozzle 80 forms a type of spray nozzle 85 with a circular air outlet at the exit point through a valve plate 87, as is indicated by a number of arrows 86 in FIG. 5.
  • the constructive use of different levels is clearly shown.
  • the water supply and water return distribution lines are located on the first and second level.
  • the blown air distribution lines 84 are located on the 3rd level and the distribution lines for the vacuum or compressed air system 88 are on the 4th level.
  • a very important aspect of the new solution is that, from a purely structural point of view, the compressed air from e.g. 3 bar right through the aftercooler to the insertion side (insertion axis E A) of the sleeve-shaped injection molded parts, each through individual feed lines.
  • FIG. 6 shows a simplified 3-D representation with an entire battery of cooling sleeves 70, which are arranged inside and in the lower part of the cooling block 42. For a better overview, only one half of the cooling sleeves 70 is shown.
  • FIG. 7 shows the blowing air guidance for the blowing nozzles 80, likewise in a simplified 3-D representation.
  • the cooling block 42 is designed as a square box, with wall surfaces 90 ', 90 "and 90"' standing at 90 ° to each other, or with a corresponding parallel guidance of the opposite wall parts.
  • the coordinates X, Y and Z are indicated accordingly.
  • Z represents the perpendicular in the example shown.
  • the coordinates are different if the entire cooling block 42 is arranged differently in the room.
  • the explanations given below apply to the spatial position of the cooling block 42 shown.
  • All the blown air supply lines 83 are in a vertical position.
  • the blown air distribution lines 84 are arranged in a horizontal plane and in rows.
  • the blown air distribution lines 84 are arranged diagonally with respect to the outer walls of the cooling block 42.
  • the blown air distribution lines 84 are on a corresponding one Blas Kunststoffzu Georgiakanal 91, respectively.
  • 92 are connected and are supplied with blown air via blown air inlet connection 93.
  • Blqu indicates a source of blown air.
  • FIG. 8a shows the water supply
  • FIG. 8b shows the water return for the cooling sleeves 70.
  • Both the water supply distribution lines 100 and the water return distribution lines 101 are diagonal with respect to the outer walls of the cooling block 42, but in the opposite direction with respect to the blown air distribution lines, so that between the a diagonally crossed arrangement is created for both distribution systems.
  • the water supply distribution lines 100 are respectively water supply lines 102 and. 103 over water inlet connection 104 resp. 105 fed. In the example shown, the two systems are fed via two nozzles each.
  • FIG. 9 shows the vacuum or compressed air system with the distribution lines 1 10 in the 4th level.
  • the corresponding connecting channels 110 are arranged in rows and parallel to the corresponding outer walls of the cooling block 42.
  • Each cooling sleeve is individually connected to the connecting channels 110 with a connecting line 73, so that, depending on whether there is a vacuum or overpressure in the relevant lines, the preforms 10 are sucked in or ejected, see FIGS. 4a to 4c.
  • the distribution blocks are individually connected to the vacuum or compressed air source via corresponding inlet valve stubs 130 and feed pipes 131. As shown, the distribution blocks with the inlet valve stubs 130 form functional groups, so that the corresponding operating state, as described in FIG. 3a, can be set.
  • FIG. 10 shows an overall overview in 3-D. This expresses the tight packing of the different systems for the supply and discharge of the different media.
  • the distribution lines are arranged in parallel rows on the levels 1 to 5 shown. For even more optimal use of space, the distribution lines are partly parallel, partly diagonally to the walls of cooling block 42.
  • the two air systems are individually supplied via vertical supply lines.
  • the two terms vertical and horizontal (for the distribution lines) depend on the specific position of the cooling block 42.
  • the new solution can also be used, at least in part, especially for the thread cooling, for the removal device.
  • the arrangement is rotated by 90 ° in space.

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Abstract

Die neue Lösung schlägt einen Nachkühler (19) für eine Vielzahl von hülsenförmigen Spritzgiessteilen (10), insbesondere Vorformlinge (Preformen) für die Herstellung con PET-Flaschen vor. Die noch heissen Teile werden nach Abschluss des Spritzvorganges mit ihren zylindrischen oder konischen Teilen in reihenweise angeordnete Wasserkühlrohre (55) des Nachkühlers (19) geschoben und von aussen anchgekühlt. Die in den Nachkühler (19) herausragenden Enden bzw. Gewindeteile von Preformen (10) werden durch örtlich wirkende Blasdüsen (80) zusätzlich und gleichzeitig mit dem ganzen Nachkühlvorgang luftgekühlt. Der Nachkühler (19) wiest zu diesem Zwecke im Bereich der Einführstelle für die Spritzgiessteile (10) in die Wasserkühlrohre (55) eine Luftkühlung auf. Die verschiedenen Behandlungs- bzw. Kühlmedien Wasser und Luft sind reihenweise und in mehreren Ebenen angeordneten Verteilleitungen mit Zuführleitungen an die betreffenden Anschlussstellen der Wasserkühlrohre geführt.

Description

NACHKÜLER FÜR HULSENFORMIGE SPRITZGIESSTEILE , VERFAHREN FÜR DAS NACHKULEN SOWIE DIE VERWENDUNG DES NACHKÜLERS
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Nachkühler für eine Vielzahl« von hülsenförmigen Spritzgiessteilen, insbesondere von Vorformlingen (Preformen) für die Herstellung von PET-Flaschen, wobei die noch heissen Teile nach Abschiuss des Spritzvorganges mit ihren zylindrischen oder konischen Teilen in die reihenweise angeordneten Wasserkühlrohre des Nachkühlers geschoben und von aussen nachgekühlt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren sowie die Verwendung des Nachkühlers.
Stand der Technik
Eine gattungsgemässe Lösung ist in der WO00/24562 dargestellt. Für das Blasen von PET-Flaschen werden vorgängig Vorformlinge, sogenannte Preformen, hergestellt. Die Vorformlinge haben nur einen Bruchteil der Grosse der fertigen PET-Flaschen. Die fertige Flasche entsteht erst durch einen Blasvorgang mit Hochdruckluft auf die zuvor erhitzten Preformen. Mehrheitlich werden heute die Preformen in einem vollständig getrennten Arbeitsgang und meistens in ganz anderen Anlagen fabriziert. Am Anfang steht ein Spritzgiessprozess, wobei in Vielfachformen, z.B. 48, 96 oder mehr Vorformlinge, in entsprechend viele Formkavitäten gleichzeitig gespritzt werden.
