DE2519932C2

DE2519932C2 - Verschlußdüse zum Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff

Info

Publication number: DE2519932C2
Application number: DE2519932A
Authority: DE
Inventors: Masanori Tokio Kato; Toshio Saito; Osamu Sakurai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-27
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1983-08-25
Also published as: JPS51125160A; CH590725A5; DE2519932A1; CA1072280A; US4010903A; GB1484753A; NL7507689A; FR2276161A1; FR2276161B1

Description

Ά schaftliche Erhöhung des Fertigungsaufwandes erzielt ■"■ wird.

j> Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch

P" gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die getrennte Ausbildung des Ringes als Gleit-

*~ bzw. Dichtfläche von dem Zylinderkörper und die hier vorgesehene Einspannung des Ringes wird bei verhältnismäßig geringem Herstellungsaufwand und leichter Kontrollierbarkeit vor der Endmontage die gewünschte

^Λι Passung auch unter den hier gegebenen erschwerten g Bedingungen gewährleistet,die u. a-aufdenTemperatur-

^ einfluß auf die genannten Teile zurückzuführen sind. Die , Passung kann so eingehalten werden, daß bei allen

; praktisch vorkommenden Betriebszuständen ein unerwünscht großer Spalt zw-schen dem Differentialkolben und der Buchse vermieden wird, so daß kein Kunststoff durch diesen Spalt hindurchtreten kann. In diesem

t Zusammenhang ist von Bedeutung, daß die Buchse zwischen den Zylinder und die Zylinderkappe eingespannt und nicht eingeschraubt wird. Durch diese Einspannung, bei der die Buchse zunächst durch den

£_ Differentialkolben in der gewünschten Lage gehalten

~" wird, bleibt eine exakte axiale Ausrichtung d'ir Buchse zu dem Differentialkolben und dem Zylinder erhalten, im Unterschied zu einer Verschraubung, bei der — wenn der Fertigungsaufwand bei der Gewindeherstellung nicht sehr hoch getrieben wird — eine mangelnde Zentrierung zu befürchten ist. — Durch die an sich bekannte Ausbildung der Ventilnadel mit einem vorderen abgeflachten Ende ist weiterhin gewährleistet, daß die genaue Arbeitsweise der Verschlußdüse nicht dadurch teilweise hinfällig wird, daß Kunststoffmasse in

.; einem zwischen vorgeschobener Ventilnadel und Öffnung der Zylinderkappe unerwünscht sich einstellen-

■ den Hohlraum verbleibt. Insgesamt kann mit der ; Verschlußdüse die Angußstelle des Kunststoffprodukts fast übergangslos zu der angrenzenden Fläche des Kunststoffprodukts gestaltet werden.

■^:: Die Erfindung wird im folgenden anhand der

: Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

■ . Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform;

Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung die Ausführungsform nach Fig. 1;und

Fig.3 einen Teilschnitt durch eine allgemeinere Ausführungsform, bei der wesentliche Merkmale der Verschlußdüse nicht dargestellt sind, an einem Formhohlraum angeordnet, im Schnitt länr;s der Zylinderachse der Verschlußdüse.

In dieser Beschreibung sind die Wörter »vorn« und »hinten« auf die Fließrichtung des geschmolzenen Kunststoffs bezogen.

Eine Verschlußdüse 20 weist einen Zylinder 22, einen bewegbaren Differentialko'ben 24 und eine Feder 26 auf. Das Innere des Zylinders 22 bildet eine zylindrische Kolbenkammer 32. Ein Einlaß 28 ist durch das hintere Ende des Zylinders 22 gebohrt, um geschmolzenen Kunststoff in die Kolbenkammer 32 einzuführen. Eine Stegöffnung 30 ist durch das vordere Ende des Zylinders 22 gebohrt und liegt in der Zylinderachse. Die Stegöffnung 30 kann an einen Formhoniraum angeschlossen werden, um geschmolzenen Kunststoff einzuspritzen. Der Differentialkolben 24 ist in der Kolbenkammer 32 in Axialrichtung des Zylinders 22 gleitbar gelagert. Der Differentialkolben 24 teilt die Kolbenkammer 32 in einen vorderen Teil und einen hinteren Teil. Eine Ventilnadel 40 erstreckt sich längs der Zylinderachse vom Vordcrkolbcn 34 nach vorn. Wenn der Diffcrentialk:ilbcn 24 sich in seiner vorderen Stellung befindet, steht die Nadel 40 mit der Stegöffnung 30 in Eingriff. Wenn der Kolben 24 sich in seiner hinteren Stellung befindet, ist die Ventilnadel 40 von der Stegöffnung 30 entfernt

Wesentlich ist eine in den F i g. 1 und 2 dargestellte Buchse 56 mit einem Flansch, die an ihrem vorderen Ende in die Kolbenkammer 32 eingesetzt ist und mit Ausnahme des Flansches an der Innenseite der Kolbenkammer 32 anliegt. Die Rückseite des Flansches

κ, liegt dem vorderen Ende des Zylinders 22 auf.

