DE2644670A1

DE2644670A1 - Nadelventil fuer kunststoff-spritzgiesswerkzeuge

Info

Publication number: DE2644670A1
Application number: DE19762644670
Authority: DE
Inventors: Eduard Freddy Flygenring
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-10-02
Publication date: 1977-04-21
Also published as: ATA749976A; SE7611157L; FR2327071A1; DK138213B; DK138170B; JPS5259668A; CH605094A5; DE2644670C2; BE847068A; CA1077218A; JPS60213B2; DK456175A; US4088271A; SE441167B; DK138213C; DK194777A; IT1068424B; GB1506690A; PT65699B; ES452596A1

Description

Patentanwälte DtpHng. Amthor DipL-lng. Wolf

6 Frankfurt a M.

Mfttalwag 12

6 Prankfurt/Main den 3ο.9*76 12 727

Eduard Freddy Flygenring, Snebasrvej' 1, Kr. Sonnerup, 4060 Kr. Säby

Nadelventil für Kunststoff-Spritzgiesswerkzeuge

Die Erfindung betrifft, ein Nadelventil für Einspritzdüsen von Kunststoff-Spritzgiesswerkzeugen, welches beim Einspritzen durch den Druck der Spritzmasse entgegen der Wirkung einer Feder geöffnet wird.

Bei Giesswerkzeugen zum Spritzgiessen von Artikeln aus Kunststoff oder ähnlichem Material, wie z.B. auch Zinkdruckguss, versieht man im allgemeinen, um die Bildung auffallender Giesszapfen am fertigen Erzeugnis zu vermeiden, die Einspritzdüsen mit Nadelventilen, die bei Beendigung des Einspritzvorganges die Düsenöffnung verschliessen und die zu Beginn des Spritzvorganges, automatisch von der Düsenöffnung zurückgezogen werden, und zwar durch den von der schmelzflüssigen Spritzmasse ausgeübten Druck und entgegen der Wirkung einer Feder, die die Nadel in ihre Geschlossenstellung zurückbewegt, wenn dieser Druck aufhört.

Bei Spritzgiesswerkzeugen für grosse Artikel, insbesondere aber ■' auch bei Spritzgiesswerkzeugen für die Herstellung einer grösseren

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,Anzahl kleinerer Artikel, hat das Weiteeug mehrere Einspritzdüsen. Hierbei wird die von der Spritzmaschine unter hohem Druck abgegebene Spritzmasse auf diese Düsen mittels eines Heisskanalsystems, das Bestandteil des Werkzeugs bildet, verteilt. Der Heisskanal ist ein verhältnismässig massiver Bauteil, welcher Verteilerkanäle und elektrische Heizkörper enthält, wobei letztere sicherstellen, dass das Heisskanalsystem eine geeignete Temperatur aufweist.

Bei den bisher bekannten Konstruktionen sind die im Zusammenhang mit den Einspritzdüsen benutzten Nadelventile schwer zugänglich, so dass ein eventuelles Reinigen, Nachstellen oder Auswechseln eines Nadelventils nur nach völliger Demontage des Werkzeugs und des Heisskanalsystems möglich war. Ferner ist im allgemeinen die Ventilnadel mit einer keglichen Spitze versehen, die im verschlossenden Zustand des Ventils gegen einen entsprechenden keglichen Sitz in der Düsenöffnung anliegt. Weil an dieser Stelle die Temperatur etwa niedriger ist, besteht die Gefahr, dass Spritzmasse auf diesen Ventilsitz erstarrt wobei die Schi iess"'s teilung, der Ventilnadel sich zurückzieht. Auch wird hierbei eine häufige Reinigung des Ventilsitzes erforderlieh. Ausserdem war es nicht möglich, die Nadelventile gegen den hohen Druck genügend dicht zu gestalten, mit welchem die Spritzmasse in die Form hineingedrückt wird. Es liess sich auf diese Weise nicht vermeiden, dass ein Teil der Spritzmasse austrat und aussen am Werkzeug erstarrte, was ein häufiges und umständliches Reinigen desselben erforderlich machte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nadelventil der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, dass dieses die aufgezeigten Mangel nicht mehr besitzt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Ventilgehäuse mit der Nadel eine kompakte Einheit ausmacht die in eine Bohrung in der Rückwand eines Heisskanalsystems, und zwar von deren Rückseite herausnehmbar und einsetzbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass das Nadelventil sich als eine kompakte Einheit unmittelbar vom Werkzeug entfernen lässt und zwar von der Rückseite des Heisskanalsystems.

