DE10230041B4

DE10230041B4 - Rückstromsperre

Info

Publication number: DE10230041B4
Application number: DE2002130041
Authority: DE
Inventors: Johann Holzschuh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: AT413675B; DE10230041A1; ATA9682003A

Abstract

Rückstromsperre (1), die zur Steuerung des Flusses von Kunststoffschmelze am Ende einer Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) angeordnet ist, um den Fluss von Kunststoffschmelze vom Bereich der Schneckengänge (3) der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zum Bereich eines Schneckenvorraums (4) eines Schneckenzylinders (5) zu steuern, in dem sich die Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) befindet,
wobei die Rückstromsperre (1) einen Grundkörper (6) mit einer Spitze (15) aufweist, der mit seinem hinteren Ende mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) verbunden ist, und ein Außenteil (7) aufweist, das relativ zum Grundkörper (6) zumindest translatorisch, vorzugsweise auch rotatorisch, beweglich ist, wobei eine hintere Stirnfäche (20) des Außenteils (7) parallel zu einem Axialanschlag (17) an der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) ausgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außenteil (7) mindestens eine in seinem Inneren geführte, von der hinteren Stirnfläche (20) ausgehende und in seinen Innendurchbruch (21) mündende Schmelzeleitung (10) und der Grundkörper (6) mindestens eine...

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückstromsperre, die am Ende einer Plastifizier- und Einspritzschnecke angeordnet ist, um den Fluss von Kunststoffschmelze vom Bereich der Schneckengänge der Plastifizier- und Einspritzschnecke zum Bereich des Schneckenvorraumes eines Schneckenzylinders zu steuern, in dem sich die Plastifizier- und Einspritzschnecke befindet,
wobei die Rückstromsperre einen Grundkörper aufweist, der mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke verbunden ist, und
ein Außenteil aufweist, das relativ zum Grundkörper zumindest translatorisch, vorzugsweise auch rotatorisch beweglich ist, um in einer ersten Position den Fluss von Kunststoffschmelze freizugeben und in einer zweiten Position den Fluss von Kunststoffschmelze zu verhindern.
Gattungsgemäße Rückstromsperren sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Aufgabe einer Rückstromsperre ist es, bei Rotation der Plastifizier- und Einspritzschnecke die vom Materialtrichter über die Schnecke mit ihren Schneckengängen geförderte Kunststoffschmelze in den Schneckenvorraum gelangen zu lassen und beim Einspritzen der Schmelze in das Spritzgießwerkzeug durch translatorische Verschiebung der Schnecke das Zurückfließen der Schmelze zu verhindern.

Es sind viele Rückstromsperren für Spritzgießmaschinen bekannt, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie ein bewegliches Teil mit einer Dichtungsfläche besitzen, die mit einer entsprechend gestalteten Gegenfläche ein einziges Absperrorgan bildet, wenn diese beiden Flächen mit einander durch eine äußere Kraft in Berührung sind, wobei diese äußere Kraft axial auf das bewegliche Außenteil durch Überdruck am Beginn und während der Einspritzbewegung wirkt. Dabei kann das bewegliche Teil ein Außenteil sein, wie es beispielweise in der deutschen Patentschrift DE 199 59 495 C1 beschrieben ist.

Das bewegliche Teil einer Rückstromsperre kann aber auch ein Außenteil sein, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 34 326 A1 beschrieben ist. Dieses Außenteil ist auf dem Grundkörper verschiebbar angeordnet. Während der Einspritzbewegung schließt es mit seiner Dichtfläche die im Grundkörper angeordneten Bohrungen und bildet auf diese Art ein einziges Absperrorgan.

Die Wirkungsweise solcher Rückstromsperren hängt also von der einwandfreien Funktion dieses einzigen Absperrorgans ab. Nachteilig ist jedoch, dass bereits kleinste Schäden an den Dichtflächen zu einer fehlerhaften Schließfunktion der Rückstromsperre führen.

Eine Verbesserung der Schließfunktion der Rückstromsperre ist dem gemäß mit einer Rückstromsperre zu erzielen, die zwei von einander unabhängig wirkende Absperrorgane besitzt. Eine solche Rückstromsperre ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 59 615 A1 bekannt. Nachteilig bei dieser Rückstromsperre ist jedoch der große Aufwand zur Herstellung der Schmelzeleitungen im Außenteil der Rückstromsperre.

Aufgabenstellung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Rückstromsperre zu schaffen, die aus einer minimalen Anzahl von Bauteilen besteht, mehr als ein einziges Absperrorgan besitzt und die Vorteile der Rückstromsperre der DE 100 59 615 A1 in sich vereinigt, ohne dabei den erwähnten Nachteil der Rückstromsperre der DE 100 59 615 A1 zu haben.

