DE102005024330A1

DE102005024330A1 - Spritzgießdüse mit einer Ringströmungsspitze

Info

Publication number: DE102005024330A1
Application number: DE102005024330A
Authority: DE
Inventors: Fabrice Georgetown Fairy
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2005-12-22
Also published as: DE602005026481D1; US7344372B2; US20050271766A1; ATE499198T1; CA2509110A1; EP1602465A1; US20080113062A1; EP1602465B1; US7611349B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse in einer Spritzgießmaschine, die eine gleichmäßig vermischte Schmelzeströmung in einen Formhohlraum erlaubt. In einem Beispiel wird dies erreicht durch die Verwendung einer Düse, die einen Düsenkörper, mit einem Düsenschmelzekanal, der in Fluidverbindung mit einem Verteilerschmelzekanal steht, und eine Düsenspitze aufweist. Die Düsenspitze umfasst einen ersten Schmelzekanal, der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht und eine Vielzahl von Abgabeschmelzekanälen zwischen dem ersten Schmelzekanal und einem ringförmigen Schmelzekanal aufweist. Der ringförmige Schmelzekanal ist zwischen einer Halte- und/oder Dichtungseinrichtung und der Düsenspitze ausgeformt. Der ringförmige Schmelzekanal umfasst eine Dekompressionskammer, die in Fluidverbindung mit entsprechenden Kanälen der Abgabeschmelzekanäle steht und eine Kompressionskammer zwischen der Dekompressionskammer und einer Form aufweist. Die Druckdifferenz, die sich zwischen den entsprechenden Abgabeschmelzekanälen und der Dekompressionskammer und zwischen der Dekompressionskammer und der Kompressionskammer ausbildet, vermischt das geschmolzene Material zu einer gleichmäßigen und ausgeglichenen Strömung in den Formhohlraum.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend einen Düsenkörper mit einem Düsenschmelzekanal mit einer Längsachse, eine Düsenspitze mit einem ersten Schmelzekanal, der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht und eine erste Schmelzekanal-Längsachse aufweist, und mit einem zweiten Schmelzekanal, der in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal steht, und eine zweite Schmelzekanal-Längsachse aufweist, die im Bezug auf die erste Schmelzekanal-Längsachse geneigt ist, weiter umfassend eine Halte- und/oder Dichtungseinrichtung, die die Düsenspitze in Bezug auf den Düsenkörper positioniert oder die Düsenspitze in Bezug auf einen Formhohlraum abdichtet. Die Düse weist einen zwischen der Düsenspitze und der Halte- und/oder Dichtungseinrichtung ausgebildeten ringförmigen Schmelzekanal auf, so dass die Schmelze durch den ringförmigen Schmelzekanal strömt, bevor sie in den Formhohlraum eintritt.

In vielen heute verfügbaren Spritzgießsystemen umfassen die Systeme eine Spritzgießmaschine mit einer oder mehreren Düsen zum Aufnehmen der Schmelze von einem Verteiler und zum Überführen/Verteilen der Schmelze auf einen oder mehrere Formhohlräume. Dieser Teil einer Spritzgießmaschine wird häufig als ein Kaltläufer- oder Heißläufersystem bezeichnet.

Bei Spritzgießteilen aus verschiedenen Farben muss das geschmolzene Material einer ersten Farbe aus dem System ausgespült werden, so dass das geschmolzene Material einer zweiten Farbe durch die Spritzgießmaschine laufen kann, um Teile aus verschiedenen Farben herzustellen. Restmaterial mit der ersten/nachfolgenden Farbe von geschmolzenem Material verursacht üblicherweise eine Anzahl von Spritzungen mit fehlerhaften Spritzgießprodukten, weil sie eine unerwünschte Mischung von zwei Farben geschmolzenen Materials aufweisen. Es ist normal, dass eine erhebliche Anzahl von Produkten in dieser Weise fehlerhaft sind, und dass eine Vielzahl von Einspritzzyklen notwendig sind, um das Läufersystem zu reinigen, bevor verwendbare Produkte geformt werden.

Zusätzlich oder abgesehen von dem Fall, in dem ein Farbwechsel ein Problem sein kann, können eine einseitige molekulare Ausrichtung und Schweiß-/Strömungslinien eine mögliche Ursache für Schwächen in der strukturellen Integrität, der Genauigkeit der Abmessungen, oder eine unerwünschte Doppelbrechung eines geformten Produkts verursachen.

Daher wird ein System und ein Verfahren benötigt, das wesentlich die Rückstände von geschmolzenen Material in einem Angussbereich einer Spritzgießmaschine reduziert. Zusätzlich oder alternativ wird ein System und ein Verfahren benötigt, zur Unterdrückung oder zur wesentlichen Reduzierung einseitiger molekularer Ausrichtungen und/oder Schweiß-/Strömungslinien in einem geformten Produkt.

Dieses Problem kann mit einer gattungsgemäßen Düse für eine Spritzgießvorrichtung bewältigt werden, in der ein erster Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (352) eine Dekompressionskammer umfasst und ein zweiter Teil (358) des ringförmigen Schmelzkanals (352) eine Kompressionskammer umfasst.