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In diesem Zusammenhang sei angeführt, dass hier und im folgenden unter der Bezeichnung "Rückseite" diejenige Seite zu verstehen ist, die von der Förderrichtung der Spritzmasse durch die Düse und das Nadelventil abgekehrt ist.

Ausserdem hat sich in der Praxis erwiesen, dass man durch Ausbildung des Nadelventils in der in den Ansprüchen 2-4 angegebenen Weise und unter der Voraussetzung, dass die ringförmigen Dichtflächen, die vom Druck der Spritzmasse gegeneinandergepresst werden, mit der notx^endigen Präzision bearbeitet sind, eine ausser ordentlich gute Dichtigkeit erlangt. Diese Dichtigkeit war bisher nicht zu erreichen, selbst nicht durch hochpräzise Bearbeitung der Zylinderflächen der Nadel und der Bohrung, in der die Nadel geführt wird.

Bei vielen Giesswerkzeugen ist es erforderlich, mehrere Nadelventile dicht nebeneinander anzubringen, und es ist deshalb wünschenswert, das Nadelventilaggregat als kompakte Konstruktion mit kleinen radialen Abmessungen auszubilden. Und weiter sollten die mit der Nadel verbundenen Bauteile «ine Schulter haben, die am Ventilgehäuse bzw. am Federgehäuse anliegt, die die Bewegung des Ventilnadeis nicht nur zur Offnungsstellung sondern auch zu der Schliessstellung begrenzt.

Dieses^ Problem lässt sich erfindungsgemäss dadurch lösen, dass diese Bauteile gemäss der in Anspruch 5 angegebenen Weise ausgebildet werden, wodurch man eine stabile, einfache und kompakte Konstruktion erzielt.

Dadurch, dass die Konstruktion zusätzlich so ausgebildet ist, wie in Anspruch 6 angegeben, wird der bedeutende Vorteil erreicht, dass man die Nadel auswechseln oder ihre axiale Plazierung justieren kann, ohne dass es notwendig ist, das Giesswerkzeug zu zerlegen. · - . . ' -

Damit diese Operationen ausgeführt werden können, ist es jedoch

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erforderlich, dass die Buchsen zwar verschieblich, aber drehfest, im Ventilgehäuse gelagert sind, und dies lässt sich auf einfache Weise mit Hilfe der im Anspruch 8 angegebenen Merkmale erreichen.

Es ist verständlich, dass bei der gegebenen Konstruktion die Verriegelung der beiden Buchsen erst dann_stattfinden kann, nachdem diese in das Ventil-·bzw. Federgehäuse eingesetzt worden sind. Diese Verriegelung lässt sich erfindungsgemäss auf einfache Weise durch die in Anspruch 9 angegebene Massnahme erzielen.

Zur Aufnahme der Reaktionskraft dex Feder und zum Zusammendrücken der Feder auf die für den Betrieb erforderliche Vorspannung kann man erfindungsgemäss zweckdienlich einen Federhalter benutzen, der in der in Anspruch 10 angegebenen Weise ausgebildet ist, wodurch man eine sehr kompakte Bauform erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezughahme auf die Zeichnung näher erklärt. Es zeigen,

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Kunststoff-Spritzgiesswerkzeuges, das mit einem erfindungsgemässen Nadelventilsinsatz versehen ist,

Fig. 2 den Nadelventileinsatz in perspektivischer Ansicht, Teilweise im Schnitt,

Fig. 3 in auseinandergezogener perspektivischer Ansicht die Einzelteile des Nadelventileinsatzes und

Fig. 4 im grösseren Massstab die Düsenöffnung und der Spitze des Ventilnadeis in geschlossener Stellung.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 als Gesamtheit einen

