Auslegung Kühlung

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    • Auslegung Kühlung

      Hallo zusammen,

      als Neuling hier und auch im Bereich des Spritzgießens bin ich in der Technikabteilung eines kunststoffverarbeitenden Betriebs gelandet.

      Das Branchenfremde ist echt interessant und es fallen Dinge auf, die den Alteingesessenen nicht auffallen...

      Aktuell bin ich dabei, die Kühlanlage für eine neue Produktionshalle auszulegen. Dabei nehme ich mir die derzeit laufenden Artikel auf den derzeit laufenden Maschinen als Datenbasis zur Hilfe. Ich weiß also welchen Kunststoff (HDPE), den maximalen Materialdurchsatz (z.B. 100kg/h), die Einspritztemperatur (240 °C), die Auswurftemperatur (60 °C) und die Vorlauftemperatur des Kühlwassers (15°C)...

      Unterschiedliche Rechnungsansätze führen jedoch zu deutlich unterschiedlichen Kühlleistungen! ?(

      Rechne ich über Enthapie kommt etwas anderes raus, als wenn ich z.B. über die spez. Wärmekapazität rechne...

      Wie würdet ihr das angehen???

      Freu mich schon auf eure Lösungsansätze!!

      Viele Grüße und DANKE schon mal :thumbsup: !
    • Hallo @sd,

      ist nicht so tragisch, hole Dir einen Spezialisten z. B. von ONI, ins Haus und der wird die notwendige Größe schon sauber berechnen (ist kostenlos bei unverb. Angebotsstellung). Du solltest aber auf jeden Fall folgende Vorgaben einhalten:


      • Frequenzgeregelte Pumpen, die einen konstanten Vorlaufdruck von 6 bar (!) halten, egal, ob 5 Maschinen laufen oder 20.
      • Vorlauftemperatur auf 19°C damit im Sommer keine Kondenzwasserprobleme entstehen.
      • Offenes System, damit Rücklauf 0 bar hat, das erleichtert effizientes Kühlen mit turbulenter Strömung.
      • Tip von mir: Rohrdimensionen (Durchm.) gleich min. 30% größer als empfohlen wird.

      Viel Spass und Erfolg . . .

      Beste Grüße aus dem regnerischen ;( Süden . . . .

      HHB
      HHB
    • Hallo SD,

      nimm die Enthalpiedifferenz, die spez. Wärmekapazität ist nicht konstant über den Temperaturbereich.

      Frequenzgeregelte Pumpen, die einen konstanten Vorlaufdruck von 6 bar (!) halten, egal, ob 5 Maschinen laufen oder 20.

      zwar nicht ganz falsch, aber nicht unbedingt richtig, 4bar reichen in den meisten Fällen aus, 6 bar = 1,5 x 4bar, der Druck steigt im Quadrat zur Durchflussmenge, d.h. im Umkehrschluss bekoomst Du dafür nur ca. 23% mehr Menge, der Energieverbrauch der Pumpe steigt Dir dafür um ca. 85%
      (Leistungsaufnahme P ist prop. Menge x Druck))

      Vorlauftemperatur auf 19°C damit im Sommer keine Kondenzwasserprobleme entstehen

      auch wieder nur die halbe Wahrheit, wenn Dir 5°K kälteres Wasser entsprechend kürzere Zykluszeiten erlaubt, bezahlst Du die dann erforderliche Isolierung mit links (reines Rechenexempel)

      Offenes System, damit Rücklauf 0 bar hat, das erleichtert effizientes Kühlen mit turbulenter Strömung.

      wie oben: entscheidend ist nicht der absolute Rücklaufdruck, sondern der Differenzdruck, und den stellst Du durch die Pumpenwahl sicher

      Tip von mir: Rohrdimensionen (Durchm.) gleich min. 30% größer als empfohlen wird.