Bei der Herstellung von den typischerweise dickwandigen Spritzgiessteilen der oben genannten Art ist für die erreichbare Zykluszeit die ganze Kühlzeit ein bestimmender Faktor. Die Hauptkühlleistung findet in den Giessformhälften statt, so dass die Temperatur noch in der Form von etwa 280°, wenigstens in den Randschichten, bis auf etwa 70° bis 80° C gesenkt werden kann. 2/3 der Kühlleistung erfolgt dabei über den Kern, 1 /3 über die Aussenkühlung der entsprechenden Spritzgiessformen. In den äusseren Schichten wird sehr rasch die sogenannte Glastemperatur von etwa 140° C durchfahren. Die Zykluszeit vom Schliessen der Formen bis zur Entnahme der Spritzgiessteile konnte in der jüngeren Zeit auf etwa 10 bis 1 5 Sekunden gesenkt werden, mit optimalen Qualitäten in Bezug auf die noch halbstarren Spritzgiessteile. Die Spritzgiessteile müssen bis zum Zeitpunkt der Formöffnung so stark verfestigt sein, dass diese von den Entnahmehilfen mit relativ grossen Kräften angefasst und ohne Deformation bzw. Schäden einer Entnahmevorrichtung übergeben werden können. Die Entnahmevorrichtung weist eine, den Spritzggiessteilen angepasste Form auf, damit während der nachfolgenden Behandlung die Form der Spritzgiessteile exakt erhalten bleibt. Die intensivere Wasserkühlung in den Giessformhälften erfolgt wegen den enormen Wandstärken stark zeitverzögert und, physikalisch bedingt, auf die Wandstärke bezogen von aussen nach innen. Dies hat zur Folge, dass die 70° bis 80° C nicht einheitlich im ganzen Querschnitt erreicht werden. Mit dem Temperaturausgleich stellt sich eine rasche Rückerwärmung, im Materialquerschn'itt gesehen, von innen nach aussen ein, sobald die intensive Kühlwirkung unterbrochen wird. Der sogenannten Nachkühlung kommt aus zwei Gründen grösste Bedeutung zu: Erstens sollen jegliche Formänderungen bis zum formstabilen Lagerzustand, aber auch Oberflächenschäden, etwa Druckstellen, usw., vermieden werden. Es muss zweitens verhindert werden, dass die Abkühlung im höheren Temperaturbereich zu langsam erfolgt und sich örtlich schädliche Kristallbildungen einstellen. Ziel ist ein gleichmässig amorpher Zustand im Material der vergossenen Form. Die Oberfläche der Spritzgiessteile darf ferner nicht mehr klebrig sein, weil sonst in den relativ grossen Kisten bzw. Abpackgebinden mit tausenden von lose eingeschütteten Teilen an den Berührungspunkten Haftschäden entstehen können. Die Spritzgiessteile dürfen nach Verlassen des Nachkühlers auch bei leichter Rückerwärmung eine Oberflächentemperatur von 40°C nicht überschreiten. Die Nachkühlung nach der Entnahme der Giessteile aus der Spritzgiessform ist ebenso wichtig wie die Hauptkühlung in den Giessformen. Der Giessfachmann weiss, dass selbst kleine Fehler bei der Nachkühlung grosse Auswirkungen haben können.
Die US-PS Nr. 4 721 452 schlägt vor, die Preformen bei der Abnahme von der dornartigen Positivform direkt in einen Nachkühler zu schieben. Dabei erfolgt die Nachkühlung über einen wassergekühlten Mantel von aussen. Der Kühler soll für eine genügende Kühlzeit wenigstens eine doppelte Menge an Petformen übernehmen können, wie in der Form selbst Platz haben.
Gemäss einer weiteren bekannten Lösung werden die Spritzgiessteile unmittelbar nach der Entnahme aus den Formhälften in von Kühlwasser umströmte Kühlkonen eingeschoben und in der letzten Phase des Einschubvorganges mit Hilfe von Unterdruck eingezogen. Die Innenkontur der Kühikone bzw. der Kühlrohre ist in gleicher Weise wie die Aussenkontur des hülsenförmigen Spritzgiessteils relativ stark konisch geformt, weist jedoch kleinere Abmessungen auf. Dadurch wird das Spritzgiessteil während der Abkühlphase und dem damit einhergehenden Schwund durch die Unterdruckbeaufschlagung, zumindest theoretisch, stets nachgezogen und das Spritzgiess- teil bleibt optimal im Kühlkontakt mit der konischen Innenwandung der Kühlkonen, dies trotz der beachtlichen Schrumpfung durch die Abkühlung. Nach Beendigung der betreffenden Kühlphase bzw. nach Erreichen eines formstabilen Zustandes des hülsenförmigen Spritzgiessteils werden danach durch Umschalten auf Luftüberdruck alle Spritzgiessteile kolbenartig aus den konischen Kühlhülsen ausgestossen.
Eine andere Technik ist in der US-PS 4 592 71 9 beschrieben. Dabei wird vorgeschlagen, die Produktionsrate der Preformen dadurch zu erhöhen, dass atmosphärische Luft zur Nachkühlung verwendet wird. Die Luft wird als Kühlluft während dem Transport bzw. "Handling" durch gezielte Strömungsführung, sowohl innen wie aussen, an den Preformen mit maximaler Kühlwirkung eingesetzt. Eine Entnahmevorrichtung, welche so viele Saugrohre aufweist, wie in einem Spritzzyklus Teile hergestellt werden, fährt zwischen den beiden offenen Formhälften ein. Die Saugrohre werden sodann über die Preformen geschoben. Gleichzeitig beginnt über eine Saugleitung Luft im Bereich der ganzen, von den Saugrohren umfassten Umfangsfläche der Spritzgiessteile zu strömen, so dass diese vom Moment der Übernahme in die Saughülse mit der Luft von aussen gekühlt werden. Der Hauptnachteil der Lösung gemäss US-PS 4 592 71 9 liegt darin, dass die Nachkühlzeit sozusagen unveränderbar gleich der Giesszykluszeit ist.
