DE102014219215A1

DE102014219215A1 - Einspritzdüse mit mehrteiligem Düsenspitzenbereich

Info

Publication number: DE102014219215A1
Application number: DE102014219215.3A
Authority: DE
Inventors: Swen Spuller; George Olaru
Original assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Current assignee: Otto Maenner Innovation GmbH
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Eine Heißkanaldüse, aufweisend einen Heißkanaldüsenkörper, der einen durchgehenden Düsenschmelzekanal aufweist und einen Düsenkörperkopfabschnitt aufweist, einen Düsenheizer, der mit dem Heißkanaldüsenkörper verbunden ist, eine Düsenspitze, die eine äußere Fläche und einen Düsenspitzenschmelzekanal aufweist, wobei die Düsenspitze lösbar mit der Heißkanaldüse verbunden ist und eine Düsendichtung, welche die Düsenspitze umgibt und eine innere Fläche und eine äußere Fläche aufweist, wobei die Düsenspitzendichtung ausgeführt ist, eine Dichtung mit einer Formkomponente auszubilden, die einen Formanschnitt aufweist, der benachbart zur Düsenspitze angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Spritzgießvorrichtung und genauer Heißkanaleinspritzdüsen, die aus mehreren zusammenwirkenden Teilen hergestellt sind.
Heißkanaleinspritzdüsen sind bekannt. Diese Düsen sind aus mehreren Teilen hergestellt, die so ausgestaltet sind, dass sie für Spritzgieß-Betriebsbedingungen von verschiedenen Werkstoffen und für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Diese Teile sind aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt, welche mit hoher Präzision und geringen Bauteiltoleranzen hergestellt sein müssen, und auch so konfiguriert sein müssen, dass sie mit verfügbaren Fertigungseinrichtungen hergestellt werden können. Diese Heißkanaldüsen und die damit verbundenen Teile müssen so gestaltet und ausgeführt sein, dass diese beim Kunden leicht montier- und wartbar sind.
Ein Bereich am Ende der Düse ist der Düsenspitzenbereich, der nahe am Formanschnitt angeordnet ist. In diesem Bereich ist der Einspritzdruck sehr hoch. Düsenspitzen sind bekannt und sie sind oftmals im Düsenspitzenbereich am Düsenkörper befestigt.
Die Düsenspitzen müssen manchmal aus Werkstoffen hergestellt sein, welche sich entgegenstehende Eigenschaften oder Merkmale aufweisen. Falls sie aus hochleitfähigen Werkstoffen hergestellt sind, sind diese Werkstoffe in vielen Fällen nicht sehr verschleißfest. Viele der Werkstoffe, die für die Düsenspitzen verwendet werden können, die bei Heißkanaldüsen Verwendung finden, und die hohe Verschleißfestigkeit aufweisen, haben eine geringe thermische Leitfähigkeit.
Bei vielen Heißkanaldüsenanwendungen ist es erforderlich Düsenspitzenverbinder, Düsenspitzendichtungen und Düsenspitzenisolatoren zu verwenden, welche mit den Düsenspitzen zusammenwirken und als Einheit zusammen arbeiten und funktionieren müssen.
Da die Düsenspitzen und die Düsendichtungen aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sind und da diese eine unterschiedliche thermische Leitfähigkeit und einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Spritzgießbetriebstemperaturen aufweisen, bestehen bei den bekannten Düsenspitzen und Düsendichtungen immer Bedenken hinsichtlich zwei Leckagearten, die vom Einspritzdruck eines geschmolzenen Werkstoffs durch die Düsenspitzen in einen Formhohlraum verursacht werden. Eine erste Leckage, welche manchmal schwerer einzudämmen ist, kann zwischen einer äußeren Fläche der Düsenspitze und einer inneren Fläche der Düsenspitzendichtung auftreten. Eine zweite, häufigere Leckage kann zwischen einer äußeren Fläche der Düsenspitzendichtung und einer Wandung einer Formkomponente benachbart zum Formanschnitt auftreten, welche die äußere Fläche der Düsenspitzendichtung kontaktiert. Andere Leckagewege können ferner zwischen anderen zusammenwirkenden Flächen von Düsenspitze und Düsenspitzendichtung auftreten, welche kleine Spalte aufweisen, die durch Fertigungsfehler oder Wärmeausdehnung verursacht werden.
Es besteht ein Bedarf, Heißkanaldüsen und Heißkanaldüsenspitzen zu konzipieren und herzustellen, welche verbesserte Merkmale und gute thermische und Verschleiß-Eigenschaften aufweisen.
Es besteht ein Bedarf, Düsenspitzen, Düsenspitzenverbinder, Düsenspitzendichtungen und Düsenspitzenisolatoren zu konzipieren und herzustellen, welche verbesserte Merkmale und Eigenschaften aufweisen, um mit den Düsenspitzen besser zusammenzuwirken und als Einheit besser zusammen zu arbeiten und zu funktionieren.
Es besteht ein Bedarf, Düsenspitzen, Düsenspitzenverbinder, Düsenspitzendichtungen und Düsenspitzenisolatoren zu konzipieren und herzustellen, bei welchen die erste Leckage und die zweite Leckage für eine lange Betriebszeit der Heißkanaldüse eingedämmt werden.
Diese Erfindung beschreibt Gestaltungen und Werkstoffe zum Herstellen von Heißkanaldüsen und Heißkanaldüsenspitzen mit verbesserten Betriebseigenschaften. Diese Düsenspitzen wirken mit verbesserten Düsenspitzenverbindern, verbesserten Düsenspitzendichtungen und verbesserten Düsenspitzenisolatoren zusammen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Düsenspitze aus Sintermetallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC) geformt oder hergestellt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Metallmatrix-Verbundwerkstoff (MMC) für die Düsenspitze ein zementiertes Hartmetall. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das zementierte Hartmetall für die Düsenspitze Wolframkarbid (z. B. ein Karbid, das Wolfram in einem Anteil von mehr als 50% enthält). Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der zementierte Hartmetall-Werkstoff für die Düsenspitze Titankarbid. Infolge der Verwendung des Metallmatrix-Verbundwerkstoffs (MMC) weist die Düsenspitze einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten bei einer Betriebstemperatur auf, die von einem Düsenheizer zwischen etwa 100°C und etwa 400°C bereitgestellt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Düsenspitze beschichtet, um die Lebensdauer, insbesondere die Verschleißfestigkeit der Düsenspitze zu erhöhen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Beschichtung für die Düsenspitze für jede Anwendung ausgewählt. Die Beschichtungen sind aus einem dieser Werkstoffe ausgewählt: TiN (Titannitrid), TiC (Titancarbid), Ti(C)N (Titancarbidnitrid), and TiAlN (Titanaluminiumnitrid). Bei anderen Ausführungsformen ist die Beschichtung mit DLC (Diamond-like carbon: diamantähnliche Schutzschicht aus Kohlenstoff) hergestellt.