ÜBERSICHT

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung vor. Die Düse umfasst einen Düsenkörper, eine Düsenspitze, eine Halteeinrichtung, und einen ringförmigen Schmelzekanal. Der Düsenkörper weist einen Düsenschmelzekanal auf, der in Fluidverbindung mit einem Schmelzekanal in einem Verteiler stehen kann. Der Düsenschmelzekanal weist eine Düsenschmelzekanal-Längsachse auf. Die Düsenspitze umfasst einen ersten und zweiten Schmelzekanal. Der erste Schmelzekanal steht in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal und weist eine erste Schmelzekanal-Längsachse auf, die koaxial mit der Düsenschmelzekanal-Längsachse ist. Der zweite Schmelzekanal steht in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal und weist eine zweite Schmelzekanal-Längsachse auf, die in einem Beispiel im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Längsachse ist. Die Halteeinrichtung kann verwendet werden, um die Düsenspitze in Bezug auf den Düsenkörper zu positionieren. Der ringförmige Schmelzekanal ist zwischen der Spitze und der Halteeinrichtung ausgeformt.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Düse vor, umfassend einen Düsenkörper und eine Dichtungseinrichtung mit einem ringförmigen Schmelzekanal. Der Düsenkörper weist einen Düsenschmelzekanal auf, der in Fluidverbindung mit einem Schmelzekanal in einem Verteiler stehen kann, mit einer Düsenschmelzekanal-Längsachse. Die Dichtungseinrichtung umfasst erste und zweite Teile. Das erste Teil wird verwendet, um das zweite Teil in Bezug auf den Düsenkörper zu positionieren. Der ringförmige Schmelzekanal ist zwischen dem ersten und zweiten Teil ausgeformt, so dass Schmelze durch den ringförmigen Schmelzekanal strömen kann, vor dem Eintreten beispielsweise in einen Formhohlraum.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine der obigen Düsen aufgenommen in eine Spritzgießmaschine.

Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung als auch die Konstruktion und der Betrieb der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind weiter unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN/FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind und einen Teil der Schutzrechtsschrift bilden, veranschaulichen die vorliegende Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, weiter dazu die Prinzipien der Erfindung zu erklären und dazu dem Fachmann in der entsprechenden Technik es zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu nutzen.
1 stellt eine teilweise Schnittansicht einer Spritzgießmaschine dar, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
2 zeigt eine Seitenschnittansicht einer Düse zur Verwendung in der Maschine aus 1, entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils B der Düse aus 2.
4 zeigt eine Querschnittsansicht der Düse aus 2 entlang der Linie A-A in 2, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5, 6 und 7 zeigen alternative Düsenaufbauten entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
8 und 9 sind Seitenschnitt- und entsprechende Querschnittsansichten einer Düse zum Verwenden in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 und 11 sind Seitenschnitt- und entsprechende Querschnittsansichten für eine Düse zum Verwenden in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 und 13 sind Seitenschnitt- und entsprechende Querschnittsansichten für eine Düse zum Verwenden in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 und 15 sind Seitenschnitt- und entsprechende Querschnittsansichten für eine Düse zum Verwenden in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Düse zum Verwenden in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 und 18 zeigen eine Seitenansicht und eine entsprechende Querschnittsansicht (entlang der Linie F-F), entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils einer Düse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird nun beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen können ähnliche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche Bauteile angeben. Zusätzlich können die Ziffer(n) am lin ken Rand einer Bezugsziffer die Zeichnung bezeichnen, in der die Bezugsziffer erstmalig erscheint.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Überblick
Während besondere Aufbauten und Anordnungen diskutiert werden, ist es selbstverständlich, dass dies nur zu Darstellungszwecken geschieht. Ein Fachmann in der entsprechenden Technik kann erkennen, dass andere Aufbauten und Anordnungen verwendet werden können, ohne sich von dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Es ist offensichtlich für einen Fachmann in der entsprechenden Technik, dass diese Erfindung in einer Vielzahl von anderen Anwendungen auch verwendet werden kann.
Eine oder mehrer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen eine Düse in einer Spritzgießmaschine vor, die eine verbesserte Strömung eines geschmolzenen Material in einen Formhohlraum erlaubt, die die Strömungslinien in einem Spritzgießprodukt wesentlich reduzieren oder unterdrücken kann. In einem Beispiel wird dies erreicht durch die Verwendung einer Düse, die einen Düsenkörper aufweist, mit einem Düsenschmelzekanal, der in Fluidverbindung mit einem Verteilerschmelzekanal stehen kann, und einer Düsenspitze. Die Düsenspitze umfasst einen ersten Schmelzekanal in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal und einem oder mehreren Abgabeschmelzekanälen zwischen dem ersten Schmelzekanal und dem ringförmigen Schmelzekanal.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ringförmige Schmelzekanal zwischen einer Halteeinrichtung und der Düsenspitze ausgebildet. Der ringförmige Schmelzekanal umfasst eine Dekompressionskammer in Fluidverbindung mit den entsprechenden Kanälen der Abgabeschmelzekanäle und einer Kompressionskammer zwischen der Dekompressionskammer und einem Formhohlraum. In dieser Ausführungsform entsteht eine Druckdifferenz in den entsprechenden Abgabeschmelzekanälen und der Dekompressionskammer und zwischen der Dekompressionskammer und der Kompressionskammer, die bewirkt, dass sich das geschmolzene Material in dem Düsenspitzenbereich schneller und wirksamer vermischt als in bekannten Systemen, so dass es in einen Formhohlraum ohne Strömungslinien, d.h. Schweißlinien, eintritt.
