DE102006005643A1

DE102006005643A1 - Heisskanalnadelventil

Info

Publication number: DE102006005643A1
Application number: DE200610005643
Authority: DE
Inventors: Thomas Wich; Manfred Lausenhammer; Rainer Petry
Original assignee: MHT Mold and Hotrunner Technology AG
Current assignee: MHT Mold and Hotrunner Technology AG
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nadelventil mit einer Verschlußnadel (3, 103) und einem mit der Verschlußnadel verbundenen Kolben, der in einer Zylinderbuchse zwischen mindestens zwei Positionen hin- und herbewegbar ist, wobei das Ventil in einer ersten Position geöffnet und in einer zweiten Position geschlossen ist. Um ein Nadelventil für ein Heißkanalelement bereitzustellen, welches längere Wartungsintervalle ermöglicht, unempfindlicher gegen den Eintrag von Kunststoffstaub in die Zylinderbuchse ist und darüber hinaus kostengünstiger sowie einfacher zu montieren ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen Kolben (6) und Zylinderbuchse (7) mindestens ein Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nadelventil mit mindestens einer Verschlußnadel und einem mit der Verschlußnadel verbundenen Kolben, der in einer Zylinderbuchse zwischen mindestens zwei Positionen hin- und her bewegbar ist, wobei das Ventil in einer ersten Position geöffnet und in einer zweiten Position geschlossen ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Heißkanalsystem für das Kunststoffspritzgießen mit einem solchen Nadelventil.
In der Kunststoffspritzgießtechnik kommen Spritzgießvorrichtungen mit einer sogenannten kalten und einer sogenannten heißen Seite zum Einsatz. Die plastifizierte Spritzgießmasse, z.B. PET, wird auf der heißen Seite des Werkzeugs in dem Heißkanal auf die einzelnen Formnester verteilt und auf Temperatur gehalten. Der Heißkanal verbindet die Angußbuchse des Werk zeugs mit den Angußdüsen. Die plastifizierte Spritzgießmasse wird am Ausgang des Heißkanals von der Angußdüse direkt in die Spritzgießform eingespritzt.
Dabei werden alle Elemente der kalten Seite, insbesondere die Spritzgießform, gekühlt, so daß der plastifizierte thermoplastische Kunststoff in ihr erkalten und eine stabile Form bilden kann. Demgegenüber werden die Elemente auf der heißen Seite beheizt, so daß der plastifizierte Kunststoff durch diese Elemente fließen kann. Die Heißkanäle reichen bis an die Formnestöffnung einer von der Spritzgießform gebildeten Kavität heran. Das formseitige Ende des Heißkanals bildet dabei eine Angußdüse. Häufig kommen Spritzgießformen mit einer ganzen Reihe von Kavitäten, z.B. 192, zum Einsatz. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung von PET-Vorformlingen (auch Preforms genannt) der Fall.
Um ein kontrolliertes Zuführen von plastifiziertem Kunststoff in die Form zu gewährleisten, kann es nötig sein, daß das formseitige Ende des Heißkanals, d.h. die Heißkanaldüse, mit Hilfe eines Ventils verschließbar ist. Dabei werden im Stand der Technik regelmäßig Nadelventile zum Verschließen des Heißkanals verwendet. Die Nadelventile dienen darüber hinaus häufig als Rückströmsperre für das bereits in der Kavität der Form befindliche Kunststoffmaterial.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Nadelventile sind integrierter Bestandteil der Heißkanalelemente und werden pneumatisch, d.h. mit Hilfe von Druckluft, hydraulisch oder elektromechanisch geöffnet oder geschlossen. Die bekannten Nadelventile weisen einen Ventilkörper mit einer Bohrung auf, durch welche die Ventilnadel hindurchgreift, so daß die Nadelspitze das formseitige Ende des Heißkanals verschließen kann.
