Chłodzenie wtryskarek to w praktyce dwa różne obiegi: chłodzenie form wtryskowych wodą o temperaturze 10 do 15 °C, które decyduje o czasie cyklu i jakości wyprasek, oraz chłodzenie hydrauliki i napędów wodą 25 do 35 °C, które chroni olej i serwonapędy przed przegrzaniem. Chłodzenie wtryskarki jednym zimnym obiegiem kosztuje natomiast za dużo energii, a jednym ciepłym wydłuża cykl. Sam proces, czyli formowanie wtryskowe, oddaje do formy ciepło z każdego wtrysku, więc bez odbioru ciepła maszyna po prostu zwalnia. Dlatego projektujemy, budujemy i serwisujemy układy wody lodowej dla wtryskowni w całej Polsce: od pojedynczego chillera przy maszynie po centralną instalację dla kilkudziesięciu wtryskarek.
Poniżej znajdziesz liczby, których zwykle brakuje w ofertach: ile mocy chłodniczej potrzebuje wtryskarka, jaką temperaturę i przepływ dać na formę, kiedy opłaca się chłodzenie konturowe form wtryskowych, a także co psuje się najczęściej i ile kosztuje serwis.
| Obieg | Co chłodzi | Typowa temperatura wody | Medium | Źródło chłodu |
|---|---|---|---|---|
| Formy | Kanały chłodzące w formie, termostaty form | 10 do 15 °C na zasilaniu chillera, 20 do 100 °C na formie przez termostat | Woda uzdatniona z inhibitorem, glikol gdy obieg wychodzi na zewnątrz | Chiller sprężarkowy, zimą free cooling |
| Hydraulika | Chłodnica oleju wtryskarki | 25 do 35 °C | Woda lub glikol | Dry cooler przez większość roku, chiller tylko latem |
| Napędy elektryczne | Serwonapędy, falowniki, szafa sterownicza | 25 do 30 °C | Woda | Dry cooler lub obieg hydrauliki |
| Gardziel podajnika | Strefa zasypu cylindra | 25 do 40 °C | Woda | Obieg hydrauliki |
| Urządzenia peryferyjne | Chłodziarki granulatu, suszarki, roboty, młynki | 15 do 25 °C | Woda | Obieg form lub osobna gałąź |
Spis treści:
Chłodzenie wtryskarek: ile mocy chłodniczej potrzebuje maszyna
Ciepło, które trzeba odebrać z formy, zależy przede wszystkim od ilości przetwarzanego tworzywa na godzinę i od jego rodzaju. Na przykład tworzywa częściowo krystaliczne (PE, PP, PA, POM) oddają więcej ciepła niż amorficzne (PS, ABS, PC), bo oprócz schłodzenia oddają ciepło krystalizacji. Orientacyjne wartości ciepła do odebrania na 1 kg tworzywa:
| Tworzywo | Ciepło do odebrania (ok.) | Moc chłodnicza formy przy 100 kg/h | Typowa temperatura formy |
|---|---|---|---|
| PE, PP | 0,12 do 0,16 kWh/kg | 12 do 16 kW | 20 do 40 °C |
| PS, ABS | 0,07 do 0,09 kWh/kg | 7 do 9 kW | 40 do 80 °C |
| PA 6, PA 66 | 0,13 do 0,17 kWh/kg | 13 do 17 kW | 60 do 90 °C |
| PC | 0,08 do 0,10 kWh/kg | 8 do 10 kW | 80 do 100 °C |
| POM | 0,12 do 0,15 kWh/kg | 12 do 15 kW | 80 do 100 °C |
| PET | 0,12 do 0,15 kWh/kg | 12 do 15 kW | 10 do 20 °C (preformy) |
Moc chłodnicza według siły zwarcia wtryskarki
Do tego dochodzi hydraulika: chłodzenie wtryskarek hydraulicznych obejmuje też chłodnicę oleju, która oddaje zwykle 25 do 35 procent mocy silnika pompy. Natomiast maszyna elektryczna potrzebuje na napędy kilka razy mniej, ale nadal wymaga chłodzenia serwonapędów i szafy.