Eine weitere Steigerung der Intensität der Nachkühlung wird in der US-PS 5 1 14 327 durch Verwendung von z.B. flüssigem C02 vorgeschlagen. Jede Petform wird gleichzeitig von innen und von aussen direkt gekühlt. Nachteilig dabei ist die Verwendung von einem kostbaren Kühlmedium einerseits, sowie einer zusätzlichen, mechanisch bewegbaren Kühleinheit für die Kühlung von innen andererseits.
Alle beschriebenen Lösungen versuchen, eine Verbesserung durch Verlängerung der Nachkühlzeit oder durch eine Intensivierung der Kühlwirkung in der Nachkühlung zu erreichen. Ein sehr wichtiger Problemkreis wurde dabei ausser acht gelassen, nämlich der Gewindebereich der Petformen. Der Gewindeteil einer Petform ist zum Teil ebenso dickwandig oder noch dicker als die übrigen Formabschnitte, welche als Rohform die für das Blasen benötigte Masse für die fertige Form aufweisen. Der Gewindeteil ist für das Blasen nicht kritisch. Von dem Gewindebereich wird aber verlangt, dass er keine Trübungen aufweist, vor allem aber, dass er nach dem Giessen sowie während und nach der Nachkühlung die volle Form und Massgenauigkeit behält.
Der Erfindung wurde nun die Aufgabe zu Grunde gelegt, einen Nachkühler für hülsen- förmige Spritzgiessteile so zu verbessern, dass bei Gewährleistung einer optimalen Kühlwirkung die Produktivität gesteigert und dabei die Form sowie die Massgenauigkeit erhalten wird. Ein Teilaspekt lag darin, die gesamte Nachkühlzeit zu verkürzen, bei voller Gewährleistung der qualitativen Parameter für die fertigen Spritzgiessteile.
Darstellung der Erfindung
Der erfindungsgemässe Nachkühler ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Bereich der Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wassekühlrohre eine Luftkühlung aufweist, zu dem Zwecke, dass die während der Nachkühlung aus den Wasserkühlrohren herausragenden Enden der Spritzgiessteile zusätzlich mit Luft von aussen nachkühlbar sind.
Von den Erfindern ist erkannt worden, dass im Sinne einer Optimierung der Nachkühlung ein zusätzlicher Nachkühleffekt, gleichzeitig mit den übrigen Kühleinwirkungen, erfolgen soll. Der Nachkühler selbst soll mit den besonderen Elementen ausgerüstet werden, welche eine gezielte Gewindekühlung erlauben. Dies hat den grossen Vorteil der Gleichzeitigkeit der gesamten Kühlwirkung, so dass Spannungen im Spritzgiess- teil, sei es durch den Schrumpfvorgang oder die Abkühlwirkung, vermieden werden können. Die neue Lösung bringt noch den zusätzlichen grossen Vorteil, dass damit auch der Übergang vom Gewindeteil zum Blasteil gleichmässig erfasst wird, und der betreffende Teil gleichmässig mit dem Rest der Petform schrumpft. Es kann verhindert werden, dass dieser Teil beim Ausstossen der fertig nachgekühlten Petform in dem betreffenden Abschnitt der Wasserkühlrohre klemmt. Weil dem Nachkühler selbst auch die Funktion der Luftkühlung für die herausragenden Enden direkt zugeorndet wird, werden keine zusätzlichen bewegten Teile benötigt, welche zu- und wegfahren müssten während der Phase des Einschiebens und Ausstossens der Spritzgiessteile.
Die neue Erfindung gestattet eine ganze Anzahl vorteilhafter Ausgestaltungen, wofür auf die Ansprüche 2 bis 1 6 Bezug genommen wird. Für das Verfahren wird auf Anspruch 17 und die Verwendung des Nachkühlers auf Anspruch 18 Bezug genommen.
Gemäss der bevorzugten Ausgestaltung der neuen Lösung weist die Luftkühlung eine Vielzahl von einzelnen Blasdüsen auf, wobei die Blasöffnungen in einer Querebene zur Einführachse der Spritzgiessteile in den Wasserkühlrohren angeordnet sind. Als beste Lösung weist der Nachkühler eine ähnlich grosse oder grössere Zahl von Blasdüsen auf wie die Zahl von Wasserkühlrohren, also z.B. angenähert 48, 96, usw. Dies erlaubt, dass gleichsam jeder Gewindeabschnitt gezielt individuell mit dem Kühlmedium Luft angeströmt und rundum umströmt wird. Die Luftströmung kann bis zur maximalen Wirkung optimal gerichtet und in der Blasstärke örtlich eingestellt werden, wenn sich z.B. durch irgendwelche Einflüsse Unterschiede einstellen sollten. Die Blasöffnungen werden etwa in die Querebene gerichtet und können als kreisförmige Sprayöffnungen ausgebildet werden. Dabei ist es offen, wie genau der Luftstrahl gerichtet ist, ob z.B. feine Düsenöffnungen oder aber ein einfacher Kreisspalt gewählt wird. Die Luftdüsen können in jeder Hinsicht optimiert werden, damit mit einem Minimum an Blasluft ein Maximum an Effekt erreicht wird. Es ist ferner möglich, die Sprayöffnungen ventiiartig auszubilden, wobei der Ventilteller mit dem Ventilkörper eine äussere kreisförmige Begrenzung für die Sprayöffnung bildet.