In einem Beispiel ist das für die Düsenspitze verwendete Material ein hoch thermisch leitfähiges Material, mit einer Korrosions- und Abnutzungswiderstandsfähigkeit (z.B. verschleißfest). Eine Vielzahl von Bohrungen, d.h. Abgabeschmelzekanäle, sind an einem Punkt angeordnet, in dem die Düsenspitze sich von der Halteeinrichtung trennt. Die Löcher sind mit Bezug auf eine radiale Achse orientiert und können mit Bezug auf eine Längsachse ausgerichtet oder versetzt von dieser Achse angeordnet sein. Die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit wird verwendet, um den Durchmesser der Austrittslöcher zu bestimmen.
In diesem Beispiel ist, und wie oben diskutiert, die Düsenspitze ausgebildet in Verbindung mit der Halteeinrichtung, um den ringförmigen Schmelzekanal mit Dekompressions- und Kompressionskammern aufzuweisen. Die Düsenspitzenlöcher oder -bohrungen enden in der Dekompressionskammer, die eine kreisförmige Strömung des geschmolzenen Materials um die Düsenspitze herum hervorruft, um das geschmolzene Material zu mischen/vermischen. Dann strömt das geschmolzene Material unter dem ansteigenden Druck des geschmolzenen Materials in der Dekompressionskammer durch die Kompressionskammer, die als ein Druckregler und Scherungserzeuger bewirkt. Dieses führt zu einer ringförmigen Strömung in einem heißen Bereich, in dem das geschmolzene Material sich weiter vermischt, um Strömungslinien zu unterdrücken und/oder Farbwechsel zu erleichtern.
Die Kompression des geschmolzenen Materials tritt oberhalb eines Dichtungsbereichs auf, die an einem stromabwärtigen Teil der Halteeinrichtung und des Formangussbereichs vorgesehen sein kann. So ermöglicht in dem Dichtungsbereich eine Verkleinerung der ringförmigen Oberfläche der Düsenspitze eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit und Scherkraft der Schmelze und damit eine Steigerung der relativen Temperatur des geschmolzenen Materials und der Heißläuferbauteile (z.B. der Halteeinrichtung und der Düsenspitze) und dadurch ein Wiederaufschmelzen von erstarrtem, mit der Form in Berührung stehenden Schmelzematerial, was sowohl den Farbwechsel in solchen Anwendungen als auch die Schmelzeströmung verbessert.
Gesamtsystem
1 zeigt ein Spritzgießsystem 100, in dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Das System 100 umfasst eine Spritzhülse 102, die sich durch eine Maschinenplatte 104 erstreckt, zur Verbindung mit einer Maschinendüse (nicht gezeigt), die einen Schmelzestrom unter Druck über die Spritzhülse 102 in das Spritzgießsystem einführt. Von der Spritzhülse 102 strömt die Schmelze in einen Verteilerschmelzekanal 108, der in einem Verteiler 110 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist der Verteiler 110 ein Heißläuferverteiler, der es erlaubt, den Schmelzestrom durch Verteilerauslässe 112 in den in entsprechenden Düsen 116 vorgesehenen Schmelzekanäle 114 zu verteilen. Die Düsen 116 sind in den Düsenbohrungen 118 einer Formplatte 120 positioniert, so dass ein Isolationsluftspalt 119 zwischen Düse 116 und Formplatte 120 vorgesehen ist. Jede Düse 116 steht über einen Formanguss 124 in Fluidverbindung mit einem Formhohlraum 122, so dass der Schmelzestrom durch den Düsenschmelzekanal 114 und eine Düsenspitze 126 in die Formhohlräume 122 eingespritzt werden kann. Ein Heizer 128 umgibt die Düse 116, um die Schmelzeströmung bei einer gewünschten Viskosität zu halten. Kühlkanäle 106 sind in der Formplatte 120 vorgesehen, um ein Kühlen der Formhohlräume 122 zu ermöglichen.
