DE20304841U1

DE20304841U1 - Werkzeugtemperiersystem für Kunststoffspritzgiesswerkzeuge

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Publication number: DE20304841U1
Application number: DE20304841U
Authority: DE
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2013-03-27

Description

TER MEER STEINMEISTER & PARTNER GBR PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Peter Urner, Dipl.-Phys. Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH) Mauerkircherstrasse 45 D-81 679 MÜNCHEN Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing. Manfred Wiebusch

Artur-Ladebeck-Strasse D-33617 BIELEFELD

TEC P04 / 03

St/sc/zs

25.3.2003

Technotrans AG

Robert- Linnemann-Str. 48336 Sassenberg

WERKZEUGTEMPERIERSYSTEM FÜR KUNSTSTOFFSPRITZGIESS-

WERKZEUGE

Technotrans AG · TECP04/03 25.3.2003

WERKZEUGTEMPERIERSYSTEM FÜR KUNSTSTOFFSPRITZGIESSWERK-

ZEUGE

Die Erfindung betrifft einen Verteiler für Temperierfluide in Temperiersystemen für Spritzgußmaschinen sowie ein Temperiersystem mit mehreren derartigen Verteilern.

In der Spritzgußtechnik werden Temperiersysteme zur Temperierung der Werkzeuge eingesetzt. Dabei kann "Temperierung" in diesem Zusammenhang sowohl

IC) eine Erwärmung als auch eine Abkühlung bedeuten. Eine Abkühlung der Werkzeuge kommt insbesondere vor dem Entformen eines Werkstücks in Betracht. Andererseits müssen die Werkzeuge beim Spritzvorgang eine gewisse Mindesttemperatur aufweisen, damit das eingespritzte Material nicht zu rasch erstarrt. Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen kommt daher beispielsweise eine Temperierung von 20 bis 95°C in Betracht, bei der sich die ausgewählten Temperaturen im einzelnen nach der Werkzeuggeometrie, dem verwendeten Material und einer Reihe von weiteren Parametern richten. Während in dem genannten Temperaturbereich bis 95°C mit offenen Systemen unter Verwendung von Wasser als Temperiermedium gearbeitet werden kann, können bei der Verarbeitung von Duroplasten, Elastomeren und anderen komplizierteren Kunststoffen höhere Temperiertemperaturen notwendig werden. In diesem Falle muß mit drucküberlagerten, geschlossenen Systemen gearbeitet werden, und in extremen Fällen kommt nicht mehr Wasser, sondern nur noch Öl als Temperiermedium in Betracht.

In der Praxis werden bisher überwiegend Beistellgeräte verwendet, die für die verschiedenen zu temperierenden Positionen einer Spritzgußmaschine gesondert bereitgestellt werden müssen. Daher ist für eine Spritzgußmaschine im allgemeinen eine nicht ganz unbeträchtliche Anzahl von Temperiergeräten notwendig, die entsprechend komplizierte Schlauchverbindungen sowie Steuer- und Regeleinrichtungen erfordern und den Zugang zur Maschine erschweren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperiersystem für Spritzgußmaschinen zu schaffen, das einen relativ geringen Platzbedarf aufweist, einfache und übersichtliche Schlauch- und Kabelverbindungen ermöglicht und durch eine gemeinsame Steuer- und Regeleinrichtung steuerbar ist.

Technotrans AG ·' ' '* ' '· t. i'i I, I TECP04/03 25.3.2003

Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Temperiersystem mit einem Verteiler für Temperierfluide, der in Modulbauweise zu dem Temperiersystem zusammengesetzt werden kann.

Der Verteiler weist ein Gehäuse auf, das von einem Vorlauf- und einem Rücklaufkanal durchlaufen wird, und ferner jeweils eine von dem Vorlauf- und dem Rücklaufkanal abgehende Zweigleitungen zur Verbindung mit einem Temperierkanal eines Werkzeugs, von denen wenigstens eine mit einem Durchfluß regelventil versehen ist.

Der erfindungsgemäße Verteiler läßt sich in Modulbauweise mit weiteren Verteilern zu einer beliebig großen Einheit zusammenfassen, die die verschiedenen Positionen einer Spritzgußmaschine oder auch mehrerer Spritzgußmaschinen mit beliebig einstellbaren Temperaturen versorgen kann.

