DE2647039A1

DE2647039A1 - Anordnung zum selbsttaetigen regeln der temperatur von werkzeugen, insbesondere giessformen

Info

Publication number: DE2647039A1
Application number: DE19762647039
Authority: DE
Inventors: Absolon Harmansky; Stefan Kapic; Michal Dipl Ing Kostura; Jan Pandula; Slavomir Dipl Ing Smiga
Original assignee: VIHORLAT NP
Current assignee: VIHORLAT NP
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1976-10-19
Publication date: 1977-05-05
Also published as: IT1068781B; US4072181A; CS180312B1; FR2329011A1; FR2329011B3; GB1516250A; DD126583A1

Description

VIHORLAT, narodnfr podnik, Snina, CSSR

Anordnung zum selbsttätigen Regeln der Temperatur von Werkzeugen, insbesondere Gießformen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum selbsttätigen Regeln der Temperatur von Werkzeugen, insbesondere Gießformen, die mit Durchflußkanälen versehen sind, wobei die Anordnung einen Kondensator, eine Pumpe und einen mit Mitteln für ein selbsttätiges Regeln der Temperatur in Abhängigkeit von der Temperatur der Gießform ausgestatteten Aufwärmer für eine Füllung der Anordnung aus einem verdampfbaren flüssigen Medium aufweist.

Es sind Anordnungen zum Regeln der Temperatur von Metallgießformen bekannt, deren wesentlicher Bestandteil ein offener, durch ein Kühlmedium durchfIossener Kreis ist, dessen Durchflußmenge empirisch von Hand eingestellt wird. Die Durchflußmenge des Mediums bleibt bei dieser Anordnung konstant und kann nicht gemäß der örtlichen Wärmebelastung der Form geändert werden. Daraus folgt, daß in der Form und schließlich auch im Gußstück unerwünschte Spannungen entstehen, die sowohl die Lebensdauer der Form, als auch die Güte des Gußstücks beeinflussen. Ferner hat der offene Kreis einen großen Kühlmittelbedarf.

Es sind auch Anordnungen zum selbsttätigen Regeln der Temperatur von Gießformen durch Regeln der Durchflußmenge des Kühlmediums in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums oder

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der Temperatur der Form bekannt. Falls hierbei der Zufluß des Mediums in die Form durch ein einziges oder durch wenige thermostatische Ventile geregelt wird, spricht die Anordnung auch hier nicht auf verschiedene Wärmebelastungen einzelner Stellen der Form an. Falls jeder Kühlkanal mit einem selbständigen thermostatischen Ventil ausgestattet ist, ergibt dies einen komplizierten Aufbau und großen Platzbedarf der Anordnung. Wegen der großen Trägheit der Regelventile arbeitet die Anordnung außerdem ungenau.

Es sind auch Anordnungen zum selbsttätigen Regeln der Temperatur von Metallgießformen bekannt, die zwei geschlossene Kreise aufweisen, und zwar einen Kühlkreis und einen Heizkreis. Der Kühlkreis hat die Aufgabe, nach dem Gießen die Wärme aus der Form abzuleiten, der Heizkreis sorgt vor Beginn des Gießens für ein Erwärmen der Form auf die erforderliche Temperatur, gegebenenfalls auch dann, wenn die Temperatur der Form unter die gewünschte Temperatur sinkt. Im Kühlkreis, der an die in der Form ausgebildeten Eintritt- und Austrittenden der Durchflußkanäle angeschlossen ist, ist ein Kondensator mit einem Behälter für das Kondensat angeschlossen. Parallel zu diesem Kreis ist ein Heizkreis angeschlossen, dessen wesentlicher Bestandteil ein Aufwärmer mit einer Wärmequelle ist, der in einigen Fällen mit Mitteln für ein selbsttätiges Regeln der Temperatur in Abhängigkeit von der Temperatur der Gießform versehen ist. Als Kühlmedium dient üblicherweise entweder eine Flüssigkeit, deren Siedepunkt höher als die Temperatur der maximal erwärmten Stelle der Gießform liegt, so daß dieses Medium während des ganzen Kühlvorganges in flüssigem Zustand verbleibt, oder ein verdampfbares flüssiges Medium, dessen Siedepunkt im wesentlichen der durchschnittlichen Temperatur der Form im Betrieb entspricht. Falls eine Flüssigkeit zum Kühlen verwendet wird, ist jeder der Kreise, beziehungsweise ihr gemeinsamer Teil mit einer Pumpe für einen Zwangsdurchlauf der Flüssigkeit versehen. Falls ein verdampfbares flüssiges Kühlmedium Anwendung findet, besitzt bei der bekannten Anordnung

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nur der Heizkreis eine Pumpe, während es im Kühlkreis zu einem selbsttätigen Umlauf des Mediums durch dessen Erwärmung in der Gießform auf den Siedepunkt kommt, wodurch es in einen gasförmigen Zustand überführt wird, in dem es in den Kondensator kommt, um wieder in die flüssige Phase überzugehen. In diesem Fall ist der Behälter für das Kondensat so angeordnet, daß das Niveau der in diesem enthaltenen Flüssigkeit im wesentlichen dieselbe Höhe besitzt wie der höchste Punkt der Gießform, dessen Durchflußkanäle wegen ihrer Schaltung gleichfalls mit dem verdampfbaren flüssigen Medium gefüllt sind. Dadurch ist sichergestellt, daß sich das verdampfbare flüssige Medium in seiner flüssigen Phase in der Form befindet, und zwar auch an den höchsten Stellen der Durchflußkanäle.

