DE10103862A1

DE10103862A1 - Sperrhülse für eine Rückstromsperre sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10103862A1
Application number: DE10103862A
Authority: DE
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-14
Also published as: EP1226920B1; ATE263668T1; DE50200324D1; EP1226920A1

Abstract

Eine Rückstromsperre für eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen weist ein Führungselement (12) und eine daran axial begrenzt verschiebbaren Sperrhülse (15) auf, der das Führungselement (12) mit einer Anlagefläche (14a) als Anschlag für einen verschleißarmen Bereich der Sperrhülse dient. Dadurch, dass der verschleißarme Bereich durch einen Ring (16) gebildet ist, der in einer der Anlagefläche (14a) zugewandten Aufnahmebohrung (15b) der Sperrhülse (15) für den Ring (16) aufgenommen ist, und dass die Sperrhülse über ihren gesamten Außendurchmesser und über die gesamte Länge der Sperrhülse mit demselben Material mit dem Plastifizierzylinder (10) in Wirkverbindung steht, wird eine den Verschleiß reduzierende, günstig herstellbare Sperrhülse für eine Rückstromsperre geschaffen und ein zuverlässiges Verfahren zur Herstellung einer solchen Rückstromsperre zur Verfügung gestellt (Fig. 1).

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Rückstromsperre mit einer Sperrhülse für eine Spritz gießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderem plastifizierbaren Massen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Her stellung derselben nach dem Oberbegriff des Anspruches 6.

Stand der Technik

Beim Spritzgießen von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Materialien werden insbesondere bei Kunststoff-Spritzgießmaschinen Förderschnecken ein gesetzt, die in Plastifizierzylindern axial verschiebbar und zum Plastifizieren und zum Fördern des plastifizierten Materials drehbar sind. Zum Einspritzen des in Folge der Reibung und zusätzlicher Heizelemente plastifizierten Materials in ei nen Formhohlraum wird vor die Förderschnecke ein Dosiervolumen dosiert, das anschließend mit der Förderschnecke als Kolben in den Formhohlraum einge spritzt wird. Hierzu wird die Förderschnecke im Plastifizierzylinder axial bewegt. Um zu vermeiden, dass bei diesem Einspritzvorgang plastifiziertes Material zu rückfließt, werden stirnseitig an der Förderschnecke Rückstromsperren einge setzt. Diese Rückstromsperren besitzen eine Sperrhülse, die an einem Grund körper der Rückstromsperre axial beweglich gehalten ist. So lange Material vor die Förderschnecke dosiert wird, gibt die Sperrhülse den Durchgang für das pla stifizierte Material frei. Beim Einspritzen hingegen wird die Sperrhülse gegen ei nen Sitzring der Förderschnecke gepresst und dichtet dabei den Raum vor der Förderschnecke gegenüber dem Raum hinter der Rückstromsperre ab.

Beim Dosieren, das heisst bei rücklaufender rotierender Förderschnecke wird die Sperrhülse vom Sitzring abgehoben und gegen die Anlageflächen von am Kopf des Grundkörpers angeordneten Flügeln gedrückt. Die Sperrhülse dreht sich mit - infolge der Reibung an der Wand des Plastifizierzylinders - gegenüber der För derschnecke reduzierter Geschwindigkeit während der Drehung der Förder schnecke mit, wobei es zu einem Trockenlauf zwischen den Anlageflächen der Flügel und der Sperrhülse und somit zu erhöhtem Verschleiß kommen kann.

Um diesem Verschleiß entgegen zu wirken, wurde unter anderem in der DE 198 49 472 A1 vorgeschlagen, an den der Sperrhülse zugewandten Flächen der Flü gel Auflagelelemente anzuordnen, wobei zumindest die Auflageflächen dieser Auflageelemente aus einem verschleißarmen Werkstoff aufgebaut sind. Ergän zend kann auch die Anlagefläche der Sperrhülse ebenfalls aus verschleißarmem Werkstoff aufgebaut sein. Durch diese Maßnahmen soll der hohe Verschleiß der Rückstromsperren abgebaut werden und/oder örtliche Schädigungen der Spritz gießmasse an der Berührungsfläche zwischen Sperrhülse, Flügel und Plastifi zierzylinder sollen vermieden werden. Allerdings muss beim Zusammenfügen von Sperrhülse und verschleißarmen Material ein entsprechender Positionie rungsaufwand betrieben werden, insbesondere ist es erforderlich, während des Verbindungsprozesses die verschleißarmen Elemente sorgfältig zu zentrieren, um eine aufwändige Nachbearbeitung zu vermeiden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine den Verschleiß reduzierende, günstig herstellbare Sperrhülse für eine Rückstromsperre zu schaffen und ein zuverlässiges Verfah ren zur Herstellung einer solchen Rückstromsperre zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Rückstromsperre mit den Merkmalen des An spruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 5 ge löst.

