DE202010017853U1

DE202010017853U1 - Dichtungsanordnung für eine Seitenangussdüse in einem Spritzgießsystem

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Publication number: DE202010017853U1
Application number: DE201020017853
Authority: DE
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: CN101786315A; US7845936B2; US20100183762A1; CN101786315B; EP2228194B1; EP2228194A1

Abstract

Ein Spritzgießsystem, umfassend: einen Verteiler (106) mit einem Schmelzekanal (107) zum Aufnehmen eines Schmelzestroms; eine Düse (102), die in einer Öffnung in einer Formplatte (108) angeordnet ist und einen Schmelzekanal (103) in Fluidverbindung mit dem Verteilerschmelzekanal (107) aufweist, die Düse (102) weist einen ersten Außendurchmesser, der sich entlang einer ersten Länge der Düse (102) erstreckt, um einen Düsenkörperbereich (214) zu definieren, und einen zweiten geringeren Außendurchmesser auf, der sich entlang einer zweiten Länge der Düse (102) erstreckt, um einen Zapfenbereich (112, 712) zu definieren, so dass zwischen dem Düsenkörperbereich (214) und dem Zapfenbereich (112, 712) der Düse (102) eine Schulter (213) ausgebildet ist; eine Vielzahl von Düsenspitzen (116), die sich radial von dem Düsenkörperbereich (214) erstrecken, wobei jede Düsenspitze (116) in Fluidverbindung mit einem entsprechenden Formhohlraum (101) steht; und ein Abstandselement (104, 704) mit einer stromaufwärtigen Fläche (215), die eine stromabwärtige Fläche (218) des Verteilers...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Spritzgießsystem und im Besonderen auf eine Dichtungsanordnung zwischen einem Heißläuferverteiler und einer Düse um eine thermische Ausdehnung aufzunehmen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einer Mehrfachhohlraum-Spritzgießvorrichtung ist ein Heißläuferverteiler zum Übertragen eines Schmelzestroms aus formbarem Material an eine Vielzahl von Heißläuferdüsen vorgesehen. Die Wärmeausdehnung kann zum Verwinden des Verteilers führen. Als Folge variiert der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Verteilers und jeder einer Vielzahl von Formhohlräumen, wodurch jede Düse einzigartigen Betriebsbedingungen ausgesetzt ist, die von der Anordnung der Düse in Bezug auf den Verteiler abhängen. Als solche führt die thermische Ausdehnung zu einer unterschiedlichen Dichtkraft, die sowohl in der Schnittstelle zwischen der Düse und dem Verteiler als auch zwischen der Düse und der Formangussöffnung wirkt. Wenn der Verteiler „schwimmt”, wobei ein Kopf der Düse in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Verteilers steht, aber nicht daran angebracht ist, kann ein ungleichmäßiger Dichtungszustand dazu führen, dass die unter Druck stehende Schmelze an der Schnittstelle zwischen dem Verteiler und der Düse und/oder in dem Formangussöffnungsbereich um die Düsendichtungen herum austritt. Wenn die Düsen in dem Verteiler eingeschraubt sind, kann ein ungleichmäßiger Dichtungszustand immer noch dazu führen, dass die unter Druck stehende Schmelze im Bereich der Formangussöffnung austritt.
Viele Düsenausführungen verlassen sich auf die thermische Ausdehnung der Düsen, um eine Abdichtung an der Formangussöffnung sowie an der Schnittstelle zwischen Düse und Verteiler bereitzustellen, die durch die Verwendung von einer oder mehreren Druckscheiben zwischen der Rückenplatte und einer stromaufwärtigen Oberfläche des Verteilers verstärkt werden kann. Jedoch sind in einer Spritzgießvorrichtung mit Seitenangussdüsen, in der die Düsen eine Anzahl von sich radial erstreckenden oder horizontalen Düsenspitzen aufweisen, die sich radial erstreckenden Spitzen im Allgemeinen axial in ihrer Position fixiert, um so mit der Formangussöffnung ausgerichtet zu sein, wodurch die herkömmlichen Seitenangussdüsen gegenüber einer thermischen Ausdehnung geschützt sind. Wenn die sich radial erstreckenden Spitzen axial in ihrer Position fixiert sind, kann eine Leckage zwischen der Spitze und der Formangussöffnung oder der Spitze und der Düse neu aufgrund der großen Kräfte auftreten, die unter Betriebsbedingungen auf die Spitzen wirken. Eine Leckage kann an der Schnittstelle zwischen Düse und Verteiler ebenfalls deshalb auftreten, weil in einem herkömmlichen Seitenangusssystem, das keine thermische Ausdehnung der Düse zulässt, Druckscheiben, die üblicherweise die Dichtung an dieser Schnittstelle unterstützen, wirkungslos sind, da solche Druckscheiben nicht ohne die Änderungen der durch die thermische Ausdehnung auf die Düse wirkenden Kräfte funktionieren.