Beispiel thermisch betätigte Düse
2 stellt eine Seitenschnittansicht einer Düse dar, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in der in 1 beschriebenen Umgebung. In dieser Ausführungsform ist eine Düsenspitze 226 als eine torpedoartige Düsenspitze ausgebildet, wie unten detaillierter beschrieben wird. Eine Düse 216 umfasst einen Düsenkörper 230, eine Düsenspitze 226 und eine Halteeinrichtung 232. In einem Beispiel dienen die Düsenspitze 226 und die Halteeinrichtung 232 als eine zweiteilige Düsenspitze/Dichtung. Die Halteeinrichtung 232 positioniert die Düsenspitze 226 in dem Düsenkörper 230. In dieser Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 232 durch Gewinde 234 in einer Außenwand 236 der Halteeinrichtung 232 mit zugehörigen Gewinde 238 in einer Innenwand 240 des Düsenkörpers 230 schraubenförmig verbunden. Wenn Verbunden, stößt eine Schulter 224 der Halteeinrichtung 232 gegen ein gekrümmtes Teil 244 der Düsenspitze 226, um sie am Düsenkörper 230 zu sichern. In einem Beispiel umfast die Halteeinrichtung 232 auch ein Dichtungsteil 245. Die Düsenspitze 226 umfasst ei nen ersten Schmelzekanal 250, der in Fluidverbindung steht mit einem ringförmigen Schmelzekanal 252 ausgebildet zwischen der Düsenspitze 226 und der Halteeinrichtung 232.
In einem Beispiel ist die Halteeinrichtung 232 hergestellt aus einem auf Stahl basierenden, auf Titanium basierenden, auf Keramik basierenden oder auf einem anderen thermisch isolierenden Material.
In einem Beispiel ist die Düsenspitze 226 hergestellt aus einem auf Kupfer basierenden, auf Stahl basierenden oder auf einem anderen thermisch leitfähigen Material.
In einem anderen Beispiel ist die Spitze 226 bimetallisch ausgestaltet und umfasst erste und zweite Teile 246 und 248. In einem Zusammensetzung ist das erste Teil 246 thermisch leitfähiger als das zweite Teil 248, unter Umständen ist das zweite Teil 248 thermisch isolierend ausgebildet. In einer alternativen Zusammensetzung ist das zweite Teil 248 thermisch leitfähiger als das erste Teil 246, unter Umständen ist das erste Teil thermisch isolierend und/oder verschleißfest ausgebildet. In diesem Beispiel besteht ein thermisch leitfähiges Material aus Stahl, Kupfer oder anderen darauf basierenden Materialien. Auch ist in diesem Beispiel ein thermisch isolierendes Material ausgebildet aus Stahl, Titanium, Keramik oder einem anderen darauf basierenden Material. Es ist anzunehmen, dass andere Materialien, die in einer ähnlichen Weise wie die oben beschriebenen wirken, für den durchschnittlichen Fachmann beim Lesen dieser Beschreibung offensichtlich sind und daher als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils B aus 2 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst die Düsenspitze 226 einen ersten Schmelzekanal 350 mit einer Längsachse 351, der an einem stromaufwärtigen Ende in Fluidverbindung mit einem Düsenkörperkanal 214 steht. Der erste Schmelzekanal 350 steht an einem stromabwärtigen Ende in Fluidverbindung mit mindestens einem zweiten Schmelzekanal 254 mit einer Längsachse 353. In einem Beispiel sind die Längsachsen 351 und 353 des ersten und entsprechend des zweiten Schmelzekanals 350 und 354 im Wesentlichen senkrecht in Bezug aufeinander. Zum Beispiel stehen die Längsachsen 351 und 353 in einem Winkel 90° ± 10° relativ zueinander. Der zweite Schmelzekanal 354 steht in Fluidverbindung mit einem ringförmigen Schmelzekanal 352, der zwischen der Düsenspitze 226 und der Halteeinrichtung 232 ausgebildet ist. Der ringförmige Schmelzekanal 352 umfasst einen ersten Teil 356 und einen zweiten Teil 358.
Der zweite Schmelzekanal 354 ist ein Abgabe- oder Ausgangsschmelzekanal, durch den das geschmolzene Material von dem ersten Schmelzekanal 350 zu der Düsenspitze 226 strömt. Der zweite Schmelzekanal 354 kann als eine Bohrung oder ein Loch durch eine Wand der Düsenspitze 226 ausgebildet sein. In Abhängigkeit von der Anwendung und/oder der Materialausbildung der Düsenspitze 226 können bis zu sechs Abgabeschmelzekanäle 354 vorhanden sein. Auch können verschiedene andere Anzahlen von Abgabeschmelzekanäle 354 vorgesehen sein.
In einem Beispiel ist die Längsachse 353 des Abgabeschmelzekanals 354 im Wesentlichen senkrecht oder rechtwinklig zur Längsachse 351 des ersten Schmelzekanals 350. Wie oben diskutiert, kann im Wesentlichen senkrecht für bestimmte Anwendungen ungefähr 90° ± 10° und verschiedene Winkel für andere Anwendungen bedeuten. In einem anderen Beispiel ist die Längsachse 353 des Abgabekanals 354 geneigt in Bezug auf die Längsachse 351 des ersten Schmelzekanals 350.
Der Abgabeschmelzekanal 354 der Düsenspitze 226 wird verwendet, um das geschmolzene Material zum ersten Teil 356 des ringförmigen Schmelzekanals 352 zu übertragen, der in dieser Ausführungsform als Dekompressionskammer fungiert. Der Druck des geschmolzenen Materials in der Dekompressionskammer 356 wird reduziert durch die in der Dekompressionskammer erlaubte Ausdehnung des Materials. Von der Dekompressionskammer 356 strömt das geschmolzene Material in einen zweiten Teil 358 des ringförmigen Schmelzekanals 352, der in dieser Ausführungsform als eine Kompressionskammer fungiert. Durch den begrenzten Aufbau des zweiten Teils 358 erhöht sich der Druck des geschmolzenen Materials, wenn das geschmolzene Material durch die Kompressionskammer 358 in Richtung auf eine Formangussöffnung 224 des Formhohlraums gefördert wird.