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Teil des Heisskanalsystems eines Spritzwerkzeugs mit einem Einlassstutzen 2 für die Spritzmasse, während 3 einen der Verteilerkanäle und 4 einen der in das Heisskanalsystem eingesetzten elektrischen Heizkörper bezeichnen. Mit der Bezugsziffer 5 wird als Gesamtheit ein Werkzeugelement der Spritzgiessform bezeichnet, in dessen Stirnwand 6 eine zentrale Öffnung zum Einspritzen der schmelzflüssigen Spritzmasse vorgesehen ist, die unter hohem Druck durch den Einlassstutzen 2, den Verteilerkanal 3 und eine Spritzdüse 8 zugeführt wird. Die Spritzdüse 8 besteht aus Wärme gut leitendem Material, z.B. Kupfer, und ist in die Vorderwand des Heisskanalsystems eingeschraubt.

Mit der Spritzdüse 8 fluchtend ist in die Rückwand des Heisskanalsystems 1 mit Hilfe eines Gewindes 9 ein Nadelventilein-"satz eingeschraubt, der als Gesamthe.it mit .10 bezeichnet ist. Die in das Heisskanalsystem 1 eingeschraubten Bauteile sind mit Hilfe von Dichtungsringen 11 abgedichtet.

Bei korrekter Einstellung muss bei geschlossenem Ventil die vordere Fläche der Nadel 27 deren vordere Ende 27 zylindrisch oder annähernd zylindrisch ist, mit der Stirnwand 6 des Werkzeugelements fluchten. Zu Beginn eines Spritzvorganges presst der Druck, unter dem die schmelzflüssige Spritzmasse steht, die Nadel 27 gegen die Wirkung einer Feder ein Stück,-im allgemeinen etwa um zwei Millimeter, zurück, so dass die Spritzmasse in das Werkzeug eindringen kann. Wenn der Druck aufgehoben wird, führt die Feder die Nadel 2 7 in die in Fig. 4 gezeigte Geschlossenstellung zurück, die beim Anliegen der vorderen Seite eines Flansches 18 gegen das Federgehäuse 12 festgelegt ist wie unten näher -beschrieben.

An der Abdichtung der Nadelspritze in der Düsenöffnung werden keine grösseren Anforderungen gestellt, weil in geschlossener Stellung des Ventils keine g.rossen Druckuhterschieden auftreten, weshalb eine Abdichtung an einer Ringfläche geringer axialen

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Ausdehnung (etwa 0,3 Millimeter) genügt. Während des Betriebes trit nach und nach ein gewissener Verschleiss der Nadelspitze auf, und um unter diesen Umständen die Dichtigkeit zu erhalten, kann die Nadelspitze schwach konisch ausgeführt werden, so dass die Nadelspitze durch Abschneiden eines kleinen Teils derselben · und entsprechende Justierung der Schliessstellung wieder der Düsenöffnung angepasst werden kann.

Das Nadelventil umfasst, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ein Ventil- bzw. Federgehäuse 12, das an seinem Vorderende durch den Gewindestutzen 9 mit einer zentralen Bohrung 13 abgeschlossen ist. In der Bohrung 13 ist eine Buchse 14 verschieblich gelagert, die an ihrem vorderen Ende»eine Schulter 15 aufweist. Die Bohrung 13 kann an ihrem vorderen -Ende durch eine Einsenkung bzw. Ausdrehung 16 erweitert sein, in welcher sich die Schulter 15 mit einem passenden seitlichen Spielraum bewegen kann.

Am hinteren Ende der Buchse 14 ist eine zweite Buchse 17 befestigt, die an ihrem vorderen Ende einen Flansch 18 besitzt. Die beiden Buchsen 14 und 17 werden,nachdem sie auf ihrem Platz im Ventilgehäuse 12 angebracht worden sind, durch Einschrauben einer Klemmschraube 19 durch eine Bohrung 20 im Flansch 18 miteinander verbunden. Zur Ausführung dieses Arbeitsganges hat das Ventilgehäuse 12 eine dafür vorgesehene Bohrung 21.