Obwohl im Stand der Technik Lösungen existieren, die auf die Abdichtung von Seitenanguss-Spritzgießsystemen gerichtet sind, besteht weiterhin ein Bedarf eine Dichtungsverbindung zwischen einem Heißläuferverteiler und einer Seitenangussdüse bereitzustellen, die einen Teil der thermischen Ausdehnung der Düse und einen Teil der Ablenkung des Verteilers aufnimmt, ohne eine variable oder übermäßige Wirkkraft zu erfordern, die zwischen der Düse und dem Verteiler oder der Düse und einer Formangussöffnung eines Spritzgießsystems wirkt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung sind auf eine Spritzgießvorrichtung mit einer Dichtungsanordnung zwischen einem Heißläuferverteiler und einer Seitenangussdüse gerichtet, die während des Betriebs einen Teil der thermischen Ausdehnung aufnimmt. Ein Abstandselement ist axial in seiner Position zwischen dem Verteiler und einer Formplatte fixiert, wobei die Düse in einer Öffnung der Formplatte sitzt. Die Düse umfasst einen Zapfenbereich mit einem reduzierten Durchmesser an einem stromaufwärtigen Ende, der in einer teleskopischen/verschiebbaren Beziehung mit einer Bohrung des Abstandselements steht. Die Düse umfasst sich radial erstreckende Düsenspitzen, die axial in ihrer Position an einem stromabwärtigen Ende der Düse fixiert sind und die in einer Fluidverbindung mit den jeweiligen Formangussöffnungen und entsprechenden Formhohlräumen stehen. Im kalten Zustand existiert zwischen einer Schulter der Düse nahe des Zapfenbereichs und einer entsprechenden Oberfläche der Abstandselementsbohrung ein Spalt G. Unter Betriebsbedingungen wird durch die in ihrer Position axial fixierten Abstandselemente und die Düsenspitzen eine thermische Ausdehnung der Düse einer Richtung des Verteilers durch den Spalt aufgenommen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und andere Merkmale sowie Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und den in den beigefügten Zeichnungen dargestellt Ausführungsformen ersichtlich. Die beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind und einen Teil der Spezifikation bilden, dienen ferner dazu, das Grundprinzip der Erfindung zu erklären und einen Fachmann in der einschlägigen Technik in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich.
1 ist eine Querschnittansicht einer Seitenanguss-Spritzgießvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Spritzvorrichtung aus 1.
3 ist die Spritzgießvorrichtung aus 2 modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist die Spritzgießvorrichtung aus 2 modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist die Spritzgießvorrichtung aus 2 modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist die Spritzgießvorrichtung aus 2 modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist die Spritzgießvorrichtung aus 2 modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A ist eine Explosionsansicht eines stromaufwärtigen Teils der Düse und des Abstandselements aus 7.
8 ist die Spritzgießvorrichtung aus 7 weiter modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A ist die Spritzgießvorrichtung aus 8 weiter modifiziert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen, identische oder funktional ähnliche Bauteile kennzeichnen. Auch entspricht in den Figuren die ganz linke Ziffer jeder Bezugsnummer der Figur, in der die Bezugsnummer zum ersten Mal verwendet wird. Während besondere Konfigurationen und Anordnungen diskutiert werden, ist es selbstverständlich, dass dies nur aus erläuternden Gründen geschieht. Für einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ist es offensichtlich, dass andere Konfigurationen und Anordnungen verwendet werden können, ohne sich von dem Wesen und Umfang der Erfindung zu entfernen.
In der folgenden Beschreibung werden richtungsweisende Begriffe in Bezug auf eine Position oder Richtung relativ zu einer stationären Platte einer Spritzgießmaschine genutzt. „Vorwärts” oder „vorne” beziehen sich auf eine Position im Abstand von oder in eine Richtung weg von der stationären Platte. „Rückwärts” und „hinten” beziehen sich auf eine Position in der Nähe von oder in eine Richtung auf die stationäre Platte. Zusätzlich beziehen sich „stromaufwärs” und „stromabwärts” auf die Richtung der Strömung eines Schmelzestroms von formbarem Material.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Mehrfachhohlraum-Seitenanguss-Spritzgießvorrichtung 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Allgemein umfasst eine Seitenanguss-Spritzgießvorrichtung 100 mehrere Düsen 102, von den zwei in 1 gezeigt sind, die mit einem Heißkanalverteiler 106 verbunden sind, um davon einen Schmelzestrom von formbarem Material zu erhalten.
Diese Düse 102 ist in einer Öffnung 109 in Formplatten 108, 110 angebracht und umfasst einen Düsenschmelzekanal 103 zum Aufnehmen des Schmelzestroms aus einem Verteilerschmelzekanal 107 und zum Fördern des Schmelzestroms über Formangussöffnungen 111 an Formhohlräume 101. Düsen 102 umfassen Düsenheizer 126, die durch unabhängige Thermoelemente (nicht gezeigt) überwacht und gesteuert werden, und der Verteiler 106 umfasst einen Verteilerheizer 130. Die Düsenheizer 126 und der Verteilerheizer 130 sind vorgesehen, um den Schmelzestrom von formbarem Material innerhalb der entsprechenden Schmelzekanäle 103, 107 auf einer geeigneten Verarbeitungstemperatur zu halten.
Die Formhohlräume 111 sind zwischen entsprechenden Hohlraumeinsätzen 154, 154' und Formkernen 156 ausgebildet. Der eine Hohlraumeinsatz 154 ist in einer Formplatte 108' angeordnet und weist demgegenüber Dichtungen 150 und Kühlkanäle 152 auf. Der andere Hohlraumeinsatz 154 ist in der Formplatte 110 angeordnet. Jeder Formkern 156 wird von einem Formeinsatz 158 an seinem Platz gehalten. Die Formhohlräume 101 sind radial um die Düse 102 angeordnet und eine Düsenspitze 106, die an einem stromabwärtigen Ende der Düse 102 angeordnet ist, ist mit einer entsprechenden Formangussöffnung 111 ausgerichtet. Als solches ist die Anordnung der Düsenspitzen 116 im Allgemeinen in Bezug auf die Formplatten 108, 110 und 108' fixiert.
