AT413675B

AT413675B - Rückstromsperre

Info

Publication number: AT413675B
Application number: AT9682003A
Authority: AT
Inventors: Johann Ing Holzschuh
Original assignee: Grasser Margarete
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2006-04-15
Also published as: DE10230041B4; ATA9682003A; DE10230041A1

Description

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AT 413 675 B

Die Erfindung betrifft eine Rückstromsperre, die am Ende einer Plastifizier- und Einspritzschnecke angeordnet ist, um den Fluss von Kunststoffschmelze vom Bereich der Schneckengänge der Plastifizier- und Einspritzschnecke zum Bereich des Schneckenvorraumes eines Schneckenzylinders zu steuern, in dem sich die Plastifizier- und Einspritzschnecke befindet, 5 wobei die Rückstromsperre einen Grundkörper aufweist, der mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke verbunden ist, und ein Außenteil aufweist, das relativ zum Grundkörper zumindest translatorisch, vorzugsweise auch rotatorisch beweglich ist, um in einer ersten Position den Fluss von Kunststoffschmelze freizugeben und in einer zweiten Position den Fluss von Kunststoffschmelze zu verhindern. 10

Gattungsgemäße Rückstromsperren sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Aufgabe einer Rückstromsperre ist es, bei Rotation der Plastifizier- und Einspritzschnecke die vom Materialtrichter über die Schnecke mit ihren Schneckengängen geförderte Kunststoffschmelze in den Schneckenvorraum gelangen zu lassen und beim Einspritzen der Schmelze in das 15 Spritzgießwerkzeug durch translatorische Verschiebung der Schnecke das Zurückfließen der Schmelze zu verhindern.

Es sind viele Rückstromsperren für Spritzgießmaschinen bekannt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie ein bewegliches Teil mit einer Dichtungsfläche besitzen, die mit einer entspre-20 chend gestalteten Gegenfläche ein Absperrorgan bildet, wenn diese beiden Flächen mit einander durch eine äußere Kraft in Berührung sind, wobei diese äußere Kraft axial auf das bewegliche Außenteil durch Überdruck am Beginn und während der Einspritzbewegung wirkt.

Dabei kann das bewegliche Teil ein Außenteil sein, wie es beispielweise in der deutschen Pa-25 tentschrift DE 199 59 495 beschrieben ist. Die Dichtungsfläche und ihre Gegenfläche bilden ein einziges Absperrorgan, welches das Zurückfließen der Kunststoffschmelze beim Einspritzen der Schmelze verhindert. Die Wirkungsweise einer solchen Rückstromsperre hängt also von der einwandfreien Funktion dieses einzigen Absperrorgans ab. Nachteilig ist jedoch, dass bereits kleinste Schäden an den Dichtflächen zu einer fehlerhaften Schließfunktion der Rückstromsper-30 re führen.

Eine Verbesserung der Schließfunktion der Rückstromsperre ist dem gemäß mit einer Rückstromsperre zu erzielen, die zwei von einander unabhängig wirkende Absperrorgane besitzt. Eine solche Rückstromsperre ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 59 615 be-35 kannt. Nachteilig bei dieser Rückstromsperre ist jedoch der große Aufwand zur Herstellung der Schmelzeleitungen im Außenteil der Rückstromsperre.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Rückstromsperre zu schaffen, die aus einer minimalen Anzahl von Bauteilen besteht, mehr als ein einziges Absperrorgan besitzt und die Vorteile der 40 Rückstromsperre der DE 100 59 615 in sich vereinigt, ohne dabei den erwähnten Nachteil der Rückstromsperre der DE 100 59 615 zu haben.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) der Rückstromsperre (1) mindestens eine Schmelzeleitung (10) besitzt 45 und eine Stirnfläche (20) aufweist, die parallel zu einem Axialanschlag (17) an der Schnecke (2) ausgeführt ist, und dass der Grundkörper (6) mindestens eine Schmelzeleitung (12) aufweist, wobei die Schmelzeleitung (10) des Außenteils (7) zusammen mit der Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) in der ersten Position (8) eine fluidische Verbindung zwischen dem Bereich so der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) bilden und wobei die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) in einer zweiten Position (9) durch einen Absperrbereich (14) des Grundkörpers (6) eine erste Unterbrechung erfährt und ein erstes Absperrorgan gebildet wird und 55 durch den Kontakt zwischen der Stirnfläche (20) des Außenteils (7) und dem Axialanschlag (17) 3

