Spritzgießmaschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch angetriebene Kunststoff verarbeitende Maschine, insbesondere eine Spritzgießmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

An hydraulisch angetriebenen Spritzgießmaschinen muss das Hydrauliköl vor dem Betrieb der Spritzgießmaschine auf ein bestimmtes Temperaturniveau gebracht werden, welches in der Regel über der Umgebungstemperatur liegt. Hierzu wird üblicherweise über den elektrohydraulischen Antrieb des Hydrauliksystems und/oder über elektrische Heizelemente Energie in das Hydrauliköl eingebracht, was zu der gewünschten Temperaturerhöhung führt. Die zuvor genannte erste Variante ist insofern nachteilig, als das Hydrauliköl hydromechanisch belastet wird, wodurch sich dessen Lebensdauer verringern kann. Die Verwendung elektrischer Heizelemente ist ebenfalls mit Nachteilen verbunden, weil hierzu elektrische Energie aufgewendet werden muss, die nicht produktiv ist.

Darüberhinaus kommt es beim Betrieb einer hydraulisch angetriebenen Spritzgießmaschine zu einer Erwärmung des Hydrauliköls. Damit ein vorgegebenes Temperaturniveau nicht überschritten wird, muss die überschüssige Wärmeenergie über ein Kühlsystem abgeführt werden. Besonders ineffeizient ist es, wenn diese Wärmeenergie ungenutzt in die Umgebung abgegeben wird. Daher ist man bestrebt, auch diese Abwärme noch nutzbar zu machen.

Aus der DE102009024639A1 ist es bekannt, die beim Betrieb einer Spritzgießmaschine anfallende Abwärme, beispielsweise aus den Hydraulikanlagen der Spritzgießmaschine, einem Thermogenerator zuzuführen. Die Abwärme wird also in elektrische Energie umgewandelt und gegebenenfalls in elektrischen Speichereinrichtungen wie Akkumulatoren oder Kondensatoren zwischenspeichert. Diese zwischengespeicherte elektrische Energie kann an elektrische Verbraucher wie eine elektrische Heizvorrichtung und/oder elektrische Antriebe abgegeben werden.

Aus der DE102008025557B4 ist eine Spritzgießmaschine mit einem thermischen Kompressor in Form einer Adsorptionskältemaschine bekannt, wobei diese Adsorptionskältemaschine eingangsseitig von einem vom Hydraulikölkreislauf erwärmten Kühlwasser und ausgangsseitig von dem Kühlmedium eines Kühlkreises des Formwerkzeugs durchströmt ist, so dass die über das Kühlwasser abgeführte Verlustwärme des Hydrauliköls mittels des thermischen Kompressors zur Kühlung des Formwerkzeugs verwendet wird.

Aus der EP0331826A1 ist eine weitere Spritzgießmaschine mit hydraulisch angetriebenen Komponenten bekannt, wobei dem Hydrauliköl über einen Wärmetauscher Wärme entzogen wird und diese Wärme für andere Zwecke wie beispielsweise zum Beheizen eines Raums oder zum Beheizen eines Formwerkzeugs eingesetzt wird.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene Kunststoff verarbeitende Maschine, wie insbesondere eine Spritzgießmaschine, anzugeben, wobei auf einfache Art und Weise das Hydrauliköl im Wechsel gekühlt und geheizt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Kunststoff verarbeitenden Maschine der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.

Dadurch, dass ein Wärmespeicher vorgesehen ist, der dem Hydrauliköl entzogene Wärme speichern und wieder an das Hydrauliköl abgeben kann, werden die oben genannten Nachteile vermieden. Insbesondere kann die zwischengespeicherte Wärme zu einem späteren Zeitpunkt wieder zum Vorwärmen des Hydrauliköls verwendet werden, beispielsweise nach einer Produktionspause. Bei dieser Art des Vorwärmens entsteht außerdem fast kein Betriebsgeräusch im Vergleich zu dem o.g. Vorheizen, bei dem Energie über den hydromechanischen Antrieb in das Hydrauliköl eingebracht wird. Außerdem ergibt sich durch die Erfindung eine Verringerung des übrigen notwendigen Kühlleistungsbedarfs der Maschine sowie insgesamt eine Energieeinsparung beim Aufheizen und beim Betrieb der hydraulischen Maschine. Da auf das Vorheizen durch Einbringung

hydromechanischer Energie verzichtet werden kann, unterliegt das Hydrauliköl einem verringerten Verschleiß und seine Lebensdauer wird verlängert.