Bei den pneumatisch betriebenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik ist die Nadel in Längsrichtung beweglich innerhalb der Bohrung angeordnet und an ihrem der Nadelspitze abgewandten Ende mit einem Kolben verbunden. Der Kolben wiederum wird in einer Zylinderbuchse geführt. Der Kolben bildet in der Zylinderbuchse zwei Kammern, die er voneinander trennt. Diese beiden Kammern können selektiv oder gleichzeitig mit Druckluft beaufschlagt werden, so daß je nach Druckverhältnis zwischen den beiden Kammern der Kolben und die mit ihm verbundene Ventilnadel in die eine oder andere Richtung verschoben werden. Dabei wird das Ventil am formseitigen Ende der Ventilnadel geöffnet oder geschlossen. Alternativ dazu kann die Nadel auch in einer Bewegungsrichtung mit einer Feder vorgespannt sein.
Um eine effiziente Funktionsweise des Ventils mit kurzen Reaktionszeiten zu ermöglichen, muß der Kolben des Ventils derart ausgestaltet sein, daß er die beiden Kammern der Zylinderbuchse gegeneinander abdichtet. Diese Abdichtung muß bei Heißkanalnadelventilen besonders effektiv sein, da durch die Verbindung der Nadel mit dem Heißkanal, in dem plastifiziertes Spritzgießmaterial unter hohem Druck vorgehalten wird, es sich nicht verhindern läßt, daß sich Materialdampf, z. B. PET-Dampf, in der Zylinderbuchse niederschlägt und ein „Festfressen" des Kolbens bewirken kann.
Zur Abdichtung der aus dem Stand der Technik bekannten Ventile ist daher ein O-Ring vorgesehen, der den Kolben radial gegen die Zylinderbuchse abdichtet. Dazu wird im Stand der Technik häufig ein O-Ring aus einem Fluorelastomer (z.B. Viton) verwendet, der von einem zusätzlichen Stütz- oder Gleitring aus PTFE (z.B. Teflon) umgeben ist. Dabei sitzen die O-Ringe in Preßpassung in radial um den Kolbenaußenumfang umlaufenden Nuten und drücken die Gleitringe gegen die Wand der Zylinderbuchse. Die Anordnung aus O-Ring und Gleitring wird auch als O-Ring-Packung bezeichnet.
Als nachteilig erweist sich, daß die O-Ring-Packungen nur dann eine gute Abdichtung erzielen, wenn sie zwischen Kolben und Zylinderbuchse eingequetscht werden, d.h. der O-Ring den Gleitring fest gegen die Wand der Zylinderbuchse drückt. Dies erhöht jedoch die Reibung zwischen O-Ring-Packung und Zylinderbuchse, wodurch ein erhöhter Materialverschleiß auftritt. Daher gehören die O-Ring-Packungen der Nadelventile zu den typischen Verschleißteilen von Heißkanälen und müssen nach einer gewissen Standzeit des Werkzeugs routinemäßig ausgetauscht werden.
Zu einem erhöhten Verschleiß trägt auch bei, daß – wie bereits erwähnt – durch die Bohrung im Ventilkörper, durch welche die Ventilnadel in den mit dem plastifizierten Kunststoff gefüllten Heißkanal durchgreift, Gas und nach dem Abkühlen damit Kunststoffstaub von dem Heißkanal in den Bereich des Ventils, d. h. die Zylinderbuchse, gelangt. Der Kunststoffstaub schlägt sich dabei auf den Wänden der Zylinderbuchse nieder und sorgt für einen erhöhten Abrieb der O-Ring-Packungen, wodurch sich die Standzeit des Werkzeugs zwischen zwei Wartungsintervallen für die O-Ring-Packungen deutlich verkürzt.
Darüber hinaus muß dafür Sorge getragen werden, daß sich die Zylinderbuchse im Betrieb nicht zu stark erhitzt, da der Vitonring nur bis ca. 200°C temperaturbeständig ist. Eine Kühlung des O-Rings bzw. der Zylinderbuchse ist nicht nur aufwendig, sondern führt auch zu einem erhöhten PET-Materialniederschlag an der Wand der Zylinderbuchse. Darüber hinaus führt eine Kühlung der Zylinderbuchse zu einem unnötigen Temperaturverlust im Heißkanal, welcher ge rade auf einer hohen Temperatur gehalten werden muß, um das Kunststoffmaterial in fließfähigem Zustand zu halten.
