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Querverweis auf zugehörige Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der Patentanmeldung Nr. 12/398,981 der Vereinigten Staaten, eingereicht am 05.03.2009 unter dem Titel KEILDICHTUNG FÜR EINE SPRITZGIESSDÜSE.
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Der Inhalt der obigen Patentanmeldung ist hiermit ausdrücklich durch den Bezug in der detaillierten Beschreibung hievon aufgenommen.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufs Spritzgießen und im Besonderen auf Spritzgießdüsen.
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Hintergrund der Erfindung
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In vielen Ausführungen von Spritzgießvorrichtungen fallen die in den Düsen verwendeten Dichtungen während des Betriebs oder des Zusammenbaus aus.
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Der Ausfall kann aus verschiedenen Gründen auftreten. Erstens kann die Dichtung nicht ausreichend abdichten. Wenn die Dichtung die Hauptdichtung ist, wird ein Ausfall wahrscheinlich zu Stillstandszeiten führen. Der Ausfall kann eine Folge einer schlechten Passung zwischen den Dichtungsoberflächen, einer Überlastung und möglichem Bruch der Dichtung unter den hohen Spritzgießdrücken oder jede andere Ursache sein. Zweitens kann die Dichtung versehentlich aus der Düse gelöst und so verloren gehen oder beschädigt werden. Während des Zusammenbaus oder der Wartung können lose Dichtungsteile aus den Düsen herunterfallen oder sich innerhalb der Düsenbohrungen festsetzen. Drittens kann die Dichtung nicht die erwarteten thermischen Kennwerte liefern. Zum Beispiel kann die Dichtung nicht die geforderte Wärmedämmung für die Düsenspitze aufweisen, was zu der Notwendigkeit eines schnellen Ersatzes der Dichtung mit einer anderen Dichtung führt.
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Diese und andere Probleme können zusammen oder getrennt voneinander auftreten und sollten am besten für gleichmäßige Spritzgießvorgänge vermieden werden.
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Kurzer Überblick über die Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spritzgießdüse einen Düsenkörper, der einen Kanal für die Strömung des Formmaterials und eine an den Düsenkörper gekoppelte Düsenspitze definiert. Die Düsenspitze ist so geformt, um einen konvergierenden Spalt mit einem Formbauteil, in dem die Düsenspitze während der Benutzung eingelegt ist, zu definieren. Ein Dichtungsteil mit einem keilförmigen oder einem keilartigen Bereich ist zwischen der Düsenspitze und dem Formbauteil angeordnet. Der auf eine Oberfläche des keilförmigen Bereichs wirkende Druck des Formmaterials klemmt den keilförmigen Bereich fest in den konvergierenden Spalt.
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Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spritzgießdüse einen Düsenkörper, der einen Kanal für die Strömung des Formmaterials und eine an den Düsenkörper gekoppelte Düsenspitze definiert. Die Düsenspitze ist so geformt, um einen konvergierenden Spalt mit einem Formbauteil, in dem die Düsenspitze während der Benutung eingelegt ist, zu definieren. Ein Dichtungsteil ist zwischen der Düsenspitze und dem Formbauteil angeordnet. Das Dichtungsteil weist einen Halteabschnitt auf, der auf einen zylindrischen Teil der Düsenspitze passt, um das Dichtungsteil während der Montage auf der Düsenspitze zu halten. Das Dichtungsteil weist weiter einen ringförmigen Ringabschnitt auf mit mindestens zwei konvergierenden Oberflächen. Der auf eine einer Strömung zugewandten Oberfläche des ringförmigen Ringabschnitts wirkende Druck des Formmaterials drängt die konvergierenden Oberflächen gegen die den konvergierenden Spalt definierenden Oberflächen.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Spritzgießen die Schritte Installation einer Düse in einer Form, die Düse umfasst ein Dichtungsteil mit einem keilförmigen Bereich, der zwischen einer Düsenspitze und einem Formbauteil angeordnet ist; Einspritzen von unter Druck stehenden formbaren Materialien durch die Düse und in einen durch die Form definierten Formhohlraum hinein; das formbare Material wirkt auf eine Oberfläche des keilförmigen Bereichs, um den keilförmigen Bereich in einen konvergierenden Spalt zwischen der Düsenspitze und dem Formbauteil festzuklemmen, um gegen eine Leckage von Formmaterial abzudichten; und Öffnen der Form und Entformen des erstarrten Formmaterials aus dem Formhohlraum.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben.
