DE29800426U1 - Kühl- und Heizkern - Google Patents

Kühl- und Heizkern

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Description

E 10211 Gbm
Walter Watermann Kunststoff-Spritzgießtechnik, Kurzer Kamp 6, 32689 Kalletal-Kalldorf
Kühlkern-und Heizkern
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Kühl- und Heizkern für Werkzeugteil mit Außenkern, insbesondere für Spritzgieß-, Glas-, Tiefzieh- und Extruderwerkzeuge der KunststoffIndustrie und für Druckguß- und Metallgießwerkzeuge der Metallindustrie mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1.
Die Form des Werkzeugteiles, genauer gesagt des Außenkerns, bestimmt die Form des herzustellenden Formfertigteiles. Ein würfeliges, zylinderisches oder linsenförmiges Formteil erfordert zu seiner fehlerfreien und schnellen Formgebung ein Werkzeugteil, das an bestimmten Stellen über einen guten Wärmeübergang verfügt. Diese bestimmten Stellen, die Stirnflächen, sind die jenigen, mit denen das Werkzeugteil zuerst Kontakt mit dem Halbzeugmaterial (Kunststoff, Metall) bekommt, beim Becher beispielsweise der Boden. Bei geringem Wärmeübergang kann nur mit geringer Geschwindigkeit gefertigt werden.
Bei bekannten Werkzeugteilen wird ein Kühl- oder Heizmittel zur Temperaturabsenkung bzw. -erhöhung durch eine 5 Eintrittsbohrung eines Einlaßrohres eingeleitet, daß in das ansonsten hohle Werkzeugteil gesteckt ist, und aus einer Austrittsöffnung fließt das Kühl- oder Heizmittel wieder aus. Bei erhöhtem Kühl- oder Heizmitteldurchsatz läßt sich an
• ·
manchen Stellen des Werkzeugteiles kein ausreichender Wärmetransport erzielen, und an anderen Stellen ist schon die obere zulässige Grenze des Wärmetransports erreicht. Schuld daran sind strömungstechnische Eigenarten, wie beispielsweise die Bildung von Taschen, in denen kaum eine Bewegung des Kühl- oder Heizmittels erfolgt, während an anderen Flecken starke Strömungen mit erhöhtem Wärmeübergang auftreten.
Ein anderes im Gebrauch befindliches Werkzeugteil ist mit einem zylinderförmigen Innenkern ausgestattet, der seitlich mit Doppelgewindenuten versehen ist. Eine der beiden Doppelgewindenuten schließt sich an die Eintrittsöffnung und die andere an die Austrittsöffnung an der Rückseite des Innenkerns an. Nahe der Vorderseite des Innenkerns sind die Gewindenuten miteinander verbunden, so daß das Kühl- oder Heizmittel in den Gewindenuten gegenläufig strömen kann. Da der Temperaturgradient im Ein- und Austrittsbereich am größten ist, kommt es unmittelbar nach Eintritt des Kühloder Heizmittels in die Gewindenut zu dem größten Wärmeaustausch, und zwar nicht mit dem Formteil, sondern fatalerweise mit dem austretenden Kühl- oder Heizmittel. Darüber hinaus läßt sich die Temperatur an der Stirnseite des Kerns nur indirekt durch Nutzung des Wärmeleitvermögens beeinflussen.
Diesem Problem wurde versucht dadurch zu begegnen, daß ein Kühl- und Heizkern geschaffen wurde, bei dem ein Kühl- oder Heizmittel zur Temperatursenkung bzw. -erhöhung in eine Eintrittsöffnung einfließt und aus einer Austrittsöffnung 0 ausfließt, wobei sich die Eintrittsöffnung mit einem axial verlaufenden Durchgang durch die Mitte des Innenkerns fortsetzt, die zu einer an die Bodeninnenfläche des Außenkerns angrenzenden Stirnseite des Innenkerns führt.
