DE10255951A1

DE10255951A1 - Vorrichtung zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze

Info

Publication number: DE10255951A1
Application number: DE2002155951
Authority: DE
Inventors: Volker Fritzlar; Markus Dr. Lake
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: DE10255951B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze für eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit einem Schneckenzylinder und einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, an deren vorderem Ende eine Schneckenspitze aus mindestens einem Grundkörper (1) und einem daran lösbar und verschieblichen Außenelement (2) angeordnet ist, wobei das Außenelement (2) auf der Grundkörper (1) derart angeordnet ist, dass zwischen dem Außenelement (2) und dem Grundkörper (1) ein weitgehend schmelzedichter Ringspalt vorhanden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass weder auf der Außenkontur (9) des Grundkörpers (1) noch auf der Innenkontur (10) des Außenelementes (2) eine oder mehrere Aussparungen für die Aufnahme von Kunststoffschmelze angeordnet sind. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze beim Einspritzvorgang mittels einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der im Schneckenvorraum herrschende Druck während des gesamten Vorganges des Verschiebens des Außenelementes (2) weitgehend auf die gesamte Ringfläche (7) des Außenelementes (2) wirken kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze für eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit einem Schneckenzylinder und einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, an deren vorderem Ende eine Schneckenspitze mit mindestens einem Grundkörper und einem Außenelement angeordnet ist, wobei das Außenelement lösbar am Grundkörper angeordnet ist und die Außenkontur des Außenelementes mindestens teilweise an der Innenkontur des Schneckenzylinders anliegt, wobei das Außenelement auf dem Grundkörper derart angeordnet ist, dass zwischen dem Außenelement und dem Grundkörper ein weitgehend schmelzedichter Ringspalt vorhanden ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze beim Einspritzvorgang mittels einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, wobei in einem Schneckenzylinder mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke Kunststoffmasse plastifiziert wird und die entstandene Kunststoffschmelze zunächst über mindestens einen Kanal in einer an dem vorderen Ende der Schnecke aus mindestens einem Grundkörper und einem daran lösbar und verschieblichen Außenelement angeordneten Schneckenspitze in den Schneckenvorraum gefördert wird, bis dieser mit ausreichender Menge an Schmelze gefüllt ist, um die gewünschte Menge Kunststoffschmelze in ein Werkzeug einzubringen, wobei der durch axiales Verschieben der Plastifizier- und Einspritzschnecke im Schneckenvorraum erzeugte Druck ein axiales Verschieben des Außenelementes bewirkt, wobei die Verschiebung des Außenelementes der Bewegungsrichtung der Plastifizier- und Einspritzschnecke entgegengesetzt ist.

Gattungsgemäße Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und arbeiten derartig, dass sich in der Einspritzphase die Schnecke mit der Schneckenspitze und dem Anschlagring in Richtung Schneckenvor raum bewegt. In Folge der Massenträgheit des Absperringes und wandhaftenden Effekten des Kunststoffes zwischen dem Außenmantel des Absperringes und der Zylinderbohrung verweilt der Absperring zunächst an seiner Position. Durch die Kompression der Schmelze im Schneckenvorraum wird der flügelseitige Ringbereich des Absperringes mit dem Schmelzedruck beaufschlagt. Durch einen Druckaufbau der Schmelze über den verbleibenden Querschnitt von Innenbohrung des Absperringes und dem Schaft der Schneckenspitze wird der absperringseitige Ringbereich des Absperringes ebenfalls mit dem Schmelzedruck beaufschlagt. Hierdurch entsteht am Absperring ein hydrostatischer Zustand und in Folge dessen ein Kräftegleichgewicht in axialer Schneckenrichtung. Für ein sicheres und schnelles Schließen ist eine resultierende Kraft, die am Absperring angreift, in Richtung des Anschlagringes erforderlich.

Dieser von innen verursachte Druckaufbau führt zum Aufweiten des Absperringes und somit zur Verstärkung des Verschleißes der Rückstromsperre, da diese mit der Zylinderwandung in Wechselwirkung tritt.

In der DE 100 56 615 ist eine der gattungsgemäßen Rückstromsperren beschrieben. Ein Außenteil ist relativ zu einem Grundkörper translatorisch oder auch rotatorisch verschiebbar. Das Außenteil weist Schmelzeleitungen auf, die durch das Verschieben des Außenteils abgesperrt werden und einen Schmelzerückfluß verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rückstromsperre derart weiterzuentwickeln, dass ein Aufweiten verhindert wird, also weitgehend kein Druck auf das Innere des Absperringes wirkt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, daß weder auf der Außenkontur des Grundkörpers noch auf der Innenkontur des Außenelementes eine oder mehrere Aussparungen für die Aufnahme von Kunststoffschmelze angeordnet sind.

Hiermit wird erreicht, dass zwischen den Grundkörper und das Außenteil keine Schmelze gelangt und folglich auch kein Druck auf das Innere des Ringes wirken kann.

