-
Diese Erfindung betrifft eine Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen mit einer Vielzahl von Heißkanaldüsen und einem Düsenschmelzeverbinderteiler, der zwischen einem Verteiler und einem Flanschabschnitt der Düse angeordnet ist.
-
Heißkanalvorrichtungen zum seitlichen Angießen und Heißkanaldüsen zum seitlichen Angießen sind bekannt und es ist wichtig für Schmelze mit einem gleichmäßigen Wärmeprofil in der Düse zu sorgen, während diese zur Formhohlraumöffnung fließt. Ein gleichmäßiges Wärmeprofil der Schmelze im Düsenkörper ist insbesondere für Düsen zum seitlichen Angießen wichtig, welche mehr als einen Schmelzekanal im Inneren der Düse aufweisen, der mit wenigstens zwei Düsenspitzen in Verbindung steht.
-
Zusätzlich ist es schwierig, innenliegende oder eingebettete Schmelzekanalverzweigungen innerhalb eines Düsenkörpers herzustellen. Ein Grund hierfür ist der geringe Raum innerhalb des Düsenkörpers. Es ist auch schwierig, Heizer an geeigneten Stellen anzuordnen – auch aus Gründen des Platzbedarfs und der Heizkapazität.
-
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen für das Herstellen ausgewogener Spritzgussteile zur Verfügung zu stellen.
-
Dies wird erreicht durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Anmeldung schlägt eine Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen vor, die einen Einspritzverteiler mit einem Einlassschmelzekanal und eine Anzahl von Auslassschmelzekanälen aufweist, eine Vielzahl von Heißkanaldüsen, wobei jede Düse einen Düsenflanschabschnitt, einen Düsenkörperabschnitt, einen Düsenkopfabschnitt und eine erste axiale Bohrung aufweist, die zum Aufzunehmen eines bewegbaren Antriebselements ausgeführt ist. Eine Düse weist ferner wenigstens vier separate primäre Schmelzekanäle auf, die im Wesentlichen parallel zur ersten axialen Bohrung sind und sich im Inneren des Düsenkörpers vom Flanschabschnitt zum Kopfabschnitt erstrecken, wobei der Kopfabschnitt wenigstens vier Düsenspitzen aufweist, und wobei jeder primäre Schmelzekanal unverzweigt mit einem entsprechenden sekundären Schmelzekanal in Verbindung steht, der in der Düsenspitze angeordnet ist. Jede Düse weist ferner wenigstens zwei Schiebemechanismen auf, die mit dem Antriebselement verbunden sind und der Schiebemechanismus ist ferner mit wenigstens zwei Ventilnadeln verbunden, um Schmelzefluss zu zwei Formöffnungen zu öffnen und zu schließen. Jede Ventilnadel bewegt sich entlang einer Achse, welche gegenüber der ersten axialen Bohrung angewinkelt ist. Die vorgeschlagene Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist ferner einen Düsenschmelzeverbinderteiler auf, der zwischen dem Verteiler und dem Düsenflanschabschnitt angeordnet ist, der Düsenschmelzeverbinderteiler weist eine zweite axiale Bohrung auf, die zum Aufnehmen des bewegbaren Antriebselements ausgeführt ist, welches koaxial zur ersten axialen Bohrung angeordnet ist. Der Schmelzeverbinderteiler ist ausgeführt, um Schmelzefließwege vom Verteiler zu den wenigstens vier primären Schmelzekanälen vorzusehen.
