DE19522562A1

DE19522562A1 - Spritzgußdüse mit abnehmbarem Hülsenabschnitt

Info

Publication number: DE19522562A1
Application number: DE19522562A
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1996-01-04
Also published as: CN1060430C; CA2127211C; JP3720077B2; CA2127211A1; JPH0839612A; EP0692361B1; ATE161217T1; EP0692361A1; CN1119984A; US5429491A; DE69501232T2; DE69501232D1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Spritzgießen und mehr im einzelnen eine Spritzgußdüse mit abnehmbarem äußeren Hülsen abschnitt.

Spritzgußdüsen mit einer zentralen Bohrung zum Fördern von Schmelze zu einem Einlauf sind allgemein bekannt. Gewöhnlich weisen diese Düsen ein elektrisches Heizelement auf, um Wärme zum Formpressen thermoplastischer Materialien in einer ge kühlten Preßform zu liefern. Alternativ können sie gekühlt werden zum Formpressen wärmehärtbarer Materialien in einer erhitzten Preßform. Jede Düse ist in eine Öffnung in einer Preßform eingesetzt, wobei ein äußerer Hülsenabschnitt einen Flanschabschnitt aufweist, der an einer kreisförmigen Anlage fläche in der Öffnung anliegt. Wie in dem US-Patent 5,235,737 des Anmelders, veröffentlicht am 17.8.1993, gezeigt, ist bis her der äußere Hülsenabschnitt hartgelötet worden an dem hin teren Ende eines länglichen Innenabschnitts, um eine einstük kige integrale Düse zu bilden. Obzwar dies für einige Anwen dungen vorteilhaft ist, weist es die Nachteile auf, daß ein stückige integrale Düsen relativ teuer herzustellen sind und die ganze Düse weggeworfen werden muß, wenn der innere Ab schnitt verschlissen ist oder versagt. Ferner müssen Bestände kompletter Düsen gehalten werden, um eine Auswahl von Düsen verschiedener Länge vorzusehen.

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu überwinden durch Schaffung einer Spritzgußdüse mit einem äußeren Hülsen abschnitt, welcher von dem länglichen Innenabschnitt abgenom men werden kann.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung in einem ihrer Aspekte eine Spritzgußdüse zum Einsetzen in eine Öffnung in einer Preßform, mit einem hinteren Ende, einem Vorderende und einem durch sie hindurchgehenden Schmelzenkanal, um Schmelze nach vorn zu transportieren zu wenigstens einem Einlauf hin, der sich durch die Preßform zu einem Werkzeug-Hohlraum erstreckt, und mit einem länglichen Innenabschnitt und einem äußeren Hülsenabschnitt, der sich um den Innenabschnitt herum benach bart seinem hinteren Ende erstreckt und einen nach vorn ver laufenden Flanschabschnitt aufweist, der in einer Aufnahme in der Öffnung in der Preßform aufzunehmen ist, um die Düse zu zentrieren, wobei die Verbesserung darin besteht, daß der längliche Innenabschnitt und der äußere Hülsenabschnitt ge trennte Bauteile sind, wobei der äußere Hülsenabschnitt zwei getrennte Segmente aufweist, die um den länglichen Innenab schnitt herum in einer Position aufgenommen werden, welche mit dem länglichen Innenabschnitt verriegelt ist, um eine Längsbewegung des länglichen Innenabschnitts relativ zu dem äußeren Hülsenabschnitt zu verhindern, und eine Halteeinrich tung, die abnehmbar die zwei Segmente des äußeren Hülsenab schnitts in der Verriegelungsposition um den länglichen In nenabschnitt herum festhält.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Mehr fachform-Spritzgußanlage mit einer Düse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Düse gemäß der be vorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht der gleichen Düse;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine isometrische Explosionsansicht der in Fig. 1 gezeigten Düse, welche die Art der Herstellung zeigt;

Fig. 6 eine isometrische Ansicht einer Düse gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7 eine isometrische Ansicht einer Düse gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Mehrfachform-Spritzgußan lage oder -vorrichtung mit einem Schmelzenverteilerstück 10, das mehrere erhitzte Düsen 12 gemäß der Erfindung in einer Preßform 14 untereinander verbindet. Während die Preßform 14 gewöhnlich eine größere Anzahl von Platten aufweist je nach der Anwendung, sind zwecks einfacher Veranschaulichung in diesem Fall nur eine Hohlraumplatte 16 und eine Zwischen platte 18 gezeigt, die mit Schrauben 20 aneinander befestigt sind. In dieser Ausführungsform wird das Schmelzenverteiler stück 10 erhitzt durch ein eingebautes elektrisches Heizele ment 22, und die Preßform 14 wird gekühlt durch Umpumpen von Kühlwasser durch Kühlkanäle 24. Das Schmelzenverteilerstück 10 ist zwischen der Hohlraumplatte 16 und der Zwischenplatte 18 angebracht durch einen zentralen Zentrierring 26 und eine Anzahl isolierender und nachgiebiger Abstandhalter 28, welche einen isolierenden Luftraum 30 zwischen dem erhitzten Vertei lerstück 10 und der umgebenden Preßform 14 bilden.

