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Plastifizierzylinder von Spritzaggregaten, insbesondere von Spritzgießmaschinen.
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Die Erfindung betrifft einen Plastifizierzylinder von Spritzaggregaten
für Kunststoffe oder sich ähnlich verhaltende Werkstoffe, insbesondere von Spritzgießmaschinen,
an dessen dem Formwerkzeug zugekehrten, eine Dichtfläche bildenden Stirnseite ein
mit einer gleichfalls eine Dichtfläche bildenden Ringstirnfläche versehenes Kopfstück
mit Hilfe von Befestigungsmitteln lösbar befestigt ist.
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Um den Plastifizierzylinder von Materialrückständen oder Fremdkörperansammlungen
reinigen zu können, sowie aus fertigungstechnischen Gründen, ist das an seinem dem
Formwerkzeug zugekehrten Austrittsende konisch verjüngte Kppf-oder Mundstück am
Zylinder lösbar angebracht. Die Befestigung erfolgt in der Regel mit Hilfe einer
üblichen Flansch- oder Schraubverbindung.
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Die Zentrierung wird bei den bekannten Plastifizierzylindern dieser
Art dadurch erreicht, dass die aneinandergrenzenden Stirnflächen des Zylinderkopfes
und des Zylinders ineinandergreifende Absetzungen bzw. Abstufungen aufweisen, wobei
am äusseren Umfangsrand der Ringstirnflächen des Zylinders und des Kopfstücks keine
dichtende Auflage der beiden Teile vorhanden ist, so dass eine Dichtwirkung nur
an dem der Zylinderachse am nächsten liegenden ringförmigen Randbereich zustande
kommt.
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Da die im Plastifizierzylinder auftretenden Innendrucke sehr hoch
sind, werden an die Verbindungsstelle zwischen dem Kopfstück und dem Plastifizierzylinder
hohe Anforderungen gestellt. Das erste Erfordernis besteht in einer übergangslosen,
glatten Verbindung an den aneinandergrenzenden Innenringflächen der beiden Teile,
um den Fluss der plastischen Massen nicht zu stören. Ferner muss die Verbindung
aus sehr ordentlich dicht sein, damit kein plastisches Material zwischen die Verbindungsteile
sowie die Aussenflächen des Zylinders gelangt, da dieses zu Schädigungen des Arbeitszylinders
bzw. der Zusatzaggregate, z. B, der Zylinderheizung, führen könnte. Insbesondere
hat sich gezeigt, dass bei sehr hohen Innendrucken, wie sie heute teilweise bei
Plastifizierzylindern angewendet werden, bei nicht genügender
Vorspannung
der Flansch- oder Schraubverbindung ein Aufklaffen der Dichtkante hervorgerufen
wird, so dass sich das Material in dem sich bildenden Spalt festsetzt, was zu schweren
Materialschädigungen führen kann. Um den Belastungen bei höheren Innendrucken gerecht
zu werden, muss man zu immer höheren Verspannungen der Flansch- oder Schraubverbindung
übergehen. Bei beiden Verbindungsarten wird jedoch unter der Wirkung des so entstehenden
Biegemoments eine ungünstige Spannungsverteilung auf der Dichtfläche erzeugt. Bei
einer Flanschverbindung wird an der Innenkante der Ringstirnfläche eine relativ
niedere werden Druckvorspannung, dagegeÇbei einer Schraubverbindung an der den Befestigungsschrauben
zugewandten Dichtkante unnötig hohe Druckspannungen erzeugt. Diese können zu unzulässig
hohen Flächenpressungen und damit zu einer Beschädigung der Dichtfläche durch Bruch
oder bleibende Verformung führen. Auch hat sich gezeigt, dass die Befestigungsschrauben
selbst sich unter der Wirkung der Vorspannung verformen und beim Lösen der Schrauben
sogar abreissen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese an der Verbindungsstelle
zwischen Plastifizierzylinder und Zylinderkopf auftretenden Nachteile und Schädigungen
zu vermeiden und eine Verbindung zu schaffen, die sowohl fertigungstechnisch sehr
einfach ist als auch sehr hohen Innendrucken standhält. Diese Aufgabe wird gemäss
der Erfindung dadurch gelöst, dass sowohl der innere als auch der äussere Randbereich
der aneinandergrenzenden Ringstirnflächen des Plastifizierzylinders und des Kopfstücks
als in der gleichen radialen Ebene liegende Dichtflächen ausgebildet sind und zwischen
diesen Randbereichen
in beiden Verbindungsstücken im wesentlichen
kongruente Aussparungen zur Aufnahme von Zentrierelementen vorgesehen sind. Hierdurch
wird erreicht, dass im Gegensatz zu den bisher bekannten Verbindungen zwischen Kopfstück
und Plastifizierzylinder, bei denen nur ein einziger Ringbereich als Dichtfläche
wirkt, eine weitere ringförmige Dicht und Auflagefläche geschaffen wird, so dass
das Kopfstück sich nach Art einer Brücke auf den Ringstirnflächen des Zylinders
abstützt. Durch eine solche Auflage wird das beim Anziehen der Befestigungsschrauben
entstehende Biegemoment stark reduziert und damit eine gleichmässige Spannungsverteilung
auf den Dichtflächen erreicht. Ausserdem ist die Verbindungsstelle absolut dicht.
