DE2713339A1

DE2713339A1 - Abkuehlsystem fuer formen

Info

Publication number: DE2713339A1
Application number: DE19772713339
Authority: DE
Inventors: Paul E Allen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1977-10-13
Also published as: CA1097474A; IT1085347B; JPS52117952A; JPS6018287B2; US4278230A; GB1560332A

Description

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 25.März 1977 S/3/Sv-A 3135

PAUL E. ALLEN

88 Mt. Pleasant Street, Newtown, Connecticut, U.S.A.

Abkühlsystem für Formen

Die vorliegende Erfindung ist besonders beim Gebrauch bei Kunststoff-Formen nützlich, welche für Spritzteile Verwendung finden, wobei heißer, verflüssigter Kunststoff in einen Formhohlraum gedruckt wird, nachfolgend abgekühlt und dann als fertiger Artikel aus der Form entfernt wird. Bei einer solchen Tätigkeit ist es nicht nur notwendig, daß zufriedenstellende Artikel erzeugt werden, sondern es ist auch nötig, daß sie wirtschaftlich in der kürzestmöglichen Zeit hergestellt werden, d.h. mit kleinster Durchlaufzeit der Formeinrichtung. Bei einer typischen Durchlaufzeit von vielleicht 30 Sekunden nimmt die Abkühlzeit etwa 15 bis 24 Sekunden in Anspruch, während die verbleibende Zeit für das Einspritzen des Kunststoffmaterials, das Einlegen von Einsätzen und das Entnehmen des fertiggestellten Artikels verbraucht wird.

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DR. C. MANITZ DTPL.-INC. M. FINSTERWAID DIPL. -INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN S MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STR ASS E I 7 STUTTCART SO ( BAD CAN NSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 727O TEL. IOS9I 32 42 II. TELEX 3-29672 PATMF SEELBERCSTR. 23/2S. TEL. 10711)56 7 2 61 POSTSCHECK : MONCH EN 7 7 O O 1 - 8 O

Die Kühlung wird bei den meisten Spritzformen durch Umlaufende gekühlte Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser oder frostbeständige Lösungen durch geschlossene Kühlleitungen bewirkt, welche in der Form ausgebildet sind. Die Eigenschaft der Flüssigkeit, Wärme abzuführen, setzt die Abkühlzeit grundlegend fest und es sind viele Faktoren daran beteiligt, beispielsweise die Auslegung der Kühlleitungen, die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die Menge der fließenden Kühlflüssigkeit, die Wärmeübertragungs-Eigenschaften zwischen Form und Flüssigkeit, die Temperaturunterschiede und die Menge von Kunststoffmaterial, die der Artikel enthält. Die Kühlflüssigkeit wird bisher zum Durchfluß durch die Form gezwungen, indem sie einen Überdruck von typischerweise 2,76 bar (= 40 PSI) erhält . Der Druckabfall, den die Flüssigkeit beim Durchfließen der Form erleidet und die Auslegung der Kühlleitungen setzen grundlegend die Höchstmenge des Fluids fest, der hindurchfließen kann, und damit auch die geringstmögliche Abkühlzeit.

Wenn die Fluidleitung nicht fluiddicht ist, kann die unter Überdruck stehende Flüssigkeit austreten und eine Verwendung der Form zur Herstellung zufriedenstellender Artikel unmöglich machen, wenn die austretende Flüssigkeit in den Weg des Kunststoffmaterials, beispielsweise in die Formhöhlung gelangt. Die Möglichkeit einer undichten Stelle ist im allgemeinen nicht bestimmbar, bis die Form in einer Formmaschine zusammengebaut ist, und die Abdichtung eines Lecks verursacht demgemäß nicht nur die tatsächlichen Reparaturkosten der Form, sondern auch die durch das Auseinandernehmen und Wiederzusammenbauen der Form in der Spritzmaschine, durch die Totzeit der Spritzmaschine und die unterbrochenen Fertigungspläne entstehenden Kosten, so daß die Reparatur einer Lecksteile im allgemeinen ein sehr kostspieliger Vorgang ist.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem zu schaffen, das die Entstehung unbefriedigender Artikel durch Austreten von Kühlflüssigkeiten vermeidet, ohne daß die Form abgeändert oder repariert wird, und

