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Die
Erfindung betrifft eine Rückstromsperre zum
Begrenzen des Rückstromes
bei Dosiervorgängen,
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Aus
der
DE 101 03 862
A1 , zum Stand der Technik beschriebene Rückstromsperren
weisen eine Sperrhülse
auf, die an einem Grundkörper
der Rückstromsperre
axial beweglich gehalten ist. Solange Material vor die Förderschnecke
dosiert wird, gibt die Sperrhülse
den Durchgang für
das plastifizierte Material frei. Beim Einspritzen hingegen wird
die Sperrhülse
gegen einen Sitzring der Förderschnecke gepreßt und dichtet
dabei den Raum vor der Förderschnecke
gegenüber
dem Raum hinter der Rückstromsperre
ab. Hierbei kann es vorkommen, daß die Sperrhülse auch
einmal in einer Offen-Position nach dem Dosieren verbleibt und somit
Masse über
den Hülsenspalt
zurückfließen kann,
was eine Schwankung des Fördervolumens
nach den Dosierzyklen und somit unterschiedliche Schußgewichte
beim Einspritzen zur Folge hat.
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Nach
dem Stand der Technik kann man hier durch anwendungstechnische Maßnahmen,
wie z.Bspl. eine gezielte Schneckenaxialbewegung, einem größeren Dosiervolumen
oder Veränderung
der Einspritzgeschwindigkeit, entgegenwirken, was allerdings die
nötigen
Kenntnisse erfordert und oft einen Unsicherheitsfaktor darstellt.
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Die
DE 297 01 495 U1 zeigt ähnlich wie
DE 101 03 862 A1 eine
Rückstromsperre
mit Absperring, der auf einem Grundkörper axialverschieblich und drehfest
angeordnet ist, wobei auch hier die beschriebene Offen-Position
nach dem Dosieren eintreten kann.
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Die
DE 199 59 495 C1 zeigt
eine Rückstromsperre
die ein Außenteil
aufweist, das relativ zu einem Grundkörper translatorisch und rotatorisch
beweglich ist, um in einer ersten Position den Fluß von Kunststoffschmelze
freizugeben und in einer zweiten Position den Fluß von Kunststoffschmelze
zu verhindern. Hierbei weist das Außenteil mindestens zwei Schmelzeleitungen
auf, die nicht miteinander in Verbindung stehen und der Grundkörper weist
mindestens eine Schmelzeleitung in Form eines Einstiches auf, welcher
in Abhängigkeit
der Außenteilposition den
Schmelzefluß zum
Schneckenvorraum hin ermöglicht
oder verhindert. Auch hierbei kann es zur bereits beschriebenen
Offen-Position nach dem Dosieren kommen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Öffnen und Schließen der
Rückstromsperre
während
und nach dem Dosieren exakt zu gewährleisten, um die aufdosierte
Masse im Schneckenvorraum bezüglich
der Menge und des Gewichts in engen Toleranzbereichen zu halten,
bzw. ein Rückfließen zu verhindern,
was beim Einspritzen in eine Form zu reproduzierbaren Ergebnissen
führt.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch eine Rückstromsperre
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Die
Ausbildung der Rückstromsperre
mit beweglichen Backen (
10), die durch eine entsprechende
Lagerung (
11) bzw. durch den Druck des Fördermediums öffnen (
12)
und durch Kompressionskräfte (
13)
innerhalb des Massepolsters im Schneckenvorraum (
14), sowie
durch die Unterstützung
einer Ringfeder (
15) schließen, hat den Vorteil, daß ein Rückfließen der
Masse wie z. Bspl. bei
DE
101 03 862 A1 durch eine axiale Zwischenstellung der Sperrhülse möglich ist,
zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Rückstromsperre wird ein dosierabhängiges aktives Öffnen und
Schließen
gewährleistet,
ohne anwendungstechnische Kniffe wie z. Bspl. eine gezielte Schneckenaxialbewegung,
ein größeres Dosiervolumen
oder Veränderungen
der Einspritzgeschwindigkeit für
das Schließverhalten
einsetzen zu müssen.
