DD144154A5

DD144154A5 - Duese fuer eine kunststoffspritzgiessmaschine,ein extrudermundstueck oder ein heisskanalwerkzeug

Info

Publication number: DD144154A5
Application number: DD79213438A
Authority: DD
Inventors: Walter Mueller
Original assignee: Ewikon Entwicklung Konstr
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1980-10-01
Also published as: BR7903588A; SE433721B; AU524515B2; CA1122371A; FR2427901B1; JPS54163956A; SG62582G; AT374406B; HK11583A; NL187523C; SE7904975L; ES481317A1; JPS6034445B2; IT1124098B; ATA373479A; AU4779179A; YU132979A; NL7904207A; NL187523B; CH643180A5

Description

-ι-- 2-1 343 8

Düse für eine Kunststoff sprit zgießmaschine., ein Extrudermundstück oder ein Heißkanalwerkzeug

Anwendungsgebiet ^der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Düse für eine Kunststoffspritzgießmäschin<bj ein Extrudermundstück oder ein Heißkanalv/erk-* zeug mit einem elektrisch betriebenen Heizelement, das einen Strömungskanal für die Kunststoffschmelze, einen Mantel und im Bereich des vorderen Endes eine Ausströmöffnung aufweist und dessen Querschnittsfläche sich zur Düsenspitze ver~ ringert© - : ' ' . . ..

Die Erfindung '.wird »ur Herstellung extrudierter oder spritsgegossener Kunststoffartikel angewendete

Charakteristik der bekannten teclinischen^Lösunken · .

Es ist ein Heizelement dieser Art bekannt (I¹R-PS 1 226 094)? bei dem die elektrische Aufheizuiig über einen Sekundärkreis eines Transformators erfolgt* V Das Heizelement weist einen zylindrischen oder konischen Körper auf, der mit einer Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Kanälen versehen ist». Dieser Körper wird im Abstand von der Düsenspitze und von der Zuführöffnung für das Kunststoffmaterial von zwei Ringen umschlossen_s die zusammen mit dem dazwischenliegenden Körperteil zum Sekundärkreis des Transformators gehören., so daß dieser Körperteil elektrisch aufgeheizt wird«, Eine unmittelbare Auf-' ; heizung der Düsenspitze des Heizelements erfolgt nicht_β

13438 ~²~ 11.10.1979

AP B 29 D/213

V. --V'- - ,": .· ·. ; " ' . ; ' ;' '"\../'\._ ' . · 55 561/2Δ ' _

Es ist ferner ein Mehrfachspritzgießwerkzeug für thermoplastische Kunststoffemit wenigstens einer Punktanspritzung für Jeden Formling bekannt (AT-PS 236 607), das aus einer die Formnester enthaltenden Formplatte und einer die Formnester abdeckenden und an den Spritzkopf anschließbaren Verteilerplatte besteht. In der Verteilerplatte sind Verteilerkanäle und Spritzkanäle vorgesehen, die durch Heizdrähte beheizbar sind. Die Heizdrahte werden bis unmittelbar vor die Einspritzöffnungen geführt· In den Spritzkanälen dieser Form ist der Heizdraht U-förmig ausgebildet. Da die Spritz- kanäle zylindrisch gestaltet sind, ist über den U-förmig gebogenen Heizdraht eine gleichmäßige Aufheizung der Kunststoffschmelze nicht zu erreichen. Es kommt hinzu, daß der der Einspritaöffiiung zugewandte, gebogene Bodensteg des U-förmigen Heizdrahtes auf Grund seiner Raumform in relativ großem Abstand von der Einspritzöffnung verlaufen muß. Für den einwandfreien Betrieb eines derartigen Mehrfachspritzgießwerkzeuges ist es aber erforderlich, daß gerade im Bereich der Einspritzöffnung eine inten- _: sive Aufheizung der Kunststoffschmelze erfolgt·

Es ist ferner ein Heißkanalwerkzeug bekannt (US-PS 3 520 026), bei dem das Heiselement als Patrone ausgebildet und in dem Spritzkanal des Werkzeuges mittig angeordnet ist. Zwischen der Heizpatrone und der Wandung des Spritskanals ist ein ringförmiger Strömungskanal für die Kunststoffschmelze vorhanden, in dem die Kunststoffschmelze aufgeheizt wird. Da dieser Strömungskanal durch eine gekühlte .Werkzeugwand begrenzt , wird, ist ein guter Wirkungsgrad bei dieser Aufheizung nicht zuerreichen» Der höchste Temperaturpunkt bei

^g ~3~ ·.,; 11.10*1979

AP B 29 D/213 • 55 561/24.

der bekannten Konstruktion.liegt gegenüber der vorde-" ren Spitze der Heizpatrone nach innen versetzt. Somit wird auch im Bereich der Einspritzöffnung nicht die höchste Temperatur des Heizelements erreicht« · -

Ziel der Erfindung . ^l

Ziel der Erfindung ist es, die Qualität der herzustellenden Artikel zu verbessern, die Ausstoßleistung zu erhöhen und eine Verlängerung der Lebensdauer der Heizelemente zu erreichen© _ - ' '..'