Wie in 1 dargestellt, ist der Verteiler 106 von einer Rückenplatte 151 und der Formplatte 108 durch einen isolierenden Luftspalt beabstandet, der dazwischen durch Druckscheiben 115 und einen Positionierring 157 gehalten wird. Entsprechende Druckscheiben, die für die Verwendung in den Ausführungsformen dieser Erfindung geeignet sind, sind in dem Patent US 5,125,827 von Gellert offenbart, das durch die Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist. Eine Angussbuchse 153 ist an der Rückenplatte 151 befestigt und umfasst einen Schmelzeeinlass 159, der eine verschiebbare/teleskopierbare Verbindung mit dem Verteiler 106 ermöglicht. Diese Verbindung nimmt einen Teil der thermischen Ausdehnung des Verteilers 106 und der Düse 102 in einer axialen Richtung auf. Dabei ist eine axiale thermische Ausdehnung der Düse 102 in der Richtung der Formhohlräume 101 durch die relativ feste Position der Düsenspitzen 116 beschränkt. Um die Düsenspitzen 116 davon abzuhalten, während des Betriebs der Spritzgeißvorrichtung 100, die Belastung sowohl des Verteilers 106 als auch der Seitenangussdüsen 102 zu tragen, umfasst die Düse 102 einen Zapfenbereich 112, der in einer verschiebbaren/teleskopierbaren Anordnung mit einem Abstandselement 104 steht, das in einer Position zwischen dem Verteiler 106 und der Formplatte 108 axial fixiert ist, wie weiter unten detaillierter beschrieben. Aufgrund der belastenden und sich wiederholenden Natur des Spritzgießprozesses nimmt eine solche Anordnung zwischen dem Verteiler 106 und den Düsen 102 Belastungszustände auf, die sonst zu einer Fehlausrichtung der Düsenspitzen 116 in Bezug auf die entsprechenden Formangussöffnung 111 und/oder zu einem übermäßigen Verschleiß der Düsenspitzen 116 führen können, wodurch eine Leckage verhindert sowie die Reparatur und Wartung dieser Bauteile reduziert werden.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Spritzgießvorrichtung 100 aus 1. Die Düse 102 umfasst einen Düsenkörper 214, der zwischen einem Düsenzapfenbereich 112 und einem stromabwärtigen Ende 205 der Düse 102 definiert ist, und einen Düsenschmelzekanal 103 aufweist, der mittig sowohl durch den Zapfenbereich 112 als auch den Düsenkörperbereich 214 angeordnet ist. Die Düsenspitzen 116 erstrecken sich radial von einem stromabwärtigen Ende 205 des Düsenkörperbereichs 214. Jede Düsenspitze 116 umfasst ein Düsenspitzenbauteil 225 mit einem Schmelzekanal 229, um den Schmelzestrom von dem Düsenschmelzekanal 103 über eine Formangussöffnung 111 an einen Formhohlraum 101 zu fördern, und ein Übertragungsdichtungsbauteil 227, das das Düsenspitzebauteil an dem Düsenkörperbereich 214 hält. In der in 2 gezeigten Anordnung umfasst jedes Übertragungsdichtungsbauteil 227 ein Gewinde zum Eingriff in ein entsprechendes Gewinde in einer Seitenbohrung 231 des Düsenkörperbereichs 214. Jedes Übertragungsdichtungsbauteil 227 steht in Kontakt mit einem Bereich der Formhohlraumeinsätze 154, 154, die die Formangussöffnung 111 umgeben, um das Düsenspitzenbauteil 225 mit der Formangussöffnung 111 auszurichten und gegen eine Schmelzeleckage um die Formangussöffnung 111 herum abzudichten. Ein mittiger Zentrierstempel 226 erstreckt sich von einem stromabwärtigen Ende 105 des Düsenkörperbereichs 214 und passt in eine entsprechende Aussparung 228 in dem Hohlraumeinsatz 154 hinein, um die Düsenspitzen 116 mit der Formangussöffnung 111 auszurichten. Der mittige Zentrierstempel 226 sorgt für eine angemessene Höhe der Düsenspitzen 116 in Bezug auf die Formangussöffnung 111, um eine ordnungsgemäße Zentrierung derselben zu ermöglichen. Ein den mittigen Zentrierstempel 226 umgebendes ringförmiges Isolierbauteil 233 ist zwischen einem stromabwärtigen Ende 205 des Düsenkörperbereichs 214 und dem Hohlraumeinsatz 154 angeordnet. Es ist selbstverständlich für einen Fachmann in der Technik der Werkzeugkonstruktion, dass der Formhohlraum 101 durch eine oder mehrere Formhohlraumplatten statt durch Formhohlraumeinsätze 154, 154' ausgebildet werden könnte, ohne sich von dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. In einer solchen alternativen Ausgestaltung würde ein Übertragungsdichtungsbauteil eine Fläche der Formhohlraumplatten um die Formangussöffnung herum berühren und mit diesen in der vorher diskutierten Weise ausgerichtet sein.
