AT410194B

AT410194B - Rückströmsperre für die spritzeinheit einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: AT410194B
Application number: AT17932000A
Authority: AT
Inventors: Alfred Dr Lampl
Original assignee: Engel Gmbh Maschbau
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2003-02-25
Also published as: DE20116889U1; ATA17932000A

Description

AT 410 194 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückströmsperre für die Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, die am düsenseitigen Ende der im Plastifizierzylinder gelagerten Schnecke mit einem konisch zulaufenden Schneckenkopf versehen ist, in deren mittleren Bereich eine an der Zylinderwand geführte Sperrhülse bewegbar ist, die sich beim Dosieren in der vorderen Endstellung am Schneckenkopf abstützt, für das Durchströmen des Kunststoffes Durchlaßöffnungen freiläßt und in der hinteren Endstellung den Durchströmspalt durch Anlage der Sperrhülse an einen Druckring verschließt, wobei die Sperrhülse am düsenseitigen Ende einen Bund mit kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des zylindrischen Teiles der Sperrhülse aufweist.

Eine derartige Konstruktion, wie sie in AT 384 989 B gezeigt ist, ermöglicht die Ausbildung einer Fläche, über die sich die Sperrhülse am Schneckenkopf abstützt und welche die durch den Dosierdruck entstehende Kraft auf den Schneckenkopf überträgt. Bei den üblichen Ausführungen von Rückstromsperren, aber sogar bei der oben erwähnten Konstruktion, ist der Außendurchmesser des Schneckenkopfes wesentlich größer als der Innendurchmesser der Sperrhülse. Dadurch daß der Schneckenkopf teilweise die Stirnfläche der Sperrhülse abdeckt, wird das Schließverhalten der Rückströmsperre ungünstig beeinflußt, und es kommt zu Gewichtsschwankungen der Spritzgußteile.

Die Erfindung vermeidet den aufgezeigten Nachteil dadurch, daß der Außendurchmesser des Schneckenkopfes wenigstens 100 % und höchstens 115 % des Innendurchmessers der Sperrhülse beträgt.

Durch die erfindungsgemäße Optimierung des Durchmesserverhältnisses zwischen dem Schneckenkopf und der Sperrhülse wird ein schnelleres Schließen der Sperre beim Start des Einspritzvorganges erzielt. Es kommt rascher zu einer Relativbewegung der Sperrhüise gegenüber der Schneckenspitze.

Am Beginn des Einspritzvorganges wird dabei im Schneckenvorraum der Einspritzdruck aufgebaut, und es entsteht ein Druckgefälle zwischen düsen- und schneckenseitiger Stirnfläche der Sperrhülse. Dieses Druckgefälle wirkt sofort auf die gesamte Ringfläche der Sperrhülse, die dadurch entstehende Kraft verursacht eine Relativbewegung der Sperrhülse gegenüber dem Schneckenkopf und bringt die Sperrhülse zur Anlage am Druckring.

Bei der eingangs beschriebenen Konstruktion ist der Bund, mit dem sich die Sperrhülse am Schneckenkopf abstützt, in drei weit voneinander distanzierte Anschläge aufgelöst. Der Durchflußquerschnitt zwischen Schneckenkopf und Sperrhülse ist daher relativ groß, was den Druckaufbau im Schneckenvorraum erschwert. Vorzugsweise ist demgegenüber bei einer erfindungsgemäßen Rückströmsperre vorgesehen, daß der engste Durchflußquerschnitt zwischen Schneckenkopf und Sperrhülse zwischen 50 und 60 % des Durchflußquerschnittes beträgt, welcher durch den Innendurchmesser des Plastifizierzylinders einerseits und den Kerndurchmesser der Schnecke andererseits definiert ist.

Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird vorgesehen, daß sich der Bund über den größeren Teil des Umfanges der Sperrhülse erstreckt und/oder daß der Außendurchmesser des Schneckenkopfes wenigstens 100 % des Innendurchmessers der Sperrhülse beträgt.

Eine präzise Funktion der Rückströmsperre kann nicht nur dadurch erzielt werden, daß die auf die Sperrhüise wirkende Kraft möglichst groß gemacht wird, sondern auch dadurch, daß der Hub der Sperrhüise klein gemacht wird. In diesem Sinn ist vorzugsweise vorgesehen, daß bei vom Druckring abgehobener Sperrhüise der Durchströmquerschnitt zwischen diesen beiden Teilen 50 -80% des Durchflußquerschnittes beträgt, welcher durch den Innendurchmesser des Plastifizierzylinders einerseits und den Kerndurchmesser der Schnecke andererseits definiert ist.

