DE3324901A1 - Vorrichtung zur elektrischen beheizung und kuehlung mittels fluessiger medien fuer kunststoffspritzmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur elektrischen beheizung und kuehlung mittels fluessiger medien fuer kunststoffspritzmaschinenInfo
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Description
Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung mittels flüssiger Medien für Kunststoffspritzmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung mittels flüssiger Medien für
Kunststoffspritzmaschinen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Eine Vorrichtung dieser Art zur elektrischen Beheizung und Kühlung mittels Flüssigkeit für plastische Kunststoffe
verarbeitende Maschinen ist aus der DE-PS 23 47 987 bekannt, die aus mindestens zwei miteinander
verbindbaren Trägerringteilen aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff besteht, in die elektrische, schlangenförmig
gebogene Heizstäbe und Kühlrohrschlangen längs je einer entsprechend dem Radius der Ringteile gekrümmten
Fläche formschlüssig eingegossen sind.
Diese Vorrichtung ist insbesondere zur Anordnung auf dem Massezylinder einer Spritzgießmaschine bestimmt, womit
während der Verarbeitung der Kunststoffe eine durch Reibungswärme bedingte Überhitzung der auf Verarbeitungstemperatur bereits erwärmten Kunststoffe mittels der
Kühlung unterbunden werden soll.
Die Herstellung dieser Vorrichtung ist aber schon durch ihre mehrteilige Ausgestaltung relativ umständlich
und teuer.
Darüber hinaus ist die lagerichtige Halterung der elektrischen Heizung und der Kühlrohrschlangen relativ
zum Träger während der Herstellung der Trägerringteile relativ kompliziert und aufwendig.
Auch weist diese bekannte Vorrichtung eine durch ihre Herstellungsweise bedingte, relativ große Wanddicke auf, so daß gerade in den Bereichen, nämlich
im Bereich der in das Spritzwerkzeug teilweise eingreifenden Angießbuchse mit den höchsten Kunststofffördergeschwindigkeiten,
also in jenen Zonen, in welchen die Gefahr einer Überhitzung des Kunststoffes durch Reibungswärme am größsten ist, kein
ausreichend großer Raum zu ihrer Anordnung vorhanden ist, wobei die die Trägerringteile umfassenden
Spannelemente zusätzlichen Raum beanspruchen.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art
derart zu verbessern, daß bei Kunststoffspritzmaschinen auch im Bereich deren Mundstücke eine
eng tolerierte KunststoffVerarbeitungstemperatur erreichbar ist, um auch für Kunststoffe, wie thermo-
plastisches Polyurethan-Elastomer mit Verarbeitungstemperaturbereichen
von zum Beispiel maximal 10° C, optimale Verarbeitungstemperaturen sicherzustellen und dabei
auch eine Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung
zu erreichen. v
Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch einen kreisringförmig geschlossenen, metallischen, vorgefertigten
Außenmantel, einen im. Durchmesser gegenüber letzterem kleineren, innerhalb des Außenmantels mit
Spiel zu diesem koaxial angeordneten metallischen, vorgefertigten Innenmantel, die gemeinsam einen kreisringförmige
Querschnitte aufweisenden, stirnseitig verschlossenen Ringraum bilden, in welchen die elektrische
Heizung und die Kühlmittelrohrleitung jeweils schraubenförmig gewunden so eingefügt sind, daß die Kühlmittelrohrleitung
am Innenmantel unmittelbar anliegt, und daß die verbleibenden Zwischenräume im Ringraum mit
körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger,
durch Reduzieren der Ummantelung hochverdichteter Substanz ausgefüllt ist.
Hierdurch sind bislang unerreichbar dünne Wanddicken erreichbar. Zudem ist man in der Wahl der Werkstoffe
im Gegensatz zum Stand der Technik nunmehr von der
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jeweiligen Schmelztemperatur des Trägermaterials unabhängig, so daß man ohne jegliche Gefahr, zum Beispiel
für die Kühlmittelrohrleitungen und die letzteren umgebende, hochwärmeleitfähige Substanz
Material mit der gleichen Schmelztemperatur verwenden kann.