Um die Menge an PET-Staub, der sich innerhalb der Zylinderbuchse niederschlägt, zu begrenzen, sind vereinzelt bereits Entlüftungsbohrungen ausgeführt worden, welche die Bohrung, durch die die Verschlußnadel geführt wird, mit Umgebungsdruck verbinden. Es kommt jedoch im Laufe des Betriebes immer wieder zu Verstopfungen, so daß sich der PET-Staub dennoch im Innern der Zylinderbuchse absetzt und die Dichtung nach einiger Zeit getauscht werden muß.
Die aus dem Stand der Technik bekannten O-Ring-Packungen sind nur unter vergleichsweise hohem Aufwand zu montieren. Die Ringe müssen mit Hilfe einer speziellen Aufziehvorrichtung, welche die Ringe weitet und ein Überziehen über den Kolben ermöglicht, in die Nut des Kolbens eingebracht werden. Um den O-Ring und den Gleitring überhaupt montieren zu können, müssen die Ringe darüber hinaus mit Silikon eingefettet werden. Dieses Silikon bildet jedoch während des Betriebs in der Zylinderbuchse mit dem Kunststoffstaub eine zähe Masse, welche die Entlüftungsbohrungen verstopfen. In der Folge wird noch mehr PET-Staub im Bereich des Kolbens des Ventils abgelagert, was den Verschleiß weiter deutich erhöht.
Darüber hinaus sind die im Stand der Technik verwendeten O-Ring-Packungen hochpreisig, was sich aufgrund der großen Anzahl der Ventile in einem Heißkanalsystem auf die Betriebskosten des Systems auswirkt.
Gegenüber dem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Nadelventil für ein Heißkanalelement bereitzustellen, welches längere Wartungsintervalle ermöglicht, unempfindlicher gegen den Eintrag von Kunststoffstaub in die Zylinderbuchse ist und darüber hinaus kostengünstiger sowie einfacher zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Nadelventil mit einer Verschlußnadel, einem mit der Verschlußnadel verbundenen Kolben, der in einer Zylinderbuchse zwischen zwei oder mehr Positionen hin- und her bewegbar ist, bereitgestellt wird, wobei zwischen Kolben und Zylinderbuchse mindestens ein Kolbenring vorgesehen ist, der die durch den Kolben im Zylinder gebildeten Kammern gegeneinander abdichtet.
Dabei wird hier und im folgenden unter einem Kolbenring ein Ring verstanden, der an einer Stelle, dem sogenannten Ringstoß, aufgetrennt ist. Der Kolbenring ist derart ausgebildet, daß im entspannten Zustand des Ringes der Ringstoß größer ist als im vorgespannten bzw. eingebauten Zustand. Die Größe des Ringstoßes wird auch als Maulweite bezeichnet und schrumpft im eingebauten Zustand auf das sogenannte Stoßspiel zusammen. Dabei sind Ringstoß und Innendurchmesser des Kolbenrings so bemessen, daß der Ring über den Kolben gestreift werden kann. Der Ring wird dann in eine dafür vorgesehene Nut, welche in die äußere Mantelfläche des Kolbens eingelassen ist, eingelegt. Beim Einschieben des Kolbens in die Zylinderbuchse wird der Kolbenring zusammengedrückt, so daß der Ring nach dem Einschieben des Kolbens in die Zylinderbuchse federnd gegen die Innenwand der Zylinderbuchse vorgespannt ist und den Kolben gegen die Zylinderbuchse weitestgehend abdichtet. Die Höhe der Nut ist so bemessen, daß sie in etwa der Ringhöhe entspricht, wobei der Kolbenring gerade noch frei in der Kolbennut bewegbar ist.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß trotz Verwendung eines solchen Kolbenringes, der aufgrund des Stoßspiels im allgemeinen gegenüber den vorher verwendeten O-Ringen eine geringere Dichtigkeit aufweist, sich nicht mehr PET-Staub an der Wand der Zylinderbuchse absetzt. Darüber hinaus führt eine geringere Dichtigkeit der Kolbenringe nicht zu einem Druckabfall im pneumatischen System, da der Kolben beidseitig mit dem System verbunden ist.
