DE19757449A1

DE19757449A1 - Mit einer Verschlußdüse verschließbarer Plastifizierzylinder

Info

Publication number: DE19757449A1
Application number: DE1997157449
Authority: DE
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: DE19757449C2; WO1999033631A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen mit einer Verschlußdüse verschließbaren Plastifizierzylinder an einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Massen wie Kunststoffe, pulvrige Massen, kerami sche Massen oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Ein derartiger, mit Verschlußdüse versehener Plastifizierzylinder ist aus der EP 0 501 228 B1 bekannt. Dort wird die Möglichkeit ge schaffen, den Düsenkörper mit einer Mehrzahl von Gewindebolzen mittelbar am Plastifizierzylinder zu befestigen, indem eine Verbin dungsmuffe vorgesehen ist, die den Plastifizierzylinder übergreift und in die Gewindebolzen eingeschraubt sind, die jedoch lediglich über Preßflächen den Düsenkörper an den Plastifizierzylinder pres sen. Im Düsenkörper selbst kann eine schräg verlaufende Düsennadel vorgesehen werden, die über ein Gestänge angesteuert wird. Der Plastifizierzylinder ist als Einheit vom Trägerblock abnehmbar und kann dort gemeinsam mit der Betätigungsvorrichtung für die Düsen nadel selbsttätig an- und abgekoppelt werden. Der Düsenkörper ist einstückig, so daß insbesondere im Zusammenhang mit der gewählten Verbindung zwischen Düsenkörper und Plastifizierzylinder zwar eine Wärmekonstanz erreicht wird und Undichtigkeiten in Übergangsberei chen von Teilen des Düsenkörpers vermieden werden können, die schräge Düsennadel neigt jedoch dazu, den Düsenmund nicht voll ständig zu verschließen und dadurch Material durch die Bohrung für die Düsennadel freigesetzt wird.

Aus der DE 37 08 434 C2 ist ein Plastifizierzylinder mit einer Ver schlußdüse bekannt, die in der Spritzachse angeordnet ist. Die An steuerung der Verschlußnadel erfolgt über einen zweiarmigen Hebel. Das Material muß über mehrere Bohrungen um die Düsennadel herumge leitet werden, so daß der Düsenkörper aus mehreren Teilen zusammen gesetzt werden muß, was zu Undichtigkeiten und Problemen bei der Wärmeübertragung führt. Da die Düsennadel über eine konische Dich tung ihren Führungsschacht abzudichten versucht, kommt es auch hier regelmäßig zu Undichtigkeiten in diesem Bereich, die letztlich dazu führen können, daß die Düsennadel nicht mehr zu betätigen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfin dung die Aufgabe zugrunde, einen Plastifizierzylinder mit einer Ver schlußdüse zu versehen, der die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere den Anforderungen an die Dichtigkeit einer derartigen Verschlußdüse genügt.

Diese Aufgabe wird durch einen mit einer Verschlußdüse verschließba ren Plastifizierzylinder mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Düsennadel liegt hier nun in der Spritzachse, so daß dadurch bereits verbesserte Voraussetzungen für eine Abdichtung der Führung der Düsennadel geschaffen sind. Darüber hinaus ist der Düsenkörper selbst nicht nur einstückig, sondern er besitzt mehrere geschwungene Bohrungen, die das Material um die Ausnehmung für die Betätigungs einrichtung der Düsennadel herumführen. Die Einstückigkeit hat nun zunächst den Vorteil, daß über die gesamte Länge des Düsenkörpers eine Wärmekonstanz aufrechterhalten werden kann, was bei mehrtei ligen Düsen nicht der Fall ist. Gegenüber diesen mehrteiligen Düsen besteht ferner der Vorteil, daß der Düsenkörper schlanker ist, da weniger Gewinde ineinandergeschraubt werden müssen als im Stand der Technik. Die geschwungenen Bohrungen sind zwar von der Herstellungs seite nur aufwendig zu verwirklichen, da auch stets sichergestellt werden muß, daß die Bohrungen von genügend Material umgeben sind, damit es nicht zu einer Zerstörung der Verschlußdüse im Betrieb oder gar zu einem Materialstau gerade in den gekrümmten Bereichen dieser Bohrungen kommt. Dieser Nachteil wird jedoch aufgrund der erzielten höheren Dichtigkeit als auch des besser steuerbaren Wärmeverhaltens gerne in Kauf genommen, da dies zugleich auch zu einer besseren Qualität der mit dem Plastifizierzylinder hergestellten Spritzgußteile führt.