Diese Rückstromsperre mit Schiebering, sprich Außenelement, soll durch die Anordnung von Schiebering und Schmelzeführung in der Schneckenspitze ein schnelles und sicheres Schließen ermöglichen. In der Einspritzphase bewegt sich die Schneckenspitze in den Schneckenvorraum und komprimiert die Schmelze. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass durch Massenträgheit und Wandhaftungseffekte der Schiebering zunächst an seiner Position verweilt und somit zu einem Teilverschluss der Schmelzekanäle beiträgt. Der Schmelzedruck wirkt nun unmittelbar auf die schneckenvorraumseitige Ringfläche des Schieberings. Der Druckaufbau innerhalb der Schmelze führt auch zu einem Druckaufbau und zu einem Schmelzerückfluss über die anschlagseitigen Bohrungen. Hierbei wird die Schmelze hauptsächlich tangential den Schiebering anströmen. Diese Art der Anströmung führt jedoch nicht zu einem hydrostatischen Druckaufbau bzw. zu einem Kräftegleichgewicht am Schiebering. Durch eine schneckenseitige Bewegung des Schieberings werden die Strömungskanäle in ihrem Querschnitt weiter im Querschnitt gemindert und dann vollständig verschlossen und ein weiterer Druckaufbau verhindert. Der Schiebering trifft in der Einspritzphase in der hinteren Position auf die schneckenseitige Anlagefläche der Schneckenspitze und dichtet vollständig auf einer Ringfläche den Schneckenvorraum gegen die Schnecke ab. Hierdurch wird eine zweifache Dichtwirkung erzielt. Einerseits über den axialen Verschluss der Schmelzeka näle durch den Schiebering und andererseits über das Anlegen der Schrägen von Schiebering und Schneckenspitze (Dichtprinzip der Rückstromsperre mit Ring).

Die axiale Verschiebbarkeit des Außenelementes wird mittels eines Anschlagelementes, vorzugsweise eines Bolzens, begrenzt. Dieses Anschlagelement kann einerseits, je nach Ausführung des Außenelementes, nur die axiale Lage begrenzen, aber auch ein Rotieren auf dem Grundkörper verhindern bzw. ermöglichen. Das Außenelement wird dann bei Drehung des Grundkörpers zwangsweise mitgenommen oder nicht. Eine rotatorische Bewegung des Außenelementes relativ zum Grundkörper wird somit bei einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Außenelement und Anschlagelement unterbunden. Liegt diese Verbindung nicht vor, wird die Rotation ermöglicht.

Damit ein Verkanten mit der Schneckenzylinderinnenwand vermieden wird, ist die Außenkontur des Außenelementes derart ausgeführt, dass bei einem Schnitt durch die Längsachse der Schneckenspitze die Außenkontur entlang der Schnittlinie eine Kurve beschreibt.

Der Grundkörper weist eine zentrale Bohrung auf, die mit mindestens einem Kanal in Verbindung steht, damit Schmelze von der Schnecke in den Schneckenvorraum gelangen kann.

Die Lösung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der im Schneckenvorraum herrschende Druck während des gesamten Vorganges des Verschiebens des Außenelementes weitgehend auf die gesamte Ringfläche des Außenelementes wirken kann.

Hierdurch wird erreicht, dass durch die Verschiebung des Außenelementes der mindestens eine Kanal abgesperrt wird, um einen Rückfluß der Schmelze zu verhindern. Wird das Außenelement soweit entgegen der Bewegungsrichtung der Plastifizier- und Einspritzschnecke verschoben, dass es zur Anlage kommt, vorzugsweise am Anschlag des Grundkörpers, wird eine zusätzliche Abdichtung für die Schmelze gebildet.

