DE19528405C2 - Spritzgießdüse mit einem äußeren Kranz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I

Beheizte Spritzgießdüsen für die Beförderung thermoplastischen Materials in einen Hohlraum einer gekühlten Gießform sind wohlbekannt. Aus der CA 2,127,210 A ist eine gekühlte Düse bekannt, die wärmehärtendes Material in den Hohlraum einer beheizten Gießform befördert. Früher sind diese Düsen mit einem einteiligen äußeren Kranz hergestellt worden, der um einen langgestreckten Mittelabschnitt hartverlötet worden ist, wie aus der US 4,403,405 bekannt ist. Aus neuerer Zeit ist aus der CA 2,127,211 eine Düse bekannt, die einen aus zwei Segmenten bestehenden, abnehmbaren äußeren Kranz besitzt, wobei die Segmente in einer arretierten Position um einen Mittelkörper durch einen Haltering gehalten werden. Obwohl diese Düse eine deutliche Verbesserung darstellt, die für viele Anwendungen zufriedenstellend ist, weist sie den Nachteil auf, daß die Düse bei einigen Anwendungen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit angeordnet und befestigt werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu beseitigen und eine Spritzgießdüse mit einem äußeren Kranz zu schaffen, der die Düse in ihrer Position sicher anordnet.

Diese Aufgabe wird durch eine Spritzgießdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

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

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Mehrfachhohlraum-Spritzgußsystems, in der eine Düse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist;

Fig. 2 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der in Fig. I dargestellten Düse, die ihre Montage erläutert;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der montierten Düse in der arretierten Position; und

Fig. 4 eine Draufsicht der montierten Düse, die in das Spritzgußsystem eingesetzt ist.

Zunächst wird auf Fig. I Bezug genommen, die einen Abschnitt eines Mehrfachformmulden-Spritzgießystems zeigt, bei dem mehrere Stahldüsen 10 in Öffnungen 12 in einer Spritzgießform 14 sitzen, um mit Druck beaufschlagte Kunststoff­ schmelze durch einen Schmelzedurchlaß 16 an entsprechende Angüsse 18 zu befördern, die in verschiedene Formmulden 20 in der Spritzgießform 14 führen. Obwohl die Spritzgießform 14 üblicherweise eine größere Anzahl von Platten besitzt, welche von der jeweiligen Konfiguration abhängt, sind im vorliegenden Fall zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Formmuldenplatte 22 und eine Gegendruckplatte 24 gezeigt, die aneinander mittels Bolzen 26 befestigt sind. Die Spritzgießform 14 wird durch Pumpen von Kühlwasser durch in der Formmuldenplatte 22 und in der Gegendruckplatte 24 verlaufende Kühlleitungen 28 gekühlt.

Die Düsen 10 sind durch einen aus Stahl hergestellten Schmelzeverteiler 30 miteinander verbunden, der zwischen der Formmuldenplatte 22 und der Gegendruckplatte 24 durch einen Mittenanordnungsring 32 sowie isolierende und elastische Abstandselemente 34 angebracht ist. Der Schmelzeverteiler 30 wird durch ein daran einstückig ausgebildetes elektrisches Heizelement 36 beheizt, ferner ist zwischen dem Verteiler 30 einerseits und der umgebenden gekühlten Formmuldenplatte 22 sowie der umgebenden gekühlten Gegendruckplatte 24 andererseits ein isolierender Luftzwischenraum vorgesehen. Der Schmelzedurchlaß 16 empfängt Schmelze durch einen in einem zylindrischen Einlaßabschnitt 42 befindlichen zentralen Einlaß 40 des Verteilers 30, verzweigt sich im Verteiler 30 und führt zu einem mittigen Schmelzekanal 44 in jeder der Düsen 10. Die Schmelze strömt dann durch ein auf den mittigen Schmelzekanal 44 ausgerichtetes Schmelzerohrstück 46, das sich in einer Düsendichtung 48 mit einem hohlen Innenteil 50 und einem mit Außengewinde versehenen Außenteil 52 befindet, zum Anguß 18.

