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Vorrichtung zum Plastifizieren und Schmelzen von Kunst-
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stoff mit einem beheizbaren Plastifizierzylinder.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Plastifizieren und Schmelzen
von Kunststoff mit einem beheizbaren Plastifizierzylinder, in dem eine Schnecke
umläuft, an deren Schneckenl£opf eine Rückstromsperre in Form eines verschiebbaren
Sperringes angeordnet ist.
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Eine solche Sperre dient dazu, das Zurückströmen der im Zylinderkopf
vor dem Schneckenkopf angesammelten, während des Schusses in die Spritzform unter
dem hohen Spritzdruck stehenden Masse in den Plastifizlerzylinaer zuzu verhindern.
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Bei einer bekannten Ausführung ist der Sperring innerhalb einer Ringnut
des Schneckenkopfes im Plastifizierzylinder verschieblich gehalten. Die schneckenseitige
Schulter dieser Ringnut bildet einen kegelförmigen Sitz für die ihr zugekehrte,
kegelförmig ausgedrehte Stirnfläche des Sperrringes. Die plastifizierte Masse fließt
durch den zwischen
dem Ring und dem Kern des Schneckenkopfes gebildeten
Ringkanal hindurch solange, bis bei vorgehender Schnecke der Spritzdruck auf die
andere, zur Schneckenkopfspitze hin liegende Stirnfläche des Sperringes wirkt und
diesen auf den kegelförmigen Sitz drückt, so daß der Ringkanal abgesperrt wird.
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Diese bekannte Ausführung hat einen erheblichen Nachteil, der zu einem
raschen Verschleiß des Sperringes und/oder des Schneckenkopfes an den mit dem Sperring
in Berührung kommenden Schultern seiner Ringnut führt. Dies hat seine Ursache darin,
daß der Sperring den Durchlass am Schnecke kopf sowohl in axialer als auch in radialer
Richtung absperren muß; er muß daher mit fein tolerierter Passung im Plastifizierzylinder
geführt sein. Die Folge davon ist, daß der Sperring unter den herrschenden Drücken
und in dem zähen Medium nahezu oder zeitweise stillsteht, jedenfalls nicht mit der
Schnecke synchron umläuft. Die Folge davon ist wiederum, daß sich der Sperring und
der Schneckenkopf an ihren zusammenwirkenden Gleitflächen reibend ineinander einarbeiten.
Nicht nur führt der Metallabrieb zu Folgeschäden, es wird auch der Schließvorgang
beim Einspritzen, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, ungenau.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückstromsperre
zu schaffen, die ohne erhöhten Aufwand verschleißfest und betriebssicher ist, Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß der Schneckenkopf kolbenartig
in dem Plastifizierzylinder geführt ist und auf einem Lonhkreis verteilt Bohrungen
für den Durchfluss der Kunststoffschmelze aus dem Schneckenraum des Plastifizierzylinders
in den Zylinderkopf aufweist und daß auf der Schneckenkopfspitze vor den Öffnungen
dieser
Bohrungen ein scheibenförmiger Sperring axial verschiebbar gelagert ist.
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Damit wird die Doppelfunktion der Abdiditung des Zylinderkopfraumes
gegen den Schneckenraum in axialer und radialer Richtung, die bei der bekannten
Vorrichtung der Sperring zu übernehmen hatte, aufgeteilt auf den Schneckenkopf,
der kolbenartig in dem Plastifizierzylinder verschiebbar ist und an seinem Umfang
ständig in radialer Richtung abdichtet, und auf die auf der Schneckenkopfspitze
verschiebbare Sperringscheibe, die zusammen mit der die Durchflussöffnungen enthaltenden
ringförmigen Stirnfläche des Schnekkenkopfes als Axialventil wirkt. Durch diese
Aufteilung wird jede der beiden Funktionen einzeln optimierbar.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die volle Stirnfläche der Sperringscheibe
gegen den Zylinderkopfraum frei liegt (während sie bei der bekannten Vorrichtung
z.T. durch die benachbarte Schulter der Ringnut im Schneckenkopf abgedeckt ist)
und somit beim Einspritzvorgang voll beaufschlagt wird. Dies hat ein genaues Schließen,
vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten zur Folge, und eine höhere Schließkraft,
demzufolge eine besser axiale Absperrung, so daß das Schussgewicht mit hoher Genauigkeit
eingehalten werden kann, was für das präzise Arbeiten einer Spritzgießmaschine von
außerordentlicher Bedeutung ist.
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Vorteilhaft ist die Sperringscheibe auf der Schneckenkopfspitze drehstarr/verschiebbar,
so-daß keine Relativdrehung zwischen der Sperringscheibe als Ventilteller und der
Stirnfläche des Schneckenkopfes als Ventilsitz auftreten kann und daher auch kein
Reibverschleiß. Dies wirkt sich in einer erheblichen Erhöhung der Standzeit der
Rückstromsperre aus.