Wie im Stand der Technik wird verschleißarmes Material im Übergangsbereich zwischen Sperrhülse und Führungselement vorgesehen, allerdings wird ein Ring aus verschleißarmem Material mit einer Zentrierhilfe in Form einer Aufnahmebohrung vorgesehen. Die Sperrhülse steht dadurch über ihren gesamten Außen durchmesser und über ihre gesamte Länge mit demselben Material, nämlich dem meist gegenüber dem verschleißarmen Material günstigeren Material ihres Grundkörpers mit dem Plastifizierzylinder in Wirkverbindung steht, so dass es nicht aufgrund verschiedener Materialkombinationen zu einem unterschiedlichen Verschleiß zwischen Sperrhülse und Plastifizierzylinder kommen kann. Die Auf nahmebohrung, die durch Bohren bzw. Drehen leicht und positionsgenau her stellbar ist, erleichtert zudem den Zusammenbau, da auf eine aufwändige Zen triervorrichtung verzichtet werden kann. Damit läßt sich die Sperrhülse schneller und damit günstiger herstellen und vor allem lassen sich aufwändige Nacharbei ten vermeiden.

Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 bilden zur Verringerung des Verschleiß weiter Ring und Sperrhülse eine geschlossene Kante bzw. Fläche aus, so dass der Ring radial nach außen vollflächig von der Sperrhülse überdeckt ist. Damit wird vermieden, dass es im Übergangsbereich zwischen Ring bzw. Sperrhülse und Plastifizierzylinder zu einer Ablagerung von plastifiziertem Material kommt, dass dort verkokt und den Verschleiß auch des Plastifizierzylinders erhöht.

Um dennoch einen zuverlässigen Verschleißschutz zu gewährleisten, wird bei einer Ausgestaltung nach den Ansprüchen 3, 4 und 7 ein im Verhältnis zum Durchmesser des Rings schmaler Umgriff an der Sperrhülse als Berandung der Aufnahmebohrung stehengelassen, so dass im Gebrauchszustand, wenn das verschleißarme Material des Rings auf die verschleißarmen Elemente am Füh rungselement trifft, tatsächlich nur verschleißarme Werkstoffe miteinander in Be rührung kommen.

Vorzugsweise kann nach Anspruch 8 insbesondere beim Einlöten des Rings in die Sperrhülse in einem Arbeitsgang die Verbindung zwischen Ring und Sperrhülse hergestellt werden und gleichzeitig die Sperrhülse gehärtet werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der beigefügten Figuren näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Plastifizierzylinder im Bereich des Füh rungselements einer Rückstromsperre,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Sperrhülse,

Fig. 3 eine Ansicht der Sperrhülse gemäß Fig. 2 von links.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt den Teil eines Plastifizierzylinders 10 einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Materialien wie zum Beispiel keramische oder pulvrige Massen. Im Plastifizierzylinder wird zugeführ tes Material durch Reibung und zusätzliche, zeichnerisch nicht dargestellte Hei zelemente plastifiziert. Durch die Förderschnecke 11 im Plastifizierzylinder 10 wird das plastifizierte Material vor die Förderschnecke, in Fig. 1 links vom Füh rungselement 12 gefördert. Am Kopf der Förderschnecke 11 ist ein Führungs element 12 als Teil einer Rückstromsperre angebracht, zu der ferner die zylindri sche Sperrhülse 15 gehört. Das Führungselement 12 weist einen Grundkörper 12c auf, der mittig einen verjüngten Bereich besitzt, an dem die Sperrhülse 15 axial begrenzt beweglich angeordnet ist. Die Sperrhülse 15 steht mit ihrem Au ßendurchmesser über ihre Länge mit der Innenwandung des Plastifizierzylinders 10 in Wirkverbindung.

