DE19623308A1 - Ventilglied-Zentriereinsatz für eine Spritzdüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine mit Schieberventil arbeitende Spritzgußvorrichtung und mehr im einzelnen einen Ventilglied-Zentriereinsatz, der in dem Vorderende einer Düse anzubringen ist.

Mit Schieberventil arbeitendes Spritzgießen mit einem Betätigungsmechanismus, der mit dem hinteren Ende eines länglichen Ventilgliedes verbunden ist, um das Ventilglied in einer Schmelzenbohrung in einer Düse hin- und herzubewegen, ist allgemein bekannt . . Es ist fer­ ner allgemein bekannt, daß es in vielen Fällen erforderlich ist, das hin- und hergehende Ven­ tilglied genau einzustellen, um eine Beschädigung der Preßform um die Einlauföffnung her­ um zu vermeiden, wenn es in die geschlossene Stellung nach vorn getrieben wird.

Mit Schieberventil arbeitendes Spritzgießen mit einem Betätigungsmechanismus, der mit dem hinteren Ende eines Ventilgliedes verbunden ist, ist allgemein bekannt. Häufig wird das Ventilglied in Ausrichtung auf die Einlauföffnung eingestellt durch die Bohrung, wo es durch das Schmelzenverteilerstück und eine Dichtungseinführung nahe seinem hinteren En­ de hindurchgeht. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Einstellung des hin- und hergehen­ den Ventilgliedes nicht immer genügend genau aufrechterhalten wird, insbesondere, wenn die Einlauföffnung zylindrisch ist.

Wie in der japanischen Patentveröffentlichung JP 5,096,578 vom 20.4.1993 zu sehen, ist es auch bekannt, einen Ventilglied-Zentriereinsatz vorzusehen mit drei Rippen oder Flügeln, die sich zu einem zylindrischen inneren Hülsenabschnitt erstrecken, durch den sich das hin- und hergehende Ventilglied erstreckt. Obwohl dies die Einstellung des Ventilgliedes verbessert, hat dies den Nachteil, daß die drei getrennten Strömungslinien in dem Produkt erzeugt werden durch die Schmelze, die sich teilt, um diese Flügelabschnitte zu umfließen. Es hat ferner den Nachteil, daß die Flügelabschnitte und die Hülse Turbulenz erzeugen und Totstellen in dem Schmelzenfluß schaffen, die Probleme mit Farb- oder Materialverände­ rungen bewirken und mindere Produkte erzeugen.

Das US-Patent 5,334,008 an Gellert, ausgegeben am 2.8.1994, zeigt einen Ventilglied- Zentriereinsatz mit einem Paar Spiralblättern, die sich um das Ventilglied krümmen, um es an seinem Platz zu halten. Obzwar dies für einige Anwendungen annehmbar ist, zeigt es doch den Nachteil, daß es den Schmelzenfluß zweimal unterteilt und daher zwei Strö­ mungslinien in dem gespritzten Produkt erzeugt.

Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Nachteile des Standes der Tech­ nik wenigstens teilweise zu überwinden durch Schaffung eines Ventilglied-Zentriereinsatzes, welcher nur einen einzigen Verbindungsflügelabschnitt aufweist, der sich zu dem inneren Hülsenabschnitt erstreckt, wobei diese Abschnitte Stromauf- und Stromab-Enden aufwei­ sen die sich diagonal erstrecken, um Toträume zu vermeiden, die Turbulenz in dem Schmelzenfluß vermindern und für schnellere Farbänderungen sorgen.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung in einem ihrer Aspekte einen Spritzguß-Ventilglied Zentriereinsatz, der in einer Düse anzubringen ist, mit einem länglichen Ventilglied, das in einer Schmelzenbohrung hin- und hergeht, welche sich durch die Düse erstreckt, wobei der Zentriereinsatz einen inneren zylindrischen Aufnahmehülsenabschnitt für das Ventilglied aufweist sowie einen äußeren zylindrischen Montagehülsenabschnitt, der sich konzentrisch um den inneren Aufnahmehülsenabschnitt erstreckt mit einem sich dazwischen erstrecken­ den Schmelzenflußraum, der innere Aufnahmehülsenabschnitt eine zentrale Durchgangsöff­ nung zum Aufnehmen des Ventilgliedes aufweist, um das Ventilglied in der Schmelzenboh­ rung genau einzustellen, der äußere Hülsenabschnitt zum Einpassen in einen Sitz in dem Vorderende der Düse an der richtigen Stelle zu befestigen ist und der Schmelzenflußraum sich dabei zwischen dem inneren Aufnahmehülsenabschnitt und dem äußeren Montagehül­ senabschnitt erstreckt in Ausrichtung auf die Schmelzenbohrung der Düse, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriereinsatz nur einen einzigen Verbindungsflügelab­ schnitt aufweist, der sich radial zwischen dem inneren Aufnahmehülsenabschnitt und dem äußeren Montagehülsenabschnitt erstreckt, um den inneren Aufnahmehülsenabschnitt in der Schmelzenbohrung an der richtigen Stelle zu halten, wobei der einzige Verbindungsflü­ gelabschnitt und der innere Aufnahmehülsenabschnitt ein Stromauf-Ende aufweisen, das sich in einer Richtung diagonal abwärts und einwärts von dem äußeren Montagehülsenab­ schnitt weg erstreckt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung her­ vor. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Mehrfach-Schieberventil- Spritzgußvorrichtung mit einem Ventilglied-Zentriereinsatz gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine isometrische Ansicht des Zentriereinsatzes und der Düsendichtung in der Stellung zum Anbringen in dem Vorderende der Düse;

Fig. 3 eine isometrische Ansicht des gleichen Zentriereinsatzes:

Fig. 4 eine Draufsicht des Zentriereinsatzes; und

Fig. 5 eine Schnittansicht über der Linie 5-5 in Fig. 4.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche einen Teil einer mit Schieberventil arbeitenden Mehrfach-Spritzgußvorrichtung zeigt, die einen Ventilglied-Zentriereinsatz 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Wie ersichtlich, wird eine unter Druck stehende Schmelze zu einer Einlauföffnung 12, der zu einem Hohlraum 14 führt, gefördert durch einen Schmel­ zenkanal 16, der sich von einem zentralen Einlaß 18 erstreckt und sich in einem Schmelzen­ verteilerstück 20 verzweigt zu einer zentralen Schmelzenbohrung 22 in jeder von mehreren Stahldüsen 24, die in die Preßform 26 eingesetzt sind. Obwohl die Preßform 26 normaler­ weise je nach der Anwendung eine größere Anzahl von Platten aufweist, sind zur einfache­ ren Darstellung in diesem Fall nur eine Hohlraumplatte 28, eine Zylinderplatte 30 und eine Rückwand 32 gezeigt, die mit Schrauben 34 aneinander befestigt sind. Jede Düse 24 weist ein hinteres Ende 36, das an das Schmelzenverteilerstück 20 anschlägt, und ein Vorderende 38 auf, und wird durch ein eingebautes elektrisches Heizelement 40 erhitzt, das sich in einer Wicklung 42 um die zentrale Schmelzenbohrung 22 herum zu einem äußeren Anschluß 44 erstreckt. Die Preßform 26 wird gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 46 ge­ pumpt wird, und jede Düse 24 weist einen zylindrischen Zentrierflansch 48 auf, der an einer kreisförmigen Zentrierschulter 50 in einer Bohrung 52 in der Hohlraumplatte 28 anliegt, um einen isolierenden Luftraum 54 zwischen der erhitzten Düse 24 und der umgebenden ge­ kühlten Preßform 26 zu bilden. Das Schmelzenverteilerstück 20 wird erhitzt durch ein ein­ gebautes elektrisches Heizelement 56 und ist zwischen der Hohlraumplatte 28 und der Zy­ linderplatte 30 angebracht durch einen zentralen Fixierring 58 und eine Dichtungseinführung 60. Jede Dichtungseinführung 60 ist durch Schrauben 62 in einem Passungssitz 64 in dem Schmelzenverteilerstück 20 befestigt und weist einen Flansch 66 auf, der sich nach hinten gegen die Zylinderplatte 30 erstreckt. Dies bildet einen weiteren isolierenden Raum 68 zwi­ schen dem erhitzten Schmelzenverteilerstück 20 und der umgebenden Hohlraumplatte 28 und Zylinderplatte 30.

