DE19836871A1 - Rückströmsperre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückströmsperre für eine mit einer Plastifizierschnecke ausgestattete Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Rückströmsperren gehören in den verschiedensten Aus­ führungsformen zum Stand der Technik. Ihnen gemeinsam ist ein Sperrglied, das relativ zur Plastifizierschnecke selbsttätig in axialer Richtung der Schnecke aus einer Offen- in eine Schließ­ stellung bewegt wird, sobald zur Einleitung des Einspritzvorgan­ ges die Schnecke vorwärts bewegt und während des Einspritzvor­ gangs in dem vor der Schneckenspitze befindlichen Dosierraum ein Druck aufgebaut wird. Dadurch wird ein Zurückströmen von Kunst­ stoffmasse in den Bereich der Schneckenstege verhindern und eine erwünschte Volumendosierung der Spritzmasse erzielt.

Aus der DE-PS 32 47 272 ist eine Rückströmsperre bekannt, die über einen vergleichsweise einfach konstruierten Sperring verfügt, der im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Teil besteht, dessen Stirnflächen abgeschrägt sind und als Anschlag­ flächen dienen. Zwischen der ausstoßseitigen Anschlagfläche des Sperrings und dem Schneckenkopf sind über den Umfang Kugeln verteilt, ähnlich wie bei einem Kugellager, um bessere Reibungs­ verhältnisse zu schaffen, so daß die rotierende Schnecke den Sperring nicht in Rotation versetzen kann. Die Kugeln haben außerdem die Funktion, den Sperring in der Offenstellung auf Abstand zu dem Schneckenkopf zu halten, damit die Kunststoffmas­ se durch den Ringspalt zwischen dem Sperring und dem Schnecken­ kopf und anschließend durch die Kugeln hindurch in den Dosier­ raum gelangen kann. Beim Durchströmen der Kugeln erfährt die Kunststoffschmelze einen Kneteffekt, mit dem eine Homogeni­ sierung der Kunststoffschmelze erreicht wird.

Diese Rückströmsperre hat jedoch den Nachteil, daß sie bei Verwendung gefüllter Massen (Glasfasern, Silkate, Quarze) einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Dieser ist eine folge der Reibung zwischen den Füllstoffen und den Kugeln beim Durchströ­ men der gefüllten Kunststoffschmelze durch die Kugeln hindurch. Die Füllstoffe beschädigen die Kugeln derart, daß an der Kugel­ oberfläche Rillen entstehen und im weiteren die beschädigten Kugeln auch die Lauffläche schädigen. Außerdem geht der Abrieb der Kugeln in die Spritzmasse, wodurch die Qualität des ge­ spritzten Teils vermindert wird.