Bei dem zuvor beschriebenden Stand der Technik besteht das Problem, daß zum einen keine formteiladäquaten Wärmeübergangseigenschaften vorliegen oder aber ein Innenkern
bereitgestellt wird, der nicht an verschiedene Baugrößen anzupassen ist, d.h. es ist für jede benötigte Größe ein individueller Innenkern zu fertigen.
Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kühl- und Heizkern zu schaffen, der formteiladäquate Wärmeübergangseigenschaften besitzt und dies bei einem Höchstmaß an Anpassungsfähigkeit hinsichtlich der Kerngröße, ohne daß es dazu eines großen technischen Aufwandes bedarf und auf einfachste aber um so haltbarere Art und Weise zu erstellen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Kühl- und Heizkern der eingangsgenannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 18.
Dadurch, daß der Kühl- und Heizkern aus Einzelmodulen zusammensetzbar ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit den Kühl- und Heizkern individuell zu gestalten, d.h. den Gegebenheiten anzupassen und zwar auch dann, wenn es sich bei der benötigten Anpassung nicht um Normmaße handelt, vielmehr ist es möglich, den erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkern jedwedem Maß anzupassen und sei es durch entsprechende z.B. Verkürzung der einzelnen Module, durch z.B. Abdrehen mittels Drehmaschine.
Ist wenigstens ein Kühl- und Heizkernkopf und ein Kühl- und 0 Heizkernfuß vorgesehen, so gewährleistet dies auch bei individueller Anpassung eine stets optimale Funktion des Kühl- und Heizkernes.
Ist die Stirnseite als Spülfläche ausgestaltet und ist die Spülfläche mit einer Leitrippe versehen, so wird durch einfache technische, aber auf um so überraschendere Art und
Weise sichergestellt, daß auch die Bodeninnenfläche des Außenkerns eine optimale Kühlung oder Erhitzung erfährt. In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkerns für Werkzeugteile schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig.l eine perspektivische Ansicht eines Kühl- und
Heizkerns für ein zylinderisches Werkzeugteil,
Fig.2 die vier, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kühl- und Heizkern gemäß Fig.l bildenden Module einer Explosionszeichnung in perspektivischer Ansicht,
Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Kühl- und Heizkerns aus einem, von Fig.l unterschiedlichen Blickwinkel,
Fig.4 den Kopf des Kühl- und Heizkerns beinhaltende drei Module der, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, vier den Kühl- und Heizkern gemäß Fig.l und 2
bildenden Modulen in einer schematischen Schnittdarstellung,
Fig.5 ein Modulmittelstück aus Fig.2 in Draufsicht, 25
Fig.6 einen Schnitt nach Linie A-A aus Fig.5,
Fig.7 eine Unteransicht des Modulmittelstückes aus Fig.5, Fig.8 den Kühl- und Heizkernfuß aus Fig.2 in Draufsicht,
Fig.9 eine Unteransicht des Kühl- und Heizkernkopfes aus Fig.2 und
Fig.10 eine Draufsicht des Kühl- und Heizkernkopfes aus Fig.2.
In einen in der Zeichnung insgesamt mit l bezeichneten neuerungsgemäßen Kühl- und Heizkern aus Kunststoff, der als ein Innenkern einen Außenkern (nicht dargestellt) ausfüllt und so, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, ein kreiszylinderisches Werkzeugteil bildet, wird ein Kühl- oder Heizmittel (z.B. Wasser, Öl) in einer, in Fig.3 dargestellte Eintrittsbohrung 2 eingeleitet, wobei diese Antriebsbohrung 2 z.B. einen Gewindeanschluß zum Ein- und Ausbau aufweisen kann.
Die Antriebsbohrung 2 führt als sich axial erstreckender Durchgang 3, dargestellt in Fig.4,5,6 und 7, durch die Mitte des Kühl- und Heizkerns 1 und endet unten in einem Loch 4, um in eine Spülfläche 5 einzumünden.
Der Durchgang 3 ist im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel als kreisrunder, d.h. zylinderischer Durchgang mit einer abgeflachten Seite ausgestaltet.