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das bei einem breiten Bereich von Undichtheiten und Arten von Formen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das eben erwähnte Ziel mit einem Kühlsystem zu erreichen, welches, wenn überhauut, die Abkühlzeit der Form nicht wesentlich verlängert und damit die normale Ablaufzeit der Formbetätigung aufrechterhält, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des maximalen Durchflusses von Kühlflüssigkeit.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kühlsystem zu schaffen, das die Herstellung zufriedenstellender Fertigartikel mit einer undichten Form gestattet, einfach in die meisten bestehenden Kühlsysteme einzubauen ist und die gleiche Kühlsystemflüssigkeit benutzt, leicht mit dem undichten Abschnitt der Form zu verbinden ist und sehr wirtschaftlich in Herstellung und Betrieb ist.

Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung soll das System mit dem bestehenden Kunststofform-Kühlsystem in einer Anlage verbunden werden können, damit die gleiche unter Druck stehende Flüssigkeit verwendet wird. Ferner kann sie ausschließlich bei einer Form verwendet werden, oder sie kann nur in einem Abschnitt einer Form benutzt werden, wobei der Rest der Form mit der normalen Kühlanlage verbunden bleibt. In beiden Fällen wird das vorliegende System zwischen den Kühlleitungen der Form eingebaut, bei denen eine Leckstelle aufgetreten ist,und beeinflußt den Durchfluß von Kühlflüssigkeit in der Kühlleitung. Bei derartigen leckenden Leitungen läßt das System einen Druck entstehen, der unterhalb des atmosphärischen Druckes liegt, wodurch der Durchfluß von Luft durch die Leckstelle in das Kühlsystem bewirkt wird, anstatt unerwünschtes Austreten von unter Druck stehender Kühlflüssigkeit aus der Leitung in den Formhohlraum zu verursachen.

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Das System weist eine Zuführleitung auf, die sich zwischen der Kühlflüssigkeitsquelle und der Eingangsöffnung der Form befindet, in die die Flüssigkeit eingeführt wird, um in die Kühlleitung der Form zu gelangen, wobei ein Druckregler oder ein anderer Aufbau den Druck der Kühlflüssigkeit so herabsetzt, daß er an der Eingangsöffnung nur knapp unter." Atmosphärendruck liegt . Die Ausgangsöffnung der Form, aus der die erwärmte Flüssigkeit aus den Kühlleitungen austritt, wird mit dem Eingang einer Verdrängerpumpe verbunden, die die erwärmte Flüssigkeit entweder zur Kühlflüssigkeitsquelle zurückpumpt, um sie wieder dem Kreislauf zuzuführen oder die sie zu einer Ableitung pumpt. Die Pumpe und auch der Druckregler weisen jeweils eine Kapazität auf, die größer ist als die Menge Kühlflüssigkeit, die durch die Form fließen kann,und damit ermöglichen beide Geräte den größtmöglichen Kühlmitteldurchfluß, den die Form zuläßt, während sie in der Kühlleitung einen Unterdruck erzeugen, der ein Austreten der Kühlflüssigkeit -verhindert. Luft, die in die Kühlleitung eintreten kann, wird durch die Punme hindurchbefördert und mit der erwärmten Flüssigkeit abgegeben. Auf diese Weise kann das System den normalen Kühlmitteldurchfluß durch die Form aufrechterhalten, wenn auch ein weiter Bereich von Leckraten auftritt und damit wird die Abkühlzeit eines Formungsdurchlaufes nicht wesentlich gegenüber der Zeit verschlechtert, die mit einem unter Druck stehenden Kühlmittelsystem erreicht wird.

