DE2604520A1 - PLASTICIZING DEVICE - Google Patents
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Description
3353 Bad Ganderehelm, 5. F?S. ',27o 3353 Bad Ganderehelm, 5. F? S. ', 27o
Postfach 129P.O. Box 129
Telefon: (05382) 2842Telephone: (05382) 2842
Unsere Akten-Nr. 2857/2Our file no. 2857/2
F.ILI SANDRETTO S.p.A.
Patentgesuch vom Γ c γλ "·-*.F.ILI SANDRETTO SpA
Patent application from Γ c γλ "· - *.
I J. i „ · ; ηI J. i "·; η
F.LLI SANDRETTO S.p.A. Via E. De Amicis, 44 10097 Regina Margherita (Turin/Italien)F.LLI SANDRETTO SpA Via E. De Amicis, 44 10097 Regina Margherita (Turin / Italy)
Die Erfindung "betrifft eine Plastifizierungseinrichtung mit einer Plastifizierungsschraube, die eine Welle mit einem vorspringenden, schraubenförmigen Profil "besitzt und unter Freilassung eines schmalen Spaltes in einen Zylinder mit geheizten Wänden eingesetzt ist, wobei sich die Welle in dem Zylinder dreht,The invention "relates to a plasticizing device with a plasticizing screw that has a shaft with a protruding, helical profile "and below Leaving a narrow gap in a cylinder with heated walls is inserted, with the shaft in the Cylinder rotates,
Kunststoff-Spritzgußmaschinen enthalten als wesentliches Teil eine Plastifizierungsschraube,· deren Aufgabe es ist, das zu plastifizierende Material entlang eines Kanals bei hoher Temperatur zu transportieren, und das Material vollständig flüssig zu machen, so daß es in Formen eingespritzt werden kann.Plastic injection molding machines are included as essential Part of a plasticizing screw whose task is to move the material to be plasticized along a channel at high To transport temperature, and to make the material completely liquid so that it can be injected into molds can.
709816/0699709816/0699
Im "besonderen besteht die Schraube aus einem langen zylindrischen Schaft, von dessen äußerer Oberfläche ein schraubenförmiges Profil vorspringt, dessen Kanten unter Freilassung eines schmalen Spaltes entlang der inneren Wand eines im wesentlichen zylindrischen Gehäuses laufen, welches die Schraube aufnimmt.In particular, the screw consists of a long one cylindrical shaft from the outer surface of which protrudes a helical profile, the edges of which are exposed a narrow gap along the inner wall of a substantially cylindrical housing, which the Screw.
Das zylindrische Gehäuse ist außen von Heizeinrichtungen umgeben, welche es auf die erforderliche Temperatur erhitzen; die Heizung kann z.B. durch elektrische Heizelemente erfolgen.The cylindrical housing is outside of heating devices surround, which heat it to the required temperature; the heating can be done e.g. by electrical heating elements.
Das Gehäuse, welches die Schraube enthält, ist am einen Ende mit einer Füllvorrichtung für das zu plastifizierende Material versehen, welches im allgemeinen granulatförmig ist. Das zu plastifizierende Material wird in den Raum zwischen der Zylinderwand und demjenigen Teil der Welle eingebracht, der zwischen den Windungen des vorspringenden, schraubenförmigen Profils liegt.The housing, which contains the screw, is at one end with a filling device for the material to be plasticized Provided material which is generally granular. The material to be plasticized is in the space between the Cylinder wall and that part of the shaft introduced between the turns of the protruding, helical Profile lies.
Wenn die Schraube um ihre Achse mittels eines außen angeschlossenen Motors gedreht wird, der mit der Welle der Schraube verbunden ist, so wandert das Material nach dem gleichen Prinzip vorwärts, wie es bei Schneckenförderern verwendet wird.When the screw is rotated around its axis by means of an externally connected motor that works with the shaft of the Screw is connected, the material moves forward according to the same principle as it does with screw conveyors is used.