-
Bei dieser Heißkanalvorrichtung kann der Düsenschmelzeverbinderteiler direkt vom Verteiler geheizt werden. Da ein Verteiler eine gleichmäßige Wärmeverteilung aufweist ist es möglich, auch eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Düsenschmelzeverbinderteiler zu haben, die zu einem gleichmäßigen Wärmeprofil der Schmelze innerhalb des Düsenschmelzeverbinderteilers führt. Dadurch, dass der Schmelzekanal innerhalb des Düsenschmelzeverbinderteilers verzweigt ist, tritt Schmelze mit einem relativ gleichen Wärmeprofil in die entsprechenden Schmelzekanäle innerhalb der Düse ein. Es ist auch möglich, dass der Düsenschmelzeverbinderteiler wenigstens ergänzend durch einen zusätzlichen Heizer geheizt wird, zum Beispiel durch einen oder mehrere Patronenheizer oder ein oder mehrere Heizelemente, die an der Außenseite wie dem Umfang des Düsenschmelzeverbinderteilers angeordnet sind. Da der Düsenschmelzeverbinderteiler ein separates Bauteil ist, kann es aus einem anderen Werkstoff als dem Werkstoff des Einspritzverteilers und/oder einem anderen als die Düse gefertigt sein. Auch kann der Düsenschmelzeverbinderteiler aus einem Bauteil hergestellt sein oder selbst zwei oder mehrere Bauteile aufweisen. Abhängig von der Geometrie der Schmelzekanäle im Innern und/oder zusätzlichen Merkmalen wie Heizeinrichtungen, ermöglicht eine Ausführung mit einem separaten Düsenschmelzeverbinderteiler mehr Gestaltungsmöglichkeiten.
-
Bei einer Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen wird eine Schmelze, die vom Verteiler durch eine Einlassöffnung in den Düsenschmelzeverteilerverbinder fließt, auf zwei gleiche Strömungswege aufgeteilt, über zwei gegenüberliegende Schmelzekanäle, welche die zweite axiale Bohrung umkreisen, zu vier Schmelzeauslassöffnungen. Die vier Schmelzeauslassöffnungen sind axial zu den vier separaten primären Schmelzekanälen ausgerichtet, um zwischen diesen für einen leckagefreien Fluss von geschmolzenen Material vom Düsenschmelzeverbinder zu sorgen.
-
Die Schmelzekanäle umkreisen die zweite axiale Bohrung, weswegen sich das bewegbare Antriebselement, welches die Ventilnadeln antreibt, nicht in der Schmelze im Schmelzekanal bewegt. Das Antriebselement und auch die Ventilnadeln haben eine andere Temperatur als die Wandungen der Schmelzekanäle. Zusätzlich führen bewegbare Elemente innerhalb von Kanälen zu weiteren Ungleichmäßigkeiten im Wärmeprofil der Schmelze. Das Umkreisen der zweiten axialen Bohrung verhindert diese Art von Ungleichmäßigkeiten.
-
Bei einer Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen sind mit dem Schiebemechanismus wenigstens zwei Ventilnadeln verbunden, welche in gegenüberliegende Richtungen zum Öffnen und Schließen des Schmelzeflusses zu zwei gegenüberliegenden Formöffnungen bewegbar sind. Mit dieser Düse zum seitlichen Angießen können spezielle Ausführungsformen von Spritzgussteilen hergestellt werden, wie zum Beispiel Teile, welche eine Form erfordern, die wenigstens zwei Formöffnungen zum Einspritzen von zwei unterschiedlichen Positionen aus aufweist.
-
Eine Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist wenigstens einen ersten Heizer auf, der mit dem Düsenkörperabschnitt verbunden ist. Ein Heizer am Düsenkörperabschnitt dient insbesondere zum Heizen der Schmelze im Inneren des Schmelzekanals des Düsenkörpers, um eine gewünschte Temperatur der Schmelze entlang des Schmelzekanals innerhalb des Düsenkörpers vorzusehen.
-
Eine Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist wenigstens einen zweiten Heizer auf, der mit dem Düsenkopfabschnitt verbunden ist. Ein Heizer am Düsenkopfabschnitt dient insbesondere zum Heizen der Schmelze innerhalb des Schmelzekanals des Düsenkopfs, um Schmelze mit einer gewünschten Temperatur an der Formöffnung zur Verfügung zu stellen.
-
Eine Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist wenigstens ein separates drittes Heizelement auf, das mit dem Düsenschmelzeverbinderteiler verbunden ist. Ein solches drittes Heizelement dient insbesondere zum zusätzlichen Heizen der Schmelze in den Schmelzekanälen des Düsenschmelzeverbinderteilers, wo mehr Wärme erforderlich ist, als vom Einspritzverteiler geliefert wird.