Um die für das Funktionieren einer Rückströmsperre wesentliche Relativbewegung von Schnecke und Sperrhüise zu erzielen, soll die Relativbewegung durch das Material zwischen der Sperrhüise und dem Kern der Rückströmsperre möglichst wenig behindert werden, ln diesem Sinn kann vorgesehen werden, daß der durchschnittliche Durchströmquerschnitt zwischen Sperrhüise und Kern der Rückströmsperre 80 - 120% des Durchflußquerschnittes beträgt, welcher durch den Innendurchmesser des Plastifizierzylinders einerseits und dem Kerndurchmesser der Schnecke andererseits definiert ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren der beiliegenden Zeichnung eingehend beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Rückströmsperre mit der vorderen (oberhalb der Mittellinie) 2

AT 410 194 B und hinteren (unterhalb der Mittellinie) Endstellung der Sperrhülse.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Sperrhülse mit der Durchlaßöffnung.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Rückströmsperre mit dem Schneckenkopf 1, der Sperrhülse 2 und dem Druckring 3 dargestellt. Der Schneckenkopf 1 ist in die Schnecke 4 eingeschraubt, die im Plastifizierzylinder 5 gelagert ist. Der Druckring 3 ist durch den Schneckenkopf 1 mit der Schnecke 4 fest verbunden. Am düsenseitigen Ende des Plastifizierzylinders 5 ist der Flansch 6 angeordnet, der bei Kontrolle und Demontage der Rückströmsperre abgeschraubt wird.

Der Schneckenkopf 1 hat am konisch zulaufenden Teil den Durchmesser dsp, der höchstens geringfügig größer als der Innendurchmesser di der Sperrhülse 2 ist. Der Sperrhülsenaußendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser ds des Plastifizierzylinders 5, und der kleinste Durchmesser db des Bundes 7 der Sperrhülse 2 begrenzt die Aniagefläche zwischen Sperrhülse 2 und dem Schneckenkopf 1. Beim Plastifizieren wird durch den Förderdruck der Schnecke 4 die Sperrhülse 2 gegen die Anlagefläche am Schneckenkopf 1 gedrückt und der Kunststoff durch den Ringspalt zwischen Druckring 3 und Sperrhülse 2 und die düsenseitigen Durchlaßöffnungen in der Sperrhülse 2 gegen den Staudruck in den Schneckenvorraum gefördert. Dabei bewegt sich die Schnecke 4 entgegen der Förderrichtung des Kunststoffes. Nach dem Plastifizieren wird die Schnecke 4 einen kleinen Weg zurückgezogen und dadurch der Staudruck im Schneckenvorraum und der Förderdruck abgebaut (Kompressionsentlastung). Somit herrscht vor Spritzbeginn gleicher Druck an beiden Seiten der Sperrhülse 2.

Das Einspritzen des Kunststoffes erfolgt durch eine Verschiebung der Schnecke 4 in Richtung der Düse. Der plastifizierte Kunststoff wird aus dem Schneckenvorraum durch die Düsenbohrung gegen den Füllwiderstand des Werkzeuges in den formbildenden Werkzeughohlraum gepreßt. Dabei wird im Schneckenvorraum der Spritzdruck aufgebaut. Zwischen düsen- und schneckenseitiger Stirnfläche der Sperrhülse 2 entsteht ein Druckgefälle, und die daraus resultierende Kraft verschiebt die Sperrhülse 2 relativ zum Schneckenkopf 1 bis zur Anlage am Druckring 3. Das Rückströmen des Kunststoffes aus dem Schneckenvorraum in die Gänge der Schnecke wird unterbrochen und der Kunststoff aus dem Spalt zwischen Sperrhülse 2 und Druckring 3 gepreßt.

Die Relativbewegung wird durch eine Verschiebekraft eingeleitet, die umso größer ist, je größer die freie Stirnfläche der Sperrhülse ist. Diese soll daher nicht durch den Schneckenkopf 1 verdeckt werden.

In diesem Sinn ist der Durchmesser dsp des Schneckenkopfes 1 jedenfalls nicht wesentlich größer als der Innendurchmesser dj der Sperrhülse 2. Eine obere Grenze von 115% dieses Innendurchmessers und ein bevorzugter Bereich von 100 -105% hat sich bei Versuchen ergeben.