AT 413 675 B die Schmelzeleitung (10) im Außenteil (7) durch den Axialanschlag (17) dichtend überdeckt wird, wodurch die fluidische Verbindung eine zweite Unterbrechung erfährt und ein zweites Absperrorgan gebildet wird. 5 Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass das Außenteil der Rückstromsperre zusammen mit dem Grundkörper - bei entsprechender relativer Position von Außenteil und Grundkörper zueinander - einen Schmelzefließweg bilden kann, der jedoch bei Verschiebung dieser beiden Teile zueinander durch zwei unabhängig von einander wirksam werdende Absperrorgane unterbrochen werden kann. 10

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass das Außenteil (7) in der Spitze (15) des Grundkörpers bei Rotation der Schnecke durch in Aussparungen (18) eingreifende Stege (19) mitgenommen wird, wodurch der Verschleiß an den Kontaktflächen zwischen Außenteil und Grundkörper stark verringert wird, da hier nur eine Längsverschiebung zwischen Außenteil (7) und 15 Grundkörper (6) stattfindet.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schmelzeleitung (10) im Außenteil (7) durch mehrere Bohrungen gebildet wird, wodurch eine verbesserte Durchmischung des plastischen Kunststoffmaterials erreicht wird. Diese Bohrungen können über den Umfang des Außenteils (7) 20 verteilt - und bevorzugt äquidistant - angeordnet sein. Des weiteren kann aus reologischen Gründen bevorzugt vorgesehen sein, dass der Winkel (a) zwischen der Achse der Bohrungen (10) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°. 25 Auch die Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) kann durch mehrere Bohrungen gebildet werden. Diese Bohrungen können über den Umfang des Grundkörpers (6) - und bevorzugt äquidistant - verteilt angeordnet sein. Des weiteren kann aus reologischen Gründen bevorzugt vorgesehen sein, dass der Winkel (a) zwischen der Achse der Bohrungen (12) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise 30 bei 45°.

Je nach Ausgestaltung können Außenteil (7) und/oder Grundkörper (6) mit umlaufenden Ausnehmungen (11, 13) ausgestattet sein. 35 Eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung wird erreicht, wenn der Axialanschlag (17) als Kegelmantelfläche oder Teil einer Kugeloberfläche unter einem Winkel zwischen 90° und 30° zur Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2), vorzugsweise zwischen 50° und 75°, ausgeführt ist. Der der Schnecke zugeordnete Axialanschlag (17) kann Bestandteil der Schnecke sein oder durch eine separate Zwischenscheibe gebildet werden. 40

Auch die vorgeschlagene Rückstromsperre kommt nicht ohne Relativbewegungen zwischen den Bauteilen aus. Daher ist vorgesehen, dass der Außenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet ist. Das gleiche gilt für den Innenumfang des Außenteils (7), für den Außenumfang des Grundkörpers (6) und für alle sonsti-45 gen axialen Anlageflächen zwischen Grundkörper (6) und Außenteil (7).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper (6) eine Spitze (15) aufweist, wobei Grundkörper (6) und Spitze (15) einstückig oder miteinander verschraubt ausgebildet sind. Weiterhin kann der Grundkörper (6) mit der Plastifizier- und Ein-50 spritzschnecke (2) fest verschraubt oder unlösbar verbunden sein. Schließlich kann das Außenteil (7) eine im wesentlichen hohlzylindrische Form aufweisen und dessen Stirnfläche (20) z. B. kegelförmig oder als Kugeloberfläche ausgeführt sein.

