DE1167007B

DE1167007B - Backflow stop on the screw head of screw injection molding machines that process thermoplastics

Info

Publication number: DE1167007B
Application number: DEA26893A
Authority: DE
Original assignee: ANKER WERK Gebr GOLLER
Current assignee: ANKER WERK Gebr GOLLER
Priority date: 1957-04-05
Filing date: 1957-04-05
Publication date: 1964-04-02

Description

Rückströmsperre am Schneckenkopf von thermoplastische Kunststoffe verarbeitenden Schnecken-Spritzgießmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückströmsperre am Schneckenkopf von thermoplastische Kunststoffe verarbeitenden Schnecken-Spritzgießmaschinen, bei denen die Plastifizierung durch Förderung des Kunststoffes durch die Drehbewegung und das Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes durch die Axialbewegung der Schnecke erfolgt und bei denen die Rückströmsperre durch einen auf dem Kopf des Schneckenschaftes axial zwischen zwei Anschlägen frei verschiebbaren Druckring gebildet ist, der mit seinem Umfang dicht an der Zylinderinnenwand anliegt und innen zwischen sich und dem Schaft des Schneckenkopfes einen Spalt für den Durchgang des plastifizierten Kunststoffes in Einspritzrichtung frei läßt.Non-return valve on the screw head made of thermoplastics Processing Screw Injection Molding Machines The invention relates to a Non-return valve on the screw head from thermoplastics processing Screw injection molding machines in which plasticizing is achieved by conveying the Plastic by rotating and injecting the plasticized plastic takes place through the axial movement of the screw and in which the non-return valve occurs one on the head of the screw shaft axially freely displaceable between two stops Pressure ring is formed, the circumference of which rests tightly against the inner wall of the cylinder and inside between itself and the shaft of the screw head a gap for the passage of the plasticized plastic leaves free in the direction of injection.

Schnecken-Spritzgießmaschinen haben in der Praxis gegenüber den herkömmlichen Kolben-Spritzgießmaschinen eine erhebliche Verbesserung des Spritzgußverfahrens und damit auch eine Steigerung der'Spritzlingsqualität gebracht. Eine wesentliche Voraussetzung für die richtige und einwandfreie Funktion der Schnecken-Spritzgießmaschinen ist die Dichtung im Bereich der Schnecke gegen das Zurückströmen des aufgeschmolzenen Kunststoffes während des Einspritzvorganges. Obwohl der in den Schneckengängen lagernde Kunststoff für eine gewisse Abdichtung sorgen kann, ist beim Einspritzvorgang ein Zurückströmen von aufgeschmolzenem Kunststoff nicht zu vermeiden. In practice, screw injection molding machines have compared to conventional Piston injection molding machines represent a significant improvement in the injection molding process and thus also brought an increase in the quality of the sprouts. An essential one Prerequisite for the correct and perfect functioning of the screw injection molding machines is the seal in the area of the screw against the flowing back of the melted Plastic during the injection process. Although the one lying in the worm threads Plastic can provide a certain seal, is one during the injection process Backflow of melted plastic cannot be avoided.

