DE19522328A1

DE19522328A1 - Druckdüse mit schraubenlinienförmiger Kühlungsleitung

Info

Publication number: DE19522328A1
Application number: DE19522328A
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1996-01-04
Also published as: CA2127210C; DK0689922T3; CA2127210A1; PT689922E; EP0689922B1; US5427519A; ATE200875T1; JPH0811162A; EP0689922A1; DE69520807T2; DE69520807D1; ES2156909T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Druck gußdüsen und insbesondere eine Kaltkanal-Druckgußdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, die das durch sie strömende flüssige Schmelzematerial effektiv kühlt.

Moderne Heißkanal-Druckgußsysteme erfordern eine Anzahl von Düsen, durch die die Schmelze von einem Schmelzever teiler zu den verschiedenen Angüssen strömt. Düsen, die durch ein einteilig ausgebildetes elektrisches Heizele ment mit einem schraubenlinienförmigen Abschnitt, der um einen mittigen Schmelzekanal verläuft, erwärmt werden, um die durch den Kanal strömende Schmelze zu erwärmen, sind im Gebiet des Gießens thermoplastischen Materials wohlbe kannt. Ein Beispiel einer solchen beheizten Düse ist aus dem Patent US 4,403,405, erteilt am 13. September 1983 an den Anmelder, bekannt.

Wenn jedoch die Materialien wie etwa ein Zweikomponenten- Silikongummi oder andere flüssige Schmelzematerialien, die nicht thermoplastisch, sondern wärmehärtend sind und nicht mit Heißkanaldüsen, sondern mit Kaltkanaldüsen behandelt werden, gegossen werden, werden die zwei Kompo nenten direkt vor dem Einspritzen in einen Hohlraum in einer erwärmten Gießform gemischt. Dabei ist es erforder lich, daß die Gießform nicht gekühlt, sondern erwärmt wird und daß das Schmelzematerial auf einer Temperatur unterhalb seiner Vernetzungstemperatur gehalten wird, wenn es durch die Düse strömt. Ein Beispiel einer Vor richtung zum Gießen wärmehärtender Materialien ist aus der DE P 23 41 589.6 an Delbrouck, offengelegt am 17. August 1973, bekannt. In diesem Fall strömt jedoch das flüssige Schmelzematerial um ein langgestreckten Rohr, durch das Kühlwasser strömt. Mit anderen Worten, das flüssige Schmelzematerial strömt zwischen dem gekühlten Rohr und der erwärmten Gießform, was den Nachteil hat, daß die Temperatur des flüssigen Schmelzematerials nicht sehr gleichmäßig ist, weil zwischen der Außenseite und der Innenseite ein Temperaturgefälle vorhanden ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu beseitigen und eine Druckgußdüse zu schaffen, in der ein Kühlungsfluid um den Kanal für flüssiges Schmelzematerial strömt, um das flüssige Schmelzematerial auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckgußdüse der gattungsgemäßen Art, die die im kenn zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die beigefüg ten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines Abschnitts eines Mehrfachhohlraum-Druckgußsystems mit Wärmehär tung, die eine Düse gemäß einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung enthält; und