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin^ eine Düse für eine Kunststoffspritzgießmaschine, ein Extrudermundstück oder ein HeißksJialwerkaeug mit einem elektrisch -betriebenen Heizelement j. das. einen _;8tromungskanal für die Kunst stoff schmelze, einen Mantel und ...im Bereich des vorderen Endes eine Aus~ Strömöffnung aufweist und dessen Querschnittsfläche sich zur 'Düsenspitze verringert,, zu schaffen, bei der auch im Bereich der Ausströmöffnungen und der Düsenspitze das Heizelement die Wärme kurzzeitig und mit hohem Wirkungsgrad an die Kunststofffschmelze überträgt und im Bereich der Düsenspitze die höchste Temperatur entwickelt«

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ausschließlich ein mittiger_f in der vorderen Düsenspitze mit dem Mantel verbundener Heizstab vorgesehen istj.der Querschnitt des. Heizstabes sich zum vor« . deren Ende verjüngt, zwischen der Verjüngung und dem - ' Schaft des Heizstabes ein Teil mit großer Oberfläche vorgesehen, ist, der maximale Querschnitt des Teiles mit großer Oberfläche gleich oder größer ist als der des

2 1343 Β

-4- 11.10.1979

AP B 29 D/213 55 561/24

Schaftquerschnittes. und die Verjüngung des Heizstabes und der Teil mit großer Oberfläche im Bereich der Ausströmöffnungen liegen·

Beim Gegenstand der Erfindung wird der Strömungskanal für die Kunststoffschmelze bis in die Spitze des Heizelements von elektrisch aufgeheizten Teilen begrenzt· .Heben der Quersclinittsverringerung des Heizstabes und der damit verbundenen hohen Wärmeerzeugung in der Spitze sind^;auch Mittel vorhanden, welche die Wärme an die Schmelze intensiv abgeben können. Dies geschieht dadurch, daß der zwischen der Spitze und dem Schaft gelegene Teil des Heizstabes eine erheblich größere Oberfläche besitzt« Mittels dieser großen Oberfläche kann in ausreichendem Maße Wärme an die Schmelze übertragen werden.

Entlang des z. B, zylindrischen Schaftes des Heizstabes ist eine gleichmäßige Temperatur vorhanden. Im Bereich der Verbreiterung kann der leitende Querschnitt durch Aufstauchen des Materials etwa doppelt so groß sein, so daß in diesem Abschnitt infolge des geringeren elektrischen Widerstandes weniger Wärme erzeugt wird. Zur Spitze hin steigt die Wärmeerzeugung wieder an, da sich der Querschnitt sehr stark verjüngt« Der verbreiterte Abschnitt des Heizstabes besitzt eine sehr große Oberfläche und bei größerer Querschnittsfläche als der Schaft des Heizstabes eine geringere Eigenerwärmung« Hierdurch entsteht ein Wärmegefälle von der Spitze weg, " in welcher sehr viel Wärme entsteht. Bei geeigneter Dimensionierung der Bauteile kann ein naliezug kontinuierlicher Temperaturverlauf bis in die Spitze erzielt werden» ; ; ' . ; ' ' . ^:

.11 .10« 1979

AP B 29 D/213.428

55 561/24

Der Aufbau des Heizelements mit einem mittigen Heia- -. stabj z» B» aus Chrom-lTickel-Stah.1, der am vorderen Ende mit dem Mantel verbunden ist, und die Begrenzung der vorderen Ausströmöffnung oder Ausströmöffnungen durch einen oder mehrere hochbelastbare Stege gewährleisten eine lange Lebensdauer des Heizelements auch unter den Schlagbeanspruchungen durch die Kunststoffschmelze, die in das Heizelement eingeschlossen wird.

Die Praxis zeigt, daß ein mit den erfindungsgemäßen Heizelementen ausgerüstetes Werkzeug nach einer Arbeitspause in kurzer Zeit wieder betriebsbereit ist« Hierzu ist nur die. elektrische Aufheizung des Heizelementes erforderlich«, . '. -. :₌ : . .- :. - . .' ·.;'. . -·.

. --" ' . .,

Da'während des Betriebes eine elektrische Regelung des Heizelements entfällt, kommt.man mit einer wirtschaftlichen Steuereinheit aus*

Entsprechend .der v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Mantel der Düse aus zwei ein- oder mehrstückigen !eilen· Die beiden Mantelteil'e sind gegeneinander elektrisch isolierte

Der Mantel kann auch einstückig ausgebildet sein und ist im Bereich des hinteren Endes über,eine Dichtung gegenüber dem Heizstab elektrisch isolierts Die Dichtungbegrenzt den Strömungskanal des Heizelementes am hinteren Ende und die Kunststoffschmelze ist in den Strömungskanal, über eine seitliche Einlaßöffnung zuführbar«

Die Dichtung stützt sich auf einem eine Durchiüiiröffnung

2 1 3438 _5„ 11.10.1979

> AP B 29 D/213 428

: ; . ; . ' ' ':.; ' '-.':. V'" " 55 561/24

für den Heizstab begrenzenden Innenflansch, des Mantels ab und ist an der anderen Seite über eine Ringmutter festgelegt.' ·' '. '.' ; , · · . /- ../... . . ; '

Die Ausströmöffnung oder die Ausströmöffnungen im vorderen Mantelteil beginnt bzw«, beginnen vor dem Teil des Heizstabes·

Die die Ausströmöffnungen begrenzenden Stege sind einstückig mit dem vorderen Mantelteil ausgebildet und von dem Mantelteil abgebogen und laufen vorn zu einer Spitze zu«.