Falls das System nicht das notwendige Kühlflüssigkeitsvolumen ergibt, um die erwünschte Kühlung zu erreichen, ergibt es eine Steigerung des Kühleffektes der jeweiligen Kühlflüssigkeit, indem Turbulenz in der Kühlflüssigkeit sicher erzeugt wird, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Form und der Kühlflüssigkeit erhöht wird. Diese Wirkung wird bei der vorliegenden Erfindung wirksam und einfach dadurch erreicht, daß ein Luftventil zugefügt wird, durch welches eine kleine Luftmenge in die Flüssigkeit vor der Verbindungsstelle mit der Eingangsöffnung der Form zugemischt wird, und diese einge-

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führte Luft erzeugt, möglicherweise zusammen mit der zutretenden Leckluft, eine Turbulenz in der fließenden Flüssigkeit und bricht laminaren Fluß auf, womit die Wärmeübertragungseigenschaften der fließenden Flüssigkeit verbessert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kühlsystems für eine Kunststoff-Form,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführung.

Das in Fig. 1 dargestellte Kühlsystem 10 ist so angeschlossen, daß eine Kühlung einer Kunststoff-Form 11 mit einem schematisch dargestellten Formhohlraum 12 bewirkt wird. Eine Kühlleitung 13 erstreckt sich durch die Form 11 in der Nähe des Formhohlraumes 12. Die gezeigte Form weist eine Vielzahl von Formhohlräumen 12 und eine Vielzahl von Kühlleitungen 13 auf, wobei Verbindungsröhren 14 die Kühlleitungen miteinander verbinden, so daß ein zusammenhängender Weg der Kühlflüssigkeit durch die Form von der Zuführöffnung 15 bis zur t\uslaßöffnung 16 ermöglicht ist. Die Zuführöffnung 15» bei welcher die Kühlflüssigkeit in die Form eingeführt wird, ist mit dem Ausgang 10 eines einstellbaren Druckreglers 17 über eine Röhre 19 verbunden, während der Einlaß 20 des Reglers über eine Röhre 21 mit einer Kühlflüssigkeitsquelle 22 verbunden ist.

Die Auslaßöffnung 16 der Kühlleitung 13 ist mit dem Eingang 24 einer Verdrängerpumpe 23 über eine Röhre 25 verbunden, während der Auslaß 26 der Pumpe mittels einer Röhre 27 mit einem Behälter für die Kühlflüssigkeitsquelle 22 verbunden ist, die in der gezeigten Ausführung einen gegen die Atmos-

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phäre offenen Tank 28 umfaßt. Die Kühlflüssigkeitsquelle kann bei der Kunststofformeinrichtunß bereits vorhanden sein und sie umfaßt allgemein auch eine Kühlvorrichtung zur Abkühlung der Flüssigkeit und eine Druckoumoe 28a, die die in der Röhre 21 fließende Flüssigkeit unter Druck setzt.

Das vorgestellte System enthält weiter ein Durchfluß-Steuerventil 29» dessen Einlaß mit der Kühlflüssigkeitsquelle über die Röhre 21 in Verbindung steht und dessen Auslaß mit dem Einlaß 24· der Verdrängerpumpe 23 so verbunden ist, daß unter Druck stehende Flüssigkeit durch das Steuerventil zu dem Purapeneinlaß fließen kann, was später im einzelnen erklärt wird.

Mit der Röhre 19 ist vor der Zuführöffnung 1S der Form ein Lufteinlaßventil 3O verbunden, dessen Eingang 31 gegen die Atmosphäre offen ist und dessen Ausgang in die Röhre 19 führt.

Das System umfaßt vorzugsweise ein Manometer 32, das so verbunden ist, daß der Druck der Flüssigkeit gemessen wird, die zu dem Kühlleitungseinlaß 15 hin fließt, und es ist vorzugsweise noch ein Sicherheitsdruckschalter in der Röhre 21 angebracht. Der Schalter 33 ist mit der Stromversorgung der Pumpe 23 verbunden, und schaltet die Pumpe ab, wenn der Druck der Kühlflüssigkeit von der Kühlflüssigkeitsquelle her unter einen Minimalwert fällt, womit die Wirksamkeit des Systems wegen mangelnden Nachschubs an Kühlflüssigkeit nicht mehr gewährleistet ist.