Unter diesem Gesichtspunkt ist der Spalt zwischen dem Zylinder und der äußeren Kante des schraubenförmigen Profils derart bemessen, daß er kein Durchsickern des Materials zuläßt, so daß sich dieses vorwärts bewegen muß. Dieser Spalt beträgt im allgemeinen einige Zehntel Millimeter.From this point of view is the gap between the cylinder and the outer edge of the helical profile sized so that it does not allow the material to seep through, so that it must move forward. This gap is generally a few tenths of a millimeter.
Während seiner Vorwärtsbewegung gleitet das Material in Kontakt mit der Zylinderwand, welche auf einer hohen Temperatur gehalten wird, und während es sich erhitzt, wird es plastifiziert, d.h. sein physikalischer Zustand wird vom festen Granulat in eine plastische Paste überführt. Das Material wandelt sich teilweise vom Granulat zum plastischen Zustand in einer ersten Region des Zylinders und der Schraube um, d.h., es· wird ein Gemisch aus vollständig plastifiziertemDuring its forward movement, the material slides in contact with the cylinder wall, which is at a high Temperature is maintained, and as it heats up, it becomes plasticized, i.e. its physical state becomes from the solid granules converted into a plastic paste. The material sometimes changes from granules to plastic ones Condition in a first region of the cylinder and the screw, i.e. a mixture of completely plasticized
7.0 9 8 1 6/06.997.0 9 8 1 6 / 06.99
Material und Granulaten mit noch festem Kern erzeugt. Am Ende dieser Region ist das von dem Material eingenommene Volumen kleiner als das ursprüngliche Volumen der gleichen Masse des Materials im granulatförmigen Zustand.Material and granules with a still solid core are produced. At the end of this region is the volume occupied by the material smaller than the original volume of the same mass of the material in the granular state.
Da die Massenfließrate entlang der Schraube konstant ist, verringert sich die Volumenfließrate. Wo es wünschenswert ist, die Vorwärtsbewegung des Materials bei konstanter Geschwindigkeit durchzuführen, wird die Querschnittszone während des Durchganges verringert durch Vergrößern des Durchmessers der Schraubenwelle in den Bereichen zwischen den schraubenförmigen Profilvorsprüngen oder durch Verringerung der Steigung der Schnecke.Since the mass flow rate is constant along the screw, the volume flow rate will decrease. Where it is desirable is to carry out the forward movement of the material at a constant speed, the cross-sectional zone reduced during the passage by increasing the diameter of the screw shaft in the areas between the helical profile projections or by reducing the pitch of the screw.
Die Plastifizierung des Materials wird vervollständigt beim vollständigen Schmelzen der restlichen Granulate in der verbleibenden Schraubenregion vor seinem Ausfluß in einen Sammelraum. Die Geschwindigkeit bei der Herstellung des plastifizierten Materials wird gemessen nach seiner Massenfließrate. Zur Vergrößerung der Herstellungsgeschwindigkeit muß entweder der Schraubendurchmesser oder die Rotationsgeschwindigkeit vergrößert werden. In diesem zweiten Pail ergibt eine höhere Rotationsgeschwindigkeit eine größere Materialtransportgeschwindigkeit und das Material verbleibt so für eine kürzere Zeit in dem Heizzylinder. Demzufolge verbleibt für gleiche Schraubenlängen ungeschmolzenes, granulatförmiges Material in der Schraube am Ende des Pfades oberhalb einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit und schadet dem folgenden Einspritzvorgang. Die Rotationsgeschwindigkeit der Schraube und die entsprechende Herstellungsrate von plastifiziertem Material sind zie^-mlich niedrig, um das Fehlen von ungeschmolzenen Granulaten sicherzustellen, wodurch die Kapazität der Einspritzsysteme begrenzt wird.The plasticization of the material is completed when the remaining granules in the melt are completely melted remaining screw region before its outflow into a collecting space. The speed at which the plasticized material is measured according to its mass flow rate. To increase the production speed must be either the screw diameter or the speed of rotation be enlarged. In this second pail, a higher speed of rotation gives a higher speed Material transport speed and the material remains in the heating cylinder for a shorter time. Hence remains for equal screw lengths unmelted, granular material in the screw at the end of the path above a certain rotation speed and damages the following injection process. The speed of rotation of the Screw and the corresponding production rate of plasticized material are rather low to make up for the lack of ensure unmelted granules, which limits the capacity of the injection systems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Plastifizierungseinrichtung einer Spritzgußmaschine dahingehend zu verbessern, daß die Plastifizierungsrate erhöht werden kann.The invention is based on the object of the plasticizing device an injection molding machine to the effect that the plasticization rate can be increased.