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines Mehrfachhohl raum-Druckgußsystems gezeigt, das einen in einer Gießform 12 sitzenden Verteiler 10 enthält, der flüssiges Schmel zematerial auf eine Anzahl von Düsen 14, (wovon nur eine gezeigt ist) verteilt. Obwohl die Gießform 12 üblicher weise in Abhängigkeit von der Anwendung eine größere Anzahl von Platten besitzt, sind im vorliegenden Fall für die Erläuterung nur eine Gegendruckplatte 16, die mittels Bolzen 20 an einer Verteilerhalteplatte 18 befestigt ist, sowie eine Hohlraumplatte 22 gezeigt. Die Gießform 12 wird durch ein in die Hohlraumplatte 22 einteilig einge setztes elektrisches Heizelement 24 erwärmt. Jede Düse 14 besitzt einen äußeren Kranzabschnitt 26, der sich vom hinteren Ende 28 um einen Mittelabschnitt 30 mit kleine rem Durchmesser erstreckt, wovon sich eine zylindrische Außenfläche 32 zum vorderen Ende 34 erstreckt. Die Düse 14 sitzt in einem Schacht 36 in der Gießform 12 wobei ein kreisförmiger Anordnungsflansch 38, der sich vom äußeren Kranzabschnitt 26 nach unten erstreckt und auf einer kreisförmigen Schulter 40 im Schacht 36 sitzt, die genaue Anordnung der Düse 14 ermöglicht, so daß die Düse 14 auf einen durch die Hohlraumplatte 22 zu einem Hohlraum 44 sich erstreckenden Anguß 42 ausgerichtet ist. Dadurch wird zwischen dem Mittelabschnitt 30 der Düse 14 und der umgebenden inneren Oberfläche 47 des Schachts 36 ein isolierender Luftzwischenraum geschaffen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist in der vorliegenden Ausführungsform die Düse 14 eine mittige Bohrung oder einen mittigen Kanal 48 auf, der von einem Einlaß 50 am hinteren Ende 28 der Düse 14 durch die Düse 14 verläuft und dabei auf einen Torpedo 52 ausgerichtet ist, der in einem Gewindesitz 54 im vorderen Ende 34 geschraubt ist. Der Torpedo 52 besitzt ein Paar von schraubenlinienförmi gen Schaufelblätter 56, die um eine mittige Welle 58 mit einer in den Anguß 42 sich erstreckenden vorderen Spitze 60 verlaufen. In anderen Ausführungsformen kann für die Überbrückung des isolierenden Luftzwischenraums 46 eine Düsendichtung oder ein Angußansatz verwendet werden, außerdem kann die mittige Bohrung oder der mittige Kanal 48 in der Nähe des vorderen Endes 34 der Düse 14 nach außen zu mehreren beabstandeten Kantenangüssen aufge zweigt sein, ferner kann die Vorrichtung ventilgesteuerte Angüsse aufweisen, in denen ein hin und her bewegliches Ventilelement den Anguß öffnet und schließt.

Im Verteiler 10 ist ein Durchlaß 62 für flüssiges Schmel zematerial aufgezweigt und befördert mit Druck beauf schlagtes flüssiges Schmelzematerial, das an einem Einlaß 64 in einer Verteilerverlängerung 66 von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine empfangen wird, durch die Mittel bohrung 48 in jeder Düse 14 zu den einzelnen Hohlräumen 44. Der Verteiler 10 wird durch gepumptes Kühlwasser oder ein anderes geeignetes Kühlungsfluid, das durch Kühlungs fluidleitungen 70 strömt, auf eine Temperatur unterhalb - der Vernetzungstemperatur des flüssigen Kühlmaterials gekühlt. Der Verteiler 10 für flüssiges Schmelzematerial ist mittels eines mittigen Anordnungsrings 72, der in der Verteilerhalteplatte 18 sitzt, und mittels mehrerer isolierender und elastischer Abstandshalter 74, die zwischen dem gekühlten Verteiler 10 und der umgebenden, erwärmten Gießform 12 einen isolierenden Luftzwischenraum 76 schaffen, zwischen der Gegendruckplatte 16 und der Verteilerhalteplatte 18 angebracht. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der Verteiler 10 mittels eines Anordnungskranzes 78, der mittels Bolzen 80 an der Gegen druckplatte 18 befestigt ist, seitlich angeordnet.

Nun wird für die Beschreibung der Struktur der Düse 14 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung insbesondere auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Düse 14 besitzt eine einteilig ausgebildete Kühlungsfluidleitung 82 mit einem Einlaßabschnitt 84, einem Auslaßabschnitt 86 und einem schraubenlinienförmigen Abschnitt 88. Wie ersichtlich ist, erstrecken sich der Einlaßabschnitt 84 und der Auslaßabschnitt 86 der Kühlungsfluidleitung 82 jeweils radial durch den äußeren Kranzabschnitt 26 der Düse 14 zu Gewindeverbindern 90, 92, die Zuführungs- und Rückführungsleitungen 94, 96 für Kühlwasser oder ein anderes geeignetes Kühlungsfluid enthalten. Der schrau benlinienförmige Abschnitt 88 des Kühlungsfluidkanals 82 erstreckt sich in den Mittelabschnitt 30 der Düse und verläuft konzentrisch um den mittigen Kanal 48 für flüs siges Schmelzematerial. Wie im folgenden beschrieben wird, ist der schraubenlinienförmige Abschnitt 88 des Kühlungsfluidkanals 82 einteilig in die Düse 14 in der Weise eingesetzt, daß zwischen ihm und dem mittigen Kanal 48 für flüssiges Schmelzematerial und der äußeren Ober fläche 32 des Mittelabschnitts 30 der Düse 14 vorgegebene Abstände vorhanden sind.