Um die Buchse 17 herum ist eine Schraubenfeder 22 angebracht, die mit ihrem vorderen Ende an der Rückseite des Flansches 18 anliegt und durch einen Federhalter 23 auf ihrem Platz gehalten wird. Der Federhalter 23 wird von der Rückseite des Ventilgehäuses 12 her in dieses eingeschraubt und verleiht dadurch der Feder eine gewünschte Vorspannung. Der Federhalter 23 ist rohrförmig und wird an seinem hinteren Ende durch einen nach innen gerichteten Flansch 24 mit einer zentralen Öffnung 25 abgeschlossen, die z.B. einen sechseckigen Querschnitt haben kann, so dass man mit Hilfe eines Sechskant-Steckschlüssels den Federhalter einschrauben und άίέ Feder 22 spannen kann. Nachdem der Federhalter 23 in das Ventilgehäuse 12 eingeschraubt worden ist,

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wird er mit Hilfe einer Klemmschraube 26 verriegelt, die ebenfalls so eingerichtet sein kann, dass sie sich mit einem Sechskant-Steckschlüssel betätigen lässt.

Die Nadel 27 besitzt an ihrem hinteren Ende ein Aussengewinde sowie in ihrer hinteren Stirnfläche eine sechseckige Vertiefung, so dass sie mit Hilfe eines Sechskant-Steckschlüssels gedreht werden kann. Die Nadel 27 ist so eingerichtet, dass sie von der Rückseite des Ventilgehäuses 12 her durch die Öffnung 25 in die Buchsen 14 und 17 eingeführt und in ein entsprechendes Innengewinde in der Buchse 17 eingeschraubt werden kann, bis sie die gewünschte Plazierung in axialer Richtung besitzt. Daraufhin wird die Nadel 27 durch Einschrauben einer Gegenschraube 29 in dieser Stellung verriegelt. Die Gegenschraube 29 kann so eingerichtet sein, dass sie sich ebenfalls mit Hilfe eines Sechskant-Steckschlüssels betätigen lässt. Um sicherzustellen, dass die Nadel 27 beim Festziehen der Gegenschraube 29 nicht ihre Lage ändert, ist die vordere Stirnfläche'der Gegenschraube plangeschliffen. Dasselbe gilt für die hintere Stirnseite der Nadel 27. Ausserdem sind die Buchsen 14 und 17 gegen ein Verdrehen in bezug auf das Ventilgehäuse 12 dadurch abgesichert, dass in das Ventilgehäuse 12 ein Zapfen 30 eingesetzt ist, der sich in eine in den Flansch 18 geschnittene, axial verlaufende Rille 31 hinein erstreckt.

Zum Festschrauben des Nadelventils in der Rückwand des Heisskanalsystems 1 kann das Ventilgehäuse 12, wie auf der Zeichnung gezeigt, entweder mit auf dem Umfang verteilten Verstecklöchern 32 zum Zusammenwirken mit einem Spezialschlüssel oder mit einem am hinteren Ende des Gehäuses angeordneten Sechskant 33 versehen sein.

Vorstehend ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Nadelventils beschrieben, aber es liegt auf der Hand, dass innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Variationen der konstruktiven Einzelheiten möglich sind. Beispielsweise liessen

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sich an Stelle der gezeigten Schraubenfeder 22 auch andere Formen von Federn, z.B. Tellerfedern, benutzen. Auch die anderen Bauteile, die gemäss der Zeichnung zur Betätigung mit Hilfe von Sechskant-Steckschlüsseln eingerichtet sind, liessen sich zur Betätigung mit anderen Werkzeugen, wie z.B*. mit Schraubenziehern, einrichten. Ausserdem liesse sich die Vertiefung entbehren, so dass bei zurückgezogener Nadel 27 die Rückseite der Schulter 15 direkt gegen die vordere Fläche des Gewindestutzens 9 des Ventilgehäuses 12 dichtend anliegt.