Vorteil dieser Anordnung ist ihre weitgehende Verschleißfreiheit bei nur geringfügig reduzierter Dichtigkeit. Überraschenderweise führt die Verwendung eines Kolbenrings darüber hinaus dazu, daß die sich an der Innenwand der Zylinderbuchse niederschlagenden PET-Reste durch den Kolbenring abgeschält werden, so daß die Dichtwirkung länger erhalten bleibt und eine weitere Verschleißminderung eintritt. Weiterhin können Kolbenringe auch bei hohen Temperaturen von über 200°C, wie sie in Heißkanalsystemen auftreten können, ohne erhöhten Verschleiß verwendet werden. Solch hohe Temperaturen haben zudem den Vorteil, daß sich PET-Dampf bevorzugt an anderen, kühleren Stellen absetzt.
Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Kolbenringe preiswerter als die im Stand der Technik verwendeten O-Ring-Packungen. Ihre Montage erfolgt ohne die Verwendung von Silikon, so daß die Neigung zum Verstopfen der Entlüftungsbohrungen verringert ist. Auch lassen sich die Kolbenringe verglichen mit den O-Ring-Packungen aus dem Stand der Technik einfacher montieren, da sie aufgrund des offenen Rings einfach über den Kobeln gestreift werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Nadelventil zwei Kolbenringe auf. Dadurch wird eine besonders gute Abdichtung erreicht. Darüber hinaus wird beim Einsatz von mehr als einem Kolbenring ein Verkippen des Kolbens gegenüber der Zylinderbuchse verhindert und eine Fehlfunktion des Ventils aufgrund eines Verkantens des Kolbens vermieden.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn mindestens einer der Kolbenringe ein Verdichterring ist. Solche Verdichtungsringe weisen aufgrund ihres Querschnitts eine besonders hohe Abdichtung auf. Vorzugsweise ist der Querschnitt des Kolbenrings rechteckig, so daß der Ring über eine gesamte Ringhöhe an der Innenwand der Zylinderbuchse anliegt.
Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn mindestens einer der Kolbenringe ein Abstreifring ist. Solche Abstreifringe dienen dazu, etwaige Schmiermittel, welche die Reibung zwischen Kolben und Zylinderbuchse verringern, in einer Richtung der Kolbenbewegung abzustreifen. Dazu weisen die Abstreifringe Ausnehmungen oder Vorsprünge an ihrer der Zylinderbuchse zugewandten Mantelfläche auf. Darüber hinaus ist bei Verdichterringen die Abschälwirkung erhöht, so daß die Wand der Zylinderbuchse weitgehend von Kunststoffstaub freigehalten wird.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kolbenringe aus Metall, vorzugsweise Stahl, Graußguß oder Stahlguß hergestellt sind.
Alternativ können die Kolbenringe aus einer Keramik bestehen, so daß ebenfalls der Abrieb und damit der Verschleiß verringert wird.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Kolbenringe an ihrer Außenseite vorzugsweise mit Kugelgraphit vergütet sind, um den Verschleiß des Kolbenrings zu reduzieren.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Kolben, die Zylinderbuchse und der Kolbenring so dimensioniert und ihr Material derart ausgewählt, daß sie für einen Trockenlauf geeignet sind.
In einer alternativen Ausführungsform sind der Kolben und die Zylinderbuchse des Nadelventils hydrodynamisch geschmiert, so daß ein Fluidfilm auf der Buchsenoberfläche zusätzlich zur Abdichtung beiträgt.