Das Loch 4 ist dabei teilweise von einer Leitrippe 6 umgeben, die im Zusammenspiel mit dem Innenboden des nicht dargestellten Außenkerns dafür Sorge trägt, daß das durch das Loch 4 austretende Kühl- oder Heizmittel, wie aus Fig.9 und 1 zu ersehen, über die Bodenfläche des Außenkerns sowie die Spülfläche 5 des Innenkerns in eine vorbestimmte Bewegungsrichtung, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig.9 und 1 in einer kreisförmigen rechtsgerichteten Bewegung geleitet wird und über eine Zuführstelle 7 in eine als Mäanderrille 8 ausgestaltete Kühltasche, dargestellt in Fig.3, einmündet, um an der rohrförmigen Seitenfläche des Außenkerns und damit in der Mäanderrille 8 zunächst nach oben und dann von einer ersten Umlenkrille 9 nach unten geleitet zu werden.
Wie aus den Fig. 1 bis 10 zu ersehen, weist der erfindungsgemäße Kühl- und Heizkern 1 sechs Umlenkrillen 9
sowie sieben axial und gerade verlaufende Rillenabschnitte 8 auf.
Ein mit 10 bezeichneter Rillenabschnitt, dargestellt in Fig.3 und 8, führt zu einer Austrittsöffnung 11 für das Kühl- oder Heizmittel.
Das mit Kühl- und Heizkern 1 ausgestattete Werkzeugteil nach der Neuerung, ermöglicht es, einen gezielten Wärmetransport an den Stellen des Werkzeugteiles zu schaffen, der für das herzustellende Formteil unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften adäquat ist. Während der anhand der Zeichnung beschriebene Kühl- und Heizkern 1 eine solche Rillenführung hat die den Wärmetransport bevorzugt, an der Bodenseite hat, d.h. im Bereich der Spülfläche 5, sind für andere Formen und Materialien andere Rillenverläufe in Betracht zu ziehen.
Ein weiterer Vorteil des mit Kühl- und Heizkern ausgestatteten Werkzeugteiles nach der Neuerung, besteht darin, daß der Kühl- oder Heizmitteldurchsatz minimiert werden kann.
Wie den Fig. 1 bis 3 zu entnehmen, ist der erfindungsgemäße Kühl- und Heizkern 1 modulartig aufgebaut, d.h. in Form eines Stecksystems, d.h. aus verschiedenen Modulen 12,13,14,15 zusammensetzbar ausgestaltet.
Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der erfindungsgemäße Kühl- und Heizkern 1 aus vier Modulen 12,13,14,15, d.h. einen Kühlkern- und Heizkernkopf 12, einem ersten Kühlkern- und Heizkernmittelstuck 13 sowie einem zweiten, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel kürzer ausgestalteten Kühlkern- und Heizkernmittelstuck und als letztes einem sogenannten Kühlkern- und Heizkernfuß 15.
Wie den Figuren im einzelnen zu entnehmen, insbesondere den Figuren 8,9,10, weisen sowohl der Kühlkern- und Heizkernfuß 15, als auch die Kühlkern- und Heizkernmittelstücke 13,14 in Blickrichtung Fig.2 an ihrer rechten Außenseite, d.h. den Kühlkern- und Heizkernkopf 12 zugewandten Seite axial angeordnete, d.h. dem Durchgang 3 verlängernde, der Koppelung mit dem jeweils sich anschließenden Kühlkern- und Heizkernmodul 12,13,14 dienende Fortsätze 16 auf, die, wie den Figuren 5,7,8 zu entnehmen, kreisrund ausgestaltet sind und an einer vorbestimmten Seite eine Abflachung 17 aufweisen und im übrigen, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, einstückig mit dem dazugehörigen Modul 12,13,14 ausgestaltet.
Die einzelnen Kühlkern- und Heizkopfmodule 12,13,14 weisen an ihrer, in Blickrichtung Fig.2 linken Seite, d.h. an der dem Kühl- und Heizkernfuß 15 zugewandten Seite eine koaxial angeordnete sacklochförmig ausgestaltete Bohrung 17 auf, dargestellt in Fig.6,7.
