DE102008015939A1

DE102008015939A1 - Heißläuferdüse mit einem stromabwärtigen Thermoeinsatz

Info

Publication number: DE102008015939A1
Application number: DE102008015939A
Authority: DE
Inventors: Jonathon Oakville FISCHER; Rhonda Guelph Goslinski; Ryan Guelph Smith
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2008-10-30
Also published as: CA2627144A1; CA2627144C; US7780433B2; US20080241298A1

Abstract

In einer thermisch betätigten Heißläuferdüse oder einem Heißläufersystem steht ein Thermoeinsatz in Kontakt mit und ist trennbar von einer Düsenspitze und steht in Kontakt mit und ist trennbar von einem Düsenkörper. Der Thermoeinsatz ist aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit, die von der thermischen Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze unterschiedlich ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spritzgießen. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Heißläuferdüsen.
Stand der Technik
Beim Spritzgießen werden Heißläufer verwendet, um formbares Material (Schmelze) von einer Formmaschine, die typischerweise eine Einspritzschraube aufweist, um das formbare Material zu plastifizieren, an einen Formhohlraum zu liefern, der typischerweise gekühlt ist, um das formbare Material zu verfestigen. Der Zweck des Heißläufers ist es, das formbare Material in einen zulässigen Temperaturbereich zu halten, während das formbare Material von der Formmaschine in den Formhohlraum eingespritzt wird. Typischerweise ist die Temperatur des formbaren Materials an oder in der Nähe der Formangussöffnung kritisch. Probleme können entstehen, wenn die Angusstemperatur für das formbare Material ungeeignet ist. Zum Beispiel kann, wenn die Angusstemperatur zu gering ist, der Formhohlraum nicht vollständig gefüllt werden; wenn die Angusstemperatur zu hoch ist, kann das formbare Material aus der Formangussöffnung Fäden ziehen oder lecken (d. h. auslaufen).
Die Angusstemperatur hängt von einer Myriade von Faktoren ab, wie beispielsweise die Eigenschaften des verwendeten formbaren Materials, die Formhohlraumtemperatur, die geometrischen Merkmalen die das formbare Material lenken (z. B. Angussdurchmesser) und die Einstellungen des Heizers in dem Heißläufer. Einige dieser Faktoren, wie beispielsweise das verwendete formbare Material, können normalerweise nicht verändert werden, während andere, beispielsweise die Einstellungen der Heizer in dem Heißläufer, leicht verändert werden können.
Unter idealen Bedingungen stellt ein Spritzgieß-Bediener einen oder mehrere Heizer in dem Heißläufer ein, um eine Angusstemperatur zu erhalten, die geformte Produkte von zufriedenstellender Qualität ergibt. Wenn ein Problem, wie beispielsweise Fädenziehen, auftritt, kann der Bediener in vielen Fällen zum Ausgleich die Heizertemperatur einer Heißläuferdüse herunter regeln. Wenn ein Formhohlraum nicht richtig gefüllt ist, kann der Bediener auswählen, die Düsentemperatur zu erhöhen. Jedoch können Situati onen auftreten, in denen das Ansteuern des Heizers nicht eine Angusstemperatur erreichen kann, die ein Problem eliminiert. Und in vielen dieser Situationen ist es sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, einen anderen Faktor zu ändern, um eine zufriedenstellende Angusstemperatur zu erhalten.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung steht in einer thermisch betätigten Heißläuferdüse oder Heißläufersystem ein Thermoeinsatz in Kontakt mit und ist trennbar von einer Düsenspritze und steht in Kontakt mit und ist trennbar von einem Düsenkörper. Der Thermoeinsatz ist aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit, die von der thermischen Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze unterschiedlich ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun vollständiger beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszahlen ähnliche Strukturen kennzeichnet.
1 ist ein teilweiser Schnitt durch ein Spritzgießsystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs der Düse aus 1.
3 ist eine explodierte Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs der Düse aus 2
4 ist eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs einer Düsen nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs einer Düse nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs einer Düse nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs einer Düse nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In dieser Offenbarung sollen die Ausdrücke "entfernbar verbinden", "entfernbar verbindend", und "entfernbar verbunden" derart aufgefasst werden, dass sie eine Verbindung bedeuten, die leicht durch einen menschlichen Bediener montiert und auseinandergebaut werden kann. Zum Beispiel sind Zusammenschrauben, Verschrauben, Bolzen, Klemmen, und Klipsen entfernter verbunden, während Löten, Schweißen, thermisches Zusammenschrumpfen es nicht sind. Der Ausdruck "trennbar" soll verwendet werden, um jede normale lose Verbindung zu bezeichnen, die keine Werkzeuge benötigt, um, wie oben definiert, getrennt und entfernbar verbunden zu werden. Die oben angegebenen Beispiele sollten nicht verwendet werden, um die Definition jeden Ausdrucks zu begrenzen.
1 stellt ein Spritzgießsystem 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Beschreibung dieser Ausführungsform werden ähnliche Bezugszahlen in den 100er- und 200er-Zahlenfolgen verwendet, um zur Erleichterung des Verständnisses ähnliche Teile zu beschreiben. Die Merkmale und Aspekte, die für die anderen Ausführungsformen beschrieben sind, können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
Das Spritzgießsystem 100 umfasst einen Verteiler 102, Formplatten 104, 106 und 108 sowie Düsen 110. Andere gut bekannte Bauteile, wie beispielsweise eine Rückenplatte, eine Einspritzbuchse, Verbindungsbolzen, Ausrichtungsdome und Ähnliches, sind aus Klarheitsgründen nicht dargestellt. Obwohl ein Verteiler und zwei Düsen dargestellt sind, können auch mehr oder weniger dieser Bauteile verwendet werden.
