DE112008000137T5

DE112008000137T5 - Spritzgussdüse

Info

Publication number: DE112008000137T5
Application number: DE112008000137T
Authority: DE
Inventors: Zakiul Haque; Daniel Hontheim; Udo Schwarzkopf; Abdeslam Bouti
Original assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Current assignee: Husky Injection Molding Systems Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2010-01-14
Also published as: TW200916298A; CA2672242C; CN101594976B; TWI354621B; WO2008092238A1; US20080181983A1; CA2672242A1; CN101594976A; CN102658628A

Abstract

Düse für eine Spritzgussmaschine, umfassend:
ein Düsengehäuse, das einen Schmelzekanal definiert, wobei das Düsengehäuse eine erste Vorspannungseingriffsfläche umfasst;
eine Düsenspitze mit einem Spitzenkanal und wenigstens einer Auslassöffnung in Kommunikation mit dem Spitzenkanal;
eine Spitzenrückhalteeinrichtung, die die Düsenspitze gegen das Düsengehäuse zurückhält, so dass der Spitzenkanal mit dem Schmelzekanal kommuniziert, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung eine zweite Vorspannungseingriffsfläche umfasst; und
eine Vorspannungsbeschränkungslücke, die zwischen der Spitzenrückhalteeinrichtung und dem Düsengehäuse angeordnet ist, wobei die Vorspannungsbeschränkungslücke einen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Vorspannungseingriffsfläche umfasst, wenn sich die Düse in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position und einer zweiten vollständig zusammengesetzten Position befindet, der eine Vorspannungskraft P einer gewünschten Größe erzeugt, wenn sich die Düse in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft Spritzgusssysteme und insbesondere Düsen für die Verwendung mit Spritzgusssystemen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind zahlreiche Düsen und Düsenspitzen für Spritzgusssysteme bekannt, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Heißläuferspritzgusssysteme (hot-runner injection molding systems). Heißläuferdüsen können typischerweise entweder Düsen des Nadelverschlusstyps oder des Punktanschnitttyps (hot-tip style) umfassen. Bei Düsen des Nadelverschlusstyps bewegt sich eine separate Nadel innerhalb der Düse und eine Spitze wirkt als Ventil, um selektiv den Fluss von Harz durch die Düse zu starten und zu stoppen. Bei Düsen des Punktanschnitttyps (hot-tip style nozzles) gefriert ein kleiner Ventilbereich am Ende der Spitze der Düse, um somit den Fluss von Harz durch die Düse zu stoppen. Die vorliegende Erfindung betrifft sowohl Düsen des Nadelverschlusstyps als auch Düsen des Punktanschnitttyps.
In den 1 und 2 sind zwei beispielhafte Heißläuferdüsenspitzen 1 dargestellt. Die Düsenspitze 1 kann ein Düsengehäuse 2 umfassen, einschließlich eines Schmelzekanals 6, sowie einen Spitzeneinsatz 3, einschließlich eines Spitzenkanals 7 in fluider Kommunikation mit dem Schmelzekanal 6, sowie wenigstens eine Auslassöffnung 8 in fluider Kommunikation mit dem Spitzenkanal 7. Der Spitzeneinsatz 3 kann relativ zu dem Düsengehäuse 2 der Düse 1 (beispielsweise um das proximale Ende 9 des Düsengehäuses 2) mittels einer Spitzenrückhalteeinrichtung (tip retainer) 4 befestigt sein, die entfernbar an das Düsengehäuse 2 befestigt ist. Die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 kann mittels eines Gewindebereichs 10 entfernbar an das Düsengehäuse 2 befestigt sein, der einen entsprechenden Gewindebereich 11 des Düsengehäuses 2 in Eingriff nehmen kann.
Beispielsweise kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 der 1 einen Gewindebereich 10 mit einem Innengewinde (d. h. einem Gewinde, das um eine Oberfläche 12 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial dem Schmelzekanal 6 zugewandt ist) aufweisen, das ein Außengewinde des Gewindebereichs 11 auf dem Düsengehäuse 2 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde, das um eine Oberfläche 13 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial von dem Schmelzekanal 6 weg weist). Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 (2) einen Gewindebereich 10 mit einem Außengewinde (d. h. einem Gewinde, das um eine Oberfläche 14 angeordnet ist, die im Allgemeinen von dem Schmelzekanal 6 radial weg weist) aufweisen, der ein Innengewinde des Gewindebereichs 11 auf dem Düsengehäuse 2 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde, das um eine Oberfläche 15 angeordnet ist, die im Allgemeinen dem Schmelzekanal 6 radial zugewandt ist).
In der Praxis kann die Düse 1 (1 und 2) zusammengebaut werden, indem die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 unter Verwendung eines Drehmomentschlüssels (nicht gezeigt) auf das Düsengehäuse 2 geschraubt wird, bis eine gewünschte Vorspannkraft bzw. ein gewünschtes Vorspanndrehmoment zwischen dem Spitzeneinsatz 3 und dem Düsengehäuse 2 aufgebracht wird. Die Düse 1 kann eine Lücke oder einen Zwischenraum 16 zwischen dem Düsengehäuse 2 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufweisen, wenn die Düse 1 vollständig zusammen gebaut ist. Die Lücke 16 kann dazu verwendet werden, um das Herstellen zahlreicher Komponenten der Düse 1 zu erleichtern und das Ausbilden einer Addition von Toleranzen zu vermindern, während immer noch ermöglicht wird, dass die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 weit genug auf das Düsengehäuse 2 geschraubt wird, um die gewünschte Kraft bzw. das gewünschte Drehmoment auf den Spitzeneinsatz 3 aufzubringen. Die Lücke 16 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,6 mm liegen.
Obgleich die Verwendung der Lücke 16 erlaubt, dass eine Vorspannungskraft bzw. Vorspannkraft P einer gewünschten Größe erzeugt wird und das Herstellen der unterschiedlichen Komponenten der Düse 1 erleichtert, weist die Lücke 16 mehrere Nachteile auf. Beispielsweise kann die Größe der Vorspannungskraft, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufgebracht wird, aufgrund eines Bedienerfehlers, eines Drehmomentschlüsselfehlers oder dergleichen falsch eingestellt sein. Wenn die Kraft, die von der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufgebracht wird, zu klein ist, dann kann eine Leckage zwischen dem Düsengehäuse 2 und dem Spitzeneinsatz 3 auftreten. Wenn alternativ die Kraft, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufgebracht wird, zu groß ist, dann kann die Düse 1 beschädigt werden. Der Spitzeneinsatz 3 (und insbesondere der Flansch 17 des Spitzeneinsatzes 3) können insbesondere anfällig für Beschädigungen 23 aufgrund einer übermäßigen Kraft sein, da dieser aus einem Material hergestellt sein kann, das im Vergleich zu dem Düsengehäuse 2 und/oder der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 eine geringere Stärke bzw. Festigkeit aufweist.