Eine konische Zylinderkappe 50 ist über Gewinde 48 auf das vordere Ende des Zylinders 22 aufgeschraubt. In der Zylinderkappe 50 befindet sich koaxial zur Zylinderachse eine Stegbohrung 30. Die Vorderseite des

ι -, Flansches an der Buchse 56 steht in Berührung mit einer flachen, quer verlaufenden Oberfläche der Zylinderkappe 50 innerhalb des Gewindes 48, so daß die Buchse 56 axial festgelegt ist. Der Differentialkolben 24 steht im hinteren Bereich in Gleitkontakt mit der Innenseite des

i,i hinteren Teils der Koibenkammer 32. Der vordere Teil des KolbeirS 24 steht mit seinem Umfang in gleitender Berührung mit der Innenseite der Bu.nse 56.

Bei der Teilung der Koibenkammer 32 in einen vorderen und einen hinteren Teil begrenzt die vordere

ι-, Fläche des Kolbens 24 den vorderen Teil und die hintere Fläche den hinteren Teil der Kolbenkammer 32. Die vordere. Fläche des Kolbens 24 ist in ihrem als Kolbenkopf wirksamen Bereich etwas größer als die hintere Oberfläche.

υ, Sechs Durchlässe 46 sind durch den Kolben 24 hindurchgebohrt und verbinden seine hintere Oberfläche mit seiner vorderen.

Eine Feder 26 ist in einem Ringraum zwischen Kolben 24 und Kolbenkammer 32 angeordnet und stützt sich

j-> gegen einen Flansch des Kolbens 24. Die Feder 26 hat hier rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, der eine stärkere Federkraft ergibt als bei kreisförmigem Querschnitt. Eine Belüftungsöffnung 62 im hinteren Teil des Zylinders 22 verbindet den Ringraum 54 mit der

.it, Atmosphäre, um eine gleichförmige Bewegung des Kolbens 24 innerhalb der Kolbenkammer 32 zu gewährleisten. Schmiernuten 64 und 66 befinden sich am vorueren und hinteren Ende des Kolbens 24. Ein Paar Sackbohrungen 68, 68' sind auf gegenüberliegenden

.:-, Seiten des Umfangs der Kappe 50 vorgesehen, um die Temperatur im Bereich des Stegs bei 30 zu messen. Die rückwärtige Stirnseite des Zylinders 22 ist um den Einlaß 28 herum vertieft und bildet eine Nut 70 zur Aufnahme eines Dichtungsringes. Der Durchmesser des

μ, Einlasses 28 ist kleiner als der äußere Durchmesser des Kolbens 24, so daß der Kolben 24 sich nur soweit rückwärts bewegen kann.

Wesentlich ist, daß das vordere Ende der Ventilnad?! 40 nicht spitz zuläuft, sondern abgeflacht ist und so

r> grfor.iv. ist, daß sie im geschlossenen Zustand den Steg vorne eben abschließt.

Daraus, daß die Buchse 56 zwischen den Zylinder 22 und die Kappe 50 eingesetzt ist. so daß die Innenfläche der Buchse 56 mii dem vorderen Teil des Kolbens 24 in

wi Gleitberührung yteht. wird folgendes erreicht:

1. Es ist leicht, die Düse genau herzustellen.

2. Die Düse arbeitet außerordentlich genau.

J. Die Düse ist leicht zusammenzusetzen und zu -i überholen.

F i g. 3 zeigt eine Anwendung der allgemeiner dargestellten Verschlußdüsc, die an einen Hauptkanal-