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1 ist eine Querschnittsansicht einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Querschnittsansicht in der Nähe des Dichtungsteils aus 1.
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3 ist ein Freikörperbild eines Querschnitts des Dichtungsteils.
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4 ist eine Querschnittsansicht einer Spritzgießvorrichtung mit einem Dichtungsteil, das in Verbindung mit einem gekühlten Anguss- und Hohlraumeinsatz verwendet wird.
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5 ist eine Querschnittsansicht einer ventilbetätigten Spritzgießvorrichtung.
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6 ist eine Querschnittsansicht in der Nähe des Dichtungsteils aus 5.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine Spritzgießvorrichtung 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Merkmale und Aspekte, die für die anderen Ausführungsformen beschrieben werden, können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.
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Die Spritzgießvorrichtung umfasst eine Grundplatte 102, eine Formplatte 104, eine Hohlraumplatte 106, eine Kernplatte 108, ein Einlassbauteil 110, einen Verteiler 112 und eine Vielzahl von Düsen 114. Die Spritzgießvorrichtung 100 kann eine beliebige Anzahl von Verteilern und Düsen in jeder beliebigen Konfiguration umfassen. In dieser Ausführungsform ist der Einfachheit halber ein Verteiler gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung 100 kann zusätzliche Bauteile umfassen, wie beispielsweise u. a. Platten, Ausrichtungsstifte, Formangusseinsätze und Kühlkanäle.
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Die Grundplatte 102 definiert teilweise einen Luftspalt 116 und weist eine zentrale Öffnung auf, die das Einlassbauteil 110 aufnimmt. Die Formplatte 104 weist eine Tasche auf, die den Luftspalt 116 zum Aufnehmen des Verteilers 112 weiter definiert, und definiert teilweise Bohrungen 118 zum Aufnehmen der Düsen 114. Die Hohlraumplatte 106 (Formbauteil) definiert weiter die Hohlräume 118, definiert teilweise die Formhohlräume 120 und definiert die Formangussöffnungen 122, die in die Formhohlräume 120 führen. In der Regel werden Bolzen (nicht gezeigt) verwendet, um die Platten miteinander zu verbinden. Es gibt viele mögliche Ausführungsformen der Grundplatte 102, der Formplatte 104, und der Hohlraumplatte 106, wobei die Formen und Größen dieser Platten variieren können. Die jeweilige Anzahl der verwendeten Platten ist nicht maßgeblich und es können mehr oder weniger Platten als dargestellt verwendet werden.
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Die Kernplatte 108 definiert weiter die Formhohlräume 120, in denen die spritzgegossenen Produkte geformt werden. Die Kernplatte 108 kann von der Hohlraumplatte 106 getrennt werden, um solche Produkte zu entformen. Wie bei der Hohlraumplatte 106 kann die Ausführung der Kernplatte 108 variiert werden. Die Hohlraumplatte 106 weist einen oder mehrere Kühlkanäle 123 auf, um eine Kühlflüssigkeit zirkulieren zu lassen. Die Kernplatte 108 kann ebenfalls Kühlkanäle (nicht gezeigt) umfassen.
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Das Einlassbauteil 110 umfasst einen Einlasskanal 124, um formbares Material (z. B. Kunststoffschmelze) von einer Quelle aufzunehmen, wie beispielsweise einer Plastifizierungsschnecke einer Spritzgießmaschine (nicht gezeigt).
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Der Verteiler 112 definiert einen Verteilerkanal 126 und umfasst einen Verteilerheizer 128. Der sich verzweigende Verteilerkanal 126 erhält Formmaterial von dem Einlasskanal 124 und verteilt das Formmaterial an die Düsen 114. Der Verteilerheizer 128 kann beliebig ausgestaltet sein, wie beispielsweise als der dargestellte eingebettete isolierte Widerstandsdraht. Der Verteiler 112 ist thermisch isoliert durch den von den umgebenden Platten definierten Luftspalt 116. Der Verteiler 112 ist abgesetzt von der Formplatte 104 durch die Düsen 114 und einen Zentrierring 130, der ebenfalls den Verteiler 112 in der richtigen Position anordnet. Der Verteiler 112 ist abgesetzt von der Grundplatte 102 durch Druckscheiben 132, die sich elastisch verformen können, um die unterschiedliche thermische Ausdehnung des Verteilers 112 und der Düsen 114 in Bezug auf die Platten 102, 104 zu absorbieren.