Wenn lediglich durch Temperierung Temperaturen im Bereich von 15 bis 20⁰C erreicht werden sollen, kann das Temperiersystem an das bauseitig vorhandene Kaltwassemetz angeschlossen werden. Die Feineinstellung der zu erreichenden Temperatur kann über die Durchflußmenge bestimmt werden. Je größer die Durchflußmenge gewählt wird, desto mehr läßt sich die in der temperierten Position erreichte Temperatur an die Temperatur des Kaltwassers annähern.

Eine tiefere Temperatur unterhalb der Netztemperatur kann dadurch erreicht werden, daß das zur Temperierung verwendete Wasser über einen Wärmetauscher mit einer Kühleinrichtung oder ggf. auch Kältemaschine in Wärmeaustausch gebracht wird. Auf der anderen Seite kann für höhere Temperaturen eine Heizeinrichtung in den Temperiermittelkreislauf eingeschaltet werden, die aus einem elektrischen Durchlauferhitzer oder auch einem geeigneten Wärmetauscher bestehen kann und mit einer Umwälzpumpe und einem Regelventil zu einem Kreis verbunden sein kann. Auch hier läßt sich die Anpassung der Temperatur des Zielbereichs an diejenige des Temperierfluids über die Durchlaufmenge einstellen. Das bedeutet, daß mit Hilfe ein und desselben Temperiermittelnetzes in den unterschiedlichen Positionen einer oder mehrerer Spritzgußmaschinen unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden können, indem über die Einstellung des Temperiermitteldurchflusses die zu temperierende Position mehr oder weniger intensiv mit dem Temperiermittel in Wärmeaustausch gebracht wird.

Technotrans AG ! . &Idigr; TEC P04 / 03 25.3.2003

Die erfindungsgemäßen Verteiler weisen, wie dargestellt, einen Vorlauf- und einen Rücklaufkanal auf, die das Gehäuse des Verteilers durchdringen und, sofern mehrere Verteiler zusammengefügt werden, einen zusammengesetzten, durchlaufenden Vorlauf- und Rücklaufkanal bilden. Von dem Vorlauf- und Rücklaufkanal zweigen die einzelnen Zweigleitungen ab, von denen jeweils zumindest eine mit einem Durchflußregelventil versehen ist, mit dem die an der jeweiligen Stelle abgezweigte Durchflußmenge des Temperiermittels eingestellt wird. Die Verteiler können aus Kunststoff bestehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung

eines erfindungsgemäßen Verteilers mit manuell einstellbarem Durchflußregelventil;

Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung mit elektrischem Stell

motor für das Regelventil;

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verteiler in ähnlicher per

spektivischer Darstellung mit fortgelassener Seitenwand;

Fig. 4 zeigt eine zusammengefaßte Einheit aus sechs Verteilern

gemäß Figur 3, die in Modulbauweise zusammengesetzt sind;

Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen

Temperiersystems mit Entnahme des Temperiermediums aus dem bauseitigen Kaltwassernetz;
30

Fig. 6 veranschaulicht die Einstellung der Temperatur des Tempe

riermediums über einen Wärmetauscher;

Fig. 7 zeigt ein System mit zwei Kreisen, das einen Erhitzer, eine

Umwälzpumpe und ein Regelventil enthält.

Technotrans AG ·* » ! ' &iacgr; &iacgr;· &iacgr; * &iacgr; I. I TECP04/03 25.3.2003

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verteiler in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener Darstellung. Das mit 10 bezeichnete Gehäuse des Verteilers wird von einem Vorlaufkanal 12 und einem Rücklaufkanal 14 duchlaufen, die übereinander angeordnet sind und auf gegenüberliegenden Seiten aus dem Ge-

5' häuse austreten. Die Funktion von Vorlaufkanal und Rücklaufkanal kann grundsätzlich vertauscht werden, sofern ein in der Zeichnung gezeigtes Rückschlagventil 16 umgesetzt oder entfernt wird. Von den beiden Kanälen 12, 14 gehen nach rechts in Figur 1 Zweigleitungen 18, 20 aus, die zu Anschlüssen 22, 24 an der rechten Seite 1 in Figur 1 führen, die es gestatten, eine Verbindung zu

KD den Temperiermittelkanälen einer nicht dargestellten Spritzgußmaschine herzustellen.

Die obere Zweigleitung 18 weist eine Abstufung 26 auf, in deren oberer Ebene eine drehbare Ventilscheibe 28 angeordnet ist . Die Ventilscheibe 28 ist über eine Welle 30, die aus dem Gehäuse 10 nach oben herausführt, mit einem Drehknopf 32 verbunden, der es ermöglicht, mit Hilfe der Ventilscheibe 28 die Durchflußmenge in der oberen Zweigleitung 18 einzustellen.