Diese Anordnungen haben aufgrund der Parallelschaltung von Heiz- und Kühlkreis ebenfalls einen komplizierten Aufbau. Bei der mit dem verdampfbaren flüssigen Medium gefüllten Anordnung kommt es in verschiedenen Durchflußkanälen der Form zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Mediums und zu dessen Sieden aufgrund einer örtlichen Wärmebelastung der Gießform. Die Form muß Kanäle mit derart kontinuierlicher Änderung der Richtung besitzen, daß eine selbsttätige Strömung möglich ist. Im Fall einer jähen Änderung der Durchflußrichtung des Kanals würde sich nämlich an dieser Stelle ein von beiden Seiten durch Flüssigkeit begrenztes Dampfpolster bilden. Dieses Dampfpolster ist nicht fähig, dieselbe Wärmemenge abzuleiten wie die Flüssigkeit, so daß eine örtliche Überhitzung der Form auftreten kann. Bei bekannten Anordnungen mit verdampfbarem flüssigem Medium bzw. Dampf-Flüssigkeits-Medium wird die Arbeitstemperatur der Form durch eine Übertragung der Wärme in das Medium geregelt, mitunter auch umgekehrt. Hierbei hängt jedoch die Abkühlung, abgesehen von der räumlichen Anordnung der Kanäle, nur noch von den physikalischen Eigenschaften des Mediums ab, vor allem vom Siedepunkt des verdampfbaren flüssigen Mediums. Es war nämlich bisher nicht möglich, den Siedepunkt zu ändern und so die aus der Form abgeführte Wärmemenge zu regeln.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung anzugeben, die bei einfachem Aufbau und geringem Flüssigkeitsbedarf eine genaue Temperaturregelung ermöglicht.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kondensator einen geschlossenen in einen Oberteil und einen Unterteil unterteilten Hohlkörper aufweist, daß der Oberteil einen für den Durchfluß einer Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühler besitzt, daß die Austrittenden der Durchflußkanäle über eine Rohrleitung oben in den Unterteil münden, und daß unten an den Unterteil eine Pumpe angeschlossen ist, die mit dem an den Eintrittenden der Durchflußkanäle angeschlossenen Aufwärmer in Verbindung steht.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß in der an den Kühler des Kondensators angeschlossenen Zufuhrleitung für die Kühlflüssigkeit ein selbsttätiges Regelventil liegt, das mit einem im Oberteil des Kondensators angeordneten Fühler gekoppelt ist.

Zwischen dem Oberteil und dem Unterteil befindet sich ein Fällgitter. Der Aufwärmer ist mit dem verdampfbaren flüssigen Medium gefüllt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands schematisch dargestellt.

Die Gießform 10 ist mit Durchflußkanälen 11 versehen. Die sich im oberen Teil der Gießform befindenden Austrittenden dieser Durchflußkanäle 11 sind über eine Sammelrohrleitung 12 mit einem Kondensator 20 verbunden. Den Kondensator 20 bildet ein geschlossener Behälter, der durch ein Fällgitter 23 in zwei übereinander angeordnete Teile - den Oberteil 21 und den Unterteil 22 - unterteilt ist. Der Oberteil 21 des Kondensators 20 enthält einen Kühler 25. Der Kühler 25 ist an eine Zufuhrrohrleitung 26 für eine Kühlflüssigkeit, die vorteilhaft Wasser ist, und an eine in einen Ablauf 28 mündende Abfuhrrohrleitung 27 angeschlossen. In der Zufuhrrohrleitung 26 liegt ein selbst-

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tätiges Regelventil 30. Dieses Ventil 30 ist über eine Leitung 32 zum Übertragen von Signalen mit einem Druckfühler 31 verbunden, der im Oberteil 21 des Kondensators 20 vorgesehen ist. Der Oberteil 21 ist auch mit einer Entlüftungs- und Sicherheitsanordnung 24 versehen. Der Unterteil 22 besitzt zwei Öffnungen. Eine dieser Öffnungen ist oben am Unterteil 22 dicht unterhalb des Fällgitters 23 vorgesehen und dient als Mündung der Sammelrohrleitung 12 in den Kondensator 20. Die zweite öffnung ist am Boden und dient für den Anschluß einer Rückkehrrohrleitung 13, die den Kondensator 20 mit einer Pumpe 40 verbindet. Die Pumpe 40 ist ferner mit dem Eintritt eines Aufwärmers 50 verbunden. Der Aufwärmer 50 ist durch einen mit einem Heizkörper 51 versehenen Behälter gebildet. Der Heizkörper 51 ist mittels einer Leitung 55 zum Übertragen von Energie mit einem Steuergerät 53 verbunden, das über eine Leitung 54 zum Übertragen von Signalen an einen Fühler eines Thermostaten 52 angeschlossen ist, der in der Gießform 10 eingebaut ist. Der Aufwärmer 50 ist ferner mittels einer Zufuhrrohrleitung 14 mit den Durchflußkühlkanälen 11 verbunden. Die Anordnung ist mit einem dampf flüssigen Medium 60, zum Beispiel mit Aethylglykol, gefüllt.