Die mit dem Mantel einstückigen Stege sind nach einer Verdrehung um 90° mit dem vorderen Ende des Heizstabes verbunden. Die die Ausströmöffnungen begrenzenden Stege können auch mit dem vorderen Ende des Heizstabes und mit dem vorderen KanteIteil verbundene Formteile sein.

Das vordere Ende des Heizstabes ist als separates Formteil, vorzugsweise als Blechstanzteil oder Prägeteil, ausgebildet. Die die Ausströmöffnungen begrenzenden Stege können auch als U-förmiges Formteil, das vorzugsweise aus Blech gestanzt ist, ausgebildet sein. ,

Das vordere Ende des Heizstabes ist stanzenförmig mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildete Die seitlichen Ausleger des? Lanze erstrecken sich, durch die Ausströmöffnungen nach außen. . . .

Das vordere Ende des Heizstabes kann auch stern- oder kreuzförmig gestaltet sein» Der Mantel bzw« die Mantelfläche sind zylindrisch ausgebildet, wobei das vordere Mantelteil im Durchmesser abgesetzt ist und das rückwärtige Teil den

'* - 7- - 11.10.197.9 : AP B 29 D/213 428

55 561/24 ;

großen Durchmesser aufweist« Das rückwärtige'"'Teil ist als "zylindrische· .Kammer-ausgebildet, die teilweise das hintere Mantelteil, einen mit dem hinteren Mantelteil verbundenen Kontaktring sowie mindestens zwei Isolierscheiben aufnimmt und über eine Ringmutter verschließbar ist» De.s rückwärtige T.eil hat eine viereckige Außenkontur_e :

Eines der Mantelteile ist als Dehnungsausgleich ausgebildet_s und das hintere Mantelteil ist wechselseitig mit kr.eis-.segmentförmigen Einschnitten versehen« Das hintere Mantel-. teil ist, als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet, die am hinteren Ende mit einem am Heizstab befestigten Haltesteg versehen ist. Das hintere Mantelteil kann auch siebförmig ausgebildet.sein und·weist !längsschlitze auf«

Das hintere Mantelteil ist gemäß einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Lösung scheibenförmig ausgebildet und hat mindestens einen Durchströmlcanal für die Kunststoffschmelze β". Dabei· ist .das'hintere Mantelteil mit einer am Heizstab festgelegten Metallrnembrän ausgerüstet, die mit Diircliströmbohrmigen für die Kunststoff schmelze versehen ist* . . '> " " · . ":. ' ' ' . ' .

Im vorderen Maritelteil sind zueinander versetzte Einschnitte vorgesehen, und das hintere Mantelteil ist als Scheibe ausgebildet* Die Einschnitte sind im Bereich ihrer am Umfang' des Mantelteils liegenden öffnungs'ränder. im kalten Zustand des Heizelementes zusammengepreßt«

•Das vordere und das hintere Mantelteil sind gegenüber dem Spritzwerkzeug elektrisch isoliert»

' :H:' 213438 " '." ' '.. :" ' . '

-8- 11.10.1979

AP B 29 D/213 428

.;, '.. . ^;: ' .';' ·. .. .^:';.' . . \: ..; . 55 561/24 .. .

Der .'.Quer schnitt des Heizstabes weicht von der Kreisform ab« Das Verhältnis der Oberfläche des Heizstabes im Bereich des Ströiaungskanals ist zur Innenfläche des Mantels 1 : 1,5 bis 1 ! 3j5» vorzugsweise 1:2 bis 1 : 3· Am günstigsten ist es, wenn das Verhältnis der Oberfläche des Heizstabes im Bereich des Strömungskanals zur Innenfläche des Mantels 1 : 2,5 beträgt. Die Spitze des Heizelementes ist mit einem Ventilkegel versehen, der mit dem Ventilsitz in der Vorkammerbuchse! oder im Formnest abgestimmt ist.

Die Isolierscheiben sind aus Aluminiumoxid-Keramik gefertigt.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden* -

.In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1: die Teilansicht eines Heißkanalwerk

zeuges im Schnitt, · ..

Fig* 2: eines der in Fig. 1 dargestellten Heiz

elemente im Vertikalschnitt,

Fig. 3: ' ·.. eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III

in Fig. 2,

Fig. 4: das Heizelement nach der Fig. 2 in per

spektivischer Darstellung und im Schnitt,

Fig. 5,6 und 7: das hintere Mantelteil des Heizelements

in verschiedenen Betriebsstellungen im Schnitt, ^:

Fig. 8,9 und 10: Horizoiitalschnitte durch das vordere

Ende verschiedener Heizelemente,

δ -9- 11.10.1979

Q

AP B.29 D/2T3". 428 55 561/24

Pig.11: eine weitere Variante des vorderen Endes

des Heizelementes,

Pig. 12: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XII .

in Pig. 11, ;

Pig. 13: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XIII

in Pig,- 11, . " ' ' ' .