Bei einigen der Ausführungsformen werden die Beschichtungen mit thermischer CVD (chemische Gasphasenabscheidung) aufgebracht und, für bestimmte Anwendungen, mit dem mechanischen PVD-Verfahren (physische Gasphasenabscheidung).
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umgibt eine Düsenspitzendichtung die Düsenspitze und weist eine innere Fläche und eine äußere Fläche auf, die aus einem keramikbasierten Pulvermaterial gebildet oder hergestellt ist, die Düsenspitzendichtung weist einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher sich bei einer Betriebstemperatur, die vom Heizer zwischen etwa 100°C und etwa 400°C zur Verfügung gestellt wird, vom ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten unterscheidet (z. B. geringer ist).
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Verbindungselement, das die Düsenspitze und die Düsenspitzendichtung kontaktiert, angeordnet, um die Düsenspitzendichtung lösbar mit der Düsenspitze zu verbinden. Dieses Verbindungselement ist auch angeordnet, um eine erste Kontaktdichtung (welche ringförmig sein kann) zwischen der Düsenspitze und der Düsenspitzendichtung zu schaffen. Das Verbindungselement kann auch eine zweite Kontaktdichtung zwischen der Düsenspitzendichtung und einer Formkomponente herstellen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungselement angeordnet, um eine dritte ringförmige Kontaktdichtung zwischen der Düsenspitze und der Düsenspitzendichtung zu schaffen. Die Düsenspitze ist benachbart zu einem Anschnitt des Formhohlraums in der Formkomponente angeordnet.
Im Betrieb bietet diese Heißkanaldüsenanordnung ein verbessertes Wärmeprofil, einen verringerten Düsenspitzenverschleiß und eine verringerte Leckage im Düsenspitzenbereich in einem größeren Betriebsverfahrensfenster.
Eine Ausführungsform der Heißkanaldüse weist einen Heißkanaldüsenkörper auf, mit einem hierdurch verlaufenden Düsenschmelzekanal und einem Düsenkörperkopfabschnitt, einem Düsenheizer, der mit dem Heißkanaldüsenkörper verbunden ist, eine Düsenspitze, die eine äußere Fläche und einen Düsenspitzenschmelzekanal aufweist, wobei die Düsenspitze lösbar mit der Heißkanaldüse gekoppelt ist, und eine Düsenspitzendichtung, welche die Düsenspitze umgibt und eine innere Fläche und eine äußere Fläche aufweist, wobei die Düsenspitzendichtung ausgeführt ist, eine Dichtung mit einer Formkomponente auszubilden, die einen benachbart zur Düsenspitze angeordneten Formanschnitt aufweist.
Eine Entwicklung der Düsenspitze ist aus einem gesinterten Metall-Matrix-Verbundwerkstoff(MMC)-Pulvermaterial hergestellt. Insbesondere weist die Düsenspitze einen ersten Wärmeleitkoeffizienten und einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Betriebstemperaturfenster zwischen etwa 100°C und etwa 400°C auf, das von dem Düsenheizer bereitgestellt wird.
Eine Entwicklung der Düsenspitze ist aus einem gesinterten keramikbasierten Pulvermaterial hergestellt, die Düsenspitzendichtung weist einen zweiten Wärmeleitkoeffizienten auf, der niedriger ist als der erste Wärmeleitkoeffizient.
Bei einer Ausführungsform ist der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient wenigstens gleich oder niedriger als der erste Wärmeausdehnungskoeffizient in einem Betriebstemperaturfenster zwischen etwa 100°C und etwa 400°C.
Bei einer Ausführungsform, bei welcher die Düsenspitzendichtung lösbar mit der Düsenspitze verbunden ist, ist die Düsenspitzendichtung so ausgeführt, dass diese mit einer Formkomponente, welche einen Formanschnitt aufweist, der benachbart zur Düsenspitze angeordnet ist, eine Dichtung ausbildet.
Eine Ausführungsform weist ein Dicht- und Verbindungselement auf, das als einheitliche Komponente ausgeführt ist. Insbesondere kontaktiert das Dicht- und Verbindungselement beide, die Düsenspitze und die Düsenspitzendichtung, das einheitliche Dicht- und Verbindungselement ist insbesondere auf der Düsenspitze positioniert und verbindet die Düsenspitzendichtung mit der Düsenspitze lösbar. Insbesondere steuert es eine erste Dichtung zwischen der Düsenspitze und der Düsenspitzendichtung.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist das Dicht- und Verbindungselement mit der Düsenspitze verschraubt.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist die Düsenspitze mit dem Düsenkörper verschraubt.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist das Metall-Matrix-Verbundwerkstoff(MMC)-Pulvermaterial ein Hartmetall, welches Wolfram in einem Anteil enthält, der 50% überschreitet.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse weist das Metall-Matrix-Verbundwerkstoff(MMC)-Pulvermaterial bei 20°C–1000°C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 4.00–6.00 (× 10^–6 K^–1) auf.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse weist das Metall-Matrix-Verbundwerkstoff(MMC)-Pulvermaterial bei 20°C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von (50–90) Wm^–1K^–1 auf.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist die Düsenspitzendichtung aus einem keramischen Pulver hergestellt, das Zirkoniumoxid in einem Anteil enthält, der 50% überschreitet.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist die Düsenspitzendichtung aus einem keramischen Pulver hergestellt, das einen Wärmeleitkoeffizienten im Bereich von (12–15) W/m·°K aufweist.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse ist die Düsenspitzendichtung aus einem keramischen Pulver hergestellt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von (2.5–7) × 10^–6/°C aufweist.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse treibt das Dicht- und Verbindungselement eine ringförmige Fläche an der Düsenspitzendichtung mit einer gewählten Kraft gegen eine ringförmige Fläche an der Düsenspitze, um eine erste Dichtung dazwischen herzustellen.