Dieser Tatsache Rechnung tragend, sind bereits verschiedene Konstruktionen von Rückströmsperren bekanntgeworden. Eine dieser bekannten Vorrichtungen ist so ausgebildet, daß am vorderen, senkrecht abgeschnittenen Ende der Schnecke ein Kopfstück angebracht ist, dessen Umfangsfläche an der Innenwand des die Schnecke umgebenden Zylinders anliegt und welches einen sich in Richtung zur Düse des Zylinders erstreckenden Gleitbolzen trägt, dessen Durchmesser gegenüber demjenigen der Schnecke kleiner gehalten ist. Ein ringförmiger Körper, der einen kleineren Durchmesser aufweist als das Kopfstück, ist auf dem Gleitbolzen verschiebbar gelagert. Der axiale Verschiebeweg des ringförmigen Körpers wird in der rückwärtigen Lage durch das Kopfstück und in der vorderen Lage durch eine am Gleitbolzen befestigte Scheibe begrenzt. Die von der Schnecke während des Plastifiziervorganges in Richtung zur Düse geförderte Schmelze gelangt durch axiale Bohrungen des Kopfstückes und nach mehrfachen Umlenkungen über den ringförmigen Körper in den Sammelraum zwischen Schneckenkopf und Düse. Ein Zurückströmen der Schmelze während des Einspritzvorganges in die Gewindegänge der Schnecke wird dadurch verhindert, daß sich in dieser Phase des Verfahrensablaufes der ringförmige Körper zwangläufig dichtend vor die axialen Bohrungen des Kopfstückes legt. Various constructions are already taking this fact into account of non-return valves became known. One of these known devices is like this formed that at the front, vertically cut end of the screw a head piece is attached, the peripheral surface of which on the inner wall of the surrounding the screw Cylinder and which one extending in the direction of the nozzle of the cylinder Carrying sliding bolts, the diameter of which is smaller than that of the screw is held. An annular body that has a smaller diameter than the head piece, is slidably mounted on the sliding bolt. The axial displacement of the annular body is in the rear position through the head piece and in the front position is limited by a washer attached to the sliding bolt. The from the screw during the plasticizing process in the direction of the nozzle passes through axial bores in the head piece and after multiple deflections the ring-shaped body into the collecting space between the screw head and the nozzle. A flowing back the melt becomes in the threads of the screw during the injection process this prevents the ring-shaped Body inevitably places a seal in front of the axial bores of the head piece.

Nach einer anderen Ausführungsform ist in einem Spritzzylinder ein mit einer axialen Bohrung versehe ner hülsenähnlicher Spritzkolben längsverschiebbar angeordnet. Für die Plastifizierung des Kunststoffes sorgt dabei eine im Spritzkolben drehbar gelagerte Schnecke, die während des Plastifiziervorganges den Kunststoff durch eine in der Stirnseite des Spritzkolbens befindliche düsenartige Bohrung in den Sammelraum fördert. Während des Einspritzvorganges bilden die düsenartige Bohrung des Spritzkolbens und die Schnecke eine Art Rückschlagventil, wobei die Gesamtstirnfläche von Schnecke und Spritzkolben als Druckfläche wirkt. According to another embodiment, an injection cylinder is a with an axial bore versehe ner sleeve-like injection plunger longitudinally displaceable arranged. One in the injection piston takes care of the plasticization of the plastic rotatably mounted screw that removes the plastic during the plasticizing process through a nozzle-like bore located in the end face of the injection piston in promotes the collecting space. The nozzle-like bore is formed during the injection process of the injection plunger and the screw a kind of check valve, with the total face area the screw and the plunger act as a pressure surface.

Weiter ist eine Spritzgießmaschine bekanntgeworden, bei der die im Zylinder angeordnete Schnecke am vorderen Ende einen ganglosen Verteilerkopf trägt, dessen Durchmesser größer ist als derjenige des Schneckenkernes. Der Verteilerkopf weist dabei auf seiner Umfangsfläche, die an der Zylinderinnenwand anliegt, eine Reihe Kanäle auf, die in axialer Richtung der Schnecke verlaufen und die einen einheitlichen Massefluß bewirken sollen. Furthermore, an injection molding machine has become known in which the im Cylinder arranged screw at the front end carries a gearless distributor head, whose diameter is larger than that of the screw core. The distributor head has on its circumferential surface, which rests against the inner wall of the cylinder, a Series of channels which run in the axial direction of the screw and which are uniform To cause mass flow.

An der der Düse zugekehrten Seite der Verteilerkopfkanäle können nach dem genannten Ausführungsbeispiel schwenkbare Klappen angebracht sein, welche das Einströmen des aufgeschmolzenen Kunststoffes in den Sammelraum gestatten. Während des Einspritzvorganges verschließen jedoch die einzelnen Klappen die Kanäle und verhindern so das Zurückströmen des Kunststoffes in die hinteren Gewindegänge der Schnecke.On the side of the distributor head channels facing the nozzle, after the mentioned embodiment pivotable flaps be attached, which Allow the melted plastic to flow into the collecting space. While of the injection process, however, the individual flaps close the channels and thus prevent the plastic from flowing back into the rear threads of the Slug.