Obwohl die Düsenspitzen 116 sich direkt von oder in Ausrichtung mit dem sich radial erstreckenden Bereich des Düsenschmelzekanals 103 erstrecken und senkrecht zu der Seitenfläche des Düsenkörperbereichs 214 stehen, ist es selbstverständlich, dass die Düsenspitzen 116 sich in jedem beliebigen Winkel von dem sich radial erstreckenden Bereich des Düsenschmelzekanals 103 und/oder von der Seite oder der vorderen Fläche des Düsenkörperbereichs 214 erstrecken können, ohne sich von dem Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Eine beispielhafte zweiteilige Düsendichtungsanordnung, die in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in dem Patent US 5,299,928 von Gellert offenbart, das durch die Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen ist.
Das Abstandselement 104 weist eine stromaufwärtige Oberfläche 215, die eine stromabwärtige Oberfläche 218 des Verteilers 106 berührt, sowie ein stromabwärtiges Ende 217 auf, das in einem ringförmigen Sitz 219 in der Formplatte 108 angeordnet ist, um axial in seiner Position fixiert zu sein. Das stromabwärtige Ende 217 ist der einzige Bereich des Abstandselements 104, das in Kontakt mit der Formplatte 108 steht, um einen Wärmeverlust von dem Verteiler 106 und der Düse 102 zu minimieren. Eine innere Oberfläche des Abstandselements 104 weist eine abgestufte Bohrung 220 auf mit einem ersten Bohrungsbereich 222 mit einem ersten Durchmesser 101, der verschiebbar ein stromabwärtiges Ende des Düsenkörperbereichs 214 mit einem Außendurchmesser 001 aufnimmt. Die abgestufte Bohrung 220 des Abstandselements definiert auch einen zweiten Bohrungsbereich 224 mit einem zweiten Durchmesser 102, der kleiner ist als der erste Durchmesser 101, der verschiebbar einen Zapfenbereich 112 mit einem Außendurchmesser OD2, der kleiner ist als der Außendurchmesser OD1, aufnimmt. Eine ebene Oberfläche 223 ist zwischen den ersten und zweiten Bohrungsbereichen 222, 224 definiert, während eine entsprechende Schulter 213 zwischen dem Zapfenbereich 112 und dem Düsenkörperbereich 214 definiert ist. In einem kalten Zustand, d. h. wenn die Spritzgießvorrichtung 100 sich unterhalb einer Betriebstemperatur befindet, besteht zwischen der Düsenschulter 213 und der ebenen Oberfläche 223 der Abstandselementsbohrung 220 ein Spalt G, der so dimensioniert ist, um eine thermische Ausdehnung des Spritzgießsystems 100 aufzunehmen. Entsprechend ist im kalten Zustand ein stromaufwärtiges Ende 271 des Zapfenbereichs 112 von einer stromabwärtigen Oberfläche 218 des Verteilers 106 beabstandet, um eine gleitende Bewegung des Zapfenbereichs 112 in dem zweiten Bohrungsbereich 224 zu erlauben, wenn das System auf eine Betriebstemperatur gebracht wird, wie weiter unten diskutiert.
Während des Betriebs wird eine thermische Ausdehnung des Verteilers 106 und der Düse 102 in axialer Richtung durch den Spalt G zwischen der Düse 102 und der Abstandselementsbohrung 200 aufgenommen. In solch einer Anordnung wird eine erforderliche axiale thermische Ausdehnung durch die Bereitstellung einer verschiebbaren/teleskopierbaren Anordnung zwischen dem Abstandselement 104 und der Düse 102 aufgenommen, wobei im Besonderen in Bezug auf die Ausführungsform in 2, der Zapfenbereich 112 und das stromaufwärtige Ende des Düsenkörperbereichs 214 in dem ersten bzw. zweiten Bohrungsbereich 222, 224 des Abstandselements gleiten können, und dadurch das stromaufwärtige Ende 271 des Zapfenbereichs 112 näher an oder in Kontakt mit der stromabwärtigen Oberfläche 218 des Verteilers 106 zu bewegen. Da eine axiale thermische Ausdehnung der Düse 102 in Richtung der Formhohlräume 101 durch den mittigen Zentrierstempel 226 beschränkt ist, tritt die thermische Ausdehnung der Düse 102 im Wesentlichen in der Richtung des Pfeils AE in 2 auf. Folglich tragen die Düsenspitzen 116 während des Betriebs der Spritzgießvorrichtung 100 nicht die Last sowohl des Verteilers 106 als auch der Düse 102. Ein weiteres Merkmal der Verwendung eines Abstandselements 104 in dieser Weise ist, dass es eine frontseitige Montage der Düse 102 zulässt.
Die 3 bis 8 ähneln der Spritzgießvorrichtung 100 aus 1, jedoch werden verschiedene Modifikationen in Übereinstimmung mit weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfasst. Die in den 3 bis 8 auftretenden Merkmale, die mit den zuvor mit Bezug auf die Ausführungsform aus 1 und 2 beschriebenen Merkmalen gleich sind, werden unten nicht weiter beschrieben.
In der Ausführungsform der 3 umfasst eine Spritzgießvorrichtung 300 ein Spannungselement 330, das in einem Spalt „G” zwischen der Düsenschulter 213 und dem ringförmigen Sitz 223 des Abstandselements angeordnet ist. Das Spannungselement 330 hilft den Dichtungskontakt zwischen der stromaufwärtigen Oberfläche 215 des Abstandselements 104 und der stromabwärtigen Oberfläche 218 des Verteilers 106 vor und während des Betriebs zu erhalten. Das Spannungselement 330 kann wie in den 3, 5, 7 und 8 gezeigt, eine Feder sein und es kann in anderen Ausführungsformen eine Kegelscheibe oder ein metallischer O-Ring sein, wie in 8b gezeigt.
