Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Gewoon even offtopic praten over van alles en nog wat.

Moderator: Moderators

FSSF
Berichten: 880
Lid geworden op: 07 jun 2011 22:20
Locatie: Den haag

Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door FSSF »

Een topic waarin meedenken gewaardeerd wordt. Op werk doen wij een hoop vacuumvormen, normaliter voornamelijk met PU matrijzen en af en toe aluminium. Deze matrijzen warmen naar mate de tijd vorderd op, met de huidige kleine matrijzen allemaal geen probleem zonder interne koeling.
Op een nieuwe machine gaan we binnenkort met een aluminium matrijs draaien van ca. 3000x1200x120[mm], deze matrijs is voorzien van kanalen voor de koeling.
Om de cyclustijd te verkorten is het idee om in ieder geval iets van koeling te gaan gebruiken, de temperatuur van de matrijs gaat zonder koeling richting de 100 graden. Een graad of 50 zou de voorkeur hebben, echter is elke 10 graden kouder al mooi meegenomen.

Ik heb er al wat rekensommetjes op losgelaten maar het blijft een abstract gebeuren voor mij omdat het lastig te bepalen is hoeveel warmte er afgevoerd moet worden. Het gaat dus eigenlijk meer om het koelsysteem en de capaciteit ervan.
Omdat het allemaal nog in de beginfase staat en we een beetje moeten uitvinden wat we nou echt nodig hebben zijn de aanbiedingen van € 15k+ waterkoelers nog niet van toepassing.

Om het een en ander te kunnen proberen is voor nu het idee om simpelweg een flinke watertank (IBC formaat) als buffer te gebruiken in combinatie met een grote radiateur en geschakelde fan en dan maar kijken wat er gebeurt. De pomp die het water rond moet pompen, en dan met name het debiet er van, is nog een beetje een vraagteken.
Wie kan hier nog wat zinnigs over zeggen of heeft (andere goede) ideeen? 8)
Laatst gewijzigd door FSSF op 08 jan 2023 16:44, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11017
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door DaBit »

Hoeveel kilo aluminium heb je in die matrijs?
Hoeveel warmt die matrijs op per cyclus?
Hoe snel komen de cycli achter elkaar?
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
diode
Berichten: 657
Lid geworden op: 23 aug 2008 17:04
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door diode »

Als je het verwarmingsvermogen weet en de tijd (duty cycle) dat deze aan- en uitstaat, dan heb je al een redelijke indicatie van het vermogen dat je af moet voeren (orde grootte).
Gebruikersavatar
andrefc101
Donateur
Berichten: 3702
Lid geworden op: 26 dec 2007 08:39
Locatie: Bergen op Zoom
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door andrefc101 »

FSSF schreef: 08 jan 2023 04:31 aluminium matrijs draaien van ca. 3000x12000x120[mm],
Hoe ga je doen, 12 meter lang, doorschuiven misschien? Wel een flinke matrijs! Of in delen maken? Zal het zeker wel waterdicht gemaakt moet worden?
Gebruikersavatar
serum
Berichten: 5396
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door serum »

Is het voor het afkoelen van een thermoplast of een chemisch uithardend product? maw, stop je zelf de energie in het product om het te vervormen of komt dit vrij door een chemisch proces?

In het eerste geval kan je keurig zien hoeveel energie je er in een bepaalde tijd instopt (precies wat Diode zegt) maw, gaat ie richting de 100 graden na een week 24/7 te draaien of na 2 producten in 5 minuten en hoeveel energie heb je er aan warmte ingestopt. En belangrijk is natuurlijk ook; boven welke temperatuur werkt het proces niet meer naar behoren?

Totale gewicht van de matrijs, bij een gemiddelde dikte van 7cm, is 6800kg.
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 11995
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Ik kan er volledig naast zitten, maar ik zou denken:
IBC van 1000 liter? ik kijk hoe lang het duurt voor die van 50 naar 60 graden opwarmt, dus ik moet dan 1000 liter water in diezelfde tijd 10 graden afkoelen.
Q=m*c*deltaT weet ik nog net, en daarna wordt het voor mij heel diep graven. :mrgreen: Hoe je aan radiatoren moet rekenen, geen idee. Maar zodra je wat getallen hebt zijn er vast een paar die er meer over kunnen zeggen.
Ik zou alleen in de winter dit werk gaan doen, is het pand gelijk lekker op temperatuur. :mrgreen:

En misschien een idee om later in het project, kijken of je met dat koelwater een voorverwarm unit kunt maken zodat die kunststofplaten al halverwege op temperatuur zijn.