      Zustimmung

      Du siehst also an diesem Beispiel, das eine gute Beratung von Fachleuten notwendig ist.
      (Es gibt übrigens noch mehr Firmen, als die genannte, ich verkneife mir Namensnennungen)

      Gruß
      Hans
    • Hallo Hans,

      ich lerne gerne dazu, aber von Deinen Empfehlungen würde ich nach 27 Jahren Erfahrung mit Spritzereileitung und Prozessoptimierung keine übernehmen wollen:



      • 4 bar an der Pumpe sind zu wenig! Im Kühllayout des Werkzeugs sollten es möglichst noch > 3 bar sein, um turbulente Strömung zu erzeugen! Und bis ins Werkzeug geht reichlich Druck verloren!
      • 15°C! Wieviel mehr Energie kostet diese Temperatur? . . . aber lassen wir mal die Energie, sag, wie verhindert man Kondenswasser im/auf dem Werkzeug(?), wenn nicht mit Trockenluftkammer, und das ist erst teuer!! Obendrein hängt der Zyklus nicht allein von der Wassertemperatur ab, sondern wie effizient das Wasser genutzt wird, also turbulente Strömung durch hohes Delta p und großem Volumenstrom, kein serielles Anschliessen der Kühlkreise dur Brücken (sehr verbreitet!!) usw. . . . .

      Und was Namensnennung von Firmen angeht . . . ich denke, dass wird @sd schon selbst entscheiden, wen er zu Rate zieht . . . sollte man nicht so eng sehen ;)

      Gruß

      HHB
      HHB
    • Hallo Behrens,

      4bar, da stimme ich ja zu, aber 6bar sind unnötig, selbst Hochleistungswerkzeuge für die Preformherstellung laufen mittlerweile bei 5,5 bis 6 bar.
      Der Umschlag von laminarer auf turbulente Strömung erfolgt bei üblichen Kühlkanaldurchmessern zwischen 1 und 1,5m/s Strömungsgeschwindigkeit, auf der sicheren Seite ist man mit einer Auslegung auf 2m/s, mehr ist im üblihen Spritzgießwerkzeug (bei ordentlicher Konstruktion) nicht nötig.
      (Hochleistungsanwendungen mal nicht betrachtet)
      Das Problem der Kondensatbildung habe ich fast ausschließlich bei Produktionsunterbrechungen, läßt sich jedoch erheblich reduzieren durch automatisches Abschalten der Kühlung. Ich wollte nur die pauschale Aussage ablehne, dass niedrigere Temperaturen (als 19°C) zu vermeiden sind. Im Einzelfall ist zu prüfen ob der finanzielle Gewinn durch Zykluszeireduzierung nicht höher ist, als die Mehrkosten durch Isolierung oder Trockenluftschleier.
      Ich wollte insgesamt nur verdeutlichen, dass pauschale Ratschläge oder Aussagen im Einzelfall stets zu hinterfragen sind, da die Zahl und Wertigkeit der Einflussfaktoren doch sehr unterschiedlich sind.

      Gruß
      Hans

      PS.Deinen 27 Jahren stelle ich mal locker 30Jahre entgegen :)
    • Hallo @sd,

      schon allein die Aussagen von Hans u. mir zeigen, dass das Thema "Kühlung" ein umfangreiches, aber bei den meisten Spritzgiessern auch ein vernachlässigtes Thema ist. Dieses bekomme ich immer wieder in den Spritzereien real zu spüren. Skandal ist, dass die Kunststoffformgeber in ihrer Ausbildung das Thema "Kühlen und Temperieren" allerhöchstens nur streifen, sie lernen aber nicht die Wichtigkeit dieses Prozesses für die eigentliche Qualität ihrer Formteile kennen . . . welcher Azubi kann bei seiner Prüfung "turbulente und laminare Strömung" beschreiben? Welche Spritzerei hat eine Wärmebildkamera (obwohl sie mit das wichtigste Messmittel des Spritzgießers sein sollte)? Bei der Prüfung sollte es Standard sein, dass der angehende "Facharbeiter Spritzgießer" für die Q-Bewertung seines Prozesses ein Wärmebild vom Formteil erstellt, hat dieses doch entscheidenden Einfluss auf das Nachschwindungsverhalten!