Bei einer Ausführungsform der Heißkanaldüse steuert die Düsenspitzendichtung eine Dichtung zwischen einer radial inneren Fläche der Düsenspitzendichtung und einer radial äußeren Fläche der Düsenspitze.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Nicht beschränkende Ausführungsformen können unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in welchen:
1 eine Seitenschnittansicht eines Bereichs einer Spritzgießmaschine ist, welche eine Vielzahl von Heißkanaleinspritzdüsen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
1a ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Spritzgießmaschine, die in 1 gezeigt ist, und zeigt einen Formhohlraum;
1b ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Spritzgießmaschine, die in 1 gezeigt ist, und stellt den Wärmeverlust von einer Düse zu einer Formkomponente nahe am Formhohlraum dar;
2 ist eine Seitenschnittansicht einer der Heißkanaleinspritzdüsen, die in 1 gezeigt sind;
2a und 2b sind Seitenschnittansichten von Varianten der Heißkanaleinspritzdüse, wobei eine Düsenspitze durch eine Lötverbindung mit einem Düsenspitzenhalter verbunden ist;
3 ist eine Seitenschnittansicht der Heißkanaleinspritzdüse, die in 2 gezeigt ist, mit einem optionalen Düsenheizer;
4 ist eine Seitenschnittansicht der Heißkanaleinspritzdüse, die in 2 gezeigt ist, mit einer optionalen Ventilnadel;
5 und 5a sind Seitenschnittansicht der Heißkanaleinspritzdüse, die in den 2, 2a und 2b gezeigt ist, mit einem optionalen Düsenheizer und Ventilnadel;
6 ist eine Seitenschnittansicht der Heißkanaleinspritzdüse, die in 2 gezeigt ist, mit einem optionalen Düsenheizer und Ventilnadel und einem Ventilnadel-Führungselement; und
7 bis 15d sind Seitenschnittansichten von Bereichen zusätzlicher Ausführungsformen der Heißkanaleinspritzdüse.
In dieser Beschreibung und in den Ansprüchen wird mit der Verwendung des Artikels ”ein”, ”eine”, ”einer” oder ”der”, ”die”, ”das” in Bezug auf ein Merkmal nicht beabsichtigt, die Möglichkeit der Einbeziehung einer Mehrzahl dieses Merkmals in einigen Ausführungsformen auszuschließen. Für einen Fachmann wird es zumindest in einigen Fällen dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich sein, dass es möglich wäre, eine Mehrzahl dieses Merkmals in wenigstens einigen Ausführungsformen einzubeziehen.
Es wird auf 1 Bezug genommen, welche einen Bereich einer Spritzgießmaschine 10 zeigt. Die Spritzgießmaschine 10 weist, unter anderem, einen Heißkanalverteilerblock 100 mit einer Vielzahl eines Schmelzekanal-Verbunds 102 auf, das einen Einlass 104 und eine Vielzahl von Auslässen 106 aufweist. Die Maschine 10 weist ferner eine Vielzahl von Einspritzdüsen 11 auf, wobei jede davon Schmelze von einem der Auslässe 106 erhält und die Schmelze zu einem Anschnitt 24 eines Formhohlraums 25 (siehe 1a) einer Formkomponente 26 transportiert. Obwohl nur ein Bereich der Formkomponente 26 gezeigt ist, versteht es sich, dass die Formkomponente 26 eine Vielzahl von Elementen aufweist, welche zusammenpassen, um eine Vielzahl von Formhohlräumen 25 zu definieren.
Die Schmelze, welche durch den Heißkanalverteiler 100 und die Düsen 11 transportiert wird, wird beheizt, um ihre Fließeigenschaften zu verbessern. In Bezug auf 1a, jeder Formhohlraum 25 erhält Schmelze von einer Düse 11 und kühlt die Schmelze, um diese erstarren zu lassen und dabei ein gegossenes Produkt auszubilden. Mit 27 bezeichnete Kühlkanäle sind in der Formkomponente 26 nahe der Formhohlräume 25 vorgesehen, um Kühlmittel zum Zweck der Schmelzekühlung zu transportieren. Bezugnehmend auf 1b, die Düse 11 ist in einem Raum 28 in der Formkomponente 26 angeordnet und kontaktiert die Formkomponente 26 mittels einer Düsenspitzendichtung 18, um den Bereich unmittelbar um den Anschnitt 24 herum abzudichten, um die Schmelze einzudämmen. Da es erwünscht ist, die Schmelze in der Düse 11 heiß zu halten und die Schmelze in der Formkomponente 26 zu kühlen, gibt es eine Temperaturdifferenz zwischen der Düse 11 und der Formkomponente, woraus einiger Wärmeverlust von der Düse in die Formkomponente 26 resultiert. Es ist wünschenswert, diesen Wärmeverlust zu reduzieren, da dieser diametral zu beidem ist, dem Schmelzefluss aus der Düse 11 und dem Kühlen der Schmelze in den Formhohlräumen 25.
Bezugnehmend auf 2, diese zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs von einer der Einspritzdüsen 11. Die Einspritzdüse 11 weist einen Düsenkörper 12 auf, welcher selbst einen Düsenkopfabschnitt 13, eine Düsenspitze 14, einen Düsenspitzenhalter 16 und die vorgenannte Düsenspitzendichtung 18 aufweist.
Der Düsenkörper 12 weist einen durch diesen verlaufenden Schmelzekanal 20 auf, welcher angeordnet ist, Schmelze von einem der Heißkanalverteilerblockauslässe 106 (1) zur Düsenspitze 14 zu transportieren. Die Düsenspitze 14 weist einen durch diese verlaufenden Schmelzekanal 22 auf, welcher stromabwärts vom Schmelzekanal 20 angeordnet ist, um die Schmelze zum Anschnitt 24 eines der Formhohlräume 25 in einer Formkomponente 26 zu transportieren. Die Düsenspitze 14 ist vorzugsweise aus einem geeigneten harten Werkstoff hergestellt und weist eine erste, (vorzugsweise hohe) thermische Leitfähigkeit auf, und einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten im Betriebstemperaturfenster (d. h. Temperaturbereich) von etwa 100°C bis etwa 400°C. Der erste Wärmeausdehnungskoeffizient kann im Bereich von 4.00–6.00 (× 10^–6 K^–1) bei 20°C bis 1000°C liegen. Ein Beispiel für einen Werkstoff für die Düsenspitze 14 ist ein Sintermetallmatrix-Verbundwerkstoff(MMC)-Pulver, wie Wolframkarbid, um einen Verschleiß während der Verwendung durch Kontakt mit der Schmelze standzuhalten, insbesondere wenn die Schmelze ein Harz ist, das einen Glasfüllstoff oder andere harte Füllstoffe enthält. In einigen Ausführungsformen, wie den Ausführungsformen, die in den 4, 5 und 6 gezeigt sind, ist eine Wolframkarbid-Düsenspitze auch nützlich, um Verschleiß durch Reibung während der Bewegung einer Ventilnadel standzuhalten, wie weiter unten näher erläutert wird.