Das Führungselement 12 ist in einer Bohrung 11a der Förderschnecke 11 mit einem Anschluß 12a befestigt. Im Übergangsbereich zwischen Führungselement 12 und Förderschnecke 11 ist ein Sitzring 13 angeordnet, der im geschlossenen Zustand der Rückstromsperre der Sperrhülse 15 als Anschlag dient, wie dies in Fig. 1 in der unteren Hälfte dargestellt ist. In der oberen Hälfte hingegen ist die Rückstromsperre offen, wobei die Sperrhülse 15 an den Flügeln 12b des Füh rungselements 12 zur Anlage kommt, so dass Material zwischen den Flügeln in den Raum vor die Förderschnecke dosiert werden kann. Das Führungselement weist wenigstens zwei Flügel 12b, im Ausführungsbeispiel 4 Flügel auf, von de nen in Fig. 1 drei zu erkennen sind.

Im Übergangsbereich zwischen Sperrhülse 15 und den Flügeln 12b des Grund körpers 12c sind verschleißarme Elemente 14 angeordnet, die dort eine Anlage fläche 14a für die Sperrhülse 15 bilden. Diese verschleißarmen Elemente 14 werden in Bohrungen der Flügel 12b so eingebracht, dass die verschleißarmen Elemente 14 im Gebrauchszustand des Führungselements 12 mit dieser Anlage fläche 14a der Sperrhülse 15 zugewandt sind. Dies erfolgt dadurch, dass die ver schleißarmen Elemente in die Bohrungen eingefügt und dort befestigt werden.

Mit diesen verschleißarmen Elementen 14 steht eine verschleißarme Fläche der Sperrhülse 15 in Wirkverbindung. Dieser Bereich aus verschleißarmem Material wird durch einen Ring 16 gebildet, der in eine Aufnahmebohrung 15b der Sperrhülse eingesetzt wird, die der Anlagefläche 14a zugewandt ist. Die Anlage fläche 14a wird hier durch die verschleißarmen Elemente 14 gebildet, könnte aber auch durch das Führungselement 12 selbst gebildet sein. In der Aufnahme bohrung 15b wird der Ring 16 paßgenau zentriert. Die Sperrhülse 15 ist dadurch über ihren gesamten Außendurchmesser und über ihre gesamte Länge mit dem selben Material mit dem Plastifizierzylinder 10 in Wirkverbindung steht, so dass es nicht aufgrund verschiedener Materialkombinationen zu einem unterschiedli chen Verschleiß zwischen Sperrhülse 15 und Plastifizierzylinder 10 kommen kann. Um den Verschleiß weiter zu verringern, bilden Ring 16 und Sperrhülse 15 in Richtung auf die Flügel 12b des Führungselement 12 eine geschlossene, sich bis zur Innenwandung des Plastifzierzylinders 10 erstreckende Kante 15c bzw. Fläche aus, so dass also der Ring radial nach außen vollflächig von der Sperrhülse 15 überdeckt ist. Damit wird vermieden, dass es im Übergangsbe reich zwischen Ring 16 bzw. Sperrhülse 15 und dem Plastifizierzylinder zu einer Ablagerung von plastifiziertem Material kommt, dass dort verkokt und die Rei bung unter Zunahme des Verschleiß auch des Plastifizierzylinders erhöht.

Die Aufnahmebohrung weist einen im Verhältnis zum Durchmesser des Rings 16 schmalen Umgriff 15a für den Ring auf, so dass aufwändige Zentriereinrichtun gen entfallen, da der Umgriff eine gute Positioniergenauigkeit beim Fügen zwi schen Ring 16 und Sperrhülse 15 mit sich bringt. Vor allem aber ist gewährlei stet, dass nur der verschleißarme Bereich des Rings 16 und nicht das Material der Sperrhülse 15 mit dem Führungselement 12 in Berührung kommt. Der Ring 16 liegt damit an der Sperrhülse 15 nur außenseitig und mit einer Planseite an. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich mittig einen Umgriff als Positionierhilfe anstelle des außenseitigen Umgriffs 15a oder zusätzlich zu diesem stehen zu lassen. Insbesondere beim Fügen durch Löten wird der Lötprozess und der Här tungsprozess der Sperrhülse mit ihren beiden Materialien in einem Arbeitsgang durchgeführt. Gleichwohl kann der Ring auch eingeschrumpft, geschweißt oder geklebt werden.