Aus der gattungsbildenden JP 09011291 A ist eine Rückströmsperre mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt, die für die Verarbeitung gefüllter Kunststoffschmelzen besser geeignet ist, als diejenige aus der zuvor genannten DE-PS 32 47 272, da im Endstück des Schneckenkopfes Materialdurchgangsöff­ nungen vorgesehen sind, die mit einem Ringspalt zwischen dem Sperring und dem Schaft des Schneckenkopfs korrespondieren, und die Kugeln außerhalb des Ringspalts zwischen dem Sperring und dem Endstück des Schneckenkopfs angeordnet sind. Der größte Teil der Kunststoffschmelze fließt daher an dem Kugellager vorbei. Es verbleibt jedoch immer noch ein Anteil, der zwischen die Kugeln gedrückt wird. Insbesondere beim Zurückfahren der Plastifizier­ schnecke aus der Schließstellung in die Offenstellung, kann die im Ringspalt und den Materialdurchgangsöffnungen des Endstücks des Schneckenkopfs noch vorhandene Kunststoffschmelze in den Spalt zwischen dem Sperring und dem Endstück des Schneckenkopfs eindringen und damit zwischen die Kugeln gelangen. Ein Einkap­ seln des Kugellagers ist wegen der axialen Relativbewegung zwischen Schneckenkopf und Sperring prinzipiell nicht möglich. Durch die Reibung zwischen den Füllstoffen der Kunststoffschmel­ ze und den Kugeln werden letztere in der bereits genannten Weise beschädigt, was eine verringerte Lebensdauer der Rückströmsperre zur folge hat. Außerdem besteht auch bei dieser Rückströmsperre die Gefahr, daß der Abrieb der Kugeln in die Spritzmasse ge­ langt, wodurch die Qualität des gespritzten Teils vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückströmsperre vorzuschlagen, die für gefüllte Kunststoffschmelzen besonders geeignet ist und eine hohe Lebensdauer bei der Verarbeitung derartiger Kunststoffmassen besitzt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rückströmsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung verzichtet bewußt auf den Kneteffekt, möchte aber gute Reibungsverhältnisse beibehalten, so daß die Verwendung eines Wälzlagers, vorzugsweise als Kugellager, unumgänglich ist, wobei dieses aber hermetisch abgekapselt werden muß, damit die bekannten Nachteile beim Eindringen der gefüllten Kunststoff­ schmelze in das Lager vermieden werden. Dies wird erreicht, indem für die Kunststoffschmelze ein anderer Weg von der Plasti­ fizierschnecke zum Dosierraum und für das Lager eine grundlegend andere Position vorgesehen werden. Hierzu wird gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein oder mehrere Wälzlager zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts und dem Endstück des Schneckenkopfs vorgesehen sind, daß der Sperring eine oder mehrere Materialdurchgangsöffnungen aufweist, und daß die Austrittsöffnungen der Materialdurchgangsöffnungen derart über den Umfang des Sperrings verteilt sind, daß sie sich außerhalb der Querschnittsfläche des Endstücks befinden. Die Kunststoff­ schmelze kann somit durch den Sperring selbst und anschließend durch einen Ringspalt zwischen dem Endstück des Schneckenkopfs und der Zylinderwand des Spritzzylinders hindurch in den Dosier­ raum strömen. Dadurch, daß die Lager zwischen dem ausstoßseiti­ gen Ende des Schafts und dem Endstück des Schneckenkopfs einge­ baut sind, kann prinzipiell keine Kunststoffschmelze durch das Lager strömen. Damit ist eine erhöhte Standzeit der Rückström­ sperre auch bei gefüllten Kunststoffmassen sichergestellt.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Rückströmsperre mit einem Kugellager ausgestattet, bei dem der Kugelkäfig als Massivkäfig ausgebildet ist (Anspruch 2). Um den Verlust des Kneteffekts wenigstens teilweise auszugleichen, wird gemäß Patentanspruch 3 vorgeschlagen, bei den Lagern jeweils einen oder beide Lagerrin­ ge mit einem Hellenschliff zu versehen. Damit wird ein Effekt wie bei einer Schlagbohrmaschine erzielt und durch die Drehbewe­ gung der Schnecke beziehungsweise des Schneckenkopfs erfährt der Sperring eine Vibration in axialer Richtung. Die Ausgestaltung der Rückströmsperre gemäß den Ansprüchen 4 und 5 hat den Vor­ teil, daß der Sperring vergleichsweise einfach hergestellt werden kann, um den neuen Strömungsweg für die Kunststoffschmel­ ze vorzugeben. Hierzu wird die zylindrische Oberfläche des Sperrings an seinem ausstoßseitigen Bereich abgetragen, so daß Bereiche entstehen, in denen ein Spalt zwischen dem Sperring und der Zylinderwand des Spritzzylinders bleibt. Versieht man nun den Sperring mit Materialdurchgangsöffnungen, die in den abge­ tragenen Bereichen enden, kann die Kunststoffschmelze in diesem Bereich durch den Sperring hindurch und anschließend an dem Endstück des Schneckenkopfs vorbei in den Dosierraum gelangen. Die Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen 8 bis 10 bieten den Vorteil, daß die einzelnen Teile der Rückströmsperre leicht austauschbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Drucklagerrückströmsperre mit einem auf den Schaft aufgezogenen und gekapselten Doppellageör in eingebautem Zustand in einem Längsschnitt,