Nun wird insbesondere mit Bezug auf Fig. 2 das Verfahren zur Herstellung der Düse 14 beschrieben. Die Komponenten werden wie gezeigt hergestellt und zusammengefügt, wobei der langgestreckte Mittelabschnitt 30 eine äußere Hülse 98 aus rostfreiem Stahl besitzt, die über einem inneren Teil 100 angebracht ist, in dem eine schraubenlinienför mige Nut 102 ausgebildet worden ist, die den schraubenli nienförmigen Abschnitt 88 der Kühlungsleitung 82 ergibt. Zwei Rohrstutzen 104, 106 aus rostfreiem Stahl sind so angebracht, daß sie sich von entgegengesetzten Enden der schraubenlinienförmigen Nut 100 radial durch den äußeren Stahlkranzabschnitt 26 zu den Verbindern 90, 92 erstrek ken, um Einlaß- und Auslaßabschnitte 84 bzw. 86 der Kühlungsleitung 82 zu bilden. Bei der Montage wird auf die Verbindungen zwischen den Komponenten eine Nickelle gierungs-Lötpaste aufgebracht, anschließend werden die Komponenten in einem Vakuumofen allmählich auf eine Temperatur von ungefähr 1052°C erhitzt, die über der Schmelztemperatur der Nickellegierungs-Lötpaste liegt. Wenn der Ofen erwärmt wird, wird er auf einen verhältnis mäßig hohen Unterdruck evakuiert, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu entfernen, anschließend wird er mit einem Schutzgas wie etwa Argon oder Stickstoff teil weise wieder gefüllt. Wenn der Schmelzpunkt der Lötpaste erreicht ist, schmilzt diese und strömt aufgrund der Kapillarwirkung zwischen die aneinander anliegenden Oberflächen der Komponenten, wodurch sie zu einer Einheit verlötet werden und die Düse 14 bilden. Das Verlöten in einem Vakuumofen schafft eine metallurgische Haftung der Komponenten aneinander, wodurch ein Entweichen von Küh lungsfluid aus der Kühlungsleitung 82 verhindert wird und eine optimale Wärmeleitfähigkeit geschaffen wird.

Im Gebrauch wird das Druckgußsystem wie gezeigt zusammen gefügt. Obwohl zur Erläuterung nur ein einziger Hohlraum 44 gezeigt ist, besitzt der Verteiler 10 für flüssiges Schmelzematerial normalerweise je nach Anwendung selbst verständlich viel mehr Durchlaßaufzweigungen für flüssi ges Schmelzematerial, die sich in zahlreiche Hohlräume 44 erstrecken. Durch die Kühlungsleitung 70 im Verteiler 10 sowie durch die Kühlungsleitungen 82 in jeder der Düsen 14 wird Kühlwasser geschickt, um sowohl den Verteiler 10 als auch die Düsen 14 auf eine vorgegebene Temperatur unterhalb der Vernetzungstemperatur des Schmelzmaterials zu kühlen. Dem Heizelement 24 in der Hohlraumplatte 22 wird elektrische Leistung zugeführt, um die Gießform 12 um den Hohlraum 44 auf eine vorgegebene Temperatur ober halb der Vernetzungstemperatur des Schmelzematerials zu erwärmen. Dann wird mit Druck beaufschlagtes flüssiges Schmelzematerial von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine durch den mittigen Einlaß 64 in einem vorgegebenen Zyklus in den Schmelzematerialdurchlaß 62 eingespritzt. Das mit festen schraubenlinienförmigen Schaufelblättern 56 des Torpedos 52 erfährt eine Verwirbelungsbewegung, die beschleunigt wird, wenn sich das Schmelzematerial dem Anguß 52 nähert, mit dem Ergebnis, daß das in den Hohl raum 44 ausströmende Schmelzematerial in der Nähe des Angusses 42 eine gekrümmte Bewegung ausführt. Dadurch wird eine unidirektionale molekulare Ausrichtung des Schmelzematerials wenigstens in der Nähe des Angusses 42 vermieden, wodurch im Angußbereich ein festeres Produkt geschaffen werden kann. Wenn die Hohlräume 44 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck vorübergehend aufrechter halten, um das Material zu verdichten, anschließend wird die Druckbeaufschlagung beendet. Nach einer Verfesti gungsperiode wird die Gießform geöffnet, um die gegosse nen Produkte auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Gießform erneut geschlossen, woraufhin erneut ein Ein spritzdruck angelegt wird, um die Hohlräume 44 zu füllen. Dieser Einspritzzyklus wird kontinuierlich mit einer von der Größe und der Form der Hohlräume 44 und vom Typ des zu gießenden Materials abhängigen Frequenz wiederholt.