Wie in der Folge noch dargelegt wird, war eines der grössten Hindernisse die Platzfrage. Die Erfinder standen vor dem Problem, wie in einem gegebenen Raum, nämlich innerhalb der Aussenkonturen des Nachkühlers, gleichsam je 100 Verbindungsleitungen von je zwei bis drei Dutzend Verteilleitungen, entsprechend der verschiedenen Medien, überhaupt angeordnet werden können. Als übergeordneter Lösungsansatz musste der Gedanke von flächigen Kammern verlassen und vielmehr ein Konzept von mehreren Verteilleitungssystemen gewählt und als Bestformen grundsätzlich für alle Medien angewendet werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Blasluftspeisung über Blas- luftverteilleitungen, wobei jede Blasdüse über eine Blasluftzuleitung mit einer Blasluft- verteilleitung verbunden und vorzugsweise parallel zu den Wasserkühlrohren geführt ist. Die Blasluftverteilleitungen werden in parallel geführten Reihen angeordnet und versorgen je eine Anzahl Blasdüsen, wobei die einzelnen Blasdüsen jeweils etwa zentral zu den vier am nächsten gelegenen Wasserkühlrohren angeordnet sind. Um eine grösstmögliche Zahl von Wasserkühlrohren auf einer kleinstmöglichen Fläche unterzubringen, werden diese in versetzten Reihen angeordnet. Die Mittelpunkte von je vier Wasserkühlrohren bilden dadurch ein schiefwinkliges Parallelogramm. Im zentralen Bereich von vier Wasserkühlrohren wird jeweils eine Blasdüse vorgesehen. Abgesehen von den Wasserkühlrohren, welche sich am äusseren Rand befinden, entsteht dadurch eine gleich grosse Zahl von Wasserkühlrohren wie Blasdüsen. Beide werden in analogen, jedoch versetzten Reihen angeordnet. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung weist der Nachkühler je auf einer getrennten ersten und zweiten Ebene reihenweise parallel angeordnete Wasservorlaufverteilleitungen sowie Wasserrücklauf- verteilleitungen auf, wobei die Blasluftverteilleitungen in einer gesonderten, dritten parallelen Ebene zu den beiden Wasserverteilleitungen angeordnet sind. Erst dadurch ist es möglich geworden, auf engstem Raum die unterschiedlichen Systeme "ineinander zu schachteln". Auf diese Weise entsteht ein maschenartiges Gebilde, wobei die unterschiedlichen Verteilfunktionen auf unterschiedlichen Ebenen angesiedelt werden. Es werden deshalb zwischen den unterschiedlichen Medien, ausser für die Hauptzuleitungs- und Ableitungsanschlüsse, keine Dichtungen benötigt.
Vorzugsweise weist die neue Lösung auch ein Vakuum- bzw. Druckluftsystem für das Ansaugen bzw. Abstossen der Spritzgiessteile in bzw. an den Wasserkühlrohren auf, wobei dieses in einer vierten Ebene angeordnet wird. Von den beiden Wasserverteilsystemen sowie dem Vakuum-, bzw. Druckluftsystem werden zu jedem Wasserkühlrohr getrennt geführte Verbindungsleitungen angebracht. Die Wasser- vorlaufverteilleitungen und die Wasserrücklaufverteilleitungen werden, von der Einführstelle in die Wasserkühlrohre aus betrachtet, in einer ersten und zweiten Ebene angeordnet. Die anschliessende dritte Ebene ist für die Blasluftverteilleitungen vorgesehen. Gemäss einem weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken werden die Wasservorlaufverteilleitungen und die Wasserrücklaufverteilleitungen gleichsinnig von einer Diagonalausrichtung und die Blasluftverteilleitungen ebenfalls in Diagonalausrichtung, jedoch quer zu beiden vorgenannten, angeordnet. Erst mit der letztgenannten Ausgestaltung wurde es möglich, einerseits die engst mögliche Teilung für die Wasserkühlrohre und andererseits alle Zuführ- und Verteilfunktionen bzw. Verbindungsleitungen auf der selben Grundfläche zu realisieren. Dabei werden die Blasluftzuleitungen von den Blasluftverteilleitungen zu den Blasdüsen durch die erste und zweite Ebene hindurch geführt.
Das Vakuum- bzw. Druckluftsystem wird in der vierten bzw. fünften Ebene angeorndet, wobei die Vakuum- bzw. Druckluftverteilleitungen sowie die entsprechenden Verbindungskanäle vorzugsweise in 90° versetzten Reihen und parallel zu den Aussenwänden des Nachkühlers angeordnet werden. Der Nachkühler ist kistenförmig ausgebildet und in allen sechs Aussenseiten durch Wände geschlossen, welche die Verteilleitungen, sowohl für alle Kühlsysteme wie auch für die Vakuum- bzw. Druckluftsysteme, einschliessen. Die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem werden auf der einen Seite und die Einführöffnung für die Spritzgiesteile auf der anderen Seite des Kühlkörpers angeordnet. Die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem werden ausserhalb und auf der Oberseite des Kühlkörpers und die Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wasserkühlrohre sowie die Blasdüsen auf der Unterseite des Kühlkörpers angeordnet.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend mit einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: die Figur 1 schematisch eine ganze Spritzgiessmaschine mit Entnahme-,
Transfer- und Nachkühleinrichtungen für die Spritzgiessteile; die Figuren 2a und 2b zwei verschiedene Handlings- bzw. Übergabesituationen für die Preformen; die Figuren 3a und 3b eine Unteransicht sowie eine Ausschnittvergrösserung eines
Nachkühlers; die Figur 4a eine Disposition für die Wasserkühlrohre gemäss Stand der Technik; die Figur 4b und Figur 4c Wasserkühlrohre gemäss der neuen Lösung; die Figur 5 einen Schnitt durch ein Wasserkühlrohr mit Luftkühlung für den
Gewindebereich der Preformen; die Figur 6 eine perspektivische Darstellung der Anordnung der Kühlhülsen mit den Wasserkühlrohren; die Figur 7 das Blasluftsystem für die Blasdüsen; die Figuren 8a und 8b das Wasserkühlsystem mit Wasservorlauf (Figur 8a) und
Wasserrücklauf (Figur 8b); die Figur 9 das Vakuum- bzw. Druckluftsystem; die Figur 10 eine 3-D-Darstellung des gesamten Systems des Nachkühlers für die
Führung der verschiedenen Medien.