Diese Aufgabe wird durch eine Rückstromsperre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass das Außenteil der Rückstromsperre zusammen mit dem Grundkörper – bei entsprechender relativer Position von Außenteil und Grundkörper zueinander – einen Schmelzefließweg bilden kann, der jedoch bei Verschiebung dieser beiden Teile zueinander durch zwei unabhängig von einander wirksam werdende Absperrorgane unterbrochen werden kann.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass das Außenteil (7) in der Spitze (15) des Grundkörpers bei Rotation der Schnecke durch in Aussparungen (18) eingreifende Stege (19) mitgenommen wird, wodurch der Verschleiß an den Kontaktflächen zwischen Außenteil und Grundkörper stark verringert wird, da hier nur eine Längsverschiebung zwischen Außenteil (7) und Grundkörper (6) stattfindet.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schmelzeleitung (10) im Außenteil (7) durch mehrere Bohrungen gebildet wird, wodurch eine verbesserte Durchmischung des plastischen Kunststoffmaterials erreicht wird. Diese Bohrungen können über den Umfang des Außenteils (7) verteilt – und bevorzugt äquidistant – angeordnet sein. Des weiteren kann aus reologischen Gründen bevorzugt vorgesehen sein, dass der Winkel (α) zwischen der Achse der Bohrungen (10) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°.

Auch die Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) kann durch mehrere Bohrungen gebildet werden. Diese Bohrungen können über den Umfang des Grundkörpers (6) – und bevorzugt äquidistant – verteilt angeordnet sein. Des weiteren kann aus reologischen Gründen bevorzugt vorgesehen sein, dass der Winkel (α) zwischen der Achse der Bohrungen (12) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°.

Je nach Ausgestaltung können Außenteil (7) und/oder Grundkörper (6) mit umlaufenden Ausnehmungen (11, 13) ausgestattet sein.

Eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung wird erreicht, wenn der Axialanschlag (17) als Kegelmantelfläche oder Teil einer Kugeloberfläche unter einem Winkel zwischen 90° und 30° zur Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2), vorzugsweise zwischen 50° und 75°, ausgeführt ist. Der der Schnecke zugeordnete Axialanschlag (17) kann Bestandteil der Schnecke sein oder durch eine separate Zwischenscheibe gebildet werden.

Auch die vorgeschlagene Rückstromsperre kommt nicht ohne Relativbewegungen zwischen den Bauteilen aus. Daher ist vorgesehen, dass der Außenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet ist. Das gleiche gilt für den Innenumfang des Außenteils (7), für den Außenumfang des Grundkörpers (6) und für alle sonstigen axialen Anlageflächen zwischen Grundkörper (6) und Außenteil (7).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper (6) eine Spitze (15) aufweist, wobei Grundkörper (6) und Spitze (15) einstückig oder miteinander verschraubt ausgebildet sind. Weiterhin kann der Grundkörper (6) mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) fest verschraubt oder unlösbar verbunden sein. Schließlich kann das Außenteil (7) eine im wesentlichen hohlzylindrische Form aufweisen und dessen Stirnfläche (20) z. B. kegelförmig oder als Kugeloberfläche ausgeführt sein.

Das lösungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position (8) die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraumes (4) freigegeben ist, während der translatorischen Verschiebung des Außenteils (7) aus seiner ersten Position (8) in die zweite Position (9) eine erste Unterbrechung der fluidischen Verbindung durch Absperrung der Schmelzeleitung (10) durch den Absperrbereich (14) des Grundkörpers (6) erfolgt und in einer zweiten Position (9) eine zweite Unterbrechung der fluidischen Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraumes (4) durch das Anliegen des Außenteils (7) mit seiner Stirnfläche (20) am Axialanschlag (17) erfolgt.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Unterbrechung der fluidischen Verbindung, die über den Axialanschlag (17) in Verbindung mit der Stirnfläche (20) gebildet wird, zeitlich nach der ersten Unterbrechung der fluidischen Verbindung erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden verschiedenen Vorteile erreicht:
Die Rückstromsperre kommt mit einer minimalen Zahl von Bauteilen aus, die einfach herzustellen sind.
Es treten geringe Gleitgeschwindigkeiten zwischen den sich berührenden Teilen auf, wodurch die Rückstromsperre entsprechend verschleißarm ist.
Es ist ein sanftes und stetiges Schließen der Rückstromsperre gewährleistet. Schließlich und vor allem wird eine betriebssichere Schließfunktion erreicht.