Ein längliches Ventilglied 70 erstreckt sich durch eine Bohrung 72 in der Dichtungseinfüh­ rung 60 und eine Bohrung 74 durch das Schmelzenverteilerstück 20 zentral in den Schmel­ zenkanal 16 und die fluchtende Schmelzenbohrung 22 durch jede Düse 24. Das Ventilglied 70 weist ein erweitertes Hinterende 76 und ein zylindrisches Vorderende 78 auf, das in der geschlossenen Stellung in der Einlauföffnung 12 aufgenommen wird. Das Hinterende 76 des Ventilgliedes 70 ist mit einem pneumatischen Betätigungsmechanismus verbunden welcher einen Kolben 80 umfaßt, der in einen Zylinder 82 in der Zylinderplatte 30 eingepaßt ist. Ge­ steuerte Druckluft wird an entgegengesetzte Seiten des Kolbens 80 angelegt durch Luftka­ näle 84, 86, die sich durch die Rückwand 32 erstrecken, um das Ventilglied 70 hin- und herzubewegen zwischen einer zurückgezogenen offenen Stellung und der vorderen ge­ schlossenen Stellung, in der sein Vorderende 78 in der Einlauföffnung 12 sitzt. Obzwar ein pneumatischer Betätigungsmechanismus zwecks einfacher Darstellung gezeigt ist, können natürlich auch hydraulische Betätigungsmechanismen für viele Anwendungen verwendet werden.

Die zentrale Schmelzenbohrung 22 durch die Düse 24 weist einen Abschnitt großen Durchmessers auf, der sich von dem Vorderende 38 erstreckt, um einen Sitz 88 zu bilden, in welchem der Ventilglied-Zentriereinsatz 10 aufgenommen wird. Wie in den Fig. 2 bis 5 zu erkennen, weist der Zentriereinsatz 10 einen inneren zylindrischen Hülsenabschnitt 90 auf, der mit einem äußeren zylindrischen Hülsenabschnitt 92 durch einen einzigen radial verlaufenden Verbindungsflügelabschnitt 94 verbunden ist. Der äußere Hülsenabschnitt 92 erstreckt sich konzentrisch um den inneren Hülsenabschnitt 90 herum und paßt in den Sitz 88 in dem Vorderende 38 der Düse 24, um den Zentriereinsatz 10 aufzunehmen. Der Zen­ triereinsatz 10 ist an seiner Stelle befestigt durch eine zweiteilige Düsendichtung 96, die in den Sitz 88 des Vorderendes 38 der Düse 24 eingeschraubt ist. Der einzige Verbindungsflü­ gelabschnitt 94 läßt dem Zentriereinsatz 10 einen C-förmigen Schmelzenflußraum 98, der sich zwischen dem inneren Aufnahmehülsenabschnitt 90 und dem äußeren Montagehülsen­ abschnitt 92 in Ausrichtung auf die Schmelzenbohrung 22 erstreckt. Die Innenfläche 100 des Hülsenabschnitts 92 ist bündig mit der Innenfläche 102 der Schmelzenbohrung 22, und das Innenstück 104 der Düsendichtung 96 verjüngt sich einwärts in Ausrichtung auf die Einlauföffnung 12, um die Turbulenz in dem Schmelzenfluß zu minimieren. Der innere Hül­ senabschnitt 90 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 106 auf, in der das Ventilglied 70 aufgenommen wird. Die zentrale Öffnung 106 ist passend um das Ventilglied 70 gemacht, um ihm zu gestatten, in der Öffnung 106 hin- und herzugehen, und zentriert dabei das läng­ liche Ventilglied 70 genau mit seinem zylindrischen Vorderende 78 in präzise Ausrichtung auf die Einlauföffnung 12, wenn das Ventilglied 70 in die vordere geschlossene Stellung getrieben wird.