Bezugnehmend auf 2, der Düsenspitzenhalter 16 ist lösbar mit dem Düsenkörper 12 verbunden und die Düsenspitze 14 ist damit verbunden, so dass die Düsenspitze 14 zur Wartung tatsächlich vom Düsenkörper 12 entfernt werden kann. Beispielsweise kann der Düsenspitzenhalter 16 einen inneren mit einem Gewinde versehenen Bereich 30 aufweisen und kann mit dem inneren mit einem Gewinde versehenen Bereich 30 an einem äußeren mit einem Gewinde versehenen Bereich 32 am Düsenkörper 12 befestigt werden.
Die Düsenspitze 14 kann am Düsenspitzenhalter 16 durch jedes geeignete Mittel befestigt sein. Zum Beispiel kann der Düsenspitzenhalter 16 einen zweiten inneren mit einem Gewinde versehenen Bereich 34 aufweisen, und die Düsenspitze 14 kann eine äußere Fläche 35 aufweisen mit einem, mit einem Außengewinde versehenen Bereich 36, durch welchen die Düsenspitze 14 an dem Düsenspitzenhalter 16 befestigt ist. Dieser Aufbau beseitigt den Bedarf, einen inneren mit einem Gewinde versehenen Bereich an der Düsenspitze 14 vorzusehen, welcher insbesondere bei Ausführungsformen relativ schwierig zu fertigen sein kann, bei welchen die Düsenspitze 14 aus Wolframkarbid hergestellt ist. Der innere mit einem Gewinde versehene Bereich 30 (welcher zur Vereinfachung manchmal als der erste innere mit einem Gewinde versehene Bereich 30 bezeichnet sein kann) und der zweite innere mit einem Gewinde versehene Bereich 34 können separate, voneinander getrennte Bereiche des Düsenspitzenhalters 16 sein, oder können alternativ zusammengesetzt sein, um einen durchgehenden mit einem Gewinde versehenen Bereich auszubilden, wie in 2 gezeigt ist.
Bei einer anderen Ausführungsform, die in 2a gezeigt ist, kann die Düsenspitze 14 mit dem Düsenspitzenhalter 16 verlötet sein. In 1a ist die Lötverbindung mit 38 bezeichnet. Das Verlöten der Düsenspitze 14 am Düsenspitzenhalter 16 bietet einige Vorteile. Ein Vorteil ist, dass es den Bedarf beseitigt, den äußeren mit einem Gewinde versehenen Bereich 36 an der Düsenspitze 14 vorzusehen, was schwierig sein kann, wenn die Düsenspitze 14 aus einem Werkstoff wie Wolframkarbid hergestellt ist. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die Düsenspitze 14 durch eine Pressverbindung mit dem Düsenspitzenhalter 16 verbunden sein.
Die Düsenspitze 14 kann mit dem Düsenkörper 12 über ein Zusammenwirken der Düsenspitzenwirkfläche 47 am Düsenkörper 12 mit einer Körperwirkfläche 49 an der Düsenspitze 14 abdichtend verbunden sein, um der Schmelze zu erlauben, vom Düsenkörper 12 in die Düsenspitze 14 und ohne Leckage aus der Düse 11 zu fließen.
Die Düsenspitzendichtung 18 ist um die Düsenspitze 14 herum angeordnet und weist eine äußere Fläche 37 auf, die angeordnet ist, mit einer Dichtfläche 39 an der Formkomponente 26 zusammenzuwirken, um damit eine Dichtung auszubilden, um so einen Schmelzefluss hierüber zu verhindern. Die Düsenspitzendichtung 18 kann aus einem Werkstoff hergestellt sein, welcher eine zweite Wärmeleitfähigkeit aufweist, die vorzugsweise geringer ist als die der Düsenspitze 14, um einen Wärmeübergang von der Düsenspitze 14 in die Formkomponente 26 zu verhindern. Die Düsenspitzendichtung 18 weist auch einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten im Betriebstemperaturfenster von etwa 100°C bis 400°C auf. Der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient kann niedriger sein als derjenige der Düsenspitze 14. Die Düsenspitzendichtung 18 ist vorzugsweise aus einem isolierenden Werkstoff hergestellt. Ein Beispiel für einen geeigneten isolierenden Werkstoff ist ein gesintertes keramikbasiertes Pulvermaterial. Die Düsenspitzendichtung 18 weist ferner eine radial innere Fläche 41 auf, welche einem Bereich der äußeren Fläche 35 der Düsenspitze 14 gegenüberliegt. Die Düsenspitzendichtung 18 weist ferner eine erste ringförmige Fläche 43 und eine zweite ringförmige Fläche 45 auf.
Es wird angemerkt, dass es schwierig sein kann, eine keramische Komponente mit einer Komponente zu verbinden, die aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff wie Wolframkarbid hergestellt ist. Um diese Schwierigkeit zu überwinden kann ein Dichtungshalter 40 (welcher ebenfalls als Dicht- und Verbindungselement 40 bezeichnet werden kann) verwendet werden, um die Düsenspitzendichtung 18 an der Düsenspitze 14 zu halten. Der Dichtungshalter 40 ist ein einheitliches Bauteil, welches sowohl die Düsenspitze 14 wie auch die Düsenspitzendichtung 18 kontaktiert. Der Düsenhalter 40 verbindet die Düsenspitze 14 lösbar durch jedes geeignetes Mittel, so dass die Dichtung 18 zwischen einer Halterfläche 42 an dem Dichtungshalter 40 und einer Haltefläche 44 an der Düsenspitze 14 solchermaßen gehalten wird, dass die erste ringförmige Fläche 43 an der Düsenspitzendichtung 18 der Haltefläche 44 gegenüberliegt und die zweite ringförmige Fläche 45 an der Düsenspitzendichtung 18 der Halterfläche 42 gegenüberliegt. Der Dichtungshalter 40 kann die Verbindung mit der Düsenspitze 14 durch einen inneren, mit einem Gewinde versehenen Bereich 46 am Dichtungshalter 40 herstellen, welcher mit einem äußeren, mit einem Gewinde versehenen Eingriffsbereich 48 an der Düsenspitze eingreift. Mit anderen Worten kann der Dichtungshalter 40 auf die Düsenspitze 14 geschraubt sein und die Düsendichtung 18 mit der Düsenspitze 14 lösbar verbinden.
