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Düsenverschluss für Spritzgussmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenverschluss für Spritzgussmaschinen, bestehend aus einer im Düsenkopf längsverschieblich gelagerten Düsennadel mit zentraler Düsenbohrung und radial dazu verlaufenden Querkanälen, wobei die Querkanäle bei abgesetztem Spritzzylinder von dem Führungs- lager der Düsennadel abdeckbar und bei Verschiebung derselben infolge Auftreffens auf die Giessform mit dem Innern des Spritzzyli1J. ders in Verbindung bringbar sind.
Die hinsichtlich der Verschlusssauberkeit an Düsenverschlüsse gestellten Anforderungen sind je nach den physikalischen Eigenschaften der zu verarbeitenden Kunststoffe sehr unterschiedlich. Thermoplaste, die nur in vergleichsweise dünnflüssiger Phase verarbeitet werden können, erfordern z. B. eine wesentlich höhere Schliessgeschwindigkeit beim Absetzen des Spritzzylinders von der Giessform, um ein unerwünschtes
Austreten von Kunststoff zu verhindern, als Kunststoffe, die bei steigender Temperatur verhältnismässig langsam plastifizieren.
Die an sich bekannten Düsenverschlüsse der genannten Art eignen sich nicht zur Verarbeitung dünnflüssiger Thermoplaste, da sie beim Absetzen des Spritzzylinders nicht rasch und nicht sauber genug arbeiten.
Vielfach ergeben sich auch Schwierigkeiten infolge Propfenbildung, wenn Thermoplaste zu verarbeiten sind, bei denen die zur Verarbeitung geeignete Temperaturspanne sehr gering ist und die demzufolge bei Abkühlung rasch erstarren.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Düsenverschluss der in Frage stehenden Art so auszubilden, dass er auch bei schwer zu verarbeitenden Kunststoffen einerseits sauber und anderseits ohne Blockierung der Düsenbohrung infolge partieller Erstarrung arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Düsennadel einen Kopfteil und einen Schaftteil aufweist, die beide im Düsenkopf dichtend geführt sind und dass die Düsennadel mit einem im Spritzzylinder mündenden zentralen Zuführungskanal versehen ist, wobei letzterer in der Offenstellung mit der Düsenbohrung über zueinander geneigte Querkanäle, welche in einem im Führungslager gebildeten Ringkanal münden, verbunden sind.
Bei einem bekannten Düsenverschluss (deutsche Patentschrift Nr. 689328) ist der zentrale Ausflusskanal zu lang, als dass mit dünnflüssigen Thermoplasten gearbeitet werden könnte. Ausserdem ist eine auf die Düsennadel lastende Feder erforderlich, um die Schliessgeschwindigkeit der Düse in eine erträgliche Grössenordnung zu bringen.
Bei einem weiteren bekannten Düsenverschluss (britische Patentschrift Nr. 740, 981) wird zwar die Schiebedüse beim Schliessvorgang ausschliesslich unter der Wirkung des rückseitig auflastenden plastifizierten Kunststoffes in die Schliessstellung geschleudert. Die Grösse des hiebei gebildeten Kraftvektors bemisst sich nach dem im Spritzzylinder herrschenden Überdruck und nach der vom plastischen Material beaufschlagten und bei der Bildung des Vektors wirksamen Querschnittsfläche der Schiebedüse. Diese wirksame Querschnittsfläche ergibt sich bei der bekannten Anordnung aus der Differenz zwischen der rückseitig und vorderseitig beaufschlagten Fläche der Schiebedüse.
Dabei entspricht die bei Bildung des Kraftvektors wirksame Fläche dem minimalen Querschnitt der Schiebedüse. Die Kraft und damit auch die Geschwindigkeit, mit welcher die Schiebedüse in Verschlussstellung geführt wird, ist dementsprechend vergleichsweise gering und demzufolge für dünnflüssige Thermoplaste nicht ausreichend. Ausserdem ist die Schiebedüse in ihrem unteren Abschnitt mit mehreren diametral angeordneten Vertikalschlitzen versehen, die sich bis zum düsenseitigen Ende der Schiebedüse erstrecken und einen nachträglichen Ausfluss des Thermoplastes fördern.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt des Düsenverschlusses in der Schliessstellung, Fig. 2 den Düsenverschluss gemäss Fig. 1 in der Offenstellung, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie A-B von Fig. 2, Fig. 4 die Schiebedüse in perspektivischer Darstellung und Fig. 5 eine Einzelheit X aus Fig. 2.
Der zylindrische Düsenkopf 1 ist mit Hilfe eines Aussengewindes mit dem Spritzzylinder (nicht gezeich- net) einer Spritzgiessmaschine für thermoplastische Kunststoffe verschraubt. Dabei kann es sich gleichermassen um einen mit einer Förderschnecke versehenen oder mit einem Spritzkolben ausgerüsteten Spritzzylinder handeln. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Düsenkopf 1 mit seinem Vorderteil als Sechskant 3
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durch den Ansatz eines Schlüssels zum Lösen der Verschraubung mit dem Spritzzylinder ausgebildet.