Bei Wärmebelastung der Gießform 10 erhitzt sich durch Kontakt des heißen gegossenen Materials mit der Gießform 10 das verdampfbare flüssige Medium 60 in den Durchflußkanälen 11 auf Siedetemperatur. Dadurch wird dessen intensives Verdampfen eingeleitet. Die Intensität des Verdampfens in den einzelnen Durchflußkanälen 11 und damit die Intensität der Wärmeabfuhr ist der augenblicklichen Wärmebelastung der einzelnen Durchflußkanäle 11 der Gießform 10 direkt proportional. Bei passender Wahl von Querschnitt und Form der Durchflußkanäle 11 ist eine gleichförmige Wärmeabfuhr aus der ganzen Gießform sichergestellt. Der erzeugte Dampf wird*über die Sammelrohrleitung 12 dem Kondensator 20 zugeführt. Durch Kontakt mit kühlen Teilen des Kondensators, vor allem mit dem Kühler 25, durch den zum Beispiel Wasser fließt, kondensiert der Dampf, wobei sich das Kondensat im Unterteil 22 des Kondensators 20

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sammelt. Aus dem Unterteil des Kondensators 20 wird das verdampfbare flüssige Medium 60 durch die Pumpe 40 über die Rückrohrleitung 13 dem Aufwärmer 50 zugeführt, aus dem es über die Zufuhr rohrleitung 14 in die Durchflußkanäle 11 eintritt. Die Siedetemperatur des verdampfbaren flüssigen Mediums 60 und damit die Temperatur der Gießform 10 ist vom Dampfdruck des Mediums 60 im System abhängig, der durch den im Kondensator 20 vorgesehenen Fühler 31 abgenommen wird. Dieser Druck wird durch das selbsttätige Regelventil 30, das Signale vom Fühler 31 erhält und die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit regelt, auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Durch Änderung der Intensität des Kühlens des Kondensators 20 mittels des selbsttätigen Regelventils 30 wird der Dampfdruck und dadurch auch der Siedepunkt des Mediums 60 geregelt, wodurch der Temperaturbereich der Gießform 10 innerhalb der geforderten Grenzwerte gehalten wird, und zwar ohne Handbedienung. Bei abnehmender Gießformtemperatur wird das durch den Fühler des Thermostaten 52 abgenommene Signal dem Steuergerät 53 zugeführt, das den Heizkörper 51 einschaltet. Die Pumpe 40 ist während der gesamten Betriebsdauer der Anordnung in Betrieb und erzwingt einen ständigen Umlauf des Mediums, was gleichfalls einen großen Einfluß darauf hat, daß die Temperatur der Gießform 10 in den geforderten Grenzen bleibt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann vorteilhaft zum Kühlen von Gießformen zum Gießen aller Metallarten, Thermoplasten und anderen Materials Anwendung finden. Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch zum Kühlen verschiedener Werkzeuge, die bei hohen Temperaturen arbeiten, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zum selbsttätigen Regeln der Temperatur von Werkzeugen, insbesondere Gießformen, die mit Durchflußkanälen versehen sind, wobei die Anordnung einen Kondensator, eine Pumpe und einen mit Mitteln für ein selbsttätiges Regeln der Temperatur in Abhängigkeit von der Temperatur der Gießform ausgestatteten Aufwärmer für eine Füllung der Anordnung aus einem verdampfbaren flüssigen Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (20) einen geschlossenen in einen Oberteil (21) und einen Unterteil (22) unterteilten Hohlkörper aufweist, daß der Oberteil (21) einen für den Durchfluß einer Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühler (25) besitzt, daß die Austrittenden der Durchflußkanäle (11) über eine Rohrleitung (12) oben in den Unterteil (22) münden, und daß unten an den Unterteil (22) eine Pumpe (40) angeschlossen ist, die mit dem an den Eintrittenden der Durchflußkanäle (11) angeschlossenen Aufwärmer (50) in Verbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der an den Kühler (25) des Kondensators (20) angeschlossenen Zufuhrleitung (26) für die Kühlflüssigkeit ein selbsttätiges Regelventil (30) liegt, das mit einem im Oberteil (21) des Kondensators (20) angeordneten Fühler (31) gekoppelt ist.

3ο Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Oberteil (21) und dem Unterteil (22) des Kondensators (20) ein Fällgitter (23) vorgesehen ist.

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