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Die Düsen 114 sind mit dem Verteiler 112 gekoppelt und durch die Druckscheiben 132 in der Bohrung 118 festgelegt. Die Luft in den Bohrungen 118 dient dazu, die Düsen 114 gegen die umliegenden Platten zu isolieren. Jede Düse 114 ist mit einer Formangussöffnung 122 verbunden und definiert einen Düsenkanal 134, der in Verbindung mit dem Verteilerkanal 126 steht, um strömendes Formmaterial an die Formangussöffnung 122 zu liefern. Jede Düse 114 umfasst einen Düsenkörper 136, einen Düsenflansch 138 zum Unterstützen des Düsenkörpers 136 in der Bohrung 118, ein Düsenheizer 124, der in dem Düsenkörper 130 eingebettet ist, ein Thermoelement 144, ein Anschlussende 146, um die Verkabelung des Heizers 142 und des Thermoelements 144 zu leiten, eine Düsenspitze 148 und einen Spritzenhalter 150, um die Düsenspitze 148 entfernbar mit dem Düsenkörper 136 zu koppeln. Der Düsenheizer 142 kann beliebig ausgestaltet sein, wie beispielsweise als der dargestellte eingebettete isolierte Widerstandsdraht. Der Düsenkörper 136 definiert einen Kanal, der zusammen mit dem Spritzenkanal 152 der Düsenspitze 148 den Düsenkanal 134 bildet. Der Spritzenhalter 150 ist mit dem Düsenkörper 136 verschraubt und umfasst eine umlaufende Dichtungsoberfläche 154, um die Bohrung 118 gegen eine Rückströmung des Formmaterials abzudichten. Die Düsen 114 können in Verbindung mit dem Verteiler 112 als ein Heißläufer bezeichnet werden.
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Ein Dichtungsteil 160 ist an der Düsenspitze 148 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wirkt das Dichtungsteil 160 als eine Hauptdichtung gegen eine Leckage von Formmaterial in die Bohrung 118, während die umlaufende Dichtungsoberfläche 154 des Spritzenhalters 150 als eine sekundäre Dichtung oder eine Backup-Dichtung gegen eine weitere Leckage in die Bohrung 118 wirkt. Das Dichtungsteil 116 muss nicht als eine auslaufsichere Dichtung ausgeführt sein und kann hauptsächlich für eine oder mehrere ihrer unten beschriebenen anderen Merkmale verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform ist die Dichtungsoberfläche 154 auf dem Spitzenhalter 150 weggelassen.
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2 zeigt eine Nahansicht der Spritzgießvorrichtung 100 in der Nähe des Dichtungsteils 160.
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Eine Oberfläche 202 der Düsenspitze 148 ist so geformt, um einen konvergierenden Spalt mit einer nahegelegenen Oberfläche 204 der Hohlraumplatte 106 zu definieren, wenn, wie dargestellt, während des Betriebs die Düsenspitze 148 in die Hohlraumplatte 106 eingesetzt ist. Insbesondere laufen in dieser Querschnittsansicht die die Oberflächen 202, 204 definierenden Linien oder Kurven an einem Punkt zusammen. In dieser Ausführungsform ist die Oberfläche 202 der Düsenspitze 148 ringförmig und in der Regel senkrecht zur Strömungsrichtung des Formmaterials, während die Oberfläche 204 der Hohlraumplatte 106 ist im Allgemeinen kegelstumpfförmig ist.
