DE102007059545A1

DE102007059545A1 - Ventilgesteuerte Spritzgießdüse mit einer Ringströmung

Info

Publication number: DE102007059545A1
Application number: DE102007059545A
Authority: DE
Inventors: Fabrice Georgetown Fairy
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: CA2613909A1; DE102007059545B4; US7544056B2; US20070082083A1

Abstract

Eine ventilbetätigte Düse für eine Spritzgießmaschine, umfassend einen zwischen stromabwärtigen Bereichen einer Düsenbuchse und einer Dichtungs- und/oder Halteeinrichtung ausgebildeten ringförmigen Strömungskanal. Die Düsenbuchse umfasst einen ersten Schmelzekanal und einen oder mehrere zweite Schmelzekanäle, um einen Schmelzestrom an den ringförmigen Schmelzekanal zu übertragen. Der ringförmige Schmelzekanal ist zwischen einer inneren Oberfläche eines stromabwärtigen Bereichs der Dichtungs- und/oder Halteeinrichtung sowie einer äußeren Oberfläche eines stromabwärtigen Bereichs einer Düsenbuchse ausgebildet. Der ringförmige Schmelzekanal kann zumindest in der inneren Oberfläche der Dichtungs-/Halteeinrichtung oder der äußeren Oberfläche der Düsenbuchse eine Nut aufweisen, so dass die Nut in Verbindung mit einem Auslass des zweiten Schmelzekanals steht, um dadurch das geschmolzene Material in dem ringförmigen Schmelzekanal zu führen und/oder zu mischen für eine gleichmäßige und ausgeglichene Strömung in den Formhohlraum.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist eine Weiterführung in Teilen der vorherigen Anmeldung Nr. 11/142,915, eingereicht am 2. Juni 2005, die den Vorzug der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/575,842 beansprucht, eingereicht am 2. Juni 2004, die durch den Bezug hierauf in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sind.
Diese Anmeldung bezieht sich auf die mitanhängige US-Anmeldung Nr. 11/065,167, eingereicht am 24. Februar 2005, die den Vorrang der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/575,841 beansprucht, eingereicht am 2. Juni 2004, die durch den Bezug hierauf in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung.
Zugehörige Technik
Spritzgießsysteme umfassen üblicherweise eine Spritzgießeinheit, einen Spritzgießverteiler und eine oder mehrere Heißläuferdüsen zum Aufnehmen der Schmelze von einem Verteiler und zum Überführen/Verteilen der Schmelze auf einen oder mehrere Formhohlräume. Heißläufersysteme bieten die Wahl zwischen einem thermisch betätigten und einem ventilbetätigten Anguss. Ein ventilbetätigter Anguss wird in Anwendungen eingesetzt, in denen das ästhetische Aussehen des fertigen, geformten Teils wichtig ist, weil es einen besseren Angussrest auf dem Teil als ein thermisch betätigter Anguss hinterlässt. Ein Problem mit einem ventilbetätigtem Anguss ist der permanente Verschleiß der Ventilnadel und der Düse infolge der Fehlausrichtung der Ventilnadel; dies kann wiederum eine Leckage und eine schlechte kosmetische Qualität der Teile verursachen.
Bestimmte bekannte ventilbetätigte Heißläuferdüsen sind nicht geeignet für geformte Teile, die eine erhöhte Festigkeit oder verbesserte ästhetische Werte erfordern. Dies liegt daran, dass die Ventilnadel als ein Hindernis in der Strömung der Schmelze durch die Düse und in Richtung des Formhohlraums wirkt. Die Ventilnadel teilt den Schmelzestrom und verursacht dadurch unerwünschte Strömungslinien, die sichtbar sind oder das fertige, geformte Produkt schwächen. Um ein Läufersystem zum Herstellen spritzgegossener Teile aus verschiedenen Farben zu verwenden, muss ein erstes farbiges geschmolzenes Material aus dem System ausgespült werden, so dass ein zweites farbiges geschmolzenes Material durch die Spritzgießmaschine laufen kann, um Teile aus einer unterschiedlichen Farbe zu produzieren. Restmaterial von der ersten/folgenden Farbe des geschmolzenen Materials verursacht üblicherweise eine Anzahl von Spritzungen mit fehlerhaften Spritzgießprodukten, weil sie eine unerwünschte Mischung aus zwei Farben des geschmolzenen Materials aufweisen. Es ist üblich, 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 und in der Genauigkeit der Abmessungen sein oder eine unerwünschte Doppelbrechung des geformten Produkts verursachen.
Daher wird ein System und ein Verfahren benötigt, das die Rückstände von geschmolzenen Material in einem Angussbereich einer Spritzgießmaschine wesentlich reduziert, während dabei auch ein Verfahren vorgesehen ist, das die Ventilnadelausrichtung in der Düse und im Angussbereich verbessert. 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 verursacht durch die Ventilangusseinrichtung, wie beispielsweise eine Ventilnadel.
KURZER ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine ventilbetätigte Dose für eine Spritzgießvorrichtung. Die Düse weist einen Düsenkörper mit ei nem Düsenschmelzekanal und eine Düsenbuchse mit einem ersten Schmelzekanal auf, der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht. Die Düsenbuchse umfasst zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle, die in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal stehen, so dass jeder zweite Schmelzekanal eine zweite Schmelzekanalachse aufweist, die in Bezug auf eine Längsachse des ersten Schmelzekanals in einem Winkel angeordnet ist. Die Düsenbuchse umfasst auch einen stromabwärtigen Bereich, der sich unmittelbar von den Auslässen der zweiten Schmelzekanäle zu einem stromabwärtigen Ende der Düsenbuchse erstreckt. Die Halteeinrichtung sichert die Düsenbuchse in Bezug auf den Düsenkörper und umfasst einen stromabwärtigen Bereich mit einer inneren Oberfläche, so dass zwischen der äußeren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse und der inneren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Halteeinrichtung ein ringförmiger Schmelzekanal ausgebildet ist. In einer Ausführungsform umfasst zumindest entweder die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse oder die innere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Halteeinrichtung eine Nut. Die Düse weist eine Ventilnadel auf, die sich gleitend in dem Düsenschmelzekanal und dem ersten Schmelzekanal der Düsenbuchse erstreckt, um selektiv eine Formangussöffnung zu öffnen, wobei der stromabwärtige Bereich der Düsenbuchse eine Ventilnadelausrichtungsbohrung aufweist, um die Ventilnadel mit der Formangussöffnung auszurichten.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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 sowie dazu den Fachmann in der entsprechenden Technik es zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu nutzen.
1 stellt eine Schnittansicht eines Spritzgießsystems dar, in dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
2 stellt eine Seitenschnittansicht eines Bereichs A aus 1 dar, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A stellt eine Seitenschnittansicht eines Bereichs A aus 1 dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 stellt eine Seitenschnittansicht einer ventilbetätigten Düsenanordnung dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Düse in 3.
5 stellt eine Querschnittsansicht der Düsenbuchse und des Halters der Düse aus 3 entlang der Linie D-D dar.
6 ist eine schematische Schnittansicht eines Bereichs der Düsenbuchse und der Halteeinrichtung, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 stellt eine Schnittansicht einer ventilbetätigten Düsenanordnung dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 stellt eine Seitenansicht einer Düsenbuchse 740 aus 7 dar.