3091 .ta/jQjß a 9 ...3091 .ta / jQjß a 9 ...
260A520260A520
Insbesondere soll erreicht werden, daß das gesamte eingegebene Granulat am Ende der Plastifizierungsstrecke entlang der eingangs genannten Plastifizierungssehraube vollständig geschmolzen ist; die vollständige Plastifizierung des eingefügten Granulats soll durch mechanische Einwirkung erfolgen zur Erreichung einer höheren Produktivität bei gleichen Schraubenabmessungen.In particular, the aim is to ensure that all of the granules introduced at the end of the plasticizing section along the line at the beginning said plasticizing tube is completely melted; the complete plasticization of the pasted Granulate should be done by mechanical action to achieve a higher productivity with the same Screw dimensions.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Welle an ihrem einen Ende einen Kopf besitzt, der innerhalb der Innenwand des Zylinders liegt, und daß zwischen dem Kopf und der Innenwand des Zylinders Kammern mit größerem Durchmesser gebildet sind, welche durch verengte Durchlässe kleineren Querschnitts voneinander getrennt sind. Es wird also durch eine rollende Bewegung eines in Torschubrichtung des geschmolzenen Materials an die Welle angefügten Kopfes die vollständige Plastifizierung des Materials sichergestellt durch einen Roll- und Drosselvorgang, der vorzugsweise noch in dem beheizten Bereich des die Plastifizierungssehraube umgebenden Zylinders erfolgt. Durch die Drosselwirkung erfolgt weiterhin ein erneutes Mischen des zu verspritzenden Materials, wodurch auch eine gleichmäßige Erwärmungsverteilung erreicht wird, welche ebenfalls das vollständige Schmelzen des Granulates sicherstellt.This object is achieved according to the invention in that the shaft has a head at one end which is inside the inner wall of the cylinder lies, and that between the head and the inner wall of the cylinder chambers with a larger diameter are formed, which are separated from one another by narrowed passages of smaller cross-section. So it will be through a rolling motion of a head attached to the shaft in the direction of travel of the molten material completes Plasticization of the material ensured by a rolling and throttling process, which is preferably still in the heated area of the cylinder surrounding the plasticizing tube. The throttling effect continues to take place a renewed mixing of the material to be sprayed, whereby an even distribution of heat is achieved, which also ensures the complete melting of the granulate.
In konstruktiver Hinsicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Zylinder im Bereich des Kopfes eine innere zylindrische Oberfläche besitzt und wenn der Kopf eine gewellte " Rotationsfläche hat. Auf diese Weise bleibt die Wandstärke des Zylinders konstant, so daß eine gleichmäßige Wärmeübertragung und eine gleichbleibende mechanische Festigkeit des Zylinders entlang des Kopf-Fortsatzes der Welle sichergestellt ist. Es ist jedoch auch eine Umkehr der Konstruktion möglich derart, daß die Kammern in der Zylinderwand gebildet werden und der Kopfdurchmesser konstant gehalten wird oder eine Kombination aus den beiden vorhergenannten Lösungen.From a constructional point of view, it has proven to be advantageous if the cylinder has an inner one in the area of the head has a cylindrical surface and if the head has a corrugated "surface of revolution. In this way the wall thickness remains of the cylinder constant, so that a uniform heat transfer and a constant mechanical strength of the cylinder along the head extension of the shaft ensured is. However, it is also a design reversal possible in such a way that the chambers are formed in the cylinder wall and the head diameter is kept constant or a combination of the two aforementioned solutions.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Further features, details and advantageous effects of the invention emerge from the claims and the following description of an embodiment.