verteiler 72 über ein Gewinde 52 angeschlossen ist. Geschmolzener Kunststoff wird von einer üblichen Spritzgußmaschine über die Sammelleitung im Hauptkanalverteiler 72 der Verschlußdüse 20 mit Heizeinrichtung 74 zugeführt. Eine Spritzgießform weist einen oberen Teil 82 und einen unteren Teil 84 mit Kühlleitungen 86, 88 auf. Ein Formhohlraum 90 ist zwischen dem oberen Teil 82 und dem unteren Teil 84 der Spritzgießform ausgespart. Der obere Teil 82 hat eine Höhlung 94, in der die Düse 20 aufgenommen ist. Der Steg 30 der Düse 20 steht mit dem Formhohlraum 90 in Verbindung. Wenn der Druck des geschmolzenen Kunststoffs ansteigt, bewegt sich der Differentialkolben 24 der Düse 20 rückwärts, also aufwärts in Fig. 3, um den Steg 30 zu öffnen, so daß geschmolzener Kunststoff in den Formhohlraum 90 einströmen kann.
Dadurch wird erreicht:

Ml 3.

Weil ohne Angußkanäle gearbeitet wird, kann der gesamte Kunststoff für die Erzeugnisse verwendet werden, ohne Verluste durch Angußkanäle. Die Dauer eines Arbeitszyklus' kann gegenüber üblichen Spritzgießmaschinen verkürzt werden.
Eine Nachbearbeitung des gespritzten Kunststoffartikels, wie Entgraten oder Fräsen, ist entbehrlich. Es ist daher möglich, das Spritzgießverfahren vollautomatisch durchzuführen.
Als Bauart gemäß F i g. 1 und 2 öffnet und schließt die Verschlußdüse korrekt, so daß der Fluß des geschmolzenen Kunststoffs exakt gestartet und gestoppt wird, und zwar auch bei niedriger Viskosität. Jedenfalls tritt am Steg kein Kunststoff aus, der Tropfen- oder Fadenbildung verursachen könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verschlußdüse zum Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in eine Spritzgießform, mit einem Zylinder mit konischem Vorderteil, mit einer vorn offenen zylindrischen Kolbenkammer innerhalb des Zylinders, mit einem Einlaß am hinteren Ende des Zylinders, mit einem Gewinde am vorderen Ende des Zylinders, mit einer konischen Zylinderkappe, deren hinteres Ende über ein Gewinde in das vordere Gewinde des Zylinders eingreift, mit einer axialen öffnung am Vorderende der Zylinderkappe, mit einem in der Kolbenkammer gleitbar gelagerten Differentialkolben, der die Kolbenkammer in einen vorderen und einen hinteren Teil unterteilt, mit einer den vorderen Kammerteil begrenzenden vorderen Oberfläche des Differentialkolbens, die etwas größer ist als eine den hinteren Teil der Kolbenkammer begrenzende hintere Oberfläche des Differentialkolbens, mit einer axial von der vorderen Oberfläche des Differentialkolbens vorspringenden Ventilnadc« zarn öffnen und Schließen der öffnung der Zylinderkappe, mit mindestens einem Durchlaß, der den vorderen Teil der Kolbenkammer mit deren hinteren Teil verbindet, und mit einer den Differentialkolben in Vorwärtsrichtung belastenden Druckfeder, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ansatzkanal-freien Ansatz der Verschlußdüse an einen Formhohlraum der Spritzgießform in das vordere Ende der Kolbenkammer (32) eine Buchse jo (36) eingesetzt ist, die mit Ausnahme eines Flansches an der Innenwand der Kolbenkammer (32) anliegt, daß der Flansch der Buchse (56) zwischen einer bezüglich das Gewindes eer Zylinderkappe (50) innen angeordneten Quevflächfi. und einer vorderen Stirnseite des Zylinders (22) eingeklemmt ist, daß der Umfang des Differentialkoibens (24) im vorderen Bereich in Gleitkontakt mit der Innenfläche der Buchse (56) und in einem hinteren Bereich in Gleitkontakt mit der Kolbenkammer (32) steht, und daß die in die Öffnung am vorderen Teil der Zylinderkappe (50) hineinragende Ventilnadel (40) ein abgeflachtes vorderes Ende aufweist, das hei vorgeschobener Ventilnadel (40) die Stegöffnung (30) glatt abschließt (F ig. 1,2 und 3).