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Das Dichtungsteil 106 weist einen keilförmig oder einen keilartigen Bereich 206 auf, der zwischen der Düsenspitze 148 und der Hohlraumplatte 106 angeordnet ist. Der Druck des in einem Blasenbereich 208 in der Nähe der Formangussöffnung 122 sich befindenden Formmaterials wirkt auf einer der Strömung zugewandten Oberfläche 210 des keilförmigen Bereichs 206 und neigt dazu, den keilförmigen Bereich 206 in den durch die Oberflächen 202, 204 definierten konvergierenden Spalt festzuklemmen. Diese positive Keil- oder Klemmwirkung unterstützt die Ausbildung einer leckagebeständigen Dichtung. Das heißt, wenn sich der Druck des Formmaterials erhöht, steigt auch die Dichtwirkung. In dieser Ausführungsform steht das Dichtungsteil 160, und vor allem der keilförmige Bereich 206 davon, unter Spritzgießdruck in direktem Kontakt mit der Düsenspitze 148 und mit der Hohlraumplatte 106.
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In Bezug auf die dreidimensionale Geometrie definiert der keilförmige Bereich 206 des Dichtungsteils 160, wenn er sich um die Längsachse der Düse dreht, einen kreisförmigen Ringbereich mit mindestens zwei konvergierenden Oberflächen, die zu den Oberflächen 202, 204 passen.
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Das Dichtungsteil 106 weist auch einen Halteabschnitt 212 auf, der zu einem im Allgemeinen zylindrischen Bereich 214 der Düsenspitze 148 passt. Der Halteabschnitt 212 dient dazu, das Dichtungsteil 160 auf der Düsenspitze 148 zu halten, insbesondere während des Zusammenbaus wenn die Düse 114 noch nicht in der Hohlraumplatte 106 eingesetzt ist. In dieser Ausführungsform ist der Halteabschnitt 212 beabstandet von einer inneren zylindrischen Wand 216 des Formbauteils, wie durch den Spalt 218 offensichtlich.
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In dieser Ausführungsform ist die Anpresskraft zwischen dem Halteabschnitt 212 des Dichtungsteils 160 und dem zylindrischen Bereich 214 der Düsenspitze 148 derart ausgebildet, um eine Anhaftkraft zwischen dem Dichtungsteil 160 und der Hohlraumplatte 106 zu überschreiten. Das mögliche Ausmaß der Anhaftkraft wird durch den Spalt 218 reduziert. Die Folge ist, dass das Dichtungsteil 160, wenn die Düse 114 aus der Bohrung 118 ausgehoben wird, beispielsweise während einer Wartung, auf der Düsenspitze 148 verbleibt eher als in der Bohrung 118 hängenzubleiben. Diese Kontaktkraft kann durch das Einpassen des Halteabschnitts 212 des Dichtungsteils 160 auf den zylindrischen Bereich 214 der Düsenspitze 148 erreicht werden unter Verwendung einer Presspassung, Reibpassung, Schrumpfpassung oder ähnlichem. Die Passung kann locker genug sein, um eine Entfernbarkeit des Dichtungsteils 160 von der Düsenspitze 148 zu erlauben, so dass das Dichtungsteil 160 leicht ersetzt werden kann, aber auch immer noch fest genug, um der Anhaftkraft zu widerstehen. In einigen Ausführungsformen ist diese Art der Passung von Hand zu erreichen. Darüber hinaus, wegen des Winkels der der Strömung zugewandten Oberfläche 210, kann auch jedes in dem Blasenbereich 208 gehärtetes Formmaterial auch helfen, das Dichtungsteil 160 auf der Düsenspitze 148 zu halten.
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In dieser Ausführungsform ist das Dichtungsteil 160 eine einheitliche oder einstückige Konstruktion und die oben beschriebenen Bereiche 206, 212 sind definierte Bereiche des gleichen Teils. In anderen Ausführungsformen kann ein Dichtungsteil eine mehrteilige Konstruktion sein, mit Bereichen die separate Unterbauteile bilden.
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In dieser Ausführungsform ist das Dichtungsteil 160 aus einem nichtmetallischen Material hergestellt, und insbesondere vollständig aus einem Polyimid hergestellt (wie beispielsweise die unter den Namen PLAVIS oder VESPEL verkauft werden). Die Spitze 148 ist aus Beryllium-Kupfer hergestellt oder einem anderen für das Spritzgießen geeigneten Material, was bedeutet, dass das Material des Dichtungsteils 160 weniger thermisch leitfähig ist als das Material der Düsenspitze 148. Dadurch bewirkt das Dichtungsteil 160 eine thermische Isolierung der Düsenspitze 148 gegen einen Wärmeverlust an die üblicherweise kühlere Hohlraumplatte 106, die aus einem Metall, beispielsweise Stahl, hergestellt ist.