Obwohl die Beschreibung der Kaltkanal-Druckgußdüse gemäß der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform gegeben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich viele Abwandlungen vornehmen, ohne vom Umfang der Erfin dung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Druckgußdüse, mit einem hinteren Ende (28), einem vorderen Ende (34) und einem Kanal (48) für flüssiges Schmelzematerial, der sich durch die Düse (14) erstreckt und flüssiges Schmelzematerial nach vorn an wenigstens einen Anguß (42) befördert, wobei sich der wenigstens eine Anguß (42) durch eine geheizte Gießform (12) zu einem Hohlraum (44) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kanal (48) für flüssiges Schmelzematerial von einem mittigen Einlaß (50) am hinteren Ende (28) der Düse (14) durch die Düse (14) verläuft,
die Düse (14) eine einteilige Kühlungsfluidlei tung (82) mit einem Einlaßabschnitt (84), einem Auslaßab schnitt (86) und einem schraubenlinienförmigen Abschnitt (88) besitzt,
der schraubenlinienförmige Abschnitt (88) um wenigstens einen Abschnitt des Kanals (48) für flüssiges Schmelzematerial konzentrisch zu diesem verläuft und Kühlungsfluid, das durch die Kühlungsfluidleitung (82) strömt, das flüssige Schmelzematerial, das nach vorn durch den Kanal (48) für flüssiges Schmelzematerial strömt, kühlt.

2. Druckgußdüse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen langgestreckten Mittelabschnitt (30) mit einer im allgemeinen zylindrischen äußeren Oberfläche (32) und einem äußeren Kranzabschnitt (26), der sich in der Nähe des hinteren Endes (28) um den Mittelabschnitt (30) erstreckt, wobei die Düse (14) in einem Schacht (36) in der geheizten Gießform (12) sitzt, und
einen isolierenden Luftzwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche (32) des Mittelabschnitts (30) der Düse (14) und der umgebenden inneren Oberfläche (47) des Schachts (36).

3. Druckgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß
der schraubenlinienförmige Abschnitt (88) der Kühlungsfluidleitung (82) entlang dem Mittelabschnitt (30) der Düse (14) verläuft und
der Einlaßabschnitt (84) und der Auslaßabschnitt (86) der Kühlungsfluidleitung (82) vom schraubenlinien förmigen Abschnitt (88) der Kühlungsfluidleitung (82) durch den äußeren Kranzbereich (26) der Düse (14) im wesentlichen radial nach außen verlaufen.

4. Druckgußdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß
der Kanal (48) für flüssiges Schmelzmaterial durch die Düse (14) von deren hinterem Ende (28) zu deren vorderem Ende (34) im wesentlichen mittig verläuft und
der schraubenlinienförmige Abschnitt (88) der Kühlungsfluidleitung (82) um vorgegebene Strecken von dem mittigen Kanal (48) für flüssiges Schmelzematerial bzw. von der äußeren Oberfläche (32) des Mittelabschnitts (30) der Düse (14) beabstandet ist.

5. Druckgußdüse nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß
der Einlaßabschnitt (84) der Kühlungsfluidleitung (82) ein erstes einteiliges Rohr ist, das durch den äußeren Kranzabschnitt (26) der Düse (14) zum schrauben linienförmigen Abschnitt (88) der Fluidleitung (82) nach innen verläuft und eine erste äußere Verbindung (94) besitzt, die mit einer Kühlungsfluid-Zuführungsleitung verbunden werden kann.

6. Druckgußdüse nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß
der Auslaßabschnitt (86) der Kühlungsfluidleitung (82) ein zweites einteiliges Rohr ist, das sich von dem schraubenlinienförmigen Abschnitt (88) der Fluidleitung (82) durch den äußeren Kranzabschnitt (26) der Düse (14) nach außen erstreckt und eine zweite äußere Verbindung (96) besitzt, die mit einer Kühlungsfluid-Rückführungs leitung verbunden werden kann.