Der Verteiler 102 hat einen Verteilerschmelzkanal 112, um das formbare Material (Schmelze) von einer Formmaschine zu den Düsen 110 zu liefern. Ein Verteilerheizer 114 ist ebenfalls in dem Verteiler 102 vorgesehen. Der Verteilerheizer 114 kann jede bekannte Art von Heizer sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht.
Die Formplatten 104 und 106 sind übereinander gestapelt und umfassen Öffnungen oder Hohlräume, die Löcher 116 ausbilden, in denen die Düsen 110 angeordnet sind. Die Löcher 116 können Schultern oder andere Strukturen zum Unterstützen der Düse 110 umfassen. Die Formplatte 106 weist Formangussöffnungen 118 auf, die sich in Formhohlräume 120 öffnen, die teilweise durch die Formplatte 106 definiert sind. Die Formplatte 106 weist weiter Kühlmittelleitungen 121 auf, um ein Kühlmittel zum Kühlen des Angussbereichs zirkulieren zu lassen. In einer anderen Ausführungsform kann ein Angusseinsatz verwendet werden, um eine Formangussöffnung bereitzustellen, Kühlmittelkanäle bereitzustellen und/oder teilweise einen Formhohlraum zu definieren. Zusätzlich können, abhängig von Überlegungen zur Ausgestaltung, mehr oder weniger Formplatten verwendet werden.
Die Formplatte 108 definiert teilweise den Formhohlraum 120. Die Formplatte 108 wird bündig mit der Formplatte 106 gezeigt, jedoch kann sie zurückgezogen sein, um die in dem Formhohlraum 120 ausgebildeten geformten Produkte auszugeben. Auswurfstifte und andere gut bekannte Bauteile sind der Klarheit willen nicht gezeigt.
Die Düsen 110 grenzen an den Verteiler 102, so dass sie mittels Gewinde oder in einer anderen gut bekannten Weise verbunden werden können. Jede Düse 110 umfasst einen Düsenkörper 122, eine Düsenspitze 124, ein Dichtungsstück 126 und einen Thermoeinsatz 128. Der Düsenkörper 122 weist einen darin eingebetteten spiralförmig herumgewickelten Heizer 130 auf. Der Heizer 130 kann jede bekannte Art von Heizer sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht, und braucht nicht spiralförmig herumgewickelt oder eingebettet sein. Düsenkörper 122 weist einen Düsenkörperschmelzkanal 132 auf, der sich durch den Düsenkörper 122 erstreckt und mit dem Verteilerschmelzkanal 112 in Verbindung steht. Ein Thermoelement 133 ist vorgesehen, um die Temperatur des Düsenkörpers 122 in Richtung des stromabwärtigen Endes der Düse 110 (dem Formhohlraum 120 am nächsten) zu messen. Zusätzlich kann der obere Bereich des Düsenkörpers 122, wenn gewünscht, durch ein leitfähiges Rohr 134 abgedeckt sein, um das Düsenheizprofil zu verbessern.
Die Düsenspitze 124 ist an dem stromabwärts liegenden Ende der Düse 110 angeordnet. Die Düsenspitze 124 umfasst einen Spitzenschmelzekanal 136, der formbares Material zu der Formangussöffnung 118 liefert. In dieser Ausführungsform ist die Düsenspitze 124 eine Torpedospitze, jedoch können gleichsam in anderen Ausführungsformen andere Arten von Spitzen verwendet werden.
Ein Dichtungsstück 126 ist entfernbar mit dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 122 verbunden. In dieser Ausführungsform erfolgt die Verbindung mittels eines Gewindes auf dem Dichtungsstück 126, das mit einem Gewinde auf dem Düsenkörper 122 zusammenpasst (Bezugszahlen 302, 304 in 3). Stattdessen können andere Arten von Verbindungen verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Dichtungsstück 126 entfernbar mit dem Düsenkörper 122 verbunden ist. Das Dichtungsstück 126 dichtet die Formplatte 106 ab, jedoch kann in einer anderen Ausführung das Dichtungsstück 126 gegen ein Angusseinsatz dichten (das Bauteil gegenüber dem das Dichtungsteil 126 abdichtet, wird als "Formteil" bezeichnet). Das Dichtungsstück 126 hindert das formbare Material daran, in das Loch 116 zu strömen. Diese Ausführungsform halt das Dichtungsstück 126 sowohl die Düsenspitze 124 als auch den Thermoeinsatz 128 an dem Düsenkörper 122.
Der Thermoeinsatz 128 ist stromabwärts der Düsenspitze 124 angeordnet. Der Thermoeinsatz 128 ist verbunden mit und trennbar von dem Düsenkörper 122. Das heißt, der Thermoeinsatz 128 ist lose in der Vorderseite des Düsenkörpers 122 eingesetzt (allerdings kann der Thermoeinsatz 128 auch nicht lose sein, wenn die Düse 110 heiß ist). Der Thermoeinsatz 128 weist einen Einsatzschmelzekanal 138 auf, der in Verbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal 132 und dem Spitzenschmelzekanal 136 steht, so dass der Düsenkörperschmelzekanal 132, der Spitzenschmelzekanal 136 und der Einsatzschmelzekanal 138 in gegenseitiger Verbindung stehen, um eine Strömung des formbaren Materials zu erlauben. Das für die Herstellung des Thermoeinsatzes 128 verwendete Material ist wichtig und wird später im Detail diskutiert.