9 stellt eine Schnittansicht einer ventilbetätigten Düsenanordnung dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 stellt eine Seitenansicht einer Düsenbuchse 1040 dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 stellt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Spitzenhalters 1142 dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 stellt eine Seitenschnittansicht eines Bereichs A aus 1 dar, entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Düsenbuchse aus 10 umfasst.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen ähnliche Bezugszei chen identische oder funktionell ähnliche Bauteile kennzeichnen. Auch entspricht in den Figuren die Ziffer am linken Rand jedes Bezugszeichens der Figur in dem die Bezugszeichen erstmals verwendet wurden. Während besondere Konfigurationen und Anordnungen diskutiert werden, ist es selbstverständlich, dass dies nur aus Darstellungszwecken geschieht. Ein Fachmann in der entsprechenden Technik erkennt, dass andere Konfigurationen und Anordnungen verwendet werden können, ohne sich von dem Wesen und dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Es ist offensichtlich für einen Fachmann in der entsprechenden Technik, dass diese Erfindung auch in einer Vielzahl von anderen Anwendungen verwendet werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine ventilbetätigte Düse in einer Spritzgießmaschine vor, die eine verbesserte Strömung eines geschmolzenen Materials 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 ventilbetätigten Düse, die einen Düsenkörper aufweist, mit einem Düsenschmelzekanal, der in Fluidverbindung mit einer Düsenbuchse steht und der auch in Fluidverbindung mit einem Verteilerschmelzekanal stehen kann. Die Düsenbuchse 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 Düsenbuchse ausgebildet. Der ringförmige Schmelzekanal umfasst eine Dekompressionskammer, die in Fluidverbindung mit den entsprechenden Kanälen der Abgabeschmelzekanäle und einer Kompressionskammer zwischen der Dekompressionskammer und einem Formhohlraum steht. In dieser Ausführungsform entsteht eine Druckdifferenz zwischen den entsprechenden Abgabeschmelzekanälen und der Dekompressionskammer und zwischen der Dekompressionskammer und der Kompressionskammer, die bewirkt, dass sich das geschmolzene Material in dem Düsenbuchsenbereich schneller und wirksamer vermischt als in den bisher bekannten Systemen, so dass es in einem Formhohlraum ohne Strömungslinien, d. h. Schweißlinien, eintritt.
In einer Ausführungsform ist das für die Düsenbuchse verwendete Material ein hochthermisch leitfähiges Material. In einer Ausführungsform weist die Düsenbuchse einen Korrosions- und Abnutzungswiderstand auf, z. B. Verschleißwiderstand. Eine Vielzahl von Austrittslöchern oder -bohrungen, d. h. Abgabe- oder zweite Spitzenschmelzekanäle, sind an einem Punkt angeordnet, in dem eine äußere Oberfläche der Düsenbuchse von einer inneren Oberfläche der Halteeinrichtung getrennt ist. Die Austrittslöcher oder -bohrungen sind von dem ersten Spitzenschmelzekanal aus nach außen in Richtung der Halteeinrichtung ausgerichtet. Die von dem Heißläufersystem benötigte Strömungsgeschwindigkeit, um den Formhohlraum zu füllen, wird verwendet, um den Durchmesser und die Anzahl der Austrittslöcher zu bestimmen.
Wie oben diskutiert, ist eine äußere oder außen liegende Oberfläche der Düsenbuchse in Verbindung mit einer inneren oder innen liegenden Oberfläche der Halteeinrichtung ausgebildet, um dazwischen den ringförmigen Schmelzekanal auszugestalten, wobei einige Ausführungsformen Dekompressions- und Kompressionskammern umfassen. Die Austrittslöcher oder -bohrungen der Düsenbuchse öffnen sich zu der Dekompressionskammer, die eine kreisförmige Strömung des geschmolzenen Materials um die Düsenbuchse herum hervorruft, um das geschmolzene Material zu mischen/vermengen. Dann strömt das geschmolzene Material unter dem ansteigenden Druck des geschmolzenen Materials in der Dekompressionskammer durch die Kompressionskammer, die als ein Druckregler und Scherkrafterzeuger wirkt. Dies führt zu einer ringförmigen Strömung, die das geschmolzene Material ausspült und weiter vermengt, um Strömungslinien zu unterdrücken und/oder einen Farbwechsel zu erleichtern.
Die Kompression des geschmolzenen Materials tritt oberhalb eines Dichtungsbereichs auf an einem stromabwärtigen Teil der Halteeinrichtung und eines Formangussbereichs. So ermöglicht in dem Dichtungsbereich eine Verkleinerung der ringförmigen Oberfläche der Düsenbuchse eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit und der Scherkraft der Schmelze, wodurch eine Steigerung der relativen Temperatur des geschmolzenen Materials und der Heißläuferbauteile, z. B. der Halteeinrichtung und der Düsenbuchse, entstehen kann. Dies erleichtert ein Wiederaufschmelzen und Ausspülen von jeglichem erstarrtem, mit der Form in Berührung stehenden Schmelzematerial, das von einer vorherigen Einspritzung zurückgeblieben ist, was die Anzahl von Einspritzungen reduziert, die zum Erreichen eines vollständigen Farbwechsels notwendig sind.
In einer Ausführungsform kann die Düsenbuchse als eine Führung für die Ventilnadel dienen, um jede Abweichung durch das Verschließen mit der Nadel und/oder durch einen Druck gegen die Ventilnadel zu vermeiden. Durch das Verbessern der Ventilnadelausrichtung tritt eine geringere Abnutzung der Ventilnadel, der Düse und des Angussbereichs auf, was zu einer besseren Teilequalität und einer geringeren Wahrscheinlichkeit einer Leckage führt.
1 stellt eine Spritzgießvorrichtung 100 dar, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Verteiler 102, eine Vielzahl von Düsen 104 und eine Formplatte 106. Der Verteiler 102 hat eine Vielzahl von Verteilerschmelzekanälen 108, die sich dort hindurch von einem Einlass 110 zu einer Vielzahl von Auslässen 112 erstrecken. Der Verteiler 102 umfasst einen Heizer 114 zum Erwärmen der Schmelze in den Verteilerschmelzekanälen 108.
Ein Düsenschmelzekanal 116 erstreckt sich durch ein Kopfteil 118 und ein Rumpfteil 120 der Düse 104, die sich von einem Einlass 122 in dem Kopfteil 118 zu einem Auslass 124 in dem Rumpfteil 120 erstreckt. Das Kopfteil 118 stößt gegen eine stromabwärtige Oberfläche des Verteilers 102, so dass einer der Verteilerschmelzekanalauslässe 112 mit dem Einlass 122 des Düsenschmelzekanals 116 in Verbindung steht. Der Düsenschmelzekanal 116 kann in den Kopf- und Rumpfteilen 118 und 120 im Wesentlichen in Längsrichtung zentriert angeordnet sein, d. h. der Schmelzekanal 116 kann sich im Wesentlichen entlang der Achse CL erstrecken. Jede Düse 104 umfasst einen Heizer 132, der um den Rumpfteil 120 herumgewickelt ist.