Wahlweise kann der Dichtungshalter 40 an der Düsenspitze 14 verschweißt sein, jedoch ist dieser in bevorzugten Ausführungsformen nicht verschweißt. Bei noch einer anderen Alternative kann die Dichtung und/oder der Dichtungshalter 40 mittels eines Klebstoffs wie einem geeigneten Typ von Loctite (vertrieben von Henkel Corporation aus Rocky Hill, Connecticut, USA) mit der Düsenspitze 14 verbunden sein. Bei noch einer anderen Alternative kann der Dichtungshalter 40 aufgeschrumpft sein (d. h. eine Presspassung, die durch Montieren des Dichtungshalters 40 an der Düsenspitze 14 hergestellt wird, wobei entweder der Dichtungshalter 40 aufgeheizt wird, um dessen inneren Durchmesser vorübergehend auszudehnen und/oder die Düsenspitze 14 abgekühlt wird, um deren äußeren Durchmesser vorübergehend zu verringern, und diese dann auf eine Temperatur zurückgeführt werden, bei welcher der innere Durchmesser des Dichtungshalters 40 kleiner ist als der äußere Durchmesser der Düsenspitze 14).
Es wurde festgestellt, dass es aufgrund der für einen oder beide von Düsenspitze 14 und Düsendichtung 18 verwendeten Werkstoffe schwierig sein kann, die Düsenspitze 14 und die Düsendichtung 18 mit engen Toleranzen zu fertigen. Dies kann daran liegen, dass es mit den für beide Bauteile verwendeten Herstellverfahren grundsätzlich schwierig ist, enge Toleranzen herzustellen. Dies kann auch an den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Düsenspitze 14 und der Düsenspitzendichtung 18 liegen. Folglich wurde festgestellt, dass es einen Leckagepfad zwischen der Düsenspitze 14 und der Düsenspitzendichtung 18 geben kann. Es kann auch einen Leckagepfad zwischen der Düsenspitzendichtung 18 und der Formkomponente 26 geben, jedoch wurde festgestellt, dass dies verhältnismäßig einfacher anzugehen ist, um eine geeignete Abdichtung zwischen der äußeren Fläche 37 der Düsenspitzendichtung 18 und der Dichtfläche 39 der Formkomponente 26 zu erreichen.
Der Dichtungshalter 40 kontrolliert eine erste Dichtung zwischen der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14, dies ist diejenige Dichtung, welche zwischen der ringförmigen Fläche 43 an der Düsenspitzendichtung 18 und der verbundenen ringförmigen Fläche 44 an der Düsenspitze 14 ist. Diese Dichtung kann auch als eine erste ”Spitzendichtung-Düsenspitzen”-Dichtung bezeichnet werden. Der Dichtungshalter 40 kann diese erste Spitzendichtung-Düsenspitzen-Dichtung kontrollieren, beispielsweise durch Kontrollieren der Kraft mit welcher die Fläche 43 an der Düsenspitzendichtung 18 mit der Fläche 44 an der Düsenspitze 14 zusammenwirkt (d. h. die ringförmige Fläche 43 mit einer ausgewählten Kraft in Eingriff mit der ringförmigen Fläche 44 treibt). Falls keine ausreichende Kraft angewendet wird, wird keine wirksame Dichtung zwischen der Düsenspitze 14 und der Düsenspitzendichtung 18 ausgebildet. Wo im Zusammenhang mit dieser Patentanmeldung der Begriff ”Dichtung” verwendet wird, ist die Bedeutung beabsichtigt, dass während des Normalbetriebs der beteiligten Bauteile im Wesentlichen keine Leckage durch die Dichtung auftritt. Auf diese Weise kann ein einfacher Kontakt zwischen den Fläche 43 und 44 keine Dichtwirkung bewirken. Auf diese Weise zeigt sich, dass der Dichtungshalter 40 mehr kann als nur die Düsenspitzendichtung 18 an der Düsenspitze 14 zu halten. Beim Kontrollieren der ersten Dichtung zwischen der Düsenspitze 14 und der Düsenspitzendichtung 18 (insbesondere durch Kontrollieren der Dichtung zwischen den ringförmigen Flächen 43 und 44), gleicht der Dichtungshalter 40 im Betrieb im gewissen Maß die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der Düsenspitze 14 und der Düsendichtung 18 aus und gleicht noch allgemeiner die schlechte Dichtwirkung aus, welche zwischen den radial inneren und äußeren Flächen 41 und 51 und zwischen den Flächen 43 und 44 vorhanden sein kann, welche aus Herstellungstoleranzen und unterschiedlichem Umfang der Wärmeausdehnung resultieren.
Die Dichtung zwischen den Flächen 41 und 51 kann als zweite ”Spitzendichtung-Düsenspitzen”-Dichtung zwischen der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14 bezeichnet werden. Der Dichtungshalter 40 kann auch die zweite ”Spitzendichtung-Düsenspitzen”-Dichtung auf eine oder mehrere von verschiedenen Weisen kontrollieren. Zum Beispiel kann eine Dichtung zwischen den Flächen 42 und 45 ausgebildet sein und dabei eine Leckage von Schmelze hierüber verhindern. Eine Dichtung kann zwischen der inneren Fläche 46 des Dichtungshalters 40 und der entsprechenden äußeren Fläche 48 (welche Teil der äußeren Fläche 35 ist) an der Düsenspitze 14 ausgebildet sein.
Bezugnehmend auf 3, die Düse 11 kann ferner einen Düsenheizer 50 aufweisen, der einen Heizerkörper 52 und ein elektrisches Heizelement 54, das in einer Nut 56 im Heizerkörper 52 angeordnet ist, aufweisen kann. Der Düsenheizer 50 ist mit dem Düsenkörper 12 gekoppelt und zum Heizen der Schmelze in der Düse 11 ausgeführt. Der Düsenheizer 50 stellt ein Betriebstemperaturfenster für die Düse 11 von zwischen etwa 100°C und etwa 400°C zur Verfügung.
Bezugnehmend auf 4, die Düse 11 kann ferner eine Ventilnadel 58 aufweisen, welche zwischen einer geschlossenen Position (in 3 gezeigt), in welcher die Ventilnadel 58 den Schmelzefluss durch den Anschnitt 24 verhindert, und einer offenen Position bewegbar ist, um den Schmelzefluss durch den Anschnitt 24 zu erlauben. Ein Spitzenbereich 60 der Ventilnadel 58 wird durch eine Wand 61 der Düsenspitze 14 gegenüber dem Anschnitt 24 ausgerichtet. Auf diese Weise kann ein Reibungskontakt zwischen der Ventilnadel 58 und der Düsenspitze 14 während der Bewegung der Ventilnadel 58 auftreten. Die Herstellung der Düsenspitze 14 aus einem harten Werkstoff wie Wolframkarbid verringert das Ausmaß des Verschleißes, welcher aus einem solchen Reibungskontakt resultiert.