      Zur Temperatur vom Kühlwasser noch eines: Es gibt reichlich Werkzeuge, bei denen sich die Aussenflächen während der Produktion nicht erwärmen (bei effizienter Kühlung) und bei denen bildet sich auf den Aussenflächen bei zu kaltem Kühlwasser (z.B. 15°C) im Sommer Kondenswasser, welches als Tropfen bei der Werkzeug-Auf-Zubewegung in die Kavität gelangen kann, somit Q der Formteile beeinflusst. Zusätzlich sehe ich in Spritzereien mit Wasser unter 19°C meist immer "saumäßige" Werkzeuge . . . und automatisches Abschalten der Kühlung ist bei Heisskanalwerkzeugen pauschal auch nicht möglich!

      Entscheident ist VOLUMENSTROM, Volumenstrom hoch ist das A u. O für stabile Werkzeugtemperatur! Man erlebt immer wieder, dass schon bei 2 Ltr./ min Durchfluss (6mm-Kühlbohrungen) manche Einrichter vom Kühlen reden . . . viele sehen es aber überhaupt nicht, weil sie nicht für jeden Kreis Durchflussanzeigen haben (zu oft ein Sündenfall beim Arbeiten mit Temperiergeräten!) usw., usw. . . .

      Zeigt dieses alles doch schon, wie umfangreich, aber auch wichtig das Thema Kühlung beim Spritzguss ist!

      Maßstab der Hinweise hier aber sollten nicht Exklusiv-Anlagen (wie z. B. Preformherstellung) sein, die mit einem Haufen Technik und Riesen-Entwicklungsaufwand von Spezialisten betreut in Serie gehen, sondern wir sollten vom klassischen Spritzguss reden/schreiben, durch den über 95% aller Spritzgussteile enstehen, wie gewiß auch bei @sd(?).

      Gruß

      HHB

      PS: Hans, Gratulation zu den 30 Jahren, hoffe Du spürst die auch nachher/jetzt(?) in Deiner Rentenhöhe . . . ;)
      HHB
    • Hallo,
      Ich befasse mich im Moment mit dem gleichen Thema, Auslegung eines neuen Produktionsbereichs mit sechs Arburgmaschinen. Dazu hatte ich vier Verterter von renomierten Herstellern bei uns im Hause. Grundsätzlich erzählen alle fast das Gleiche. Aber in vielen kleinen Details meint dann jeder etwas anderes. Und jeder mit einem anderen Schwerpunkt. Angebote für eine neue Anlage sind dann aufgrund der vielen verschiedenen kleinen Details kaum noch miteinander zu vergleichen. Es wurden unterschiedliche Kühlleistungen angeboten (zwischen 47kW und 68kW), verschiedene Arten von Pumpen und Pumpenleistungen (Beispielaussage dazu: eine Pumpe reicht, aber normalerweise nimmt man zwei - und dann eine konstante und die zweite Frequenzgeregelt). Mal wird mit Außenkühler empfohlen und mal ohne. Am Ende ist man verwirrter als vorher. Also einen "Experten" ins Haus zu holen in Form eines Außendienstlers von einem Hersteller solcher Anlagen ist zwar sehr interessant, klärt aber nicht unbedingt richtig auf, weil wohl jeder das verkaufen will, was er gerade im Angebot hat.
      Kann mir jemand sagen, ob es zu diesem Thema auch eine gute und verständliche Fachliteratur gibt? Oder einen unabhängigen Berater?
    • Zum Thema kann ich nur immer wieder das Buch: Fachwissen Kältetechnik von Klaus Reisner empfehlen.
      Selbst wenn man seine Anlage nur besser kennen lernen möchte oder sich auch eine berechnen lassen will, ist das Buch ein treuer Begleiter.
      Für den Preis erhält man viel Fachwissen über alles was mit Erzeugung von Kälte zu tun hat.
      Das Buch ist kein Allheilmittel, jedoch erfährt man viel, was man so vielleicht nie erfahren hätte.

      amazon.de/Fachwissen-K%C3%A4lt…hwissen+k%C3%A4ltetechnik

      Ich selbst Plane auch gerade eine Umstrukturierung einer Bestandsanlage, habe mir dazu auch externe Hilfe geholt und plane am Rande mit.
      Den Löwenanteil überlasse ich der Planungsfirma, jedoch hat mir das Buch (schon früher) ein besseres Verständnis für die Anlagen aufgezeigt.