Ein Schmelzenkanal 32 erstreckt sich von einem zentralen Ein laß 34 in einen zylindrischen Einlaßabschnitt 36 des Vertei lerstückes 10 und verzweigt sich in dem Verteilerstück 10 auswärts, um Schmelze durch einen zentralen Schmelzenkanal 38 in jede der erhitzten Düsen 12 zu transportieren.

Das hintere Ende 52 jeder Düse 12 schlägt an die Vorderfläche 54 des Schmelzenverteilerstückes 10 an, und das Vorderende 56 weist eine Gewindeaufnahme 58 auf, in welcher der zweistük kige Düsenabschluß 42 aufgenommen wird. Jede Düse 12 weist einen äußeren Hülsenabschnitt 60 auf, der sich um einen läng lichen Innenabschnitt 62 herum erstreckt, durch den der zen trale Schmelzenkanal 38 verläuft. In dieser Ausführungsform weist der Innenabschnitt 62 der Düse 12 ein elektrisches Heizelement 64 mit einem Spiralabschnitt 66 auf, der einge gossen ist in einen Beryllium-Kupfer-Leitabschnitt 68 um einen hohlen Kern 70 aus warmverarbeitetem Stahl herum.

Der hohle Kern 70 ist mit einer äußeren Gewindefläche 72 aus geführt, um sicherzustellen, daß der Spiralabschnitt 66 si cher um sie herum gegossen werden kann in dem Beryllium-Kup fer-Leitabschnitt 68. Der Spiralabschnitt 66 des Heizelemen tes 64 erstreckt sich von einem ersten Zuleitungsabschnitt 74 entlang dem Innenabschnitt 62 der Düse 12 und zurück zu einem zweiten Zuleitungsabschnitt 76. Der Spiralabschnitt 66 des Heizelementes 64 ist allgemein mit einander näheren Windungen nahe dem hinteren und vorderen Ende 52, 56 der Düse 12 gewik kelt, wo ein größerer Wärmeverlust auftritt. Der erste und zweite Zuleitungsabschnitt 74, 76 des Heizelementes 64 er strecken sich auswärts zum Verbinden mit Zuleitungsdrähten 78 von einer (nicht gezeigten) Energiequelle in einem kerami schen Isolator 80. Die Düse 12 wird in einer Öffnung 82 in der Preßform 14 aufgenommen durch einen nach vorn verlaufen den Flanschabschnitt 84 des äußeren Hülsenabschnitts 60, der auf einer kreisförmigen Auflagefläche 86 in der Öffnung 82 aufliegt, um einen isolierenden Luftraum 88 zwischen der Außenfläche 90 der Düse 12 und der umgebenden Innenfläche 92 der Preßform 14 zu bilden. Die Düsen 12 werden in dieser Po sition festgehalten durch Bolzen 94, die sich von dem Vertei lerstück 10 in die Hohlraumplatte 16 erstrecken.