Fig. 2 ein Lagerring mit einem Wellenschliff.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drucklagerrückströmsperre in eingebautem Zustand. In einem Spritzzylinder 1 einer Spritzgieß­ maschine zur Bearbeitung von Kunststoffen ist eine Schnecke 2 zum Plastifizieren und Fördern des Kunststoffes angeordnet. Auf deren vorderem (linken) Ende ist ein Schneckenkopf 3 befestigt, der aus einem vorderen Endstück 13, im wesentlichen konusartiger Form, und einem glatten zylindrischen Schaft 4 besteht. Der Schaft 4 ist mit einem Gewindeendstück 19 ausgestattet, so daß er in die Schnecke 2 eingeschraubt werden kann. Ferner ist ein Druckring 21 am hinteren (rechten) Ende des Schaftes vorgesehen und auf der Schnecke 2 befestigt, der eine Anschlagfläche 8 aufweist. Der Schaft 4 wird von einem an der Zylinderwand 6 anliegenden Sperring 5 umfaßt, wobei ein Ringspalt 22 gebildet wird. Die schneckenseitige Stirnfläche 23 des Sperrings 5 ist parallel zu der Anschlagfläche 8 ausgebildet, so daß sie in der Schließstellung bündig an der Anschlagfläche 8 anliegt und ein Rückströmen der Kunststoffmasse in den Bereich der Plastifizier­ schnecke verhindert wird. In der Offenstellung hingegen liegt zwischen der schneckenseitigen Stirnfläche 23 des Sperrings und der schneckenseitigen Anschlagfläche 8 des Druckrings 21 ein Spalt vor, durch den die Kunststoffmasse in den Ringspalt 22 zwischen dem Sperring 5 und dem Schaft 4 eindringen kann (siehe Pfeile). Zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts 4 und dem Endstück 13 des Schneckenkopfs 3 ist ein Doppellager 9, 9' vollständig im Schneckenkopf 3 integriert und hermetisch gekap­ selt, so daß in keinster Weise Kunststoffmasse das Lager und dessen Kugeln durchströmen kann. Dadurch wird die Lebensdauer des Lagers gerade bei gefüllten Kunststoffmassen erheblich verlängert. Die dargestellte Ausführungsform verfügt über zwei als Kugellager ausgebildete Wälzlager 9 und 9', jeweils mit Lagerringen 17, 18 und Kugeln 15. Das Endstück 13 des Schnecken­ kopfs 3 ist zweistückig ausgeführt und besteht aus einem ersten schneckenseitigen Teilstück 25 und einem zweiten ausstoßseitigen Teilstück 26. Das schneckenseitige Teilstück 25 weist ein Ringteil 27 auf, das zwischen die Lager 9 und 9' eingreift. Die beiden Lager 9 und 9' sowie das Teilstück 25 sind auf dem Schaft 4 aufgeschraubt. Zur Kapselung der Lager 9 und 9' dient schneckenseitig ein Hochdruckdichtring 29 und ausstoßseitig ein zwischen den Teilstücken 25 und 26 angeordneter Dichtring 28. Der Sperring 5 weist eine abgeschrägte Stirnfläche 24 auf, die in der Offenstellung des Sperrings dicht an der gegenüberliegen­ den und entsprechend ausgebildeten Anschlagfläche 7 am Teilstück 25 anliegt.

In dieser Offenstellung kann die Kunststoffmasse durch den Ringspalt 22 und die Materialdurchgangsöffnungen 11 über die Materialaustrittsöffnungen 12 in den Dosierraum gelangen. Wenn sich die Schnecke nach vorne in die Schließstellung bewegt, gelangen die Anschlagflächen 8 des Druckrings 21 und die schneckenseitige Stirnfläche 23 des Sperrings in Kontakt und dichten den schneckenseitigen Raum des Zylinders gegen den Dosierraum ab. Bei dieser Bewegung lösen sich die Flächen 7 und 24 voneinander und das Endstück 13, bestehend aus den Teil­ stücken 25 und 26, wird nach vorne geschoben. In der Offenstel­ lung (wie dargestellt) ruht das Endstück 13 bei rotierender Schnecke 2, da die Fläche 7 des Teilstücks 25 und die Fläche 24 des Sperrings 5 zusammengepreßt werden. Erst in der Schließstel­ lung, wenn das Teilstück 25 und der Sperring 5 voneinander gelöst werden, kann das Endstück 13 an der Rotation der Schnecke teilnehmen. Die in Fig. 1 dargestellte Drucklagerrückströmsperre erlaubt außerdem einen einfachen Austausch der einzelnen Teile, ohne daß die gesamte Schnecke ausgebaut werden müßte. Nach Entfernen des konischen Endstücks 13 kann der Sperring 5 entnom­ men werden. Danach kann - bei Bedarf - der Schaft 4 vom ausstoßseitigen Ende der Schnecke 2 gelöst werden.

Fig. 2 zeigt einen Lagerring mit einem Wellenschliff, wodurch sich ein Effekt wie bei einer Schlagbohrmaschine einstellt und durch die Drehbewegung der Schnecke bzw. des Schneckenkopfs erfährt der Sperring eine Vibration in axialer Richtung. Hier­ durch wird ein gewisser Kneteffekt der Kunststoffmasse im Dosierraum erzielt.