Jede Düse 10 besitzt ein hinteres Ende 54, das gegen die Vorderfläche 55 des Verteilers 30 stößt, und ein vorderes Ende 58, das mit einem mit Gewinde versehenen Sitz 60 versehen ist, in den die zweiteilige Düsendichtung 48 eingesetzt ist. In der Nähe des hinteren Endes 54 weist die Düse 10 einen äußeren Kranz 62 mit zwei getrennten, aus Stahl hergestellten Segmenten oder halbkreisförmigen Hälften 64 auf, die sich um einen langgestreckten Mittelkörper 66 erstrecken, durch den sich der mittige Schmel­ zekanal 44 erstreckt. Die Düse 10 ist in der Weise in die Öffnung 12 in der Spritzgießform eingesetzt, daß ein nach vorn sich erstreckender Flanschabschnitt 68 des äußeren Kranz 62 auf einem kreisförmigen Sitz 70 in der Öffnung 12 sitzt, um zwischen der äußeren Oberfläche 74 der Düse 10 und der umgebenden inneren Oberfläche 76 des vorderen Abschnitts 78 der Öffnung 12 in der Spritzgießform 14 einen isolierenden Luftzwischenraum 72 zu schaffen. In dieser Ausführungsform ist der Mittelkörper 66 der Düse mit einem elektrischen Heizelement 80 ausgebildet, das einen schraubenlinienförmigen Abschnitt 82 aufweist, der in einen leitenden Abschnitt 84 aus einer Kupferlegierung gegossen ist, der einen hohlen Warmarbeitsstahlkern 86 umgibt. Der Hohlkern 86 weist eine mit Außengewinde versehene äußere Oberfläche 88 auf, mit der sichergestellt wird, daß der leitende Abschnitt 84 aus einer Kupferlegierung fest sitzend um sie gegossen werden kann. Der schraubenlinienförmige Abschnitt 82 des Heizelements 80 ist im allgemeinen in der Weise gewickelt, daß seine Windungen, die sich in der Nähe des hinteren Endes 54 und des vorderen Endes 58 der Düse 10 befinden, wo ein größerer Wärmeverlust auftritt, enger beabstandet sind. Das elektrische Heizelement 80 besitzt Leitungsabschnitte 90, die sich zu einem äußeren Anschluß 92 nach außen erstrecken, der durch einen keramischen, isolierenden Verbinder 94 gebildet ist. Jeder der Leitungsabschnitte 90 erstreckt sich durch ein Schutzrohr 96 aus rostfreiem Stahl, dessen inneres Ende 98 starr an den leitenden Abschnitt 84 aus der Kupferlegierung angegossen ist, der den hohlen Kern 86 umgibt.

Wie am besten in Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich um den langgestreckten Mittelkörper 66 der Düse 10 in der Nähe ihres hinteren Endes ein kreisförmiger Kanal 100 mit rechtwinkligem Querschnitt. Die zwei halbkreisförmigen Segmente 64 des äußeren Kranzes 62 besitzen jeweils einen Flanschabschnitt 102, der in einer Arretierposition in den kreisförmigen Kanal 100 im Mittelkörper 66 eingepaßt ist, um eine Längsbewegung des Mittelkörpers 66 relativ zum äußeren Kranz 62 zu verhindern. Die halbkreisförmigen Segmente 64 besitzen an einem Ende jeweils eine Einpaßkerbe 104, die zusammen eine radiale Öffnung 106 bilden, wenn die halbkreisförmigen Segmente 64 in der Arretierposition um den Mittelkörper 66 angebracht sind. Die radiale Öffnung 106 ist unterschnitten, um einen konischen inneren Endabschnitt 108 des isolierenden Verbinders 94 aufzunehmen und zu halten. Die zwei aneinander angepaßten halbkreisförmigen Segmente 64 besitzen im wesentlichen die gleiche Größe und die gleiche Form, wobei beide mit einer radialen Thermoelement-Bohrung 110 dargestellt sind, von der jeweils ein Thermoelement 112 aufgenommen wird, das die Betriebstemperatur überwacht.