2 stellt eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs der Düse 110 aus 1 dar, in der weitere Details der Düse 110 zu sehen sind. Das Dichtungsstück 126 umfasst eine Dichtungsoberfläche 202, die eine Innenoberfläche des Lochs 116 in der Formplatte 106 berührt. Mit 204 wird die Gewindeverbindung des Dichtungsstücks 126 und des Düsenkörpers 122 gezeigt. Zusätzlich ist in dem Düsenkörper 122 eine Thermoelementbohrung 206 für das Thermoelement 133 vorgesehen.
Wie in 2 zu sehen, neigt die Wärme von dem Heizer 130 dazu, von den eingebetteten Drähten aus durch den Düsenkörper 122, Thermoeinsatz 128, Dichtungsstück 126 sowie Düsenspitze 124 in das formbare Material hineinzuströmen, das sich in dem Düsenkörperschmelzekanal 132, Einsatzschmelzekanal 138 sowie Spitzenschmelzekanal 136 befindet. Die Wärme wird auch dazu neigen, von dem Dichtungsstück 126 in die verhältnismäßig kalte Formplatte 106 zu strömen.
Der Thermoeinsatz 128 ist zwischen dem Heizer 130 und der Düsenspitze 124 angeordnet. Deswegen gibt es für die Wärme keinen Weg von dem Düsenkörper 122 zu der Düsenspitze 124 zu strömen, der nicht den Thermoeinsatz 128 oder das Dichtungsstück 126 kreuzt. Auf diese Weise unterstützt der Thermoeinsatz 128 die thermische Trennung der Düsenspitze 124 von dem Düsenkörper 122. Ein anderer Weg, diese thermische Trennung von der Düsenspitze 124 zu berücksichtigen, ist darauf zu achten, dass die Düsenspitze 124 nicht den Düsenkörper 122 berührt.
Das Dichtungsstück 126 kann aus einem Material, wie beispielsweise Werkzeugstahl (z. B. H13) hergestellt sein. Werkzeugstahl ist verhältnismäßig isolierend und kann so den Wärmeverlust an die Formplatte 106 reduzieren. Auch der Düsenkörper 122 kann aus Werkzeugstahl hergestellt sein. Andere bekannte Materialien für das Düsenstück 126 umfassen Titan oder Keramik. Die Düsenspitze 124 ist im Allgemeinen aus einem Material hergestellt, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, wie beispielsweise Wolframkarbid, um einen Verschleiß durch das hindurchströmende, formbare Material vorzubeugen. Andere bekannte Spitzenmaterialien umfassen Molybdänlegierungen (z. B. TZM) und Kupferlegierungen (z. B. Berylliumkupfer). Die obigen Materialien für das Dichtungsstück 126 und die Düsenspitze 124 sind lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend verwendet werden.
Das Wechselspiel zwischen der durch die Heizer 130 erzeugten Wärme und den Materialien des Düsenkörpers 122, des Dichtungsstücks 126 und der Düsenspitze 124 sowie der Wärme, die durch das formbare Material erzeugt wird, wenn es durch die Formangussöffnung 118 hindurchströmt, bilden einen thermischen Zustand des stromabwärtigen Endes der Düse 110. Weil das formbare Material in diskontinuierlichem Einspritzungen eingespritzt wird und weil der Heizer 130 in einer indirekten Weise betrieben werden kann (umschalten zwischen An und Aus), kann der thermische Zustand am stromabwärtigen Ende der Düse 110 sich über die Zeit ändern (d. h. instationärer Zustand).
Die Position des Thermoeinsatzes 128 ermöglicht, dass das Material des Thermoeinsatzes 128 ausgewählt werden kann, um den thermischen Zustand am stromabwärtigen Ende der Düse 110 anzupassen.
Es wird ein Beispiel betrachtet, in dem der Thermoeinsatz 128 aus Wolframkarbid ist. Wenn an der Formangussöffnung 118 ein Fädenziehen auftritt, kann der Thermoeinsatz 128 aus Wolframkarbid leicht durch ein Thermoeinsatz 128 aus Titan ersetzt werden. Weil Titan geringer thermisch leitfähig ist als Wolframkarbid, kann der Thermoeinsatz als eine isolierende Barriere wirken, so dass die Wärmemenge reduziert wird, die von dem Düsenkörper 122 über den Thermoeinsatz 128 an die Düsenspitze 124 strömt. Dies reduziert die Temperatur an der Formangussöffnung 118, und vermeidet das Fädenziehen oder macht es vernachlässigbar. Wolframkarbid und Titan sind einfache Bei spiele von Materialien für den Thermoeinsatz 128 des obigen Beispiels. Probleme, die aus einer zu großen Wärme an der Formangussöffnung 118 resultieren, können im Allgemeinen reduziert werden durch das Auswählen eines Materials für den Thermoeinsatz 128 mit einer thermischen Leitfähigkeit, die geringer als die thermische Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze 124 ist (d. h. Auswählen eines isolierenden Thermoeinsatzes).
Es wird ein anderes Beispiel betrachtet, in dem der Thermoeinsatz 128 aus Wolframkarbid ist. Wenn in einem Formhohlraum 120 unvollständig geformte Produkte produziert werden, kann ein problematisches Erstarren in der Formangussöffnung 118 auftreten. Der Thermoeinsatz 128 aus Wolframkarbid kann leicht durch ein Thermoeinsatz 128 aus einer Kupferlegierung ersetzt werden. Da Kupferlegierungen thermisch leitfähiger sind als Wolframkarbid wird der Thermoeinsatz als ein besserer Wärmeweg wirken, so dass die Menge der Wärme erhöht wird, die von dem Düsenkörper 122 über den Thermoeinsatz 128 in die Düsenspitze 124 strömt. Dies wird die Temperatur an der Formangussöffnung 118 erhöhen und so ein vollständiges Füllen des Formhohlraums 120 zulassen. Wolframkarbid und Kupferlegierung sind einfache Beispiele von Materialien für den Thermoeinsatz 128 des obigen Beispiels. Probleme, die aus einer unzureichenden Wärme an der Formangussöffnung 118 resultieren, können im Allgemeinen reduziert werden durch das Auswählen eines Materials für den Thermoeinsatz 128 mit einer thermischen Leitfähigkeit, die größer ist als die thermische Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze 124 (d. h. Auswählen eines leitfähigen Thermoeinsatzes).