Wege und Ausführung der Erfindung
Die Figuren 1 sowie 2a und 2b zeigen eine ganze Spritzgiessmaschine für Preformen mit einem Maschinenbett 1 , auf dem eine feste Formauf spannplatte 2 und eine Spritzeinheit 3 gelagert sind. Eine Abstützplatte 4 und eine bewegliche Formaufspannplatte 5 sind axial verschiebbar auf dem Maschinenbett 1 abgestützt. Die feste Formaufspannplatte 5 und die Abstützplatte 4 sind durch vier Holme 6 miteinander verbunden, welche die bewegliche Formaufspannplatte 5 durchsetzen und führen. Zwischen der Abstützplatte 4 und der beweglichen Formaufspannplatte 5 befindet sich eine Antriebseinheit 7 zur Erzeugung des Schliessdruckes. Die feste Formaufspannplatte 2 und die bewegliche Formaufspannplatte 5 tragen jeweils eine Formhälfte 8 und 9, in denen jeweils eine Vielzahl von Teilformen 8' und 9' angeordnet sind, die zusammen Kavitäten zur Erzeugung einer entsprechenden Zahl hülsenförmiger Spritzgiessteile bilden. Die Teilformen 8' sind als Dorne ausgebildet, an denen nach dem Öffnen der Formhälften 8 und 9 die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 haften. Die Spritzgiessteile befinden sich zu diesem Zeitpunkt in einem halberstarrten Zustand und sind mit unterbrochenen Linien angedeutet. Die gleichen Spritzgiessteile 10 im fertig gekühlten Zustand sind in der Figur 1 links oben dargestellt, wo sie gerade aus einer Nachkühleinrichtung 19 ausgeworfen werden. Die oberen Holme 6 sind zum Zweck der besseren Darstellung der Einzelheiten zwischen den geöffneten Formhälften unterbrochen dargestellt.
In den Figuren 2a und 2b sind die vier wichtigsten Handlingsphasen für die
Spritzgiessteile nach Abschiuss des Giessprozesses dargestellt:
"A" ist die Entnahme der Spritzgiessteile oder Preformen 10 aus den beiden Formhälften. Die noch halbstarren, hülsenförmigen Teile werden dabei von einer, in den Raum zwischen den geöffneten Formhälften und der Position "A" abgesenkten Entnahmevorrichtung 1 1 , aufgenommen und mit dieser in die Position "B" angehoben (Aufnahmevorrichtung 1 1 ' in Figur 1 ).
"B" ist die Übergabestellung der Entnahmevorrichtung 1 1 mit den Preformen 10 an einen Transfergreifer 1 2 ("B" in Figur 1 ).
"C" ist die Übergabe der Preformen 10 vom Transfergreifer 1 2 an eine Nachkühleinrichtung 19.
"D" ist der Abwurf der abgekühlten und in einen formstabilen Zustand gebrachten, fertigen Preformen aus der Nachkühleinrichtung 19.
Die Figur 1 zeigt sozusagen Momentaufnahmen der vier Hauptschritte für das Hand- ling. In der Position "B" werden die senkrecht übereinanderliegend angeordneten, hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 vom Transfergreifer 12 bzw. 12' übernommen und durch Verschwenken der Transfervorrichtung in Richtung des Pfeiles P in eine Position, horizontal nebeneinander stehend, gemäss Phase "C", gebracht. Der Transfergreifer 1 2 besteht aus einem um eine Achse 1 3 schwenkbaren Haltearm 14, der eine Halteplatte 1 5 trägt, zu der im Parallelabstand eine Trägerplatte 1 6 für Zentrierdorne 8" angeordnet ist. Die Trägerplatte 16 ist mittels zweier Hydraulikeinrichtungen 1 7 und 18 parallel zur Halteplatte 15 ausstellbar, so dass in der Position "B" die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 aus der Entnahmevorrichtung 1 1 geholt und die darüber- liegende Nachkühleinrichtung 19 in die in die Position "C" geschwenkten Lage geschoben werden können. Die jeweilige Übergabe erfolgt durch Vergrösserung des Abstandes zwischen der Halteplatte 1 5 und der Trägerplatte 1 6. Die noch halbstarren, hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 werden in der Nachkühleinrichtung 1 9 fertiggekühlt und danach, nach einer Verschiebung der Nachkühleinrichtung 1 9, in der Position "D" ausgestossen und auf ein Förderband 20 geworfen.
In den Figuren 2a und 2b sind zwei Situationen mit den jeweiligen Kühleingriffsmitteln, ebenfalls schematisch, dargestellt. In der Figur 2a sind die beiden Formhälften 8 und 9 in geschlossenem Zustand, also in der eigentlichen Giessphase, dargestellt mit Verbindungsschläuchen für die Kühlmittel. Dabei bedeutet "water" die Wasser- kühlung und "air" die Lufteinwirkung. Die grösste Temperaturabsenkung von etwa 280°C auf 100°C bis 80°C für die Spritzgiessteile 10 geschieht noch innerhalb der geschlossenen Formen 8 und 9, wozu ein enormer Kühlwasserdurchsatz sichergestellt werden muss. Die Entnahmevorrichtung 1 1 ist in Figur 2a bereits in einer Warteposition, womit das Ende der Spritzphase angedeutet ist. Das Bezugszeichen 30 ist die Wasserkühlung mit entsprechenden Zu- bzw. Abführleitungen, welche zur Vereinfachung mit Pfeilen angedeutet sind und als bekannt vorausgesetzt werden. Das Bezugszeichen 31 /32 bezeichnet die Luftseite, wobei 31 für Einblasen resp. Druckluftzufuhr und 32 für Vakuum resp. Luftabsaugen steht. Damit erkennt man bereits auf der prinzipiellen Ebene die Einsatzmöglichkeiten von Luft (air) und Wasser (water). In den Spritzgiessformen 8 und 9 findet während dem Spritzgiessvorgang eine reine Wasserkühlung statt. Bei der Entnahmevorrichtung 1 1 kommen sowohl Luft wie Wasser zum Einsatz. Die Figur 2b zeigt den Beginn der Entnahme der Preformen 10 aus den offenen Formhälften. Nicht dargestellt sind die Hilfsmittel für das Abstossen der halbstarren Preforms von den Teilformen 8'. Die Nachkühlvorrichtung kann während der Entnahmephase "A" gemäss Pfeil L horizontal unabhängig gefahren werden, von einer Aufnahmeposition (in Figur 2b mit ausgezogenen Linien dargestellt) in eine Abwurfposition (strichliert dargestellt). Dieser Arbeitsschritt ist in Figur 2b mit "C/D" bezeichnet. Wie mit den Figuren 9a und 9b noch erklärt wird, kann die Nachkühleinrichtung 19 ein Mehrfaches an Fassungsvermögen gegenüber der Kavitäten- zahl in den Spritzgiessformhälften aufweisen. Der Abwurf der fertig gekühlten Preforms 10 kann z.B. erst nach zwei, drei oder mehr Spritzgiesszyklen erfolgen, so dass entsprechend die Nachkühlzeit verlängert wird. Für die Übergabe der Preformen vom Transfergreifer 1 2 an die Nachkühleinrichtung 1 9 kann letztere zusätzlich gemäss Pfeil a querverschoben und in die passende Position gesetzt werden.