| Siła zwarcia wtryskarki | Moc chłodnicza formy (ok.) | Moc chłodnicza hydrauliki (ok.) |
|---|---|---|
| 50 do 100 t | 3 do 8 kW | 3 do 5 kW |
| 100 do 200 t | 8 do 15 kW | 5 do 10 kW |
| 200 do 400 t | 15 do 30 kW | 10 do 18 kW |
| 400 do 800 t | 30 do 60 kW | 18 do 30 kW |
| 800 do 1 600 t | 60 do 120 kW | 30 do 50 kW |
Tabela daje rząd wielkości, od którego zaczynamy chłodzenie wtryskarek w nowej hali. Dlatego przy projekcie liczymy moc z rzeczywistej wydajności w kg/h i z danych producenta maszyny, a przy istniejącej wtryskowni mierzymy przepływ i różnicę temperatur na obiegach. Ten sposób opisaliśmy we wpisie o projektowaniu instalacji chłodniczych.
Chłodzenie form wtryskowych: temperatura i przepływ
Chłodzenie form wtryskowych nie polega na podaniu jak najzimniejszej wody. Forma ma bowiem pracować w temperaturze, jakiej wymaga tworzywo, a zadaniem chłodzenia jest odebranie ciepła z każdego cyklu tak, aby temperatura powierzchni gniazda była stała i jednakowa w całej formie. Dlatego między chillerem a formą pracuje termostat, który miesza wodę lodową z wodą powrotną i utrzymuje zadaną temperaturę.
- Temperatura wody lodowej: 10 do 15 °C wystarcza dla większości form. Niżej schodzimy natomiast tylko przy preformach PET i cienkościennych opakowaniach, gdzie liczy się każda sekunda cyklu.
- Przepływ: w kanałach formy ma być turbulentny, czyli liczba Reynoldsa powyżej 4 000. W kanale o średnicy 10 mm granica wypada przy około 2,5 l/min, dlatego projektujemy 4 do 6 l/min na obieg, a w praktyce 10 do 20 l/min na gałąź rozdzielacza.
- Różnica temperatur na formie: nie więcej niż 2 do 3 K między wejściem a wyjściem. W przeciwnym razie większa różnica oznacza za mały przepływ i nierówne chłodzenie gniazd.
- Ciśnienie na rozdzielaczu: 3 do 4 bar, z zaworami równoważącymi, żeby pierwsze obiegi nie zabierały wody ostatnim.
- Jakość wody: twardość poniżej 5 °dH, inhibitor korozji, filtracja 100 µm. Dla porównania kamień o grubości 1 mm w kanale formy obniża przejmowanie ciepła o kilkanaście procent.
Chłodzenie konturowe form wtryskowych
Klasyczne kanały wiercone biegną po liniach prostych, dlatego w głębokich żebrach i rdzeniach zostają strefy gorące, które wydłużają cykl i powodują wypaczenia. Chłodzenie konturowe form wtryskowych to kanały prowadzone wzdłuż konturu wypraski, wykonane w technologii druku 3D z proszków stalowych. W efekcie skraca cykl o 20 do 40 procent i wyrównuje skurcz, jednak kanały mają średnice 3 do 6 mm, więc wymagają czystej, filtrowanej wody i wyższego ciśnienia. Przy takich wkładkach chłodzenie formy wtryskowej projektujemy z osobnym filtrem i pomiarem przepływu na każdym obiegu, bo zatkany kanał konturowy nie daje się przeczyścić mechanicznie.
Chłodzenie formy wtryskowej: co psuje się najczęściej
| Objaw na produkcji | Przyczyna po stronie chłodzenia | Co robimy |
|---|---|---|
| Cykl wydłuża się z tygodnia na tydzień | Kamień lub biofilm w kanałach formy i w wymienniku termostatu | Płukanie chemiczne obiegu, czyszczenie form, uzdatnianie wody |
| Wypaczenia, wciągi, różna jakość między gniazdami | Za mały przepływ, zapowietrzone obiegi, zamknięty zawór na rozdzielaczu | Pomiar przepływu na każdym obiegu, równoważenie, odpowietrzenie |
| Rosa na formie, plamy na wypraskach | Temperatura formy poniżej punktu rosy w hali | Podniesienie temperatury wody, osuszanie powietrza przy formie |
| Chiller nie trzyma 12 °C latem | Brudny skraplacz, za mało czynnika, brak bufora, za mały chiller | Serwis chillera, bufor, dobór mocy do rzeczywistego obciążenia |
| Rdzawa woda w obiegu | Brak inhibitora, mieszane materiały, tlen z nieszczelnego układu | Wymiana wody, inhibitor, usunięcie nieszczelności |
Gdy chłodzenie formy wtryskowej przestaje odbierać ciepło, pomaga czyszczenie kanałów i wymienników, które opisaliśmy osobno we wpisie o czyszczeniu form wtryskowych.