Pig» 14,15 und 16: Horizontalschnitte durch das vordere

Ende verschiedener Heizelemente mit um γ 90 verdrehten, die Ausströmöffnungen ' begrenzenden Stegen,

Pig. 17:- : einen aus drei Heizelementen bestehenden'

Block in perspektivischer Darstellung,

Pig.· 18: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines .

^: Heizelementes im'Schnitt,

Pig·. 19s konstruktive Einzelheiten des Heiz™ ' . elementes nach der Pig· 18,

Pig« 20: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines

Heizelementes in schematischer Darstellung^ :

Pig» 21: eine konstruktive Einzelheit des Heizelementes nach der Pig. 20^

Pig« 22,23 und 24: weitere Ausführungsbeispiele von Heiz- .. elementen, bei denen der Mantel aus zwei

untereinander elektrisch isolierten Teilen besteht j

Pig, 25: ein Heizelement im Schnitt, bei dem. der . Mantel einstückig ausgebildet ist,

21 3438 ' - - ί '; -

-10- 11.10.1979

AP B 29 D/213

J · .· .. ' ". . ν:'·. .; ^: _: ^{: ;}\ . -Λ."' ^:.^:· : .' 55-561/24 '. ^: . ' :.

Pig, 26, 27, 28 und 29: weitere Ausführungsbeispiele für

die Gestaltung des vorderen Endes des Heizelementes·

Das in der Pig. 1 gezeigte Heißkanalspritzgießwerkzeug weist eine Aufnahmebuchse 1 für eine Maschinen düse auf» Über diese Maschinendüse wird ein Verteilerkanal 2 gefüllt, in dem ein langgestreckter Heizdraht 3 zum Aufheizen der Kunststoffschmelze vorgesehen ist» Von dem Ver- teilerkanal 2 aus gelangt die Kunst stoff schmelze in Heizelemente 4, die mit ihrem rückwärtigen Ende in den Verteilerkanal 2 ragen· Die Kunststoffschmelze durchströmt die Heizelemente 4 und gelangt über die Ausströmöffnungen 5 am vorderen Ende der Heizelemente 4 in die Förmnester 6* Die Öffnung des V/erkzeuges zur -Entformung der erstarrten Spritzlinge erfolgt in der Ebene 7· Die Spritzlinge werden von den Ausstoßern 8 aus dem Pormnest entfernt»

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 2 bis 4 setzt sich das Heizelement aus einem mittigen Heizstab 9 und einem vorderen sowie einem hinteren Mantelteil 10; 11 zusammen. Durch Isolierscheiben 12; 13 werden die beiden Hantelteile 10; 11 elektrisch untereinander isoliert» Sie sind über den Heizstab 3 miteinander verbunden»

In dem Ausführungsbeispiel nach den Pig. 2 bis 4 erfolgt die Stromzuführung über einen Steckkontakt 14 und einen Kontaktring 15» der mit dem hinteren Mantelteil 11 leitend verbunden ist« Der Stromfluß ist in der Pig, 2 angedeutet* Er geht über den Kontaktring 15» das hintere Mantelteil 11, den Heizstab 9 und das an Masse liegende vor-

-11- .11.10.1979

AP B 29 D/213 428 55 561/24

dere Mantelteil 10. Der Heizstab 9 kann.aus Chrom-Nickel-"· Stahl gefertigt werden» während die Mantelteile 10 und aus- einem Baustahl hergestellt sind₉ Der Heizstab 9 ist mit einer lanzenartigen Spitze 16 ausgerüstet,, die im Querschnitt rechteckig ist und in den'runden Teil des Heizstabes 9 übergeht· Im Heizelement können Temperaturen bis zu 400 ⁰C entstehen» Mit dem vorderen Ende des Heizstabes sind im A^.sführungsbeispiel nach den Pig₆ 1 bis 4 zwei Stege 17; |1S verbunden, die einstückig mit dem vorderen Mantelteil 10 sind und vom Außenrand des Mantelteils in Richtung auf den Heizstab 3 gebogen wurden. Diese Stege 17» 18 begrenzen zusammen mit dem vorderen Ende des Heizstabes 9 die Ausströmöffnungen 5 des Heizelementes© Die ^AusstrÖKiöffnungen> 5 im vorderen Mantelteil 10 beginnen vor der Querschnitt^Verjüngung des Heizstabes '-9. Die seitlichen Ausleger des lanzenartigen Endes 1 β des Heizstabes 9 erstrecken sich durch die Ausströmöffnungen 5 nach außen» Hierdurch wird eine intensive Flächenberührung des vorderen Heizstabendes mit der Kunststoff schmelze erzielt, die zu einem optimalen Wärmetausch zwischen dem Heizstab und der Kunststoffschmelze führt« Auch die Stege 17 heizen je nach Wahl ihrer Querschnitte die Kunstst off schmelze auf, .'.obwohl zwischen dem vorderen Ende .des Heizstabes 9 und den Stegen 17; 18 ein Temperaturabfall vorhanden ist. . -

Durch die beschriebene Gestaltung des vorderen Endes des Heizelementes und den damit geschaffenen Stromkreis wird eine intensive Aufheizung im unmittelbaren. Bereich der Einspritzöffnung zum Formnest des Werkzeuges erzielt.