In der Ausführungsform in 4 umfasst die Spritzgeißvorrichtung 400 eine Düse 402 mit einem Düsenkörperbereich 414 ohne einen sich von einem distalen Ende 405 davon erstreckenden mittigen Zentrierstempel. Daher steht die Düse 402 nicht in Kontakt mit den Formplatten 108, 110 oder den Hohlraumeinsätzen 154, 154', außer durch die Düsenspitzen 116 und das Abstandselement 104, und minimiert dadurch die Wärmeverluste davon. Eine axiale thermische Ausdehnung der Düse 402 in Richtung der Formhohlräume 110 ist durch den Eingriff der Übertragungsdichtung 227 mit den Formhohlraumeinsätzen 154, 154' begrenzt.
In den Ausführungsformen der 2 bis 4 weisen die Düsenheizer 126 Heizelemente auf, die in einer Nut in den Düsenkörperbereichen 214, 414 positioniert sind, die sich von einem stromaufwärtigen Ende des Düsenkörperbereichs 214 bis zu den Düsenspitzen 116 erstreckt. In der Ausführungsform der 5 weist die Düse 502 einen Düsenheizer 526 auf, der ein Heizelement-Segment 535 umfasst, das um den Düsenkörperbereich 514 stromabwärts der Düsenspitzen 116 und/oder in einer Nut in der stromabwärtigen Endfläche 505 des Düsenkörperbereichs 514 angeordnet ist.
In der Ausführungsform der 6 umfasst die Düse 602 eine Nut innerhalb des Düsenkörperbereichs 614, die sich von einem stromaufwärtigen Ende des Düsenkörperbereichs 614 bis stromabwärts der Düsenspitzen 616 erstreckt. Dementsprechend weist der Düsenheizer 626 ein Heizelement-Segment auf, das in der Nut stromabwärts der Düsenspitzen 616 positioniert ist. Ähnlich wie die Düse 402 der Spritzgießvorrichtung 400 weist die Düse 602 einen Düsenkörperbereich 614 ohne einen sich von einem distalen Ende 605 daran erstreckenden mittigen Zentrierstempel. Jedoch ist in der Ausführungsform der 6 jede Düsenspitze 616 ein einzelnes Bauteil, das direkt mit einer entsprechenden Seite des Düsenkörperbereichs 614 verbunden ist, entweder durch Verschrauben oder Hartlöten, und kein Übertragungsdichtungsteil umfasst. Die Düsenspitzen 616 berühren das Formbauteil in der Nähe der Formangussöffnung 111, um die Ausrichtung der Düsenspitzen 616 mit den Formangussöffnungen 111 sicherzustellen. Um die Ausrichtung der Düse 602 mit der Öffnung 109 zu erhalten und, im Besonderen, um die Ausrichtung der Düsenspitzen 616 mit den Formangussöffnungen 111 sicherzustellen, umgibt eine Positionierhülse 640 den Düsenkörperbereich 614 stromaufwärts der Düsenspitzen 616. Die Positionierhülse 640 weist einen umlaufenden Vorsprung 641 für den Eingriff in einen ringförmigen Sitz 664 in dem Formhohlraumeinsatz 654' auf. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Positionierhülse 640 aus H13 oder Werkzeugstahl hergestellt sein. Dabei ist hier ein optionaler Isolierring 644 gezeigt, der zwischen dem umlaufenden Vorsprung 641 der Positionierhülse und dem ringförmigen Sitz 646 positioniert ist, und der bei der Verhinderung eines Wärmeverlusts von der Düse 602 durch die Positionierhülse 640 hilft.
In der in den 7 und 7A gezeigten Ausführungsform umfasst die Düse 702 des Spritzgießsystems 700 einen Zapfenbereich 712, einen Düsenkörperbereich 714 und einen sich radial erstreckenden Flanschbereich 760, der zwischen dem Zapfenbereich 712 und dem Düsenkörperbereich 714 angeordnet ist. Der Zapfenbereich 712 weist ein stromaufwärtiges Segment 762 mit einem ersten Außendurchmesser OD1 und ein stromabwärtiges Segment 764 mit einem zweiten Außendurchmesser OD2 auf, der größer ist als der erste Außendurchmesser OD1, so dass zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Segmenten 762, 764 des Düsenzapfenbereichs eine Stufe 713 definiert ist. Der sich radial erstreckende Flanschbereich 760 weist einen dritten Außendurchmesser OD3 auf, der größer ist als der zweite Außendurchmesser OD2, so dass zwischen dem stromabwärtigen Segment 764 des Düsenzapfenbereichs und dem Flanschbereich 760 eine Schulter 766 ausgebildet ist.