Der Druckregler 17 ist so ausgeführt, daß er Druck herabsetzt und steuert, wodurch der Druck der von der Quelle kommenden Flüssigkeit herabgesetzt wird,und er kann so eingestellt werden, daß er im statischen Fall einen geringsten Auslaßdruck von O bar aufweist. Das Ventil bleibt

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bei Drücken unter seinem Einstelldruck geöffnet und schließt, wenn der Druck ansteigt. Im Einsatz wird das Ventil so eingestellt, daß es einen Eingangsdruck an der Zuführöffnung von im wesentlichen O bar bei fließendem Fluid ergibt, was im allgemeinen zur Folge hat, daß das Ventil eine statische Druckeinstellung von ein wenig mehr als Atmosphärendruck aufweist. Diese Einstellung von ein wenig über dem Minimaldruck liegendem Druck des Reglers 17 erhöht den Durchfluß der Kühlflüssigkeit, da sie Verluste im Regler ausgleicht und einen höheren Druckunterschied zwischen Reglerausgang 18 und Pumpeneingang 2U- ergibt. Die Einstellung muß ,jedoch den Druck an der Zuführöffnung 15 so halten, daß er nicht höher als Atmosohärendruck ist. Als Reglerventil 17 hat sich ein Druckreduzier- und Regulierventil Typ D von der Firma Gashco, Inc., in Decatur, Illinois, USA bewährt.

Die Verdrängerpumpe 23 kann einen hohen Saugdruck in der Größenordnung von 685,8 mm Hg (= 27" Hg) erzeugen und sie pumpt pro Umdrehung eine konstante Fluidmenge ab und ergibt damit eine konstante Fördermenge pro Zeiteinheit, wenn sie mit normaler Elektromotorgeschwindigkeit angetrieben wird. Die Pumpe 23 kann sowohl Flüssigkeit als auch Luft abpumpen und ist fähig, Flüssigkeit im Bereich von 10 bis 1oo % ihrer Kapazität zu verarbeiten. Als eine für diese Zwecke brauchbare Pumpe wurde eine Verdrängerpumpe vom Typ "Moyno" von der Firma Robbins and Myers Pump Division, in Springfield, Ohio benutzt.

Beim Betrieb des Kühlsystems werden die Kapazität des Regulierventils und die Kapazität der Pumpe so ausgewählt, daß beide e.^ne größere Kapazität haben, als die normale Durchflußraenge beträgt, die für die Abkühlzeit der Form ohne Leck erwünscht ist. Das Volumen kann so zwischen 20 und 70 % der Pumpenkapazität betragen, wodurch sichergestellt wird, daß die Pumpe den erforderlichen Einlaß-Saugdruck

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aufrechterhalten kann. Die Röhren 19 und 25 sind ,jeweils mit den Zufuhr- und Auslaßöffnungen 15 bzw. 16 verbunden, und die Röhren 21 und 27 sind mit der Kühlmittelquelle verbunden. Die Pumpe 23 wird eingeschaltet und das Regulierventil 17 wird so eingestellt, daß es an der Zuführöffnung 15 einen Druck ergibt, der wenig geringer, aber nicht höher als der Atmosphärendruck ist, wobei diese Einstellung grundsätzlich erforderlich ist, um das System der jeweiligen Umgebung anzupassen und das gesamte Kühlleitungssystem bei oder unter Atmosphärendruck zu halten. Wie gesagt, erzeugt die Pumpe 2$ als Verdrängerpumpe einen Unterdruck von bis zu 685 mm Hg und der Unterschied zwischen dem Pumpeneingangsdruck und dem ein .wenig unter Atmosphärendruck liegenden Druck an der Zuführöffnung 15 ergibt die Druckdifferenz, die die Kühlflüssigkeit zum Durchfließen der Formleitungen zwingt.

Die besondere Verbindung eines Druckregelventiles vor der Zuführöffnung und einer Verdrängerpumpe, im wesentlichen mit konstantem Volumen,nach der Ausgangsöffnung bewirkt, daß das vorliegende System besonders dazu verwendet werden kann, um die Formabkühlung in der geringstmöglichen Abkühlzeit zu bewirken. Die wesentliche Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß in der Form ein Unterdruck erzeugt wird, ohne daß die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit durch die Form herabgesetzt oder beeinträchtigt wird. Die Benutzung des Ventils 17 und der Pumpe 23 mit größerer Verarbeitungsfähigkeit als es der Durchflußmenge durch die Form normalerweise entspricht ergibt auf diese Weise den Strömungswiderstand der Formleitung als den Faktor, der das Volumen des Flüsaigkeitsstromes begrenzt. Auf diese Weise ergibt das System unter Ausschaltung von Undichtheiten im wesentlichen den gleichen Flüssigkeitsdurchfluß durch die Form, wie er vorhanden ist, wenn die Form direkt mit der Druckfluidquelle verbunden ist.