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Polyimide weisen typischerweise einen Druck-Elastizitätsmodul im Bereich von 2.000 bis 3.500 MPa (~300.000 bis 500.000 psi) bei Umgebungstemperaturen (die im Allgemeinen auch die Temperaturen des Formaufbaus sind), in Abhängigkeit vom Füllgrad. Diese relativ geringe Steifigkeit erhöht die Dichtwirkung, wenn der Druck des Formmaterials den relativ kompressiblen keilförmigen Bereich 206 gegen die relativ steife Düsenspritze 148 und Hohlraumplatte 106 drückt. So lange jede Änderung der Dichtwirkung berücksichtigt wird, können für das Dichtungsteil 160 auch härtere Materialien verwendet werden.
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Andere geeignete Materialien für das Dichtungsteil 160 oder zumindest den keilförmigen Bereich 206 davon, umfassen thermoplastische Materialien, Keramiken und Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Dichtungsteil 160 ein Material, das weniger steif ist als das Material der Düsenspitze 148 und das einen Druck-Elastizitätsmodul von weniger als 10.000 MPa (1.450.000 psi) bei einer Formaufbautemperatur aufweist.
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In einer anderen Ausführungsform berührt das Dichtungsteil 160 ein anderes Formbauteil als die Hohlraumplatte. Solche Formbauteile umfassen eine Formplatte, einen Formangusseinsatz sowie einen Formanguss- und Hohlraumeinsatz.
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Mit Rückbezug auf 1 wird nun ein Verfahren zum Spritzgießen beschrieben.
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Zunächst wird mindestens eine Düse 114 in einer Spritzgießvorrichtung 100 installiert, die weiter mit zusätzlichen Bauteilen ausgeführt ist, um eine Form zu bilden.
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Als nächstes wird ein formbares Material in das Einlassbauteil 110 eingespritzt. Das formbare Material strömt in einer stromabwärtigen Richtung durch den beheizten Verteiler 112 und die Düsen 114 zu den Formeingussöffnungen 122 und in die Formhohlräume 120. Das Formmaterial wirkt auf die der Strömung zugewandten Oberfläche 210 des keilförmigen Bereichs 216, um den keilförmigen Bereich 206 in den konvergierenden Spalt zwischen der Düsenspitze 148 und der Hohlraumplatte 106 (oder einem anderen Formbauteil) festzuklemmen und gegen eine Leckage von Formmaterial abzudichten.
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Nachdem das Formmaterial in den Formhohlräumen 21 gekühlt wurde, um sich zu verfestigen, dann wird die Kernplatte 108 von der Hohlraumplatte 106 zurückgezogen, um die Form zu öffnen und die fertigen Produkte zu entformen, wodurch ein Zyklus einer Serie vervollständigt wird.
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Das obige Verfahren gilt auch für die anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Jeder weggelassene Schritt ist an sich bekannt.
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3 zeigt ein Freikörperbild eines Teils des Querschnitts des Dichtungsteils 160. Eine gepunktete Linie 302 grenzt den obigen Halteabschnitt 212 von dem unteren keilförmigen Bereich 206 ab. Wie man sehen kann, ist die Querschnittsform des keilförmigen Bereichs 206 ungefähr dreieckig.
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Die horizontalen Pfeile stellen eine fixierende Kontaktkraft dar, verursacht durch die Passung des Halteabschnitts 212 des Dichtungsteils 160 auf dem zylindrischen Abschnitt 214 der Düsenspitze 148. Die fixierende Kontaktkraft ist radial ausbalanciert mit sich selbst und weist eine Größe auf, die zumindest teilweise abhängig ist von der Steifigkeit des Halteabschnitts 212 und der Geometrie der Passung. Die Verwendung eines steiferen Materials für den Halteabschnitt 212 oder eine zunehmende Überschneidung der Passung würde zu einem Ansteigen der fixierenden Kontaktkraft führen und somit die Gefahr reduzieren, dass das Dichtungsteil 160 unbeabsichtigt von der Düsenspitze 148 entkoppelt wird.