Wie in den vorherigen Ausführungsformen weist das Abstandselement 704 eine stromaufwärtige Oberfläche 715, die eine stromabwärtige Oberfläche 218 des Verteilers 106 berührt und dagegen abdichtet, sowie eine stromabwärtige Oberfläche 717 auf, die in einem ringförmigen Sitz 219 in der Formplatte 108 angeordnet ist. Das Abstandselement 704 weist eine Bohrung 720 mit mindestens einem ersten Bereich mit einem ersten Innendurchmesser ID1, einem zweiten Bereich 724 mit einem zweiten Innendurchmesser ID2 und einem dritten Bereich 761 mit einem dritten Innendurchmesser ID3 auf, so dass eine erste ebene Oberfläche 723 zwischen den ersten und zweiten Bereichen 722, 724 der Bohrung und eine zweite ebene Oberfläche 763 zwischen den zweiten und dritten Bereichen 724, 761 der Bohrung ausgebildet sind. Der erste Außendurchmesser OD1 ist im Wesentlichen gleich dem ersten Innendurchmesser ID1, so dass das stromaufwärtige Segment 762 des Düsenzapfenbereichs so dimensioniert ist, um verschiebbar im ersten Bohrungsbereich 722 des Abstandselements aufgenommen zu sein. Das Spannungselement 330 ist, wie gezeigt, zwischen der Düsenschulter 766 und der zweiten ebenen Oberfläche 763 der Abstandselementsbohrung positioniert, wobei eine optionale Isolierhülse 767 um das stromabwärtige Segment 764 des Düsenzapfenbereichs und an der Düsenschulter 766 angeordnet ist. Wie in der Ausführungsform der 3 unterstützt das Spannungselement 330 den Dichtungskontakt zwischen der stromaufwärtigen Oberfläche 715 des Abstandselements 704 und einer stromabwärtigen Oberfläche 218 des Verteilers 106 vor und während des Betriebs aufrecht zu halten. In der Ausführungsform der 7 stellt die Isolierhülse 767 einen Kontakt mit dem zweiten Bohrungsbereich 724 des Abstandselements her, um die Ausrichtung der Düse 702 zu unterstützen, während die Wärmeverluste an die Formplatte 108 reduziert sind. In einer Ausführungsform ohne eine Isolierhülse 767 kann der zweite Außendurchmesser OD2 im Wesentlichen gleich sein mit dem zweiten Innendurchmesser ID2, so dass das stromabwärtige Segment 764 des Düsenzapfenbereichs derart dimensioniert ist, um verschiebbar in dem zweiten Bohrungsbereich 724 des Abstandselements aufgenommen zu sein. Der dritten Außendurchmesser OD3 des Flanschbereichs 760 kann so dimensioniert sein, dass er im Wesentlichen gleich ist mit dem dritten Innendurchmesser ID3 des dritten Bohrungsbereichs 761 des Abstandselements, so dass der Flanschbereich 760 bei der Stabilisierung und Zentrierung des Düsenkörperbereichs 714 innerhalb der Öffnung 109 unterstützt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Hülse 767 aus einem Material hergestellt sein, wie beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, dass, wenn es auf eine Betriebstemperatur erwärmt wird, sich ausdehnt, um die Abdichtung gegen des Abstandselement 704 zu unterstützen.
Wenn die Düse 702 innerhalb einer Abstandselementsbohrung im kalten Zustand eingepasst wird, existiert zwischen der Düsenstufe 713 und der ersten ebenen Oberfläche 723 der Abstandselementsbohrung ein Spalt G. Wie in den vorherigen Ausführungsformen, wird bei Betriebstemperatur eine thermische Ausdehnung des Verteilers 106 und der Düse 702 in axialer Richtung durch den Spalt G zwischen der Düse 702 und der Abstandselementsbohrung 720 bereitgestellt. In solch einer Anordnung wird eine erforderliche axiale thermische Ausdehnung durch die verschiebbare/teleskopierbare Anordnung zwischen dem Abschnittselement 704 und der Düse 702 aufgenommen, und im Besonderen, in Bezug auf die Ausführungsform in 7, kann das stromaufwärtige Segment 762 des Düsenzapfenbereichs in dem ersten Bohrungsbereich 722 des Abstandselements gleiten.
Die Spritzgießvorrichtung aus 7 ist in 8 weiter modifiziert in Übereinstimmung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Heißläufer-Spritzgießdüse 802 der Spritzgießvorrichtung 800 umfasst ein Abstandselement 704, stromaufwärtige und stromabwärtige Zapfenbereiche 862, 864 und einen sich radial erstreckenden Flanschbereich 860, wobei jeder die Struktur und Funktion aufweist, wie sie in Bezug auf die Ausführungsform der 7 beschrieben ist. In der Ausführungsform der 8 umfasst der Düsenkörperbereich 814 jedoch eine stromabwärtige Bohrung 872, mit der ein Düsenspitzeneinsatz 870 entfernbar verbunden ist, wie beispielsweise durch Einpressen oder durch eine angepasste Gewindeverbindung. Integral ausgebildete Düsenspitzen 816 erstrecken sich radial von einem stromabwärtigen Ende 805 des Düsenspitzeneinsatzes 870, wobei nur zwei von denen in 8 gezeigt sind, so dass ein Schmelzekanal 874 des Düsenspitzeneinsatzes 870 einen Längsabschnitt 873 in Fluidverbindung mit dem Schmelzekanal 803 der Düse 802 aufweist, der sich in eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Abschnitten 875 aufspaltet, die in Fluidverbindung mit den Formangussöffnungen 811 stehen. Übertragungsdichtungen zum Sicherstellen der Ausrichtung der Düsenspitzen 816 mit den Formangussöffnungen 811 werden in der Ausführungsform der 8 nicht benötigt. Stattdessen umgibt, wie bereits in der Ausführungsform der 6 eingesetzt, eine Positionierhülse 640 den Düsenkörperbereich 814 stromaufwärts der Düsenspitzen 816. Die Positionierhülse 640 weist einen umlaufenden Vorsprung 641, für den Eingriff in einen ringförmigen Sitz 846 in dem Formhohlraumeinsatz 854' auf, der die in Verbindung mit dem auf den sich radial erstreckenden Flansch 860 niederdrückenden Spannungselement 330 den Düsenkörper 814 in Richtung des ringförmigen Sitzes 846 vorspannt, um eine Ausrichtung der Düsenspitzen 816 mit den Formangussöffnungen 811 bereitzustellen. Bei Bedarf kann ein Anti-Rotations-Bauteil verwendet werden, um ein Verdrehen des Düsenkörpers 814 unter Betriebsbedingungen zu verhindern, um dadurch eine jegliche Fehlausrichtung der Düsenspitzen 816 zu vermeiden. Auch wird der optionale Isolierring 644 dargestellt, der zwischen dem umlaufenden Vorsprung 641 der Positionierhülse und dem ringförmigen Sitz 846 angeordnet ist, und der bei der Vermeidung von Wärmeverlusten von der Düse 802 durch die Positionierhülse 640 hilft.