Ein weiterer Nachteil der Lücke 16 besteht darin, dass Lastinjektionsfluktuationskräfte (load injection fluctuation forces) F_c, die während des normalen Betriebs der Spritzgussmaschine auf die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufgebracht werden, durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 und gegen den Spitzeneinsatz 3 übertragen werden können, um somit die Kraft zu steigern, die auf den Spitzeneinsatzflansch 17 wirkt. Während des Betriebs der Spritzgussmaschine (nicht dargestellt) übt Harz, das unter einem hohen Druck in die Werkzeugkavität (nicht dargestellt) eingespritzt wird, eine Kraft F_c auf das distale Ende 25 der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aus, wenn die Werkzeugkavität (nicht dargestellt) gefüllt wird. Diese Kraft F_c fluktuiert im Allgemeinen zyklisch, wenn die Werkzeugkavität gefüllt wird (wobei die Kraft F_c am größten ist), bis die Werkzeugkavität geöffnet wird (wobei die Kraft F_c am kleinsten ist). Die Kraft F_c kann durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 übertragen werden, wo diese letztendlich den Spitzeneinsatzflansch 17 gegen das Düsengehäuse 2 drückt und Druckspannungen an der Ecke 19 des Flansches 17 erzeugt. Die Beaufschlagung des Spitzeneinsatzflansches 17 mit einer zyklischen Kraft F_c kann den Spitzeneinsatzflansch 17 verschleißen und letztendlich zu einem Fehlverhalten des Spitzeneinsatzflansches 17 und/oder einer Leckage der Dichtung 21 zwischen dem Düsengehäuse 2 und dem Spitzeneinsatz 3 führen.
Ein weiterer Nachteil der Düse 1, die in den 1 und 2 dargestellt ist, besteht darin, dass die Oberfläche 27 des Spitzeneinsatzflansches 17 und die Oberfläche 28 der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Düse 1 angeordnet sein können. Im Ergebnis kann die Kraft, die über die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 gegen den Spitzeneinsatzflansch 17 des Spitzeneinsatzes 3 übertragen wird, entlang der Oberflächen 27, 28 des Spitzeneinsatzflansches 17 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 hochgradig konzentriert sein. Da die Spitzenrückhalteeinrichtung 4 und/oder die Düsenspitze 2 aus einem Material hergestellt sein können, das im Vergleich zu dem Spitzeneinsatzflansch 17 eine höhere Festigkeit bzw. Stärke aufweist, kann die Konzentration großer Spannungen entlang des Spitzeneinsatzes 17 die Fließgrenze des Materials des Spitzeneinsatz flansches 17 überschreiten, was zu einer Beschädigung des Spitzeneinsatzflansches 17 führt.
Ferner kann die senkrechte Anordnung der Oberflächen 27, 28 des Spitzeneinsatzflansches 17 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Kraft entlang der Dichtung 21 zwischen dem Spitzeneinsatz 3 und dem Düsengehäuse 2 führen. Insbesondere kann mehr Kraft auf den Außenbereich der Dichtung 21 im Verhältnis zu dem Innenbereich der Dichtung 21 aufgrund der senkrechten Geometrie der Oberflächen 27, 28 des Spitzeneinsatzflansches 17 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 4 aufgebracht werden.
Es besteht somit ein Bedarf nach einer verbesserten Düse, die es ermöglicht, eine Vorspannungskraft bzw. ein Vorspannungsdrehmoment einer gewünschten Größe auf den Spitzeneinsatz aufzubringen, und die im Wesentlichen verhindert, dass eine zusätzliche übermäßige Kraft auf den Spitzeneinsatz übertragen wird. Überdies besteht ein Bedarf nach einer Düse, die die Spannungskonzentration zwischen dem Spitzeneinsatz und der Spitzenrückhalteeinrichtung reduzieren kann und die die Dichtung zwischen dem Düsengehäuse und dem Spitzeneinsatz verbessern kann.
Es ist wichtig, anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf ein System oder ein Verfahren beschränkt ist, das eines oder mehrere der vorstehend genannten Ziele oder Merkmale der Erfindung erfüllt. Es ist ferner wichtig, anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen bevorzugten, beispielhaften oder primären Ausführungsformen beschränkt ist. Es ist vielmehr beabsichtigt, dass Modifizierungen und Ersetzungen durch den Fachmann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich besser durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen verstehen.
Die 1 und 2 zeigen Querschnittsansichten herkömmlicher Düsen;
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Düse mit einer Vorspannungsbegrenzungslücke gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position dargestellt ist.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Düse mit einer Vorspannungsbegrenzungslücke gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position dargestellt ist.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der in 3 dargestellten Düse in einer zweiten vollständig zusammengesetzten Position.
6 zeigt eine Querschnittsansicht der in 4 dargestellten Düse in einer zweiten vollständig zusammengesetzten Position.
7a zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine lineare oder konstant kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
7b zeigt eine teilweise Querschnittsansicht der in 7a dargestellten Düse mit einer nicht-linearen, bogenförmigen oder mittels eines Radius geformten Schnittstelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
8a zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine lineare oder konstant kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
8b zeigt eine teilweise Querschnittsansicht der in 8a dargestellten Düse mit einer nicht-linearen, bogenförmigen oder mittels eines Radius geformten Schnittstelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
9a zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine verjüngte Schnittstelle umfasst, die sowohl eine nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte Schnittstelle als auch eine lineare oder konstant kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
9b zeigt eine vergrößerte Ansicht der verjüngten Schnittstelle, die sowohl eine nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte Schnittstelle als auch eine lineare oder konstant kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist, wie diese in 9a dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung eine Spritzgussdüse 100 (3–6), die ein Düsengehäuse 112, einen Spitzeneinsatz 116, der relativ zu dem Düsengehäuse 112 mittels einer Spitzenrückhalteeinrichtung 124 befestigt sein kann, sowie eine Vorspannungsbegrenzungslücke (preload limiter gap) 170 zwischen dem Düsengehäuse 112 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 aufweisen kann. Wie dies nachstehend detaillierter beschrieben wird, kann die Vorspannungsbeschränkungslücke 170 ermöglichen, dass eine Vorspannungskraft bzw. ein Vorspannungsdrehmoment P einer gewünschten Größe auf den Spitzeneinsatz 116 aufgebracht wird, und/oder im Wesentlichen verhindern, dass eine zusätzliche exzessive Kraft auf den Spitzeneinsatz 116 übertragen wird.