Die obigen Beispiele zusammenfassend wird der Thermoeinsatz 128 aus einem Material hergestellt, das von dem Material der Düsenspitze 124 unterschiedlich ist, um, wärmebezogene Probleme an dem stromabwärtigen Ende der Düse 110 lösen zu helfen. Der Thermoeinsatz 128 kann aus jedem zum Spritzgießen geeigneten Material hergestellt sein, wie beispielsweise Metall, Keramik, Hochtemperatur-Polymer (z. B. PEEK oder Polyimid), und Verbundwerkstoffe von diesen Materialien. In vielen Fällen wird das optimale Material für den Thermoeinsatz 128 nicht sofort offensichtlich sein, so dass ein Ausprobieren genutzt werden kann. Ein Bediener kann thermische Einsätze aus verschiedenem Material ausprobieren, bis die Folgen des Problems minimiert oder beseitigt sind. Natürlich können in den obigen Beispielen Änderungen auch an anderen Einflussgrößen vorgenommen werden, wie beispielsweise der Solltemperatur des Heizers 130 oder das Material des Dichtungsstücks 126. Jedoch können diese Änderungen unpraktisch oder ungeeignet sein, das Problem durch Ausprobieren zu lösen. Deshalb bietet die Möglichkeit, den Thermoeinsatz durch einen anderen Thermoeinsatz aus einem unter schiedlichen Material auszutauschen, einen einfachen Weg, wärmebezogene Probleme zu lösen.
Probleme in einem Heißläufersystem, wie beispielsweise dem System 100, können auch von Düse zu Düse variieren. Daher kann das Thermoeinsatzmaterial unabhängig für jede Düse ausgewählt werden. Zum Beispiel kann in 1 der Thermoeinsatz 128 der ganz linken Düse aus Titan hergestellt sein, während der Thermoeinsatz 128 der ganz rechten Düse bestimmt sein kann aus Werkzeugstahl zu sein. Diese Art von Flexibilität bedeutet, dass ein Problem in einer bestimmten Düse behoben werden kann, ohne den Betrieb der anderen Düsen zu beeinflussen.
Die Einfachheit, Thermoeinsätze auszuwechseln, kann in 3 erkannt werden, die eine extrudierte Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs der in 2 gezeigten Düse darstellt. Das Dichtungsstück 126 wird einfach von dem Düsenkörper 122 abgeschraubt, so dass die Düsenspitze 124 und der Thermoeinsatz 128 aus dem Düsenkörper 122 heraus gleiten. Abgesehen von irgendwelchen Komplikationen durch erstarrtes formbares Material, kann der Thermoeinsatz 128 sehr einfach ausgetauscht werden.
Ebenfalls gezeigt in 3 sind das Gewinde 302 des Düsenkörpers 122 und das Gewinde 304 des Dichtungsstücks 126, die zusammengefügt werden können, um die Gewindeverbindung 204 zu bilden. 3 zeigt weiter die Oberflächen, die es dem Dichtungsstück 126 erlauben, den Thermoeinsatz 128 und die Düsenspitze 124 in dem Düsenkörper 122 zu halten. Im Besonderen stößt eine Halteoberfläche 306 des Dichtungsstücks 126 gegen eine Oberfläche 308 der Düsenspitze 124 und eine andere Oberfläche 310 der Düsenspitze 124 stößt gegen eine Oberfläche 310 des Thermoeinsatzes 128, der gegen eine Oberfläche (gezeigt in 2) innerhalb des Düsenkörper 122 stößt, so dass das Dichtungsstück 126 die Düsenspitze 124 und den Thermoeinsatz 128 an dem Düsenkörper 122 hält.
4 stellt eine Schnittansicht eines stromabwärtigen Bereichs einer Düse 410 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Beschreibung dieser Ausführungsform werden ähnliche Bezugszahlen in der 400er-Zahlenreihe verwendet, um zur Erleichterung des Verständnisses ähnliche Teile zu beschreiben. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
Die Düse 410 umfasst einen Düsenkörper 422, eine Düsenspitze 424, ein Dichtungsstück 426, und einen Thermoeinsatz 428. Der Düsenkörper 422 weist einen darin eingebetteten spiralförmig herumgewickelten Heizer 430 auf. Der Heizer 430 kann jede bekannte Art von Heizer sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht, und muss nicht spiralförmig herumgewickelt oder eingebettet sein. Der Düsenkörper 422 weist einen Düsenkörperschmelzekanal 432 auf, der sich durch den Düsenkörper 422 erstreckt und mit einem Verteilerschmelzekanal in Verbindung steht. In dem Düsenkörper 422 ist auch eine Thermoelementbohrung 456 vorgesehen, um ein Thermoelement (nicht gezeigt) aufzunehmen.
Die Düsenspitze 424 ist an dem stromabwärtigen Ende der Düse 410 angeordnet. Die Düsenspitze 424 umfasst einen Spitzenschmelzekanal 436, der formbares Material an eine Formangussöffnung 458 liefert. In dieser Ausführungsform ist die Düsenspitze 424 eine Torpedospitze, jedoch können in anderen Ausführungsformen andere Arten von Spitzen in gleicher Weise verwendet werden.