Diese Anordnung des ringförmigen Schmelzekanals 352 gleicht die Strömungsgeschwindigkeit und den Druck der im Düsenschmelzekanal 214 vorhandenen Schmelze aus, resultierend in einer ausgeglichen/gleichmäßigen Strömung aus dem ringförmigen Schmelzekanal 352 und in den Formhohlraum 222.
In dieser Ausführungsform ist, durch die „Spülungs"-Eigenschaft der Schmelzeströmung durch den Spitzenbereich der Düse, kein üblicher „Blasenbereich" zwischen der Halteeinrichtung 232, der Spitze 226 und der Formangussöffnung 224. Beispielsweise kann ein „Blasenbereich" angesehen werden als ein Stagnationsbereich zwischen der Halteeinrichtung 232, der Spitze 226 und der Formangussöffnung 224, der sich während der ersten Einspritzung mit Material füllt. Das Material bleibt still stehen und wäscht sich typischerweise nicht zwischen den Einspritzungen aus. In einem Beispiel kann das stagnierende Material verwendet werden, um eine Isolation zwischen der Düsenspitze 226 und einer Form vorzusehen. Entsprechende Druckänderungen in der Schmelze zwischen dem zweiten Schmelzekanal 254 und dem ersten und zweiten Teilen 356 und 358 des ringförmigen Schmelzekanals 352 bewirken, dass das geschmolzene Material zwischen dem Düsenschmelzekanal 214 und dem Formhohlraum 222 mit einer höheren Geschwindigkeit als in üblichen Düsen strömt, und dadurch die Schmelze vermischt und in einem geschmolzenen Zustand gehalten wird, um sie leicht über die Formangussöffnung 224 auszugeben.
In einem Beispiel erlaubt dies eine bessere Zusammensetzung des geschmolzenen Materials, wodurch durch das Vermischen vor dem Formhohlraum 222 Schweiß-/Strömungslinien in dem geformten Produkt reduziert oder eliminiert werden.
Im anderen Beispiel wird durch die Verwendung dieser Anordnung während des Farbwechsels, wie oben diskutiert, das geschmolzene Material mit der vorherigen Farbe aus der Düse 216 im Wesentlichen innerhalb sehr weniger Produktzyklen ausgespült. Dies sind wesentlich weniger als die 50 bis 60 Produktzyklen, die üblicherweise benötigt werden, bevor die vorherige Farbe vollständig aus einer herkömmlichen Düsenanordnung ausgespült ist.
19 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils einer Düse entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Alle in 19 gezeigten Bauteile sind ähnlich zu den in 3 gezeigten und oben beschriebenen, außer dass in dieser Ausführungsform die Dichtung 245 keine Düsenspitze 1926 beinhaltet. Die Düsenspitze 1926 wird in der Düse 216 gehalten durch die Verwendung einer Schraubverbindung zwischen den Gewinden 1970, ausgebildet aus der Düsen spitze 1926 und den Gewinden 1972 ausgebildet in der Düse 216. In anderen Beispielen kann anstelle von Gewinden ebenfalls ein Verschweißen oder andere Kopplungssysteme eingesetzt werden.
Die 4 ist eine Querschnittsansicht der Düse 216 entnommen entlang der Linie A-A in 2 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform werden drei Ausgabeschmelzekanäle 354 verwendet, um die Schmelze von der Düsenspitze 226 zum ringförmigen Schmelzekanal 352 (der eine Dekompression im Teil 356 aufweisen kann) zu transportieren. Eine bestimmte Anzahl von Abgabekanälen 354 ist anwendungsspezifisch, wie es auch die Parameter (Größen) der Abgabeschmelzekanäle 354, der Dekompressionskammer 356 und der Kompressionskammer 358 sind.
Die 5, 6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Düsenspitzen 526, 626 und 726 entsprechend verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei gemeinsame Merkmale in Übereinstimmung mit den vorher beschriebenen Merkmalen nummeriert sind. Der Hauptunterschied zwischen den in diesen Figuren beschriebenen Düsen ist die Anzahl der Abgabeschmelzekanäle 354.
Andere Ausführungsformen umfassen die ersten und zweiten Teile 356, 358 des ringförmigen Schmelzekanals 352 die keine Dekompression- und entsprechend Kompressionsbereiche sondern andere Konfigurationen umfassen.