Die Düse 100 kann ein längliches Düsengehäuse 112 umfassen, das dazu ausgestaltet ist, an eine Quelle von mit einem Druck beaufschlagten geschmolzenen Material (nicht dargestellt) sowie einen Schmelzekanal 114 dadurch hindurch befestigt zu werden, der in fluider Kommunikation mit der Quelle von mit einem Druck beaufschlagten geschmolzenen Material stehen kann, und zwar auf irgendeine Art und Weise, die dem Fachmann wohlbekannt ist. Ein Spitzeneinsatz 116 kann um das proximale Ende 118 des Düsengehäuses 112 installiert sein, so dass ein Spitzenkanal 122, der in dem Spitzeneinsatz 116 ausgebildet ist, in fluider Kommunikation mit dem Schmelzekanal 114 stehen kann. Der Spitzenkanal 122 kann außerdem wenigstens eine Auslassöffnung 120 in fluider Kommunikation mit dem Spitzenkanal 122 umfassen.
Die Düse 100 kann außerdem eine Spitzenrückhalteeinrichtung (tip retainer) 124 umfassen, die dazu ausgestaltet ist, den Spitzeneinsatz 116 aufzunehmen und relativ zu dem Düsengehäuse 112 zurückzuhalten, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 an das proximale Ende 118 des Düsengehäuses 112 befestigt ist. Die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 kann entfernbar an das proximale Ende 118 des Düsengehäuses 112 mittels eines Gewindes 126 befestigt sein, das ein entsprechendes Gewinde 127 an dem Düsengehäuse 112 oder jedwede funktionale Äquivalente davon in Eingriff nimmt. Wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 auf das proximale Ende 118 des Düsengehäuses 112 geschraubt wird, dann kann ein Flanscheingriffabschnitt 151 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 im Allgemeinen eine Kraft bzw. ein Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt eines Spitzeneinsatzflansches 150 aufbringen, der sich radial von dem Spitzeneinsatz 116 erstreckt. Die Kraft, die auf den Spitzeneinsatz 116 (und insbesondere den Spitzeneinsatz flansch 150) aufgebracht wird, drückt den Einsatzdichtungsabschnitt 153 des Spitzeneinsatzes 116 gegen den Düsendichtungsabschnitt 154 des Düsengehäuses 112, um eine Dichtung 156 zwischen dem Spitzeneinsatz 116 und dem Düsengehäuse 112 auszubilden.
Obgleich dies für die vorliegende Erfindung nicht beschränkend ist, sofern nicht ausdrücklich beansprucht, kann der Spitzeneinsatz 116 aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt sein (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf eine Kupferlegierung oder dergleichen). Im Gegensatz dazu können das Düsengehäuse 112 und/oder die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 aus einem Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit, jedoch mit einer größeren Festigkeit im Vergleich zum Spitzeneinsatz 116 hergestellt sein. Somit ist der Spitzeneinsatz 116 (und insbesondere der Spitzeneinsatzflansch 150) insbesondere für Beschädigungen aufgrund einer exzessiven Kraft (insbesondere exzessiver Druckkräfte) anfällig.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Düse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem eine Vorspannungsbeschränkungslücke 170 zwischen dem Düsengehäuse 112 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 aufweisen. Wie dies nachstehend detaillierter beschrieben wird, kann die Vorspannungsbeschränkungslücke 170, indem die Abmessungen und Toleranzen des zusammengebauten Düsengehäuses 112, des Spitzeneinsatzes 116 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 gewählt werden, ermöglichen, dass eine Vorspannungskraft bzw. ein Vorspannungsdrehmoment P einer vordefinierten Größe auf den Spitzeneinsatz 116 (und insbesondere den Spitzeneinsatzflansch 150) aufgebracht wird, um die Dichtung 156 zu erzeugen und/oder im Wesentlichen zu verhindern, dass eine zusätzliche exzessive Kraft auf den Spitzeneinsatz 116 übertragen wird.
Der hier verwendete Begriff ”Vorspannungskraft bzw. Vorspannungsdrehmoment P (preload force/torque P)” bedeutet eine Kraft bzw. ein Drehmoment gewünschter Stärke zwischen dem Spitzeneinsatz 116, der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 und dem Düsengehäuse 112, wodurch eine zufriedenstellende und verlässliche Dichtung 156 zwischen dem Spitzeneinsatz 116 und dem Düsengehäuse 112 erzeugt wird, ohne die Düse 100 zu beschädigen. Der hier verwendete Begriff ”exzessive Kraft (exzessive force)” bezeichnet eine Kraft zwischen dem Spitzeneinsatz 116 und dem Düsengehäuse 112, die einen vordefinierten Schwellenwert oberhalb der Vorspannungskraft bzw. des Vorspannungsdrehmoments P übersteigt. Die Vorspan nungskraft bzw. das Vorspannungsdrehmoment P und der Kraftschwellenwert sind Teil des Allgemeinwissens des Fachmanns und können experimentell oder mittels einer Finite-Elemente-Analyse bestimmt werden und variieren je nach der gewünschten Anwendung. Lediglich beispielhaft kann das Vorspannungsdrehmoment zwischen ungefähr 30 Fuß/Pfund (30 ft-lb) und ungefähr 35 Fuß/Pfund (35 ft-lb) und der vordefinierte Schwellenwert kann zwischen ungefähr 0,03 mm und ungefähr 0,035 mm liegen.
Die Vorspannungsbeschränkungslücke 170 kann als der Abstand zwischen der Vorspannungseingriffsfläche 171, 172 des Düsengehäuses 112 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position (in der der Spitzeneinsatzflansch 150 anfänglich im Wesentlichen sowohl an den Flanscheingriffsabschnitt 151 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 als auch an den Düsendichtungseingriffsabschnitt 154 des Düsengehäuses 112 anstößt, wie in den 3 und 4 dargestellt ist) und einer zweiten vollständig zusammengesetzten Position definiert werden (in der die Vorspannungseingriffsflächen 171, 172 des Düsengehäuses und der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 im Wesentlichen aneinander anstoßen, wie dies in den 5 und 6 dargestellt ist), der die Vorspannungskraft P der gewünschten Größe erzeugt. Obgleich keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung, sofern nicht explizit beansprucht, kann die Vorspannungsbeschränkungslücke 170 zwischen ungefähr 0,03 und ungefähr 0,08 mm liegen. Eine derartige Vorspannungsbeschränkungslücke 170 kann zu einem Vorspannungsdrehmoment P von ungefähr 30 Fuß/Pfund (30 ft-lb) führen, und zwar je nach den gewählten Materialien.