Es zeigen:Show it:
Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine in einem Heizzylinder montierte Plastifizierungsschraube, wobei der Zylinder mit einer schematisch dargestellten Materialzuführungs_j/Orrichtung versehen ist, undPig. 1 shows a longitudinal section through a plasticizing screw mounted in a heating cylinder, the cylinder with a schematically shown material supply / device is provided, and
Pig. 2 eine Ansicht des Schraubenendes im Bereich des erfindungsgemäßen Rollkopfes.Pig. 2 shows a view of the screw end in the area of the rolling head according to the invention.
In Fig. 1 umschließt ein Zylinder 1 eine Welle 2, die mit einem fortlaufenden, vorspringenden schraubenförmigen Profil 3 versehen ist, dessen äußere Kanten der Innenwand des Zylinders 1 unter Freilassung eines kleinen Spaltes gegenüberliegen. Ein Trichter 4 und ein sich vertikal daran anschließendes Rohr 5 stellen schematisch die GranulatZuführungsvorrichtung dar. Die Welle 2 erstreckt sich rückwärts in Form eines zylindrischen Abschnittes mit einem gezahnten Schaft 6, der mit einer gezahnten Scheibe 7 gekuppelt ist, an welche motorische, in der Zeichnung nicht dargestellte Rotationsmittel angeschlossen sind. In Fig. 1, a cylinder 1 encloses a shaft 2, which has a continuous, protruding helical Profile 3 is provided, the outer edges of which face the inner wall of the cylinder 1 leaving a small gap. A funnel 4 and a vertically adjoining pipe 5 schematically represent the granulate feed device. The shaft 2 extends backwards in the form a cylindrical portion with a toothed shaft 6 which is coupled to a toothed disc 7 to which motorized rotation means, not shown in the drawing, are connected.
Der Zylinder 1 ist auf seiner gesamten Länge von einem zylindrischen Gehäuse 8 umgeben, in dem eine elektrische Widerstandsheizung 9 sitzt in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Zylinders 1.The cylinder 1 is surrounded over its entire length by a cylindrical housing 8 in which an electrical Resistance heater 9 sits in contact with the outer surface of cylinder 1.
Die Welle 1 ist mit einem Rollkopf 10 an dem dem Schaft 6 gegenüberliegenden Ende versehen. In Fig. 2 ist der Rollkopf 10 detailliert dargestellt. Er besteht aus einem ersten zylindrischen Abschnitt 11, an dessen Anfang das schraubenförmige Profil 3 unterbrochen ist, und einem zweiten zylindrischen Endabschnitt 12. Zwischen diesen beiden AbschnittenThe shaft 1 is provided with a rolling head 10 at the end opposite the shaft 6. In Fig. 2 is the rolling head 10 shown in detail. It consists of a first cylindrical section 11, at the beginning of which the helical Profile 3 is interrupted, and a second cylindrical end section 12. Between these two sections
ist der Kopf 10 in achssymmetrischer Art aus Kegelstümpfen 13, 14, 15, 16, 17 und 18 geformt, welche paarweise zusammenlaufen und zwischen ihren Hauptbasen zylindrische Ränder 19, 20 und 21 besitzen mit einem kleineren Durchmesser als dem Durchmesser des Idealzylinders, der die äußeren Kanten des Schraubenprofils 3 einhüllt.the head 10 is axially symmetrical from truncated cones 13, 14, 15, 16, 17 and 18, which converge in pairs and have cylindrical edges 19 between their main bases, 20 and 21 have a smaller diameter than the diameter of the ideal cylinder, which the outer edges of the Screw profile 3 envelops.
Auf diese Weise werden Ringkammern 22, 23 und 24 mit größerem Durchmesser zwischen der Innenwand des Zylinders 1 (Pig. 1) und dem Kopf 10 gebildet, und diese werden unterbrochen durch verengte Passagen mit kleinerem Querschnitt 25, 26 und 27. Der Spalt zwischen den Kanten der Ränder 19, 20 und 21 und der Innenwand des Zylinders 1 liegt großenordnungsmäßig im Bereich von 5 bis 10 fo des Innendurchmessers des Zylinders 1,und im Fall einer normalen Schraube beträgt der Spalt zwischen den äußeren Kanten des schraubenförmigen Profils 3 und der Innenwand des Zylinders 1 maximal einige wenige zehntel eines Millimeters.In this way, annular chambers 22, 23 and 24 of larger diameter are formed between the inner wall of the cylinder 1 (Pig. 1) and the head 10, and these are interrupted by narrowed passages of smaller cross-section 25, 26 and 27. The gap between the Edges of the rims 19, 20 and 21 and the inner wall of the cylinder 1 is on the order of 5 to 10 fo the inner diameter of the cylinder 1, and in the case of a normal screw the gap between the outer edges of the helical profile 3 and the inner wall of the Cylinder 1 a maximum of a few tenths of a millimeter.