Die Formplatte 106 umfasst eine Vielzahl von Formhohlräumen 126, in denen die spritzgeformten Teile geformt werden. Jeder Formhohlraum 126 erhält die Schmelze durch eine Angussöffnung 128, die in Verbindung mit dem Auslass 124 von einer der Düsen 104 steht. Die Formplatte 106 kann mittels eines Fluids, das durch eine Vielzahl von Kühlkanälen 130 strömt, gekühlt sein, um die Schmelze in den Formhohlräumen 126 erstarren zu lassen und dadurch ein geformtes Teil (nicht gezeigt) auszubilden.
Wie beispielhaft in 1 gezeigt, umfasst eine der Düsen 104 ein Ventilangusselement 134. Das Ventilangusselement 134 umfasst eine Ventilnadel 135, die mittels eines Stellantriebs 136 in dem Düsenschmelzekanal 116 bewegbar ist. Die andere der Düsen 104 ist thermisch betätigt und umfasst daher keine Ventilnadel.
Im Betrieb strömt die Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) durch den Verteilereinlass 110, durch die Verteilerschmelzekanäle 108, durch die Düsenschmelzekanäle 116, durch die Angussöffnung 128 und in die Schmelzehohlräume 126 hinein.
Es ist selbstverständlich, dass die Düsen 104 mit anderen als der in 1 gezeigten Konfigurationen von Spritzgießvorrichtungen verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Düse 104 mit Spritzgießvorrichtungen mit einem einzelnen Formhohlraum verwendet werden. Die Düsen 104 können auch mit Co-Einspritzvorrichtungen, die eine Vielzahl von Verteilern 102 aufweisen, verwendet werden. Die Düsen 104 können weiter mit Stapel-Spritzgießmaschinen verwendet werden.
Die 2 und 2A stellen eine Seitenschnittansicht eines Bereichs A der ventilbetätigten Düse aus 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und zeigen eine Ventilnadel 235 in beiden, den offenen (rechte Hälfte) und geschlossenen (linke Hälfte) Positionen. Die ventilbetätigte Düse 204 umfasst eine torpedoartige Düsenspitze oder -buchse 240. Die Düse 204 umfasst auch eine Halteeinrichtung 242. In einer Ausführungsform kann die Düsenbuchse 240 und die Halteeinrichtung 242 als eine zweiteilige Düsendichtung dienen. Die Halteeinrichtung 242 positioniert und sichert die Düsenbuchse 240 in dem Düsenkörper 220. In dieser Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 242 durch Gewinde an einer Außenwand 244 der Halteeinrichtung 242 mit entgegengesetzten Gewinden an einer Innenwand 246 des Düsenkörpers 220 befestigt. Wenn Befestigt stößt eine Schulter 248 der Halteeinrichtung 242 gegen einen gebogenen Abschnitt 250 der Düsenbuchse 240, um sie im Düsenkörper 220 zu sichern. In einer alternativen Ausführungsform kann die Halteeinrichtung 242 mit dem Düsenkörper 220 durch Schweißen, Löten, Pressen oder jedes andere bekannte geeignete Verfahren befestigt werden.
Die Düsenbuchse 240 transportiert oder richtet die Schmelze von dem Düsenkörperschmelzekanal 216 zum Formhohlraum 226. Daher kann die Düsenbuchse 240 aus einem thermisch leitfähigem Material hergestellt sein, um in den ersten und zweiten Schmelzekanäle 252, 254 der Düsenbuchse die Verluste der von dem Düsenheizer 132 übertragenen Wärme zu reduzieren. Einige Beispiele von geeigneten thermisch leitfähigen Materialien zum Ausbilden der Düsenbuchse 240 umfassen: Be-Cu (Beryllium-Kupfer), berylliumfreies Kupfer, sowie AMPCO 940, TZM (Titanium-/Zirkoniumcarbid), Aluminium oder aluminiumbasierende Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, sowie INCONEL, Molybdän oder geeignete Molybdänlegierungen, H13, Formstahl oder Stahllegierung, sowie AERMET 100.
Zusätzlich kann die Schmelzeströmung durch und um die Düsenbuchse 240 herum die Spitze einer hoch absrasiven Umgebung aussetzen. Daher kann die Düsenbuchse 240 aus einem verschleißfestem Material hergestellt sein. Ein Material, das sowohl thermisch leitfähig als auch verschleißfest ist, ist Wolframcarbid. Die Konstruktion einer Düsenspitze aus Wolframcarbid wird offenbart in dem US-Patent Nr. 5,658,604 von Gellert et al., das durch den Bezug hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
In einer Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 242 aus einem Material hergestellt, dass geringer verschleißfest ist, als das Material der Düsenbuchse 240, weil die Halteeinrichtung 242 einen nicht so großen Kontakt mit einer abrasiven Schmelze haben kann wie eine Düsenbuchse mit einem integralen Schmelzedurchgang. Entsprechend kann die Halteeinrichtung 242 aus einem Material hergestellt sein, das verhältnismäßig einfach zu bearbeiten ist, um darauf leicht den Gewindeabschnitt einzuformen. In einer anderen Ausführungsform, wie gewisse Anwendungen mit einer hoch abrasiven Schmelze, kann es für die Halteeinrichtung 242 vorteilhaft sein, aus einem verschleißfesten Material zu sein wegen dem Kontakt der Schmelze mit einer inneren Oberfläche der Halteeinrichtung 242 in einem ringförmigen Schmelzekanal 256, was unten detaillierter beschrieben wird.
Die Halteeinrichtung 242 kann aus einem Stahl basierenden, einem Titan basierenden, einem Keramik basierenden, oder einem anderen thermisch isolierenden Material hergestellt sein, um einen Wärmetransport weg von den Schmelzekanälen zu verhindern. In 2 umfasst die Halteeinrichtung 242 einen Dichtungsabschnitt 251, der den Luftspalt um die Düse 204 herum abdichtet, um zu verhindern, dass Schmelze den Angussbereich verlässt. So wie der Dichtungsabschnitt 251 die Formhohlraumplatte 106 berührt, kann in einer anderen Ausführungsform der Dichtungsabschnitt 251 als ein Isolationseinsatz oder ein Isolationsabschnitt arbeiten und dann kann nur der Dichtungsabschnitt 251 aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt sein, beispielsweise Titan, eine Keramik, ein wärmewiderstandsfähiges Polymer, sowie bestimmte Polyimide, z. B. VESPEL und/oder Polyketone, z. B. Polyetherketone (PEEK), oder ähnliches, wobei der Rest der Halteeinrichtung 242 aus einem thermisch leitfähigem Material hergestellt ist, wie weiter unten diskutiert.
Die Halteeinrichtung 242 ist zumindest in Teilen zwischen der Düsenbuchse entlang mindestens eines Abschnitts der Länge der ersten und zweiten Schmelzekanäle 252, 254 sowie dem Düsenheizer 132 angeordnet. Daher kann in einigen Ausführungsformen der Wärmefluss von dem Düsenheizer 132 zu den ersten und zweiten Schmelzekanälen 252, 254 verbessert werden, wenn die Halteeinrichtung 242 aus einem thermisch leitfähigem Material hergestellt ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Halteeinrichtung 242 aus einem thermisch leitfähigem Material wie beispielsweise Kupfer, Be-Cu (Beryllium-Kupfer), berylliumfreies Kupfer, sowie AMPCO 940, TZM (Titanium-/Zirkoniumcarbid), Aluminium oder aluminiumbasierende Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen, sowie INCONEL, Molybdän oder geeignete Molybdänlegierungen, H13, Stahl, Formstahl oder Stahllegierungen, sowie AERMET 100.