Außerdem ist die Energiebilanz im Vergleich zur o.g. DE102009024639A1 besser, weil die Wärmeenergie nicht in eine andere Energieform wie elektrische Energie umgewandelt wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann gemäß Anspruch 2 ein

Latentwärmespeicher vorgesehen werden, wobei beispielsweise Paraffin oder eine Salzlösung geeigneter Konzentration als Speichermaterial des

Latentwärmespeichers verwendet werden kann (Anspruch 3). Über die

Konzentration der Salzlösung kann das Temperaturniveau des

Latentwärmespeichers eingestellt werden. Derartige erfindungsgemäß eingesetzte Latentwärmespeicher sind für sich genommen bekannt. Sie funktionieren durch die Ausnutzung der Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen des Speichermaterials, wie zum Beispiel den Phasenübergang fest-flüssig. Beim

Aufladen des Speichermaterials werden beispielsweise die Paraffine oder Salze geschmolzen, wobei sie sehr viel Wärmeenergie aufnehmen (Schmelzwärme). Da dieser Vorgang reversibel ist, gibt das Speichermaterial genau diese Wärmemenge beim Erstarren wieder ab.

Zur Übertragung der Wärme an das Material des Wärmespeichers und von diesem zurück an das Hydrauliköl kann beispielsweise (Anspruch 4) ein

Hydraulikleitungssystem vorgesehen sein, wobei Teile des Hydraulikleitungssystem durch den Wärmespeicher hindurchgeführt sind. Alternativ dazu oder gegebenenfalls auch ergänzend kann ein separater Temperiermittelkreislauf zur Übertragung von Wärmeenergie von dem Hydrauliköl an den Wärmespeicher und zurück vorgesehen werden. Dieser Temperiermittelkreislauf ist sozusagen zwischengeschaltet zwischen dem Hydraulikölkreislauf und dem Wärmespeicher.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher beschrieben werden.

In der Figur ist schematisch eine Spritgießmaschine mit einer Schließeinheit 1 und einer Plastifizier- und Einspritzeinheit 2 dargestellt, die auf einem Maschinenbett 3 gelagert sind. In dem hier gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Zwei-Platten- Schließeinheit mit einer feststehenden Formaufspannplatte 4 und einer dieser gegenüber verfahrbaren beweglichen Formaufspannplatte 5. Die auf den beiden Formaufspannplatten im Betrieb vorhandenen Formhälften eines Formwerkzeugs sind der besseren Übersicht halber nicht dargestellt. Zum Verfahren der

beweglichen Formaufspannplatte sind mehrere, in der Regel diagonal zueinander angeordnete Verfahrzylinder 6 vorgesehen. Zwischen den Formaufspannplatten verlaufen Säulen 7 zur Übertragung der Schließkraft, die vorliegend mittels eines Schließkraftzylinders 8 erzeugt werden kann. Üblicherweise sind vier Säulen 7 in den Eckbereichen der Formaufspannplatten angeordnet und für jeder Säule 7 ist ein Schließkraftzylinder 8 zugeordnet. Der besseren Übersicht halber ist vorliegend nur die obere vordere Säule 7 dargestellt und zu sehen ist. Die Plastifizier- und Einspritzeinheit umfasst vorliegend eine in einem Zylinder 9 dreh- und

linearantreibbare Schecke 10. Als Drehantrieb kann ein Hydromotor 1 1 und als Linearantrieb ein Einspritzzylinder 12 vorgesehen werden. Derartige Antriebe sind dem Fachmann bekannt und brauchen daher nicht im Detail erläutert zu werden. Neben den hier gezeigten hydraulisch angetriebenen Komponenten der

Spritzgießmaschine können noch weitere hydraulisch angetriebene Komponenten vorhanden sein wie beispielsweise ein hydraulisch betätigbarer Auswerfer oder hydraulisch betätigbare Kernzüge im Formwerkzeug. Die hydraulisch

angetriebenen bzw. betätigbaren Komponenten sind an ein Hydrauliksystem angeschlossen, das im wesentlichen einen Hydraulikblock 13, einen Tank T und eine Pumpe P umfasst. Der besseren Übersicht halber sind nur eine Zuleitung 14 und eine Ableitung 15 für eine Antriebskomponente der Schnecke 10 dargestellt. Selbstverständlich sind weitere Zu- und Ableitungen vorhanden und verbinden den Hydraulikblock 13 mit den oben genannten hydraulisch betätigbaren Komponenten. Das erforderliche Hydrauliköl wird mittels der Pumpe P aus dem Tank abgesaugt und über eine Zuleitung 16 dem Hydraulikblock 13 zugeführt. Von den

hydraulischen Verbrauchern zurückfließendes Öl kann über den Hydraulikblock 13 und eine Ableitung 17 in den Tank T zurückströmen.