Der Rollkopf wirkt folgendermaßen:The rolling head works as follows:
Das plastifizierte Material, welches jedoch im allgemeinen in seiner Masse noch einen gewissen Anteil an nicht vollständig geschmolzenem Granulat enthält, wird durch die Drehung der Schraube vorwärts gedruckt und erreicht das Gebiet vor dem ersten Rand 19. Es wird dann gerollt, d.h. es muß den Durchlaß mit verringertem Querschnitt 25 bei erhöhter Geschwindigkeit durchqueren. Während dieses Durchganges wird das ungeschmolzene Granulat mechanisch deformiert und in einen intimeren Kontakt mit dem es umgebenden plastifizierten Material gebracht, wodurch seine vollständige Schmelzung erleichtert wird. Das letztliche Einführen in den größeren Querschnitt der Ringkammer 23 vervollständigt das Rollen oder Walzen, d.h. es wird eine Beschleunigung der Durchmischung erreicht, was die Homogenisierung des plastifizierten Materials unterstützt. Das Schmelzen des Restgranulates und die Homogenisierung des Materials wird wieder-The plasticized material, which, however, generally still has a certain amount of not in its mass Contains completely melted granules, is pushed forward by the rotation of the screw and reaches the area before the first edge 19. It is then rolled, i.e. it must traverse the passage with reduced cross-section 25 at increased speed. During this passage the unmelted granulate is mechanically deformed and plasticized into more intimate contact with the surrounding it Material brought, which facilitates its complete melting. The ultimate introduction to the larger cross-section of the annular chamber 23 completes the rolling or rolling, i.e. there is an acceleration of the Mixing achieved, which supports the homogenization of the plasticized material. The melting of the residual granulate and the homogenization of the material is restored
holt und vervollständigt durch den Durchgang durch die folgenden verengten Durchlässe 26 und 27 und durch das Einführen in die Ringkammern 22 und 24.fetches and completes through the passage through the following narrowed passages 26 and 27 and by inserting into the annular chambers 22 and 24.
Der Vorteil des Anfügens des Rollkopfes an die Plastifizierungsschraube besteht deshalb in der Fähigkeit, die Auflösung von Granulaten in der plastifizierten Masse durch einen mechanischen Roll- und Walzeffekt zu verbessern, so daß man in die Lage versetzt wird, größere Produktionsgeschwindigkeiten für gleiche Schraubenabmessungen zu erreichen, wobei die gleiche Plastifizierungswirksamkeit gewahrt wird, welche man erreicht bei Verwendung von Schrauben Ohne Rollkopf, jedoch mit geringerem Vorschub des Materials im Heizzylinder.The advantage of attaching the rolling head to the plasticizing screw is therefore the ability to dissolve granules in the plasticized mass by a to improve mechanical rolling and rolling effect, so that one is able to use higher production speeds to achieve the same screw dimensions, while maintaining the same plasticizing efficiency which when using screws without a rolling head, but with a lower feed rate of the material in the heating cylinder.
Die Anzahl der verengten Durchlässe in dem Rollkopf gemäß der Erfindung sowie die Form und die Anordnung der Teile kann selbstverständlich verändert werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.The number of narrowed passages in the rolling head according to the invention as well as the shape and the arrangement of the parts can of course be changed without departing from the concept of the invention.
PatentanwältePatent attorneys
Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter KoselDipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel
709816/0699709816/0699
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Claims (5)
Patentgesuch vom ^g p,-/, -JQ7QF.LLI SAWDRETTO SpA
Patent application from ^ gp, - /, -JQ7Q
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