Bezugszeichenliste

1

Spritzzylinder

2

Plastifizierschnecke

3

Schneckenkopf

4

zylindrischer Schaft

5

Sperring

6

Zylinderwand

7

erste ausstoßseitige Anschlagfläche (Offenstellung)

8

zweite schneckenseitige Anschlagfläche (Schließstellung)

9

,

9

' Wälzlager

10

- nicht besetzt -

11

Materialdurchgangsöffnungen (Bohrungen)

12

Materialaustrittsöffnungen

13

Endstück des Schneckenkopfs

14

ebene Bereiche des Sperrings (Flächen)

15

Kugeln

16

- nicht besetzt -

17

,

18

Lagerringe

19

Gewindeschaft

21

Druckring

22

Ringspalt

23

schneckenseitige Stirnfläche des Sperrings

24

ausstoßseitige Stirnfläche des Sperrings

25

schneckenseitiges Teilstück des Endstücks

13

26

ausstoßseitiges Teilstück des Endstücks

13

27

Ringteil des Teilstücks

25

28

Dichtring

29

Hochdruckdichtring

Claims (10)

1. Rückströmsperre am ausstoßseitigen Ende einer in einem Spritzzylinder (1) geführten Plastifizierschnecke (2) einer Kunststoff verarbeitenden Spritzgießmaschine mit einem Schneckenkopf (3), der ein Endstück (13) und einen zylindrischen Schaft (4) aufweist, einem den Schaft (4) umfassenden Sperring (5), dessen axiale Länge kleiner als die Schaftlänge ist, der mit dem Schaft (4) einen Ringspalt (22) ausbildet, der an der Zylinderwand (6) des Spritzzylinders (1) anliegt und in diesem zwischen einer ersten Endstellung (Offenstellung), in der der Sperring (5) an einer ersten Anschlagfläche (7) am ausstoßseiti­ gen Ende des Schaftes (4) anliegt und einer zweiten Endstellung (Schließstellung), in der der Sperring (5) an einer zweiten Anschlagfläche (8) am entgegengesetzten Ende des Schaftes (4) anliegt, bewegbar ist, und wobei Wälzlager (9, 9'), vorzugsweise Kugellager (15, 17, 18), vorgesehen sind, damit in der Offenstel­ lung eine Rollreibung zwischen dem Sperring (5) und der Plasti­ fizierschnecke (2) bei deren Rotation vorliegt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein - oder mehrere Wälzlager (9, 9') zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts (4) und dem Endstück (13) des Schneckenkopfs (3) vorgesehen sind, daß der Sperring (5) eine oder mehrere Materialdurchgangsöffnungen (11) aufweist, und daß die Austrittsöffnungen (12) der Materialdurchgangsöffnungen (11) derart über den Umfang des Sperrings (5) verteilt sind, daß sie sich außerhalb der Querschnittsfläche des Endstücks (13) befin­ den.

2. Rückströmsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager einen Wälzlagerkäfig aufweist, der als Massiv­ käfig ausgebildet ist.

3. Rückströmsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei den Lagern (9, 9') jeweils ein oder beide Lagerringe (17, 18) einen Wellenschliff aufweisen.

4. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sperring (5) einen oder mehrere Bereiche (14) aufweist, an denen seine der Zylinderwand (6) des Spritzzylinders (1) zugewandte Oberfläche abgetragen ist, insbesondere zu ebenen Flächen, und daß die Austrittsöffnungen (12) in diesen Bereichen (14) liegen.

5. Rückströmsperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß sich zwischen den abgetragenen Bereichen (14) Reste der zylindrischen Oberfläche des Sperrings (5) befinden.

6. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (12) an der ausstoßseitigen Stirnfläche des Sperrings (5) vorgesehen sind.

7. Rückströmsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Materialdurchgangsöffnungen (11) als Bohrungen in der Wand des Sperrings (5) ausgebildet sind.

8. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schaft (4) und die Plastifizier­ schnecke (2) einstückig ausgebildet sind und daß das Endstück (13) lösbar am Schaft (4) befestigt ist.

9. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (4) lösbar am ausstoß­ seitigen Ende der Plastifizierschnecke (2) befestigt ist.

10. Rückströmsperre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Endstück (13) lösbar am Schaft (4) befestigt ist.