Nun wird insbesondere auf Fig. 5 Bezug genommen bei der Be schreibung der Düse gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und der Art und Weise, wie sie zusammengesetzt und auseinandergenommen wird. Wie ersichtlich, weist der äußere Hülsenabschnitt 60 zwei getrennte Segmente oder halbkreisför mige Hälften 96, 98 auf, welche zusammen mit dem keramischen Isolator 80 montiert und an ihrer Stelle auf dem gesonderten länglichen Innenabschnitt 62 gehalten werden durch einen fe dernden Haltering oder isolierenden und zentrierenden Schnappring 100. Wie oben beschrieben, ist der längliche In nenabschnitt 62 hergestellt mit dem Spiralabschnitt 66 des Heizelementes 64, der in einen Beryllium-Kupfer-Leitabschnitt 68 um einen hohlen Kern 70 aus warmverarbeitetem Stahl herum eingegossen ist. In dieser Ausführungsform weist der Innenab schnitt 62 einen kreisförmigen Kanal 102 mit rechteckigem Querschnitt auf, der benachbart dem hinteren Ende 52 um ihn herum verläuft. Die halbkreisförmigen Segmente 96, 98 des äu ßeren Hülsenabschnitts 60 sind so hergestellt, daß sie um den Innenabschnitt 62 herum passen, und weisen beide einen zusam menpassenden nach innen vorragenden Flansch 104, 106 auf, welche in den kreisförmigen Kanal 102 in dem Innenabschnitt 62 hineinpassen in einer Verriegelungsposition, um eine Längsbewegung des länglichen Innenabschnitts 62 relativ zu dem äußeren Hülsenabschnitt 60 zu verhindern. Wenn sie in dieser Verriegelungsposition benachbart dem hinteren Ende 52 angebracht sind, weisen die halbkreisförmigen Segmente 96, 98 zwei Paare von Enden 108, 110, 112, 114 auf, die aneinander anschlagen. Ein Paar von Anschlagenden 108, 110 der halb kreisförmigen Hälften 96, 98 weisen zusammenpassende Ein schnitte 116, 118 auf, die sich vereinigen zum Bilden einer radialen Öffnung 120, wenn die halbkreisförmigen Segmente 96, 98 an ihrem Platz in der Verriegelungsposition montiert sind. Die so zwischen den zwei halbkreisförmigen Segmenten 96, 98 gebildete radiale Öffnung 120 ist hinterschnitten, um einen dazu passenden nach außen abgeschrägten inneren Endabschnitt 122 des keramischen Isolators 80 festhaltend aufzunehmen. Während die zwei zusammenpassenden halbkreisförmigen Segmente 96, 98 von gleicher Gestalt und Größe gezeigt sind, weist die innere Fläche des einen von ihnen einen in Längsrichtung einwärts vorragenden Wulst 124 auf, durch den ein Loch 126 gebohrt ist, um ein Thermoelement 128 zum Überwachen der Ar beitstemperatur aufzunehmen, wie in Fig. 4 gezeigt. Obzwar nur ein Segment 96 mit einem Thermoelementloch 126 gezeigt ist, kann auch eines in dem anderen Segment 98 vorgesehen werden, wenn es wünschenswert ist, alternative Positionen für das Thermoelement 128 vorzusehen oder zwei Thermoelemente vorzusehen.

Der keramische Isolator 80 wird zuerst angebracht, wobei die nach außen vorragenden Zuleitungsabschnitte 74, 76 des Heiz elementes 64 in einem Paar Löcher 130 aufgenommen werden. Die zwei halbkreisförmigen Segmente 96,98 des äußeren Hülsenab schnitts 60 werden dann um den Innenabschnitt 62 herum mon tiert, wobei die nach innen vorragenden Flansche 104, 106 in dem Kanal 102 aufgenommen werden und der innere Endabschnitt 122 des keramischen Isolators fest in der Öffnung 120 aufge nommen wird. Der geschlitzte federnde Haltering 100 wird dann in einer Ringnute 132 angebracht, die um die zwei halbkreis förmigen Segmente 96, 98 herum verläuft, um sie zusammenzu klemmen und sämtliche Bauteile an der richtigen Stelle sicher festzuhalten. Der Haltering 100 weist zwei kleine Löcher 134 nahe den entgegengesetzten Enden 136 auf, um eine Haltering zange (nicht gezeigt) aufzunehmen und sein Anbringen und Ab nehmen zu erleichtern. Die Düsen 12 werden auf diese Weise zusammengesetzt vor dem Versand an einen Kunden zur Installa tion in einer Preßform. Wenn während dem Versand ein Schaden an dem keramischen Isolator 80 auftritt, ist es eine einfache Angelegenheit, den Haltering 100 abzunehmen und den Isolator 80 zu ersetzen. In dieser Ausführungsform besteht der Halte ring 100 aus einem federnden Material, beispielsweise rost freiem Stahl 17-4-PH, und weist eine Anzahl beabstandeter sich einwärts erstreckender Abschnitte 138 und eine Anzahl beabstandeter sich auswärts erstreckender Abschnitte 140 auf. Wo die Düsen 12 in der Preßform 14 angebracht werden, wie in Fig. 1 zu erkennen, werden sie aufgenommen in der Ringnute 132 um die zwei kreisförmigen Segmente 96, 98 herum, und die sich auswärts erstreckenden Abschnitte 140 schlagen an die zylindrisch geformte Innenfläche 142 der Preßform 14 um den Hülsenabschnitt 60 der Düse 12 herum an. Dies zentriert das hintere Ende 52 der Düse 12 genau in der Öffnung 82 in der Preßform 14 ohne unangemessenen Wärmeverlust durch den Halte ring 100 von der erhitzten Düse 12 zu der gekühlten Preßform 14. Die Zuleitungsdrähte 78 von der elektrischen Stromquelle werden mit den Zuleitungsabschnitten 74, 76 des Heizelementes 64 verbunden durch Klemmschrauben 144, die in dem keramischen Isolator 80 in ihre richtige Stellung angezogen werden.