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Durch
die konstruktive Ausbildung der Schneckenspitze (41) in
Form einer Rückstromsperre
mit beweglichen Backen (10), wird die über die Schneckengänge geförderte Schmelze
bzw. Masse in die Mitte (16) der Spitze (41) gefördert, wobei durch
den Druck des zu fördernden
Mediums Kräfte auf
die Schrägflächen (17)
der Backenfüße (31)
wirken und diese im Einströmbereich
(18) der Rückstromsperre
in Richtung der Innenwand des Gehäuses (36) verschieben,
wodurch sich der Durchflußquerschnitt
vergrößert. Durch
die auftretenden Querkräfte
im somit entstehenden Durchflußkanal
(19) werden die einzelnen Backen (10) mit ihren
Außendurchmessern
(20) gleichmäßig an die
Zylinderinnenwand bewegt, was eine gänzliche Öffnung des Kanales (19)
zum Schneckenvorraum (14) hin bewirkt.
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Die
Außengeometrie
(20) der Backen (10) ist dahingehend ausgelegt,
daß bei
gänzlich
geöffnetem Durchflußkanal (19)
die Anlagefläche
(20) der einzelnen Backen (10) planparallel zum
Zylinder liegen, was einen Verschleiß in diesem Bereich minimiert.
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Durch
ein Aufdosieren des Schneckenvorraumes (14) mit Masse wird
eine Massepolsterkompression (13) erzeugt, welche dann
auf die Backenumlaufflächen
(21) gleichmäßig als
Rückstellkraft wirkt
und die Backen (10) in Richtung Zylindermittelachse zurück bewegt
und somit ein Verschließen
des Durchflußkanals
(19) bewirkt.
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Als
Unterstützung
für diesen
Schließvorgang kann
eine Ringfeder (15) eingesetzt werden. Ist der Durchflußkanal (19)
dann wieder geschlossen und somit der Dosiervorgang beendet, wird
die Masse über
eine Axialbewegung (22) der Schneckenwelle (23) über eine
Düse (24)
in ein Werkzeug eingespritzt. Der Dosiervorgang beginnt nun wieder
von vorne.
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Aufbau der Rückstromsperre 1
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Ein
Gehäuse
(36) 4, mit
einem Gewindebolzen (32) und symetrisch eingebrachten Durchflußöffnungen
(25) hat Passbohrungen (26) am Umfang, zur Aufnahme
von Paßstiften.
In das Gehäuse 4, (36) wird eine
Innenbüchse 5, (37) mit Führungsnuten
(27) und Passbohrungen (30) so eingebracht, daß ein Außenbund
(28) der Innenbüchse (37)
an der Stirnfläche
(29) des Gehäuses 4, (36) anliegt
und daß die
am Umfang liegenden Passbohrungen (30) deckungsgleich mit
den Passbohrungen (26) des Gehäuses 4, (36) liegen. Mindestens zwei
Backen (10) werden mit den Backenfüßen (31) in die Führungsuten
(27) der Innenbüchse
(37) soweit eingeschoben, bis die Backen (10)
an dem Außenbund
(28) der Innenbüchse
(37) anliegen. Sind die Teile soweit positioniert, werden
Paßstifte
in die am Umfang liegenden Bohrungen (26, 30)
eingebracht, wodurch das Gehäuse 4, (36) mit der
Innenbüchse 5, (37) fest verbunden
ist und ein axiales Fixieren der Backen (10) erreicht wird
(11). Diese komplettierte Einheit 1 wird nun mittels eines Gewindebolzens
(32) am Gehäuse 4, (36) unter Zuhilfenahme
eines an die Durchflußöffnungen
(25) im Gehäuse
(36) angepassten Schraubschlüssels, in eine Gewindebohrung
(33) auf der Stirnseite der Schneckenwelle (23)
eingeschraubt. Die Schneckenwelle (23) weist nun eine Schneckenspitze
(41) in Form einer Rückstromsperre 1 auf.