Auch zeichnet sich der Erfindungsgegenstand durch eine
einfachere Herstellungsmöglichkeit als der Stand der Technik aus. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der
Außenmantel aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl mit wärmereflektierender Innenseite besteht,
ein Innenmantel vorwiegend aus Kupfer vorgesehen ist und auch die körnige und/oder pulvrige Substanz zumindest
vorwiegend aus Kupfer besteht. Hierdurch wird einerseits ohne zusätzliche Mittel
eine nutzlose Wärmeabstrahlung nach außen, also in den freien Raum, erheblich reduziert. Andererseits
wird gegenüber dem Stand der Technik, wobei die Trägerringteile aus Leichtmetall bestehen, die direkte
Wärmeleitung zum zu beheizenden bzw. zu kühlenden Werkstück beträchtlich verbessert.
Eine unter anderem die Herstellung begünstigende Ausgestaltung des vorbeschriebenen Gegenstandes
besteht darin, daß zum stirnseitigen Verschließen des
COPY
Ringraumes in die Ringraummündungen mindestens mit Haftsitz eingefügte Ringe, insbesondere aus Kupfer
vorgesehen sind.
Zudem ist es im Sinne der Aufgabe förderlich, wenn die Kühlmittelrohrleitung so polygonal profiliert ist,
daß diese unter Flächenberührung an der Innenseite des Innenmantels anlegbar ist.
Hierzu kennzeichnet sich eine bevorzugte Ausgestaltung dadurch, daß die Kühlmittelrohrleitung
zumindest außenseitig rechteckig profiliert ist, und daß die Kühlmittelrohrleitung mit einer langen
Profilseite am Innenmantel anliegend angeordnet ist.
Um auch beim Reduzieren der Ummantelung durch Druckanwendung von außen ohne Abstützung des Innenmantels
zum Zwecke der Verdichtung der körnigen und/oder pulvrigen Substanz die Bildung von unebenen Abdruckbildern
auszuschließen, welche sich als Unebenheiten entlang des Verlaufes der in die vorgenannte
Substanz eingelagerten Leitungen darstellen und ansonsten einer spanabhebenden Nachbearbeitung
zur Erzielung einer exakt zylindrischen Innenmantelinnenseite bedürfen, wird vorgeschlagen, daß
in den vom Außen- und Innenmantel gebildeten Ringraum ein im Durchmesser gegenüber dem Innenmantel
gebildeten Ringraum ein im Durchmesser gegenüber dem Innenmantel mindestens um die doppelte Dicke
der Kühlmittelrohrleitung größerer vorgefertigter Zwischenmantel eingefügt ist, daß ferner in dem vom
Innenmantel und den Zwischenmantel gebildeten, stirnseitig verschlossenen Ringraum die Kühlmittelrohrleitung
eingesetzt ist, während in dem vom Außenmantel und dem Zwischenmantel gebildeten, stirnseitig
verschlossenen Ringraum die elektrische Heizung angeordnet ist und daß beide Ringräume mit
körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger,
durch Reduzieren der Ummantelung hochverdichteter Substanz ausgefüllt sind.
Dabei kann die elektrische Heizung außenseitig des Zwischenmantels an diesem unmittelbar anliegend angeordnet
sein, um eine möglichst kurze Wärmeleitung zum zu erwärmenden Werkstück hin zu erreichen.
Zudem ist es hierbei vorteilhaft, wenn der Zwischenmantel mit seinen Stirnseiten zu den Stirnseiten des
Außen- und Innenmantels bündig abschließend ausgebildet ist., woraus günstige Fertigungsmöglichkeiten·
resultieren.
Außerdem sollte hierbei auch der Zwischenmantel vorwiegend aus Kupfer bestehen, um eine reaktionsschnelle
Erwärmung bzw. Kühlung zu ermöglichen.