Bezugnehmend auf 5, die Düse 11 kann ferner beides, die Ventilnadel 58 und den Düsenheizer 50 aufweisen.
Bezugnehmend auf 6, die Düse 11 ist beides, die Ventilnadel 58 und den Düsenheizer 50 aufweisend dargestellt, und auch ein Ventilnadelführungselement 62 aufweisend, welches zwischen der Düsenspitze 14 und dem Düsenkörper 12 (und welches vom Düsenspitzenhalter 16 in Position gehalten wird) angeordnet ist. Das Ventilnadelführungselement 62 ist konfiguriert, um einen Bereich 64 der Ventilnadel 58 stromaufwärts vom Spitzenbereich 60 der Ventilnadel zu führen.
Bezugnehmend auf 7, die Düsenspitzendichtung 18 kann durch einen Dichtungshalter 40 (welcher beispielsweise aus Stahl hergestellt sein kann) an der Düsenspitze 14 gehalten werden, jedoch kann auch ein Isolierelement 66 zwischen dem Dichtungshalter 40 und der Düsenspitzendichtung 18 vorgesehen sein, um eine Wärmeübertragung vom Dichtungshalter 40 in die Düsenspitzendichtung 18 zu verhindern. Der Dichtungshalter 40 ist in 7 als an der Düsenspitze 14 verschweißt gezeigt, wobei die Verschweißung durch einen Kreis 68 dargestellt ist. Es wird angemerkt, dass die bei 68 gezeigte kreisförmige Form nur vorgesehen ist, um zu bestimmen, dass dort eine Verschweißung angeordnet ist. Die Verschweißung 68 muss im Querschnitt nicht kreisförmig sein und kann jede geeignete Form aufweisen, wie beispielsweise eine Kehlnaht. Es wird ferner angemerkt, dass die Verschweißung insgesamt optional ist und weggelassen werden kann und dass der Dichtungshalter 40 auf jede andere geeignete Weise an der Düsenspitze 14 befestigt werden kann.
Bezugnehmend auf 8, die Düsenspitzendichtung 18 wird an der Düsenspitze 14 von einem Dichtungshalter 40 gehalten, welcher selbst auch ein Isolierelement 66a ist, um eine Wärmeübertagung durch den Dichtungshalter 40 von der Düsenspitze 14 zur Düsenspitzendichtung 18 zu verhindern. Zusätzlich ist ein zweites Isolierelement 66b zwischen der inneren Durchschnittsfläche (bei 70 gezeigt) der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14 vorgesehen, um eine Wärmeübertragung von der Düsenspitze 14 in die Düsenspitzendichtung 18 (und schließlich in die Formkomponente 26 (1)) zu verringern. Das Isolierelement 66b dient auch als Dichtung, um eine Leckage von Schmelze dort zu verhindern, wo es mit anderen Elementen zusammengesetzt ist. In 8 ist das erste Isolierelement und Dichtungshalter 40, 66a als an der Düsenspitzendichtung 18 mittels einer Verschweißung 68 verschweißt gezeigt. Eine optionale Verschweißung 68 oder einige andere Verbindungsmittel, wie eine Schraubverbindung, hält das erste Isolierelement und Dichtungshalter 40, 66a, das zweite Isolierelement 66b und die Düsenspitzendichtung 18 an der Stelle in einer Nut, die bei 71 in der Düsenspitze 14 gezeigt ist.
Bezugnehmend auf 9, die Düsenspitzendichtung 18 wird vom Dichtungshalter 40 auf der Düsenspitze 14 gehalten, welcher mit der Düsenspitze auf jede geeignete Weise gekoppelt sein kann. Ein Isolierelement 66 ist zwischen der inneren Durchmesserfläche 70 der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14 vorgesehen, um Wärmeübertragung durch die Fläche 70 von der Düsenspitze 14 in die Düsenspitzendichtung 18 zu vermeiden.
Bezugnehmend auf 10, ein Isolierelement 66 ist zwischen einer axialen Endfläche 43 der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14 vorgesehen, um einen Wärmeübergang durch die Endfläche 43 von der Düsenspitze 14 in die Düsenspitzendichtung 18 zu verringern. In 10 ist auch gezeigt, dass der Dichtungshalter 40 auf die Düsenspitze 14 geschraubt ist.
Die Ausführungsform in 10a ist die gleiche Ausführungsform wie in 10, abgesehen davon, dass es dort kein Isolierelement 66 gibt, stattdessen liegt die Düsenspitzendichtung 18 an der Schulter 44 der Düsenspitze 14 an.
Bezugnehmend auf 11, ein Isolierelement 74, welches beispielsweise ein O-Ring sein kann, ist zwischen der Endfläche 43 der Düsenspitzendichtung 18 und der Haltefläche 44 der Düsenspitze 14 vorgesehen. Eine Nut für den O-Ring kann in einer oder in beiden Flächen 43 und 44 vorgesehen sein. Das Isolierelement 74 kann auch als Dichtungselement dienen, das die Leckage von Schmelze hierüber verhindert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dient der O-Ring dazu, die Fläche 43 von der Fläche 44 zu beabstanden, wobei er seine Wirkung vergrößert, einen Wärmeübergang in die Düsenspitzendichtung 18 zu verhindern. Sogar wenn sich die zwei Flächen 43 und 44 berühren, weist das Isolierelement 74 vorzugsweise noch ausreichend Elastizität auf, um als Dichtung zu dienen, um eine Schmelzeleckage hierüber zu verhindern. Der Dichtungshalter 40 kann mit der Düsenspitze 14 verschweißt sein oder durch jedes andere geeignete Mittel (z. B. eine Schraubverbindung) mit der Düsenspitze 14 verbunden sein.