(Andre, ik gok dat het 1200mm moet zijn, en anders, die blokken aluminium kunnen gewoon met een slang extern door gelust worden voor het koelwater. Net als bij spuitgietmatrijzen)
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
FSSF
Berichten: 880
Lid geworden op: 07 jun 2011 22:20
Locatie: Den haag

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door FSSF »

DaBit schreef: 08 jan 2023 08:56 Hoeveel kilo aluminium heb je in die matrijs?
Hoeveel warmt die matrijs op per cyclus?
Hoe snel komen de cycli achter elkaar?
- De afmetingen zijn de buitenafmetingen, gewicht zal ongeveer rond de 500kg zijn.
- De matrijs warmt op doordat een opgewarmde plaat kunststof er over heen wordt getrokken, het aantal graden dat deze per cyclus opwarmt is onbekend. Misschien eens een testje doen met een kleine matrijs.
- Met kleinere platen/matrijzen duurt een cyclus ongeveer 4/5 minuten, ca. 2 minuten de kunststof plaat opwarmen en een minuut of 2 koelen voordat deze koud genoeg is om te kunnen lossen.
diode schreef: 08 jan 2023 08:58 Als je het verwarmingsvermogen weet en de tijd (duty cycle) dat deze aan- en uitstaat, dan heb je al een redelijke indicatie van het vermogen dat je af moet voeren (orde grootte).
Dit vermogen gaat voornamelijk zitten in het opwarmen van de kunststof plaat, de opgewarmde plaat geeft de warmte weer door aan de matrijs.
andrefc101 schreef: 08 jan 2023 10:19
FSSF schreef: 08 jan 2023 04:31 aluminium matrijs draaien van ca. 3000x12000x120[mm],
Hoe ga je doen, 12 meter lang, doorschuiven misschien? Wel een flinke matrijs! Of in delen maken? Zal het zeker wel waterdicht gemaakt moet worden?
Oeps :roll: , 3000x1200x120mm
serum schreef: 08 jan 2023 10:40 Is het voor het afkoelen van een thermoplast of een chemisch uithardend product? maw, stop je zelf de energie in het product om het te vervormen of komt dit vrij door een chemisch proces?

In het eerste geval kan je keurig zien hoeveel energie je er in een bepaalde tijd instopt (precies wat Diode zegt) maw, gaat ie richting de 100 graden na een week 24/7 te draaien of na 2 producten in 5 minuten en hoeveel energie heb je er aan warmte ingestopt. En belangrijk is natuurlijk ook; boven welke temperatuur werkt het proces niet meer naar behoren?

Totale gewicht van de matrijs, bij een gemiddelde dikte van 7cm, is 6800kg.
De thermoplast/gevormde plaat wordt na het vormen afgekoeld door lucht d.m.v. een aantal ventilatoren. Het opwarmen ervan gebeurd door een heel veld vol met elektrische branders/lampen. Het proces zal nog steeds gewoon prima werken bij een warmere matrijs maar als de matrijs teveel gaat uitzetten worden de producten die er af komen ook groter. Een stabiele temperatuur voor de matrijs zorgt voor iets meer grip op het gehele proces(ook al komt dit allemaal niet zo nauw).
hugo stoutjesdijk schreef: 08 jan 2023 12:32 Ik kan er volledig naast zitten, maar ik zou denken:
IBC van 1000 liter? ik kijk hoe lang het duurt voor die van 50 naar 60 graden opwarmt, dus ik moet dan 1000 liter water in diezelfde tijd 10 graden afkoelen.
Q=m*c*deltaT weet ik nog net, en daarna wordt het voor mij heel diep graven. :mrgreen: Hoe je aan radiatoren moet rekenen, geen idee. Maar zodra je wat getallen hebt zijn er vast een paar die er meer over kunnen zeggen.
Ik zou alleen in de winter dit werk gaan doen, is het pand gelijk lekker op temperatuur. :mrgreen:

En misschien een idee om later in het project, kijken of je met dat koelwater een voorverwarm unit kunt maken zodat die kunststofplaten al halverwege op temperatuur zijn.