Gemäß der Erfindung weisen der Verbindungsflügelabschnitt 94 und der innere Hülsenab­ schnitt 90 ein Stromauf-Ende 108 und ein Stromab-Ende 110 auf, die diagonal verlaufen. Wie am besten in Fig. 5 zu erkennen, erstreckt sich das Stromauf-Ende 108 in einer Rich­ tung diagonal abwärts und einwärts weg von dem äußeren Hülsenabschnitt 92, wogegen das Stromab-Ende 110 sich in einer Richtung diagonal abwärts und auswärts zu dem äuße­ ren Hülsenabschnitt 92 hin erstreckt. Also verlaufen das Stromauf-Ende 108 und das Stromab-Ende 110 unter einem Winkel mit dem Schmelzenfluß, so daß die Schmelze ent­ lang den Enden 108, 110 strömt, um sie zu waschen oder zu spülen, um Toträume in dem Schmelzenfluß zu vermeiden und die Turbulenz zu minimieren. In dieser Ausführungsform verlaufen die Enden 108, 110 unter einem Winkel von annähernd 45°, können aber in ande­ ren Ausführungsformen andere Winkel aufweisen, die dazu ausreichen, diese Waschwirkung durch den Schmelzenfluß zu erzeugen. Während das Stromauf-Ende 108 und das Stromab- Ende 110 vorzugsweise flache Flächen umfassen, wie gezeigt, um die Waschwirkung des Schmelzenflusses an ihnen entlang zu erleichtern, können sie in anderen Ausführungsformen andere Gestalten aufweisen, welche die Waschwirkung nicht stören. Wie in Fig. 5 gezeigt, verläuft in dieser Ausführungsform das Stromab-Ende 110 zu einem gekrümmten Grat 112, welcher bündig auf die Innenfläche 114 des Innenstückes 104 der Düsendichtung 96 auf­ trifft.

In Betrieb wird elektrische Energie an das Heizelement 56 in dem Schmelzenverteilerstück 20 und an das Heizelement 40 in den Düsen 24 angelegt, um sie auf eine vorbestimmte Ar­ beitstemperatur zu erwärmen je nach der Zusammensetzung der Schmelze. In dieser Aus­ führungsform wird pneumatischer Druck über die Luftkanäle 84, 86 auf den Zylinder 82 ausgeübt, um die Betätigung der Kolben 80 und Ventilglieder 70 auf herkömmliche Art gemäß einem vorbestimmten Arbeitstakt zu steuern. Wenn die Ventilglieder 70 sich in der zurückgezogenen offenen Stellung befinden, wie in Fig. 1 gezeigt, wird heiße unter Druck stehende Schmelze auf herkömmliche Art von einer Schmelzenmaschine (nicht gezeigt) durch den zentralen Einlaß 18 in den Schmelzenkanal 16 eingespeist gemäß einem vorbe­ stimmten Preßzyklus. Der Schmelzenkanal 16 verzweigt sich in dem Schmelzenverteiler­ stück 20, und die Schmelze fließt durch die Schmelzenbohrung 22 in jede Düse 24 und durch den C-förmigen Raum 98 in den Zentriereinsatz 10 zu der jeweiligen ausgerichteten Einlauföffnung 12, um die Hohlräume 14 zu füllen. Wie oben erwähnt fließt ein Teil der durch den Zentriereinsatz 10 fließenden Schmelze diagonal entlang den ebenen Flächen der Stromauf- und Stromab-Enden 108, 110 des Verbindungsflügelabschnitts 94 und des inne­ ren Hülsenabschnitts 90 mit einer Waschwirkung, welche die Bildung von Toträumen ver­ hindert, die Turbulenz in dem Schmelzenfluß minimiert und für schnellere Farbänderungen sorgt. Wenn die Hohlräume 14 mit Schmelze gefüllt sind, wird der Einspritzdruck zum Ver­ dichten (pack) eine kurze Zeitspanne gehalten. Der pneumatische Druck an den Kolben 80 wird dann umgekehrt, um die Ventilglieder 70 zu der vorderen geschlossenen Stellung hin­ zubewegen, in welcher das zylindrische Vorderende 78 jedes Ventilgliedes 70 in einem der Einläufe aufgenommen wird. Der Einspritzdruck wird dann entspannt, und nach einer kur­ zen Abkühlzeit wird die Preßform zum Ausstoßen geöffnet. Nach dem Ausstoßen wird die Preßform wieder geschlossen, pneumatischer Druck wird ausgeübt, um die Ventilglieder 70 zu der offenen Stellung zurückzuziehen, und Schmelzeneinspritzdruck wird wieder ange­ legt, um die Hohlräume 14 neu zu füllen. Dieser Arbeitszyklus wird alle paar Sekunden kontinuierlich wiederholt mit einer Frequenz, die von der Anzahl und Größe der Hohlräume 14 und der Art des Preßmaterials abhängt.