2A zeigt ein Formkontaktteil oder Isoliereinsatz 253 angeordnet zwischen der Halteeinrichtung 242 und der Formplatte 106, der eine Schmelzeleckage und Wärmetransport von dem Angussbereich verhindern kann. Das Formkontaktteil 253 kann zwischen der Halteeinrichtung 242 und der Formplatte 106 eine Dichtung ausbilden sowie helfen die Düse 204 in Bezug auf die Angussöffnung 228 auszurichten.
Um den unerwünschten Wärmetransport zwischen der Düsenbuchse 240, der Halteeinrichtung 242 und der Formplatte 106 zu reduzieren, kann das Formkontaktteil 253 aus einem Material hergestellt werden, das verhältnismäßig geringer thermisch leitfähig ist als das Material der Düsenbuchse 240 und/oder der Halteeinrichtung 242. Zum Beispiel kann das Formkontaktteil 253 aus Titan, H13, Edelstahl, Formstahl, Chromstahl, sowie bestimmte Keramiken und wärmefeste Polymere, sowie bestimmte Polyimide, z. B. VESPEL und/oder Polyketone, z. B. Polyetherketone (PEEK).
Die Düsenbuchse 240 umfasst einen ersten Schmelzekanal 252 mit einer Längsachse CL, die an einem stromaufwärtigen Ende in Fluidverbindung mit einem Düsenkörperschmelzekanal 216 steht. Der erste Schmelzekanal 252 steht an einem stromabwärtigen Ende in Fluidverbindung mit mindestens einem zweiten Schmelzekanal 254 mit einer Achse 255. In der Ausführungsform aus 2 stehen die Längsachse CL des ersten Schmelzekanals 252 und die Achse 255 des zweiten Schmelzekanals 254 im Wesentlichen senkrecht in Bezug aufeinander. Zum Beispiel kann im Wesentlichen senkrecht bedeuten, dass sie 90° ± 10° zueinander stehen. In einem anderen Beispiel ist ein anderer Bereich möglich, basierend auf den Toleranzen in den gewünschten Anwendungen. Jedoch sind in der Ausführungsform aus 2A die Achse CL des ersten Schmelzekanals 252 und die Achse 255' von jedem der zweiten Schmelzekanäle 254' in einem spitzen Winkel zueinander.
Die Größe einer Ventilnadelausrichtungsbohrung 264 der Düsenbuchse 240 ist eingestellt, um gleitend die Ventilnadel 253 aufzunehmen, jedoch nicht die Schmelze aus dem ersten Schmelzekanal 252. Der zweite Schmelzekanal steht in Fluidverbindung mit einem ringförmigen Schmelzekanal 256, der zwischen der Düsenbuchse 240 und der Halteeinrichtung 242 ausgebildet ist. Der ringförmige Schmelzekanal 256 umfasst einen ersten Bereich 258 und einen zweiten Bereich 260.
Der zweite Schmelzekanal 254 ist ein Abgabe- oder Austrittsschmelzekanal, durch den das geschmolzene Material von dem ersten Schmelzekanal 252 der Düsenbuchsen 240 aus kommend strömt. Der zweite Schmelzekanal 254 kann als eine Bohrung oder ein Loch durch eine Wand in der Düsenbuchse 240 ausgebildet sein. In Abhängigkeit von der Anwendung und/oder der Materialausbildung der Düsenbuchse 240 kann jede Anzahl von Abgabeschmelzekanälen 254 vorhanden sein.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform wird der Abgabeschmelzekanal 254 der Düsenspitze 240 verwendet, um das geschmolzene Material an den ersten Teil 258 des ringförmigen Schmelzekanals 256 zu übertragen, der in dieser Ausführungsform als eine Dekompressionskammer wirkt. Der Druck des geschmol zenen Materials ist in dem Abgabeschmelzekanal 254 größer als in der Dekompressionskammer 258. Von der Dekompressionskammer 258 ausströmt das geschmolzene Material in einen zweiten Teil 260, der als Kompressionskammer wirkt. Der Druck des geschmolzenen Materials in der Dekompressionskammer 258 wird durch die in der Dekompressionskammer 258 erlaubte Ausdehnung des Materials reduziert. Von der Dekompressionskammer 258 ausströmt das geschmolzene Material in den zweiten Teil oder Kompressionskammer 260 des ringförmigen Schmelzekanals 256, der wegen des begrenzteren Aufbaus des zweiten Teils 260 den Druck des geschmolzenen Materials erhöht, wenn das geschmolzene Material dort hindurch in Richtung auf eine Formangussöffnung 228 eines Formhohlraums 226 gefördert wird. Wie aus der 2 zu erkennen ist, umgibt die Dekompressionskammer 258 umfänglich den Bereich der Düsenbuchse 240, durch den die Abgabeschmelzekanäle 254 radial in die umfängliche Dekompressionskammer 258 einmünden. Zusätzlich kann der Umfang/Durchmesser der Düsenbuchse in dem Bereich der Dekompressionskammer 258 kleiner sein als der Umfang/Durchmesser der Düsenbuchse im Bereich der Kompressionskammer 260, so dass der Querschnitt des Strömungsbereichs durch die Dekompressionskammer 258 größer ist als der in der begrenzteren Kompressionskammer 260. Diese Anordnung des ringförmigen Schmelzekanals 256 gleicht die Strömungsgeschwindigkeit und den Druck der aus dem Düsenkörperschmelzekanal 216 austretenden Schmelze aus, resultierend in einer ausgeglichen Schmelzeströmung zwischen den Formhohlräumen 226, was wiederum eine konstante Teilequalität unter den in verschiedenen Formhohlräumen hergestellten Teilen ermöglicht.
In Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient die Düsenbuchse 240 zwei Zielen. Wie oben beschrieben, steuert die Düsenbuchse 240 die Schmelzeströmung durch das Verteilen des geschmolzenen Materials von dem ersten Schmelzekanal 252 durch die Abgabeschmelzekanäle 254, so dass die Strömung, die Geschwindigkeit und/oder der Druck ausgeglichen sind, was zu einer gleichmäßigen und ausgeglichenen Strömung des geschmolzenen Materials führt. Die Düsenbuchse 240 dient weiter als eine Ausrichtungseinrichtung für die Ventilnadel 235. Daher umfasst die Düsenbuchse 240 auch eine Ventilnadelausrichtungsbohrung 264, die gleitend die Ventilnadel 235 in der Angussöffnung 228 in direkter Nähe zur Angussöffnung selbst ausrichtet, um jede Fehlausrichtung während des Schließens der Nadel und durch einen Druck gegen die Bewegung der Nadel zu vermeiden. In einer Ausführungsform kann die innere Oberfläche der Bohrung 264 mit einer Beschichtung, die die Bewegung (Reibung) und/oder die Ausrichtung der Ventilnadel 235 unterstützt, beschichtet sein. Die Beschichtung kann ein auf Nickel basierendes Material oder ein ähnliches Material sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine Beschichtung kann auch implementiert werden, um die Härte der Oberfläche der Düsenbuchse 240 im Kontakt mit der Ventilnadel 235 zu verbessern. Eine Passung zwischen der Ventilnadel 235 und der Bohrung 264 der Düsenbuchse erlaubt es der Schmelze nicht, um die Ventilnadel 235 herum zu strömen.