-
Eine Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist wenigstens ein Thermoelement auf, das mit dem Düsenschmelzeverbinderteiler verbunden ist. Ein solches Thermoelement ist insbesondere in Verbindung mit einem dritten Heizelement nützlich, welches mit dem Düsenschmelzeverbinderteiler verbunden ist, zum Steuern der Heizleistung des dritten Heizelements mittels einer Steuereinrichtung.
-
Bei einer Ausführungsform der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen sind das dritte Heizelement und das Thermoelement in einem Bereich des Düsenschmelzeverbinderteilers angeordnet, welcher benachbart zum Düsenflanschabschnitt angeordnet ist. Da die Temperatur der Düse üblicherweise geringer ist als die Temperatur des Verteilers und auch des Düsenschmelzeverbinderteilers, fließt Heizleistung vom Düsenschmelzeverbinderteiler in die Düse ab. Um die Temperatur im Düsenschmelzeverbinderteiler auszugleichen und um ein gleichmäßiges Wärmeprofil in der Schmelze zu erreichen, sind das dritte Heizelement und auch das Thermoelement in einem Bereich neben dem Düsenflanschabschnitt angeordnet.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren.
-
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen, welche zwei Heißkanaldüsen zum seitlichen Angießen zeigt, wobei jede an einem Düsenschmelzeverbinderteiler angeordnet ist;
-
2a bis 2d zeigen den beispielhaften Düsenschmelzeverbinderteiler der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen aus 1 detaillierter;
-
3a bis 3c zeigen drei Ansichten einer beispielhaften Heißkanaldüse zum seitlichen Angießen mit einem weiteren beispielhaften Düsenschmelzeverbinderteiler;
-
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Heißkanaldüse zum seitlichen Angießen, insbesondere den Düsenschmelzeverbinderteiler aus 3a bis 3c;
-
5 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften Heißkanaldüse zum seitlichen Angießen, die an einem Düsenschmelzeverbinderteiler angeordnet ist.
-
1 zeigt ein Detail einer Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen mit einem Einspritzverteiler 22, der einen Einlassschmelzekanal 23 und eine Anzahl von Ausgangsschmelzekanälen 24 aufweist. Schmelze von einer Maschinendüse 18 tritt in den Einlasschmelzekanal 23 ein, welcher sich in eine Vielzahl von Auslassschmelzekanälen 24 verzweigt, durch welche die Schmelze vom Verteiler 22 nach außen geführt wird. Der Verteiler 22 weist eine Vielzahl von Verteilerheizern (nicht gezeigt) auf, welche den Verteiler 22 auf eine gewünschte Temperatur temperieren, damit die Schmelzetemperatur ein geeignetes Niveau für den folgenden Einspritzprozess aufweist. Verteilerheizer sind beispielsweise an der Außenseite des Einspritzverteilers 22 angeordnet.
-
Ein Düsenschmelzeverbinderteiler 3 besteht in einigen Ausführungsformen aus zwei Teilen 1, 8, die auf verschiedene Weise zusammengesetzt sind. Diese zweiteilige Gestaltung wurde aus fertigungstechnischen Gründen für die Schmelzekanäle 20 gewählt, welche nicht geradlinig verlaufen. Der Düsenschmelzeverbinderteiler 3 ist so am Verteiler angeordnet, dass die Auslassschmelzekanäle 24 des Verteilers 22 axial mit der Einlassöffnung 7 des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 ausgerichtet sind, so, dass die Schmelze vom Verteiler in den Düsenschmelzeverbinderteiler 3 eintreten kann. Innerhalb des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 sind Schmelzekanäle 20 angeordnet, welche die Schmelze von der Einlassöffnung 7 zu den Auslassöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d führen. Der Einspritzverteiler und auch der Düsenschmelzeverbinderteiler 3 sind in einer ersten Formplatte 15 der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen angeordnet. Die Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist ferner eine zweite 16 und eine dritte 17 Formplatte auf.