Bezugnehmend auf 12, ein erstes Isolierelement 74a (welches zum Beispiel ein O-Ring sein kann) ist zwischen der Endfläche 43 der Düsenspitzendichtung 18 und der Haltefläche 44 der Düsenspitze 14 vorgesehen, und ein zweites Dichtelement 74b (welches zum Beispiel ein O-Ring sein kann) ist zwischen der inneren Durchmesserfläche 70 der Düsenspitzendichtung 18 und der Düsenspitze 14 vorgesehen. Eines oder beide der Isolierelemente 74a und 74b können als Dichtungselemente dienen, um die Leckage von Schmelze hierüber zu verhindern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dienen die O-Ringe dazu, die Fläche 43 von der Fläche 44 und die innere Durchmesserfläche 70 von der entsprechenden Fläche an der Düsenspitzendichtung 18 zu beabstanden, und dabei ihre Wirkung zu erhöhen, eine Wärmeübertragung in die Düsenspitzendichtung 18 zu verhindern. Der Dichtungshalter 40 kann mit der Düsenspitze 14 verschweißt sein oder durch jedes andere geeignete Mittel (z. B. eine Schraubverbindung) mit der Düsenspitze 14 verbunden sein. Eine Ausführungsform ist möglich, bei welcher nur das Element 74b und kein Isolierelement 74a vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf 13, ein Isolierelement 74, welches ein O-Ring sein kann, ist in einer Absatzecke 75 zwischen den Flächen 43 und 41 vorgesehen und in einer Absatzecke 77 zwischen den Flächen 51 und 44 an der Düsenspitze. Allgemein ausgedrückt, Schmelze kann zwischen die Düsenspitze 14 und die Düsenspitzendichtung 18 eindringen, bis diese durch welche Dichtungen auch immer zwischen den beiden Flächen existieren, gestoppt wird. Die Schmelze selbst kann als Dichtung dienen und kann ferner als ein Isolator wirken.
Bezugnehmend auf 14, die Düsendichtung 18 kann über eine oder mehrere gesetzte Schrauben 78 oder Stifte 78 an der Düsenspitze 14 befestigt sein. Die gesetzten Schrauben oder Stifte 78 können an den Dichtungshaltern gehalten sein und können zum Vorsehen der Flächen 43 und 44 dienen, durch die Wirkung der axialen Bewegung der Düsenspitzendichtung in die Fläche 44, wenn diese in beiden Öffnungen in der Düsenspitzendichtung 18 bzw. der Düsenspitze 14 angeordnet sind, die bei 79 und 81 gezeigt sind. Die gesetzten Schrauben oder Stifte 78 können auch gegen die Düsenspitze und die Düsenspitzendichtung abdichten, um eine Leckage der Schmelze durch die Öffnungen 79 nach außen zu verhindern. Alternativ können diese die Öffnungen 79 nicht abdichten, jedoch werden die Dichtungen, die zwischen der äußeren Fläche der Düsenspitzendichtung 18 und der Formkomponente 26 und zwischen den Flächen 43 und 44 ausgebildet sind, eine Leckage von Schmelze nach außen verhindern.
Bezugnehmend auf 15a, die Düsendichtung 18 kann darin eine Nut 80 aufweisen, welche ein Isolierelement 82 aufnimmt, welches auch ein Dichtelement sein kann, wie bei den Ausführungsformen, die in den 10 bis 14 gezeigt sind. Das Isolierelement 82 kann C-förmig ausgebildet sein. Eine entsprechende Nut 84 ist in der Düsenspitze 14 vorgesehen. Wie in den 15a und 15b gezeigt ist, kann die Düsendichtung 18 auf der Düsenspitze 14 in Position gleiten. Wenn die Dichtung 18 auf die Düsenspitze 14 gegleitet ist, ist der Spielraum zwischen den beiden ausreichend klein, um das Isolierelement 82 zu zwingen, sich zu komprimieren. Wenn die Dichtung 18 so in Position gegleitet ist, dass die Nuten 80 und 84 gegenüber liegen, dehnt sich das Isolierelement 82 in die Nut 84 aus und bietet dabei eine Isolierfunktion, eine Dichtfunktion, welche die erste ”Spitzendichtung-Düsenspitzen”-Dichtung herstellt, und als Dichtungshalter wirkt, um die Düsenspitzendichtung 18 auf der Düsenspitze 14 zu halten.
In den 15a und 15b kontrolliert und stellt ein Element 82 eine erste ringförmige Dichtung zur Verfügung. Wenn die Dichtung 18 über das Element 82 gegleitet ist, wird die Krümmung des Rings 82 flacher und kann in die Ecken der inneren Nuten 84 und 80 eintreten. Durch eine Positionierung der äußeren Nut der Düsenspitze 14 näher an die Schulter müssen wir dichten, das Element 82 wird eine Dichtkraft aufbringen. Falls Gießharz unter Druck in die Kammer eindringt, die von den Nuten 84 und 80 gebildet wird, wird mehr Druck auf den Dichtring 82 aufgebracht, um die erste ringförmige Dichtung herzustellen.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist die Düsenspitzendichtung 18 an der Düsenspitze 14, anstatt an dem Düsenspitzenhalter 16 vorgesehen. Dies ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. Durch Vorsehen der Dichtung 18 auf einem Element mit kleinerem Durchmesser (d. h. die Düsenspitze 14 im Gegensatz zu dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Düsenspitzenhalter 16), nimmt die Zuverlässigkeit der Dichtung zu, da ein grundsätzlich kleinerer Bereich abgedichtet wird. Zusätzlich wird durch Montieren der Dichtung 18 auf der Düsenspitze 14 anstatt auf dem Düsenspitzenhalter 16 der gesamte Durchmesser der Düse 11 verhältnismäßig kleiner gehalten, wodurch der Abstand zwischen den Düsen 11 kleiner sein kann, wodurch in einigen Fällen, bei welchen der Düsenabstand ein begrenzender Faktor der Produktionskapazität der Maschine ist, eine größere Zahl von Artikeln auf der Maschine gegossen werden kann.
Obwohl das Element 18 als Düsenspitzendichtung bezeichnet wird, kann es allgemeiner auch als Formkomponentenkontaktstück bezeichnet werden.
In 1 sind zwei Düsen 11 gezeigt, eine mit und eine ohne Ventilnadel. Es wird angemerkt, dass die beiden verschiedenen Düsen nur zur Veranschaulichung vorgesehen sind und dass in der Praxis alle Düsen einer Spritzgießmaschine entweder Ventilnadeln aufweisen oder keine Ventilnadeln aufweisen können.
In jenen Ausführungsformen, bei welchen eine Verschweißung zwischen dem Dichtungshalter und der Düsenspitze vorgesehen ist, ist die Verschweißung optional und kann eine Schweißnaht oder ein Schweißpunkt oder eine Vielzahl von Schweißpunkten sein.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind als Beispiele der vorliegenden Erfindung vorgesehen und Veränderungen und Anpassungen hierzu können von den jeweiligen Fachleuten des Stands der Technik bewirkt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, welcher alleinig durch die hier beigefügten Ansprüche definiert ist.