17 und 18 zeigen eine Seitenansicht und eine entsprechende Querschnittsansicht (entnommen entlang der Linie F-F in 17) einer Düsenspitze 1726 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Düsenspitze 1726 hat eine Vielzahl von Abgabeschmelzekanälen 1754a auf einer ersten Ebene und eine zweite Vielzahl von Abgabeschmelzekanäle 1754b auf einer zweite Ebene. In einem Beispiel sind die Abgabeschmelzekanäle 1754a versetzt angeordnet mit Bezug auf die Abgabeschmelzekanäle 1754b. Dies kann gemacht sein, um beispielsweise eine sich kreuzende Schmelzeströmung vorzusehen. Dies erlaubt zum Beispiel eine wesentliche Reduzierung von Schweiß-/Risslinien im Vergleich zu nur einem einzelnen Abgabeschmelzekanal oder einer Abgabeschmelzekanalumgebung auf einer einzelnen Ebene. In verschiedenen Beispielen kann eine Anzahl von Abgabeschmelzekanäle 1754a auf einer ersten Ebene gleich sein oder eine andere Anzahl als die Anzahl von Abgabekanälen 1754b auf einer zweiten Ebene aufweisen.
18 umfasst alle oben beschriebenen Bauteile aus den 2 und 3 mit der alternativen Düsenspitze 1726, wie oben für 17 beschrieben. In dem in 18 gezeigten Beispiel treten die Abgabeschmelzekanäle 1754a und 1754b von einem ersten Schmelzkanal 350 aus in einen ersten Teil 356 eines ringförmigen Schmelzkanals 352 ein.
8 und 9 sind Seitenansichten und entsprechende Querschnittsansichten (Blick in die Linie B-B) einer Düse zur Verwendung in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Düse 816 umfasst einen Düsenschmelzekanal 840 in einem Düsenkörper 830. Eine Düsenspitze 826 ist in Bezug auf den Düsenkörper 830 positioniert durch die Verwendung einer Halteeinrichtung 832. Ein ringförmiger Schmelzekanal 852 ist zwischen der Düsenspitze 826 und der Halteeinrichtung 832 ausgebildet. Die Düsenspitze 826 umfasst einen ersten Schmelzekanal 850 und einen zweiten Abgabeschmelzekanal 854. Der ringförmige Schmelzekanal 852 umfasst einen ersten Teil 856 und einen zweiten Teil 858. Die meisten Merkmale aus den 8 und 9 sind gleichartig zu den ähnlich nummerierten Merkmalen in den oben beschriebenen Ausführungsformen, es sei denn, es ist anderweitig vermerkt. Wie am besten in 9 zu sehen ist, ist ein Hauptunterschied in dieser Ausführungsform die Anzahl der Abgabeschmelzekanäle 854, die in diesem Beispiel drei sind.
10 und 11 sind Seitenansichten und entsprechende Querschnittsansichten (Blick in die Linie C-C) einer Düse zur Verwendung in der Maschine aus 1, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Düse 1016 umfasst einen Düsenschmelzekanal 1014 in einem Düsenkörper 1030. Eine Düsenspitze 1026 ist in Bezug auf den Düsenkörper 1030 positioniert durch die Verwendung einer Halteeinrichtung 1032. Ein ringförmiger Schmelzekanal 1052 ist zwischen der Düsenspitze 1026 und der Halteeinrichtung 1032 ausgebildet. Die Düsenspitze 1026 umfasst einen ersten Schmelzekanal 1050 und einen zweiten Abgabeschmelzekanal 1054. Der ringförmige Schmelzekanal 1052 umfasst einen ersten Teil 1056 und einen zweiten Teil 1058. Die meisten Merkmale aus den 10 und 11 sind gleichartig zu den ähnlich nummerierten Merkmalen in den oben beschriebenen Ausführungsformen, es sei denn, dass es anderweitig ver merkt ist. Wie am besten in 11 zu sehen ist, ist ein Hauptunterschied in dieser Ausführungsform, die Anzahl der Abgabeschmelzekanäle 1054, die in diesem Beispiel sechs ist.
12 und 13 sind Seitenansichten und entsprechende Querschnittsansichten (Blick in die Linie D-D) einer Düse für die Verwendung in der Maschine aus 1, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Düse 1216 umfasst einen Düsenschmelzekanal 1214 in einem Düsenkörper 1230. Eine Düsenspitze 1226 ist in Bezug auf den Düsenkörper 1230 positioniert durch die Verwendung einer Halteeinrichtung 1232. Ein ringförmiger Schmelzekanal 1252 ist zwischen der Düsenspitze 1226 und der Halteeinrichtung 1232 ausgebildet. Die Düsenspitze 1226 umfasst einen ersten Schmelzekanal 1250 und einen zweiten Abgabeschmelzekanal 1254. Der ringförmige Schmelzekanal 1252 umfasst einen ersten Teil 1256 und einen zweiten Teil 1258. Die meisten Merkmale aus den 12 und 13 sind gleichartig zu den ähnlich nummerierten Merkmalen der oben beschriebenen Ausführungsformen, es sei denn, dass es anderweitig vermerkt ist. Wie es am besten in 13 zu sehen ist, ist ein Hauptunterschied in dieser Ausführungsform die Anzahl der Abgabeschmelzekanäle 1254, die in diesem Beispiel drei ist.