(Andre, ik gok dat het 1200mm moet zijn, en anders, die blokken aluminium kunnen gewoon met een slang extern door gelust worden voor het koelwater. Net als bij spuitgietmatrijzen)
Dit was een beetje het idee van de watertank inderdaad, alleen de hoeveel water die rondgepompt moet worden (met dus welke pomp) is nog even niet helemaal duidelijk.
cncjohn
Berichten: 161
Lid geworden op: 25 sep 2014 19:51
Locatie: schijf
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door cncjohn »

Alles valt of staat natuurlijk met hoeveel tijd je wil besteden aan het koelen van je product
Wat je zelf al aangeeft wil je eigenlijk starten met productie met een matrijs die al op bedrijfstemperatuur is. Zeg 50 graden
Daarna wil je die temperatuur zo houden.
Door alleen warmte af te voeren "aan de lucht" zul je een vrij lange koeltijd nodig hebben.
Als je een beetje economisch bezig wil zijn dan is een gekoelde aluminium matrijs een must
Je kunt daarmee de cyclus tijd een stuk verlagen.
Een voorbeeld: we vormen 3mm hips met een cyclus tijd van 40sec zonder gekoelde matrijs wordt dit na verloop van tijd 4min is dus zeker de moeite om dit goed aan te pakken
Hier hebben we tempereer apparaten die de matrijzen kunnen verwarmen/koelen
Het koelmedium is water wat van een waterchiller af komt deze is 50kw koelvermogen en bedient een aantal machines met een totaal electrisch vermogen van 1.5 megawatt
Wat je wil doen met een ibc vat en evt een radiator om het water terug te koelen kan heel goed werken.
Alleen in de zomer geeft dit misschien problemen
We willen het water hier op max 20graden naar de machines sturen om het proces goed in de hand te houden
Dan heb je dus active koeling nodig
Gebruikersavatar
pgroot
Donateur
Berichten: 147
Lid geworden op: 04 dec 2022 22:51
Locatie: heemskerk

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door pgroot »

hugo stoutjesdijk schreef: 08 jan 2023 12:32 die blokken aluminium kunnen gewoon met een slang extern door gelust worden voor het koelwater. Net als bij spuitgietmatrijzen
bij matrijzen wordt dit idd veel gedaan.
echter zit er daar nog wel een grotere wetenschap achter.

Bij spuitgietmatrijzen zijn er een aantal factoren belangrijk, ik vermoed dat dit bij vacuüm vormen niet heel anders zit, al is wellicht het proces iets minder kritisch omdat je niet van 200 graden terug naar 40 hoeft om een product te kunnen lossen
Wat oa belangrijk is om te weten als je er echt aan wilt rekenen, hoe veel warmte wil je afvoeren en in welke tijd.
hoe veel koelkanalen en hoe zitten de koelcircuits aangesloten (paralel of serie) etc.
oa je debiet en de temperatuur van je koelmedium (water). Dit bepaalt het reynoldsgetal dit wil je boven de 4000 hebben om een turbulente stroming te krijgen. (belangrijk voor een goede warmte afvoer)
Afbeelding
μ coolant Viscositeit van het koelmiddel
ρ coolant Dichtheid koelmiddel (kg/m3) 1000 kg/m3(water)
V coolant Debiet (kg/s)
D diameter voor de koeling (mm)

dat kun je vervolgens in een aantal ingewikkelde formules knikkeren en kun je de minimale en maximale diameter van het kanaal berekenen
(komt waarschijnlijk iets uit van min 4 en max 20 mm)
gezien je denk ik al weet wat voor diameter je kanalen zijn kun je nu al je minimale debiet bepalen met bovenstaande formule.