Chłodzenie hydrauliki i napędów wtryskarki
Przede wszystkim olej hydrauliczny ma pracować w temperaturze 40 do 50 °C. Powyżej 60 °C natomiast szybciej się starzeje, uszczelnienia twardnieją, a pompy tracą sprawność. Z kolei chłodnica płytowa oleju potrzebuje wody o temperaturze 25 do 35 °C, czyli znacznie cieplejszej niż obieg form. Dlatego chłodzenie wtryskarek projektujemy jako dwa obiegi i ich nie łączymy: hydraulika pracująca na wodzie 12 °C to marnowanie energii sprężarek i kondensacja na chłodnicy, a formy zasilane wodą 30 °C to wydłużony cykl.
Dlatego dla obiegu hydrauliki przez większość roku wystarcza dry cooler, a sprężarkowy chiller włącza się tylko w upały. Chłodzenie wtryskarki elektrycznej tym obiegiem obejmuje serwonapędy i szafę sterowniczą, a we wszystkich maszynach gardziel cylindra, żeby granulat nie zaczynał się topić w strefie zasypu.
Centralna instalacja wody lodowej czy chiller przy każdej wtryskarce
| Chiller przy maszynie | Centralna instalacja wody lodowej | |
|---|---|---|
| Liczba wtryskarek | 1 do 5 | 5 i więcej |
| Koszt inwestycji | Niższy na start, rośnie z każdą maszyną | Wyższy na start, niższy na 1 kW przy większej liczbie maszyn |
| Zużycie energii | Wyższe: każdy chiller pracuje na własną rękę, bez free coolingu | Niższe: kaskada chillerów, free cooling, pompy na falownikach |
| Ciepło w hali | Chillery chłodzone powietrzem oddają ciepło do hali | Agregaty na zewnątrz, hala chłodniejsza |
| Awaria | Staje jedna maszyna | Redundancja N+1, żadna maszyna nie staje |
| Przenoszenie maszyn | Łatwe, chiller jedzie z maszyną | Wymaga przyłączy w nowym miejscu |
Chłodzenie wtryskarek w rozbudowywanej wtryskowni często zaczynamy od instalacji z rozdzielaczami i przyłączami przy każdym stanowisku, a następnie chillery dokładamy w miarę przybywania maszyn. Na przykład taką instalację opisaliśmy we wpisach o chłodzeniu wtryskarki KraussMaffei i chłodzeniu wtryskarek Engel.
Jaki chiller do wtryskarki
Chłodzenie wtryskarki pojedynczym chillerem ma sens przy jednej lub kilku maszynach; przy większej hali liczy się instalacja centralna. W obu przypadkach dobór wygląda tak samo:
- Moc: suma mocy form i hydrauliki z tabel wyżej, plus 10 do 20 procent rezerwy. Nie więcej, ponieważ chiller przewymiarowany taktuje.
- Zbiornik buforowy: 5 do 10 litrów na 1 kW. Wtryskarka to obciążenie skokowe, dlatego bez bufora temperatura wody pływa o kilka stopni w każdym cyklu.
- Free cooling: przy wodzie 12 do 15 °C dry cooler przejmuje chłodzenie przez około 3 000 godzin w roku, więcej o tym we wpisie o free coolingu.
- Glikol: tylko gdy chiller lub rurociągi stoją na zewnątrz; stężenie dobieramy z tabeli rozcieńczania glikolu.