Obwohl der Mittelkörper 66 mit einer vorgegebenen Länge und am vorderen Ende 58 mit einem Gewindesitz 60, der die zweiteilige Düsendichtung 48 aufnimmt, dargestellt ist, kann er in anderen Ausführungsformen eine andere Länge oder eine andere Konfiguration für andere Angussformen besitzen. Nach der Wahl des geeigneten Mittelkörpers 66 wird an diesem Mittelkörper 66 ein genormter, keramischer, isolierender Verbinder 94 angebracht, wobei die Schutzrohre 96 in einem Paar von Bohrungen 114 im isolierenden Verbinder 94 aufgenommen werden. Die zwei halbkreisförmigen Segmente 64 des äußeren Kranzes 62 werden dann in der arretierten Position um den Mittelkörper 66 in der Weise angebracht, daß die nach innen vorstehenden Flansche 102 in dem kreisförmigen Kanal 100 aufgenommen werden und der innere Endabschnitt 108 des keramischen, isolierenden Verbinders 94 in der radialen Öffnung 106 aufgenommen wird. Anschließend wird in einer kreisförmigen Rille 118, die sich um die beiden halbkreisförmigen Segmente 64 erstreckt, und durch eine durch den isolierenden Verbinder 94 führende transversale Bohrung 120 ein Haltedraht 116 gewickelt, um die beiden halbkreisförmigen Segmente 64 während des Transports und der Installation aneinander zu befestigen.

In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung besitzt jedes der beiden halbkreisförmigen Segmente 64 ein Paar von Ansätzen 122, die in Umfangsrichtung beabstandet sind. Jeder Ansatz 122 erstreckt sich nach außen zu einer äußeren Längskante 124, wodurch eine ausreichende Dicke für eine Gewindebohrung 126 geschaffen wird, die sich ebenfalls in Längsrichtung und durch jeden der Ansätze 122 wenigstens teilweise erstreckt. Wie in Fig. I gezeigt, werden bei der Installation in der Gießform 14 Schrauben 128 vom Verteiler 30 in die Bohrungen 126 geschraubt, um das hintere Ende 54 der Düse 10 an der Vorderfläche 56 der Verteilers 30 zu befestigen, um zu verhindern, daß dazwischen Schmelze eindringt, insbesondere bei Be­ triebsbeginn. Wenn die Düse 10 in die Öffnung 12 in der Spritzgießform 14 eingesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, passen die äußeren Kanten 124 der Ansätze 122 in die Öffnung 12 und stehen in engem Kontakt mit der inneren Oberfläche 129 der Öffnung 12. Dadurch wird das hintere Ende 54 der Düse 10 präzise angeordnet, wodurch eine geringe Neigung relativ zum kreisförmigen Sitz 70 aufgrund einer Wärmeausdehnung des Schmelzeverteilers 30 vermieden wird, ferner werden die halbkreisförmigen Segmente 64 in der Arretierungsposition festgehalten. Mit den Leitungsabschnitten 90 des elektrischen Heizelements 80 werden durch Einstellschrauben 132, die in den keramischen, isolierenden Verbinder 94 geschraubt werden, elektrische Drähte 130 von einer elektrischen Versorgungsquelle verbunden.

Nach dem Zusammenbau und der Installation in einer Spritzgießform 14 (wie in Fig. 1 gezeigt) wird im Gebrauch dem Heizelement 36 im Verteiler 30 und den Heizelementen 80 in der Düse 10 elektrische Leistung zugeführt, um sie auf eine vorgegebene Betriebstemperatur zu erwärmen. Anschließend wird in einem vorgegebenen Zyklus von einer (nicht gezeigten) Spritzgießmaschine mit Druck beaufschlagte Schmelze zum mittigen Einlaß 40 des Schmelzedurchlasses 16 geliefert. Die Schmelze strömt durch den Schmelzeverteiler 30, die Düsen 10, die Düsendichtungen 48 und die Angüsse 18 in die Hohlräume 20. Wenn die Hohlräume 20 gefüllt sind und eine geeignete Verdichtungs- und Kühlperiode verstrichen ist, wird der Einspritzdruck entspannt, anschließend wird das Schmelzefördersystem dekomprimiert, um ein Fädenziehen durch die geöffneten Angüsse 18 zu vermeiden. Anschließend wird die Spritzgießform 14 geöffnet, um die gegossenen Produkte auszuwerten. Nach dem Auswerten wird die Spritzgießform 14 wieder geschlossen, wobei der Zyklus kontinuierlich mit Zykluszeit wiederholt wird, die von der Größe der Formmulden 20 und vom Typ des gegossenen Materials abhängt.

Obwohl die Beschreibung der Düse mit dem äußeren Kranz 62, der zwei Segmente 64 besitzt, die ihrerseits die erfindungsgemäßen Ansätze 122 aufweisen, anhand einer bevorzugten Ausführungsform gegeben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich verschiedene Abwandlungen vornehmen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel können die Düsen 10, anstatt beheizt zu werden und in einer gekühlten Spritzgießform 14 zu sitzen, gekühlt werden und in einer beheizten Spritzgießform sitzen, um wärmehärtende Materialien zu gießen.