Das lösungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position (8) 55 die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des 4

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Schneckenvorraumes (4) freigegeben ist, während der translatorischen Verschiebung des Außenteils (7) aus seiner ersten Position (8) in die zweite Position (9) eine erste Unterbrechung der fluidischen Verbindung durch Absperrung der Schmelzeleitung (10) durch den Absperrbereich (14) des Grundkörpers (6) erfolgt und in einer zweiten Position (9) eine zweite Unterbre-5 chung der fluidischen Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraumes (4) durch das Anliegen des Außenteils (7) mit seiner Stirnfläche (20) am Axialanschlag (17) erfolgt.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Unterbrechung der fluidischen Verbindung, io die über den Axialanschlag (17) in Verbindung mit der Stirnfläche (20) gebildet wird, zeitlich nach der ersten Unterbrechung der fluidischen Verbindung erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden verschiedenen Vorteile erreicht: 15 Die Rückstromsperre kommt mit einer minimalen Zahl von Bauteilen aus, die einfach herzustellen sind.

Es treten geringe Gleitgeschwindigkeiten zwischen den sich berührenden Teilen auf, wodurch die Rückstromsperre entsprechend verschleißarm ist. 20

Es ist ein sanftes und stetiges Schließen der Rückstromsperre gewährleistet.

Schließlich und vor allem wird eine betriebssichere Schließfunktion erreicht. 25 In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rückstromsperre dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch den Schnitt durch einen Schneckenzylinder samt Plastifizier- und Einspritzschnecke und Rückstromsperre mit Außenteil in einer ersten Position (Geöffnet-30 Position),

Fig. 2 zeigt schematisch den Schnitt durch einen Schneckenzylinder samt Plastifizier- und Einspritzschnecke und Rückstromsperre mit Außenteil in einer zweiten Position (Geschlossenposition),

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf die Spitze der Rückstromsperre, 35 Fig. 4 zeigt ein Außenteil mit mehreren Bohrungen, die mit einer umlaufenden Ausnehmung verbunden sind, und

Fig. 5 zeigt einen Grundkörper mit mehreren Bohrungen, die mit einer umlaufenden Ausnehmung verbunden sind. 40 Fig. 1 zeigt einen Schneckenzylinder 5, in dem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 2 drehbeweglich und verschiebbar angeordnet ist. Beim Rotieren der Schnecke 2 wird nicht dargestelltes plastifiziertes Kunststoffmaterial durch Schneckengänge 3 „nach links“ in den Bereich des Schneckenvorraums 4 gefördert. Eine Rückstromsperre 1 ist am Ende der Schnecke 2 angeschraubt. Sie hat einen Grundkörper 6 und eine Spitze 15; Spitze 15 und Grundkörper 6 45 sind einstückig ausgeführt und mittels einer Schraubverbindung an der Schnecke 2 fixiert.

Zur Steuerung des Schmelzenstromes ist auf dem Grundkörper 6 der Rückstromsperre 1 ein Außenteil 7 angeordnet. Während der Grundkörper 6 über seinen wesentlichen Bereich als zylindrisches Teil ausgeführt ist, umgibt das Außenteil 7 als hohlzylindrisches Bauteil den so Grundkörper 6. Es ist eine erste Position 8 des Außenteils 7 relativ zum Grundkörper 6 skizziert, in der die Rückstromsperre geöffnet ist, in der also Kunststoffschmelze „nach links“ transportiert werden kann. In dieser ersten Position 8 liegt das Außenteil 7 am Axialanschlag 16 der Spitze 15 an. In dieser relativen Position zwischen Außenteil 7 und Grundkörper 6 bilden die Schmelzeleitung 10 im Außenteil 7 zusammen mit der Schmelzeleitung 12 im Grundkörper 6 eine 55 fluidische Verbindung - die Rückstromsperre ist geöffnet. 5