Bekannt ist ebenso eine Rückströmsperre, die im wesentlichen aus einer Scheibe besteht, welche am vorderen, senkrecht abgeschnittenen Ende der Schnecke auf einem Schraubenbolzen längsverschieblich geführt ist und die mit ihrer Umfangsfläche an der Zylinderinnenwand anliegt. Während des Plasti- fiziervorganges drückt der von der Schnecke geförderte Kunststoff die Scheibe in ihre vorderste Lage, wo sie durch den Kopf des Schraubenbolzens gehalten wird, und gelangt schließlich durch entsprechende Durchlaßbohrungen der Scheibe in den Sammelraum. Also known is a non-return valve, which essentially consists of consists of a disc, which is at the front, vertically cut end of the screw is guided on a screw bolt and is longitudinally displaceable with its peripheral surface rests against the inner wall of the cylinder. During the plasti- fication process the plastic conveyed by the screw presses the disc into its foremost position Location where it is held in place by the head of the bolt and eventually arrives through corresponding through-holes in the disc into the collecting space.

Beim Einspritzvorgang wird die Scheibe gegen das flache, vordere Schneckenende gedrückt, wodurch die Bohrungen der Scheibe verschlossen und ein Zurückströmen der im Sammelraum befindlichen Schmelze verhindert werden.During the injection process, the disk is pushed against the flat, front end of the screw pressed, whereby the bores of the disc closed and a backflow of the The melt located in the collecting space can be prevented.

Eine andere Rückströmsperre ist derart ausgebildet, daß ein am vorderen Schneckenende angeformter Zapfen an seinem freien Ende einen mit einer Spitze versehenen Einspritzkolben trägt, dessen Umfangsfläche an der Zylinderinnenwand anliegt. Another non-return valve is designed such that one at the front Screw end molded pin at its free end is provided with a tip Injection piston carries, the circumferential surface of which rests against the inner wall of the cylinder.

Auf dem Zapfen, dessen Durchmesser kleiner gehalten ist als derjenige der Schnecke, ist ein ringförmiger Körper längsverschiebbar gelagert. Der ringförmige Körper, der mit seiner Umfangsfläche ebenfalls an der Zylinderinnenwand anliegt, weist mehrere achsparallele Bohrungen auf, deren Entfernung von der Mittelachse so bemessen ist, daß sie mit der Ringnut des Einspritzkolbens korrespondieren. Während des Plastifiziervorganges liegt der ringförmige Körper am Einspritzkolben an, so daß der von der Schnecke in Richtung zur Düse geförderte Kunststoff durch die Bohrungen des ringförmigen Körpers, durch die Ringnut und durch von der Ringnut ausgehende weitere achsparallele Bohrungen im Einspritzkolben in den Sammelraum des Zylinders gelangt. Der Übergang zwischen der Schnecke und dem Zapfen wird durch einen Kegel gebildet, an dem der ringförmige Körper während des Einspritzvorganges anliegt. Die kegelige Fläche deckt dabei die Bohrungen des ringförmigen Körpers ab und verhindert somit ein Zurückströmen von flüssigem Kunststoff in die Gewindegänge der Schnecke.On the pin, the diameter of which is kept smaller than that the worm, an annular body is mounted to be longitudinally displaceable. The ring-shaped one Body whose circumferential surface is also in contact with the inner wall of the cylinder, has several axially parallel bores whose distance from the central axis is dimensioned so that they correspond to the annular groove of the injection piston. While During the plasticizing process, the ring-shaped body rests against the injection piston, see above that the plastic conveyed by the screw in the direction of the nozzle through the bores of the annular body, through the annular groove and by proceeding from the annular groove further axially parallel bores in the injection piston in the collecting chamber of the cylinder got. The transition between the screw and the pin is made by a cone formed, on which the annular body rests during the injection process. The conical surface covers the bores of the ring-shaped body and prevents thus a backflow of liquid plastic into the threads of the screw.