      Wenn ich einmal wieder mehr Zeit habe werde ich das Buch in der entsprechenden Rubrik einmal näher vorstellen.
      Vll. kommt mir auch jemand zuvor...

      Otl. E.
      "Der Feind meines Feindes ist mein Freund" und "Nur tote Fische schwimmen mit dem Strom"
    • Hallo @KTR,

      es ist immer das gleiche Thema, Inhalt Deiner Aussagen bestätigen sich immer wieder: IST: Der Spritzgisser geht in seinen "Speckgürtel" und lässt sich (fast) alles verkaufen! SOLL: Kompetente Anforderungen für die Anlage formulieren (Lastenheft) und bei 3 Anbietern anfragen!

      Empfehlung: Ich gehe mal davon aus, dass ihr mit 6 Arburg's beginnt und gewiss noch wachsen wollt(?). Folgende Basisdaten müssen erfüllt werden:


      1. 2 Pumpen, Hauptpumpe frequenzgeregelt und Zusatzpumpe, die bei Leistungsgrenze der Hauptpumpe zuschaltet. In dem Modus gleicht die Hauptpumpe nur noch über ihre Leistung den geforderten Druck aus. Somit hat die Hauptpumpe immer größere Leistung als die 2. Pumpe ohne Frequenzregelung.

      2. Querschnitt Rohrleitungen (Ringleitung) auf Durchmesser min. 100 mm !!

      3. Rücklauf muss drucklos sein, also Rücklauf in einen Behälter.

      4. Kühlung mit Freiluft-Kühler UND Kompressor, der sicherstellt, dass im HEISSEN Sommer die Wassertemperatur auch gehalten werden kann.

      5. Vorlaufdruck zum Verbraucher: 6 bar (an der Pumpe).

      6. Filterung: < 100 mµ (keine Kompromisse! 50 mµ würde ich nehmen)

      7. Temperatur: > 19°C sonst Kondenzwasserbildung im Sommer (Kühlleistung grundsätzlich über Volumenstrom erzielen)

      8. In der Produktion auf großer Anzeige Druck und Temperatur des Wassers den Mitarbeiter abbilden und das Ganze mit Toleranz für Alarme ausstatten. Bei Ziel "Null-Fehler-Produktion" sollte der Kühlwasseralarm alle Maschinen stoppen (über Zyklusstop Extern)

      Wenn Du diese Eckdaten einhälst, hast Du schon mal eine optimale Basis, um eine EFFIZIENTE Spritzgiesserei aufzubauen. Die einzelnen Leistungsdaten der Kühlmodule sollen die Anbieter ermitteln, und wenn Du es richtig machen willst, nimmst Du deren Werte (Mittelwert der 3 Anbieter) mit 20% Zuschlag.

      Ich sehe immer wieder Spritzereien mit unterdimensionierten Kühlsystemen (zu geringer Druck und zu kleine Leitungsquerschnitte), was damit zusammenhängt, dass das wichtige Thema Kühlen schon bei der Ausbildung komplett fehlt. X( X(

      Viel Erfolg! Für weitere Hilfe/Beratung stehe ich gern zur Verfügung (dann per Email)

      MfG Behrens
      HHB
    • @ Behrens:
      vielen Dank für diese Informationen. Die hören sich schon mal gut an. Ich werde sie auf alle Fälle berücksichtigen und ggf. auf das Angebot für weitere Hilfe zurückkommen :)

      @ Otl. E. :
      habe mir dieses Buch sofort bei Amazon angesehen. Leider gibt es keine Vorschau und keine Meinungen von Lesern. Gibt es in dem Buch auch eine Beschreibung für eine Kühlanlage für eine Spritzgiesserei? Wenn ja, würde ich es mir bestellen.