Alternativ kann die Düse 802 mit einem Düsenkörper auch dargestellt werden als mit einem ersten Düsenkörperbereich 814, der einen ersten Bereich des Düsenschmelzekanals 803 definiert, und mit einem zweiten Düsenkörperbereich 870 mit einem Schmelzekanal 874, wobei die Düsenspitzen 816 sich radial von dem zweiten Düsenkörperbereich 870 erstrecken. Wie oben beschrieben können die ersten und zweiten Düsenkörperbereiche 814, 870 mittels Verschrauben verbunden sein oder durch eine Presspassung, eine Schrumpfpassung, eine Hartlotverbindung und/oder eine Lötverbindung aneinander befestigt sein.
Die 8 zeigt ein Spannungselement 330 und eine Isolierhülse 767, die wie in Bezug auf die Ausführungsform der 7 positioniert und beschrieben sind. In 8A umfasst die Spritzgießvorrichtung 800 ein Spannungselement 830, das eher ein metallischer O-Ring ist, als wie in den vorherigen Ausführungsformen eine Kegelscheibe oder eine Feder, der zwischen der Isolierhülse 767 und dem Abstandselement 704 angeordnet ist.
Während oben verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, dass sie nur zur Veranschaulichung und als Beispiele präsentiert wurden, aber nicht als Einschränkung. Es ist für einen Fachmann in der in der zugehörigen Technik offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in der Form und in Details gemacht werden können, ohne sich von dem Wesen und Umfang der Erfindung zu entfernen. Es versteht sich auch, dass jedes Merkmal jeder hierin diskutierten Ausführungsform in Verbindung mit den Merkmalen jeder anderen Ausführungsform verwendet werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5125827 [0022]
US 5299928 [0024]

Claims

Ein Spritzgießsystem, umfassend: einen Verteiler (106) mit einem Schmelzekanal (107) zum Aufnehmen eines Schmelzestroms; eine Düse (102), die in einer Öffnung in einer Formplatte (108) angeordnet ist und einen Schmelzekanal (103) in Fluidverbindung mit dem Verteilerschmelzekanal (107) aufweist, die Düse (102) weist einen ersten Außendurchmesser, der sich entlang einer ersten Länge der Düse (102) erstreckt, um einen Düsenkörperbereich (214) zu definieren, und einen zweiten geringeren Außendurchmesser auf, der sich entlang einer zweiten Länge der Düse (102) erstreckt, um einen Zapfenbereich (112, 712) zu definieren, so dass zwischen dem Düsenkörperbereich (214) und dem Zapfenbereich (112, 712) der Düse (102) eine Schulter (213) ausgebildet ist; eine Vielzahl von Düsenspitzen (116), die sich radial von dem Düsenkörperbereich (214) erstrecken, wobei jede Düsenspitze (116) in Fluidverbindung mit einem entsprechenden Formhohlraum (101) steht; und ein Abstandselement (104, 704) mit einer stromaufwärtigen Fläche (215), die eine stromabwärtige Fläche (218) des Verteilers (106) berührt und dagegen abdichtet, und mit einem stromabwärtigen Ende, das in einem ringförmigen Sitz (219) in der Formplatte (108) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (104, 704) eine Bohrung (220) aufweist mit mindestens einem ersten Bereich (222) mit einem ersten Innendurchmesser und einem zweiten Bereich (224) mit einem zweiten, kleineren Innendurchmesser, so dass zwischen dem ersten und zweiten Bereich (222, 224) der Bohrung (220) eine erste Fläche (223) ausgebildet ist, wobei der Zapfenbereich (112, 712) der Düse verschiebbar in dem zweiten Bereich (224) der Bohrung (220) angeordnet ist, so dass im kalten Zustand, wenn die Düse (102) in der Bohrung (220) aufgenommen ist, ein Spalt (G) zwischen der Schulter (213) der Düse (106) und der ersten Fläche (223) der Bohrung (220) existiert, der unter Betriebsbedingungen eine thermische Ausdehnung der Düse (102) aufnimmt.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Außendurchmesser des Düsenkörperbereichs (214) so dimensioniert ist, um verschiebbar in dem ersten Bereich (222) der Bohrung (220) aufgenommen zu sein.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärtiges Ende des Zapfenbereichs (112) der Düse (102) die stromabwärtige Fläche des Verteilers (106) berührt und dagegen abdichtet.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromabwärtiges Ende des Düsenkörperbereichs (214) einen mittigen Zentrierstempel (226) umfasst, der in einer entsprechenden Vertiefung in der Formplatte (108) angeordnet ist, um die Düsenspitzen (116) mit Formangussöffnungen (111) auszurichten.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolierbauteil vorgesehen ist, wobei das Isolierbauteil den mittigen Zentrierstempel (226) umgibt und zwischen dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörperbereichs (214) und der Formplatte (108) angeordnet ist.