Um auch bei als Mundstücke dienenden Ausgießbuchsen, vornehmlich bei solchen, die mehrere von einem gemeinsamen
axial verlaufenden Kanal ausgehende, etwa radial gerichtete Düsen aufweisen, eine eng tolerierte
KunststoffVerarbeitungstemperatur zu erreichen, ist
der vom Innenmantel und dem Zwischenmantel gebildete Ringraum samt Kühlmittelrohrleitung über mindestens
eine der Stirnseiten des Außenmantels vorstehend ausgebildet, so daß in den Bereichen eines Mundstückes,
wo in Folge der Umleitung des mit hoher Geschwindigkeit geförderten und dabei Reibungswärme
erzeugenden Kunststoffmasse-Stromes die Gefahr einer
Überhitzung besonders groß ist,aussschließlich gekühlt
werden kann, woraus sich auch eine Verminderung der Herstellungskosten ergibt.
Hierzu ist eine vorteilhafte Weiterbildung im Anspruch 13 offenbart.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung mittels flüssiger Medien für
Kunststoffspritzmaschinen im Längsschnitt,
Fig. 2 desgleichen im Querschnitt,
Fig. 3 eine vorteilhafte Weiterbildung in der Vorderansicht ,
Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel im wesentlichen im Längsschnitt.
Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem kreisringförmig geschlossenen metallischen, vorgefertigten
Außenmantel 1 aus rostfreiem Stahl, einem im Durchmesser gegenüber letzterem kleineren,
innerhalb des Außenmantels 1 mit Spiel zu diesem koaxial angeordneten, metallischen vorgefertigten
Innenmantel 2 aus Kupfer, einer schraubenförmig
gewundenen elektrischen Widerstandsheizung 3 und einer schraubenförmig gewundenen Kühlmittelrohrleitung
4. Der Außenmantel 1 und der Innenmantel 2 sind Rohrabschnitte. Die elektrische Heizung 3 und
die Kühlmittelrohrleitung 4 haben entsprechende Zuleitungen 5 bzw. 6, die zum Beispiel stirnseitig
aus der Vorrichtung herausgeführt sein können.
332490t
In den vom Außenmantel 1 und dem Innenmantel 2 gebildeten Ringraum ist ein im Durchmesser gegenüber
dem Innenmantel 2 größerer kreisringförmig geschlossener,
metallischer, vorgefertigter Zwischenmantel 7 aus Kupfer angeordnet.
In den vom Innenmantel 2 und dem Zwischenmantel 7 gebildeten Ringraum ist die Kühlmittelrohrleitung 4 eingefügt,
während in dem vom Außenmantel 1 und dem Zwischenmantel 7 gebildeten Ringraum die elektrische
Heizung 3 angeordnet ist.
Beide vorgenannten Ringräume sind mit körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger, durch Reduzieren der
Ummantelung hochverdichteten Substanz 8 aus Kupfer lückenlos ausgefüllt.
Zum stirnseitigen Verschließen der vorgenannten Ringräume sind diesen im Durchmesser angepaßte Ringe
9 bzw. 10 ebenfalls aus Kupfer vorgesehen. Die Ringe 9 bzw. 10 sind jeweils mindestens unter
Haftreibung in die ihnen zugeordneten Ringräume eingesteckt, wobei die Ringe infolge Erwärmung Schrumpfverbindungen
eingehen.
Die elektrische Heizung 3 und/oder die Kühlung 4 können über ihre gesamte Länge Zonen mit mehr oder
weniger großen Windungssteigungen aufweisen, um in diesen Bereichen die Aufheizung bzw. die Kühlung
zu intensivieren bzw. zu vermindern.
