Horké trysky Thermoplay (část 1.)

  • 26.11.2013
Horké trysky Thermoplay (část 1.)

Základní úloha systémů horkých trysek je přivádět roztavený, tedy živý materiál, co nejblíže k výlisku a tím zkracovat cyklus, snižovat spotřebu materiálu a zvedat kvalitu výlisku. Aby bylo tohoto dosaženo, je nutné mít instalovaný dostatečný tepelný výkon, který postačí k roztavení zbytkového ztuhnutého plastu při náběhu formy, a který je schopen pružně kompenzovat ztrátu tepla ze systému.


Celý princip systému horkých trysek je postaven na dodávání ztracené tepelné energie do systému. Řídící jednotky umí pouze dotápět a proto je jistá minimální ztráta tepla nutná. Ztráta tepla ze systému je způsobena třemi základními způsoby:

• Vedením (kondukce)
• Prouděním (konvekce)
• Zářením (radiace)

Vedení tepla

Rychlost vedení tepla určena tepelnou vodivostí. Tepelná vodivost oceli na formy se z důvodů cyklu zvyšuje. Díky vyšší tepelné vodivosti je možné dosahovat kratších cyklů, protože dochází k rychlejšímu odvedení tepla. Nicméně jak je vidět, tato hodnota je v přímém rozporu s požadavky na izolaci systému a proto je nutné, aby výrobci horkých trysek udělali preventivní opatření na straně izolace horkého vstřikovacího systému. Z toho důvodu se do horkých systémů vkládají titanové izolační prvky, které omezují přestup tepla z horkého systému do formy. Jak je vidět z následující tabulky (1), pomocí titanových izolačních prvků se snižuje součinitel tepelné vodivost z hodnoty 14 - 40 (dle třídy materiálu) až na hodnotu 6,5.

   1 - Tabulka tepelné vodivosti pevných a plynných látek

Na obrázku (2) je vidět přenos tepelné energie v systému. Jsou zde vstupy od topení a odvody tepla přenosem, vedením. Aby se předešlo nadměrnému odběru tepla, používá firma Thermoplay na kritické body titanové prvky, které zabraňují nadměrnému odvodu tepla, a tím snižují potřebný příkon systému. Větrací jímka okolo systému způsobuje nerovněmrné rozložení teploty – tzn. tepelnou nehomogenitu. Jedná se o přenesenou a ztracenou energii převodem přes distanční prvky, středící prvky, hlavy trysek a vzduchovou mezeru.

   2 - tepelná výměna jako důsledok vedení tepla v systému horkých vtoků (ve směru šípek)


Proudění

Proudění je tepelná výměna mezi pevnou a plynnou, nebo tekutou látkou. Ohřívaný vzduch je lehčí a stoupá směrem nahoru. Jedná se o volné proudění (komínový efekt). Zjednodušeně řešeno plyn absorbuje teplo a začíná proudit. Tepelná výměna proběhně jak ve vzduchu, tak se vnesené teplo uvolní Brno(přenese) do místa s nižší teplotou. Intenzita tepenlné výměny je závislá na těchto faktorech.

• teplotě
• tlaku
• rychlosti
• tepelné vodivosti
• hustotě
• měrné tepelné kapacitě
• viskozitě tekutiny,
• tvaru a povrchu stěny.


Zdánlivý rozpor

Jak je vidět, požadavky na systém horkých vtoků a jejich zástavbu si navzájem odporují. Na jednu stranu je potřeba intenzivní tepelná výměna z topení a přenos do rozvodného kanálu, na stranu druhou je potřeba omezit ztráty tepla zapříčiněné větracími jímkami. Ovšem není možné, ba ani chtěné, zcela zamezit ztrátám tepla, protože by nebylo možné účinně řídit teplotu horkých vtoků. Je nutné si uvědomit, že pokud se horký systém perfektně zaizoluje, pak dojde k akumulaci tepla vneseného roztaveným plastem a smykovým napětím proudícího plastu.

   3 - popis systému Thermoplay včetně detailů


V extrémním případě může dojít nejen k vadným výliskům, ale k totální fyzické destrukci horkého systému přílišným nakumulováním tepla. Horké systémy tedy musí optimalizovat tyto protichůdné požadavky a to pomocí vhodných materiálů (na straně výrobce) a dodržením způsobu zástavby na straně výrobce formy.


Eliminace popsaných problémů u systému Thermoplay

Aby se předešlo přenosu tepla vedením, vkládá firma Thermoplay do kritických míst titanové izolační prvky (3). Jedná se v prvé řadě o dotlačovací podložky mezi rozváděcí a upínací deskou, středící podložku pod rozvodnou deskou proti trysce stroje a těsnící kroužek okolo vstřikovací objímky (3). Na straně trysek se pak z izolačních materiálů vyrábějí těsnící prvky okolo hrotu špičky a pod hlavičky trysek. Naopak těla trysek jsou dodávána ocelová z materiálu s vynikající tepelnou vodivostí. Tímto se dosáhne tepelné izolace na kritickcýh místech (3) a zároveň dojde v rovnoměrnému rozložení tepla přes celou délku trysky. Ocelové tělo pak umožňuje použít vyšší vstřikovací tlaky bez deformace těla trysky a tím dosáhnout delší životnosti systému.


Velmi zajímavou variantou, jak dále zvýšit teplotní homogenitu pole v trysce a ještě více ustálit tepelnou stabilitu vstřikovacího procesu, je použití třívrstvé trysky typu D. Tato tryska konstrukčně vychází z jednoplášťové trysky F, ale navíc přidává kryt přes celé topení trysky od špičky, až k hlavičce. Tím se problematika přestupu tepla přesouvá se z katerorie jednoplášťováho provedení (zjednodušeně, i když nepřesně si lze představit přestup tepla jednou vrstou) do kategori dvouplášťová. Pro zjednodušení si lze představit dvouplášťové těleso.

www.jansvoboda.cz

(pokračování v č. 2 »)

  • autor:
  • Ing. Jan Svoboda
  • JAN SVOBODA s.r.o.

    JAN SVOBODA s.r.o.

    Komplexní dodávky polotovarů pro formy na plasty, nástroje na lisování plastů a lehkých kovou, obráběcí nástroje.



Mohlo by vás také zajímat



 

Archiv článků

Nejbližší výstavy a semináře