Zweckmäßig ist darüber hinaus eine Ausführungsform, bei welcher der Stoß des Kolbenrings derart ausgestaltet ist, daß sich die beiden Enden des Rings überlappen bzw. hinterschneiden. Auf diese Weise wird eine erhöhte Dichtigkeit der Kolbenringdichtung erzielt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung die zwei oder mehr Kolben aufweist, wobei die Kolben in im wesentlichen voneinander unabhängigen Zylinderbuchsen geführt werden. Auf diese Weise ist es möglich ein Nadelventil zu realisieren, das mehr als zwei Positionen einnehmen kann. Dabei bewirkt ein erster Kolben die Bewegung der Nadel, während ein oder mehrere weitere Kolben je nach dem in welche Lage sie gebracht werden, durch Ihre Position oder durch die Position eines mit dem Kolben verbundenen Elements den Anschlag des ersten Kolbens definieren. So ist es durch die Hintereinanderanordnung zweier Kolben möglich, ein Nadelventil mit drei Positionen der Nadel zu bilden. Die Nadel weist in diesem Fall eine geschlossene und eine offene Position sowie eine mittlere Position mit verringertem Öffnungsquerschnitt der Düse auf.
Die Anordnung von mehr als einem Kolben ermöglicht es weiterhin das Ventil mit mehr als einer Verschlußnadel zu versehen, wobei die einzelnen Nadeln unabhängig voneinander gesteuert werden können, wenn sie mit je einem Kolben verbunden sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Nadeln konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die äußere Nadel Hohl ist und ihr innerer Durchgangskanal von der zweiten, innenliegend angeordneten Nadel abgeschlossen werden kann. So lassen sich Anordnungen zu Koinjektion unterschiedlicher Kunststoffmaterialien realisieren, wobei die Düse für die verschiedenen Materialien unabhängig verschlossen oder geöffnet werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.
1 zeigt das erfindungsgemäße Nadelventil mit einem Kolbenring.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nadelventils mit zwei Kolbenringen.
3 zeigt einen Kolbenring im gespannten und ungespannten Zustand.
4 zeigt den Querschnitt durch einen Verdichterring.
5 zeigt den Querschnitt durch einen Abstreifring.
6 zeigt ein Nadelventil aus dem Stand der Technik, welches in ein Heißkanalsystem integriert ist.
7 A)-C) zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Stoßbereichs eines erfindungsgemäßen Kolbenrings.
In 6 ist ein Nadelventil, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, gezeigt. Das Nadelventil weist einen Ventilkörper 101, eine Ventilnadel 103 sowie einen Kolben 106 auf. Dabei ist der Ventilkörper mit der darin geführten Nadel 103 sowie dem Kolben 106 in das formseitige Ende eines Heißkanalsystems integriert. Zu erkennen ist in 6 der eigentliche Heißkanal 150, in welchem das plastifizierte Kunststoffmaterial geführt wird und der beheizbar ist, um den Kunststoff fließfähig zu halten. Die Ventilnadel 103 greift durch eine Bohrung 102 in dem Ventilkörper 101 in den Bereich der Angußdüse 151 des Heißkanalsystems ein. Dabei erstreckt sich der Heißkanal 150 in dem auf die Düse 151 hinführenden Bereich konzentrisch zu der Ventilnadel 103. Das vordere Ende 104 der Ventilnadel 103 verschließt die Düse 151. Der Kolben 106 ist bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Nadelventil nach 6 mit Hilfe einer O-Ring-Packung gegen die Wand 110 der Zylinderbuchse 107 gedichtet. Die O-Ring-Packung besteht aus einem aus Viton gefertigten O-Ring 140 sowie aus einem den O-Ring 140 umgebenden Gleitring 141. Die O-Ring-Packung wird in einer Nut 112 in dem Kolben 106 geführt. Dabei sind der O-Ring 140 und der Gleitring 141 so dimensioniert, daß sie, wenn der Kolben 106 in die Zylinderbuchse 107 eingeführt ist, die Nut derart ausfüllen, daß der den O-Ring 140 umgebende Gleitring 141 von dem O-Ring 140 gegen die Wand 110 der Zylinderbuchse 107 gedrückt wird und der Kolben 106 gegen die Wand 110 abgedichtet wird.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Das Nadelventil besteht aus einem Ventilkörper 1 mit einer Bohrung 2, durch welche die Ventilnadel 3 geführt ist. Die Ventilnadel 3 ist in der Bohrung 2 in Längsrichtung frei beweglich, so daß das auslaßseitige Ende 4 der Nadel 3 das formseitige Ende des Heißkanals wahlweise verschließen oder freigeben kann. Das entgegengesetzte Ende 5 der Ventilnadel 3 ist mit einem Kolben 6 verbunden, so daß sich eine Bewegung des Kolbens 6 direkt in eine Bewegung der Ventilnadel umsetzt. Der Kolben 6 ist in einer in dem Ventilkörper 1 ausgenommenen Zylinderbuchse 7 geführt.