Während im Bereich der einen Stirnseite der Vorrichtung die Stirnenden des Außen-, Innen- und
Zwischenmantels zueinander bündig abschließend angeordnet sind, ist im Bereich der anderen Vorrichtungsstirnseite der aus dem Innenmantel 2 und dem Zwischenmantel
7 gebildete Ringraum samt der eingefügten Kühlmittelrohrleitung 4 über den Außenmantel
axial vorstehend ausgebildet, um wie aus der Fig. ersichtlich, bei einer Eingießbuchse 11, die teilweise
in ein Spritzwerkzeug 12 dichtschließend eingreift und mehrere, von einem axial verlaufenden Kanal 13
ausgehende, etwa radial gerichtete, in die Formennester führende Düsen 14 aufweist, den Bereich der
Eingießbüchse 11 ausschließlich kühlen zu können, der in Folge der Umlenkung des mit hoher Geschwindigkeit
geförderten Kunststoffmassestrom der Gefahr einer Überhitzung durch Reibungswärme besonders gefährdet
ist.
Die elektrische Heizung ist vorzugsweise als Rohrheizkörper ausgebildet.
Die Kühlmittelrohrleitung 4 hat ein rechteckiges Rohrprofil, wobei die Kühlmittelrohrleitung 4 so angeordnet
ist, daß sie mit einer langen Profilseite innenseitig des Innenraantels 2 unter Flächenberührung anliegt.
Die Kühlmittelrohrleitung 4 besteht ebenfalls bevorzugterweise aus Kupfer.
Zur weiteren Intensivierung der Aufheizung und/oder der Kühlung können, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in
der Vorrichtung mehrere in Längserstreckung hintereinander angeordnete und voneinander unabhängig anschaltbare,
elektrische Heizungen 3 und/oder Kühlkreisläufe vorgesehen werden.
Bei Eingießbuchsen mit tellerartigen Mundstücken, in welchen mehrere etwa radial gerichtete und auf
den Umfang verteilt angeordnete Düsen 14 angeordnet sind, wobei der Durchmesser des tellerartigen Mundstückes
einem Mehrfachen des Durchmessers der Eingießbuchse 11 entspricht, ist es vorteilhaft, wenn
an der dem tellerartigen Mundstück zugewandten Stirnendteil des aus dem Innenmantel 2 und dem
Zwischenmantel 7 gebildeten Ringraumes ein daran sich anschließender, nach außen abstrebender hohler
Flansch vorgesehen ist, dessen Innenraum mit dem vorgenannten Ringraum in Verbindung steht, und in
welchem sich die in körnige und/oder pulvrige, hochwärmeleitfähige, verdichtete Substanz eingebettete
Kühlmittelrohrleitung 4 fortsetzt. Dabei sollte der
Flansch so ausgebildet sein, daß er über seine gesamte Fläche an der ihm zugewandten Stirnseite des tellerartigen
Mundstückes dichtschließend anliegt, um auch in diesem Bereich eine eng tolerierte Kunststoffverarbeitung
stemper a tür sicherzustellen.
Beim Kühlmedium, zum Beispiel Öl, sollte die Verdampfungstemperatur
oberhalb der maximalen Kunststoffverarbeitungstemperatur liegen.
Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Gestaltung bei der Verarbeitung zum Beispiel von Desmopan (Warenzeichen),
ein Kunststoffprodukt der Firma Bayer, Leverkusen, aus, welches einen relativ eng tolerierten Verarbeitungstemperaturbereich mit einer Mindesttemperatur von z.B.
230° C und einer Höchsttemperatur von 245° C erfordert, welcher mit der aus der DE-PS 23 47 987
bekannten und auf dem Massezylinder, also außerhalb der Eingießbuchse anzuordnenden Vorrichtung nicht sichergestellt
werden kann.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale
werden als erfindungswesentlich angesehen.