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Die geneigten Pfeile stellen den Druck des Formmaterials dar, der auf die, der Strömung zugewandten Oberfläche 210 wirkt, um den keilförmigen Bereich 206 in den konvergierenden Spalt zu drängen. Die Kräfte der Dichtungswirkung in Kontakt mit der Düsenspitze 148 und der Hohlraumplatte 106 gleichen sich mit dem Druck des Formmaterials aus.
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Die Intensitäten und Verteilungen der gezeigten Kräfte sind nur erläuternd und können abhängig von der speziellen Ausführung und Betriebsbedingungen abweichen. Zum Beispiel kann die Kraft der Dichtwirkung zum Formbauteil sich nicht wie gezeigt bis zum Halteabschnitt 212 erstrecken.
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Ebenso ist in 3 ein Konvergenzpunkt 304 dargestellt, an dem sich die die konvergierenden Oberflächen 202, 204 kennzeichnenden Kanten treffen, Wie man sehen kann, ist der Konvergenzpunkt 304 gegenüber der der Strömung zugewandten Oberfläche 210 angeordnet, wobei der Großteil des keilförmigen Bereichs 206 dazwischen angeordnet ist.
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4 zeigt eine Spritzgießvorrichtung 400 mit einem Dichtungsteil, das in Verbindung mit einem gekühlten Anguss- und Hohlraumeinsatz nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Auf die für die anderen Ausführungsformen angeführte Beschreibung kann für gleiche Teile in dieser Ausführungsform Bezug genommen werden.
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Die Spritzgießvorrichtung 400 umfasst Düsen 114 (eine gezeigt), die in einer Anordnung von Formplatten 402, 404 angeordnet sind. Die Formplatte 402 weist einen Kühlkanal 406 für ein zirkulierendes Kühlmittel auf.
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Ein Formanguss- und Hohlraumeinsatz 408 (Formbauteil) ist in einer Öffnung in der Formplatte 404 eingesetzt. Der Formanguss- und Hohlraumeinsatz 408 definiert einen Kühlkanal 410, der mit O-Ringen 412 abgedichtet ist und zum Zirkulieren eines Kühlmittels ausgebildet ist. Der Formanguss- und Hohlraumeinsatz 408 definiert einen Formhohlraum 414 in Verbindung mit einer Kernseite 416 (nicht schraffiert).
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In dieser Ausführungsform definiert der Formhohlraum 414 einen Verschluss (oder Kappe) für eine Flasche. Die Kernseite 416 umfasst bekannte Kühlstrukturen und einen Entform-Mechanismus, dessen Details weggelassen wurden.
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Die Düse 114 umfasst ein Dichtungsteil 160, wie in den anderen Ausführungsformen beschrieben. Aufgrund der Nähe der Kühlkanäle 410 zu der relativ heißen Düsenspitze 148 werden die thermischen Isoliereigenschaften des Dichtungsteils 160 immer wichtiger, um gewünschte Formbedingungen zu gewährleisten.
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Eine Beschichtung 418 kann zwischen der Düsenspitze 148 und dem Dichtungsteil 160 angeordnet sein und kann verwendet werden, um die thermische Leitfähigkeit einzustellen oder die Passung des Dichtungsteils 160 mit der Düsenspitze 148 zu verbessern. Die Beschichtung 418 kann auf die Düsenspitze 148, auf das Dichtungsteil 160 oder auf beide aufgebracht werden. Die Beschichtung 418 kann eine Keramikbeschichtung sein, die z. B. durch eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) abgesetzt wurde.
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5 zeigt eine ventilbetätigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die für die anderen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Auf die für die anderen Ausführungsformen abgegebene Beschreibung kann für gleiche Teile dieser Ausführungsform verwiesen werden.
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Eine Spritzgießvorrichtung 500 umfasst eine Düse 502. Die Düse 502 umfasst viele der gleichen Bauteile, die für die Düse 114 vorgesehen sind, und umfasst weiter eine Ventilnadel 504, eine Düsenspitze 506, die für die Verwendung mit der Ventilnadel 504 angepasst ist, und ein Dichtungsteil 508, das auf dem stromabwärtigen Ende der Düsenspitze 506 angeordnet ist.