Das Dichtungsstück 426 ist entfernbar mit dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 422 verbunden. In dieser Ausführungsform erfolgt die Verbindung durch eine Gewindeverbindung 454. Andere Arten von Verbindungen können stattdessen verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Dichtungsstück 426 entfernbar mit dem Düsenkörper 422 verbunden ist. Das Dichtungsstück 426 dichtet gegenüber dem Formteil 406 (z. B. Formplatte oder Angusseinsatz) und hindert das formbare Material daran, in ein Loch 406 hin zu fließen. Die Dichtung erfolgt durch eine Dichtungsoberfläche 452, die eine Innenoberfläche des Lochs 416 in dem Formteil 406 berührt. In dieser Ausführungsform hält das Düsenstück 426 sowohl die Düsenspitze 424 als auch den Thermoeinsatz 428 an dem Düsenkörper 422.
Der Thermoeinsatz 428 ist stromwärts der Düsenspitze 424 angeordnet. Der Thermoeinsatz 428 steht in Kontakt mit und ist trennbar von der Düsenspitze 424, und steht ebenfalls in Kontakt mit und ist trennbar von dem Düsenkörper 422. Das heißt, der Thermoeinsatz 428 ist lose in die Vorderseite des Düsenkörpers 422 eingesetzt (obwohl der Thermoeinsatz 428 nicht lose sein muss, wenn die Düse 410 heiß ist). Der Thermoeinsatz 428 weist einen Einsatzschmelzekanal 438 auf, der mit dem Düsenkörperschmelzekanal 432 und dem Spitzenschmelzekanal 436 in Verbindung steht, so dass der Düsenkörperschmelzekanal 432, der Spitzenschmelzekanal 436 und der Einsatzschmelzekanal 438 in gegenseitiger Verbindung stehen, um eine Strömung von formba rem Material zu erlauben. Das Material des Thermoeinsatzes 428 ist ausgewählt, um den thermischen Zustand des stromabwärtigen Endes der Düse 410 anzupassen, wie zuvor in Bezug auf die Ausführungsformen aus den 1 und 2 im Detail diskutiert.
Zwischen dem Düsenkörper 422, dem Thermoeinsatz 428, der Düsenspitze 424 und dem Dichtungsstück 426 besteht ein Spalt 460. Der Spalt 460 trennt die Düsenspitze 424 von dem Düsenkörper 422 und wirkt als thermische Barriere. Der Spalt 460 kann Luft oder formbares Material enthalten, die beide relativ isolierend sind. Der Wärmestrom wird durch den Spalt 460 im hohen Maße reduziert und so muss die Wärme durch den Thermoeinsatz 428 oder das Dichtungsstück 426 strömen. Es gibt keinen Weg des Wärmestroms von dem Düsenkörper 422 zur Düsenspitze 424, der nicht den Thermoeinsatz 428, das Dichtungsstück 426 oder den isolieren Spalt 460 kreuzt. Auf diese Weise helfen der Thermoeinsatz 428 und der Spalt 460 bei der thermischen Trennung der Düsenspitze 424 von dem Düsenkörper 422. Ein anderer Weg, diese thermische Trennung von der Düsenspitze 424 zu berücksichtigen, ist es darauf zu achten, dass die Düsenspitze 424 den Düsenkörper 422 nicht berührt.
5 stellt eine Schnittansicht eines stromabwärtigen Bereichs einer Düse 510 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Beschreibung dieser Ausführungsform werden ähnliche Bezugszahlen in der 500er-Zahlenreihe verwendet, um zur Erleichterung des Verständnisses ähnliche Teile zu beschreiben. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
Die Düse 510 umfasst einen Düsenkörper 522, eine Düsenspitze 524, ein Dichtungsstück 526 und einen Thermoeinsatz 528. Der Düsenkörper 522 weist einen darin eingebetteten, spiralförmig herumgewickelten Heizer 530 auf. Der Heizer 530 kann jede bekannte Art von Heizer sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht, und muss nicht spiralförmig herumgewickelt oder eingebettet sein. Der Düsenkörper 522 weist einen Düsenkörperschmelzekanal 532 auf, der sich durch den Düsenkörper 522 erstreckt und in Verbindung mit einem Verteilerschmelzekanal steht. In dem Düsenkörper 522 ist auch eine Thermoelementbohrung 556 vorgesehen, um ein Thermoelement (nicht gezeigt) aufzunehmen.
In dieser Ausführungsform ist das stromabwärtige Ende der Düse 510 in einem Angusseinsatz 506 angeordnet. Der Angusseinsatz 506 definiert teilweise ein Loch 516, um die Düse 510 aufzunehmen. Der Angusseinsatz umfasst eine Formangussöffnung 558 und eine Kühlmittelleitung 521.
Die Düsenspitze 524 ist an dem stromabwärtigen Ende der Düse 510 angeordnet. Die Düsenspitze 524 umfasst einen Düsenspitzenkanal 536, der formbares Material an die Formangussöffnung 558 liefert. Die Düsenspitze 524 umfasst weiter ein Gewinde 526 zur entfernbaren Verbindung mit dem Thermoeinsatz 528. In dieser Ausführungsform ist die Düsenspitze 524 eine Torpedospitze, jedoch können in anderen Ausführungsformen andere Arten von Spitzen in gleicher Weise verwendet werden.