14 und 15 sind Seitenansichten und entsprechende Querschnittsansichten (Blick in die Linie E-E) einer Düse zur Verwendung in der Maschine aus 1, entsprechend einer Ausfürungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Düse 1416 umfasst einen Düsenschmelzekanal 1414 in einem Düsenkörper 1430. Eine Düsenspitze 1426 ist in Bezug auf den Düsenkörper 1430 positioniert durch die Verwendung einer Halteeinrichtung 1432. Ein ringförmiger Schmelzekanal 1452 ist zwischen der Düsenspitze 1426 und der Halteeinrichtung 1432 geformt. Die Düsenspitze 1426 umfasst einen ersten Schmelzenkanal 1450 und einen zweiten Abgabeschmelzekanal 1454. Der ringförmige Schmelzkanal 1452 umfasst einen ersten Teil 1456 und einen zweiten Teil 1458. Die meisten Merkmale der 14 und 15 sind gleichartig zu den ähnlich nummerierten Merkmalen der oben beschriebenen Ausführungsformen, es sei denn, dass es anderweitig vermerkt ist. Wie am besten in 15 zu sehen ist ein Hauptunterschied in dieser Ausführungsform die Anzahl die Abgabeschmelzekanälen 1454, die in diesem Beispiel drei ist.
Beispielhafte ringförmige Schmelzekanalabmessungen
16 ist eine Seitenschnittansicht eines Teils einer Düse zur Verwendung in der Maschine aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein ringförmiger Schmelzekanal 1656 definiert zwischen einer Düsenhülse 1640 und einer Halteeinrichtung 1642. Der ringförmige Schmelzekanal 1656 umfasst einen ersten Innendurchmesser D1 gebildet in einem ersten Teil 1658 des ringförmigen Schmelzekanals 1656 und einen zweiten Innendurchmesser D2 gebildet in einem zweiten Teil 1660 des ringförmigen Schmelzekanals 1656. In diesem Beispiel ist D1 kleiner als D2. Diese Figur zeigt weiter einen Außendurchmesser D3 des ringförmigen Schmelzekanals 1656.
Schlussfolgerung
Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben sind, ist es selbstverständlich, dass sie als Beispiele und nicht als Beschränkung präsentiert sind. Es ist offensichtlich für einen Fachmann in der entsprechenden Technik, dass dabei verschiedene Änderungen in der Form und im Detail gemacht werden können, ohne sich dadurch von dem Umfang der Erfindung zu entfernen. Somit sollte die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt werden, sondern sollte nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und ihren äquivalenten Formen definiert sein.
Es ist selbstverständlich, dass der Abschnitt der detaillierten Beschreibung und nicht der Abschnitt der Übersicht vorgesehen ist, zur Auslegung der Ansprüche verwendet zu werden. Der Überblicksabschnitt kann eine oder mehrere aber nicht alle beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie durch den (die) Erfinder vorgesehen, darlegen und ist daher nicht geeignet, die vorliegende Erfindung und die beigefügten Ansprüche in irgendeiner Weise zu begrenzen.

Claims

Eine Düse (116) in einer Spritzgießvorrichtung (100), umfassend: einen Düsenkörper (230) mit einem Düsenschmelzekanal (214), der Düsenschmelzekanal (214) weist eine Längsachse (351) auf; eine Düsenspitze (226) umfassend, einen ersten Schmelzekanal (350), der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal (214) steht, der erste Schmelzekanal (350) weist eine erste Schmelzekanal-Längsachse (351) auf, und einen zweiten Schmelzekanal (354), der in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal (350) steht und eine zweite Schmelzenkanal-Längsachse (353) aufweist, die in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Längsachse (351) geneigt ist; eine Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232), die die Düsenspitze (226} in Bezug auf den Düsenkörper (230) positioniert und/oder die die Düsenspitze (226) in Bezug auf einen Formhohlraum (222) abdichtet; und einen ringförmigen Schmelzekanal (352), der in Fluidverbindung mit dem zweiten Schmelzekanal (354) steht, der ringförmige Schmelzekanal ist zwischen der Düsenspitze (226) und der Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232) ausgebildet, so dass die Schmelze durch den ringförmigen Schmelzekanal (352) strömt, bevor sie in den Formhohlraum (322) eintritt; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (252) eine Dekompressionskammer umfasst und ein zweiter Teil (358) des ringförmigen Schmelzekanals (252) eine Kompressionskammer umfasst.
Die Düse (116) nach Anspruch 1, wobei zwischen der Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232), der Düsenspitze (226) und der Formangussöffnung (224) ein Strömungsbereich ausgebildet ist, so dass die Schmelze von dem ringförmigen Schmelzekanal (352) durch den Strömungsbereich strömt bevor sie in den Formhohlraum (222) eintritt.
Die Düse (116) nach Anspruch 2, wobei der Strömungsbereich blasenbereichsfrei (stagnationsbereichsfrei) ist.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232) umfasst: ein Halteteil, das die Düsenspitze (226) in Bezug auf den Düsenkörper (230) positioniert; und ein Dichtungsteil, das die Düsenspitze (226) gegen eine Formplatte (120) isoliert.
Die Düse (116) nach Anspruch 4, wobei der Dichtungsteil die Formplatte (120) berührt.