Er weist eine plane Frontfläche 4 auf. Zentral im Düsenkopf ist eine Düsennadel begrenzt längsverschiebbar gelagert. Sie umfasst einen Kopfteil 10 und einen daran anschliessenden Schaftteil. M und ist in ibrem vom Düsenkopf gebildeten Gleitlager insgesamt satt gelagert. Die Düsennadel ist mit einem zentralen Zuführungskanal 13 ausgerüstet, der sich über die Hälfte der Schiebedüse erstreckt und bei Offenstellung des Düsenverschlusses mit der Düsenmündung 16 über geneigte Querkanäle 14, 14' ; 15, 15'und einem Ringkanal 8 in Verbindung.
Dabei führen vom Zuführungskanal 13 zu dem Ringkanal 8 zwei diametral liegende, radial verlaufende und gegen die Längsachse der Schiebedüse geneigte Querkanäle 14, 14'. Vom Ringkanal8 führen zwei diametral liegende und ebenfalls radial verlaufende Querkanäle 15, 15'zur Düsenmündung. Diese sind gegenüber den Querkanälen 14, 14'um einen Zentriwinkel um 900 versetzt. Die lichten Weiten von Ringkammern 8 und den Querkanälen 14, 14' ; 15, 15'entsprechen sich.
Die Düsenbohrung 16 wird dargestellt durch einen ausserordentlich kurzen Ausflusskanal. Seine Abmessungen entsprechen dem durch statische Erfordernisse gegebenen Minimum. Die vom plastischen Material beaufschlagte Stirnfläche des Kopfteiles 10 der Düsennadel ist trichterförmig ausgebildet.
Im Gleitlager der Düsennadel befinden sich in mehreren Etagen übereinander Ringnuten 6, 6', 6",
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Ende des Düsenkopfes 1 befestigt ist, dient für die Düsennadel 10, 11 als rückwärtiger Anschlag. Dieser Anschlag beendet die Rückwärtsbewegung der Schiebedüse, bevor ihre Auflagefläche 17 die Höhe der Frontfläche 4 des Düsenkopfes 1 erreicht.
Aus diesem Grunde liegt, wie aus Fig. 2 deutlich wird, bei auf der Giessform aufgesetztem Spritzzylinder nur die Auflagefläche 17 der Düsennadel, nicht aber die Frontfläche 4 des Düsenkopfes 1, an der Giessform an, wodurch die Wärmeübertragung vom Spritzzylinder auf die Giessform herabgesetzt wird.
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Anordnungen, die für den Schliessdruck und damit für die Schliessgeschwindigkeit massgebende vom plastifizierten Kunststoff beaufschlagte Querschnittsfläche nicht dem minimalen Querschnitt der Düsennadel, sondern dem Querschnitt des Düsenkopfes entspricht und der Kunststoff über einen zentralen Kanal der insgesamt satt in ihrer Führungsbahn gelagerten Düsennadel bis in den Bereich der Düsenmündung gelangt.
Durch diese zentrale Führung wird der Abkühlprozess wesentlich vermindert. Infolgedessen kann der Düsenverschluss in aller Regel ohne zusätzliche Beheizung arbeiten. Sehr vorteilhaft für eineDurchmischung und eine weitere intensive Verformung des in der Düsennadel transportierten Kunststoffes wirkt sich die geringere Dimensionierung der Querschnitte der geneigten Querkanäle im Vergleich zum zentralen Zuführungskanal 13 und der wiederum verringerte Querschnitt der Düsenbohrung 16 aus. Durch Freisetzung kinetischer Energie wird die Abkühlung gemindert.
Die mit zunehmend geringerem Querschnitt verbundene erhöhte Durchflussgeschwindigkeit ist für die Selbstreinigung der Düse von Bedeutung.
Bei Beimischung von Farben zeigte die Düse ein erstaunliches Mischungsvermögen, was zum Teil auch in der Versetzung der zum und vom Ringkanal 8 führenden geneigten Querkanäle 14, 14' ; 15, 15' um einen Zentriwinkel von 900 bedingt ist.
Die spezielle Eignung des Düsenverschlusses für eine Verarbeitung von dünnflüssigen und rasch erstarrenden Thermoplasten liegt in der ausserordentlich hohen Fliessgeschwindigkeit und in der ausserordentlichen Kürze des zentralen Ausflusskanals begründet.
Die Ringnuten 6, 6', 6", 6'" sowie die diese Ringnuten miteinander verbindenden Vertikalnuten
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J', J", J'", JiPATENTANSPRÜCHE :
1. Düsenverschluss für Spritzgussmaschinen, bestehend aus einer im Düsenkopf längsverschieblich gelagerten Düsennadel mit zentraler Düsenbohrung und radial dazu verlaufenden Querkanälen, wobei die Querkanäle bei abgesetztem Spritzzylinder von dem Führungslager der Düsennadel abdeckbar und bei Verschiebung derselben infolge Auftreffens auf die Giessform mit dem Innern des Spritzzylinders in Verbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel einen Kopfteil (10) und einen Schaftteil (11) aufweist, die beide im Düsenkopf (1) dichtend geführt sind und dass die Düsennadel mit einem im Spritzzylinder mündenden zentralen Zuführungskanal (13) versehen ist, wobei letzterer in der Offenstellung mit der Düsenbohrung (16)
über zueinander geneigte Querkanäle (15, 15'oder 14, 14' und 15, 15'), welche in einen im Führungslager gebildeten Ringkanal (8) münden, verbunden sind.