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Symetrisch
zum Verlauf der Zylindermittelachse sind an den Backen (10)
der Rückstromsperre Kanäle (34)
eingebracht, die im geschlossenen Zustand einen annähernd runden
Querschnitt ausmachen, der sich anteilmäßig auf die Anzahl der Backen aufteilt
und als Durchflußkanal
(19) dient. Durch die z.Bspl. beim Spritzgießen auftretenden
relativ zähen Massen
die dosiert werden müssen,
können
im Bereich der Schneckenspitze hohe Drehmomente auftreten, weshalb
bei der Auswahl der Werkstoffe für diese
Rückstromsperre
auf den Einsatz entsprechender Materialien geachtet werden muß.
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Da
bei den bislang bekannten Rückstromsperren
das Schließverhalten,
wie beschrieben, oftmals unzulänglich
funktioniert, wird mit der erfindungsgemäßen Rückstromsperre mit Backen ein
wesentlicher Vorteil erzielt.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt.
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Im
Einzelnen zeigen:
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1 eine Rückstromsperre im Schnitt, wobei
nur 2 von 3 Backen gezeigt werden. Eine angedeutete Backenbewegung
wird gezeigt.
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2 ein Zylinder mit Schneckenwelle
und Rückstromsperre
im Schnitt, ohne Kopfstück
des Zylinders, zur freien Sicht auf die Schneckenspitze in Form
einer Rückstromsperre
mit Backen, in der Seitenansicht.
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3 ein Zylinder mit Schneckenwelle
und Rückstromsperre
im Schnitt, mit Zylinderkopfstück und
Düse, sowie
angedeuteten Bewegungs- und Kraft-Vektoren.
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4 ein Gehäuse in Aufsicht
und Schnitt mit symetrisch eingebrachten Durchflußöffnungen, Passbohrungen
und Gewindebolzen.
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5 eine Innenbüchse in
Aufsicht und Schnitt mit um 120 Grad versetzten Führungsnuten und
Passbohrungen.
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6 ein Gehäuse mit
eingebrachter Innenbüchse
in Aufsicht und Schnitt, mit deckungsgleich liegenden Passbohrungen.
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Die 1 zeigt eine montierte Rückstromsperre
im Schnitt, mit erfindungsgemäen,
beweglich gelagerten Backen (10), welche in Führungsnuten (27)
der Innenbüchse
(37) und durch Paßstifte
in den Bohrungen positioniert werden (11), wobei ein Backen
(10), der besseren Darstellbarkeit und des Schnittes wegen,
entnommen wurde. Die Figur zeigt weiterhin einen Federing (15),
zur Unterstützung
der Schließbewegung,
der in einem Einstich am Backenumfang gelagert ist. In dieser Darstellung
sind auch deutlich der Massedurchflußkanal (19), der sich
aus dem Umfang der einzelnen Backenkanäle (34) ergibt, zu
erkennen. Ersichtlich ist auch der Masseeinströmbereich (18) sowie
der Mittenbereich (16) der Rückstromsperre, zu welchem das
zu fördernde
Medium über
die Schrägflächen (17)
der Backenfüße (31)
geleitet wird. Das Bezugszeichen (20) zeigt den Mantelabschnitt
bzw. den Außendurchmesser
am Umfang der Backen (10), der sich beim Durchströmen der
Masse in Richtung der Zylinderinnenwand bewegt und planparallel
anlegt.
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Die 2 zeigt einen Zylinder mit
Schneckenwelle (23) und Rückstromsperre im Schnitt, ohne
Kopfstück
des Zylinders, zur freien Sicht auf die erfindungsgemäße Schneckenspitze
(41) in Form einer Rückstromsperre
mit Backen (10), in der Seitenansicht.
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In
der Seitenansicht werden die Mantelflächen bzw, Backenumlaufflächen (21)
ersichtlich, auf welche die Kompressionsrückstellkraft der auf dosierten
Masse in Verbindung mit der Ringfeder (15) wirken. Mit
Bezugszeichen (35) werden die Masseeinlassvertiefungen
auf der Stirnseite der Schneckenwelle (23) gezeigt, welche
die über
die Schneckengänge
geförderte
Masse in den Einströmbereich
(18) der Rückstromsperre
leiten. Mit Bezugszeichen (33) wird die zentrisch auf der
Stirnseite der Schneckenwelle (23) eingebrachte Gewindebohrung
zur Aufnahme der Rückstromsperre
gezeigt.