Der Ventilglied-Zentriereinsatz ist zwar bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, es ist aber offensichtlich, daß verschiedene andere Modifi­ kationen möglich sind, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie er vom Fachmann verstanden wird und in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (4)

1. Spritzguß-Ventilglied-Zentriereinsatz, der in einer Düse anzubringen ist, mit einem länglichen Ventilglied, das in einer sich durch die Düse erstreckenden Schmelzenbohrung hin- und hergeht, wobei der Zentriereinsatz einen inneren zylindrischen Ventilglied-Auf­ nahmehülsenabschnitt aufweist sowie einen äußeren zylindrischen Montagehülsenabschnitt der sich konzentrisch um den inneren Aufnahmehülsenabschnitt erstreckt mit einem sich dazwischen erstreckenden Schmelzenflußraum, der innere Aufnahmehülsenabschnitt eine zentrale Durchgangsöffnung zum Aufnehmen des Ventilgliedes aufweist, um das Ventilglied in der Schmelzenbohrung genau einzustellen, der äußere Hülsenabschnitt zum Einpassen in einen Sitz in dem Vorderende der Düse an der richtigen Stelle zu befestigen ist und der Schmelzenflußraum sich dabei zwischen dem inneren Aufnahmehülsenabschnitt und dem äußeren Montagehülsenabschnitt erstreckt in Ausrichtung auf die Schmelzenbohrung der Düse, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriereinsatz (10) nur einen einzigen Verbindungsflü­ gelabschnitt (94) aufweist, der sich radial zwischen dem inneren Aufnahmehülsenabschnitt (90) und dem äußeren Montagehülsenabschnitt (92) erstreckt, um den inneren Aufnahme­ hülsenabschnitt (90) in der Schmelzenbohrung (22) an der richtigen Stelle zu halten, wobei der einzige Verbindungsflügelabschnitt (94) und der innere Aufnahmehülsenabschnitt (90) ein Stromauf-Ende (108) aufweisen, das sich in einer Richtung diagonal abwärts und ein­ wärts von dem äußeren Montagehülsenabschnitt (92) weg erstreckt.

2. Zentriereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsflügelab­ schnitt (94) und der innere Aufnahmehülsenabschnitt (90) ein Stromab-Ende (110) aufwei­ sen, das sich in einer Richtung diagonal abwärts und auswärts zu dem äußeren Montagehülsenabschnitt (92) hin erstreckt.

3. Zentriereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder das Stromauf-Ende (108) oder das Stromab-Ende (110) des Verbindungsflügelabschnitts (94) und des inneren Aufnahmehülsenabschnitts (90) eine kontinuierliche ebene Fläche umfaßt.

4. Zentriereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder das Stromauf-Ende (108) oder das Stromab-Ende (110) des Verbindungsflügelabschnitts (94) sind des inneren Aufnahmehülsenabschnitts (90) unter einem diagonalen Winkel verlaufen, der ausreicht, um eine Waschwirkung zu schaffen durch Schmelze, die durch den Zen­ triereinsatz fließt.