Bei einigen Anwendungen besteht ein Bedarf, für die Düsenspitze 14 andere Werkstoffe zu verwenden, um mehr Werkstoffe zu verarbeiten zu können und um das Wärmeprofil, das vom Heizer 52 zur Verfügung gestellt wird, im Düsenspitzenbereich und benachbart zum Formanschnitt 24 besser zu steuern, siehe 2b und 5a. Bei den Ausführungsformen dieser Figuren ist die Düsenspitze nicht mehr aus einem Hartmetall (Karbid) oder anderen Werkstoffen hergestellt, die vorausgehend genannte Hartmetalle (Karbide) enthalten. Durch Auswählen anderer Werkstoffe für die Düsenspitze 14, welche andere Wärmeleitfähigkeiten und andere Verschleißfestigkeiten aufweisen, für beide, thermisch geregelte Düsen (solche, wie in den 2 bis 3 gezeigt sind) und ventilgeregelte Düsen (solche wie in den 4, 5 und 6 gezeigt sind), werden bekannte Eigenschaften wie ein Fadenziehen des geschmolzenen Materials und die Entstehung kalter Pfropfen entweder ausgeschlossen oder deutlich reduziert. Zum Beispiel kann die Düsenspitze 14, die in 2b und 5a gezeigt ist, aus einem hoch thermisch leitfähigen Werkstoff wie beispielsweise Legierungen aus Kupfer, welche Beryllium-Kupfer enthalten, hergestellt sein. Für einige andere Anwendungen ist die Düsenspitze 14, die in 2b und 5a gezeigt ist, aus verschiedenen Stahlqualitäten hergestellt, einschließlich Edelstahl, Formstahl oder H13, welche weniger thermisch leitfähig aber verschleißfester sind. In diesen zwei Fällen kann der Düsenspitzenhalter 16 aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt sein, falls die Düsenspitze 14 aus Kupferlegierungen oder Stahl und Stahllegierungen hergestellt ist. Der Düsenspitzenhalter 16 kann auch aus Kupferlegierungen hergestellt sein, wenn die Düsenspitze aus Stahl oder Stahllegierungen hergestellt ist. Da in diesen Ausführungsformen, die in 2a und 5 gezeigt sind, die Düsenspitze 14 nicht mehr aus Werkstoffen hergestellt sind, die Hartmetall (Karbid) enthalten, kann die Düsendichtung 18 aus anderen Werkstoffen hergestellt sein, abhängig vom Werkstoff der Düsenspitze 14. Beispielsweise kann die Düsendichtung bei diesen Ausführungsformen aus Titan oder Titanlegierungen oder Stählen mit geringerer Leitfähigkeit, wie H13 hergestellt sein. Dies heißt, dass bei den Ausführungsformen der 2a und 5 kein Bedarf mehr für den Dichtungshalter 40 besteht, da die Düsendichtung 18 mittels Löten, einer Schrumpfverbindung, einer Verschraubung oder einer Konusverbindung unmittelbar an der Düsenspitze 14 befestigt werden kann. Dies heißt, dass die für die 2a und 5a genannten Werkstoffe und die Entfernung des Dichtungshalters auch vollständig für die Ausführungsformen der 3, 4 und 6 anwendbar sind. In dem Fall, dass die Dichtung 18 konisch ausgebildet ist, steigt die Dichtkraft im erwärmten Zustand, da der Düsenkörper und die Düse aufgrund einer starken axialen Wärmeausdehnung zum Formanschnitt 24 hin gleiten werden. Die Dichtung 18 kann auch aus einem Polyamid wie Vespel oder aus anderen nichtmetallischen Werkstoffen wie PEEK hergestellt sein, welche an der Düsenspitze 14 mittels Gewinden oder mittels einer konisch geformten Verbindung, welche die Dichtung während der thermischen Ausdehnung verbessert, befestigt sein können. Anders als bei Heißkanaldüsen des Stands der Technik, kontaktiert der Spitzenhalter 16 die Formplatte 26 in mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den 3, 4, 5 und 6 gezeigt sind, nicht, weshalb der Spitzenhalter keine Dichtung darstellt, und die Dichtfunktion von der Spitzenhaltefunktion getrennt ist.
Bei den Ausführungsformen der 15c und 15d weist die Düsenspitze 14, wie in den 2, 3, 4, 5 und 6 gezeigt ist, kein Gewinde mehr auf und ist mittels eines Düsenspitzenhalters 16 mit dem Düsenkörper verbunden, ohne Dichtkontakt herzustellen. Bei den Ausführungsformen der 15c und 15d ist die Düse auch aus Werkstoffen hergestellt, wie sie in Bezug auf die 2b und 5a beschrieben sind, welche kein Hartmetall (Karbid) enthalten. Um die Dicht- und Isolierfunktionen, die in den Ausführungsformen der 15a–b gezeigt sind, weiter zu verbessern, wird ein zusätzlicher externer Dichtring 86 verwendet und mit der Dichtung 18 verbunden. Die externe Dichtung 18 kann jede geeignete Form aufweisen und kann Werkstoffe mit federnden Eigenschaften enthalten, die auch eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweisen. Sowohl die Dichtungen als auch die Isolatoren 84 und 86 können geschnitten sein, um eine einfachere Montage zu ermöglichen.
Es ist auch sinnvoll, die Düsenspitzen 18, die in den 15a und 15b gezeigt sind, aus einem Werkstoff herzustellen, der Hartmetall (Karbid) enthält, aber kein Gewinde aufweist. Im Betrieb, falls das geschmolzene Material zwischen die Dichtung 18 und die Düsenspitze 14 eintritt, wird die Dichtung 84 ein Hindernis bilden und wird auch zulassen, dass etwas Schmelze die Nut 80 füllt, sich abkühlen und erstarren wird, oder viskos werden wird, um eine zusätzliche Dichtung zu bilden. In dem Fall, dass der Dicht-Isolator 86 verwendet wird, wird die Dichtung 18 die Platte 26 im kalten Zustand (Raumtemperatur) oder sogar im warmen Zustand (Betrieb) nicht kontaktieren und es der Dichtung 86 erlauben, die Dichtung zu bilden.

Claims

Eine Heißkanaldüse, aufweisend: einen Heißkanaldüsenkörper, der einen durchgehenden Düsenschmelzekanal aufweist und einen Düsenkörperkopfabschnitt aufweist; einen Düsenheizer, der mit dem Heißkanaldüsenkörper verbunden ist; eine Düsenspitze, die eine äußere Fläche und einen Düsenspitzenschmelzekanal aufweist, wobei die Düsenspitze lösbar mit der Heißkanaldüse verbunden ist; eine Düsendichtung, welche die Düsenspitze umgibt und eine innere Fläche und eine äußere Fläche aufweist, wobei die Düsenspitzendichtung ausgeführt ist, eine Dichtung mit einer Formkomponente auszubilden, die einen Formanschnitt aufweist, der benachbart zur Düsenspitze angeordnet ist.