Claims (13)
1. Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung
mittels flüssiger Medien für Kunststoffspritzmaschinen,
insbesondere zur Anordnung auf einer Angießbuchse mit mehreren, von einem gemeinsamen, letztere axial
durchdringenden Kanal ausgehenden, etwa radial gerichteten Düsen, wobei mindestens eine elektrische
Heizung und mindestens eine Kühlmittel-Rohrleitung in einen gemeinsamen, den Massezylinder umfaßbaren Träger
aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff formschlüssig eingebettet
sind und wobei die Kühlmittel-Rohrleitung der Innenseite des Trägers näher als die elektrische Heizung
angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen kreisringförmig geschlossenen, metallischen, vorgefertigten
Außenmantel (1), einen im Durchmesser gegenüber letzterem kleineren, innerhalb des Außenmantels (1)
mit Spiel zu diesem koaxial angeordneten metallischen,
vorgefertigten Innenmantel (2), die gemeinsam
einen kreisringförmige Querschnitte aufweisenden,
stirnseitig verschlossenen Ringraum bilden, in welchen die elektrische Heizung (3) und die Kühlmittelrohrleitung
(4) jeweils schraubenförmig gewunden so eingefügt sind, daß die Kühlmittelrohrleitung
(4) am Innenmantel (2) unmittelbar anliegt, und daß die verbleibenden Zwischenräume
im Ringraum mit körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger, durch Reduzieren der Ummantelung
hochverdichteter Substanz (8) ausgefüllt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) aus Stahl, insbesondere aus
rostfreiem Stahl mit wärmereflektierender Innenseite besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Innenmantel (2) vorwiegend aus Kupfer.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum stirnseitigen Verschließen
des Ringraumes in die Ringraummündungen
mindestens mit Haftsitz eingefügte Ringe (9,10), insbesondere aus Kupfer vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige und/oder pulvrige
Substanz (8) zumindestens vorwiegend aus Kupfer besteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohrleitung (4) so
polygonal profiliert ist, daß diese unter Flächenberührung an der Innenseite des Innenmantels (2) anlegbar
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohrleitung (4) zumindest außenseitig
rechteckig profiliert ist und daß die Kühlmittelrohrleitung (4) mit einer langen Profilseite
am Innenmantel (2) anliegend angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom Außen- und
Innenmantel (1,2) gebildeten Ringraum ein im Durchmesser gegenüber dem Innenmantel (2) mindestens um
die doppelte Dicke der Kühlmittelrohrleitung (4) größerer vorgefertigter Zwischenmantel (7) eingefügt
ist, daß ferner in dem vom Innenmantel (2) und den Zwischenmantel (7) gebildeten, stirnseitig
verschlossenen Ringraum die Kühlmittelrohrleitung (4) eingesetzt ist, während in dem vom Außenmantel
(1) und dem Zwischenmantel (7) gebildeten, stirnseitig verschlossenen Ringraum die elektrische
Heizung (3) angeordnet ist und daß beide Ringräume mit körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger,
durch Reduzieren der Ummantelung hochverdichteter Substanz (8) ausgefüllt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung (3) außenseitig des
Zwischenmantels (7) an diesem unmittelbar anliegend angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenmantel (7) mit seinen
Stirnseiten zu den Stirnseiten des Außen- und Innenmantels (1,2) bündig abschließend ausgebildet
ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraantel
(7) vorwiegend aus Kupfer besteht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Innenmantel (2) und
dem Zwischenmantel (7) gebildete Ringraum samt Kühlmittelrohrleitung (4) über mindestens eine der
Stirnseite des Außenmantels (1) vorstehend ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Stirnseite des aus dem
Innenmantel (2) und dem Zwischenmantel (7) gebildeten Ringraumes ein daran sich anschließender,
nach außen abstrebender, hohler Flansch vorgesehen ist, dessen Innenraum mit dem vorgenannten Ringraum
in Verbindung steht und in welchem sich die in körnige und/oder pulvrige, hochwärmeleitfähige,
verdichtete Substanz (8) eingebettete Kühlmittelrohrleitung (4) fortsetzt.
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DIPL.-ING. CONRAD
PATENTANWALT
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