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Zur Vereinfachung ist die Ventilnadel 504 in offenen und geschlossenen Positionen dargestellt, wobei die geschlossenen auf der linken Seite der Längsachse der Düse 502 und die offenen auf der rechten Seite gezeigt werden. Ventilnadel 504 kann durch die Verwendung eines Antriebs (nicht gezeigt) auf und ab betätigt werden, um die Formangussöffnung 122 zu öffnen und zu schließen.
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Die Stützelement 506 weist eine stromabwärtige Öffnung auf, durch die sich die Ventilnadel 504 bewegt und das Formmaterial strömt.
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Das Dichtungsteil 508 ist ein kreisförmiger Ring mit einem im Allgemeinen trapezförmigen Querschnitt. Das gesamte Dichtungsteil 508 ist ein keilförmiger Bereich. Das Dichtungsteil 508 ist an der Düsenspitze 506 befestigt (z. B. durch die Verwendung von Zement, Epoxidharz, Hochtemperaturkleber oder dergleichen), um zu verhindern, dass das Dichtungsteil 508 in dem Formangussöffnungs- und Hohlraumeinsatz 408 hängenbleibt. Die thermische Leitfähigkeit des Dichtungsteils 508 kann so ausgewählt werden, um die Spritzgießanforderungen einzuhalten. Zum Beispiel kann das Dichtungsteil 508 aus einem Material mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als das der Düsenspitze 506 hergestellt sein.
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6 zeigt eine Nahansicht des Dichtungsteils 508. Eine der Strömung zugewandte Oberfläche 602 des Dichtungsteils 508 ist dem Druck des Formmaterials ausgesetzt, wenn die Ventilnadel 504 geöffnet ist. Dieser Druck dient dazu, das Dichtungsteil 508 in dem zwischen der Düsenspitze 506 und dem Formanguss- und Hohlraumeinsatz 408 definierten konvergierenden Spalt festzuklemmen, um so eine Abdichtung zu bewirken, wenn die Ventilnadel 504 geöffnet ist. Darüber hinaus kann das Dichtungsteil 508 so bemessen sein, dass ein kraftvoller Kontakt der zylindrischen Außenfläche der Ventilnadel 504 gegen die der Strömung zugewandten Oberfläche 602 möglich ist, um eine ähnliche Keilwirkung zu fördern, wenn die Ventilnadel 504 geschlossen ist.
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Wie bereits erwähnt, können die Merkmale und Aspekte der Ausführungsformen miteinander vermischt werden, um zu zusätzlichen Ausführungsformen zu gelangen. Im Folgenden sind einige Beispiele. Das Dichtungsteil 160 kann an der Düsenspitze 148 befestigt sein. Das Dichtungsteil 508 kann mit einem Halteabschnitt versehen sein, um auf einem entsprechend geformten Teil der Düsenspitze 506 zu passen. Verschiedene keilförmige Querschnitte können verwendet werden. Dreiecksförmige und trapezförmige Querschnitte sind Beispiele, sowie jede Querschnittsform mit polygonalem und/oder gebogenen Kanten mit zwei oder mehr konvergierenden Seiten, die das Auftreten einer Keilwirkung erlauben, können verwendet werden. Darüber hinaus kann das Material (Materialien), einschließlich Beschichtungen, die für die Konstruktion jeder der Dichtungsteile verwendet werden, aus beliebigen Materialien ausgewählt werden, die für die Verwendung im Spritzgießen geeignet sind.
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In jeder der obigen Ausführungsformen kann die Düsenspitze integral mit dem Düsenkörper verbunden sein. Jedes der hierin beschriebenen Düsenteile kann mit einer solchen einteiligen Konstruktion verwendet werden.
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Darüber hinaus, obwohl die hierin beschriebenen Ausführungsformen auf Heißkanaldüsen gerichtet sind, ist die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf Düsen für andere Arten von Spritzgießmaschinen anzuwenden, wie beispielsweise Duroplast-Spritzgießen, Metallspritzgießen und Kaltkanal-Spritzgießen.
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Obwohl viele Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass andere Variationen und Modifikationen gemacht werden können, ohne sich von dem Wesen und Umfang davon zu entfernen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Alle hierin diskutierten Patente und Veröffentlichungen werden durch den Bezug darauf in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