Das Dichtungsstück 526 ist entfernbar mit dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 522 verbunden. In dieser Ausführungsform erfolgt die Verbindung durch eine Gewindeverbindung 554. Andere Arten von Verbindungen können stattdessen verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Dichtungsstück 526 entfernbar mit dem Düsenkörper 522 verbunden ist. Das Dichtungsstück 526 dichtet gegenüber dem Angusseinsatz 506 und hindert formbares Material daran in das Loch 516 zu strömen. Die Dichtung wird durch eine Dichtungsoberfläche 552 bewirkt, die eine Innenoberfläche des Lochs 516 in dem Angusseinsatz 506 berührt. In dieser Ausführungsform hält das Düsenstück 526 sowohl die Düsenspitze 524 als auch den Thermoeinsatz 528 an dem Düsenkörper 522. In einer anderen Ausführungsform kann sich das Dichtungsstück 526 bis herunter zum Formhohlraum erstrecken und darin eine Formangussöffnung aufweisen. In einer solchen Ausführungsform würde der Angusseinsatz 506 anstelle der Formangussöffnung 558 eine große zentrale Öffnung aufweisen.
Der Thermoeinsatz 528 ist stromabwärts der Düsenspitze 524 angeordnet. Der Thermoeinsatz 528 weist ein Gewinde 564 auf, um mit dem Gewinde 562 der Düsenspitze 524 zusammenzupassen, und so entfernbar mit der Düsenspitze 524 verbunden zu sein. Der Thermoeinsatz 528 steht in Kontakt mit und ist trennbar von dem Düsenkörper 522. Das heißt, dass, nachdem der Thermoeinsatz 528 und die Düsenspitze 524 zusammengeschraubt sind, sie lose in die Vorderseite des Düsenkörpers 522 als ein Stück eingesetzt werden können (obwohl diese Passung nicht lose sein muss, wenn die Düse 510 heiß ist). Der Thermoeinsatz 528 weist einen Einsatzschmelzekanal 538 auf, der mit der Düsenkörperschmelzekanal 532 und dem Spitzenschmelzekanal 536 in Verbindung steht, so dass der Düsenkörperschmelzekanal 532, der Spitzenschmelzekanal 536 und der Einsatzschmelzekanal 538 in gegenseitiger Verbindung stehen, um eine Strömung des formbaren Materials zu erlauben. Das Material des Thermoeinsatzes 528 ist ausgewählt, um den thermischen Zustand des stromabwärtigen Endes der Düse 510 anzupassen, wie zuvor in Bezug auf die Ausführungsform aus den 1 und 2 im Detail diskutiert.
6 stellt eine Schnittansicht eines stromabwärtigen Bereiches einer Düse 610 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Beschreibung dieser Ausführungsform werden ähnliche Bezugszahlen in der 600er-Zahlenreihe verwendet, um zur Erleichterung des Verständnisses ähnliche Teile zu beschreiben. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
Die Düse 610 umfasst einen Düsenkörper 622, eine Düsenspitze 624, ein Dichtungsstück 626 und einen Thermoeinsatz 628. Der Düsenkörper 622 weist einen darin eingebetteten, spiralförmig herumgewickelten Heizer 630 auf. Der Heizer 630 kann jede bekannte Art von Heizer sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht, und braucht nicht notwendigerweise spiralförmig herumgewickelt oder eingebettet sein. Der Düsenkörper 622 weist einen Düsenkörperschmelzekanal 632 auf, der sich durch den Düsenkörper 622 erstreckt und in Verbindung mit einem Verteilerschmelzekanal steht. In dem Düsenkörper 622 ist auch eine Thermoelementbohrung 656 vorgesehen, um ein Thermoelement 633 aufzunehmen. Der Düsenkörper 622 weist ein Außengewinde 666 auf, um das Dichtungsstück 626 entfernbar zu verbinden und weist ein Innengewinde 670 auf, um den Thermoeinssatz 628 entfernbar zu verbinden.
Die Düsenspitze 624 ist an dem stromabwärtigen Ende der Düse 610 angeordnet. Die Düsenspitze 624 umfasst einen Spitzenschmelzekanal 636, der formbares Material an eine Formangussöffnung 658 liefert. Die Düsenspitze 526 weist ein Gewinde 662 auf zum entfernbaren Verbinden mit dem Thermoeinsatz 628.
Das Dichtungsstück 626 weist ein Gewinde 668 auf, um mit dem Gewinde 666 des Düsenkörpers 622 zusammenzupassen, so dass das Dichtungsstück 626 entfernbar mit dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 622 verbunden ist. Andere Arten von Verbindung können stattdessen verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Dichtungsstück 626 entfernbar mit dem Düsenkörper 622 verbunden ist. Das Dichtungsstück 626 umfasst eine separate Dichtung 680, die gegen eine Innenoberfläche eines Lochs 616 in einem Formteil 606 (z. B. Formplatte oder Angusseinsatz) abdichtet und formbares Material daran hindert, in das Loch 616 zu strömen. In anderen Ausführungsformen kann das Dichtungsstück 626 und die Dichtung 680 einteilig sein. In dieser Ausführungsform halt das Dichtungsstück 626 weder die Düsenspitze 624 noch den Thermoeinsatz 628 in dem Düsenkörper 622.