Bei einer sehr ähnlichen Ausführungsform hat der am vorderen Ende des Zapfens angebrachte Einspritzkolben einen etwas kleineren Durchmesser, so daß zwischen der Zylinderinnenwand und dem Einspritzkolben ein Ringspalt gebildet wird. Der zwischen dem Einspritzkolben und der senkrecht abgeschnittenen Schnecke auf dem Zapfen längsverschiebbar angeordnete Druckring weist an seiner Innenfläche eine Ringnut auf, die sich nicht ganz bis zum vorderen Ende des Druckringes erstreckt. Da nur ein Teil des Druckringes, und zwar nur die der Schnecke zugekehrte Hälfte, an der Zylinderinnenwand anliegt, kann die Ringnut durch eine senkrecht zur Schneckenachse verlaufende Bohrung mit dem äußeren Ringspalt in Verbindung gebracht werden. Während des Plastifiziervorganges drückt die Schmelze den Druckring in seine vorderste Lage, wodurch die Schmelze selbst durch die Ringnut, die senkrechte Bohrung und den äußeren Ringspalt nach mehrfachen Umlenkungen in den Sammelraum gelangen kann. Beim Einspritzvorgang befindet sich der Druckring in seiner rückwärtigen Lage, in der die senkrechte Stirnwand der Schnecke die Ringnut des Druckringes verschließt. In a very similar embodiment, the one has at the front end of the pin attached injection plunger a slightly smaller diameter, so that an annular gap is formed between the inner wall of the cylinder and the injection piston. The one between the injection plunger and the vertically cut screw the pin arranged to be longitudinally displaceable pressure ring has a on its inner surface Annular groove that does not extend all the way to the front end of the pressure ring. Since only part of the pressure ring, namely only the half facing the screw, rests against the inner wall of the cylinder, the annular groove can be formed by a perpendicular to the screw axis running bore are brought into connection with the outer annular gap. While during the plasticizing process, the melt pushes the pressure ring into its foremost position, whereby the melt itself through the annular groove, the vertical bore and the outer Annular gap can get into the collecting space after multiple deflections. During the injection process the pressure ring is in its rear position, in which the vertical end wall the screw closes the ring groove of the pressure ring.

Nach der vorliegenden Erfindung wird nun eine Rückströmsperre geschaffen, die sich gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen besonders dadurch ;ruszeichnet, daß im Bereich der Rückströmsperre einwandfreie rheologische Verhältnisse herrschen, Auf Grund der robusten und äußerst einfachen Konstruktion finden praktisch keine Materialumlenkungen statt, wodurch ein freies, geradliniges Ab- strömen der Schmelze unter dem Druck ring gewährleistet ist. Weiter werden ein Anhaften von aufgeschmolzenem Material an den heißen Metallwandungen und die gefürchteten Materialverbrennungen wirksam verhindert, da die mehrfachen Materialumlenkungen entfallen und keine toten Ecken gebildet werden. Ein oftmaliges Säubern der Schnecke und der Rückströmsperre während des Arbeitsablaufes, was zusätzlich mit bestimmten Aufljeiz- und Abheizzeiten verbunden ist, wird dadurch nicht nötig, wodurch Zeit- und Materialverluste vermieden werden. According to the present invention, a non-return valve is now created, which distinguishes itself particularly from these known devices by; rus, that perfect rheological conditions prevail in the area of the non-return valve, Due to the robust and extremely simple construction, there are practically none Material deflections take place, creating a free, straight-line deviation flow of the melt is guaranteed under the pressure ring. Further there will be an adhesion of melted Material on the hot metal walls and the dreaded material burns effectively prevented, since the multiple material deflections are omitted and no dead ones Corners are formed. Frequent cleaning of the screw and the non-return valve during the work process, which in addition with certain Aufljeiz- and heat-down times is not necessary, which avoids time and material losses will.