Claims (7)

1. Spritzgießdüse (10), die in einer Öffnung (12) in einer Gießform (14) in der Weise sitzt, daß zwischen der Düse (10) und der Gießform (14) ein isolierender Luftzwi­ schenraum vorhanden ist, wobei
die Öffnung (12) in der Gießform (14) einen der Einspritzeinheit zugewandten Abschnitt mit einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (129) aufweist,
die Düse (10) ein der Einspritzeinheit zugewandtes Ende (54), ein der Form zugewandtes Ende (58) und einen vom der Einspritzeinheit zugewandten Ende (54) durch die Düse (10) sich erstreckenden Schmelzekanal (44) aufweist, in dem Schmelze zu wenigstens einem durch die Gießform (14) in einen Hohlraum (20) sich erstreckenden Anguß (18) befördert wird, und
die Düse (10) einen langgestreckten Mittelkörper (66) sowie einen äußeren Kranz (62) aufweist, der sich in der Nähe des der Einspritzeinheit zugewandten Endes (54) der Düse (10) um den Mittelkörper (66) erstreckt, der in einer Arretierungsposition mit dem langgestreckten Mittelkörper (66) diesen langgestreckten Mittelkörper (66) umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der äußere Kranz (62) der Düse (10) mehrere radial nach außen weisende Ansätze (122) aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind,
jeder Ansatz (122) sich in der Nähe des der Einspritzeinheit zugewandten Endes (54) der Düse (10) durch den isolierenden Luftzwischenraum (72) in der Weise erstreckt, daß er mit der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (129) des hinteren Abschnitts der Öffnung (12) in der Gießform (14) in Kontakt ist, und
der äußere Kranz (62) in die Öffnung (12) in der Gießform (14) eingepaßt ist und in der Arretierungsposition um den Mittelkörper (66) der Düse (10) festgehalten wird.

2. Spritzgießdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anordnungs- und Halteansatzabschnitt (122) eine äußere longitudinale Kante (124) aufweist, die so verläuft, daß sie im montierten Zustand mit der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche (129) des hinteren Abschnitts der Öffnung (12) in der Gießform (14) in Kontakt ist.

3. Spritzgießdüse nach Anspruch 2, die in der Öffnung (12) in der Gießform (14) sitzt, wobei ihr hinteres Ende (54) an der Vorderfläche (56) eines Schmelzeverteilers (30) anstößt, dadurch gekennzeichnet, daß
der äußere Kranz (62) der Düse (10) mehrere Gewindebohrungen (126) aufweist, die vom hinteren Ende (53) der Düse (10) in Längsrichtung durch die Segmente (64) verlaufen,
jede Gewindebohrung (126) sich wenigstens teilweise in einen entsprechenden der Anordnungs- und Halteansatzabschnitte (122) erstreckt und
die Gewindebohrungen (126) Schrauben (128) aufnehmen, die sich vom Schmelzeverteiler (30) nach vorn erstrecken, um das hintere Ende (54) der Düse (10) eng an der vorderen Fläche (56) des Schmelzeverteilers (30) zu befestigen.

4. Spritzgießdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kranz (62) axial in zwei Segmente (64) geteilt ist.

5. Spritzgießdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch jedes Segment (64) des äußeren Kranzes (62) der Düse (10) wenigstens zwei der Gewindebohrungen (122) verlaufen.

6. Spritzgießdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element aus der Gruppe, die aus dem langgestreckten Mittelkörper (66) oder den äußeren Kranz (62) besteht, einen kreisförmigen Kanal (100) aufweist, der sich um den Körper (66) bzw. den Kranz (62) erstreckt, und das jeweils andere Element dieser Gruppe, das den kreisförmigen Kanal (100) nicht aufweist, einen kreisförmigen Flansch (102) aufweist, der sich um den Körper (66) bzw. den Kranz (62) erstreckt und in der Arretierungsposition im kreisförmigen Kanal (100) sitzt.

7. Spritzgießdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (10) ein elektrisches Heizelement (80) umfasst, das einen um den Schmelzekanal (44) im langgestreckten Mittelkörper (66) verlaufenden schrauben­ linienförmigen Abschnitt (82) aufweist.