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Die Pumpe 23 kann in einem Flüssigkeits-Durchflußbereich von 10 % bis 100 % ihrer vollen Kapazität wirksam arbeiten. Bei einer normalen Leckstelle in der Form, die in der Größenordnung von nicht zu häufigen Einzeltropfen liegt, bleibt die durch die Pumpe fließende Kühlflüssigkeitsmenge im wesentlichen die gleiche, als wenn kein Leck vorhanden ist, da der Flüssigkeitsdurchfluß sich im mittleren Bereich der Pumpenkapazität befindet. Bei größeren Leckstellen beschränkt die Kühlleitung das Flüasigkeitsvolumen, das durchfließen kann und die in die Leitung eindringende Leckluft kann einen bestimmten Anteil von Kühlflüssigkeit verdrängen.

Bei einigen Formen, bei denen die durch das vorliegende System erzeugte Druckdifferenz eine laminare oder weniger als turbulente Kühlflüssigkeitsströmung verursacht, kann das Luftventil 30 benutzt werden, um eine turbulente Strömung sicherzustellen. Eine Turbulenz erhöht den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen der Form und der Kühlflüssigkeit beträchtlich über den Wert bei laminarer Strömung. Die gesteuerte Luftmenge, die durch das Luftventil 30 eingeführt wird, kann auf diese Weise das System befähigen, die erwünschte Abkühlzeit auch bei einem verminderten Durchfluß von Kühlflüssigkeit zu erreichen.

Das Durchfluß-Steuerventil 29, das zwischen Druckquelle und Pumpeneinlaß geschaltet ist, ergibt einen Flüssigkeitsdurchfluß durch die Pumpe, der sie immer in der rechten Weise arbeiten läßt, indem immer eine Flüssigkeitsmenge dem Pumpeneinlaß zugeführt wird, die der für die Pumpe erforderlichen Mindestmenge entspricht. Eine solche Verbindung ergibt für das erfindungsgemäße System zwei wichtige Vorteile. Erstens kann das System zusammengefügt werden, ohne daß auf irgendeine besondere Weise die Leitungen entlüftet werden müssen^und zweitens wird ein Versagen im Falle eines unnormal großen Lecks verhindert. Zum ersten

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Vorteil ist zu sagen, daß der Aufbau des Systems nur erfordert, daß verschiedene Röhren mit der Quelle und mit den Öffnungen verbunden werden, und das Durchfluß-Steuerventil stellt dann sicher, daß die Pumpe innerhalb ihres Flüssigkeits-Volumenbereiches arbeitet, auch wenn sie erst die Luft abpumpt, die anfangs innerhalb des Systems und der Form vorhanden ist. Zum zweiten Vorteil ist zu sagen, daß bei unnormal großen Leckstellen, die einen/großen Zustrom von Luft verursachen, daß der Zustrom von Flüssigkeit zur Pumpe unter die benötigte Mindestmenge gebracht wird, eine sonst mögliche Beschädigung oder Zerstörung der PumOe dadurch verhütet wird, daß das Durchfluß-Steuerventil so eingestellt ist, daß es immer der Pumpe eine Flüssigkeitsmenge zuführt, die den Mindestbetriebsbereich sogar dann aufrechterhält, wenn überhaupt keine Flüssigkeit in der Röhre 25 fließt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführung des Kühlsystems 34 dargestellt, bei dem das Druckregelventil zur Verminderung des Quellendruckes durch ein negatives Gefälle ersetzt ist, das durch die relative Höhenlage der Einzelteile erzeugt wird. Wie gezeigt, befindet sich der Einlaß 24 der Pumpe 23 etwas höher als die Verbindung der Röhre 21 mit der Quelle 22. Der Druck am Eingang 21a der Röhre 21 ist wegen des Gefälles etwas niedriger als der am Eingang 24 der Pumpe und ist um einen Betrag niedriger, der der Höhendifferenz mal dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit entspricht. Bei einem solchen System mit negativem Gefälle kann statt des Drucksicherheitsschalters 33 in der ersten Ausführung ein Durchfluß-Sicherheitsschalter 35 verwendet werden, um die für das Arbeiten der Pumpe erforderliche Flüssigkeitsmenge zu überwachen, während das Durchfluß-Steuerventil einen Mindestdurchfluß gewährleistet. Das Luftzumischventil 30 kann wie vorher benutzt werden, wenn erforderlich.