2 134 3 8:

-12- 11.10,1979

. ^; · · AP B 29 D/213 423

Das vordere Ende des Heizelements ist aber auch so gestaltet, daß es hohe Druckbeanspruchungen aufnehmen kann· In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß aus der Maschinenäüse eine Spritzgießmaschine die Kunststoff-

· . ..· "-. · . ρ schmelze mit einem Druck von ca· 1200 kp/cm in das Werkzeug hineingeschossen wird. Hierbei treten hohe Einspritz- geschwindigkeiten- auf,die unkontrollierbare Strömungsbelastungen mit sich bringen·

Da der Wärmeaustausch zwischen den aktiven Heizern des Heizelements sowie der Kunststoffschmelze direkt stattfindet, ohne zwischengeschaltete Materialien, arbeitet das Heizelement praktisch trägheitslos.

Das rückwärtige 2eil 19 des vorderen·Mantelteils 10 weist einen größeren Durchmesser auf als das übrige Mantelteil und ist in dem Ausführungsbeispiel nach den Pig« 2 und 4 als zylindrische Kammer 20 ausgebildet, die teilweise das hintere Mantelteil 11, den Kontaktring 15 und die beiden Isolierscheiben 12; 13 aufnimmt· Diese Kammer 20 ist über eine Ringmutter 21 verschließbar*

Die 1/Värmebelastungen des Heizelements können dadurch aufgefangen werden, daß eines der Mantelteile als Dehnungsausgleich ausgebildet ist·

Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 das hintere Mantelteil 11 wechselseitig mit

-13- 11.10,1979

AP B 29 D/213 55 561/24

kreisseginentförmigen Einsehnitten 22 versehen (Fig« 5 bis 7)· Diese Einschnitte 22 können im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils liegenden Öffnungsränder im kalten Zustand des Heizelements zusammengepreßt sein,, wie dies in der Pig· 7 aufgezeigt ist„ Stellt die Fig. 7 den Aüsgangszuötand des hinteren Mantelteils dar, so sind in den Pig« 5 und 6 Betriebszustände aufgezeigt, die sich bei eiiner Wärmebelastung des Heizelements ergeben,, Auch idie Pig» 5 kann den Ausgangszustand bilden«

Durch die Einschnitte 22 und durch §ine besondere Wahl der Anordnung kann auch der elektrische Stromfluß be~ einflußt .werdene Hierdurch läßt sich eine Beeinflussung der... O^empeX'-äturfühi'ung im Heizelement erreichen?

In den Innenraum des hinteren Mantelteils 11 strömt die Kunststoffschmelze aus dem Verteilerkanal 2 über Öffnungen 23«

Dem durch den mittigen Heizstab 9; 16 und die Mantelteile 10; 11 begrenzten Strömungskanal für die Kunststoff schmelze ist das Bezugszeichen 24 zugeordnet.

Aus den Pig« 9 und 10 ergibt sich, daß der Heizstab 9 am vorderen Ende fiuch kreuz- oder sternförmig ausgebildet sein kann*. In der Pig« 9 sind dem vorderen Ende des Heizstabes vier Stege 25 zugeordnet, während bei der Konstruktion nach der Fig. 10 drei Stege 26 vorgesehen sind. Diese Stege 25 und 26 sind ebenfalls wie die Stege 1" und 18 in der vorderen Spitze des Heiz- ; elements mit dem Heizstab 9 verbunden»

213438 -H- .11.10.1979

AP B 29 D/213 55 561/24

In den Pig· 11 bis 13 ist das vordere Ende eines Heizelements aufgezeigt, bei dem mit dem Mantelteil 10 verbundenen Stege 27; 28 vor ihrer.Vereinigung mit dem Heizstab 9 um 90° gedreht werden· Durch diese Maßnahme wird der Strömungswiderstand der Kunststoffschmelze im Bereich der vorderen Ausströmöffnungen 5 herabgesetzt» Gleichzeitig wird eine Mischung und Homogenisierung der Kunststoffschmelze erreicht.

In der ^!Fig· 14 ist ein Schnitt nach der Linie- XIV-XIV in der Pig. 12 aufgezeigt, '

Aus den Pig. 15 und 16 ergibt sich, daß auch bei dieser Konstruktion mit den um 90 verdrehten Stegen das vordere Ende des Heizstabes eine von der Lanzenform abweichende Profilierung aufweisen kann« In der Pig« 15 sind ein kreuzförmiger und in der Pig· 16 ein sternförmiger Heizstab dargestellt· Die den Heizstäben zügeordneten Stege' 29 und 30 sind ebenfalls gegenüber dem Mantelteil 10 um 90 gedreht und dann durch Schweißen oder Löten mit der vorderen Spitze des Heizstabes verbunden worden·

Die Fig« 17 zeigt, daß der rückwärtige Teil 19 des vorderen Mantelteils 10 auch viereckig bzw. blockförmig ausgebildet sein kann· Mehreren Heizelementen kann auch ein gemeinsamer Block zugeordnet werden»