Gemäß einer Ausführungsform der Düse 100, die in den 3 und 5 dargestellt ist, kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 ein Innengewinde 126 aufweisen (d. h. ein Gewinde 126, das um eine Oberfläche 158 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial dem Schmelzekanal 114 zugewandt ist), das ein Außengewinde 127 auf dem Düsengehäuse 112 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde 127, das um eine Oberfläche 159 des Düsengehäuses 112 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial von dem Schmelzekanal 114 weg weist). Der Flanscheingriffabschnitt 151 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 kann eine ringförmige bzw. umlaufende Lippe 149 umfassen, die sich im Allgemeinen radial nach innen in Richtung der Kanäle 122, 114 erstreckt, die bemaßt und geformt sein kann, um im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt des Spitzeneinsatzflansches 150 anzustoßen oder diesen in Eingriff zu nehmen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt wird. Überdies kann die Vorspannungseingriffsfläche 171 des Düsengehäuses 112 einen im Allgemeinen ringförmigen Stopflansch 180 umfassen, der sich im Allgemeinen radial nach außen erstreckt, während die Vorspannungseingriffsfläche 172 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 einen distalen Endabschnitt 182 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 umfassen kann.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 3 erkennt man, dass dort die Düse 100 in der ersten teilweise zusammengesetzten Position dargestellt ist, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt worden ist, bis der Spitzeneinsatzflansch 150 anfänglich im Wesentlichen sowohl die ringförmige Lippe 149 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 als auch den Düsendichtungsabschnitt 154 des Düsengehäuses 112 berührt bzw. an diese anstößt. Wie dies ersichtlich ist, gibt es eine Lücke oder einen Zwischenraum zwischen dem ringförmigen Stopflansch 180 des Düsengehäuses 112 und dem distalen Endabschnitt 182 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124.
Wie sich dies nun 5 entnehmen lässt, ist dort die Düse 100 in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position dargestellt. Insbesondere ist die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 auf das Düsengehäuse 112 mittels des Gewindes geschraubt worden, bis der distale Endabschnitt 182 der Düsenrückhalteeinrichtung 124 im Wesentlichen an den ringförmigen Stopflansch 180 des Düsengehäuses 112 anstößt bzw. diesen berührt. Es ist ersichtlich, dass die Lücke oder der Zwischenraum zwischen dem ringförmigen Stopflansch 180 des Düsengehäuses 112 und dem distalen Endabschnitt 182 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 geschlossen worden ist. In dieser zweiten Position überträgt die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 eine Vorspannungskraft bzw. ein Vorspannungsdrehmoment P auf den Spitzeneinsatz 116 (und insbesondere den Spitzeneinsatzflansch 150), wodurch die Dichtung 156 zwischen dem Spitzeneinsatz 116 und dem Düsengehäuse 112 erzeugt wird.
Die Vorspannungsbeschränkungslücke 170 kann daher als der Abstand zwischen dem ringförmigen Stopflansch 180 und dem distalen Endabschnitt 182 in der ersten teilweise zusammengesetzten Position (wie in 3 dargestellt) und der zweiten vollständig zusammengesetzten Position (wie in 5 dargestellt) definiert werden, der dazu führt, dass die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 eine Kraft auf den Spitzeneinsatz überträgt, die ungefähr der Vorspannungskraft bzw. des Vorspannungsdrehmoments der gewünschten Größe entspricht.
Es ist ersichtlich, dass, sobald sich die Düse 100 in der zweiten Position befindet, wie dies in 5 dargestellt ist, der ringförmige Stopflansch 180 im Wesentlichen verhindert, dass die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 weiter auf das Düsengehäuse 112 geschraubt wird. Da das Düsengehäuse 112 und die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 aus einem im Allgemeinen festen bzw. starken Material (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf Stahl oder dergleichen) hergestellt sein können, weisen das Düsengehäuse 112 und die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 im Vergleich zu dem Spitzeneinsatz 116 (der aus einem verhältnismäßig schwächeren, leichter deformierbaren Material ausgebildet sein kann, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf Kupferlegierungen und dergleichen) eine verhältnismäßig geringe Verformbarkeit auf. Dies führt dazu, dass jedwede exzessive Kraft aufgrund einer zufälligen zu starken Befestigung der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 (beispielsweise aufgrund eines Bedienerfehlers, eines Drehmomentschlüsselfehlers oder dergleichen) sowie die Injektionsrücklastinjektionskraft F_c, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 übertragen wird, oder dergleichen durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 zu dem Düsengehäuse 112 und nicht zu dem Spitzeneinsatzflansch 150 übertragen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Düse 100, die in den 4 und 6 dargestellt ist, kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 ein Außengewinde 126 aufweisen (d. h. ein Gewinde 126, das um eine Oberfläche 160 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial von dem Schmelzekanal 114 weg weist), das ein Innengewinde 127 auf dem Düsengehäuse 112 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde 127, das um eine Oberfläche 161 des Düsengehäuses 112 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial dem Schmelzekanal 114 zugewandt ist). Der Flanscheingriffsabschnitt 151 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 kann einen distalen Endabschnitt 174 umfassen, der im Wesentlichen wenigstens einen Abschnitt des Spitzeneinsatzflansches 150 in Eingriff nehmen kann bzw. an diesen anstoßen kann, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt wird. Überdies kann die Vorspannungseingriffsfläche 172 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 einen im Allgemeinen ringförmigen Stopflansch 190 umfassen, der sich im Allgemeinen radial nach außen erstreckt, während die Vorspannungseingriffsfläche 171 des Düsengehäuses 112 einen proximalen Endabschnitt 192 des Düsengehäuses 112 umfassen kann.
Wie sich dies insbesondere der 4 entnehmen lässt, ist dort die Düse 100 in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position dargestellt, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt worden ist, bis der Spitzeneinsatzflansch 150 anfänglich im Wesentlichen sowohl den distalen Endabschnitt 174 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 als auch den Düsendichtungsabschnitt 154 des Düsengehäuses 112 berührt bzw. an diese anstößt. Es ist ersichtlich, dass eine Lücke oder ein Zwischenraum zwischen dem ringförmigen Stopflansch 190 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 und dem proximalen Endabschnitt 192 des Düsengehäuses 112 vorhanden ist.
Wie sich dies nun 6 entnehmen lässt, ist dort die Düse 100 in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position dargestellt. Insbesondere ist die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt worden, bis der ringförmige Stopflansch 190 der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 im Wesentlichen an den proximalen Endabschnitt 192 des Düsengehäuses 112 anstößt bzw. diesen berührt. In dieser Position kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 eine Vorspannungskraft bzw. ein Vorspannungsdrehmoment auf dem Spitzeneinsatz 116 (und insbesondere den Spitzeneinsatzflansch 150) übertragen, was die Dichtung 156 zwischen dem Spitzeneinsatz 116 und dem Düsengehäuse 112 erzeugt.