Der Thermoeinsatz 628 ist stromabwärts der Düsenspitze 624 angeordnet. Der Thermoeinsatz 628 weist ein Gewinde 664, das mit dem Gewinde 662 der Düsenspitze 624 zusammenpasst, und ein anderes Gewinde 672 auf, das mit dem Gewinde 670 des Düsenkörpers 622 zusammenpasst. Auf diese Weise ist der Thermoeinsatz 628 entfernbar mit der Düsenspitze 624 und dem Düsenkörper 622 verbunden. Der Thermoeinsatz 628 weist einen Einssatzschmelzekanal 638 auf, der in Verbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal 632 und dem Spitzenschmelzekanal 636 steht, so dass der Düsenkörperschmelzekanal 632, der Spitzenschmelzekanal 636 und der Einsatzschmelzekanal 638 in gegenseitiger Verbindung stehen, um eine Strömung von formbarem Material zu erlauben. Das Material des Thermoeinsatzes 628 ist ausgewählt, um den thermischen Zustand am stromabwärtigen Ende der Düse 610 einzustellen, wie vorher in Bezug auf die Ausführungsformen aus den 1 und 2 im Detail diskutiert.
In dieser Ausführungsform erlauben die separaten Sätze von Gewinde 670, 672 und 666, 668, dass die Düsenspitze 624 und der Thermoeinsatz 628 unabhängig von dem Dichtungsstück 626 mit dem Düsenkörper 622 verbunden sind. Diese Anordnung bedeutet, dass die Düsenspitze 624 nicht das Dichtungsstück 626 berühren muss und daher ist die Düsenspitze 624 nur über den Thermoeinsatz 628 mit dem Düsenkörper 622 thermisch verbunden. Das Ergebnis ist, dass das Material des Thermoeinssatzes 628 eine größere Rolle in der Steuerung der Temperatur der Düsenspitze 624 spielen kann.
Der Satz von Gewinden 662, 664 erlaubt es der Düsenspitze 624 entfernbar mit dem Thermoeinsatz 628 verbunden zu sein, so dass diese Teile als ein Stück mit dem Düsenkörper 622 verbunden werden können. Der Thermoeinsatz 628 kann eine Werkzeugoberfläche oder -öffnung vorsehen, um sein Entfernen von dem Düsenkörper 622 zu erleichtern, sollte es in dem Düsenkörper 622 verbleiben, wenn die Düsenspitze 624 entfernt wird.
7 stellt eine Schnittansicht des stromabwärtigen Bereichs einer Düse 710 nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der Beschreibung dieser Ausführungsform werden ähnliche Bezugszahlen in der 700er-Zahlenreihe verwendet, um zur Erleichterung des Verständnisses ähnliche Teile zu beschreiben. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
Die Düse 710 umfasst einen Düsenkörper 722, eine Düsenspitze 724, ein Dichtungsstück 726 und einen Thermoeinsatz 728. Der Düsenkörper 722 weist einen darin eingebetteten, spiralförmig herumgewickelten Heizer 730 auf. Der Heizer 730 kann jede Art von bekannten Heizern sein, wie beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht, und braucht nicht spiralförmig herumgewickelt oder eingebettet sein. Der Düsenkörper 722 weist einen Düsenkörperschmelzekanal 732 auf, der sich durch den Düsenkörper 722 erstreckt und in Verbindung mit einem Verteilerschmelzekanal steht. In dem Düsenkörper 722 ist auch eine Thermoelementbohrung 756 vorgesehen, um ein Thermoelement 733 aufzunehmen. Der Düsenkörper 722 weist ein Außengewinde 766 auf, um das Dichtungsstück 726 entfernbar zu verbinden.
Die Düsenspitze 724 ist an dem stromabwärtigen Ende der Düse 710 angeordnet. Die Düsenspitze 724 umfasst einen Spitzenschmelzekanal 736, der formbares Material an eine Formangussöffnung 758 liefert. Die Düsenspitze 724 umfasst eine Oberfläche 792 zum Berühren des Dichtungsstücks 726. In dieser Ausführungsform ist die Düsenspitze 724 eine Torpedospitze, jedoch können in anderen Ausführungsformen ebenso andere Arten von Spitzen verwendet werden.
Das Dichtungsstück 726 weist ein Gewinde 768 auf, um mit dem Gewinde 766 des Düsenkörpers 722 zusammenzupassen, so dass das Dichtungsstück 726 entfernbar mit dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörpers 722 verbunden werden kann. Andere Arten von Verbindungen können stattdessen verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Dichtungsstück 726 entfernbar mit dem Düsenkörper 722 verbunden ist. Das Dichtungsstück 726 dichtet gegenüber einem Formteil 706 (z. B. Formplatte oder Angusseinsatz), um das formbare Material daran zu hindern in ein Loch 716 zu strömen. Die Abdichtung wird durch eine Abdichtungsoberfläche 752 bewirkt, die eine Innenoberfläche des Lochs 716 in dem Formteil 706 berührt. In dieser Ausführungsform weist das Dichtungsstück 726 eine Halteoberfläche 790 auf, die sowohl die Düsenspitze 720 über ein Anstoßen gegen die Oberfläche 792, als auch den Thermoeinsatz 728 berührt und an dem Düsenkörper 722 hält.
Der Thermoeinsatz 728 ist stromabwärts der Düsenspitze 724 angeordnet. Der Thermoeinsatz 728 steht in Kontakt mit und ist trennbar von der Düsenspitze 720 und steht auch in Kontakt mit und ist trennbar von dem Düsenkörper 722. Das heißt, dass der Thermoeinsatz 728 lose in die Vorderseite des Düsenkörpers 722 eingesetzt ist und darin lose die Düsenspitze 724 aufnimmt (obwohl diese Passungen nicht lose sein müssen, wenn die Düse 710 heiß ist). Der Thermoeinsatz 728 umfasst eine Oberfläche 794, die gegen die Halteoberfläche 790 des Dichtungsstücks 726 stößt. Der Thermoeinsatz 728 weist einen Einsatzschmelzekanal 738 auf, der in Verbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal 732 und dem Spitzenschmelzekanal 736 steht, so dass der Düsenkörperschmelzekanal 732, der Spitzenschmelzekanal 736 und der Einsatzschmelzekanal 738 in gegenseitiger Verbindung stehen, um eine Strömung des formbaren Materials zuzulassen. Das Material des Thermoeinsatzes 728 ist ausgewählt, um den thermischen Zustand an dem stromabwärtigen Ende der Düse 710 einzustellen, wie vorher in Bezug auf die Ausführungsformen der 1 und 2 im Detail beschrieben.