Die erfindungsgeinäße Rückströmsperre ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druck ring einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist, bei dem die größere der parallelen Trapezseiten an der Innenwand des Zylinders zur Anlage kommt, und daß die Anschläge je durch einen Bund mit schrägen Innenflächen gebildet werden, so daß zwischen ihnen eine Ringnut mit ebenfalls trapezförmigem Querschnitt entsteht, deren Schrägflächen parallel zu den ihnen zugewandten Flächen des Druckringes verlaufen. Der von der Schnecke während des Plastifiziervorganges in Richtung zur Düsenbohrung geförderte Kunststoff gelangt also über den rückwärtigen Bund, durch den von Druckring und Ringnut gebildeten Kanal und über den vorderen Bund. der mit entsprechenden Durchbrüchen versehen sein kann, in den zwischen Spritzdüse und Schneckenkopf gelegenen Sammelraum. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ein oder mehrere durchgehende, axial angeordnete Nuten oder Kanäle in der Grundfläche der Ringnut und in dem der Spritzilüse zu gelegenen Anschlagbund vorgesehen. The non-return valve according to the invention is characterized in that that the pressure ring has a substantially trapezoidal cross-section, at the larger of the parallel trapezoidal sides on the inner wall of the cylinder to the plant comes, and that the attacks are each formed by a collar with sloping inner surfaces so that between them an annular groove also with a trapezoidal cross-section arises whose inclined surfaces parallel to the surfaces of the pressure ring facing them get lost. The from the screw during the plasticizing process in the direction of the Plastic conveyed by the nozzle bore therefore passes through the rear collar the channel formed by the pressure ring and ring groove and over the front collar. the one with corresponding breakthroughs can be provided in the between the spray nozzle and screw head located collecting room. According to a preferred embodiment of the invention are one or more continuous, axially arranged grooves or channels in the base the annular groove and provided in the stop collar to the spray nozzle.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung im einzelnen näher beschrieben werden: Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 1 und der Schnecke 2, die im Zylinder 1 dreh- und axial verschiebbar gelagert ist. Der auf dem Schneckenkopf 3 längsverschiebbar angeordnete Druckring 4, der einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist, liegt mit der größeren der parallelen Trapezseiten an der Innenwand des Zylinders 1 an. Die Anschläge für den Druckring 4 werden durch je einen Bund 5 bzw. 6 mit schrägen Innenflächen gebildet, so daß zwischen ihnen eine Ringnut 7 mit ebenfalls trapezförmigem Querschnitt entsteht. Die schrägen Innenflächen der Bunde 5 und 6 verlaufen dabei vorzugsweise parallel zu den ihnen zugewandten Flächen des Druckringes 4. The invention is to be described in more detail with reference to the drawing are: The device shown in the drawing consists essentially of the Cylinder 1 and the screw 2, which are rotatably and axially displaceably mounted in the cylinder 1 is. The pressure ring 4, which is arranged to be longitudinally displaceable on the screw head 3 has a substantially trapezoidal cross-section, lies with the larger of the parallel trapezoidal sides on the inner wall of the cylinder 1. The stops for the pressure ring 4 are each formed by a collar 5 or 6 with sloping inner surfaces, so that an annular groove 7 is formed between them, also with a trapezoidal cross-section. The inclined inner surfaces of the collars 5 and 6 preferably run parallel to the surfaces of the pressure ring 4 facing them.