Das Außenelement wird mittels eines Anschlagelementes, vorzugsweise eines Bolzens, bei Drehung des Grundkörpers zwangsweise mitgenommen. Wird eine Ausführung gewählt bei der keine Verbindung zwischen Außenelement und Anschlagelement vorliegt, wird diese Rotation jedoch nicht erzwungen.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
1 eine Schneckenspitze mit mitdrehendem Außenelement und
2 eine Schneckenspitze mit nicht zwangsweise mitdrehendem Außenelement.
Die in 1 dargestellte Schneckenspitze zeigt einen Grundkörper 1 mit einem Gewinde zur Befestigung mit der nicht dargestellten Plastifizier- und Einspritzschnecke. Auf einen zylinderähnlichen vorderen Bereich des Grundkörpers 1 ist ein Außenelement 2 angeordnet. Wesentlich ist hierbei, dass zwischen dem zylinderähnlichen vorderen Bereich des Grundkörpers 1 und dem Außenelement 2 nur ein minimaler Ringspalt vorhanden ist, der weitgehend schmelzedicht ist. Dies hat den großen Vorteil, dass somit zwischen die beiden Teile keine Schmelze gelangen kann und folglich auch keine Drücke zwischen den beiden Bau teilen wirken, die diese verformen könnten. Damit die Kunststoffschmelze in den Schneckenvorraum gelangen kann ist mindestens ein Kanal 5 vorgesehen, der mit einer zentralen Bohrung 6 in Verbindung steht.
In dieser Ausführungsform wird das Außenelement 2 in seiner relativen Lage zum Grundkörper 1 durch ein Anschlagelement 3, hier ein Bolzen, gehalten, wodurch erreicht wird, dass beim Drehen des Grundkörpers bzw. der Schnecke dieses mitgenommen wird.
Ist die vorbestimmte Menge an Kunststoffschmelze in den Schneckenvorraum gefördert worden und wird die Plastifizier- und Einspritzschnecke zum Einspritzen translatorisch bewegt, entsteht ein erhöhter Druck im Schneckenvorraum. Dieser Druck wirkt auch auf die Ringfläche 7 des Außenteiles und bewirkt dessen Verschiebung entgegen der Schieberichtung der Schnecke. Durch diese relative Verschiebung des Außenelementes 2 zum Grundkörper 1 wird der Kanal 5 abgesperrt und ein Rückfluß der Schmelze wird wirksam verhindert. Ist das Außenelement 2 bis zum Anschlag 8 am Grundkörper 1 verschoben worden, wirkt dieser Anschlag 8 als zusätzliche Absperrung für die Schmelze. Damit das Außenelement 2 nicht mit der Innenwand des Schneckenzylinders verhaken oder verkanten kann, ist die Außenkontur 4 des Außenelements 2 ballig ausgeführt.
Alle oben beschriebenen Vorteile sind gleichermaßen bei Schneckenspitzen mit nicht zwangsweise mitgenommenem Außenelement 2 vorhanden. Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt 2.

1: Grundkörper
2: Außenelement
3: Anschlagelement
4: Außenkontur
5: Kanal
6: zentrale Bohrung
7: Ringfläche am Außenelement 2
8: Anschlag am Grundkörper 1

Claims

Vorrichtung zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze für eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine mit einem Schneckenzylinder und einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, an deren vorderem Ende eine Schneckenspitze aus mindestens einem Grundkörper (1) und einem daran lösbar und verschieblichen Außenelement (2) angeordnet ist, wobei das Außenelement (2) auf dem Grundkörper (1) derart angeordnet ist, dass zwischen dem Außenelement (2) und dem Grundkörper (1) ein weitgehend schmelzedichter Ringspalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass weder auf der Außenkontur (9) des Grundkörpers (1) noch auf der Innenkontur (10) des Außenelementes (2) eine oder mehrere Aussparungen für die Aufnahme von Kunststoffschmelze angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (2) mittels eines Anschlagelementes (3), vorzugsweise eines Bolzens, in seiner axialen Verschiebbarkeit begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (2) mit dem Anschlagelement (3) in kraftschlüssiger Verbindung steht, um eine rotatorische Bewegung des Außenelementes (2) relativ zum Grundkörper (1) zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (4) des Außenelementes (2) bei einem Schnitt durch die Längsachse des Außenelementes (2) entlang der Schnittlinie eine Kurve beschreibt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) eine zentrale Bohrung (6) aufweist, die mit mindestens einem Kanal (5) in Verbindung steht, damit Schmelze von der Schnecke in den Schneckenvorraum gelangen kann.
Verfahren zum Verhindern des Rückflusses von Kunststoffschmelze beim Einspritzvorgang mittels einer Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, wobei in einem Schneckenzylinder mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke Kunststoffmasse plastifiziert wird und die entstandene Kunststoffschmelze zunächst über mindestens einen Kanal in einer an dem vorderen Ende der Schnecke aus mindestens einem Grundkörper (1) und einem daran lösbar und verschieblichen Außenelement (2) angeordneten Schneckenspitze in den Schneckenvorraum gefördert wird, bis dieser mit ausreichender Menge an Schmelze gefüllt ist, um die gewünschte Menge Kunststoffschmelze in ein Werkzeug einzubringen, wobei der durch axiales Verschieben der Plastifizier- und Einspritzschnecke im Schneckenvorraum erzeugte Druck ein axiales Verschieben des Außenelementes (2) bewirkt, wobei die Verschiebung des Außenelementes (2) der Bewegungsrichtung der Plastifizier- und Einspritzschnecke entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der im Schneckenvorraum herrschende Druck während des gesamten Vorganges des Verschiebens des Außenelementes (2) weitgehend auf die gesamte Ringfläche (7) des Außenelementes (2) wirken kann.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verschiebung des Außenelementes (2) der mindestens eine Kanal (5) abgesperrt wird, um einen Rückfluß der Schmelze zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (2) soweit entgegen der Bewegungsrichtung der Plastifizier- und Einspritzschnecke verschoben wird, dass dieses an einem Anschlag (8) am Grundkörper (1) zur Anlage kommt und eine Abdichtung für die Schmelze bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (2) mittels eines Anschlagelementes (3), vorzugsweise eines Bolzens, bei Drehung des Grundkörpers (1) mitgenommen wird.