Die sacklochartige Vertiefung 18 weist ebenfalls an einer ihrer Seiten jeweils eine Abflachung 19 auf.
Die einzelnen Module 12,13,14,15 werden, um den erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkern 1 zu schaffen, durch einfaches Zusammenstecken der einzelenen Modulteile 12,13,14,15 miteinander verbunden, wobei jeweils ein Vorsatz 16 passgenau in die sacklochartige Vertiefung 18 eingebracht wird und der genaue Sitz zwangsweise durch die Abflachung sowohl am Vorsatz 16 als auch an der sacklochartigen Vertiefung 18 gewährleistet ist.
Sowohl die Kühl- und Heizkernmittelstücke 13,14, als auch der Kühl- und Heizkernfuß 15 sowie der Kühl- und Heizkernkopf 12 weisen dabei des weiteren Rippen 20 auf, die bei entsprechender Verbindung der Modulteile 12,13,14,15 sich ergänzend durchgängige Rippen 20 und damit die Mäanderrillen 9 bzw. Rillenabschnitte 11 bzw. Umlenkrillen 10 bilden.
• ·
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• · ·
Wie den Fig. 1,2, und 3 zu entnehmen, weist der Kühlkern-· und Heizkernkopf 12 eine, die Spülfläche 5 bildende umlaufende Scheibe 21 auf, deren Außendurchmesser dem der Außendurchmesser der Rippen 20 entspricht.
Der Kühl- und Heizkernfuß 15 weist ebenfalls eine Scheibe 21· auf, deren Außendurchmesser ebenfalls dem Außendurchmesser der Rippen 20 entspricht.
10
Wie der Fig.10 zu entnehmen, ist der Kühl- und Heizkernkopf 12 auf seiner, in dem Kühl- und Heizkernmittelstück 13 zugewandten Seite lediglich mit vier Rippen 20 versehen.
Das sich daran angrenzende Kühl- und Heizkernmittelstück 13 weist vier sich über die gesamte Länge erstreckende Rippen 2 auf, während drei Rippen 20 in einem Abstand zum, dem Kühlkern- und Heizkernkopf 12 zugewandten Ende enden, so daß dadurch im zusammengebauten Zustand eine Umlenkrille 10, dargestellt in Fig.l und 3, gebildet wird.
Der Kühl- und Heizkernfuß 12 weist an seiner, dem Kühl- und Heizkernmittelstück 14 zugewandten Seite ebenfalls vier Rippen auf, die mit den daran anschließenden Rippen 2 0 des Kühl- und Heizkernmittelstückes 14 eine geschlossene Rippe bilden, während drei der sieben Rippen 20 des Kühl- und Heizkernmittelstückes 14 in einem Abstand zur, dem Kühl- und Heizkernfuß 15 zugewandten Seite enden, so daß auch hier entsprechende Umlenkrillen 10, wie in Fig.3 und 1 gezeigt, gebildet werden.
Auf der, dem Kühl- und Heizkernmittelstück 14 abgewandten Seite der Scheibe 21 des Kühl- und Heizkernfußes 15 befinden sich darüber hinaus, der Stabilisierung und Führung dienende weitere Rippen 22.
Es ist in einem Ausführungsbeispiel denkbar, die einzelnen Modulteile 12,13,14,15 durch entsprechende Passungen, wie z.B. eine Übergangspassung, d.h. Ausgestaltung der Fortsätze 16 und sacklochartigen Vertiefungen 18 miteinander nachhaltig zu verbinden oder aber auch durch z.B. verkleben miteinander zu verbinden.
Des weiteren ist es denkbar, die einzelnen Modulteile in einem relativ lockeren Sitz miteinander zu verbinden, um diese dann z.B. durch Druckbeaufschlagung auf den Kühl- und Heizkernfuß 15 gegen den Boden des hier nicht dargestellten Außenkernes fest zu positionieren und damit die einzelnen Module 12,13,14,15 in einer definierten Position zu halten.
Bei dem hier vorgestellten erfindungsgemäßen Kühl- und Heizkern 1 ermöglicht die aufgezeigte Modulbauweise eine variabele Längengestaltung des Kühl- und Heizkerns 1 bei gleichzeitiger vorteilhafter Führung des Kühl- oder Heizmittels.
Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Nutzung verschiedenster Materialien, wie, im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, z.B. Kunststoff.
Es ist allerdings ebenso denkbar, jedwedes andere Material zu verwenden.
Des weiteren ist es möglich, die einzelnen Module 12,13,14,15, insbesondere die Kühl- und Heizkernmittelstücke 13,14 in ihrer Länge individuell anzupassen, d.h. z.B. durch Abdrehen eines Teiles.

Claims (18)

E 10211 Gbiti Walter Watermann Kunststoff-Spritzgießtechnik, Kurzer Kamp 6, 32689 Kalletal-Kalldorf Kühl- und Hei&zgr;kern Schutzansprüche:
1. Kühl- und Heizkern für Werkzeugteil mit Außenkern, insbesondere für Spritzgieß-, Glas-, Tiefzieh- und
Extruderwerkzeuge der KunststoffIndustrie und für Druckguß- und Metallgießwerkzeuge der Metallindustrie, durch den ein Kühl- oder Heizmittel zur Themperaturabsenkung bzw. Erhöhung in wenigstens
0 eine Eintrittsöffnung einfließt und aus wenigstens
einer Austrittsöffnung ausfließt, wobei sich die Eintritts- und die Austrittsöffnung an der Rückseite des Kühl- und Heizkerns befindet und die Eintrittsöffnung mit wenigstens einem axial verlaufenden Durchgang durch den Kühl- und Heizkern
fortgesetzt ist, der zu einer an die Bodeninnenfläche des Außenkerns angrenzenden Stirnseite des Kühl- und Heizkernes führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- und Heizkern (1) aus Einzelmodulen (12,13,14,15) zusammensetzbar ausgebildet ist.
2. Kühl- und Heizkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kühl- und Heizkernkopf (12) und ein Kühl- und Heizkernfuß (15) * vorgesehen ist.
3. Kühl- und Heizkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kühl- und
Heizkernkopf (12), ein Kühl- und Heizkernfuß (15) und ein Kühl- und Heizkernmittelstuck (13;14) vorgesehen ist.
4. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (21) als Spülfläche (5) ausgestaltet ist.
5. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülfläche (5) mit
wenigstens einer Leitrippe (6) versehen ist.
6. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (21) als
Scheibe ausgestaltet ist.
7. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (21) mit
einer Zuführstelle (7) versehen ist.
8. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und
Heizkernmittelstücke (13;14) sowie Kühl- und
Heizkernkopf (12) und Kühl- und Heizkernfuß (15)
kompatibel zueinander ausgestaltete Rillenabschnitte
und Umlenkrillen bildende Rippen (20) aufweisen.
9. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und
Heizkernmodule (12,13,14,15) ineinander steckbar
ausgestaltet sind.
10. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Module
(12,13,14,15) wenigstens eine der Steckverbindung
dienende Aufnahme (18) und/oder einen der
Steckverbindung dienenden Fortsatz (16) aufweist. ■
11. Kühl- und Heizkern nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (18) eine sacklochartige Vertiefung ist.
12. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sacklochartige Vertiefung (18) koaxial zum Durchgang (3) angeordnet ist und eine Abflachung (19) aufweist.
13. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (16) weitgehend zylinderisch ausgestaltet ist und wenigstens auf seiner Außenseite wenigstens eine Abflachung (17) aufweist.
14. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (16) koaxial zum Durchgang (3) angeordnet ist und der Durchgang
(3) durch den Fortsatz (16) geführt angeordnet ist.
15. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (3) kreisrund ausgestaltet mit einer Abflachung (19) versehen ist.
16. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- und Heizkernfuß (12) mit Stabilisierungs-/Führungsrippen (22)
0 versehen ist.
17. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- und Heizkern (1) aus Kunststoff besteht.
18. Kühl- und Heizkern nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Kühl- und Heizkernmittelstücke (13,14) verkürzbar ausgestaltet sind.
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