Die Vorspannungsbeschränkungslücke 170 kann daher als der Abstand zwischen dem ringförmigen Stopflansch 190 und dem proximalen Endabschnitt 192 in der ersten teilweise zusammengesetzten Position (wie in 4 dargestellt) und der zweiten vollständig zusammengesetzten Position (wie in 6 dargestellt) definiert werden, der dazu führt, dass die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 eine Kraft auf den Spitzeneinsatz überträgt, die ungefähr der gewünschten Größe der Vorspannungskraft entspricht.
Es ist ersichtlich, dass sobald die Düse 100 sich in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position, wie diese in 6 dargestellt ist, befindet, der ringförmige Stopflansch 190 im Wesentlichen verhindert, dass die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 weiter mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 112 geschraubt wird. Da das Düsengehäuse 112 und die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 aus einem im Allgemeinen starken bzw. festen Material (wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf Stahl oder dergleichen) hergestellt werden können, weisen das Düsengehäuse 112 und die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 eine verhältnismäßig geringe Ver formbarkeit im Vergleich zu dem Spitzeneinsatz 116 auf (der aus einem verhältnismäßig weicheren, deformierbareren Material hergestellt sein kann, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf Kupferlegierungen und dergleichen). Dies führt dazu, dass jedwede exzessive Kraft aufgrund einer zufälligen zu starken Befestigung der Spitzenrückhalteeinrichtung 124 (beispielsweise aufgrund eines Bedienerfehlers, eines Drehmomentschlüsselfehlers oder dergleichen) sowie die Injektionsrücklastinjektionskraft F_c, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 124 übertragen wird, oder dergleichen durch die Spitzenrückhalteinrichtung 124 an das Düsengehäuse 112 und nicht an den Spitzeneinsatzflansch 150 übertragen werden können.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die folgende Erfindung eine Düse 200, 7–9 (wobei der Klarheit halber lediglich eine Hälfte davon dargestellt ist), umfassend ein Düsengehäuse 212, ein Spitzeneinsatz 216, eine Spitzenrückhalteeinrichtung 224 sowie eine verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 zwischen dem Spitzeneinsatz 216 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 224. Wie dies nachstehend detaillierter beschrieben wird, kann die verjüngte Flanschschnittstelle 201 die Spannungskonzentration zwischen dem Spitzeneinsatz 216 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 vermindern und die Dichtung 256 zwischen dem Düsengehäuse 212 und dem Spitzeneinsatz 216 verbessern. Obgleich dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt, sofern nicht explizit beansprucht, wird der Fachmann erkennen, dass die verjüngte Flanschschnittstelle 201 mit jeder der Ausführungsformen der Vorspannungsbeschränkungslücke 170 kombiniert werden kann, die vorstehend in den 3 bis 6 beschrieben worden sind.
Die Düse 200 kann ein längliches Düsengehäuse 212 umfassen, das dazu ausgestaltet ist, an eine Quelle von geschmolzenem Material (nicht dargestellt), das mit einem Druck beaufschlagt ist, befestigt zu werden, und einen Schmelzekanal 214 durch dieses hindurch aufweisen, der in fluider Kommunikation mit der Quelle geschmolzenen Materials, das mit einem Druck beaufschlagt ist, stehen kann, und zwar auf jedwede dem Fachmann wohlbekannte Art und Weise. Der Spitzeneinsatz 216 kann um das proximale Ende 218 des Düsengehäuses 212 installiert sein, so dass ein Spitzenkanal 222, der in dem Spitzeneinsatz 216 ausgebildet ist, in fluider Kommunikation mit dem Schmelzekanal 214 stehen kann. Der Spitzenkanal 212 kann außerdem wenigstens eine Auslassöffnung 220 in fluider Kommunikation mit dem Spritzenkanal 222 aufweisen.
Die Düse 200 kann ferner eine Spitzenrückhalteeinrichtung 224 umfassen, die dazu ausgestaltet ist, den Spitzeneinsatz 216 aufzunehmen und relativ zu dem Düsenkörper 212 zurückzuhalten, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 um ein proximales Ende 218 des Düsengehäuses 212 angeordnet wird. Die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 kann entfernbar an das proximale Ende 218 des Düsengehäuses 212 mittels eines Gewindes 226 befestigt sein, das ein entsprechendes Gewinde 227 auf dem Düsengehäuse 212 oder jedwede funktionale Äquivalente davon in Eingriff nimmt. Wenn die Düsenrückhalteeinrichtung 224 auf das proximale Ende 218 des Düsengehäuses 212 geschraubt wird, dann kann ein Flanscheingriffsabschnitt 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 eine Kraft bzw. ein Drehmoment auf wenigstens einen Abschnitt der Eingriffsfläche 249 eines Spitzeneinsatzflansches 250 aufbringen, der sich radial von dem Spitzeneinsatz 216 erstreckt. Die Kraft, die auf den Spitzeneinsatz 216 (und insbesondere den Spitzeneinsatzflansch 250) aufgebracht wird, drückt den Einsatzdichtungsabschnitt 253 des Spitzeneinsatzes 216 gegen den Düsendichtungsabschnitt 254 des Düsengehäuses 212, um eine Dichtung 256 zwischen dem Spitzeneinsatz 216 und dem Düsengehäuse 212 auszubilden.
Beispielsweise kann die Düse 200, 7, eine Spitzenrückhalteeinrichtung 224 umfassen, die ein Innengewinde 226 aufweist (d. h. ein Gewinde 226, das um eine Oberfläche 258 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial in Richtung des Schmelzekanals 214 weist), das ein Außengewinde 227 auf dem Düsengehäuse 212 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde 227, das um eine Oberfläche 259 des Düsengehäuses 212 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial von dem Schmelzkanal 214 weg weist). Der Flanscheingriffsabschnitt 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 kann eine ringförmige bzw. umlaufende Lippe 255 umfassen, die sich im Allgemeinen radial von der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 in Richtung der Kanäle 214, 222 nach innen erstreckt, die bemaßt und geformt sein kann, um im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt der Eingriffsfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 anzustoßen oder diesen in Eingriff zu nehmen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 212 geschraubt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Düse 200, 8 und 9, eine Spitzenrückhalteeinrichtung 224 mit einem Außengewinde 226 (d. h. einem Gewinde 226, das um eine Oberfläche 260 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial von dem Schmelzekanal 214 weg weist) umfassen, das ein Innengewinde 227 auf dem Düsengehäuse 212 in Eingriff nehmen kann (d. h. ein Gewinde 227, das um eine Oberfläche 261 des Düsengehäuses 212 angeordnet ist, die im Allgemeinen radial dem Schmelzekanal 214 zugewandt ist). Der Flanscheingriffsabschnitt 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 kann einen distalen Endabschnitt 274 umfassen, der im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt der Eingriffsfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 anstoßen kann oder diesen in Eingriff nehmen kann, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 mittels des Gewindes auf das Düsengehäuse 212 geschraubt wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Düsengehäuse 212 einen Abschnitt 266 umfassen (am besten in 9b ersichtlich), der einen Innendurchmesser aufweist, der bemaßt und geformt ist, um im Wesentlichen an den distalen Endabschnitt 274 des Flanscheingriffsabschnitts 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 anzustoßen. Ein Zwischenraum (nicht dargestellt) kann zwischen dem Abschnitt 266 des Düsengehäuses 212 und dem distalen Endabschnitt 274 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 bereitgestellt sein, um eine Wärmeausdehnung oder dergleichen zu ermöglichen. Man wird erkennen, dass der Abschnitt 266 des Düsengehäuses 212 den distalen Endabschnitt 274 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 tragen kann, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass sich der distale Endabschnitt 274 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 radial nach außen verbiegt, wenn dieser mit einem Drehmoment beaufschlagt wird.