Die Dichtigkeit kann nach Anspruch 4 noch weiter gesteigert werden, daß zwischen Düsennadel und ihrem Führungsabschnitt am Düsenkörper Planflächendichtungen vorgesehen werden, die das Ausdringen von Material in diesem Bereich zuverlässig unterdrücken. Gegenüber den sonst im Stand der Technik üblichen konischen Dichtungen haben diese Dichtungen den Vorteil, daß plane Flächen eindeutig herzustellen sind, während bei konischen Dichtungen schon geringe Winkelabwei chungen zu Undichtigkeiten führen. Selbst wenn dann im Führungs schacht noch Dichtungsrippen an der Verschlußnadel vorgesehen sind, können diese nicht nachhaltig verhindern, daß dennoch Material austritt.

Ebenso zur Erhöhung der Dichtigkeit als auch um die Lebensdauer des Düsenkörpers zu erhöhen, werden an seiner Preßfläche mehrere konzen trische Kreisflächen gebildet, die voneinander durch einen Ein schnitt getrennt sind. Wird dieser Einschnitt gemäß Anspruch 5 mit einem Einstich nach außen verbunden, so kann für die Druckübertra gung die gesamte Preßfläche vorgesehen werden, während bei den Kräften selbst nur der halbe Durchmesser für die Auftriebsfläche mit einzurechnen ist. Kommt es hier also tatsächlich zu nach außen drin gendem Material, so kann dies zuverlässig verdrängt werden, so daß es selbst im ungünstigsten Fall noch zu einer zuverlässigeren Kraft übertragung im Bereich der Preßflächen kommt, die hier auch dadurch beansprucht sind, daß an diesem Bereich der Hochdruckraum anliegt, sobald Material eingespritzt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Plastifizierzylinder in Seitenansicht,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des Düsenkörpers,

Fig. 3 eine Ansicht des Düsenkörpers von vorn,

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 von Fig. 2,

Fig. 5 eine Vergrößerung des Anlagebereichs zwischen Plastifi zierzylinder und Düsenkörper,

Fig. 6 eine Ansicht des Düsenkörpers im Anlagebereich an den Plastifizierzylinder.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt den Plastifizierzylinder 10 in Seitenansicht, d er mit mehreren Heizelementen versehen ist. Der Plastifizierzylinder befin det sich in einem an sich bekannten Stütz- und Traggestell 24, an dem ein Gestänge 18 zur Betätigung der Düsennadel 16 befestigt ist. Der Plastifizierzylinder bildet mit seinem Tragegestell zusammen eine von der Spritzgießmaschine abnehmbare und auswechselbare Ein heit und kann mit dem zeichnerisch nicht dargestellten Trägerblock gekuppelt werden. Im Hinblick auf die Ankupplung von Plastifizier zylinder und Förderschnecke sowie des Gestänges 18 über das Kupp lungselement 18a an die entsprechenden Betätigungsmittel wird hier mit ausdrücklich auf die DE 37 08 434 C2 verwiesen, deren Offenba rungsgehalt hiermit auch ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegen den Anmeldung gemacht wird.

Der Plastifizierzylinder ist Bestandteil einer Spritzgießmaschine, insbesondere einer Kunststoff-Spritzgießmaschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Massen wie Kunststoffe, pulverförmige Massen oder keramische Massen. Der Plastifizierzylinder 10 besitzt stirnseitig einen am Plastifizierzylinder festlegbaren einstückigen Düsenkörper 11, der im vorliegenden Fall Bestandteil einer Verschlußdüse ist. Im Plastifizierzylinder ist ein Raum R vorgesehen, in dem ein Förder mittel 12, im Ausführungsbeispiel eine Förderschnecke angeordnet ist. Der Raum R verjüngt sich in einem axialen Abschnitt des Düsen körpers zunächst bis auf die lichte Weite eines Düsenkanals 13 und schließlich bis zur Düsenmündung 11b. Diese Düsenmündung 11b liegt in einer Spritzachse s-s (Fig. 2).

Da die Düsenmündung wie auch der Düsenkörper an den jeweiligen Plastifizierzylinder angepaßt werden muß, ist das Düsenmundstück 19 vom Düsenkörper 11 und der Düsenkörper 11 vom Plastifizierzylinder 10 abnehmbar. Die Verbindung zwischen Düsenkörper 16 und Plastifi zierzylinder 10 erfolgt über eine Verbindungsmuffe 14, die außen seitig am Plastifizierzylinder 10 stirnseitig befestigt ist. In der Verbindungsmuffe 14 sind mehrere, auf einer Kreislinie angeordnete Gewindebolzen 15 vorgesehen, die mit Innengewinden einen radial außen liegenden Flansch 14a der Verbindungsmuffe 14 durchsetzen. Die Gewindebolzen sind dadurch axial abgestützt und greifen stirnseitig an Preßflächen 11c des Düsenkörpers 11 an. Die den Düsenkörper 11 im Bereich der Düsenmündung 11b bedarfsweise verschließende Düsennadel 16 wird von einer Betätigungseinrichtung über ein Gestänge 18 ange trieben.