Die Figur 3a zeigt gleichsam die Untersicht des Nachkühlers. Die Nachkühlung weist mehrere parallel angeordnete Reihen ©, ®, ®, ©, auf. Im gezeigten Beispiel sind in einer Reihe jeweils 1 2 Kühlhülsen 70 für die Aufnahme je einer Preform. Die Kühlhülsen 70 können bei der Nachkühlung in Bezug auf die Verhältnisse in den Giessformen sehr viel enger angeordnet werden. Bevorzugt wird nicht nur die Anordnung in mehreren parallelen Reihen, sondern zusätzlich eine Versetzung der Reihen vorgeschlagen, wie in den Figuren 3a und 3b mit den Massangaben xx resp. yx zum Ausdruck kommt. Dies bedeutet, dass für einen ersten Giesszyklus die Kühlrohre mit Nummern ©, für einen zweiten Giesszyklus die Kühlrohre mit Nummern ©, usw. versehen werden. Sind im Beispiel mit vier Parallelreihen auch alle Reihen mit Nr. © gefüllt, werden die Reihen mit Nr. Φ, wie beschrieben, als erste ausgestossen und auf das Förderband 20 abgeworfen. Der Rest erfolgt über die ganze Produktionszeit folgerichtig. Im gezeigten Beispiel entspricht die maximal mögliche Nachkühlzeit etwa einem Vierfachen der Giesszeit. Wichtig ist dabei, dass der Kühlmittelfluss für die Wasserkühlung optimal geführt ist, ferner dass die Wasserkühlung bei allen Wasserkühlrohren möglichst einheitlich wirkt. Anderseits müssen die Luftdruck- bzw. Unterdruckverhältnisse in der Nachkühleinrichtung reihenweise steuerbar sein, damit zu einem bestimmten Zeitpunkt alle Reihen ©, ©, usw. gleichzeitig aktiviert werden können. Eine entsprechende Anordnung für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem ist in der Figur 9 gezeigt.
In den Figuren 3a und 3b ist jeweils im mittleren Bereich von vier Wasserkühlrohren 55 bzw. der Kühlhülsen 70 eine Luftkühlung 40 angeordnet, in der Figur 3a wegen der Kleinheit nur als Punkt dargestellt. Äusserhalb den Randzonen weist der Nachkühler zusätzlich eine gleiche Anzahl Reihen für die Luftkühlung auf, wie Wasserkühlrohre vorhanden sind. Für ein optimales Anblasen kann an der Peripherie jeder äussersten Kühlhülse 70 eine zusätzliche Luftkühlung zugeorndet werden. Wie in Fiugr 3b mit einer strichpunktierten Linie 41 angedeutet ist, wird jedes Gewindeteil bzw. jedes herausragende Teil durch die Luftkühlung auf der ganzen keisförmigen Umfangsfläche angeblasen. Mit einer dicken ausgezogenen Linie ist die äussere Begrenzung des ganzen Kühlblockes 42 bezeichnet.
Die Figur 4a zeigt ein Wasserkühlrohr 55 des Standes der Technik mit einer eingeschobenen Preform 10. Die Preform 10 weist ein angenähert zylindrisches Formteil 50 sowie ein Gewindeteil 51 mit Gewindegängen 52 auf. Zwischen dem Formteil 50 und dem Gewindeteil 51 ist an der Preform eine Schulter 53 ausgebildet, welche auf der Stirnseite 54 des Wasserkühlrohres 55 aufgelegt ist. Die Preform hat damit eine genau definierte Position im Wasserkühlrohr 55. An der Aussenseite des Wasserkühlrohres 55 ist eine Wasserkühlung 56, welche über ein nicht dargestelltes Zirkulationssystem sichergestellt wird, aufgezeigt. Alle Wasserkühlrohre sind von einem Wasserkühlblock 57 umgeben. Das obere kappenförmige Ende 10' der Preform überragt sowohl das Wasserkühlrohr 55 wie auch den Wasserkühlblock 57 und befindet sich in einem Luftraum 58, welcher durch einen Deckel 59 nach aussen abgeschlossen ist. Der Luftraum 58 hat zwei Funktionen. Während der ganzen Kühlphase wird im Luftraum ein Vakuum hergestellt, welches dafür sorgt, dass alle Preformen 10 in die Wasserkühlrohre eingezogen werden, wie mit Pfeil 60 angedeutet ist. Für das Aus- stossen der Preformen wird anstelle des Vakuums Überdruck erzeugt, so dass alle Preformen kolbenartig aus den Wasserkühlrohren, gemäss Figur 4a, nach unten gestossen werden. Die Figur 4b und Figur 4c zeigen die neue Ausgestaltung, wobei anstelle des Kühlblockes 57 jedes einzelne Wasserkühlrohr in einer eigenen Kühlhülse 70 steckt. Jede Kühlhülse 70 bildet damit ein eigenes Kühlsystem mit einem Wasserzulauf 71 sowie einer Wasserabführleitung 72. Unterschiedlich zum Stand der Technik weist anstelle des Luftraumes 58 jede Kühlhülse 70 eine Verbindungsleitung 73 auf, welche an eine Vakuum- bzw. Druckluftquelle angeschlossen ist (Figur 9).