Wat betreft hoe veel warmte af te voeren etc wordt het nog een heel stuk ingewikkelder gezien je niet alleen te maken hebt met contactwarmte maar ook stralingswarmte en afvoer daarvan.

als je niet gelijk de wereld wilt uitgeven zou je ook een op machineseeker oid kunnen kijken voor een gebruikt tempereerapparaat of chiller
met een tempereer apparaat zou je de matrijs ook kunnen verwarmen
FSSF
Berichten: 880
Lid geworden op: 07 jun 2011 22:20
Locatie: Den haag

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door FSSF »

Het verwarmen geloven we in eerste instantie wel, evenals laminaire of turbulente stroming, dat is de volgende stap.
Deze week de combinatie van een vierkante meter vrachtwagenradiateur, CV pomp, IBC vat en een dikke fan in elkaar geknutseld, een paar temperatuur sensoren en schakel units zijn onderweg. Of de radiateurkoeling wat uit gaat halen met een 1000 liter waterbuffer betwijfel ik nog een beetje maar dan kan er in de praktijk in ieder geval een en ander geprobeerd en getest worden.
Zal komende week wel even een fotootje posten.

https://www.marktplaats.nl/v/witgoed-en ... oede-staat

Is zo een apparaat hier wellicht bruikbaar voor? Doel is gewoon de gewenste temperatuur kunnen instellen en dat de machine de rest doet, geloof alleen dat dat makkelijker gezegd dan gedaan is...
cncjohn
Berichten: 161
Lid geworden op: 25 sep 2014 19:51
Locatie: schijf
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door cncjohn »

De water chillers die je op marktplaats hebt gezien zijn zeker bruikbaar om je water koud te houden.
Je stelt de gewenste temperatuur in en klaar.
Maar ze kunnen volgens mij niet zo heel hoog in temperatuur, de druk stijgt dan te veel en dan grijpt de beveiliging in.
Dit zou je even na kunnen vragen.
Verder moet er altijd voldoende stroming zijn omdat anders de warmtewisselaar zijn koude niet kan afstaan. Dit is ook beveiligd als het goed is.
Om aan deze koelmachine een enkele matrijs te hangen is wel wat overdreven
Nadeel is dat de machine vaak moet starten en stoppen door de overcapaciteit.
Beter is het om je plan van ibc met water rond te pompen naar je matrijs en dit zelfde water in de ibc te koelen met zon chiller
Op die manier kan de koelmachine zijn capaciteit kwijt en is de stroming ook altijd gegarandeerd
cncjohn
Berichten: 161
Lid geworden op: 25 sep 2014 19:51
Locatie: schijf
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door cncjohn »

Oh ja Niet onbelangrijk
Er worden vaker van die industriële koelmachines aangeboden maar pas op met welk koudemiddel je te maken hebt.
Er zijn inmiddels middelen verboden en kunnen alleen nog door recycling verkregen worden en dus duur.
Bij deze lijkt r407c gebruikt te zijn en dat is iig nog geen probleem.
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 11995
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Maar als je maar tot 50 graden af wilt koelen, lijkt me alleen een grote radiator / ventilator net zo handig, die buitenlucht van max 20 graden lijkt me koud genoeg.
Zo'n airco unit is toch al snel berekend op koelen tot onder 20 graden.
Al zou het wel een mooie kast met ventilatoren en radiator kunnen zijn, moet je die koelcompressor er uit slopen. (eerst leeg laten pompen)
En zolang je dat buffervat er tussen heb kun je ook geen druk opbouw hebben.
(alles gebaseerd op onderbuik gevoel, niet op kennis, maar dat past goed bij de test die jullie gaan doen)
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Gebruikersavatar
pgroot
Donateur
Berichten: 147
Lid geworden op: 04 dec 2022 22:51
Locatie: heemskerk

Re: Tips omtrent waterkoeling aluminium matrijs

Bericht door pgroot »

Is zo een apparaat hier wellicht bruikbaar voor? Doel is gewoon de gewenste temperatuur kunnen instellen en dat de machine de rest doet, geloof alleen dat dat makkelijker gezegd dan gedaan is...
Op zich zal dit wel doen wat het zou moeten doen alleen is het er niet helemaal voor gemaakt.
Op de 2e hands markt zijn genoeg tempereerapparaten en chillers te vinden welke je zo op je matrijs kan aansluiten,

Voor de test zou je idd 2 circuits kunnen maken. 1 pomp op de ibc aansluiten en over je radiateur/fan pompen en met een 2e pomp vanaf je ibc het koelwater naar je matrijs pompen.
gevoelsmatig zou dat prima moeten kunnen werken, freecoolers werken met het zelfde principe
Afbeelding
Plaats reactie