Bei beiden in den 7 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen kann die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 eine Kraft auf den Spitzeneinsatz 216 ausüben, um die Dichtung 256 zwischen dem Düsengehäuse 212 und dem Spitzeneinsatz 216 zu erzeugen. Die Kraft, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 aufgebracht wird, sollte hinreichend groß sein, um im Wesentlichen eine Leckage von Harz aus den Schmelzekanälen 214, 222 zu verhindern. Die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 kann außerdem zusätzliche Kräfte auf den Spitzeneinsatzflansch 250 aufgrund einer zu starken Befestigung der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 und/oder einer Injektionsrücklastkraft F_c übertragen, die unter normalen Betriebsbedingungen der Spritzgussmaschine auf die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 aufgebracht wird. Unabhängig von dem Ursprung der Kraft, die auf den Spitzeneinsatz 216 aufgebracht wird, kann der Spitzeneinsatz 216 (und insbesondere der Spitzeneinsatzflansch 250) beschädigt werden, wenn die Kraftspannungskonzentration zwischen der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 und dem Spitzeneinsatzflansch 250 die Fließgrenze des Materials des Spitzeneinsatzflansches 250 übersteigt.
Wie sich dies wiederum den 7 bis 9 entnehmen lässt, kann die Düse 200 gemäß der vorliegenden Erfindung eine verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle (tapered flange interface) 201 zwischen dem Flanscheingriffsabschnitt 251 und der Oberfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 umfassen. Wie dies nachstehend detaillierter beschrieben wird, kann die verjüngte Flanschschnittstelle 201 zwischen dem Spitzeneinsatz 216 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 die Kraftkonzentration vermindern, die auf den Spitzeneinsatz 216 aufgebracht wird, um somit die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Spitzeneinsatzes 216 zu vermindern. Die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 kann den Berührungsdruck (Nachgeben) vermindern und die Ermüdungsgrenze des Spitzeneinsatzes 216 steigern. Die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 kann außerdem die Dichtung 256 zwischen dem Düsengehäuse 212 und dem Spitzeneinsatz 216 verbessern, indem die Kraft, die auf den Spitzeneinsatz 216 aufgebracht wird, gleichmäßiger über die Dichtung 256 verteilt wird.
Wie dies in den 7a und 8a dargestellt ist, kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 eine im Wesentlichen lineare Form oder konstante Kegelstumpfform aufweisen. Hier bedeutet eine Schnittstelle 201 mit einer linearen Form oder konstanten Kegelstumpfform, dass der Flanscheingriffsabschnitt 251 und die Oberfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 im Allgemeinen Außenflächen einer konstanten Neigung aufweisen, die nicht senkrecht zueinander stehen. Die Neigung oder der Winkel α der im Allgemeinen linearförmigen oder konstant kegelstumpfförmigen Schnittstelle 201 hängt von der gewünschten Anwendung der Düse 200 ab und kann experimentell oder mittels einer Finite-Elemente-Analyse bestimmt werden. Obgleich dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt, sofern nicht explizit beansprucht, kann der Winkel α der im Wesentlichen linearen oder konstant kegelstumpfförmigen Schnittstelle 201 in einem Bereich von ungefähr 25° bis ungefähr 35° von der Längsachse der Düse 200 liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die spitz zulaufende bzw. verjüngte Flanschschnittstelle 201, 7b und 8b, eine im Wesentlichen nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte Kegelstumpfform aufweisen. Hier bedeutet eine nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle 201, dass der Flanscheingriffsabschnitt 251 und die Oberfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 einen Bogen oder eine gekrümmte Außenfläche aufweisen, die sich entlang der Länge der kegelstumpfförmigen Schnittstelle 201 ändert. Die nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle 201 kann konvexe und/oder konkave Oberflächen umfassen. Die genaue Form der nicht-linearen, bogenförmigen oder mittels eines Radius geformten kegelstumpfförmigen Schnittstelle 201 hängt von der gewünschten Anwendung der Düse 200 ab und kann experimentell oder mittels einer Finite-Elemente-Analyse bestimmt werden. Obgleich keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung, sofern nicht explizit beansprucht, kann die nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle 201 eine im Allgemeinen mittels eines Radius geformte Form mit einem Radius zwischen ungefähr 0,8 mm und ungefähr 1,8 mm aufweisen.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201, 9, einen ersten Bereich 276 mit einer im Wesentlichen nicht-linearen, bogenförmigen oder mittels eines Radius geformte Kegelstumpfform und einen zweiten Bereich 278 mit einer im Wesentlichen linearen Form oder konstanten Kegelstumpfform aufweisen. Wie sich dies insbesondere der 9b entnehmen lässt, kann der erste Bereich 276 der verjüngten Flanschschnittstelle 201 in der Nähe eines Übergangsbereichs 279 zwischen dem länglichen Abschnitt 277 des Spitzeneinsatzes 216 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 und der verjüngten Schnittstelle 201 angeordnet sein und kann in den zweiten Bereich 277 übergehen. Der nicht-lineare, bogenförmige oder mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstellenbereich 276 kann die Oberfläche in der Nähe des Übergangsbereichs 279 vergrößern und daher die Spannungskonzentration in der Nähe des Übergangsbereichs 279 vermindern. Das Vermindern der Spannungskonzentration in der Nähe des Übergangsbereichs 279 kann besonders vorteilhaft sein, da der Übergangsbereich 279 den größten Spannungskonzentrationen ausgesetzt sein kann und daher am anfälligsten dafür ist, beschädigt zu werden. Die Verwendung des im Wesentlichen linearen oder konstant kegelstumpfförmigen zweiten Schnittstellenbereichs 278 kann die Oberfläche weiter vergrößern, während außerdem das Herstellen des Spitzeneinsatzes 216 und der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 erleichtert wird. Obgleich der erste und der zweite Bereich 276, 278 mit einer Düse 200 dargestellt sind, die eine Spitzenrückhalteeinrichtung 224 mit einem Außengewinde aufweist, können der erste und der zweite Bereich 276, 278 ebenso mit einer Düse 200 kombiniert werden, die einen Spitzeneinsatz 224 mit einem Innengewinde aufweist, wie dies in 7 dargestellt ist.