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig· 18 und 19 ist das hintere Mantelteil 31 als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. Diese zylindrische Schraubenfeder ist am hinteren Ende über einen Haltesteg 32 mit dem

-15- 11.10.1979

J . .. . AP B 29 D/213 428

55 561/24

Heizstab 9 verbundene Im übrigen stimmt der Aufbau des Heizelements nach der Pig. 18 mit dem nach der Pig· 2 überein»

Das hintere Mantelteil 33 bei dem Ausführungsbeispiel nach den Pig» 20 und 21 ist siebförmig ausgebildet und mit Längssehlitzen 34 versehen. Die die Längsschlitze begrenzenden Stege können bei der Wärmebelastung des Heizelements im Betrieb deformiert v/erden und z. B₈ die in strichpunktierten Linien in der Pig. 21 -ange- . deutete Form-einnehmen*

In der Pig. 22 ist ein Heizelement dargestellt, bei dem das vordere Hantelteil 35 mit Einschnitten 36 versehen ist, die einen Dehnungsausgleich unter dem Einfluß der Wärraebelastung im Betrieb .ermöglichen· Das hintere Mantelteil 37 ist scheibenförmig ausgebildet und mit .Durchströmkanälen 38 zum Einführen . der Kunststoffschmelze in den Strömungskanal 39 ausgerüstete Das vordere Mantelteil 35 ist gegenüber dem hinteren Mantelteil 37 durch eine Isolierscheibe 40' elektrisch isoliert«. Zwischen der Endscheibe der Überwurf iimtt er 41 , die die beiden Mantelteile zueinander -. festlegt j und dem hinteren Mantelteil 37 ist ebenfalls eine Isolierscheibe 42 vorgesehene

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Pig* 23 ist das hintere Mantelteil 43 mit einer Metaliaienibran 44 ausgerüstet j die mit Durchströmbohrungen 45 für die Kunststoff schmelze versehen ist» Die Innenränder der Metallmembran sind fest mit dem Heizstab 9 verbunden^ so daß über die Membran 44 ein Dehnungsausgleich zwischen den Punktioftsteilen des Heizelements vorgenommen v/erden kann.

; .-ν' ' :-2 13438 ^{: ;} :^v: ^ ^; ';^Γ

-16- 11.10.1979

AP B 29 D/213 ' 55 561/24

Die Fig. 24 zeigt ein Heizelement, bei dem das vcxrdere Mantelteil 46 und das hintere Mantelteil 47 gegenüber dem Spritzwerkzeug elektrisch isoliert sind· Als Isolierung dienen die Isolierscheiben 48; 49 und 50 sowie die Hülse 51· Der Strom wird über die Anschlüsse 52 und 53·geleitet. Der Kontaktring 54 und das rückwärtige Teil 55 des vorderen Mantelteils 46 sind in einer zylindrischen Ringkammer I56 angeordnet, die durch eine Ringmutter verschlosse'n wird·

Aus den Pig. 26 und 27 ergibt sich, daß das vordere Ende· des Heizstabes als separates Formteil 58 ausgebildet sein kann. Dieses Formteil 58 kan als Blechstanzteil oder als Prägeteil gestaltet sein· Die Auströmöffnungen werden bei dieser Konstruktion durch Stege begrenzt, die als U-förmiges Formteil 59 ausgebildet sind. Die Formteile werden, wie sich insbesondere aus der Fig. 27 ergibt, formschlüssig zusammengesteckt und dann untereinander bzw, mit dem Heizstab 60 durch Schweißen oder Löten verbunden. , '

Es ist auch denkbar, das vordere Ende des Heizelementes im Sinne der Fig. 28 und 29 zu gestalten«. Bei dieser Konstruktion werden-die die Ausströmöffnungen begrenzenden Stege durch winkelförmige Formteile 61 gebildet, die in der vorderen Spitze des Heizstabes in Ausnehmungen 62 eingesetzt und festgelegt und am anderen Ende mit dem vorderen Mantelteil 63 verbunden -werden» . ·

3 O -.. -17- 11. .-10.1979 ³ . AP B 29 Ρ/213

; 55 561/24

In den erörterten Ausführungsbeispielen wurden Heizstäbe dargestellt, die im Querschnitt eine Kreisform aufweisen«» Es können natürlich auch Heizstäbe eingesetzt v/erden, de- - ren Querschnitt von der Kreisform abweichte

Bs hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Verhältnis der Oberfläche des Heizstabes im Bereich des Strömungskanals zur Innenfläche des Mantels 1 : 1,5 bis 1 : 3»5 und vorzugsweise 1 . :· . 1 bis 1 j3 2U wählen«, Ein optimales Verhältnis ist Ti 2,5* ' ^: . - · ·' ;- - "' ^: '"-".