In der vorderen Endstellung der Sperrhülse 2 dürfen die Öffnungen zwischen dem Schneckenkopf und der Sperrhülse 2 natürlich nicht beliebig klein sein, da sie den Durchtritt des Plastifikats ermöglichen müssen. Andererseits verhindern diese Öffnungen am Beginn des Einspritzvorganges den Druckaufbau im Plastifikat. Die freien Öffnungen sollen daher auch nicht beliebig groß sein. Dies wird dadurch erreicht, daß der Außendurchmesser dsp des Schneckenkopfes 1 nicht wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser df der Sperrhülse, und daß außerdem die zusammen den Bund 7 bildenden Segmente sich über den Großteil des Umfangs der Sperrhülse 2 erstrecken. Die Gesamtfläche A4 der vier Durchtrittsöffnungen ist damit deutlich geringer, vorzugsweise ungefähr halb so groß wie die zwischen den Durchmessern ds des Massezylinders 5 und dem Kerndurchmesser dk gebildete Zuflußöffnung.

Die durch unregelmäßige Funktion der Rückströmsperre bedingten Schwankungen wirken sich umso weniger aus, je kleiner der Hub der Sperrhülse 2 ist. Um diesen auf einen Wert im Bereich von 0,05 - 0,07 von ds zu verringern, ist es sinnvoll, die Durchtrittsfläche A2 zwischen der Sperrhülse 2 und dem Druckring 3 mit etwa 50 - 80% des Wertes von A, zu bemessen. Im Bereich zwischen den Endflächen der Sperrhülse 2 soll möglichst wenig Reibung entstehen, welche die Relativbewegung der Sperrhülse 2 und des Kerns 8 der Rückströmsperre behindern könnte. In diesem Sinn wird der Querschnitt A3 relativ groß, beispielsweise mit 30 -120% von gewählt.

Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die zusammenwirkenden Flächen der Sperrhülse 2 und des Druckringes 3 unter einem Winkel α von 60 - 76° verlaufen.

Es ist wesentlich, daß durch die vorliegende Ausführung der Rückströmsperre eine fertigungstechnisch günstige Konstruktion vorliegt, die außerdem ein möglichst konstantes Schließverhalten der Sperrhülse aufweist und damit die Herstellung von Spritzgußteilen in engen Toleranzen 3

Claims

AT 410 194 B erlaubt. PATENTANSPRÜCHE: 1. Rückströmsperre für die Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, die am düsenseitigen Ende der im Plastifizierzylinder gelagerten Schnecke mit einem konisch zulaufenden Schneckenkopf versehen ist, in deren mittleren Bereich eine an der Zylinderwand geführte Sperrhülse bewegbar ist, die sich beim Dosieren in der vorderen Endstellung am Schneckenkopf abstützt, für das Durchströmen des Kunststoffes Durchlaßöffnungen freiläßt und in der hinteren Endstellung den Durchströmspalt durch Anlage der Sperrhülse an einen Druckring verschließt, wobei die Sperrhülse am düsenseitigen Ende einen Bund mit kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des zylindrischen Teiles der Sperrhülse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (dsp) des Schneckenkopfes (1) wenigstens 100 % und höchstens 115 % des Innendurchmessers (dj) der Sperrhülse (2) beträgt.
2. Rückströmsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der engste Durchflußquerschnitt (A4) zwischen Schneckenkopf (1) und Sperrhülse (2) zwischen 50 und 60 % des Durchflußquerschnittes (A-ι) beträgt, welcher durch den Innendurchmesser (ds) des Plastifizierzylinders (5) einerseits und den Kerndurchmesser (dk) der Schnecke (4) andererseits definiert ist.
3. Rückströmsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bund (7) über den größeren Teil des Umfanges der Sperrhülse (2) erstreckt.
4. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei vom Druckring (3) abgehobener Sperrhülse (2) der Durchströmquerschnitt (A2) zwischen diesen beiden Teilen 50 - 80% des Durchflußquerschnittes (A-ι) beträgt, welcher durch den Innendurchmesser (ds) des Plastifizierzylinders (5) einerseits und den Kerndurchmesser (dk) der Schnecke (4) andererseits definiert ist.
5. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Durchströmquerschnitt (A3) zwischen Sperrhülse (2) und Kern (8) der Rückströmsperre 80 - 120 % des Durchflußquerschnittes (A-i) beträgt, welcher durch den Innendurchmesser (ds) des Plastifizierzylinders (5) einerseits und den Kerndurchmesser (dk) der Schnecke (4) andererseits definiert ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 4