In dieser Ausführungsform ist, durch die „Spülungseigenschaft" der Schmelzeströmung durch die Düsenbuchse 240 der Düse 204 kein üblicher „Blasenbereich" zwischen der Halteeinrichtung 242, der Düsenbuchse 240 und der Formangussöffnung 228 vorhanden. Beispielsweise kann ein „Blasenbereich" als ein Stagnationsbereich zwischen der Halteeinrichtung 242, der Spitze 240 und der Formangussöffnung 228 angesehen werden, der sich während der ersten Einspritzung mit Material füllt. Das Material bleibt dort stagnierend stehen und wäscht sich typischerweise nicht zwischen den Einspritzungen aus. In einem Beispiel kann das stagnierende Material verwendet werden, um eine Isolation zwischen der Düsenbuchse 240 und einer Formplatte 106 vorzusehen. Entsprechende Druckänderungen in der Schmelze zwischen dem zweiten Schmelzekanal 254 und den ersten und zweiten Teilen 258 und 260 des ringförmigen Schmelzekanals 256 bewirken, dass das geschmolzene Material zwischen dem ersten Schmelzekanal 252 und dem Formhohlraum 226 mit einer höheren Schergeschwindigkeit als in üblichen Düsen strömt, und wodurch sich die Schmelze vermischt und in einem geschmolzenen Zustand hält, um sie leicht über die Formangussöffnung 228 auslaufen zu lassen. In einer Ausführungsform erlaubt dies eine bessere Zusammensetzung des geschmolzenen Materials durch das Vermischen vor dem Formhohlraum 226, wodurch Schweiß-/Strömungslinien in dem geformten Produkt reduziert oder eliminiert werden. In einer anderen Ausführungsform erlaubt die oben stehende Ausgestaltung während eines Farbwechsels, dass das geschmolzene Material mit der vorherigen Farbe aus der Düse 204 im Wesentlichen innerhalb sehr weniger Produktzyklen ausgespült wird, z. B. in ungefähr 1/4–1/5 der Anzahl der Zyklen, die bei der Verwendung einer herkömmlichen Düsenanordnung benötigt werden, bevor ein vollständiger Farbwechsel erreicht werden kann.
9 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils einer ventilbetätigten Düse 904 entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Viele der in 9 gezeigten Bauteile sind ähnlich zu den in Bezug aus 2 gezeigten und beschriebenen Bauteilen, so dass nur die Unterschiede in der Konstruktion unten beschrieben werden. Im Gegensatz zur Ausführungsform aus 2 ist die Düsenbuchse 940 in der Düse 904 durch die Verwendung einer Schraubverbindung zwischen dem Gewinde 970, ausgebildet auf der Düsenbuchse 940, und dem Gewinde 972, ausgebildet auf einer inneren Oberfläche einer stirnseitigen Bohrung des Düsenkörpers 920, gehalten. Auch eine Transferdichtung 942 ist in der stirnseitigen Bohrung des Düsenkörpers 920 durch die Schraubverbindung zwischen dem Gewinde auf der Außenwand 944 der Halteeinrichtung 942 mit einem komplementären Gewinde auf einer Innenwand 946 des Düsenkörpers 920 gesichert. Obwohl die Transferdichtung 942 nicht die Düsenbuchse 940 in dem Düsenkörper 920 hält, arbeitet sie dennoch in ähnlicher Weise wie die Halteeinrichtung 242 durch das Vorsehen eines Dichtungsbereichs 951 sowie durch die Definition einer äußeren Oberfläche des ringförmigen Schmelzekanals 956. In alternativen Ausführungsformen können die Düsenbuchse und/oder die Halteeinrichtung 940, 942 mit dem Düsenkörper 920 verbunden sein, mittels Schweißen oder einer anderen einem Fachmann bekannten Verbindungsmethode.
Die 3 bis 5 stellen eine ventilbetätigte Düse 304 für einen Einsatz in der Spritzgießvorrichtung aus 1 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Düse 304 in 3. In dieser Ausführungsform umfasst die ventilbetätigte Düse 304 eine Düsenbuchse 340 und eine Halteeinrichtung 342, die als zweiteilige Düsendichtung dienen können. Die Halteeinrichtung 342 positioniert und sichert die Düsenbuchse 340 in einem Düsenkörper 320 durch eine Schraubverbindung zwischen den Gewinden auf einer Außenwand 344 der Halteeinrichtung 342 mit zugehörigen Gewinden auf einer Innenwand 346 des Düsenkörpers 320, so dass eine Schulter 348 der Halteeinrichtung 342 gegen einen gebogenen Bereich 350 der Düsenbuchse 340 stößt. Die Halteeinrichtung 342 umfasst einen Dichtungsbereich 351, der eine Dichtung gegenüber der Formplatte 306 in der Nähe der Formangussöffnung 328 bereitstellt, um eine Schmelzeleckage zu verhindern.
Die Düsenbuchse 340 umfasst einen ersten Schmelzekanal 352 mit einer Längsachse CL und steht an einem stromaufwärtigen Ende in Fluidverbindung mit einem Düsenkörperschmelzekanal 316. Wie dargestellt in 5, die eine Querschnittsansicht der Düsenbuchse 340 entlang der Linie D-D in 3 zeigt, steht der erste Schmelzekanal 352 an einem stromabwärtigen Ende in Fluidverbindung mit vier zweiten Schmelzekanälen 354, von denen zwei eine Längsachse 355 teilen, die im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Achse CL des ersten Schmelzekanals 352 stehen. Die verbleibenden zweiten Schmelzekanäle 354 können Längsachsen 355 aufweisen, die im Wesentlichen senkrecht oder in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Achse CL stehen. In anderen Ausführungsformen können einer oder mehrere zweite Schmelzekanäle eine Achse 355 aufweisen, die senkrecht mit oder in einem spitzen Winkel zu CL stehen. In anderen Ausführungsformen kann eine Anzahl der Abgabeschmelzekanäle anwendungsspezifisch sein, wie es auch die Parameter (Größen) der Abgabeschmelzekanäle und der Dekompressionskammer und der Kompressionskammer des ringförmigen Schmelzekanals sind.
Die Düsenbuchse 340 umfasst auch eine Ventilnadelausrichtungsbohrung 364, deren Größe so eingestellt ist, um die Ventilnadel 335 gleitend aufzunehmen, aber nicht die Schmelze aus dem ersten Schmelzekanal 352. Die zweiten Schmelzekanäle 354 stehen in Fluidverbindung mit einem ringförmigen Schmelzekanal 356, der zwischen der Düsenbuchse 340 und der Halteeinrichtung 342 ausgebildet ist. Der ringförmige Schmelzekanal 356 umfasst einen ersten Teil 358 und einen zweiten Teil 360, die in der oben in Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschriebenen Weise arbeiten. Daher ermöglichen die Düsenbuchse 340 und die Halteeinrichtung 342 auch die oben beschriebenen Vorteile des Schmelzeausgleichs/der Schmelzemischung.