Wird das Heizelement in diesem Sinne gestaltet, so bil- · det die Kunststoff schmelze-an der .-Innenseite der Hantelteile eine Isolierschicht, die sich für den Betrieb des Heizelements in einer gewissen Stärke als vorteilhaft erwiesen ,hat«. Mach einer Betriebspause und einem erneuten Aufheizen des Heizelements stellt sich die gewünschte· Innenisolierschicht aus dem Material der Kunststoffschmelze wieder ein« ^;

In der Fig» 25 ist ein Heizelement aufgezeigt, bei dem dem Heizstab 64 ein einstückiger Metallmantel 65 zugeordnet ist» Der Heizstab ist am vorderen Ende mit . den Stegen 66 des Mantels 65 verbunden« Die elektrische Isolierung, im Bereich des hinteren Mantelendes zwisohen dem Heizstab 64 und dem Mantel 65 wird über eine Dichtung 67 vorgenommen» Diese Dichtung begrenzt'-auch den Strömungskanal 68 des Heizelements am hinteren Ende,, dem die , Kunststoffschmelze über eine seitliche Einlaßöffnung 69 zugeführt wird* Die Dichtung 67 stützt sich auf einem Innenflansch 70 des Mantels 65 ab* Dieser Innenflansch begrenzt eine Durchiühröffnung für den Heizstab 64· Die Dichtung wird im Mantel 65 über eine Ringinutter 71

2 13 4 3 8 -18- " 11.10.1979 "

.'.'· / AP B 29 D/213

55 561/24 -; .

festgelegt«, ' 0

Die Spitze des Heizelements kann mit einem "Ventilkegel versehen werden, der mit dem Ventilsitz in der Vorkammerbuchse oder im Pormnest abgestimmt ist»

Die beschriebenen Isolierscheiben werden im Betrieb mit hohen Temperaturen belastet· Bei dem Einsatz des Heizelements in einer Maschinendüse treten zusätzlich hohe Druckbelastungen von 5 bis 10 kp/cm auf. Um diese Beanspruchungen aufnehmen zu können, werden die Isolierscheiben großflächig ausgebildet und aus Aluminiumoxid-Keramik gefertigt« Durch die im Betrieb auftretenden axialen Drücke, die von der Maschinendüse aufgenommen werden müssen, treten zusätzliche Schlagbeaiispruchungen der. Isolierscheiben auf*

Claims

2 134 3 8 -19- 11.10.1979

; .·- λ " . AP B 29 D/21 3l

w ' Erflnduii^sahspruoh -.. · ;. . ::

1· Mse für eine Kunststoffspritzgießmaschine, ein Ex-

; ' trudermundstück oder ej.n Heißkanalwerkzeug- mit -einem elektrisch betriebenen Heizelement, das einen Strö-

- / mungskanal für die Kunststoff schmelze, einen Mantel und im Bereich, des vorderen Endes eine'Ausströmöffnung aufweist· und dessen Querschnittsfläche sich zur Düsenspitze verringert, gekennzeichnet dadurch, daß ausschließ-. lieh ein.mittiger, in der vorderen Düsenspitze mit dem

. ; - Mantel verbundener Heizstab (9; 60; 64) vorgesehen ist, .der-Querschnitt des Heizstabes sich zum vorderen Ende verjüngt, zwischen der Verjüngung und dem Schaft' des Heizstab.es ein Teil (16; 58) mit großer Oberfläche ..vorgesehen ist, der maximale Querschnitt des Teiles mit großer Oberfläche gleich oder größer ist als der des

- Schaft querschnitt es und die Verjüngung des Heizstabes und der Teil mit.großer Oberfläche im Bereich der Ausströmöffnungen (5) liegen»

.2· Düse, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Mantel aus'zv/ei ein- oder mehrstückigen Teilen (TO; 11) besteht und~die beiden Mantelteile gegeneinander elektrisch

_: isoliert sind· ,- ; ' .. * ' .. . ' '· ; ' : ;.

.3· Düse,nach Punkt 1,gekennzeichnet dadurch, daß der Mantel (65) einstückig und iin Bereich des hinteren Endes über eine Dichtung (67) gegenüber dem Heizstab (64) elektrisch isoliert ist· ^: '

2 1 3438

-20- .. 11.10.1979 . ; AP B 29 D/213

· ' ·'. 55 561/24

4· Düse nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Dichtung (67) den Strömungskanal (68) des Heizelements am hinteren Ende begrenzt und die Kunststoff schmelze in den Strömungkanal über eine seit-

. liehe Einlaßöffnung (69) zuführbar ist« . ' ·

,5· Düse nach Punkt 3 oder 4» gekennzeichnet'dadurch, daß die Dichtung (67) sich auf einem eine Durchführöffnung für den Heizstab (64) begrenzenden Innenflansch (70) des Mantels (65) abstützt und an der anderen Seite über eine Ringmutter (71) festgelegt ist»

6· Düse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausströmöffnung (5) oder die Ausströmöffnungen im vorderen Mantelteil (10) vor dem Teil (16; 58) des Heizstabes (9) beginnt bzw* beginnen·

7« Düse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die die Ausströmöffnungen (5) begrenzenden Stege (17; 18; 25j 26; 27; 28j 29; 30) einstückig mit dem vorderen Mantelteil sind und von dem·Mantelteil abgebogen sind und vorn zu einer Spitze zulaufen»

8. Düse nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die mit dem Mantel einstückigen Stege (27; 28? 29; 30) nach einer Verdrehung um 90° mit dem vorderen Ende des Heizstabes verbunden sind₀