- Sterowanie: pompy na falownikach, pomiar temperatury zasilania i powrotu, alarm do utrzymania ruchu, zanim stanie produkcja.
Chillery procesowe od 1 kW do 1 500 kW oferujemy w sprzedaży i w wynajmie: szczegóły na stronach chiller i wynajem chillera. Mniejsze chillery do wtryskarek, na przykład chillery Piovan, naprawiamy także w warsztacie z testem pod obciążeniem przed odesłaniem, co opisaliśmy na stronie naprawa chillera w warsztacie.
Serwis: chłodzenie wtryskarek bez przestojów
Obsługujemy chillery i instalacje wody lodowej we wtryskowniach w całej Polsce: przeglądy przed sezonem, czyszczenie skraplaczy i wymienników, usuwanie nieszczelności, uzupełnianie czynnika, wymianę oleju, naprawy automatyki oraz regenerację pomp wody z obiegów form. Ponadto przy każdej wizycie mierzymy przepływ i temperatury na rozdzielaczach, ponieważ tam najczęściej kryje się przyczyna wydłużonego cyklu.
Przegląd zerowy chillera z pomiarami i protokołem kosztuje 1 800 do 2 500 zł netto, dojazd 3,20 zł netto za kilometr w obie strony, roboczogodzina przy naprawie 500 zł netto dla jednego serwisanta i 750 zł netto dla zespołu. Natomiast przy umowie na kilka maszyn ustalamy stałą stawkę roczną.
Pytania i odpowiedzi
Jaka temperatura wody do chłodzenia form wtryskowych?
Z chillera zwykle 10 do 15 °C, a na samej formie tyle, ile wymaga tworzywo: od 20 °C dla PP do 100 °C dla PC, co ustawia termostat formy. Chłodzenie formy wtryskowej zimniejszą wodą nie skraca cyklu, jeśli termostat i tak ją podgrzewa.
Czy jeden chiller może chłodzić formy i hydraulikę?
Chłodzenie wtryskarki jednym chillerem jest możliwe, ale kosztuje więcej energii, bo hydraulika dostaje wodę o 15 do 20 K zimniejszą niż potrzebuje. Dlatego przy więcej niż jednej maszynie lepiej rozdzielić obiegi i hydraulikę chłodzić dry coolerem.
Dlaczego cykl wtryskarki wydłuża się, choć chiller trzyma temperaturę?
Najczęściej przez kamień lub biofilm w kanałach formy i w wymienniku termostatu albo przez za mały przepływ na rozdzielaczu. Innymi słowy chiller daje zimną wodę, ale forma jej nie odbiera.
Ile wody lodowej potrzebuje wtryskarka?
Przy różnicy temperatur 5 K około 0,17 m³/h na każdy 1 kW mocy chłodniczej, czyli wtryskarka 200 t z formą 15 kW i hydrauliką 10 kW potrzebuje łącznie około 4 do 5 m³/h.
Czy chłodzenie wtryskarek może pracować na glikolu?
Tak, gdy chiller stoi na zewnątrz. Natomiast w hali wolimy wodę z inhibitorem, ponieważ glikol obniża wydajność wymienników w formach i termostatach o kilka procent.
Umów pomiary na swojej wtryskowni
Jeśli cykl się wydłuża, wypraski mają wady albo planujesz nowe maszyny, zadzwoń pod numer +48 536 577 385 od poniedziałku do soboty w godzinach 8:00 do 16:00 albo napisz przez formularz kontaktowy. Chłodzenie wtryskarek zaczynamy od pomiarów: najpierw przyjedziemy z przepływomierzem i termometrami, policzymy bilans i powiemy, czy problem leży w chillerze, w instalacji, czy w formie.
Zobacz też: chłodzenie maszyn i urządzeń, chillery procesowe oraz chłodzenie procesów przemysłowych.
Potrzebujesz przeglądu, diagnostyki albo naprawy?
Serwisujemy agregaty wody lodowej, chillery i urządzenia chłodnicze wszystkich marek w całej Polsce. Podaj markę i model urządzenia oraz opisz problem, a zaproponujemy termin i wycenę.
Poniedziałek do soboty, 8:00 do 16:00. Pracujemy w całej Polsce.