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3 zeigt einen Zylinder mit
Schneckenwelle (23) und Rückstromsperre im Schnitt, mit
Zylinderkopfstück
und Düse
(24), sowie angedeuteten Bewegungs- und Kraft-Vektoren
(12), (22), (13). Die Axialbewegung (22)
der Schneckenwelle (23) beim Einspritzen der in den Schneckenvorraum
(14) auf dosierten Masse in eine Form, ist mit Vektoren
angedeutet. Die Öffnungsbewegung
der Backen (10) beim Dosieren, erzeugt durch den Druck
der einströmenden
Masse in Verbindung mit den Schrägflächen (17) der
Backen (10) wird bei Bezugszeichen (12) ebenfalls
mit Vektoren gezeigt. Bezugszeichen (13) zeigt mittels
Vektoren das Rückstellverhalten
der Backen aufgrund von Kompressionskräften in der aufdosierten Masse.
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4 zeigt ein Gehäuse (36)
in Aufsicht und Schnitt mit symetrisch eingebrachten Durchflußöffnungen
(25), Passbohrungen (26) und Gewindebolzen (32).
Es wird mit sichtbaren Linien in der Schnittdarstellung und unsichtbaren
Linien in der Aufsicht die Position der Passbohrungen (26)
zur Fixierung einer später
mittels Stiftverbindung einzubringenden Innenbüchse (37) gezeigt.
Die symetrisch angeordneten Durchflußöffnungen (25) sind
mit einer Einlaufschräge
im Schnitt sichtbar und in der Aufsicht unsichtbar dargestellt.
Der Gewindebolzen (32) dient als Verbindungselemt zur Schneckenwelle
(23).
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5 zeigt eine Innenbüchse (37)
in Aufsicht und Schnitt mit um 120 Grad versetzten Führungsnuten
(27) und Passbohrungen (30). Die Passbohrungen
(30) sind beim Einbau der Innenbüchse (37) in das in 4 beschriebene Gehäuse (36),
mit den Passbohrungen des Gehäuses
(36) in Deckung zu bringen, um dann, nach dem Einbringen
der Backen (10) in die Führungsnuten (27) ein
verstiften der kompletten Einheit 1 zu
ermöglichen.
In der Schnittdarstellung sind auch die Einlaufschrägen der Zylindersegmente
zu sehen, welche im fertig- montierten Zustand einen guten Massefluß zur Rückstromsperrenmitte
hin ermöglichen.
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6 zeigt ein Gehäuse 4, (36) mit eingebrachter
Innenbüchse 5, (37), in Aufsicht
und Schnitt, mit deckungsgleich liegenden Passbohrungen (26, 30),
bereit zur Fertigmontage, was bedeutet, daß in diesem Zustand die Backen
(10) mit Ihren Backenfüßen (31)
in die Führungsnuten
(27) eingeführt werden
können.
Ist dies dann erfolgt, wird die ganze Einheit mit 3 Paßstiften
fixiert. Die Darstellung zeigt eine montierte Innenbüchse (37)
mit Außenbund (28),
welche bei korrektem Einbau an der Stirnfläche (29) des Gehäuses 4, (36) anliegen
muß.
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- 10
- Backen
- 11
- Lagerung
- 12
- Öffnungsbewegung
- 13
- Kompressionskräfte
- 14
- Schneckenvorraum
- 15
- Ringfeder
- 16
- Mitte
Rückstromsperre
- 17
- Schrägflächen
- 18
- Einströmbereich
- 19
- Durchflußkanal
- 20
- Außengeometrie
- 21
- Backenumlaufflächen
- 22
- Axialbewegung
- 23
- Schneckenwelle
- 24
- Düse
- 25
- Durchflußöffnungen
- 26
- Passbohrungen/Gehäus
- 27
- Führungsnuten
- 28
- Außenbund
- 29
- Stirnfläche
- 30
- Passbohrungen/Innenbüchse
- 31
- Backenfüße
- 32
- Gewindebolzen
- 33
- Gewindebohrung
- 34
- Backenkanäle
- 35
- Masseeinlassvertiefungen/Schneckenwelle
- 36
- Gehäuse
- 37
- Innenbüchse
- 38
- Hohlzylinder
- 39
- Bodenplatte
- 41
- Spitze