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Fig. 2 zeigt einen Schneckenzylinder 5, in dem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 2 drehbeweglich und verschiebbar angeordnet ist. Beim Verschieben der Schnecke 2 „nach links“ wird nicht dargestelltes plastifiziertes Kunststoffmaterial nach links in ein nicht dargestelltes Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Es ist eine zweite Position 9 des Außenteils 7 relativ zum Grundkör-5 per 6 skizziert, in der das Zurückfließen der Kunststoffschmelze beim Einspritzen der Schmelze in das Spritzgießwerkzeug - durch translatorische Bewegung der Schnecke - verhindert wird. In dieser zweiten Position 9 liegt das Außenteil 7 mit seiner Stirnfläche 20 am Axialanschlag 17 der Schnecke 2 an. Die fluidische Verbindung zwischen der Schmelzeleitung 12 im Grundkörper 6 und der Schmelzeleitung 10 im Außenteil 7 wird durch den Absperrbereich 14 des Grund-io körpers unterbrochen, womit eine erste Absperrung des Schmelzestromes erfolgt. Da die Stirnfläche 20 so ausgestaltet ist, dass sie exakt mit der Kontur des Axialanschlages 17 korrespondiert und die Schmelzeleitung 10 durch den Axialanschlag 17 dichtend überdeckt wird, bilden die Stirnfläche 20 mit dem Axialanschlag 17 eine zweite Absperrung der fluidischen Verbindung - die Rückstromsperre ist durch zwei Absperrorgane geschlossen. 15

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf die Spitze 15 der Rückstromsperre 1 mit den Stegen 19 am Außenteil 7, die in die Aussparungen 18 der Spitze 15 eingreifen. Die Stege 19 weisen eine Länge auf, die größer als der axiale Verschiebeweg des Außenteils 7 ist, damit diese immer in den Aussparungen 18 im Eingriff sind. Damit wird ein zwangsläufiges Mitdrehen des Außenteils 20 7 mit der Spitze 15 bei rotatorischer Bewegung der Schnecke bewirkt.

Fig. 4 zeigt ein Außenteil 7, bei dem die Schmelzeleitung 10 durch mehrere Bohrungen gebildet wird, die - bei der Stirnfläche 20 beginnend - in eine umlaufende Ausnehmung 11 münden. 25 Fig. 5 zeigt einen Grundkörper 6, bei dem die Schmelzeleitung 12 durch mehrere Bohrungen gebildet wird, die in der umlaufenden Ausnehmung 13 beginnen und im koaxialen Teil der Schmelzeleitung 12 enden.

Bezugszeichenliste 30 1 Rückstromsperre 2 Plastifizier- und Einspritzschnecke 3 Bereich der Schneckengänge 4 Bereich des Schneckenvorraums 35 5 Schneckenzylinder 6 Grundkörper der Rückstromsperre 7 Außenteil der Rückstromsperre 8 erste Position (Geöffnet-Position) 9 zweite Position (Geschlossen-Position) 40 10 Schmelzeleitung im Außenteil 11 Umlaufende Ausnehmung im Außenteil 12 Schmelzeleitung im Grundkörper 13 Umlaufende Ausnehmung im Grundkörper 14 Absperrbereich des Grundkörpers 45 15 Spitze 16 Axialanschlag an der Spitze 17 Axialanschlag an der Schnecke 18 Aussparung in der Spitze 19 Stege am Außenteil 50 20 Stirnfläche des Außenteils α Winkel zwischen der Achse der Bohrung und der Rotationsachse der Schnecke 55

