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Kunststoff verarbeitende Maschine-Die Erfindung betrifft eine Kunststoff
verarbeitende Maschine, insbesondere Schneken-oder Kolbenspritzgiessmaschine und
Extruder, mit einem rotierenden Plastifizier-oder Einspritzorgan, das wahrend der
Rotation in axialer Richtung hydraulisch verschiebbar ist.
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Während des Plastifizier-oder Einspritzvorganges wird beispielsweise
die Plastifiziersohnecke einer Spritzgiessmaschine in axialer Richtung bewegt. Dabei
treten insbesondere bei der das Einspritzen der plastifizierten Masse in die. Giessform
bewirkende Axialbewegung sehr hohe Axialkräfte auf. Um die 5chnecke unter der Wirkung
dieser dxialkrkfte weiterrotieren zu lassen, ist es dblich, zwischen das die Schnecke
in axialrichtung versohiebende Druckorgan und die Schnecke ein Axialkraft aufnehmendes
Wälzlager einzubauen.
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Der Nachteil dieser Bauweise ist, dass die Baugrösse des Axialwälzlagers
mit Rücksicht auf die hohen Drücke sehr gross gewählt werden muss. Dies hat zur
Folge, dass das ganze yinspritzaggregat grösser gebaut werden muss, was sich auf
die Gesamtkonzenption der Maschine nachteilig auswirkt.
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Demgegenüber würde die Verwendung eines Axialgleitlagers in Form
einer einfachen Anlauffläche, gegen die sich das rotierende Teil abstützt, die Baugrösse
des Einspritzaggregates dberhaupt nicht oder nur unwesentlich beeinflussen. Für
die bei den eingangs erwahnten Maschinenarten üblichen hohen Arbeitsdrücke eignet
sich aber eine axiale Gleitlagerung in dieser Form nicht, weil die dabei auftretenden
hohen Flächenpressungen nicht zu bewältigen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Einspritzaggregat der Maschine
so klein wie möglich zu halten durch Verwendung einer axialen Gleitlagerung, bei
der nur ein Teil der gesamten Axialkraft auf das Axialgleitlager Ubertragen wird.
erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch geldst, dass auf einem mit dem rotierenden
Plastifizier- oder einspritzorgan festverbundenen Hydraulikkolben druckseitig ein
Kolbenring drehbar angeordnet ist, der eine Ringfläohe aufweist, an der der Bydraulikolben
mit seiner druoketitigen Stirnfläche anläuft.
Die Ringfläche des
Kolbenringes begrenzt einen zwischen Kolben und Kolbenring liegenden Raum, der durch
eine Druckaus gleichsbohrung mit dem Druckölraum in Verbindung steht. Dadurch wird
erreicht, dass ein Teil des Oldrucks über die Druckausgleichsbohrung direkt auf
die von der Rinfläche des Kolbens umschlossene, wirksame Kolbenfläche wirkt, wahrend
der restliche Axialdruck über die als Anlauflager wirkende Ringfläche auf den Kolben
übertragen wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass durch die
Auf der Ringfläche des Kolbenringes an der Kolbenstirnseite, der während dem Betrieb
mit Öl gefüllte und unter Druck stehende Raum zwischen Kolben und Kolbenring nach
aussen abgedichtet wird und dass durch die Wahl der flächenmässigen Grössenverhältnisse
der Ringfläche des Kolbenrings und der durch die Ringfläche begrenzten, wirksamen
Kolbenfläche die Flächenpressung des Kolbenrings auf den Kolben und das Mass der
Abdichtung zwischen Kolben und Kolbenring bestimmbar ist.
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Min weiteres-kerkmal der Erfindung ist, dass in der Wandung des Zylinders,
in dem der Kolben mit einer auf-dem Kolbenring angeordneten Diohtmanschette gleitet,
eine Leckölbohrung derart angeordnet ist dass sie am Ende des Einspritzhubesmit.
der senkrechten Trennfuge zwischen Kolben und Kolbenring in Verbindung steht und
etwaiges Lecköl aus dem Raum zwischen Kolben und Kolbenring ablaufen kann.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist der nach der Erfindung ausgebildete
Teil der Maschine beispielsweise dargestellt und zwar im Schnitt.
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In zwei ortsfesten Zylinderhälften 1 und 2 gleitet ein Hydraulikkolben
3. Auf der Druckseite des Kolbens 3 ist ein Kolbenring 4 drehbar gelagert. Mit einer
auf dem Kolbenring 4 angeordneten. Dichtmanschette 5 wird der Olraum/im Zylinder
1 gegen den Raum 7 im Zylinder 2 abgedichtet. Der Kolbenring 4 liegt an der druckseitigen
Stirnfläche des Kolbens 3 mit einer Ringfläche 8 drehbeweglich an und ist mit einem
Sicherungsring 9 auf dem Kolben 3 axial gesichert. Die Ringfldche 8 des Kolbenrings
4 umschliesst einen Raum 10 zwischen Kolben 3 und Kolbenring 4. Dieser Raum 10 steht
über eine Druckausgleichsbohrung 11 mit dem Olraum 6 in VerbDndung. Am druckseitigen
Ende des Kolbens 3 ist eine mit dem Kolben 3 festverbundene Kolbenstange 12 angeordnet,
die am Austritt aus dem Zylinder 1 gelagert und durch eine Stopfpackung 13 abgedichtet
ist. Die Kolbenstange 12 wirkt auf eine einstellbare, den RUcklauf des Kolbens begrenzende.,
nicht dargestellte Vorrichtung. Im Zylinder 1 befindet sich eine Bohrung 14, durch
die das Druckdl in den Zylinder 1 gelangt und beim Rücklauf des Kolbens 3 äbfliessen
kann.