Fig. 2 verdeutlicht, daß die Düsennadel 16 in der Spritzachse s-s liegt. Um diese Düsennadel 16 zu betätigen, ist ein Umlenkhebel 20 vorgesehen, der Teil der Betätigungseinrichtung ist und radial in den Düsenkörper 11 in eine Ausnehmung 17 bis etwa zur Spritzachse eingreift. Um nun dennoch einen Materialfluß um diese Ausnehmung 17 herum zu ermöglichen, sind, was Fig. 4 verdeutlicht, mehrere Bohrun gen vorgesehen, die im einstückigen Düsenkörper 11 in etwa auf einer Kreislinie angeordnet sind. Diese Bohrungen sind gemäß Fig. 2 geschwungen und bestehen im konkreten Ausführungsbeispiel aus einem axialen Abschnitt in Höhe der Ausnehmung und schräg verlaufenden Bohrungen, ausgehend vom Düsenkanal 13. Andere Formen der Bohrungen sind denkbar, sofern sie geeignet sind, das Material um die Ausneh mung 17 herumzuleiten. Die Bohrungen müssen so hergestellt werden, daß keine Materialschwächung insbesondere im Übergangsbereich zur Ausnehmung 17 oder z. B. zur Bohrung 21 für den Thermofühler 22 auftreten. Dennoch werden diese geschwungenen Bohrungen 11d im einstückigen Düsenkörper vorgesehen, da dadurch eine entsprechende Dichtigkeit gewährleistet werden kann und auch im Hinblick auf die Wärmekonstanz entlang des Düsenkörpers keine Probleme auftreten, die ansonsten bei mehreren miteinander verschraubten Teilen auftreten würden. Die Ausführungsform hat ferner den Vorteil, daß auf aufwendige Gewinde weitestgehend verzichtet werden kann, die zudem auch die Bauform vergrößern würden. Gleichzeitig können da durch die Probleme umgangen werden, die sich bei Gewinden an diesen Stellen ergeben können, da es nämlich aufgrund der Wärmebelastung hier zu einem Verbacken der Gewinde kommen kann, so daß diese nach Gebrauch kaum noch zu öffnen sind.

Die Betätigungseinrichtung umfaßt einen zweiarmigen Umlenkhebel 20, der über eine Achse 23 am Düsenkörper 11 gelagert ist. Das Gestänge 18 greift am einen Ende des Umlenkhebels 20 an der Achse 25 an. Am gegenüberliegenden Ende ist die Düsennadel mit dem Umlenkhebel ge lenkig verbunden. Stirnseitig ist am Düsenkörper 11 ein Düsenmund stück 19 vorgesehen, in dessen Innenraum 19a die geschwungenen Boh rungen 11d enden.

Um auch in diesem Bereich eine zuverlässige Dichtigkeit zu erzielen, sind Düsennadel 16 und ihr Führungsabschnitt 11e im Düsenkörper 11 entsprechend ausgestaltet. Der Führungsabschnitt, der stirnseitig im Innenraum 19a des Düsenmundstücks 19 endet, weist eine im rechten Winkel zur Spritzachse s-s angeordnete plane Dichtfläche 11e' auf. Ebenso besitzt die Düsennadel 16 dort einen konischen Abschnitt 16b, der in Richtung auf den Führungsabschnitt eine im rechten Winkel zur Spritzachse s-s angeordnet plane Dichtfläche 16a besitzt. Dadurch ist gewährleistet, daß in diesen Übergangsbereich kein Material ein dringen kann, da die planen Flächen leichter abzudichten sind als entsprechend konisch ausgebildete Dichtflächen, wie sie im Stand der Technik üblich sind.