Die Figur 5 zeigt eine einzelne Kühlhülse 70 gemäss der neuen Lösung mit einer Luftkühlung 40. Das Austrittsende der Luftkühlung 40 wird durch eine Vielzahl von Blasdüsen 80 gebildet, welche dicht am Bodenteil 81 des Kühlblockes 42 angebracht sind. Eine Blasdüse 80 besteht aus einem Muttergewindestück 82, welches in dem Bodenteil 81 eingelassen ist. Eine Blasluftzuleitung 83 verbindet die Blasdüse 80 mit einer Blasluftverteilleitung 84. Jede Blasdüse 80 bildet an der Austrittsstelle durch einen Ventilteller 87 eine Art Spraydüse 85 mit kreisförmigem Luftaustritt, wie mit einer Anzahl Pfeilen 86 in der Figur 5 angedeutet ist. In der Figur 5 ist deutlich die konstruktive Ausnutzung verschiedener Ebenen dargestellt. Die Wasservorlauf- und Wasserrücklaufverteilleitungen befinden sich in der ersten bzw. zweiten Ebene. Die Blasluftverteilleitungen 84 liegen darüber in der 3. Ebene und die Verteilleitungen für das Vakuum, bzw. Druckluftsystem 88 in der 4. Ebene. Ein sehr wichtiger Aspekt der neuen Lösung liegt darin, dass rein baulich betrachtet die Druckluft von z.B. 3 bar mitten durch den Nachkühler hindurch bis zur Einführseite (Einführachse E A) der hülsenförmigen Spritzgiessteile jeweils durch individuelle Zuleitungen geführt wird.
Die Figur 6 zeigt eine vereinfachte 3-D-Darstellung mit einer ganzen Batterie von Kühlhülsen 70, welche innerhalb und im unteren Teil des Kühlblockes 42 angeordnet sind. Für eine bessere Übersicht ist nur die eine Hälfte der Kühlhülsen 70 dargestellt.
Die Figur 7 zeigt die Blasluftführung für die Blasdüsen 80, ebenfalls in vereinfachter 3- D-Darstellung. Der Kühlblock 42 ist als viereckige Kiste konzipiert, mit je 90° zueinander stehenden Wandflächen 90', 90" und 90"', bzw. mit entsprechender Parallelführung der jeweils gegenüberliegenden Wandteile. Sinngemäss sind die Koordinaten X, Y sowie Z angegeben. Z stellt im dargestellten Beispiel die Senkrechte dar. Die Koordinaten liegen dann anders, wenn der ganze Kühlblock 42 anders im Räume angeordnet ist. Die in der Folge gemachten Ausführungen gelten für die dargestellte Raumlage des Kühlblockes 42. Alle Blasluftzuleitungen 83 sind in senkrechter Lage. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind in einer horizontalen Ebene und in Reihen angeordnet. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind in Bezug auf die Aussenwände des Kühlblockes 42 diagonal angeordnet. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind an einem entsprechenden Blasluftzuführkanal 91 resp. 92 angeschlossen und werden über Blaslufteinführ- stutzen 93 mit Blasluft versorgt. Mit Blqu ist eine Blasluftquelle angedeutet.
Die Figur 8a zeigt den Wasservorlauf und die Figur 8b den Wasserrücklauf für die Kühlhülsen 70. Sowohl die Waservorlaufverteilleitungen 100 wie die Wasserrücklaufverteilleitungen 101 sind in Bezug auf die Aussenwände des Kühlblockes 42 diagonal, jedoch gegenüber den Blasluftverteilleitungen in die entgegengesetzte Richtung verlaufend, so dass zwischen den beiden Verteilsystemen eine diagonal verkreuzte Anordnung entsteht. Die Wasservorlaufverteilleitungen 100 werden von entsprechenden Wasserzuleitungen 102 resp. 103 über Wassereinführstutzen 104 resp. 105 gespiesen. Im gezeigten Beispiel werden die zwei Systeme über je zwei Stutzen gespiesen.
Die Figur 9 zeigt das Vakuum- bzw. Druckluftsystem mit den Verteilleitungen 1 10 in der 4. Ebene. Die entsprechenden Verbindungskanäle 1 10 sind reihenweise und parallel zu den entsprechenden Aussenwänden des Kühlblockes 42 angeordnet. Von den Verbindungskanälen 1 10 ist jede Kühlhülse mit je einer Verbindungsleitung 73 einzeln verbunden, so dass, je nachdem, ob ein Vakuum- oder ein Überdruck in den betreffenden Leitungen herrscht, die Preformen 10 angesaugt oder ausgestossen werden, siehe Figuren 4a bis 4c. Über der 4. Ebene der Verbindungskanäle 1 10 befindet sich eine Anzahl Verteilblöcke 1 13 bis 121 in der 5. Ebene. Die Verteilblöcke werden einzeln über entsprechende Einführventilstutzen 130 und Zuführrohre 131 mit der Vakuum- oder Druckluftquelle verbunden. Wie dargestellt bilden die Verteilblöcke mit den Einführventilstutzen 130 Funktionsgruppen, so dass der entsprechende Betriebszustand, wie in der Figur 3a beschrieben wurde, einstellbar ist.
Die Figur 10 zeigt eine Gesamtübersicht in 3-D. Dabei kommt die dichte Packung der verschiedenen Systeme für die Zu- bzw. Abfuhr der unterschiedlichen Medien zum Ausdruck. Die Verteilleitungen sind in jeweils parallelen Reihen auf den dargestellten Ebenen 1 bis 5 angeordnet. Zur noch optimaleren Raumausnutzung liegen die Verteilleitungen teils parallel, teils diagonal zu den Wänden des Kühlblockes 42. Die individuelle Speisung der beiden Luftsysteme erfolgt über vertikale Zuleitungen. Die beiden Begriffe vertikal und horizontal (für die Verteilleitungen) sind abhängig von der konkreten Lage des Kühlblockes 42. Die neue Lösung kann zumindest teilweise, vor allem was die Gewindekühlung betrifft, auch für die Entnahmevorrichtung eingesetzt werden. Dabei ist die Anordnung um 90° im Raum gedreht.