Wie vorstehend erwähnt, kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201, 7 bis 9, die Oberflächenberührungsfläche zwischen dem Flanscheingriffsabschnitt 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 und der Eingriffsfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 im Vergleich zu Düsenausgestaltungen vergrößern, bei denen der Spitzeneinsatzflansch und die Spitzenrückhalteeinrichtung entlang einer im Allgemeinen senkrechten Schnittstelle oder Schulter aneinander anstoßen. Im Ergebnis kann die Spannungskonzentration und der Druck entlang der Schnittstelle 201 (und insbesondere dem Spitzeneinsatzflansch 250) reduziert werden, und daher kann die Lebensdauer des Spitzeneinsatzflansches 250 gesteigert werden. Es sollte angemerkt werden, dass die nicht-linear, bogenförmig oder mittels eines Radius geformte Schnittstelle 201, wie diese in den 7b, 8b und 9 dargestellt ist, einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der linearen oder konstanten Schnittstelle 201, wie diese in den 7a und 8a dargestellt ist, liefern kann, da der Oberflächenbereich zwischen dem Flanscheingriffsabschnitt 251 der Spitzenrückhalteeinrichtung 224 und der Eingriffsfläche 249 des Spitzeneinsatzflansches 250 weiter gesteigert wird.
Überdies kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Dichtung 256 zwischen dem Düsengehäuse 212 und dem Spitzeneinsatz 216 bereitstellen. Insbesondere kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 die Kraft, die durch die Spitzenrückhalteeinrichtung 224 sowohl entlang der Längsachse der Düse 200 als auch entlang der radialen Achse der Düse 200 übertragen wird, verteilen. Somit kann die verjüngte bzw. spitz zulaufende Flanschschnittstelle 201 mehr Kraft in Richtung des Abschnitts der Dichtung 256 übertragen, der den Kanälen 214, 222 am nächsten liegt. Überdies vermindert diese longitudinale und radiale Verteilung von Kraft weiter die Spannungskonzentration, die zwischen dem Spitzeneinsatzflansch 250 und dem Düsengehäuse 212 auftritt.
Wie vorstehend erwähnt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein System oder ein Verfahren beschränkt, das eines oder mehrere der vorstehend erwähnten oder implizite Ziele der Erfindung erfüllt. Ferner sollte die vorliegende Erfindung nicht auf bevorzugte, beispielhafte oder primäre Ausführungsformen beschränkt werden, die hierin beschrieben worden sind. Die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient der Illustration und Beschreibung. Es ist nicht gedacht, dass diese ausschöpfend ist oder die Erfindung auf die spezifisch beschriebene Form beschränkt. Naheliegende Modifikationen oder Variationen sind möglich im Lichte der vorstehenden Lehre. Die Ausführungsform ist ausgewählt und beschrieben worden, um die beste Illustration der Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung zu beschreiben, um somit dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen zu verwenden, wie dies für die gewünschte Verwendung geeignet ist. Alle derartigen Modifikationen und Variationen sollen von der Erfindung umfasst werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Düse (100) umfasst ein Düsengehäuse (112) mit einer Vorspannungseingriffsfläche (159), einer Düsenspitze, einer Spitzenrückhalteeinrichtung (124) mit einer Vorspannungseingriffsfläche (159), die die Düsenspitze gegen das Düsengehäuse (112) zurückhält, sowie eine Vorspannungsbeschränkungslücke (170) zwischen der Spitzenrückhalteeinrichtung (124) und dem Düsengehäuse (112), umfassend einen Abstand zwischen den Vorspannungseingriffsflächen (159), wenn sich die Düse (100) in einer ersten Position und einer zweiten Position befindet, der eine Vorspannungskraft einer gewünschten Größe erzeugt, wenn sich die Düse (100) in der zweiten Position befindet. In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Düse (100) ein Düsengehäuse (112), eine Düsenspitze und eine Spitzenrückhalteeinrichtung (124), die hinsichtlich der Düsenspitze entlang des Düsengehäuses (112) bewegt werden kann und die die Düsenspitze gegen das Düsengehäuse (112) zurückhält. Eine spitz zulaufende Schnittstelle ist zwischen dem Spitzeneinsatz und der Spitzenrückhalteeinrichtung (124) in einem Winkel von mehr oder weniger als 90° hinsichtlich einer Längsachse der Düse (100) angeordnet.

Claims

Düse für eine Spritzgussmaschine, umfassend: ein Düsengehäuse, das einen Schmelzekanal definiert, wobei das Düsengehäuse eine erste Vorspannungseingriffsfläche umfasst; eine Düsenspitze mit einem Spitzenkanal und wenigstens einer Auslassöffnung in Kommunikation mit dem Spitzenkanal; eine Spitzenrückhalteeinrichtung, die die Düsenspitze gegen das Düsengehäuse zurückhält, so dass der Spitzenkanal mit dem Schmelzekanal kommuniziert, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung eine zweite Vorspannungseingriffsfläche umfasst; und eine Vorspannungsbeschränkungslücke, die zwischen der Spitzenrückhalteeinrichtung und dem Düsengehäuse angeordnet ist, wobei die Vorspannungsbeschränkungslücke einen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Vorspannungseingriffsfläche umfasst, wenn sich die Düse in einer ersten teilweise zusammengesetzten Position und einer zweiten vollständig zusammengesetzten Position befindet, der eine Vorspannungskraft P einer gewünschten Größe erzeugt, wenn sich die Düse in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position befindet.
Düse nach Anspruch 1, wobei die Düsenspitze ferner einen Spitzeneinsatzflansch umfasst, wobei der Spitzeneinsatzflansch anfänglich im Wesentlichen sowohl an einen Flanscheingriffsabschnitt der Spitzenrückhalteeinrichtung als auch an einen Düsendichtungseingriffsabschnitt des Düsengehäuses anstößt, wenn sich die Düse in der ersten teilweise zusammengesetzten Position befindet.
Düse nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Vorspannungseingriffsfläche im Wesentlichen aneinander anstoßen, wenn sich die Düse in der zweiten vollständig zusammengesetzten Position befindet.
Düse nach Anspruch 3, wobei die Vorspannungsbeschränkungslücke ungefähr zwischen 0,03 bis ungefähr 0,08 mm beträgt.
Düse nach Anspruch 4, wobei das Vorspannungsdrehmoment P zwischen ungefähr 30 und ungefähr 35 Fuß/Pfund (ft-lb) beträgt.