Dadurch, dass die Dichtflächen in der gleichen radialen Ebene liegen, ist eine solche
Verbindung im Gegensatz zu den bisher bekannten abgestuften Zentrier-und Verbindungsflächen
sehr viel einfacher herzustellen, da die Bearbeitung der Dichtflächen in der gleichen
Ebene erfolgen kann.
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Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die
Aussparungen als durchgehende Ringnute ausgebildet, wobei das Zentrierelement aus
einem in die Ringnute eingelegten losen Ring besteht, Dabei kann das Zentrierelement
mit mindestens einem der Verbindungsstücke, z. B. durch Schrauben, befestigt sein.
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Um gegebenenfalls doch in die innere Abdichtfläche eingedrungene plastische
Massen daran zu hindern, durch die äussere Ringdichtfläche auszutreten, sind von
der Aussenseite des Kopfstücks bis zu den Aussparungen führende Bohrungen vorgesehen,
die gegebenenfalls auch das Zentrierelement
durchdringen. Diese
Bohrungen sind vorzugsweise koaxial zur Zylinderachse im Kopfstück angeordnet. Durch
diese Bohrungen wird etwa eingedrungenes Material zur vorderen Stirnseite des Zylinderkopfes
abgeführt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung im Teil-Längsschnitt dargestellt.
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Das dem Plastifizierzylinder 2 zugewandte Ende des Kopfstücks 1 ist
zylindrisch ausgebildet, während es sich nach vorn konisch verjüngt. Die Befestigung
des Kopfstücks 1 am Zylinder erfolgt mittels mehrerer koaxial zur Zylinderachse
befindlicher Schrauben 3, die durch Bohrungen 4 im Zylinderkopf 1 hindurchgeführt
und in die mit Gewinde versehene Bohrung 5 des Zylinders 2 eingeschraubt sind.
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Das Kopfstück liegt am äusseren Umfangsrand 6 sowie dem inneren ringförmigen
Randbereich 7 dicht an der Ringstirnfläche des Zylinders 2 an. Auf diesen Dichtflächen
6 und 7 wird durch Anziehen der Schrauben 3 eine Druckvorspannung erreicht. Zwischen
den beiden ringförmigen Dichtflächen ist im Zylinder eine Ringnut 8 und im Zylinderkopf
eine entsprechende Ringnut 9 vorgesehen, in der ein Zentrierring 12 eingelegt ist.
Dieser liegt an der seitlichen Zentrierfläche 13 des Düsenkopfes und der entsprechenden
Zentrierfläche 14 des Zylinders fest an. Zur Abführung von Leckmaterial, das etwa
durch die innere Dichtfläche 7 in die Aussparungen 8 und 9 eingedrungen ist, sind
von der freien Aussenseite 11 des Kopf stücks l Bohrungen 10 vorgesehen, die bis
zum Grund der Aussparungen 8, 9 reichen und mit entsprechenden Bohrungen 15 im Zentrierring
12 fluchten.
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Somit ist ein zum konvex gestalteten Austrittsende 11 durchgehender
Kanal geschaffen. Ausserdem dienen die Bohrungen zur Druckentlastung der hohlraume
8 und 9.
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Durch den Zentrierring 12 wird ein glatter Übergang zwischen der inneren
Zylinderfläche 16 und der Innenfläche 17 des Düsenkopfes gewährleistet. Es wird
verhindert, dass Material an die Zylinderaussenseite 18 und die Aussenseite 19 des
Düsenkopfes gelangt, an der das Heizband 20 anliegt Flächenpressungen aufgrund der
Zugspannung der Befestigungsschrauben werden durch die in radialer Ebene liegenden
Dichtflächen verhindert. Auch bei höheren Innendrucken im Zylinder werden mit einer
relativ geringen Zugvorspannung auf den ringförmigen Dichtflächen sichere Abdichtungen
erreicht.
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Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Statt des dargestellten ringförmigen Zentrierelements können auch Zentrierorgane
von anderer Gestalt, z,B, stift-, quader- oder kugelförmige Elemente, verwendet
werden.