Claims

Patentansprüche
1. Nachkühler für eine Vielzahl von hülsenförmigen Spritzgiessteilen (10), insbesondere Vorformlinge (Preformen) für die Herstellung von PET-Flaschen, wobei die noch heissen Teile nach Abschiuss des Spritzvorganges mit ihren zylindrischen oder konischen Teilen in reihenweise angeordneten Wasserkühlrohren des Nachkühlers geschoben und von aussen nachgekühlt werden, d ad u rc h g eke nnzeic h n et, dass der Nachkühler (19) im Bereich der Einführstelle für die Spritzgiessteile (10) in die Wasserkühlrohre (55) eine Luftkühlung (40) aufweist, zu dem Zwecke, dass die während der Nachkühlung aus den Wasserkühlrohren (55) herausragenden Enden von jedem Spritzgiessteil (10) zusätzlich mit Luft von aussen nachkühlbar sind.
2. Nachkühler nach Anspruch 1, d adurc h g eken nze i c h net, dass die Luftkühlung (40) eine Vielzahl von Blasdüsen (80) aufweist, wobei die Blasöffnungen in einer Querebene (QUE) zur Einführachse (E A) der Spritzgiessteile (10) in den Wasserkühlrohren (55) angeordnet sind.
3. Nachkühler nach Anspruch 1 oder 2, d ad u rch g eke n nzei c h net, dass der Nachkühler (19) eine ähnlich grosse Zahl von Blasdüsen (80) aufweist wie die Zahl von Wasserkühlrohren (55).
4. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d ad u rc h g eke nzeic h net, dass die Blasöffnungen etwa in die Querebene (QUE) gerichtet und als kreisförmig wirkende Sprayöffnungen (85) ausgebildet sind.
5. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d adu rch g eken nzei chnet, dass die Sprayöffnungen (85) ventilartig ausgebildet sind, wobei der Ventilteller (87) eine äussere kreisförmige Begrenzung für die Sprayöffnung (85) bildet.
6. Nachkühler nach Anspruch 7, d ad u rch g e ken nzei c h n et, dass die Blasluftspeisung über Blasluftverteilleitungen (84) erfolgt, wobei jede Blasdüse (80) über eine Blasluftzuleitung (83) mit einer Blasluftverteilleitung (84) verbunden und vorzugsweise parallel zu den Wasserkühlrohren (55) geführt ist.
7. Nachkühler nach Anspruch 6, d ad u rc h ge ken nzei chn et, dass die Blasluftverteilleitungen (84) in parallel geführten Reihen angeordnet sind und je eine Anzahl Blasdüsen (80) versorgen, wobei die einzelnen Blasdüsen (80) jeweils etwa zentral zu den vier am nächsten gelegenen Wasserkühlrohren (55) angeordnet sind.
8. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d ad u rc h g ekennzeic h n et, dass der Nachkühler (19) in je getrennten ersten und zweiten parallelen Ebenen reihenweise parallel angeordnete Wasservorlaufverteilleitungen (100) sowie Wasserrücklaufverteilleitungen (101) aufweist, wobei die Blasluftverteilleitungen (84) in einer gesonderten dritten parallelen Ebene zu den beiden Wasserverteilleitungen angeordnet sind.
9. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d ad urc h ge ken nzei c hn et, dass er ein Vakuum- bzw. Druckluftsystem für das Ansaugen bzw. Abstossen der Spritzgiessteile (10) in bzw. an den Wasserkühlrohren (55) aufweist, wobei dieses in einer vierten Ebene angeordnet wird.
10. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d ad urc h ge ken nzei chn et, dass die beiden Wasserverteilsysteme sowie das Vakuum- bzw. Druckluftsystem zu jedem Wasserkühlrohr geführte Verbindungsleitungen aufweist.
11. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d adu rc h g e ken nzeich net, dass die Wasservorlaufverteilleitungen (100) und die Wasserrücklaufverteilleitungen (101), von der Einführstelle in die Wasserkühlrohre (55) aus betrachtet, in einer ersten und zweiten Ebene angeordnet sind und anschliessend die dritte Ebene für die Blasluftverteilleitungen (84) vorgesehen ist.
12. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , d ad urc h g e ke nnze i c hnet, dass die Wasservorlaufverteilleitungen (100) und die Wasserrücklaufverteilleitungen (101) gleichsinnig in einer Diagonalausrichtung und die Blasluftverteilleitungen (84) ebenfalls in Diagonalausrichtung, jedoch quer zu beiden vorgenannten, angeorndet sind.
13. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurc h ge kennzeichnet, dass die Blasluftzuleitungen (83) von den Blasluftverteilleitungen (84) zu den Blasdüsen (80) durch die erste und zweite Ebene hindurch geführt sind.
14. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d adurc h g e ken nzei c hnet, dass das Vakuum- bzw. Druckluftsystem in der vierten und fünften Ebene angeordnet ist, wobei die Vakuum- bzw. Druckverteilleitungen sowie die entsprechenden Verbindungskanäle in 90° versetzten Reihen parallel zu den Aussenwänden des Nachkühlers (19) angeordnet sind.
15. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d ad urc h ge ken nze i c h n et, dass der Nachkühler (19) die Form eines kistenförmigen Kühlkörpers (42) hat und an allen sechs Aussenseiten durch Wände geschlossen ist, welche die Verteilleitungen, sowohl für alle Kühlsysteme wie auch für Vakuum- bzw. Druckluftsystem, einschliesst, wobei die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem auf der einen Seite und die Einführöffnung für die Spritzgiessteile (10) auf der anderen Seite des Kühlkörpers (42) angeordnet sind.
16. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d adurc h g eken nze ichn et, dass die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem ausserhalb und auf der Oberseite des Kühlkörpers (42) angeordnet sind und die Einführstelle für die Spritzgiessteile (10) in die Wasserkühlrohre (55) sowie die Blasdüsen (80) auf der Unterseite des Kühlkörpers (42) angeordnet sind.
17. Verfahren für das Nachkühlen von hülsenförmigen Spritzgiessteilen in reihenweise angeordneten Wasserkühlrohren eines Nachkühlers, d adurc h g ekennzei chnet, dass die verschiedenen Behandlungs- bzw. Kühlmedien in reihenweise und in mehreren Ebenen angeordneten Verteilleitungen mit Zuführleitungen an die betreffenden Anschlussstellen der Wasserkühlrohre (55) geführt sind.
18. Verwendung des Nachkühlers nach einem der Ansprüche 1 bis 16 für das Kühlen der Spritzgiessteile (10) in einer Entnahmevorrichtung (11).
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