Der Kolben 6 trennt die Zylinderbuchse 7 in zwei Kammern 8 und 9. Zur Ansteuerung des Ventils, d.h. zu einer Bewegung des Kolbens, können die Kammern 8, 9 wahlweise mit Druckluft oder einem anderen Fluid beaufschlagt werden. Je nach Druckverhältnissen in den Kammern 8, 9 ober- bzw. unterhalb des Kolbens 6 wird der Kolben 6 nach oben oder unten bewegt.
Für die Abdichtung des Kolbens 6 gegen die Innenwand 10 der Zylinderbuchse 7 ist ein Kolbenring 11 vorgesehen. Der Kolbenring 11 ist in einer Ausnehmung oder Nut 12 in der äußeren Mantelfläche 13 des Kolbens geführt.
Zum besseren Verständnis ist der Kolbenring 11 in 3 in der Draufsicht im ungespannten Zustand 11a und im gespannten Zustand 11b gezeigt. Der Kolbenring der dargestellten Ausführungsform besteht aus Grauguß, der federnd in radialer Richtung bewegbar ist. Aufgrund der Maulweite des Ringstoßes 17 kann der Kolbenring 11a bei der Montage von oben über den Kolben 6 geschoben werden. Er wird dann in die Nut 12 des Kolbens 6 eingelegt und in radialer Richtung zusammengedrückt, so daß er den gespannten Zustand 11b einnimmt. Die Maulweite des Ringstoßes 17 ist nun auf das sogenannte Stoßspiel reduziert. Dabei ist das Stoßspiel des Kolbenrings so bemessen, daß der Kolben mit dem Kolbenring im gespannten Zustand in die Zylinderbuchse eingeführt werden kann. Läßt man den Kolbenring in der Zylinderbuchse los, so stützt er sich federnd gegen die Innenwand 10 der Zylinderbuchse 7 ab und dichtet so den Kolben 6 gegen die Zylinderbuchse 7.
Für eine bestmögliche Abdichtung ist es notwendig, daß, wie in der dargestellten Ausführungsform, der Kolbenring 11 im wesentlichen formschlüssig, jedoch mit einem geringfügigen Spiel in die Nut 12 des Kolbens 6 paßt, so daß der Kolbenring 11 in Bewegungsrichtung des Kolbens 6 durch die Wände der Nut 12 geführt wird.
In 4 ist ein Querschnitt durch den Kolbenring 11 aus den 1 und 3 dargestellt. Der hier verwendete Kolbenring ist ein Verdichterring, der eine zur Innenwand 10 der Zylinderbuchse parallele Mantelfläche 14 aufweist.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Kolbenrings 11'. Der Kolbenring 11' weist an seiner äußeren Mantelfläche 14' eine Ausnehmung 15' auf. Er wird als Abstreifring bezeichnet, da er im Falle einer zusätzlichen hydrodynamischen Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderbuchse dazu dient, überschüssiges Dichtungsfluid von der Wand 10 der Zylinderbuchse 7 abzustreifen. Darüber hinaus führt die abstreifende bzw. abschälende Wirkung dazu, daß die Ablagerungen von Staub auf der Wand der Zylinderbuchse verhindert wird. Diese abschälende Wirkung tritt jedoch auch bei der Verwendung von Verdichterringen auf.