Das Temperierfluid wird aus dem oberen Kanal, dem Vorlaufkanal, in die obere Zweigleitung eingeleitet und gelangt über den oberen Anschluß 22 in das Temperierkanalsystem der nicht dargestellten Spritzgußmaschine. Aus diesem Temperierkanalsystem gelangt das Temperierfluid zurück in den Anschluß 24 und damit in die untere Zweigleitung 20 und von dieser in den Rücklaufkanal 14.

2i5 In der oberen Zweigleitung 18 befindet sich im übrigen ein Flügelrad 34, das mit einem auf das Gehäuse 10 aufgesetzten Durchflußmesser 36 verbunden ist. Eine Aufnahme 38 an der linken Seite in Figur 1 gestattet die Einfügung eines Temperatursensors oder sonstigen Meßorgans in den Vorlaufkanal 12. Eine Aufnahme 40 an der unteren Seite des Gehäuses 10 gestattet ebenfalls die Unterbringung entsprechender MeJ3organe, insbesondere eines Temperatursensors in der unteren Zweigleitung 20.

Figur 2 entspricht weitgehend Figur 1 und ist bei den bereits erläuterten Teilen mit deren Bezugsziffern versehen worden.
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Ergänzend sind in den Aufnahmen 38 und 40 Temperatursensoren 42 und 44

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dargestellt. Im übrigen befindet sich oben auf dem Gehäuse 10 ein beispielsweise elektrischer Stellantrieb 46, der mit der Welle 30 der Ventilscheibe 28 verbunden ist. Dieser Stellantrieb ermöglicht eine ferngesteuerte Betätigung des Durchflußregelventils 28, 30 von einer Steuer- und Regeleinrichtung aus, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäj3en Verteiler in einer Position ähnlich Figur 1, ist jedoch nicht aufgeschnitten, sondern lediglich unter Fortlassung einer vorderen Abschlußwand dargestellt. Es ist erkennbar, daj3 sich auf dem Umfang des Vorlauf- und Rücklaufkanals 12, 14 eine Anzahl von parallel zu den Achsen der Kanäle 12, 14 laufende Spannankerkanälen 48 befindet.

Diese Spannankerkanäle gestatten es, mehrere Verteiler gemäß Figur 1 bis 3 modulartig zu einer zusammenhängenden Einheit zusammenzuspannen, wie anschließend unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert werden soll.

Gemäß Figur 4 sind sechs Verteiler gemäß Figur 3 zu einer Einheit zusammengefaßt. Es ist erkennbar, daß in der zusammengefaßten Stellung die Vor- und Rücklaufkanäle 12, 14 aller Verteiler miteinander fluchten und einen durchlaufenden Kanal bilden. Entsprechendes gilt auch für die Spannankerkanäle 48, so daß durch die Spannankerkanäle aller Verteiler hindurch Spannanker eingeführt werden können, die die in Figur 4 gezeigte Einheit zusammenhalten.

Während an einem Ende dieser Einheit eine nicht dargestellte Vorlaufleitung und eine nicht dargestellte Rücklaufleitung an die beiden Kanäle 12, 14 angeschlossen werden, können diese Kanäle 12, 14 an der gegenüberliegenden, in Figur 4 nicht erkennbaren Seite durch eine Verschlujßplatte abgeschlossen sein.

Im übrigen dürfte die Darstellung gemäß Figur 4 unter Berücksichtigung der Darstellungen gemäß Figur 1 bis 3 ohne weiteres verständlich sein.

Figur 5 ist ein Schaltbild und zeigt schematisch ein Spritzwerkzeug 50 einer Spritzgußmaschine. Den beiden Formhälften des Spritzwerkzeugs 50 sind jeweils zusammengefaßte Gruppen von Verteilern zugeordnet, wie sie in Figur 1 bis 4 dargestellt sind. Die einzelnen Verteiler werden in der Zeichnung durch ihre beiden Anschlüsse 22, 24 symbolisiert. In Figur 5 geht es um den einfach-

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sten Fall, bei dem die Temperierung in allen Fällen im Bereich um 15 bis 20⁰C stattfindet. Hier kann über eine Vorlaufleitung 52 kaltes Wasser unmittelbar aus dem Kaltwassernetz entnommen werden, das über eine Rücklaufleitung 54 einer anderweitigen Verwendung zugeführt werden kann. Mit 56, 58 sind Ventile in den beiden Leitungen 52, 54 bezeichnet.