      Viele Grüße
      KTR
    • @KTR,
      wo ich mit Behrens übereinstimme und wo nicht, kannst Du oben nachlesen.
      Nur beim Pumpendruck haben wir halt die größten Meinungsunterschiede.
      Zum Thema Wasser möchte ich aber gerne etwas ergänzen,
      nicht nur die Filtration ist wichtig, sondern die Wasseraufbereitung insgesamt.
      Abhängig von Deiner Rohwasserqualität (die Du von Deinem Wasserversorger erfragen kannst) ist eine mehr oder weniger aufwändige Wasserbehandlung NOTWENDIG.
      Der dazu nötige Invest erscheint anfangs hoch, aber der Instandhaltungsaufwand reduziert sich bei richtiger Wasserbehandlung derart, dass sich die Ausgabe evt. schon nach wenigen Monaten rentiert hat.
      Die potentiellen Lieferanten solltest Du also dringend danach befragen.
      Der Umfang hängt im Wesentlichen von Deinen gefahrenen Temperaturen im Werkzeug ab, wenn Du nur Kühlung benötigst ist es einfacher als bei Betrieb mit Temperaturen jenseits der 100°C.
      Eine gründliche Beratung ist notwendig.
      Zum Thema Freikühler, es gibt hier verschiedene Systeme, falls Du dabei an einen Kühlturm denkst, vergiss ihn.
      Geschlossene Systeme erlauben zwar keine so niedrigen Temperaturen, dafür hast Du einen Großteil der Wasserproblematik von der Backe.
      Es gibt auch Spritzereien, welche nur mit freier Kühlung arbeiten, die Spritzgiessmaschinenhersteller haben mittlerweile alle Ölkühler für diesen Kühlwassertemperaturbereich im Programm, die Kompressorkälte ist die Teuerste.
      Bei der Formenkühlung hängt das natürlich vom Material ab ob Du diese benötigst, allerdings kann auch diese zusätzlich mit freier Kühlung während der kühleren Stunden/Jahreszeiten entlastet werden.

      Gruß
      Hans
    • KTR schrieb:

      @ Otl. E. :
      habe mir dieses Buch sofort bei Amazon angesehen. Leider gibt es keine Vorschau und keine Meinungen von Lesern. Gibt es in dem Buch auch eine Beschreibung für eine Kühlanlage für eine Spritzgiesserei? Wenn ja, würde ich es mir bestellen.


      Hallo KTR,

      man nimmt in dem buch quasie alles auseinander was mit Kälte und deren Erzeugung zu tun hat.
      Du findest das Buch hier:

      vde-verlag.de/buecher/ivz/ivz3389.pdf

      dort findest Du auch ein Inhaltsverzeichnis.
      Ich persönlich finde jedoch, dass wenn man sich intensiv mit einer Kältenalage beschäftigt, die 40 Euro einem das Wert sein sollte, oder der Firma...
      Bei einem Buch ab 200 Euro würde ich Deine bedenken verstehen.

      Otl. E.
      "Der Feind meines Feindes ist mein Freund" und "Nur tote Fische schwimmen mit dem Strom"
    • Ich habe das Buch ein paar Tage besessen und wieder zurückgesendet. Gute Erklärungen, wie eine Kältemaschine im Detail funktioniert. Aber Dinge, die für die Kühlung ohne Kompressor wichtig sind, wie Hydraulikkühlung, freie Kühlung gegenüber Adiabater Kühlung, Kühlturm, Wasserdurchsätze, Sommer/Winterproblematiken, werden nicht behandelt.
      War für mich nicht das passende Buch. Sicherlich sehr gut, wenn man den Kälteerzeugungsprozess verstehen möchte, aber nicht wenn es um die Anwenundung in der Spritzerei geht.