Rückseitig dringt gemäß Fig. 1 die Rückstromsperre 26 im vordersten Zustand der Förderschnecke bis in den Düsenkanal 13 ein. In diesem Bereich kann es ebenfalls zu Undichtigkeiten und auch zu Verschleiß erscheinungen am Düsenkörper 11 kommen. Um dem vorzubeugen, besitzt der einstückige Düsenkörper 11' gemäß den Fig. 5 und 6 eine am Plastifizierzylinder 10 anliegende fein bearbeitete Preßfläche. Diese Preßfläche ist gemäß Fig. 6 durch einen ringförmigen Ein schnitt 11f in zwei zur Spritzachse s-s konzentrische Ringflächen 11x, 11y aufgespalten. Die äußere Ringfläche 11y besitzt zudem wenigstens einen Einstich 11z, der sich vom ringförmigen Einschnitt 11f nach außen erstreckt. Dadurch wird erreicht, daß zunächst die gesamte Fläche der beiden Ringflächen 11x, 11y für eine Druckbe lastung und damit zur Übertragung der Druckkräfte vorhanden ist. Durch den Einstich wird aber andererseits erreicht, daß die äußere Fläche für Auftriebsbetrachtungen im Hinblick auf die beim Spritz gießen auftretenden Auftriebskräfte nicht zu berücksichtigen ist. Dadurch können einerseits die Kräfte, die beim Anpressen des Düsen körpers in dem Plastifizierzylinder entstehen und insbesondere zyk lisch beim Spritzgießen zu- und abnehmen, über die gesamte fläche aufgebracht werden, bleiben aber dennoch ansonsten außer Betracht.

Um eine Anpressung zuerst im radial innen liegenden Bereich zu erzielen, sind die Ringflächen 11x, 11y unter einem Winkel α an geordnet, der eine Aufweitung nach außen bewirkt, so daß eingedrungenes Material bedarfsweise nach außen gepresst wird und damit zugleich der Anpreßdruck von innen nach außen abnimmt.

Claims

1. Mit einer Verschlußdüse verschließbarer Plastifizierzylinder (10) einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung plastifizierbarer Massen mit

- einem am Plastifizierzylinder (10) stirnseitig festlegbaren, einstückigen Düsenkörper (11) der Verschlußdüse,
- einem im Plastifizierzylinder (10) in einem Raum (R) aufgenom menem Fördermittel (12), wobei sich der Raum (R) in einem axi alen Abschnitt des Düsenkörpers (11) bis auf die lichte Weite eines Düsenkanals (13) und bis zur Düsenmündung (11b) verjüngt, die in einer Spritzachse (s-s) liegt,
- einer Verbindungsmuffe (14), die den Düsenkörper (11) teilweise axial übergreift, am Plastifizierzylinder (10) befestigbar ist und den Plastifizierzylinder umschließt,
- mehreren auf einer Kreislinie angeordnet Gewindebolzen (15), die mit Innengewinden der Verbindungsmuffe (14) radial außen in Eingriff stehen und diesen durchsetzen und dadurch axial abge stützt stirnseitig an Pressflächen (11c) des Düsenkörpers angreifen,
- einer Düsennadel (16), die den Düsenkörper (11) im Bereich der Düsenmündung (11b) bedarfsweise verschließt,
- einer Betätigungseinrichtung für die Düsennadel (16), dadurch gekennzeichnet, daß
- die Düsennadel (16) in der Spritzachse (s-s) liegt,
- die Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Düsennadel (16) radial in den Düsenkörper (11) in eine Ausnehmung (17) bis etwa zur Spritzachse (s-s) eingreift,
- der Düsenkörper (11) mehrere etwa auf einer Kreislinie angeord nete geschwungene Bohrungen (11d) für den Durchtritt des Mate rials im Bereich der Ausnehmung aufweist.

2. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen am Düsenkörper (11) gelagerten, über ein Gestänge (18) gelenkig ansteuerbaren Umlenkhebel (20) aufweist, der auf der dem Gestänge (18) gegenüberliegenden Seite gelenkig mit der Düsennadel (16) verbunden ist.

3. Plastifizierzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß im Düsenkörper (11) stirnseitig ein Düsenmundstück (19) aufgenommen ist, in dessen Innenraum (19a) die geschwungenen Boh rungen (11d) enden.

4. Plastifizierzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (16) in einem Führungsab schnitt (11e) des Düsenkörpers (11) geführt ist, der stirnseitig vorzugsweise im Innenraum (19a) des Düsenmundstücks (19) endend eine im rechten Winkel zur Spritzachse (s-s) angeordnete plane Dichtfläche (11e') aufweist, und daß an der Düsennadel (16) eben falls eine im rechten Winkel zur Spritzachse (s-s) angeordnete plane Dichtfläche (16a) vorgesehen ist.

5. Plastifizierzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückige Düsenkörper (11) eine am Plastifizierzylinder (10) anliegende, fein bearbeitete Preßflä che aufweist, die durch einen ringförmigen Einschnitt (11f) in zwei zur Spritzachse (s-s) konzentrische Ringflächen (11x, 11y) aufgespalten ist und daß wenigstens ein Einstich (11z) in der äußeren Ringfläche (11y) sich vom ringförmigen Einschnitt (11f) nach außen erstreckt.