In 2 ist eine alternative, bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nadelventils dargestellt. Entgegen der Ausführungsform aus 1 weist das Nadelventil aus 2 zwei Kolbenringe 11'', 16'' auf. Dadurch wird bei dieser Ausführungsform eine bessere Abdichtung des Kolbens 6' gegenüber der Innenwand 10'' der Zylinderbuchse 7'' erreicht. Darüber hinaus führt die Verwendung von zwei Kolbenringen zu einer stabileren Führung des Kolbens 6'' in der Zylinderbuchse 7''. Der Kolben 6'' kann sich nicht mehr gegen die Zylinderbuchse 7'' verkanten und so die Funktion des Nadelventils beeinträchtigen. In der dargestellten Ausführungsform ist der obere Kolbenring 11'' ein Verdichterring, vergleichbar mit den aus 4, und der untere Kolbenring 16'' ein Abstreiferring, vergleichbar mit dem aus 5.
Die 7 A)-C) zeigen abgebrochene Ansichten verschiedener Ausführungsformen von Stößen 17'', 17''', 17'''' von Kolbenringen. Dabei sind die Enden 18'', 18''', 18'''', 19'', 19''', 19'''' der Ringe derart ausgestaltet, daß sie einander in radialer Richtung überlappen. Auf diese Weise wird die Dichtwirkung der Kolbenringe weiter verbessert. Während der in 7 A) dargestellte Ring lediglich abgeschrägte Enden 18'', 19'' aufweist, sind die Ende 18''', 19''' des in 7 B) gezeigten Kolbenrings L-förmig ausgenommen. Der Kolbenring nach 7 C) weist zusätzlich zu einer L-förmigen Ausnehmung an jedem der Enden 18'''', 19'''' zwei vorspringende Abschnitte 20''''' im Bereich der Enden auf, die sich gegenseitig hinterschneiden.

Claims

Nadelventil mit einer Verschlußnadel (3, 103) und einem mit der Verschlußnadel verbundenen Kolben, der in einer Zylinderbuchse zwischen mindestens zwei Positionen hin- und her bewegbar ist, wobei das Ventil in einer ersten Position geöffnet und in einer zweiten Position geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (6) und Zylinderbuchse (7) mindestens ein Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') vorgesehen ist.
Nadelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (6) und Zylinderbuchse (7) zwei Kolbenringe (11'', 16'') vorgesehen sind.
Nadelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kolbenringe ein Verdichterring (11) ist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kolbenringe ein Abstreifring (11', 16'') ist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') aus Metall, vorzugsweise Stahl, Grauguß oder Stahlguß hergestellt ist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') aus einer Keramik hergestellt ist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') mit Kugelgraphit vergütet ist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6), die Zylinderbuchse (7) und der Kolbenring (11, 11', 11'', 16'') für einen Trockenlauf ausgelegt sind.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) und die Zylinderbuchse (7) hydrodynamisch geschmiert sind.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring einen Stoß aufweist, so daß ein erstes und ein zweites Ende des Rings gebildet wird.
Nadelventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß des Kolbenrings derart ausgestaltet ist, daß sich die beiden Enden des Rings überlappen.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei oder mehr im wesentlichen voneinander unabhängige Kolben (6, 106) aufweist.
Nadelventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kolben oder ein mit diesem Kolben verbundenes Element einen Anschlag eines zweiten Kolbens definiert.
Nadelventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei oder mehr im wesentlichen unabhängige voneinander Verschlußnadeln (3, 103) aufweist.
Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verschlußnadel in einem Heißkanal eines Spritzgießsystems angeordnet ist.
Nadelventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Heißkanal und Zylinderbuchse (7) über eine Bohrung miteinander verbunden sind, durch die sich die Verschlußnadel (3) erstreckt.
Heißkanalsystem für den Kunststoffspritzguß mit mindestens einem Nadelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16.