Die Düsenbuchse 340 verteilt das geschmolzene Material von dem ersten Schmelzekanal 352 durch die Abgabeschmelzekanäle 354, so dass die Strömung, die Geschwindigkeit und/oder der Druck ausgeglichen sind. Zusätzlich dient die Düsenbuchse 340 weiter als eine Ausrichtungseinrichtung für die Ventilnadel 335. Daher umfasst die Düsenbuchse 340 eine Ventilnadelausrichtungsbohrung 364, die in direkter Nähe zur Angussöffnung 328 die Ventilnadel 335 gleitend ausrichtet, um jede Ablenkung während des Schließens der Nadel und durch einen Druck gegen die Bewegung der Nadel zu verhindern. Die Ventilnadel 335 ist in 4 in einer geöffneten Position gezeigt. In einer Ausführungsform kann die innere Oberfläche der Bohrung 364 mit einer Beschichtung, die die Bewegung und/oder die Ausrichtung der Ventilnadel 335 unterstützt, beschichtet sein, wie beispielsweise eine Beschichtung mit einem auf Nickel basierenden Material oder einem ähnlichen Material.
Im Betrieb erhält der Schmelzekanal 316 der ventilbetätigten Düse 304 eine Schmelze von dem Verteilerschmelzekanal 308 des Verteilers 302 über einen Verteilerauslass 312, der gegen den Düsenkopfbereich 318 stößt. Die Schmelze strömt durch die ersten und zweiten Schmelzekanäle 352, 354 der Düsenbuchse in und durch den ringförmigen Schmelzekanal 356, wie oben beschrieben, um über einen Düsenauslass 324 durch die Formangussöffnung 328 in einen Formhohlraum 326 gefördert zu werden.
7 stellt eine Schnittansicht eines Teils einer ventilbetätigten Düse 704 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 8 zeigt eine Seitenansicht einer Düsenbuchse 740 aus 7. Die Düsenbuchse 740 weist eine Vielzahl von Abgabeschmelzekanälen 754A auf einer ersten Ebene und eine zweite Vielzahl von Abgabeschmelzekanäle 754B auf einer zweiten Ebene stromabwärts der ersten Ebene auf. In einer Ausführungsform sind die Abgabeschmelzekanäle 754A versetzt angeordnet in Bezug auf die Abgabeschmelzekanäle 754B, was deshalb gemacht werden kann, um beispielsweise eine sich kreuzende Schmelzeströmung bereitzustellen, die zu einer wesentlichen Reduzierung der Schweiß-/Risslinien im Vergleich zu einer Ausführungsform mit nur einem Abgabeschmelzekanal oder einer einzelnen Ebene von Abgabeschmelzekanälen in wechselnden Ausführungsformen kann eine Anzahl von Abgabeschmelzekanälen 754A auf der ersten Ebene gleich oder unterschiedlich sein zu der Anzahl von Abgabekanälen 754B auf der zweiten Ebene.
7 umfasst alle oben beschriebenen Bauteile aus den 2 und 4 mit der alternativen Düsenbuchse 740 wie oben für 7 beschrieben. In dem in 7 gezeigten Beispiel leiten die Abgabeschmelzekanäle 754A und 754B von einem ersten Schmelzekanal 752 in einen ersten Bereich 758 des ringförmigen Schmelzekanals 756 ein.
6 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Düsenbuchse 640 und einer Halteeinrichtung 642 entsprechend einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Die Düsenbuchse 640 umfasst einen ersten Schmelzekanal 652, der einen Schmelzestrom in eine Vielzahl von zweiten Schmelzekanälen 654 einspeist, die wiederum den Schmelzestrom in einen ringförmigen Schmelzekanal 656 übertragen, der zwischen einer Düsenbuchse 640 und einer Halteeinrichtung 642 definiert ist. Der ringförmige Schmelzekanal 656 umfasst einen ersten Innendurchmesser D1, der in einem ersten Bereich 658 des ringförmigen Schmelzekanals 656 ausgebildet ist, und einen zweiten Innendurchmesser D2, ausgebildet in einem zweiten Bereich 660 des ringförmigen Schmelzekanals 656, wobei D1 kleiner als D2 ist. In dieser Ausführungsform ist ein Außendurchmesser D3 des ringförmigen Schmelzekanals 656 konstant entlang der Länge des ringförmigen Schmelzekanals 656, so dass in den ringförmigen Schmelzekanal 656 eine ringförmige Fläche der ersten Bereichs 658 größer ist als eine ringförmige Fläche des zweiten Bereichs 660. Die Düsenbuchse 640 umfasst auch eine Ventilnadelausrichtungsbohrung 664 zum Ausrichten einer Ventilnadel (nicht gezeigt) mit einer Formangussöffnung (nicht gezeigt) und in direkter Nähe dazu, um jegliche Auslenkung während des Schließens der Nadel zu verhindern.
In einer Ausführungsform weist die Halteeinrichtung einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser auf. Der ringförmige Schmelzekanal umfasst einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich des ringförmigen Kanals weist einen ersten Innendurchmesser auf und steht in Fluidverbindung mit dem zweiten Schmelzekanal der Düsenbuchse. Der zweite Bereich des ringförmigen Schmelzekanals weist einen zweiten Innendurchmesser auf und steht in Fluidverbindung mit dem ersten Bereich des ringförmigen Schmelzekanals und mit einem Formhohlraum. Der zweite Innendurchmesser ist größer als der erste Innendurchmesser.
10 stellt eine Seitenansicht einer Düsenbuchse 1040 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und 12 stellt eine Seitenschnittansicht eines Bereichs A aus 1 dar, der die Düsenbuchse aus 10 umfasst. Die Düsenbuchse 1040 umfasst einen zentral angeordneten ersten Schmelzekanal 1052 um einen Schmelzestrom auf eine Vielzahl von zweiten Schmelzekanälen oder Abgabeschmelzekanälen 1054. Wie in den vorbeschriebenen Ausführungsformen kann eine Längsachse des ersten Schmelzekanals 1052 und eine Längsachse der zweiten Schmelzekanäle oder Abgabeschmelze kanäle 1054 in einem spitzen Winkel in Bezug aufeinander oder im Wesentlichen senkrecht (d. h. 90° ± 10°) in Bezug aufeinander stehen.
Die Düsenbuchse 1040 umfasst auch eine Ventilnadelausrichtungsbohrung 1064 zum Ausrichten einer Ventilnadel 1235 mit einer Formangussöffnung 1228, wie oben beschrieben, in Bezug auf die vorherigen Ausführungsformen. Die Düsenbuchse 1040 umfasst einen gebogenen Bereich 1050, der es der Düsenbuchse 1040 erlaubt durch eine Schulter 1248 einer Halteeinrichtung 1242 in einem Düsenkörper 1220 gesichert zu sein. In der in 12 aufgezeigten Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 1242 mittels einer Schraubverbindung mit dem Düsenkörper 1220 verbunden.
Eine äußere Oberfläche eines stromabwärtigen Bereichs 1077 der Düsenbuchse 1040 stellt nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine innere Oberfläche eines ringförmigen Schmelzekanals 1256 bereit. Die äußere Oberfläche des ringförmigen Schmelzekanals 1256 wird durch eine zulaufende innere Oberfläche 1257 eines stromabwärtigen Bereichs 1279 der Halteeinrichtung 1242 bereitgestellt.