Gemäß Figur 6 läuft das Temperiermedium Wasser über eine Vorlaufleitung 60 und eine Rücklaufleitung 62 im geschlossenen Kreislauf durch die einzelnen Verteiler und andererseits durch einen Wärmetauscher. Diesem Wärmetauscher kann andererseits von einer Kältemaschine 66 ein Temperiermedium zugeführt werden, dessen Temperatur unterhalb der Temperatur des Kaltwassernetzes liegt. Andererseits kann nach dem gleichen Prinzip das Kältemedium Wasser in dem Wärmetauscher erwärmt werden. In Figur 6 ist mit 68 eine Pumpe und mit 70 ein Temperatursensor bezeichnet.

Figur 7 ist ein Schaltbild zu einer Ausführungsform, bei der eine erste Verteilergruppe 72 im Bereich um 15 bis 2O⁰C und eine zweite Verteilergruppe 74 im Temperaturbereich von 60 bis 8O⁰C arbeitet. Die beiden Verteilergruppen sind durch eine Trennwand 76 getrennt, über diese Trennwand hinweg jedoch zu einer Gesamtgruppe zusammengefaßt.

Die Verteilergruppe 72, die bei Temperaturen um 15 bis 20⁰C arbeitet, wird unmittelbar über eine Vorlaufleitung 78 und eine Rücklaufleitung 80 versorgt, wie es im Zusammenhang mit Figur 5 bereits beschrieben worden ist, Die Verteiler, die im Temperaturbereich von 60 bis 80⁰C arbeiten, werden über eine Vorlaufleitung 82 und eine Rücklaufleitung 84 versorgt. In der Vorlaufleitung 82 befinden sich ein Regelventil 86 und eine Umwälzpumpe 88. In der Rücklaufleitung 84 ist eine Heizeinrichtung 90 vorgesehen. Eine Verbindungsleitung 92 gestattet es, das in der Heizeinrichtung 90 erwärmte Temperierfluid unmittelbar über die

3Ci Verbindungsleitung 92 und die Umwälzpumpe 88 wiederum in den Vorlauf einzuspeisen. Wenn die Temperatur zu hoch wird, kann das Regelventil 86 geöffnet und kälteres Temperierfluid in den Kreis eingelassen werden. Aus diesem Kreis wird in diesem Falle das überschüssige Medium in die Rücklaufleitung 80 zurückgeführt.

In den Figuren 5 bis 7 sind zur Vereinfachung alle Steuerleitungen, Verbindungsschläuche usw. fortgelassen worden.

Claims

1. Verteiler für Temperierfluide in Temperiersystemen für Spritzgußmaschinen, mit einem Gehäuse (10), das von einem Vorlauf- und einem Rücklaufkanal (12, 14) durchlaufen wird, und mit jeweils einer von dem Vorlauf- und dem Rücklaufkanal (12, 14) abgehenden Zweigleitung (18, 20) zur Verbindung mit einem Temperierkanal eines Werkzeugs, von denen wenigstens eine mit einem Durchflußreglerventil (26, 28, 30) versehen ist und daß in einer der Zweigleitungen (18, 20) ein Durchflußmesser (34, 36) vorgesehen ist sowie ebenfalls in einer der Zweigleitungen (18, 20) ein Temperatursensor (42, 44) vorgesehen ist.

2. Verteiler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um den Vorlauf- und Rücklaulkanal (12. 14) herum jeweils ein Kranz von parallel zu den Achsen der Kanäle (12, 14) gerichteten Spannankerkanälen (48) vorgesehen ist.

3. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (10) ein Handrad (32) zur Verstellung des Durchflußregelventils (26, 28, 30) vorgesehen ist.

4. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (10) ein Stellantrieb (46) zur Verstellung des Durchflußregelventils (26, 28, 30) vorgesehen ist.

5. Verteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler auf den gegenüberliegenden Seiten, auf denen die Vorlauf- und Rücklaufkanäle (12, 14) austreten, eine lösbare Abdeckung aufweisen und nach Entfernen der Abdeckung mit weiteren Verteilern unmittelbar zusammenfügbar sind.

6. Temperiersystem für Spritzgußmaschinen mit einer Anzahl von Verteilern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die zu einer zusammengesetzten Einheit derart verbunden sind, daß die Vorlauf- und Rücklaufkanäle (12, 14) aneinander kontinuierlich anschließen.