Die Form des Thermoeinsatzes und wie er in der Düsenspitze 724 "eingemauert" ist, bedeutet, dass die Düsenspitze 720 keinen großen Bereich des Dichtungsstücks 726 berührt und daher ist die Düsenspitze 720 größtenteils nur durch den Thermoeinsatz 728 mit dem Düsenkörper 722 thermisch verbunden. Die Folge ist, dass das Material des Thermoeinsatzes 728 eine größere Rolle in der Steuerung der Temperatur der Düsenspitze 724 spielt.
In den Ausführungsformen der 1-5 und 7 kann das Dichtungsstück auch als ein Spitzenhalter bezeichnet werden.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wird der Fachmann in der Technik erkennen, dass Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne sich von dessen Wesen und Umfang, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, zu entfernen. Alle hier zitierten Patente und Veröffentlichungen sind durch den Bezug darauf hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen.

Claims

Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse, umfassend: einen Düsenkörper mit einem Düsenkörperschmelzekanal; einen Heizer, der mit dem Düsenkörper verbunden ist; ein Dichtungsstück, das mit dem Düsenkörper verbunden ist, um gegenüber einem Formteil abzudichten; eine Düsenspitze mit einem Spitzenschmelzekanal; und einen Thermoeinsatz mit einem Einsatzschmelzekanal, der Thermoeinsatz steht in Kontakt mit und ist trennbar von der Düsenspitze, und der Thermoeinsatz steht in Kontakt mit und ist trennbar von dem Düsenkörper, wobei der Düsenkörperschmelzekanal, der Spitzenschmelzekanal und der Einsatzschmelzekanal in gegenseitigem Kontakt stehen, und wobei der Thermoeinsatz aus einem Material ausgebildet ist, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die von der thermischen Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze unterschiedlich ist.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei die thermische Leitfähigkeit des Materials des Thermoeinsatzes größer als die thermische Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze ist.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei die thermische Leitfähigkeit des Materials des Thermoeinsatzes geringer als die thermische Leitfähigkeit des Materials der Düsenspitze ist.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Düsenkörper sowie zumindest einem Teil ausgewählt aus Thermoeinsatz, Düsenspitze und Dichtungsstücke in Spalt besteht.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei der Thermoeinsatz ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf der Düsenspitze zusammenpasst.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei der Thermoeinsatz ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf dem Düsenkörper zusammenpasst.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei der Thermoeinsatz das Dichtungsstück berührt.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsstück den Thermoeinsatz an dem Düsenkörper hält.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsstück die Düsenspitze an dem Düsenkörper hält.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsstück durch eine Gewindeverbindung mit dem Düsenkörper verbunden ist und das Dichtungsstück den Thermoeinsatz und die Düsenspitze an dem Düsenkörper hält.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 10, wobei der Thermoeinsatz das Dichtungsstück berührt.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 11, wobei der Thermoeinsatz ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf der Düsenspitze zusammenpasst.
Eine thermisch betätigte Heißläuferdüse nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsstück durch eine Gewindeverbindung mit dem Düsenkörper verbunden ist, der Thermoeinsatz ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf der Düsenspitze zusammenpasst und der Thermoeinsatz ein weiteres Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf dem Düsenkörper zusammenpasst.
Eine thermisch betätigtes Heißläufersystem umfassend: einen Verteiler mit einem Verteilerschmelzekanal; zwei oder mehrere Düsen, jede Düse weist auf: einen Düsenkörper mit einem Düsenkörperschmelzekanal, der in Verbindung mit dem Verteilerschmelzekanal steht; einen Heizer, der mit dem Düsenkörper verbunden ist; ein Dichtungsstück, das mit dem Düsenkörper verbunden ist, um ein Formteil abzudichten; eine Düsenspitze, die mit dem Düsenkörper verbunden ist; und einen Thermoeinsatz, der mit der Düsenspitze in Kontakt steht und der mit dem Düsenkörper in Kontakt steht; wobei der Thermoeinsatz einer der Düsen eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die von der thermischen Leitfähigkeit des Thermoeinsatzes einer weiteren der Düsen unterschiedlich ist.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei jeder Thermoeinsatz von den entsprechenden Düsenspitzen und Düsenkörpern trennbar ist.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei die thermische Leitfähigkeit eines der Thermoeinsätze größer als die thermische Leitfähigkeit der entsprechenden Düsenspitze ist.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei die thermische Leitfähigkeit eines der Thermoeinsätze kleiner als die thermische Leitfähigkeit der entsprechenden Düsenspitze ist.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei jeder Thermoeinsatz einen Einsatzschmelzekanal aufweist, der in Verbindung mit den entsprechenden Düsenkörperschmelzekanälen und einem Spitzenschmelzekanal der entsprechenden Düsenspitze steht.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei einer der Thermoeinsätze ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf der entsprechenden Düsenspitze zusammenpasst.
Ein thermisch betätigtes Heißläufersystem nach Anspruch 14, wobei einer der Thermoeinsätze ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde auf dem entsprechenden Düsenkörper zusammenpasst.