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: dadurch gekennzeichnet, dass jede der Düsenspitzen (116) ein Düsenspitzenbauteil (225) und ein Übertragungsdichtungsbauteil (227) umfasst, wobei das Düsenspitzenbauteil (225) einen Schmelzekanal aufweist, um den Schmelzestrom an eine Formangussöffnung (111) zu fördern, und wobei das Übertragungsdichtungsbauteil (227) in Kontakt mit der die Formangussöffnung (111) umgebenden Formplatte (108) steht und das Düsenspitzenbauteil (225) an dem Düsenkörperbereich (214) hält.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrierhülse (640) vorgesehen ist, wobei die Zentrierhülse (640) stromaufwärts der Düsenspitzen (116) den Düsenkörperbereich (214) umgibt und einen umlaufenden Vorsprung (661) aufweist, der in einen zweiten ringförmigen Sitz (664) in der Formplatte (108) eingreift, um die axiale Position der Düsenspitzen (116) zu fixieren.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der sich radial erstreckenden Düsenspitzen (116) ein Gewinde aufweist, um in ein entsprechendes Gewinde in dem stromabwärtigen Ende des Düsenkörperbereichs (214) einzugreifen.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolierring vorgesehen ist, wobei der Isolierring zwischen dem umlaufenden Vorsprung der Zentrierhülse und dem zweiten ringförmigen Sitz angeordnet ist.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungselement (330) vorgesehen ist, wobei das Spannungselement (330) in dem Spalt (G) zwischen der Schulter (213) der Düse (106) und der ersten Fläche (223) des Abstandselements (104, 704) angeordnet ist.
Ein Spritzgießsystem umfassend: einen Verteiler (106) mit einem Schmelzekanal (107) zum Aufnehmen eines Schmelzestroms von formbarem Material; eine Düse (102), die in einer Öffnung in einer Formplatte (108) angeordnet ist und einen Schmelzekanal (103) in Fluidverbindung mit dem Verteilerschmelzekanal (107) aufweist, die Düse (102) weist einen Zapfenbereich (112, 712) und einen Düsenkörperbereich (214), sowie einen sich dazwischen radial erstreckenden Flanschbereich (760) auf, der Zapfenbereich (112, 712) weist ein stromaufwärtiges Segment (762) mit einem ersten Außendurchmesser und ein stromabwärtiges Segment (764) mit einem zweiten Außendurchmesser auf, so dass zwischen dem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Segment (762, 764) des Zapfenbereichs (112, 712) der Düse (102) eine Stufe (713) ausgebildet ist, wobei der Flanschbereich (760) einen dritten Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der zweite Außendurchmesser, so dass zwischen dem stromabwärtigen Segment (764) des Zapfenbereichs (112, 712) und dem Flanschbereich (760) eine Schulter (766) ausgebildet ist; eine Vielzahl von Düsenspitzen (116), die sich radial von dem Düsenkörperbereich (214) erstrecken, wobei jede Düsenspitze (116) in Fluidverbindung mit einem entsprechenden Formhohlraum (101) steht; und ein Abstandselement (104, 704) mit einer stromaufwärtigen Fläche (215), die eine stromabwärtige Fläche (218) des Verteilers (106) berührt und dagegen abdichtet, und mit einem stromabwärtigen Ende das in einem ringförmigen Sitz (219) in der Formplatte (108) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (104, 704) eine Bohrung (220) mit mindestens einem ersten Bereich (222) mit einem ersten Innendurchmesser, einem zweiten Bereich (224) mit einem zweiten Innendurchmesser und einem dritten Bereich (761) mit einem dritten Innendurchmesser aufweist, so dass eine erste Fläche (223) zwischen dem ersten und zweiten Bereich (222, 224) der Bohrung (220) und eine zweite Fläche (763) zwischen den zweiten und dritten Bereichen der Bohrung (220) ausgebildet ist, wobei das stromabwärtige Segment (762) des Zapfenbereichs (112, 712) der Düse (102) verschiebbar in dem ersten Bereich (222) der Bohrung (220) angeordnet ist, so dass im kalten Zustand, wenn die Düse (102) in der Bohrung (220) aufgenommen ist, ein Spalt (G) zwischen der Stufe (713) des Zapfenbereichs (112, 712) der Düse (102) und der ersten Fläche (223) der Bohrung (220) existiert, der unter Betriebsbedingungen eine thermischen Ausdehnung der Düse (102) aufnimmt.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das stromabwärtige Segment (764) des Zapfenbereichs (112, 712) der Düse (102) verschiebbar in dem zweiten Bereich (224) der Bohrung (220) aufgenommen ist.
Das Spritzgießsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschbereich (760) der Düse (102) verschiebbar in dem dritten Bereich (761) der Bohrung (220) aufgenommen ist.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (214) aus einem ersten Düsenkörpersegment mit einem ersten Düsenschmelzekanal und einem zweiten Düsenkörpersegment mit einem zweiten Düsenschmelzekanal ausgebildet ist, wobei die Düsenspitzen (116) sich radial von dem zweiten Düsenkörpersegment erstrecken.
Das Spritzgießsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schulter (766) des Flanschbereichs (760) und der zweiten Fläche (763) der Bohrung (220) ein zweiten Spalt ausgebildet ist, wobei in dem zweiten Spalt ein Spannungselement (330) angeordnet ist.