-
Die Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen weist ferner eine Vielzahl von Heißkanaldüsen 30 auf, welche in der zweiten Formplatte 16 und der dritten Formplatte 17 angeordnet sind. Jede Düse 30 weist einen Düsenflanschabschnitt 11, einen Düsenkörperabschnitt 14 und einen Düsenkopfabschnitt 13 auf. Der Düsenflanschabschnitt 11 ist so am Düsenschmelzeverbinderteiler 3 angeordnet, dass die Schmelzeauslassöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 axial mit den primären Schmelzekanälen 31 des Düsenflanschabschnitts 11 ausgerichtet sind, um ein leckagefreies Fließen des geschmolzenen Materials zu gewährleisten. Wie aus 1 erkennbar ist, berührt der Düsenflansch 11 die erste Formplatte 15, was einen Wärmeverlust vom Düsenflansch 11 zur Formplatte 15 bedeutet.
-
Wie auch in 1 gezeigt ist, weisen die Heißkanaldüsen 30 eine erste axiale Bohrung 29 auf, die ausgeführt ist, um ein bewegbares Antriebselement 19 aufzunehmen. Die Düse 30 weist ferner wenigstens vier separate primäre Schmelzekanäle 31 auf, die im Wesentlichen parallel zur ersten axialen Bohrung 29 ausgerichtet sind und sich vom Düsenflanschabschnitt 11 zum Düsenkopfabschnitt 13 hin erstrecken, wobei jeder primäre Schmelzekanal 31 mit einem entsprechenden zweiten Schmelzekanal 32 (in 4 gezeigt) verbunden ist, der im Düsenkopfabschnitt 13 angeordnet ist. Jede Düse 30 weist ferner einen Schiebemechanismus 10 auf, der mit dem Antriebselement 19 verbunden ist und der Schiebemechanismus 10 ist ferner mit wenigstens zwei Ventilnadeln 12 verbunden, um den Schmelzefluss zu zwei Formöffnungen zu öffnen und zu schließen.
-
2a zeigt den beispielhaften Düsenschmelzeverbinderteiler 3 der Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen aus 1, der aus dem oberen Element 8 und dem unteren Element 1 zusammengesetzt ist, detaillierter. Der Düsenschmelzeverbinderteiler 3 der beispielhaften Ausführungsform weist ein oberes Element 1 und ein unteres Element 8 auf. Jedes der oberen und unteren Elemente 1 und 8 weist eine Hälfte des Querschnitts der Schmelzekanäle 20 auf. Durch das Verbinden der oberen und unteren Elemente 1, 8, zum Beispiel durch Löten, Schweißen oder Aufschmelzen, werden die Schmelzekanäle 20 aus den beiden Schmelzekanalabschnitten 21' und 21'' ausgebildet, wie in 4 detaillierter gezeigt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Schmelzekanäle 20 innerhalb eines einteiligen Düsenschmelzeverbinderteilers 3 zu fertigen. Dies kann beispielsweise mit verschiedene Metallschichtadditivverfahren, wie zum Beispiel 3D-Druckverfahren durchgeführt werden. In diesem Fall hängt die Auswahl der Metalle von Faktoren der Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit ab. Nachdem die Additiv- oder die 3D-Druckschritte fertiggestellt sind, kann es erforderlich sein, dass die Schmelzekanäle 20 weiter poliert werden müssen, beispielsweise unter Verwendung abrasiver Flüssigkeiten.
-
2a zeigt das obere Element 8 von der Unterseite. Im Zentrum des oberen Elements 8 erstreckt sich eine zweite axiale Bohrung 28, welche ausgeführt ist, im montierten Zustand das bewegliche Antriebselement 19 aufzunehmen. Wie in 2a erkennbar ist, ist die Einlassöffnung 7 in der Mitte der Schmelzekanäle 7a, 7b angeordnet, welche die zweite axiale Bohrung 28 umkreisen und auf einen weiteren Teil des Kanals 20 treffen, welcher entlang eines mit der zweiten axialen Bohrung 28 konzentrischen Radius angeordnet ist, und zwei weitere Arme aufweist, welche sich in gleichem Abstand zu Schmelzeauslassöffnungen des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 hin erstrecken.
-
2b zeigt beide Elemente 1 und 8 des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 in einer Seitenansicht. Die Schmelzekanäle sind in Strichlinien gezeigt. Auch sind ein Zylinderstift 6 und Schrauben 9 zum Positionieren und Montieren des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 und des Düsenflanschabschnitts 11 der Heißkanaldüse zum seitlichen Angießen 30 gezeigt.