Der stromabwärtige Bereich 1077 der Düsenbuchse erstreckt sich von der Nähe eines zurückversetzten Auslasses 1073 der Abgabekanäle 1054 zu einem stromabwärtigen Ende 1078 der Düsenbuchse 1040 und umfasst eine oder mehrere Nut(en) 1075 in dessen äußeren Oberfläche. Ein stromabwärtiges Ende der Nut 1075 grenzt an den Auslass 1073 der Abgabeschmelzekanäle 1054, um von dort den Schmelzstrom aufzunehmen, so dass der Schmelzestrom entlang der Nut 1075 in dem stromabwärtigen Bereich 1077 der Düsenbuchse 1040 gerichtet ist. In der Ausführungsform aus 10 erstrecken sich die Nuten 1075 teilweise gebogen oder spiralförmig um den stromabwärtigen Bereich 1077 der Düsenbuchse 1040. In anderen Ausführungsformen kann die Nut oder Nuten 1075 in dem stromabwärtigen Bereich 1077 parallel zur oder in einem spitzen Winkel mit einer Längsachse der Düsenbuchse 1040 verlaufen. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können sich zwei oder mehrere Nuten 1075 kreuzen oder sich in dem stromabwärtigen Bereich 1077 in entgegengesetzte Richtungen voneinander erstrecken. Entsprechend hilft die Nut(en) 1075 den aus den Abgabekanal(kanälen) 1054 in den ringförmigen Schmelzekanal entspringenden Schmelzestrom zu führen, zu verwirbeln und/oder zu mischen, um dem Schmelzstrom eine bessere Konsistenz zu ermöglichen, bevor er in den Formhohlraum eintritt, und dadurch die Schweiß-/Strömungslinien in dem geformten Produkt zu reduzieren oder zu eliminieren.
In einer anderen Ausführungsform werden die Abgabeschmelzekanäle 1054 der Düsenbuchse 1040 verwendet, um das geschmolzene Material an einen ersten Bereich 1258 des ringförmigen Schmelzekanals 1256 zu übertragen, der wegen seiner vergrößerten ringförmigen Fläche als eine Dekompressionskammer wirkt. Der Druck des geschmolzenen Materials ist in den Abgabeschmelzekanälen 1054 größer als in der Dekompressionskammer 1258, weil der Druck des geschmolzenen Materials in der Dekompressionskammer 1258 wegen der in der vergrößerten ringförmigen Fläche erlaubten Materialausdehnung reduziert ist. Von der Dekompressionskammer 1258 aus strömt das geschmolzene Material, geleitet durch die Nuten 1075, in einen zweiten Bereich 1260, der als eine Kompressionskammer wirkt, wegen der eingeschränkten Ausbildung des zweiten Bereichs 1260 der den Druck des geschmolzenen Materials erhöht, wenn es dort hindurch und in Richtung zur Formangussöffnung 1228 gedrückt wird.
11 stellte eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Halteeinrichtung 1042 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ein oberes Ende oder Schulter 1148 der Halteeinrichtung 1142 dient dazu, einen gebogenen Bereich einer Düsenbuchse zu verbinden, wie beispielsweise die gebogenen Bereiche 250, 1050 der Düsenbuchsen 240, 1040 der in den 2 bzw. 10 gezeigten Ausführungsformen, die in Verbindung mit einem Gewindebereich 1180 die Düsenbuchse an dem Düsenkörper sichern. Die Halteeinrichtung 1142 umfasst einen Dichtungsbereich 1151, um während des Betriebs des Spritzgießsystems gegen eine Formplatte in der Nähe der Formangussöffnung abzudichten.
Eine innere Oberfläche eines stromabwärtigen Bereichs 1179 der Halteeinrichtung 1142 stellt nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine äußere Oberfläche für einen ringförmigen Schmelzekanal bereit. Die innere Oberfläche des ringförmigen Schmelzekanals wird durch eine äußere Oberfläche eines stromabwärtigen Bereichs einer Halteeinrichtung bereitgestellt, wie beispielsweise Halteeinrichtung 242, 1042 aus den 2 bzw. 10, wie oben in Bezug auf die vorherigen Ausführungsformen diskutiert.
Der stromabwärtige Bereich 1179 der Halteeinrichtung erstreckt sich von der Nähe eines Auslasses eines Abgabekanals (nicht gezeigt) zu einem Ende 1182 der Halteeinrichtung 1142 und umfasst eine oder mehrere Nuten 1176 in dessen inneren Oberfläche. Ein stromabwärtiges Ende der Nut 1176 dient zu dessen Positionierung in der Nähe eines Auslasses eines Abgabeschmelzekanals um von dort den Schmelzestrom aufzunehmen, so dass der Schmelzestrom entlang der Nut 1176 in einem stromabwärtigen Bereich 1197 der Halteeinrichtung 1142 ausgerichtet ist. Entsprechend unterstützen die Nut(en) 1176 im Führen, Verwirbeln und/oder Mischen des aus den Abgabekanälen der Düsenbuchse in den ringförmigen Schmelzekanal austretenden Schmelzestrom, um eine bessere Konsistenz des Schmelzestroms bereitzustellen, bevor er in einen Formhohlraum eintritt, und dadurch die Schweiß-/Strömungslinien in dem geformten Produkt zu reduzieren oder zu eliminieren.
In der Ausführungsform aus 11 sind die Nuten 1176 in dem stromabwärtigen Bereich 1179 der Halteeinrichtung 1142 teilweise gebogen oder spiralförmig ausgebildet. In anderen Ausführungsformen kann die Nut oder Nuten 1176 parallel zur oder in einem spitzen Winkel mit einer Längsachse der Halteeinrichtung 1142 in einem stromabwärtigen Bereich 1179 stehen. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können sich zwei oder mehr Nuten 1176 in dem stromabwärtigen Bereich 1179 überschneiden oder sich in entgegengesetzte Richtungen voneinander erstrecken.
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 vom Wesen und Umfang der Erfindung zu entfernen. Daher soll die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt werden, sondern soll nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und ihren äquivalenten Formen definiert werden.