Ausführungsbeispiel
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Rückstromsperre dargestellt.
1 zeigt schematisch den Schnitt durch einen Schneckenzylinder samt Plastifizier- und Einspritzschnecke und Rückstromsperre mit Außenteil in einer ersten Position (Geöffnet-Position),
2 zeigt schematisch den Schnitt durch einen Schneckenzylinder samt Plastifizier- und Einspritzschnecke und Rückstromsperre mit Außenteil in einer zweiten Position (Geschlossen-Position),
3 zeigt eine Seitenansicht auf die Spitze der Rückstromsperre,
4 zeigt ein Außenteil mit mehreren Bohrungen, die mit einer umlaufenden Ausnehmung verbunden sind, und
5 zeigt einen Grundkörper mit mehreren Bohrungen, die mit einer umlaufenden Ausnehmung verbunden sind.
1 zeigt einen Schneckenzylinder 5, in dem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 2 drehbeweglich und verschiebbar angeordnet ist. Beim Rotieren der Schnecke 2 wird nicht dargestelltes plastifiziertes Kunststoffmaterial durch Schneckengänge 3 „nach links" in den Bereich des Schneckenvorraums 4 gefördert. Eine Rückstromsperre 1 ist am Ende der Schnecke 2 angeschraubt. Sie hat einen Grundkörper 6 und eine Spitze 15; Spitze 15 und Grundkörper 6 sind einstückig ausgeführt und mittels einer Schraubverbindung an der Schnecke 2 fixiert.
Zur Steuerung des Schmelzenstromes ist auf dem Grundkörper 6 der Rückstromsperre 1 ein Außenteil 7 angeordnet. Während der Grundkörper 6 über seinen wesentlichen Bereich als zylindrisches Teil ausgeführt ist, umgibt das Außenteil 7 als hohlzylindrisches Bauteil den Grundkörper 6. Es ist eine erste Position 8 des Außenteils 7 relativ zum Grundkörper 6 skizziert, in der die Rückstromsperre geöffnet ist, in der also Kunststoffschmelze "nach links" transportiert werden kann. In dieser ersten Position 8 liegt das Außenteil 7 am Axialanschlag 16 der Spitze 15 an. In dieser relativen Position zwischen Außenteil 7 und Grundkörper 6 bildet die in seinem Inneren geführte, von der hinteren Stirnfläche 20 ausgehende und in seinen Innendurchbruch 21 mündende Schmelzeleitung 10 des Außenteils 7 zusammen mit der von seiner Außenform 22 ausgehenden und durch seinen Kern 23 zu seinem vorderen Ende führenden Schmelzeleitung 12 des Grundkörpers 6 eine fluidische Verbindung – die Rückstromsperre ist geöffnet.
2 zeigt einen Schneckenzylinder 5, in dem eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 2 drehbeweglich und verschiebbar angeordnet ist. Beim Verschieben der Schnecke 2 „nach links" wird nicht dargestelltes plastifiziertes Kunststoffmaterial nach links in ein nicht dargestelltes Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Es ist eine zweite Position 9 des Außenteils 7 relativ zum Grundkörper 6 skizziert, in der das Zurückfließen der Kunststoffschmelze beim Einspritzen der Schmelze in das Spritzgießwerkzeug – durch translatorische Bewegung der Schnecke – verhindert wird. In dieser zweiten Position 9 liegt das Außenteil 7 mit seiner Stirnfläche 20 am Axialanschlag 17 der Schnecke 2 an. Die fluidische Verbindung zwischen der Schmelzeleitung 12 des Grundkörpers 6 und der Schmelzeleitung 10 des Außenteils 7 wird durch den Absperrbereich 14 des Grundkörpers unterbrochen, womit eine erste Absperrung des Schmelzestromes erfolgt. Da die Stirnfläche 20 parallel zum Axialanschlag 17 ausgeführt ist, bildet die Stirnfläche 20 mit dem Axialanschlag 17 eine zweite Absperrung der fluidischen Verbindung – die Rückstromsperre ist durch zwei Absperrorgane geschlossen.
3 zeigt eine Seitenansicht auf die Spitze 15 der Rückstromsperre 1 mit den Stegen 19 am Außenteil 7, die in die Aussparungen 18 der Spitze 15 eingreifen. Die Stege 19 weisen eine Länge auf, die größer als der axiale Verschiebeweg des Außenteils 7 ist, damit diese immer in den Aussparungen 18 im Eingriff sind. Damit wird ein zwangsläufiges Mitdrehen des Außenteils 7 mit der Spitze 15 bei rotatorischer Bewegung der Schnecke bewirkt.
4 zeigt ein Außenteil 7, bei dem die Schmelzeleitung 10 durch mehrere Bohrungen gebildet wird, die – bei der Stirnfläche 20 beginnend – in eine umlaufende Ausnehmung 11 münden.
5 zeigt einen Grundkörper 6, bei dem die Schmelzeleitung 12 durch mehrere Bohrungen gebildet wird, die in der umlaufenden Ausnehmung 13 beginnen und im koaxialen Teil der Schmelzeleitung 12 enden.