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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung des Systems wird in der gleichen Weise betrieben, wie es in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten System besprochen wurde. Es ist ein System vorhanden, das den Durchfluß einer Kühlflüssigkeit gewährleistet, der grundsätzlich in seiner Menge nur durch das Leitverhalten der Kühlleitungen der Form beschränkt wird, während vorteilhafterweise ein Unterdruck in der Form aufrechterhalten wird, um Auslaufen von Kühlflüssigkeit zu verhindern.

In beiden Ausführungen wird eine Form gezeigt, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Kühlleitungen aufweist, die einen hintereinandergeschalteten Weg für die Kühlflüssigkeit ergeben^ so ist es doch auch möglich, daß die Leitungen parallel miteinander verbunden werden, um zwei oder mehrere Wege zu ergeben. In einem solchen Fall können die keine Leckstellen aufweisenden Leitungen direkt mit der Quelle verbunden werden, während nur die mit Leckstellen versehenen Leitungen an dem vorliegenden System angeschlossen werden.

Es ist zu bemerken, daß bei dem vorliegenden System keine einstellbaren Durchfluß-Steuerventile verwendet werden, um den Durchfluß der Kühlflüssigkeit zu beeinflussen, wie dies bei anderen gebräuchlichen Systemen benutzt wird. Solche Ventil-Steueranordnungen begrenzen, besonders wenn ein solches Ventil an der Ausgangsseite der Kühlleitung angebracht ist, von vornherein den Durchfluß eines Fluids auf einen Höchstwert. Im Gegensatz zu diesem, seither üblichen grundlegendpn Grenzfaktor wird in der vorliegenden Erfindung die Durchflußmenge statt durch Ventile durch die Kühlleitungen selbst bestimmt·

Bei manchen Arten von Kühlflüssigkeit tritt bei Zumischung von Luft ein unerwünschtes Schäumen besonders dann auf, wenn

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die rait Luft vermischte Flüssigkeit durch eine Rückholpumpe 36 durchtritt. Ein Entlüftungsventil 37 kann deshalb zwischen den Pumpen 23 und 36 vorgesehen werden, um die Luft von der Kühlflüssigkeit abzuscheiden und die Schaumbildung zu verringern.

Im Vorstehenden wird also ein Steuersystem für den Flüssigkeitsdurchfluß durch die Kühlleitungen einer Kunststoffform beschrieben, das unbefriedigendes Arbeiten durch in der Form aufgetretene Leckstellen bei einem weiten Bereich von Arbeitsbedingungen und Formarten vermeidet. Das System ermöglicht es, daß unter Vermeidung von austretender Flüssigkeit die Form im allgemeinen ihre gleiche Kühlzeit beibehält. Das wird dadurch erreicht, daß das System der Form eine Flüssigkeitsmenge zuführt, die grundlegend durch die Kühlröhren der Form in der gleichen Weise begrenzt werden, wie es in einem System geschieht, das mit Kühlflüssigkeits-Uberdruck arbeitet. Darüber hinaus kann in Fällen, in denen die Durchflußmenge so herabgesetzt ist, daß die erforderliche Kühlzeit nicht mehr eingehalten werden kann, die Zeit dadurch vermindert werden, daß in der Flüssigkeitsströmung Turbulenz erzeugt wird, wodurch der Wärmeübergang zur Flüssigkeit verbessert wird. Die Turbulenz wird dadurch erzeugt, daß durch ein Lufteinlaßventil in die in die Form einfließende Flüssigkeit Luft zugeführt wird.