Claims

6 AT 413 675 B Patentansprüche: 1. Rückstromsperre (1), die zur Steuerung des Flusses von Kunststoffschmelze am Ende einer Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) angeordnet ist, um den Fluss von Kunststoff- 5 schmelze vom Bereich der Schneckengänge (3) der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zum Bereich des Schneckenvorraums (4) eines Schneckenzylinders (5) zu steuern, in dem sich die Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) befindet, wobei die Rückstromsperre (1) einen Grundkörper (6) mit einer Spitze (15) aufweist, der mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) verbunden ist, und io ein Außenteil (7) aufweist, das relativ zum Grundkörper (6) zumindest translatorisch, vorzugsweise auch rotatorisch beweglich ist, wobei eine Stirnfläche (20) des Außenteils (7) parallel zu einem Axialanschlag (17) an der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, 15 dass das Außenteil (7) mindestens eine von der Stirnfläche (20) ausgehende und in seine Kontaktfläche im Absperrbereich (14) in Richtung der Mittelachse mündende, durchgehend ausgeführte Schmelzeleitung (10) aufweist, und dass der Grundkörper (6) mindestens eine von seiner Kontaktfläche im Absperrbereich (14) ausgehende und durch den Grundkörper (6) hindurch zum dem Bereich des Schne-20 ckenvorraums (4) zugewandten Ende des Grundkörpers (6) durchgehend ausgeführte Schmelzeleitung (12) aufweist, wobei über die mindestens eine Schmelzeleitung (10) des Außenteils (7) zusammen mit der mindestens einen Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) an den Kontaktflächen von Grundkörper (6) und Außenteil (7) im Absperrbereich (14) eine fluidische Verbindung 25 zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorrau-mes (4) bildbar ist. 2. Rückstromsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position (8) die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Be- 30 reich des Schneckenvorraums (4) freigegeben wird und in einer zweiten Position (9) das Außenteil (7) mit der Stirnfläche (20) am Anschlagring (17) anliegt und die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) unterbrochen ist, wobei der Absperrbereich (14) eine erste Absperrung der fluidischen Verbindung bildet und über den Axialanschlag (17) an der Plastifizier- und 35 Einspritzschnecke (2) in Verbindung mit der Stirnfläche (20) des Außenteils (7) eine zweite Absperrung erfolgt. 3. Rückstromsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) in der Spitze (15) mitgenommen wird. 40 4. Rückstromsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeleitung (10) im Außenteil (7) durch Bohrungen gebildet wird. 5. Rückstromsperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des 45 Außenteils (7) mehrere Bohrungen (10) angeordnet sind. 6. Rückstromsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (10) äquidistant über den Umfang des Außenteils (7) angeordnet sind. so 7. Rückstromsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (10) von der Stirnfläche (20) des Außenteils (7) beginnend in die umlaufende Ausnehmung (11) des Außenteils (7) münden. 8. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der 55 Winkel (a) zwischen der Achse der Bohrung (10) und der Rotationsachse der Plastifizier- 7 AT 413 675 B und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°. 9. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) durch Bohrungen gebildet wird. 5 10. Rückstromsperre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Grundkörpers (6) mehrere Bohrungen (12) angeordnet sind. 11. Rückstromsperre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) io äquidistant über den Umfang des Grundkörpers (6) angeordnet sind. 12. Rückstromsperre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) in der umlaufenden Ausnehmung (13) des Grundkörpers (6) beginnen. 15 13. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) zwischen der Achse der Bohrung (12) und der Rotationsachse der Plastifizier-und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°. 14. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der 20 Grundkörper (6) und die Spitze (15) einstückig oder miteinander verschraubt ausgebildet sind. 15. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) fest verschraubt oder unlös- 25 bar verbunden ist. 16. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) eine im wesentlichen hohlzylindrische Form aufweist. 30 17. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (17) kegelförmig ausgebildet ist. 18. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (17) kugelförmig ausgebildet ist. 35 19. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, ist. 40 20. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, ist. 21. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle 45 Außenflächen des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesonde re beschichtet, sind. 22. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen des Grundkörpers (6) und der Spitze (15), an denen das Außenteil (7) an- 50 liegen kann, mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 55