Bei der Benutzung wird nach Montage und Installation in einer Preßform 14, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrische Energie an das Heizelement 22 in dem Schmelzenverteilerstück 10 und an die Heizelemente 64 in den Düsen 12 angelegt, um sie auf eine vorbestimmte Arbeitstemperatur zu erhitzen. Unter Druck stehende Schmelze wird von einer Formmaschine (nicht gezeigt) dem zentralen Einlaß 34 des Schmelzenkanals 32 gemäß einem vorbestimmten Zyklus zugeführt. Die Schmelze fließt durch das Schmelzenverteilerstück 10, die Düsen 12, die Düsenabschlüsse 42 und die Einläufe 48 in die Hohlräume 50. Nachdem die Hohl räume 50 gefüllt sind und eine geeignete Verdichtungs- und Abkühlungszeitspanne abgelaufen ist, wird der Spritzdruck gelöst, und das Schmelzenfördersystem wird dekomprimiert, um eine Fadenbildung durch die offenen Einläufe 48 zu vermeiden. Die Preßform 14 wird dann geöffnet, um die gepreßten Produkte auszustoßen. Nach dem Ausstoßen wird die Preßform 14 ge schlossen, und der Zyklus wird fortlaufend wiederholt mit einer Zykluszeit, die von der Größe der Hohlräume 50 und der Art des Preßmaterials abhängt. Wie ersichtlich ist, verrie gelt die Kraft von dem Haltering 100 die Flansche 104, 106 der zwei halbkreisförmigen Segmente 96, 98 in dem kreisförmi gen Kanal 102 in dem Innenabschnitt 62 mit ausreichender Stärke, um dem Dichtungsdruck an der Düse 12 zu widerstehen ohne Längsbewegung des Innenabschnitts 62 relativ zu dem Hül senabschnitt 60, der auf der kreisförmigen Auflagefläche 86 aufliegt.

Zur Beschreibung einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. Da die meisten Elemente die gleichen sind wie die oben beschriebenen, werden ver schiedenen Ausführungsformen gemeinsame Elemente unter Ver wendung der gleichen Bezugszeichen beschrieben und darge stellt. In diesem Fall ist alles das gleiche, abgesehen da von, daß der Haltering 100 einfach kreisförmig ist und eine Einkerbung 146 in einem der halbkreisförmigen Segmente 96, 98 vorhanden ist für ein Werkzeug zum Entfernen des Halteringes 100.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform, in welcher ein Draht 148 um die zwei Segmente 96, 98 herum angezogen ist, um sie an ihrem Platz zu halten, anstatt einen gespreizten Hal tering zu verwenden. Die Düse 12 kann jedoch leicht demon tiert werden durch Zerschneiden des Drahtes 148, welcher zur Wiedermontage der Düse 12 ersetzt werden kann. In noch einer anderen Ausführungsform können die zwei Segmente 96, 98 des äußeren Hülsenabschnitts 60 zusammengehalten werden durch Punktschweißungen, die zur Demontage aufgebrochen werden kön nen.

Obzwar die Beschreibung der Düse mit dem abnehmbaren Hülsen abschnitt gemäß der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs formen gegeben worden ist, ist es offensichtlich, daß ver schiedene andere Modifikationen möglich sind, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie er vom Fachmann ver standen wird und in den Ansprüchen definiert ist. Zum Bei spiel braucht die Düse 12 kein eingebautes Heizelement aufzu weisen oder kann zum Pressen wärmehärtbarer Materialien in einer erhitzen Preßform gekühlt werden.