Wie die Zeichnung weiter deutlich macht, sind ein oder mehrere axial angeordnete Nuten oder Kanäle 8 in der Ringnut 7 und in dem der Spritzdüse 9 zu gelegenen Anschlagbund 6 vorgesehen.As the drawing further makes clear, one or more are axial arranged grooves or channels 8 in the annular groove 7 and in which the spray nozzle 9 to located stop collar 6 is provided.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Rückströmsperre ist folgende: Zu Beginn eines Plastifiziervorganges fördert die rotierende Schnecke 2 den aus dem Fülltrichter 10 stets nachfallenden Kunststoff in Richtung zur Spritzdüse 9. Während dieser Förderung wird der Kunststoff durch die Scherwirkung der Schnecke 2 und unter Mithilfe der nicht dargestellten Zylinder-Außenheizung aufgeschmolzen. Der Förderdruck des Kunststoffes reicht dabei aus. den Druckring 4 gegen den Bund 6 zu drücken, wodurch der aufgeschmolzene Kunststoff frei und geradlinig über den Bund 5 und durch die axial angeordneten Kanäle 8 in den Sammelraum 11 abströmen kann (obere Hälfte der Zeichnung). Der sich dort ansammelnde Kunststoff schiebt die Schnecke 2 während des Plastifiziervorganges so lange zurück, bis sich im Sammelraum 11 das für einen Einspritzvorgang erforderliche Volumen an aufgeschmolzenem Kunststoff befindet. The operation of the non-return valve according to the invention is as follows: At the beginning of a plasticizing process, the rotating screw 2 conveys the The plastic that always falls behind the filling funnel 10 in the direction of the spray nozzle 9. During this conveyance, the plastic is sheared by the screw 2 and melted with the help of the cylinder external heating (not shown). The delivery pressure of the plastic is sufficient. the pressure ring 4 against the collar 6 to press, whereby the melted plastic freely and in a straight line over the The collar 5 and flow through the axially arranged channels 8 into the collecting space 11 can (upper half of Drawing). The plastic that collects there pushes the screw 2 back during the plasticizing process until in the collecting chamber 11 the volume of melted material required for an injection process Plastic is located.

Danach wird die Schneckenrotation abgeschaltet, und der nun die Schnecke 2 beaufschlagende Einspritzdruck bewirkt, daß der vor dem Schneckenkopf 3 lagernde aufgeschmolzene Kunststoff über die Spritzdüse 9 in den Formenhohlraum der nicht gezeichneten Spritzform gepreßt wird. Der im Sammelraum 11 während des Einspritzvorganges herrschende Druck bringt den Druckring 4 wieder in seine rückwärtige Endstellung, wo er, in Anlage mit dem Bund 5, ein Zurück strömen von aufgeschmolzenem Kunststoff in die Gewindegänge der Schnecke 2 wirksam verhindert (untere Hälfte der Zeichnung).Then the screw rotation is switched off, and now the screw 2 applied injection pressure causes that stored in front of the screw head 3 Melted plastic through the spray nozzle 9 into the mold cavity of the not Drawn injection mold is pressed. The one in the collecting chamber 11 during the injection process The prevailing pressure brings the pressure ring 4 back into its rearward end position, where, in contact with the collar 5, there is a back flow of melted plastic effectively prevented in the threads of the worm 2 (lower half of the drawing).

Claims

Claims: 1. Thermoplastic non-return valve on the screw head Plastic processing screw injection molding machines, in which the plasticization and conveying the plastic by the rotational movement and the injection of the plasticized Plastic takes place through the axial movement of the screw and in which the non-return valve by one on the head of the The screw shaft is free axially between two stops displaceable pressure ring is formed, the circumference of which is close to the inner wall of the cylinder rests and a gap for inside between itself and the shaft of the screw head leaves the passage of the plasticized plastic free in the injection direction, d a d u r c h g e k e n n - shows that the pressure ring (4) is essentially trapezoidal Has cross-section in which the larger of the parallel trapezoidal sides on the inner wall of the cylinder (1) comes to rest, and that the stops are each supported by a collar (5, 6) be formed with inclined inner surfaces, so that an annular groove between them (7) also has a trapezoidal cross-section, the inclined surfaces of which are parallel to the surfaces of the pressure ring (4) facing them.

2. Non-return valve according to claim 1, characterized by one or several continuous, axially arranged grooves or channels (8) in the base the annular groove (7) and in the stop collar (6) located near the spray nozzle (9).

Documents considered: German Patent No. 845 855; British Patent No. 633 568.