Die Erfindung betrifft eine Verschlußdüse zum Einspritzen von geschmolzenem Kunststoff in eine Spritzgießform nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einer derartigen bekannten Verschlußdüse ist ein Düsenteil mit dem Zylinder verschraubt (DE-OS 50 717). Das Düsenteil ist mit einem Anschluß-Gewindestutzen zum Anschluß an verschiedene Kunststoff-Spritzmaschinen versehen. Die Kolbenkammer, in der der Differentialkolben gleitet, ist direkt aus dem Zylinder ausgebohrt. Die in das vordere Ende des Zylinders eingeschraubte Zylinderkappe weist eine öffnung auf, die durch die Ventilnadel an dem Differentialkolben in einer Kolbenstellung innen abschließbar ist. Die Ventilnadel ist jedoch konisch verjüngend und vorne abgerundet ausgebildet, so daß sie in dieser Stellung die zylindrische Öffnung in der Zylinderkappe leicht ausfüllt. Wenn diese Verschlußdüse zur Angußkanal-freien Verwendung direkt an einen Hohlraum einer Form angesetzt wird, entsteht durch den in der Zylinderkappe verbleibenden Raum ein Kunststoff-Ansatz oben an dem Kunststoffprodukt, der nachträglich zu entfernen ist.

Das damit gespritzte Kunststoffprodukt erfordert also generell eine kostenerhöhende Nachbearbeitung. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß die Gleitfläche des Differentialkolbens direkt durch die Innenwand der Kolbenkammer in dem Zylinder gebildet wird und daß das Düsenteil, auf dem der Differentialkolben gleitet, mit dem Zylinder verschraubt ist. Dadurch läßt sich die gewünschte genaue Passung bei der Herstellung des relativ kompliziert geformten Zylinders schlecht erreichen und anschließend nur schwer kontrollieren. Durch die Verschraubung des Düsenteils ist eine ungenaue axiale Ausrichtung zu dem Differentialkolben zu befürchten, wenn der Fertigungsaufwand bei der Gewindeherstellung nicht sehr hoch getrieben wird. Passungsungenautgkeiten und Fluchtungsfehler sind insofern nachteilig, als sich im Betrieb der Verschlußdüse der Differenttialkolben und in unterschiedlichem Maße die angrenzenden Teile ausdehnen, so daß der Differentialkolben in dem Zylinder festklemmen kann, wenn die Passung zu eng gewählt ist. Wird hingegen ein zu großes Spiel zwischen den angrenzenden Flächen des Differeritialkolbens und des Zylinders vorgesehen, so kann Kunststoff durch diesen freien Raum zwischen dem Differentialkolben und dem Zylinder fließen, jedenfalls wenn die Temperatur noch verhältnismäßig niedrig ist Dieser Durchfluß des Kunststoffes kann aber die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders so stören, daß ein ordnungsgemäßes öffnen und Schließen nicht mehr sichergestellt sind.

Im wesentlichen den gleichen Aufbau und ähnliche Nachteile hat eine weitere bekannte Verschlußdüse, bei der die sich konisch verjüngende Verschlußnadel praktisch nur innen an der Zylinderkappe anliegt, aber nicht in deren öffnung hineinreicht (US-PS 32 95 169). Der Differenzkolben gleitet hier unmittelbar an einer Innenwand des Zylinders und mit einer hinteren Verlängerung in dem eingeschraubten Düsenteil.

Zum Stand der Technik (DE-OS 20 44 583) gehört ferner eine Verschlußdüse für Spritzgießmaschinen, bei der das in die Öffnung am vorderen Teil der Zylinderkappe hineinragende Ende der Ventilnadel abgeflacht ist und eine gleiclhe Form wie die Stegöffnung aufweist, um diese bei vorgeschobener Ventilnadel glatt abzuschließen und einen Anguß an dem Spritzgußteii zu verhindern. — Jedoch besteht auch hier das Problem der passungsgenauen Fertigung einer Bohrung in der verhältnismäßig komplizierten Düsen-Halterung, in der die Düsennadel gleitet. Die Düsenhalterung weist hier noch für die exakte Lage der Bohrung erschwerend einen exzentrisch zur Hauptachse angeordneten Kanal für die Zuführung von Kunststoff sowie eine seitliche Öffnung auilf, in die ein unter Federdruck stehender Hebel hineinreicht, der an dem hinteren Ende der Verschlußnadel anliegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verschlußdüse der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, um diese zum Anssitz-freien Einspritzen von geschmolzsnem Kunststoff in einen Hohlraum einer Spritzgießform und ohne Tropfen- oder Fadenbildung nach Entfernen der Spritzgießform zu gebrauchen, so daß eine sehr genaue Arbeitsweise der Verschlußdüse insbesondere durch exakte Passung des Differentialkolbens zu den anliegenden Gleitilächen ohne unwirt-