Es ist selbstverständlich, dass der Abschnitt der detaillierten Beschreibung und nicht die Abschnitte der Übersicht und Zusammenfassung vorgesehen sind, zur Auslegung der Ansprüche verwendet zu werden. Die Abschnitte der Übersicht und Zusammenfassung können eine oder mehrere aber nicht alle beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie durch den (die) Erfinder vorgesehen, darlegen und sind daher nicht geeignet, die vorliegende Erfindung und die beigefügten Ansprüche in irgendeiner Weise zu beschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5658604 [0039]

Claims

Ventilbetätigte Düse für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend: einen Düsenkörper (1220) mit einem Düsenschmelzekanal; eine Düsenbuchse (1040), umfassend einen ersten Schmelzekanal (1052), der in Fluidverbindung mit einem Düsenschmelzekanal steht, der erste Schmelzekanal weist eine erste Schmelzekanal-Längsachse (CL) auf, und zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle (1054), die in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal stehen, jeder zweite Schmelzekanal weist eine zweite Schmelzekanal-Längsachse (255) auf, die in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Achse geneigt ist, und einen stromabwärtigen Bereich (1077), der sich von der Nähe der Auslässe (1073) der zweiten Schmelzekanäle zu einem stromabwärtigen Ende (1078) der Düsenbuchse erstreckt; eine Halteeinrichtung (1242), die die Düsenbuchse in Bezug auf den Düsenkörper sichert und einen stromabwärtigen Bereich (1079) mit einer inneren Oberfläche umfasst; einen ringförmigen Schmelzekanal (1256), der zwischen der äußeren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs (1077) der Düsenbuchse und der inneren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs (1279) der Halteeinrichtung ausgebildet ist, wobei in dem ringförmigen Schmelzekanal (1256) zumindest entweder die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenachse oder die innere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Halteeinrichtung eine Nut (1075, 1176) umfasst; und eine Ventilnadel (1235), die sich gleitend in dem Düsenschmelzekanal und dem ersten Schmelzekanal der Düsenbuchse erstreckt, um ausgewählt eine Formangussöffnung (1228) zu öffnen, wobei der stromabwärtige Bereich der Düsenbuchse eine Ventilnadel-Ausrichtungsbohrung aufweist, um die Ventilnadel mit der Formangussöffnung auszurichten.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Nut in der äußeren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse vorgesehen ist und sich von zumindest einem der Auslässe der zweiten Schmelzekanäle zu einem stromabwärtigen Ende der Düsenbuchse erstreckt. (10)
Düse nach Anspruch 2, wobei zwei oder mehr zweite Schmelzekanäle der Düsenbuchse und eine entsprechende Anzahl von Nuten vorgesehen sind, so dass der Auslass von jedem zweiten Schmelzekanal in Verbindung mit einer entsprechenden Nut steht.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Nut in der inneren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Halteeinrichtung (1142) vorgesehen ist und sich von der Nähe des Auslasses des zweiten Schmelzekanals zu einem stromabwärtigen Ende der Halteeinrichtung erstreckt.
Düse nach Anspruch 4, wobei zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle der Düsenbuchse und eine entsprechende Anzahl von Nuten vorgesehen sind, so dass der Auslass eines jeden zweiten Schmelzekanals in Verbindung mit einer entsprechenden Nut steht.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung weiter einen Haltebereich (1148, 1180) umfasst, der die Düsenbuchse in Bezug auf den Düsenkörper ausrichtet und einen Formplatten-Kontaktbereich (1151) umfasst, der die Formangussöffnung berührt.
Düse nach Anspruch 6, wobei die Halteeinrichtung isolierender ausgebildet ist als die Düsenbuchse.
Düse nach Anspruch 6, wobei die Halteeinrichtung gleich oder höher thermisch leitfähig ist als die Düsenbuchse.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Achse des zweiten Schmelzekanals im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Achse des ersten Schmelzekanals ist.
Ventilbetätigte Düse für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend: einen Düsenkörper (1220) mit einem Düsenschmelzekanal; eine Düsenbuchse (1040), umfassend einen ersten Schmelzekanal (1052), der in Fluidverbindung mit dem Düsenschmelzekanal steht und eine erste Schmelzekanal-Achse (CL) aufweist, zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle (1054), die in Fluidverbindung mit dem ersten Schmelzekanal stehen, wobei jeder der zweiten Schmelzekanäle eine zweite Schmelzekanal-Achse (255) aufweist, die in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Achse geneigt ist, und einen stromabwärtigen Bereich (1077), der eine äußere Oberfläche umfasst; eine Transferdichtung (1242), die an dem Düsenkörper befestigt ist und einen stromabwärtigen Bereich (1279) aufweist, der eine innere Oberfläche (1257) umfasst, die sich um die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse erstreckt; einen ringförmigen Schmelzekanal (1256), der in Fluidverbindung mit den Auslässen (1072) der zweiten Schmelzekanäle steht und durch die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse und die innere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Transferdichtung definiert ist, so dass Schmelze durch den ringförmigen Schmelzekanal strömt bevor sie in einen Formhohlraum eintritt, wobei in dem ringförmigen Schmelzekanal zumindest entweder die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse oder die innere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Transferdichtung eine Nut (1075, 1176) umfasst; und eine Ventilnadel (1235), die sich gleitend in dem Düsenschmelzekanal und dem ersten Schmelzekanal der Düsenbuchse erstreckt, um ausgewählt eine Formangussöffnung (1228) zu öffnen, wobei der stromabwärtige Bereich der Düsenbuchse eine Ventilnadel-Ausrichtungsbohrung (1064) umfasst, um die Ventilnadel mit der Formangussöffnung auszurichten.
Düse nach Anspruch 10, wobei die Transferdichtung weiter einen Haltebereich (1048, 1180) umfasst, der die Düsenbuchse in Bezug auf den Düsenkörper positioniert und befestigt.
Düse nach Anspruch 10, wobei die Nut in der äußeren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse angeordnet ist und sich von zumindest einem Auslass der zweiten Schmelzekanäle zu einem stromabwärtigen Ende der Düsenbuchse befestigt.
Düse nach Anspruch 12, wobei zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle der Düsenbuchse und eine entsprechende Anzahl an Nuten vorgesehen sind, so dass der Auslass jedes zweiten Schmelzekanals in Verbindung mit einer entsprechenden Nut steht.
Düse nach Anspruch 10, wobei die Nut in der inneren Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Transferdichtung vorgesehen ist und sich von der Nähe des Auslasses des zweiten Schmelzekanals zu einem stromabwärtigen Ende der Transferdichtung erstreckt.
Düse nach Anspruch 14, wobei zwei oder mehrere zweite Schmelzekanäle der Düsenbuchse und eine entsprechende Anzahl von Nuten vorgesehen sind, so dass der Auslass jedes zweiten Schmelzekanals in Verbindung mit einer entsprechenden Nut steht.
Düse nach Anspruch 10, weiter umfassend: ein Formkontaktteil (253), positioniert zwischen der Transferdichtung und einer Formplatte (106) in der Nähe der Formangussöffnung, wobei das Formkontaktteil aus einem Material besteht, das geringer thermisch leitfähig ist als ein Material der Transferdichtung.
Düse nach Anspruch 10, wobei sowohl die äußere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Düsenbuchse als auch die innere Oberfläche des stromabwärtigen Bereichs der Transferdichtung eine Nut (1075, 1176) umfasst.
Düse nach Anspruch 17, wobei ein stromabwärtiges Ende jeder der Nuten in Fluidverbindung mit einem Auslass der zweiten Schmelzekanäle steht.
Düse nach Anspruch 10, wobei die zweite Schmelzekanal-Achse im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die erste Schmelzekanal-Achse steht.
Düsen nach Anspruch 1, wobei sowohl die äußere Oberfläche der Düsenbuchse als auch die innere Oberfläche der Halteeinrichtung eine Nut umfassen.
Düse nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Formkontaktteil (253), positioniert zwischen der Halteeinrichtung und einer Formplatte (106) in der Nähe der Formangussöffnung.
Düse nach Anspruch 21, wobei das Formkontaktteil aus einem Material besteht, das geringer thermisch leitfähig ist als ein Material der Halteeinrichtung.