-
2c zeigt eine Draufsicht auf das obere Element 8. Wie gezeigt wird, ist der Schmelzekanal 20 an der Einlassöffnung 7 über zwei gegenüberliegende Schmelzekanäle 7a, 7b in zwei gleiche Strömungswege geteilt, um die Schmelze auf gleichem Weg zu den vier Schmelzeauslassöffnungen 5a, 5b, 5c, 5d zu führen.
-
2d zeigt einen Düsenschmelzeverbinderteiler 3, der einen separaten und unabhängigen Heizer 44 aufweist, der verwendet wird, um a) den Wärmeverlust auszugleichen, der durch den Düsenflansch 11, der eine kalte Formplatte berührt, verursacht wird, und um b) die Temperatur der Schmelze weiter anzupassen, bevor diese in die Düse eintritt.
-
3a bis 3c zeigen drei Ansichten einer beispielhaften Heißkanaldüse zum seitlichen Angießen mit einem weiteren beispielhaften Düsenschmelzeverbinderteiler 3. Wie in 3c gezeigt ist, weist der beispielhafte Düsenschmelzeverbinderteiler 3 eine rechteckige Form auf. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind die Schmelzekanäle 20 nicht in radialer Form angeordnet, sondern in mehr gerader Form mit Verbindungsbögen. Zusätzlich ist die Einlassöffnung 7 dieser Ausführungsform weiter von der zweiten axialen Bohrung 28 und vom bewegbaren Antriebselement 19 entfernt. Bei dieser Ausführungsform und bei anderen Ausführungsformen weist die Düse den Düsenflansch 11 auf, welcher der Lagerung der Düse dient und auch zur Führung der Düse relativ zu einem Formhohlraum 27, der in der Nähe der Düsenspitze angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform wird der Düsenkörper 14 von einem separaten Heizer 40 geheizt und die Düsenspitzen durch andere unabhängige und separate Heizer 42 und 44. In einer Ausführungsform werden die Spitzen von einem gemeinsamen Heizer geheizt, welcher vom Düsenkörperheizer getrennt ist.
-
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Düse zum seitlichen Angießen 30 und des Düsenschmelzeverbinderteilers 3 aus den 3a bis 3c. Wie in dem Ausschnitt aus der Düse 30 und dem Düsenschmelzeverbinderteiler 3 sichtbar ist, ist die Schmelzeauslassöffnung 5c axial mit einem der separaten primären Schmelzekanäle 31 ausgerichtet, wodurch ein leckagefreier Fluss des geschmolzenen Materials vom unteren Element 1 des Düsenschmelzeverbinderteilers zum Düsenflanschabschnitt 11 gewährleistet wird.
-
5 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer beispielhaften Düse zum seitlichen Angießen 30', die an einem Düsenschmelzeverbinderteiler 3 in einer Heißkanalvorrichtung zum seitlichen Angießen angeordnet ist. Die Heißkanaldüse 30' weist ein bewegbares Antriebselement 19 auf. Ferner weist die Düse 30' separate primäre Schmelzekanäle 31 auf, jeder ist mit einem entsprechenden sekundären Schmelzekanal 32 verbunden, der in der Düsenspitze 34 angeordnet ist. Jede Düse 30' weist ferner einen Schiebemechanismus 10 auf, der mit dem Antriebselement 19 verbunden ist und der Schiebemechanismus 10 ist ferner mit wenigstens zwei Ventilnadeln 12 verbunden, um den Schmelzefluss zu den Formöffnungen zu öffnen und zu schließen.
-
Jede Ventilnadel 12 bewegt sich entlang einer Achse, die gegenüber der ersten axialen Bohrung angewinkelt ist. Ein beispielhafter Winkel α wird auch gezeigt. Bei der beispielhaften Ausführungsform der 3 sind die Ventilnadeln 12 in gegenüberliegenden Richtungen bewegbar, um den Schmelzefluss zu zwei gegenüberliegenden Formöffnungen zu öffnen und zu schließen.