Die Düse (116) nach Anspruch 5, wobei der Dichtungsteil den Formhohlraum (222) berührt.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Schmelzekanal-Längsachse (253) im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Längsachse (351) steht.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen drei und sechs zweite Schmelzekanäle (354) der Düsenspitze vorhanden sind.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zweite Schmelzekanal (354) der Düsenspitze eine Bohrung oder ein Loch umfasst.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: erste und zweite Kanäle (1754a,1754b) des zweiten Schmelzekanals (354) vorhanden sind; der Erste (1754a) des zweiten Schmelzekanals (354) entlang einer Ersten der zweiten Schmelzekanal-Längsachsen (353) positioniert ist; und der Zweite (1754b) der zweiten Schmelzenkanäle (354) entlang einer Zweiten der zweiten Schmelzekanal-Längsachsen (353) positioniert ist, die parallel zu und beabstandet von der Ersten der zweiten Schmelzekanal-Längsachsen (353) ist.
Die Düse (116) nach Anspruch 10, wobei jeder der ersten und zweiten Kanäle (1754a,1754b) der zweiten Schmelzekanäle (354) eine Vielzahl von zweiten Schmelzekanälen (354) umfasst.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der zweite Teil (358) des ringförmigen Schmelzekanals (352) eine Kompressionskammer umfasst, angrenzend an den ersten Teil (356) der ringförmigen Kammer (352).
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (352) in Fluidverbindung mit dem zweiten Schmelzekanal (354) der Düsenspitze steht und der zweite Teil (358) des ringförmigen Schmelzekanals (352) in Fluidverbindung mit dem ersten Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (352) steht.
Die Düse (116) nach Anspruch 13, wobei der erste Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (352) einen ersten Durchmesser D1 aufweist und der zweite Teil (358) des ringförmigen Schmelzekanals (352) einen zweiten Durchmesser D2 aufweist, wobei der zweite Durchmesser D2 kleiner als der erste Durchmesser D1 ist.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Düsenspitze (226) aus einem thermisch leitfähigem Material hergestellt ist.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Düsenspitze (226) einen ersten Abschnitt (246), hergestellt aus einem thermisch leitfähigen Material, und einem zweiten Abschnitt (248), hergestellt aus einem thermisch isolierenden Material, umfasst.
Die Düse (116) nach Anspruch 16, wobei das thermisch isolierende Material ein auf Titanium basierendes Material umfasst.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Düsenspitze (226) einen ersten Abschnitt (246), hergestellt aus einem thermisch leitfähigen Material, und einem zweiten Abschnitt (248), hergestellt aus einem verschleißfesten Material, umfasst.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das thermisch leitfähige Material entweder ein auf Kupfer basierendes Material oder ein auf Stahl basierendes Material umfasst.
Die Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232) hergestellt ist aus Stahl, Titanium oder Keramik.
Eine Spritzgießvorrichtung (100), umfassend: einen Verteiler (110) mit mindestens einem Verteilerschmelzekanal (108); mindestens eine Düse (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, die einen Düsenkörper (230) aufweist und einen Düsenschmelzekanal (114,214) mit einer Längsachse (351) umfasst; eine Düsenspitze (126,226) umfassend, einen ersten Schmelzekanal (350), der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal (114,214) steht, der erste Schmelzekanal (350) weist eine erste Schmelzekanal-Längsachse (351) auf, und einen zweiten Schmelzekanal (354), der in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal (350) steht und eine zweite Schmelzekanal-Längsachse (353) aufweist, die in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Längsachse (351) geneigt ist; einen Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232), die die Düsenspitze (126,226) in Bezug auf den Düsenkörper (230) positioniert und/oder eine Dichtung zwischen der Düse (116) und der Formhohlraumplatte (120) vorsieht; einen ringförmigen Schmelzekanal (352), der zwischen der Düsenspitze (126,226) und der Halte- und/oder Dichtungseinrichtung (232) ausgebildet ist, so dass die Schmelze durch den ringförmigen Schmelzekanal (352) strömt, bevor sie in einen Formhohlraum (122,222) eintritt; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (356) des ringförmigen Schmelzekanals (352) eine Dekompressionskammer umfasst und ein zweiter Teil (258) des ringförmigen Schmelzekanals (352) eine Kompressionskammer umfasst.
Spritzgießvorrichtung (100) nach Anspruch 21, weiter umfassend: eine Formhohlraumplatte (120) mit einer Formangussöffnung (124) und einer Düsenbohrung (118), wobei der Düsenkörper (230) in der Düsenbohrung (318) positioniert ist, der Düsenschmelzekanal (114,214) steht in Fluidverbindung mit dem Verteilerschmelzekanal (108), und die Düsenspitze (126,226) steht in Fluidverbindung mit der Formangussöffnung (124); eine Halte- und Dichtungseinrichtung (232), in der ein Halteteil die Düsenspitze (126,226) in Bezug auf den Düsenkörper (230) positioniert und ein Dichtungsteil eine Dichtung zwischen dem Formangussbereich und einem Isolationsluftspalt (119) in der Düsenbohrung (118) vorsieht.