Düse nach Anspruch 3, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung einen Innengewindebereich umfasst, der dazu ausgestaltet ist, einen Außengewindebereich in Eingriff zu nehmen, der auf dem Düsengehäuse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 6, wobei der Flanscheingriffsbereich eine ringförmige Lippe umfasst, die sich im Allgemeinen in Richtung des Schmelzekanals und des Spitzenkanals radial nach innen erstreckt, wobei die ringförmige Lippe ausgestaltet ist, im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt des Spitzeneinsatzflansches anzustoßen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung auf das Düsengehäuse geschraubt wird.
Düse nach Anspruch 7, wobei die erste Vorspannungseingriffsfläche einen im Allgemeinen ringförmigen Stopflansch umfasst, der sich im Allgemeinen radial nach außen erstreckt, und wobei die zweite Vorspannungseingriffsfläche 172 einen distalen Endabschnitt der Spitzenrückhalteeinrichtung umfasst.
Düse nach Anspruch 3, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung einen Außengewindebereich umfasst, der dazu ausgestaltet ist, einen Innengewindebereich in Eingriff zu nehmen, der auf dem Düsengehäuse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 9, wobei der Flanscheingriffsabschnitt einen distalen Endabschnitt umfasst, der ausgestaltet ist, um im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt des Spitzeneinsatzflansches anzustoßen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung auf das Düsengehäuse geschraubt wird.
Düse nach Anspruch 10, wobei die erste Vorspannungseingriffsfläche einen proximalen Endabschnitt des Düsengehäuses umfasst, und die zweite Vorspannungseingriffsfläche einen im Allgemeinen ringförmigen Stopflansch umfasst, der sich im Allgemeinen radial nach außen erstreckt.
Düse für eine Spritzgussmaschine, umfassend: ein Düsengehäuse, das einen Schmelzekanal definiert; eine Düsenspitze mit einem Spitzenkanal und wenigstens einer Auslassöffnung in Kommunikation mit dem Spitzenkanal; eine Spitzenrückhalteeinrichtung, die einen Gewindebereich umfasst, um das Düsengehäuse in Eingriff zu nehmen und die Düsenspitze an dem Düsengehäuse zurückzuhalten, so dass der Spitzenkanal mit dem Schmelzekanal kommuniziert, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung hinsichtlich der Düsenspitze entlang des Düsengehäuses beweglich ist; und eine spitz zulaufende Schnittstelle zwischen dem Spitzeneinsatz und der Spitzenrückhalteeinrichtung, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle im Wesentlichen in einem Winkel angeordnet ist, der größer oder kleiner als 90° hinsichtlich einer Längsachse der Düse ist.
Düse nach Anspruch 12, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine im Wesentlichen lineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 13, wobei die im Wesentlichen linear kegelstumpfförmige Schnittstelle in einen Winkel zwischen ungefähr 25° und ungefähr 35° hinsichtlich einer Längsachse der Düse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 12, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine nicht-lineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 13, wobei die nicht-linear kegelstumpfförmige Schnittstelle eine mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle mit einem Radius zwischen ungefähr 0,8 mm und ungefähr 1,8 mm aufweist.
Düse nach Anspruch 13, wobei die nicht-linear kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konvex geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
Düse nach Anspruch 13, wobei die nicht-linear kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konkav geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
Düse nach Anspruch 12, wobei die Düsenrückhalteeinrichtung einen Innengewindebereich umfasst, der ausgestaltet ist, einen Außengewindebereich in Eingriff zu nehmen, der auf dem Düsengehäuse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 19, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung eine ringförmige Lippe umfasst, die sich im Allgemeinen in Richtung des Schmelzekanals und des Spitzenkanals radial nach innen erstreckt, wobei die ringförmige Lippe dazu ausgestaltet ist, im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt eines Spitzeneinsatzflansches des Spitzeneinsatzes anzustoßen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung auf das Düsengehäuse geschraubt wird, um die spitz zulaufende Schnittstelle auszubilden.
Düse nach Anspruch 20, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine im Wesentlichen lineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 21, wobei die im Wesentlichen linear kegelstumpfförmige Schnittstelle in einem Winkel von zwischen ungefähr 25° und ungefähr 35° hinsichtlich einer Längsachse der Düse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 20, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine nichtlineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 23, wobei die nicht-lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle eine mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle mit einem Radius zwischen ungefähr 0,8 mm und ungefähr 1,8 mm aufweist.
Düse nach Anspruch 23, wobei die nicht-lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konvex geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
Düse nach Anspruch 23, wobei die nicht-linear kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konkav geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
Düse nach Anspruch 12, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung einen Außengewindebereich umfasst, der ausgestaltet ist, einen Innengewindebereich in Eingriff zu nehmen, der auf dem Düsengehäuse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 27, wobei die Spitzenrückhalteeinrichtung einen distalen Endabschnitt umfasst, der dazu ausgestaltet ist, im Wesentlichen an wenigstens einen Abschnitt eines Spitzeneinsatzflansches des Spitzeneinsatzes anzustoßen, wenn die Spitzenrückhalteeinrichtung auf das Düsengehäuse geschraubt wird, um die spitz zulaufende Schnittstelle auszubilden.
Düse nach Anspruch 28, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine im Wesentlichen lineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 29, wobei die im Wesentlichen lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle in einem Winkel zwischen ungefähr 25° und ungefähr 35° hinsichtlich einer Längsachse der Düse angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 28, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle eine nichtlineare Kegelstumpfform aufweist.
Düse nach Anspruch 31, wobei die nicht-lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle eine mittels eines Radius geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle mit einem Radius zwischen ungefähr 0,8 mm und ungefähr 1,8 mm aufweist.
Düse nach Anspruch 31, wobei die nicht-lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konvex geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle aufweist.
Düse nach Anspruch 31, wobei die nicht-lineare kegelstumpfförmige Schnittstelle eine im Allgemeinen konkav geformte kegelstumpfförmige Schnittstelle umfasst.
Düse nach Anspruch 12, wobei die spitz zulaufende Schnittstelle einen ersten Bereich mit einer nicht-linearen Kegelstumpfform und einem zweiten Bereich mit einer im Wesentlichen linearen Kegelstumpfform umfasst.
Düse nach Anspruch 35, wobei der erste Bereich der spitz zulaufenden Schnittstelle in der Nähe eines Übergangsbereichs zwischen der spitz zulaufenden Schnittstelle und einem verlängerten Bereich des Spitzeneinsatzes und der Spitzenrückhalteeinrichtung angeordnet ist.
Düse nach Anspruch 28, wobei das Düsengehäuse einen Abschnitt mit einem Innendurchmesser umfasst, der im Wesentlichen bemaßt ist, um an eine Außenseite des distalen Endabschnitts der Spitzenrückhalteeinrichtung anzustoßen.