- Patentansprüche 709841/0749

Leerseite

Claims

ρ r ü c h e

1. Durchfluß-Steuersystem für die Kühlflüssigkeit in einer
Kühlleitung einer Kunststoff-Form mit einer Zuführöffnung und einer Auslaßoffnung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kühlflussigkeitsquelle vorgesehen ist, daß mit der Zuführöffnung eine Eingangsröhre verbunden ist, daß eine Einrichtung zur Druckreduzierung zwischen der Quelle und der Einlaßröhre angebracht ist, um einen Druck der durch die Einlaßröhre
bei der Zuführöffnung fließenden Kühlflüssigkeit von
nicht mehr als im wesentlichen Atmosphärendruck einzustellen, daß eine Auslaßröhre mit der Auslaßoffnung verbunden ist, um das durch die Kühlleitung fließende Fluid aufzunehmen, daß eine Einrichtung zur Aufnahme des Kühlfluides vorgesehen ist und daß eine Verdrängerpumpe einen Unterdruck an der Ausgangsöffnung erzeugt, daß die Durchflußkapazität der Druckreduziereinrichtung und der Verdrängerpumpe größer ist als der erforderliche Durchfluß
von Kühlflüssigkeit durch die Form, wodurch die Kühlleitung der Form grundsätzlich die Durchflußmenge des Kühlfluids durch die Kühlleitung bestimmt.

2. System nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßröhre keine einstellbaren, den
Fluiddurchfluß beschränkenden Geräte enthält, die den
Fluiddurchfluß durch die Leitung einstellen können.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerpumpe so nach ihrer Kapazität ausgewählt ist, daß der erforderliche Durchfluß im wesentlichen 20 bis ?0 % der Pumpenkapazität erfordert.

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ORIGINAL INSPECTED

4-. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mindestdurchflußeinrichtung vorhanden
ist, die zwischen die Quelle und die Verdrängerpumpe geschaltet ist, um der Verdrängerpumpe mindestens eine kon stante Mindestmenge von Kühlflüssigkeit zuzuführen.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die
Kühlflussigkeitsstromung turbulent zu machen.

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Hervorrufung von Turbulenz ein einstellbares Ventil einschließt, dessen Auslaß mit der Einlaßröhre in Verbindung steht und dessen Einlaß mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wodurch eine einstellbare Luftmenge in den Kühlflüssigkeitsstrom zu
der Zuführöffnung fließen kann.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichn e t , daß die Druckreduziereinrichtung eine Einrichtung einschließt, um den Druckwert von der Reduziereinrichtung zur Einlaßröhre einzustellen.

8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduziereinrichtung ein einstellbares Druckreduzier- und -regulierventil ist.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduziereinrichtung eine Verbindung zur Quelle einschließt, die in einer geringeren
Höhe angeordnet ist, als die Verbindung der Auslaßröhre zur Verdrängerpumpe.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sicherheitseinrichtungen vorgesehen sind,

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die den Durchflußwert der Kühlflüssigkeit erfassen und eine Einrichtung zum Ausschalten der Verdrängerpumpe beinhalten, wenn kein genügender Kühlflüssigkeits-Durchfluß vorhanden ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung aus einem Druckschalter besteht, der zwischen der Quelle und der Druckreduziereinrichtung angeordnet ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung aus einem Durchflußschalter besteht, der so angebracht ist, daß er die Flüssigkeitsströmung in dem System erfaßt.

1J. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verdrängerpumpe und der Aufnahme einrichtung eine Luftabscheideeinrichtung vorgesehen ist, um Luft von der Kühlflüssigkeit in dem System entweichen zu lassen.

14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitung der Form eine Vielzahl einzelner Leitungszüge einschließt, die jeweils eine Zuführöffnung und eine Ausgangsöffnung besitzen und daß die Einlaßröhre und die Auslaßröhre zur Verbindung mit nur einer Einlaßöffnung bzw. einer Auslaßöffnung vorgesehen ist.