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Der Verschleiß aufgrund der Relativdrehung zwischen dem mit der Schnecke
drehstarr umlaufenden Schneckenkopf und *gelagert und
der Zylinderwandung
kann dadurch niedrig gehalten werden, daß in die an der Zylinderwandung anliegende
Mantelfläche des Schneckenkopfes mindestens ein Gleitring eingesetzt ist. Auch hier
sind die Gleiteigenschaften durch entsprechende Werkstoffpaarung optimierbar.
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Im folgenden werden der Stand der Technik und die Erfindung an je
einem Beispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das Vorderteil eines Plastifizierzylinders mit einer Rückstromsperre bekannter
Bauart und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schneckenkopfspitze der Vorrichtung nach
Fig. 1; Fig. 3 einen Längs schnitt entsprechend Fig. 1 durch einen Schneckenkopf
mit Rückstromsperre nach der Erfindung und Fig. 4 eine Draufsicht entsprechend Fig.
2 auf die Vorrichtung nach Fig. 3.
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In Fig. 1 und 2 sind im Längsschnitt und in der Draufsicht ein Plastifizierzylinder
1 mit einer Schnecke 2 und einem in deren Vorderende eingeschraubtem Schneckenkopf
3 dargestellt. Der Schneckenkopf 3 weist eine breite Ringnut 4 auf, und in dieser
kann sich ein schmaler Sperring 5 axial verschieben, der in dem Plastifizierzylinder
1 geführt ist.
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Dieser Sperring 5 hat eine kegelförmig ausgedrehte Fläche 5.1, und
die ihr gegenüberliegende Schulter der Ringnut 4 bildet einen dazu passenden kegelförmigen
Sitz 4.1. Für diesen Ventilsitz 4.1 ist ein besonderer Druckring 3.1 erforderlich,
um den Sperring 5 in die Ringnut 4 einbringen zu können, d.h.
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der Schneckenkopf 3 muß zweiteilig sein.
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In der oberen Hälfte der Fig. 1 ist die Durchlaßstellung des Sperringes
5 dargestellt, und der Weg des Materialflusses 6 aus dem Zylinderraum 7 in den Zylinderkopfraum
8 ist punktiert eingezeichnet. In der unteren Hälfte der Fig. 1 ist die Sperrstellung
dargestellt, in welcher der Sperrring 5 den Rückstrom der Schmelze aus dem Raum
8 absperrt.
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Man erkennt, daß die Drehung des Sperringes 5 relativ zur Schnecke
2 nicht definiert ist: Sie hängt von der Reibung zwischen Sperring 5 und Wandung
des Plastifizierzylinders 1 und von der Viskosität der Kunststoffschmelze ab. Um
den Schließdruck auf den Sperring 5 aufzubringen, steht von seiner dem Zylinderkopfraum
8 zugekehrten Stirnfläche nur eine schmale Ringfläche 5.2 zur Verfügung.
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In Fig. 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Ausführung der Rückstromsperre
dargestellt. Der in die Schnecke 2 eingeschraubte Schneckenkopf 13 ist kolbenartig
in dem Plastifizierzylinder 1 geführt und weist auf seinem Umfang verteilte Bohrungen
13.1 für den Durchfluss der Kunststoffschmelze aus dem Schneckenraum 7 in den Zylinderkopfraum
8 auf. Auf der im Durchmesser abgesetzten Schneckenkopfspitze 13.2 ist ein scheibenförmiger
Sperring 15 mit viel Spiel sowohl gegenüber seiner Führung als auch gegenüber der
Zylinderwandung axial verschiebbar geführt. Er ist mit dieser durch einen Stift
16 drehstarr gekuppelt.
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In der oberen Hälfte der Fig. 3 ist wieder die Durchlassstellung der
Sperringscheibe 15 dargestellt, und der Weg des Materialflusses 6 ist punktiert
eingezeichnet.
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In der unteren Hälfte der Fig. 3 ist die Sperrstellung dargestellt,
in welcher die Sperringscheibe die Öffnungen der Bohrungen 13.1 verschließt.
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Man erkennt, daß ein Reibungsversch)#'ß nur zwischen Schnekkenkopf
13 und Zylinderwandung auftreten kann. Um diesen Verschleiß niedrig zu halten, sind
in den Schneckenkopf 13 drei Gleitringe 17 eingesetzt. Um das Schließen der Sperrscheibe
15 zu gewährleisten, steht die volle Stirnfläche zur Verfügung.
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Die Ausführung kann im Rahmen des Erfindungsgedankens in konstruktiven
Einzelheiten abgewandelt werden. So kann die Sperringscheibe 15 auf der Schneckenkopfspitze
13.2 auch mittels Nut und Feder drehstarr verschiebbar sein, oder die ScbneckeIiko#fspitze
kann als Vierkant ausgeführt sein bei entsprechender Formgebung des Führungsloches
in der Sperringscheibe.