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.. Durch eine Beckölbohrung 15 in der Wandung des Zylinders 1 kann
das eventuell durch den Spalt zwischen Kolben 3 und Kolbenring 4 austretende bl
am Ende des Druckhubes abfliessen, Im Zylinder 2 ist ein Führungslager 16 fur den
Kolben 3 angeordnet. Eine Wellendiohtung 17 verhindert, dass Lecköl in in Raum 7
des Zylinders 2 eindringen kann.
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Am an-deren Ende des Kolbens 3 ist eine mit einem Keilnutenprofil
versehene Welle 18 mit dem Kolben 3 fest verbunden und durchsetzt axial beweglich
ein Tellerrad 19, das mit einem Antriebsritzel 20 im Eingriff steht. Das Tellerrad
19 ist im Zylinde-r 2 gelagert und mit Sicherungsringen 21, 22 in axialer Richtung
fixiert. Die Welle 18 weist anschliessend an das Keilnutenprofil Schneckengänge
23 od. dgl. auf, die zum Plastifizieren und Einspritzen der Kunststoffmasse dienen.
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Die Wirkungsweise der Maschine gemäss der Erfindung ist folgende
: In der gezeichneten Stellung des Hydraulikkolbens 3 befindet sich das Plastifizier-oder
Einspritzorgan 18, 23, beispielsweise die Schnecke einer Schneckenspritzgiessmaschine,
in ihrer Ausgangsstellung zu Beginn eines Arbeitszyklus. Die Welle 18 wird über
den Kegeltrieb 19, 20 in Drehung versetzt und fördert die eingegebene Kunststoffmasse
in den vorderen Teil
des nicht dargestellten Schneckenzylinders.
Unter dem Staudruck der sich ansammelnden Kunststoffmasse wird die Welle 18 und
damit auch der Kolben 3 zurückgedrängt. Die WellM18 gleitet mit ihrem Keilnutenprofil
im entsprechenden Keilnabenprofil des Tellerrades 19 bei gleichzeitiger Drehung
um ihre Achse. Das im Olraum 6 befindliche 01 entweicht durch die Bohrung 14. Hat
der Kolben 3 seine indstellung erreicht, so ist der Plastifiziervorgang beendet
und es beginnt der hinspritzvorgang.
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Während die durch den Kegeltrieb 19, 20 angetriebene Welle 18 mit
dem Kolben 3 weiter in Drehung bleibt, wird durch die Bohrung 14 unter hohem Druck
stehendes 01 in den Zylinder 1 gegeben. Das Öl drückt auf den Kolbenring 4, dessen
Dichtmanschette gegen die Wandung des Zylinders 1 gepresst wird und eine Drehung
des Kolbenrings 4 verhindert. Der Kolbenring 4 bewegt sich unter dem Druck des Öls
nur in axialer Richtung und drückt mit seiner Ringfläche 8 auf-die Stirnfläche des
rotierenden Kolbens 3 und bildet somit ein axiales Anlauflager für den Kolben 3.
Würdehierbei der gesamte, auf den Kolbenring 4 wirkende Öldruck durch die Ringfläche
8 übertragen, so wäre die Flächenpressung zu gross und eine Rotationsbewegung des
Kolbene 3 gegenüber dem Kolbenring 4 nicht möglich. Dadurch, dass ein Teil des bls
durch die Druckausgleichsbohrung 11 im Kolbenring
4 in den von
der Ringfläche 8 umschlossenen Raum 10 fliessen und direkt auf den Kolben 3 wirken
kann, wird der Kolbenring 4 entlastet. Die Kraft, mit der die Ringfläche 8 auf den
Kolben 3 drückt, lässt sich aus dem Produkt Hydraulikuruck mal Differenzfläche zwischen
der Querschnittsfläche des Zylinaers 1 und der von der Ringflache 8 umschlossenen
wirksameu Druckfläche des Kolbens 3 ermitteln. Durch eine entsprechende Flächenaufteilung
kann die Kraft des Kolbenrings 4 auf aen Kolben 3 so gross gewahlt werden, dass
eine genugende Abdichtung des Raumes 10 erreicht wird und die Flächenpressung nicht
zu hoch wird.
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Die Anwendung dieser axialenGleitlagerung ist nicht allein bescnränkt
auf Kunststoff verarbeitende Maschinen, sie Kann auch überall dort verwendet werden,
wo ein unter Axialdrucs stehenaer oder eine Axialbewegung ausführender Hydraulikkolben
eine gleichzei-tige Drehung um seine eigene Achse ausführen soll.