Claims

1. Spritzgußdüse zum Einsetzen in eine Öffnung in einer Preßform, mit einem hinteren Ende, einem Vorderende und einem durch sie hindurchgehenden Schmelzenkanal, um Schmelze nach vorn zu transportieren zu wenigstens einem Einlauf hin, der sich durch die Preßform zu einem Werkzeug-Hohlraum erstreckt, und mit einem länglichen Innenabschnitt und einem äußeren Hülsenabschnitt, der sich um den Innenabschnitt herum benach bart seinem hinteren Ende erstreckt und einen nach vorn ver laufenden Flanschabschnitt aufweist, der in einer Aufnahme in der Öffnung in der Preßform aufzunehmen ist, um die Düse zu zentrieren, dadurch gekennzeichnet,
daß der längliche Innenabschnitt (62) und der äußere Hül senabschnitt (60) getrennte Bauteile sind, wobei der äußere Hülsenabschnitt (60) zwei getrennte Segmente (96, 98) auf weist, die um den länglichen Innenabschnitt (62) herum in einer Position aufgenommen werden, welche mit dem länglichen Innenabschnitt (62) verriegelt ist, um eine Längsbewegung des länglichen Innenabschnitts (62) relativ zu dem äußeren Hül senabschnitt (60) zu verhindern, sowie eine Halteeinrichtung, die abnehmbar die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenab schnitts (60) in der Verriegelungsposition um den länglichen Innenabschnitt (62) herum festhält.

2. Spritzgußdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Segmente des äußeren Hülsenabschnitts (60) zwei zusammenpassende halbkreisförmige Hälften (96, 98) sind mit Paaren von Enden (108, 110, 112, 114), die in der Verriegelungs stellung aneinander anschlagen.

3. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der längliche Innenabschnitt (62) oder der äußere Hülsenabschnitt (60) einen kreisförmigen Kanal (102) aufweist, der um den Abschnitt (62, 64) herum verläuft, und der andere der beiden Abschnitte (62, 64) einen um den Abschnitt (62, 64) herum verlaufenden kreisförmigen Flansch (104, 106) aufweist, welcher in der Verriegelungsstellung in dem kreisförmigen Kanal (102) aufgenommen wird.

4. Spritzgußdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Kanal (102) und der kreisförmige Flansch (104, 106) übereinstimmende rechteckige Querschnitte aufwei sen.

5. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung ein Spreizring (100) ist, welcher federnd aufgenommen wird in einer Ringnute (132), die um die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenabschnitts (60) herum verläuft, um die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenab schnitts (60) zusammenzuklemmen.

6. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung ein Draht (148) ist, der fest in einer um die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenabsch nitts (60) herum verlaufenden Ringnute befestigt ist, um die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenabschnitts (60) zu sammenzuklemmen.

7. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung Punktschweißungen zwischen den zwei Segmenten des äußeren Hülsenabschnitts umfassen, welche zum Abnehmen aufgetrennt werden können.

8. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Innenabschnitt (62) der Düse (12) ein elek trisches Heizelement (64) aufweist mit einem Spiralabschnitt (66), der sich zwischen zwei Zuleitungsabschnitten (74, 76) erstreckt, welche sich durch den Hülsenabschnitt (60) der Düse (12) nach außen erstrecken in einen Isolator (80) mit einem inneren Abschnitt (122), wobei der Spiralabschnitt (66) des Heizelementes (64) in einen Leitabschnitt (68) um einen hohlen Kern (70) herum eingegossen ist, und wobei ein Paar der anschlagenden Enden (108, 110) der zwei Segmente (96,98) des äußeren Hülsenabschnitts (60) beide einen zusammenpassen den Einschnitt (116, 118) aufweisen, die zusammen eine durch den äußeren Hülsenabschnitt (60) verlaufende radiale Öffnung (120) bilden, in welcher der innere Endabschnitt (122) des Isolators (80) fest aufgenommen wird.

9. Spritzgußdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Endabschnitt (122) des Isolators (80) nach außen abgeschrägt ist und die radiale Öffnung (120) durch den äußeren Hülsenabschnitt (60) so hinterschnitten ist, daß sie um den inneren Endabschnitt (122) des Isolators (80) herum paßt, um den Isolator (80) in der Verriegelungsposition an seinem Platz zu halten.

10. Spritzgußdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (82) in der Preßform (14), in welcher die Düse (12) aufzunehmen ist, eine allgemein zylindrisch ge formte Innenfläche (92) benachbart dem äußeren Hülsenab schnitt (60) der Düse (12) aufweist und der Spreizring (100) eine Mehrzahl beabstandeter sich einwärts erstreckender Ab schnitte (138) und eine Mehrzahl beabstandeter sich auswärts erstreckender Abschnitte (140) aufweist, wobei die sich ein wärts erstreckenden Abschnitte (138) in der Ringnute (132) um die zwei Segmente (96, 98) des äußeren Hülsenabschnitts (60) herum aufgenommen werden und die sich auswärts erstreckenden Abschnitte (140) sich in den Kontakt mit der zylindrisch ge formten Innenfläche (142) der Öffnung (82) in der Preßform (14) erstrecken, um das hintere Ende (52) der Düse (12) in der Öffnung (82) in der Preßform (14) zu zentrieren.