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Claims

Patentansprüche

ι l.j Nadelventil für Einspritzdüsen von Kunststoff-Spritzgiesswerkzeugen, welches beim Einspritzen durch den Druck der Spritz-, masse entgegen der Wirkung einer Fede.r geöffnet wird, wobei die Nadel axial verschieblich in einem Ventilgehäuse (12) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (12) mit der Nadel (27) eine kompakte Einheit ausmacht die in eine Bohrung in der Rückwand eines Heisskanalsystems (1), und zwar von deren Rückseite herausnehmbar und einsetzbar ist.
2. Nadelventil nach Anspruch 1, dadurchgekennz e ι c h η e t, dass die Nadel (27) a.n einer oder mehreren im Ventilgehäuse (12) axial verschieblichen Führungsbuchsen (14, 17) befestigt ist.
3. Nadelventil nach Anspruch 2, dadurchgekenn-

z e ichne t, dass die vordere. Buchse (14) an ihrem vorderen Ende eine Schulter (15) aufweist, deren nach hinten gekehrte Fläche präzisionsbearbeitet ist und an einer entsprechenden, die Bohrung (13), in welcher die Buchse (14) geführt ist, umgebenden Gegenfläche am Ventilgehäuse (12) dichtend anliegt.
4. Nadelventil nach Anspruch 3, d a d u r c h. gekenn- ~ze* lehnet, dass die Bohrung (13) im Ventilgehäuse (12) eine Vertiefung (16) aufweist, in der sich die Schulter (15) der Buchse (14) mit einem passenden seitlichen Spielraum.bewegen kann, wobei der Boden der Vertiefung (16) die ringförmige Fläche bildet, gegen welche die nach hinten gekehrte Fläche der Schulter (15) zur dichtschriessenden Anlage gebracht wird.
5. Nadelventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennze ichne t, dass die vordere Führungsbuchse , (14) demontierbar an einer zweiten, mit ihr koaxial angebrachten, Buchse (17) befestigt ist, welche einen radial vorragenden

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Flansch (18) besitzt, dessen Rückseite als Auflage für eine um die Buchse (17) herum angebrachte Druckfeder (22) und dessen Vorderseite durch Anschlag gegen das Ventilgehäuse (12) die Bewegung der Nadel (27) in Vorwärtsrichtung begrenzt, wobei die Spitze (27) der Nadel zylindrisch oder annähernd zylindrisch ist, dass er ohne Anschlag durch die vorzugweise kegliche Düsenöffnung passieren kann.
6. Nadelventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennze ichnet, dass die Nadel (27) an ihrem hinteren Ende ein Aussengewinde (28) aufweist und hiermit von hinten in ein entsprechendes Innengewinde in der hinteren Buchse (17) eingesetzt, in dieser festgeschraubt und durch Einschrauben einer Gegenschraube (29) in einer gewünschten Stellung verriegelt ist.
7. Nadelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennze ichnet, dass die Nadel (27) und die Gegenschraube (29) in ihren hinteren Stirnflächen jeweils mit einer sechseckigen Vertiefung für den Eingriff eines Sechskant—Steckschlüssels versehen sind.
8. Nadelventil nach einem der Ansprüche 5-7, gekennzeichnet durch eine in den Umfang des Flansches (18) der Buchse (17) geschnittene, axial verlaufende Rille.(31), die. durch Zusammenwirken mit einem in das Ventilgehäuse (12) eingesetzten Zapfen (30) die Buchse daran hindert, sich zu drehen.
9. Nadelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (18) eine radiale Bohrung (20) mit Innengewinde für eine Klemmschraube (19) zum Festspannen der Buchse (17) auf der vorderen Führungsbuchse (14) aufweist und dass das Ventilgehäuse (12) mit einer entsprechenden radialen Bohrung (21) versehen ist, durch welche hindurch die Klemm-"

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schraube (19) einführbar ist, wenn sich die beiden Buchsen (14 und 17) in ihrer Einbauposition im Ventilgehäuse (12) befinden.
10. Nadelventil nach einem der Ansprüche 1-9, ge-kennzeichnet durch einen vom hinteren Ende des Ventilgehäuses (12) her einschraubbaren, rohrförmigen Federhalter (23), der an seinem hinteren Ende einen nach innen gerichteten Flansch (24), gegen den die Feder (22) anliegen kann, sowie eine zentrale Öffnung (25) zum Einführen der Nadel (27) oder eines Werkzeugs zum Justieren der Lage derselben hat, wobei die Öffnung (25) vorzugsweise einen sechseckigen Querschnitt zum Einschrauben des Federhalters (23) mit Hilfe eines Sechskant-Steckschlüssels besitzt.

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