1: Rückstromsperre
2: Plastifizier- und Einspritzschnecke
3: Bereich der Schneckengänge
4: Bereich des Schneckenvorraums
5: Schneckenzylinder
6: Grundkörper der Rückstromsperre
7: Außenteil der Rückstromsperre
8: erste Position (Geöffnet-Position)
9: zweite Position (Geschlossen-Position)
10: Schmelzeleitung im Außenteil
11: Umlaufende Ausnehmung im Außenteil
12: Schmelzeleitung im Grundkörper
13: Umlaufende Ausnehmung im Grundkörper
14: Absperrbereich des Grundkörpers
15: Spitze
16: Axialanschlag an der Spitze
17: Axialanschlag an der Schnecke
18: Aussparung in der Spitze
19: Stege am Außenteil
20: Hintere Stirnfläche des Außenteils
21: Innendurchbruch des Außenteils
22: Außenform des Grundkörpers
23: Kern des Grundkörpers
α: Winkel zwischen der Achse der Bohrung und der Rotationsachse der
: Schnecke

Claims

Rückstromsperre (1), die zur Steuerung des Flusses von Kunststoffschmelze am Ende einer Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) angeordnet ist, um den Fluss von Kunststoffschmelze vom Bereich der Schneckengänge (3) der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zum Bereich eines Schneckenvorraums (4) eines Schneckenzylinders (5) zu steuern, in dem sich die Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) befindet, wobei die Rückstromsperre (1) einen Grundkörper (6) mit einer Spitze (15) aufweist, der mit seinem hinteren Ende mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) verbunden ist, und ein Außenteil (7) aufweist, das relativ zum Grundkörper (6) zumindest translatorisch, vorzugsweise auch rotatorisch, beweglich ist, wobei eine hintere Stirnfäche (20) des Außenteils (7) parallel zu einem Axialanschlag (17) an der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) mindestens eine in seinem Inneren geführte, von der hinteren Stirnfläche (20) ausgehende und in seinen Innendurchbruch (21) mündende Schmelzeleitung (10) und der Grundkörper (6) mindestens eine von seiner Außenform (22) ausgehende und durch seinen Kern (23) zu seinem vorderen Ende führende Schmelzeleitung (12) aufweist, wobei über die mindestens eine Schmelzeleitung (10) des Außenteils (7) zusammen mit der mindestens einen Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) eine fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) bildbar ist.
Rückstromsperre nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position (8) des Außenteils (7) die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) freigegeben ist und in einer zweiten Position (9) das Außenteil (7) mit der hinteren Stirnfläche (20) am Axialanschlag (17) anliegt und die fluidische Verbindung zwischen dem Bereich der Schneckengänge (3) und dem Bereich des Schneckenvorraums (4) unterbrochen ist, wobei der Absperrbereich (14) eine erste Absperrung der fluidischen Verbindung bildet und über den Axialanschlag (17) an der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) in Verbindung mit der hinteren Stirnfläche (20) des Außenteils (7) eine zweite Absperrung der fluidischen Verbindung erfolgt.
Rückstromsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) in der Spitze (15) mitgenommen wird.
Rückstromsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeleitung (10) im Außenteil (7) durch Bohrungen gebildet ist.
Rückstromsperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Außenteils (7) mehrere Bohrungen (10) angeordnet sind.
Rückstromsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (19) äquidistant über den Umfang des Außenteils (7) angeordnet sind.
Rückstromsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (10) von der hinteren Stirnfläche (20) des Außenteils (7) beginnend in eine umlaufende Ausnehmung (11) des Außenteils (7) münden.
Rückstromsperre nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Achse der Bohrungen (10) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeleitung (12) des Grundkörpers (6) durch Bohrungen gebildet ist.
Rückstromsperre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Grundkörpers (6) mehrere Bohrungen (12) angeordnet sind.
Rückstromsperre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) äquidistant über den Umfang des Grundkörpers (6) angeordnet sind.
Rückstromsperre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) in einer umlaufenden Ausnehmung (13) des Grundkörpers (6) beginnen.
Rückstromsperre nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Achse der Bohrungen (12) und der Rotationsachse der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) zwischen 30° und 90° liegt, vorzugsweise bei 45°.
Rückstromsperre nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) in einer gemeinsamen, zum vorderen Ende des des Grundkörpers führenden Bohrung münden.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und die Spitze (15) einstückig oder miteinander verschraubt ausgebildet sind.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mit der Plastifizier- und Einspritzschnecke (2) fest verschraubt oder unlösbar verbunden ist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (7) eine im wesentlichen hohlzylindrische Form aufweist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (17) kegelförmig ausgebildet ist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialanschlag (17) kugelförmig ausgebildet ist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, ist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, ist.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass alle Außenflächen des Außenteils (7) mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, sind.
Rückstromsperre nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen des Grundkörpers (6) und der Spitze (15), an denen das Außenteil (7) anliegen kann, mit einer verschleißarmen Schicht versehen, insbesondere beschichtet, sind.