^J -21- 11.10.1979 ;

' · AP B 29 D/213 428 : '. 55 561/24 ; ;

9«Düse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die die Ausströmöffnungen (5) begrenzenden Stege mit dem vorderen Ende des Heizstabes und mit dem vorderen Mantelteil verbundene Formteile (61) sind₀

10_e_Düse nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das vordere Ende- des'Heizstabes als separates Formteil (58), vorzugsweise als Blechstanzteil oder Prägeteil, ausgebildet ist*-

TIe Düse nach Punkt 9_y gekennzeichnet dadurch, daß die die Ausströmöffnungen begrenzenden Stege als U-fÖrmiges Form« teil (59)» vorzugsweise Blechstanzteil, gestaltet sind«

12« Düse nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch ₉ daß das vordere Ende (16) des Heizstabes (9) lanzenförmig mit recht eckförmig era Quer schnitt ausgebildet ist«

13« Düse nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die seitlichen Ausleger der Lanze sich durch die Ausströmöffnungen (5) nach außen erstrecken«,

14» Düse nach Punkt I₅ gekennzeichnet dadurch, daß das vordere Ende des Heizstabes stern- oder kreuzförmig

gestaltet isto ' . ·/: :'"· - " "

15«.Düse nach Punkt 1 oder -2, gekennzeichnet dadurch, daß der Mantel bzw. die Mantelteile zylindrisch ausgebildet sind«

21 343^ :; ;;'::', ..:> .; -,,: : ; : . ;>·

-22- 11.10.1979

• :/ : . · · .".. AP B 29 D/213

16·Düse·nach Punkt 15» gekennzeichnet dadurch, daß das /-.'..' vordere Mantelteil (10) im Durchmesser abgesetzt ist und das rückwärtige !Beil den großen Durchmesser auf-

17· Düse nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß das rückwärtige Teil als zylindrische Kammer ausgebildet

':." - ist, die teilweise das hintere Mantelteil,^s einen mit dem hinteren Mantelteil verbundenen Kontaktring, mindestens zwei Isolierscheiben aufnimmt und über eine Ringmutter verschließbar ist» ' ' .·, ''' ^:

18_e Düse nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß das rückwärtige Teil eine viereckige Außenkontur auf-

19» Düse nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, d.aß eines der Mantelteile als Dehnungsausgleich ausgebildet ist»

20· Düse nach Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß das hintere Mantelteil (11) wechselseitig mit kreissegmentfqrmigen· Einschnitten (22) versehen ist»
21. Düse nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch» daß das -. hintere Mantelteil als zylindrische Schraubenfeder (31) ausgebildet ist, die am hinteren Ende mit einem am Heizstab (9) befestigten Haltesteg (32) versehen
22. Düse nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß das hintere Mantelteil siebförmig ausgebildet ist und Längsschlitze (34) aufweist_β \

-23- 11.10.1979

, . ·, AP B 29 D/213 428

55 561/24

23· Düse nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das hintere, Kantelteil (37) scheibenförmig ausgebildet ist und mindestens einen Durchströmkanal (38) für die Kunststoffschmelze aufweist»

24» Düse nach Punkt 23» gekennzeichnet dadurch, daß das hintere Mantelteil mit einer am Heizstab festgelegten \ ^; Metallmembran (44) ausgerüstet ist, die mit Durchströmbohrungen (45) für die Kunststoffschmelze versehen ist©

25* Düse nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß im vorderen Mantelteil zueinander versetzte Einschnitte (36) vorgesehen sind und das hintere Mantelteil (37) als Scheibe ausgebildet ist₀ "

2β₀ Düse nach Punkt 21 oder 25? gekennzeichnet dadurch, daß die Einschnitte (22; 36) im Bereich ihrer am Umfang des Mantelteils liegenden Öffnungsränder im kalten Zustand des Heizelements zusammengepreßt sind» >

27« Düse nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das vordere und das hintere Mantelteil (46; 47) gegenüber dem Spritzwerkzeug elektrisch isoliert sind*

28« Düse nach einem der vorhergehenden Punkte·,· gekennzeichnet dadurch, daß der Querschnitt des Heisstabes von der Kreisform abweicht. . . .'.·..-.' - . ..

29« Düse nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Oberfläche des Heizstabes im Bereich des Strömungskanals zur Innenfläche,des Mantels 1 : 1,5 bis 1 ί 3,5, vorzugsweise 1:2 bis 1:3, ist·

213 43S

-24- .. 11.10.1979

, ' ' ν AP B 29 D/213

55 561/24 .

30* Düse nach Punkt 29, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Oberfläche des Heizstabes im Bereich des Strömungskanals zur Innenfläche des Mantels 1 : 2,5 beträgt. '
3.1· Düse nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet • dadurch, daß die Spitze des Heizelementes mit einem Ventilkegel versehen ist, der mit dem Ventilsitz in der Vorkaimnerbuchse oder im Formnest abgestimmt ist.
32. Düse nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierscheiben aus Aluminiumoxid-Keramik gefertigt "' ' . sind. - ' . '·. ; \ ..·...-., -

J* Sgften Zeicftnungen