Erfindungsgemäß ist ein Wärmespeicher 18 an das Hydrauliksystem

angeschlossen, wobei in dem vorliegenden Beispiel die Zuleitung 16 durch den Wärmespeicher 18 hindurchgeführt ist, so dass das Speichermaterial 19 in direktem Kontakt mit den Hydraulikölleitungen steht. In einer bevorzugten

Ausführungsform ist der Wärmespeicher 18 als Latentwärmespeicher ausgeführt. Als Speichermaterial 19 kann beispielsweise Paraffin oder eine Salzlösung geeigneter Konzentration verwendet werden. Selbstverständlich kann der

Wärmespeicher auch an einer anderen Stelle in den Hydraulikölkreislauf

eingebunden werden. Beispielsweise kann der Wärmespeicher im Rücklauf bzw. in der Ableitung angeordnet sein. Eine solche Anordnung ist andeutungsweise in der Figur durch die gestrichelt dargestellten Ablaufleitungen 17a und 17b sowie den nur teilweise eingezeichneten Wärmespeicher 18' dargestellt. Gegenüber der

Anordnung im Zulauf 16 hat die Anordnung im Rücklauf bzw. im Ablauf den Vorteil, dass von der Pumpe P ein geringerer Druck aufgebracht werden muss, weil das Öl im Zulauf nicht zusätzlich durch den Wärmespeicher 18 gepumpt werden muss. Weiterhin ist das Druckniveau des Ölstroms im Rücklauf deutlich verringert, so dass der Wärmespeicher konstruktiv einfacher aufgebaut sein kann.

Ferner kann auch ein zusätzlicher Temperierkreislauf zwischen dem

Hydrauliksystem und dem Wärmespeicher vorgesehen werden, wobei auf der einen Seite des Temperierkreislaufs ein Wärmeaustausch mit dem Hydrauliköl und auf der anderen Seite des Temperierkreislaufs ein Wärmeaustausch mit dem Wärmespeicher erfolgt. Es erfolgt in diesem Fall also kein direkter

Wärmeaustausch zwischen dem Hydrauliksystem und dem Wärmespeicher. Es kommt lediglich darauf an, die dem Hydrauliköl zu entziehende Wärme in dem Wärmespeicher zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder an das Hydrauliköl abzugeben.

Der Hydraulikblock 13, der Tank T und die Pumpe P können, gegebenenfalls zusammen mit dem Wärmespeicher 18, in einem Gehäuse im Bereich des

Maschinenbetts 3 untergebracht werden. Die Darstellung in der Figur ist nicht so zu verstehen, dass die vorgenannten Komponenten nur unterhalb des Maschinenbetts 3 angeordnet seien. Darüberhinaus kann ein Wärmespeicher auch für zwei oder mehr Maschinen verwendet werden.

Mit der vorliegenden Erfindung kann auf einfache und energieeffiziente Art und Weise das Hydrauliköl im Betrieb gekühlt werden, damit es ein vorgegebenens Temperaturnivau nicht übersteigt, und vor einem Neustart - wenn das Hydrauliköl also auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist - kann es wieder auf die gewünschte Betriebstemperatur aufgeheizt werden.

Bezugszeichenliste

1 Schließeinheit

Plastifizier- und Einspritzeinheit

Maschinenbett

Feststehende Formaufspannplatte

5 Bewegliche Formaufspannplatte

Verfahrzylinder

7 Säulen

8 Schließkraftzylinder

9 Plastifizierzylinder

10 Schnecke

1 1 Hydromotor

12 Einspritzzylinder

13 Hydraulikblock

14 Zuleitung

15 Ableitung

16 Zuleitung

17 Ableitung

17a Ableitung zum Wärmespeicher 18'

17b Ableitung vom Wärmespeicher 18'

8, 8' Wärmespeicher

19 Speichermaterial

P Pumpe

T Tank