15. Verfahren zum Zuführen von Kühlflüssigkeit von einer Quelle durch eine Form, die eine Kühlleitung aufweist, die eine Zuführöffnung und eine Auslaßöffnung einschließt, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kühlflüssigkeits-Fluß zur Zuführöffnung so vorgesehen wird, daß der Druck an der Öffnung im wesent-

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lichen nicht höher als Atmosphärendruck ist, daß ein im wesentlichen konstanter Unterdruck auf die Auslaßöffnung über einen weiten Durchströmungsbereich ausgeübt wird, und daß die Kühlleitung in die Lage versetzt wird, im wesentlichen die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit durch die Leitung zu bestimmen, wobei der Druck der Flüssigkeit in der Kühlleitung geringer als der Atmosphärendruck ist, wodurch ein Austreten von Flüssigkeit aus der Kühlleitung verhindert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeits-Fluß so gehalten wird, daß er mindestens so groß ist, wie der durch die Kühlleitung im wesentlichen bestimmte Durchfluß.

17» Vorrichtung zur Zuführung eines Wärmetausch-Fluids zu einer Form zur Herstellung geformter Artikel aus formbarem Material, wobei die Form mindestens eine mit einer Oberfläche des erwünschten geformten Artikels übereinstimmende geformte Fläche und einen Wärmetausch-Hohlraum mit einer Fluid-Zuführöffnung und einer Fluid-Auslaßöffnung aufweist und der Hohlraum in Wärmetauschbeziehung mit der geformten Fläche steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchflußreguliereinrichtung mit einer Quelle des Wärmetausch-Fluids und der Fluidzuführöffnung verbunden ist, um den Fluiddurchfluß von der Quelle bei vorbestimmter Geschwindigkeit zur Zuführöffnung zu regulieren und daß eine Fluid-Pumpeinrichtung mit der Fluxdaustrittsöffnung verbunden ist und eine solche Kapazität besitzt, um Fluid von dem Hohlraum mit höherer vorbestimmter Geschwindigkeit.abzupumpen, wodurch durch die zusammenwirkende Betätigung der Fluid-

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reguliereinrichtung und der Fluidpunmeneinrichtunp; ein unter dem /itmosphärendruck liegender Druck in dem Wärmeaustausch-Hohlraum gebildet wird, daß ein Einlaß der Fluidpumpeinrichtung mit der Fluidauslaßöffnung verbunden ist, daß ein Einlaß der Fluidreguliereinrichtung mit der Quelle verbunden ist und daß der Einlaß der Reguliereinrichtung bei einem geringeren Höhenniveau angeordnet ist als der Einlaß der Pumpeinrichtung, wodurch sich ein negatives hydrostatisches Gefälle an der Fluidzuführöffnung ergibt.

18. Formvorrichtung mit einer Form zur Herstellung geformter Artikel aus formbarem Material, mit mindestens einer, einer Oberfläche des geformten Artikels entsprechenden geformten Fläche und. mit; einem Wärmeaus tausch—Hohlraum mit einer Fluidzuführöffnung und einer Fluidauslaßöffnung, wobei der Hohlraum in Wärmetausch-Beziehung mit der geformten ?läche steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluid-Durchflußreguliereinrichtung mit einer Quelle von Wärmetausch-Fluid und der Fluidzuführöffnung verbunden ist, um den Fluidfluß von der "Quelle zu der Zuführöffnung bei vorbestimmter Geschwindigkeit zu regulieren, daß eine Fluidpunmeinrichtung mit der Fluidauslaßöffnung verbunden ist und eine solche Kapazität besitzt, daß sie Fluid von dem Hohlraum mit einer höheren vorbestimmten Geschwindigkeit abpumpen kann, daß durch die zusammenwirkende Arbeitsweise der Fluidreguliereinrichtung und der Fluidabpumpeinrichtung ein unter Atmosphärendruck liegender Druck in dem Wärmetausch-Hohlraum auftritt, daß der Eingang der Fluidpumpeinrichtung mit der Fluidauslaßöffnung verbunden ist, daß der Einlaß der Fluiddurchflußreguliereinrichtung mit der Quelle in Verbindung steht und daß der Einlaß der Reguliereinrichtunp; mit geringerer Höhenlage als der Einlaß der Pumpeinrichtung angeordnet ist, wodurch ein negatives hydrostatisches Gefälle an der Fluidzuführöffnur