Die Anlagefläche 14a wird durch nachträgliches Abarbeiten von Teilen der Wan dung der Bohrung unter zumindest teilweisem Freisetzen der verschleißarmen Elemente 14 hergestellt, wobei bedarfsweise auch Teile der verschleißarmen Elemente 14 wieder nachbearbeitet bzw. abgearbeitet werden. Es werden also die verschleißarmen Elemente 14 in die Bohrungen eingesetzt, die vorzugsweise bereits in den Flügeln 12b des Rohkörpers vorhanden sind, die eigentliche Kon tur der Flügel 12b wird jedoch erst nachträglich hergestellt. Vorzugsweise sind die Bohrungen im Wesentlichen radial zur Mittelachse m-m des als Führungsbol zen ausgebildeten Führungselements 12 eingebracht, so dass beim Freisetzen der verschleißarmen Elemente die Anlagefläche 14a durch die Seitenflächen der verschleißarmen Elemente gebildet wird.

Das Führungselement 12 bildet damit seine Anlagefläche 14a quer zur Längser streckung der verschleißarmen Elemente 14 und damit an der Längsseite der verschleißarmen Elemente aus. Dadurch ist es möglich, dass sich die verschleiß armen Elemente 14 im Wesentlichen entlang der stirnseitigen, der Sperrhülse 15 zugewandten Kante der Flügel 12b erstrecken, so dass über einen verhältnismä ßig langen Bereich eine verschleißfeste Zone gebildet wird. Das verschleißarme Element 14 ist vorzugsweise ein beim Einbringen in die Bohrung zylindrischer Stift, der über einen etwas geringeren Durchmesser als die Bohrung verfügt.

Bezugszeichenliste

10

Plastifizierzylinder

11

Schnecke

11

a Ausnehmung

12

Führungselement

12

a Anschluss

12

b Flügel

12

c Grundkörper

13

Sitzring

14

Verschleißarmes Element

14

a Anlagefläche

15

Sperrhülse

15

a Umgriff

15

b Aufnahmebohrung

15

c Kante

16

Ring
m-m Mittelachse

Claims

1. In einem Plastifizierzylinder (10) aufgenommene Rückstromsperre für eine Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderen plastifi zierbaren Massen mit einem Führungselement (12) und einer daran axial be grenzt verschiebbaren, im Wesentlichen zylindrischen Sperrhülse (15), der das Führungselement (12) mit einer Anlagefläche als Anschlag für einen ver schleißarmen Bereich der Sperrhülse dient und die mit ihrem Außendurch messer über die Länge der Sperrhülse (15) mit der Innenwandung des Plasti fizierzylinders (10) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleißarme Bereich durch einen Ring (16) gebildet ist, der in einer der Anlagefläche (14a) zugewandten Aufnahme bohrung (15b) der Sperrhülse (15) für den Ring (16) aufgenommen ist, und dass die Sperrhülse über ihren gesamten Außendurchmesser und über die gesamte Länge der Sperrhülse mit demselben Material mit dem Plastifizierzy linder (10) in Wirkverbindung steht.

2. Rückstromsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (16) und die Sperrhülse (15) in Richtung auf die Flügel (12b) des Führungs element (12) eine geschlossene, sich bis zur Innenwandung des Plastifzierzy linders (10) erstreckende Kante (15c) bilden.

3. Rückstromsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (15b) außenseitig durch einen im Verhältnis zum Durch messer des Rings (16) schmalen Umgriff (15a) begrenzt ist.

4. Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass der Ring (16) an der Sperrhülse (15) nur außenseitig und mit einer Planseite anliegt.

5. Rückstromsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ring in der Aufnahmebohrung paßgenau zentriert ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Sperrhülse (15) für eine in einem Plastifizier zylinder aufgenommenen Rückstromsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der dem Führungselement (12) der Rückstromsperre zugewandten Ende der Sperrhülse (15) ein verschleißarmer Bereich ange bracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass am dem Führungselement (12) zugewandten Ende der Sperrhülse (15) eine Aufnahmebohrung (15b) eingebracht wird, in der ein Ring (16) aus verschleißarmen Material als verschleißarmer Bereich so eingepaßt wird, dass die Sperrhülse (15) über ihren gesamten Außen durchmesser und über die gesamte Länge der Sperrhülse mit demselben Material mit dem Plastifizierzylinder (10) in Wirkverbindung steht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen der Aufnahmebohrung (15b) ein im Verhältnis zum Durchmesser der Auf nahmebohrung (15b) schmaler Umgriff (15a) stehen gelassen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (16) in die Aufnahmebohrung (15b) eingelötet wird und dabei gleichzeitig die Sperrhülse (15) gehärtet wird.