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Injektor
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DieErfindung betrifft einen Injektor zum Einblasen von aufschäumbaren
Kunststoffteilchen in eine Form, mit einem von einem Arbeitskolben über eine in
einem Zuführkopf geführte Kolbenstange angetriebenen Stopfen zum Verschließen des
Injektors beim Schäumen und gegebenenfalls zum Ausstoßen des Werkstücks.
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Injektoren dieser Art werden in der Praxis in großer Zahl angewendet,
um Formstücke aus Hartschaum (WZ: Styropor) herzustellen. Eine Bauart solcher Injektoren
wie auch ihre
Arbeitsweise und ihre Anbringung an der Form bzw.
in einem Dampfkasten sind beschrieben im DT-Gbm @ @@@ 445. Eine wichtige Aufgabe
der ERfindung wird darin gesehen, die bekannten Injektoren zu vereinfachen, und
zu verbessern, insbesondere im hinblick auf eine Verringerung der Typenzabl und
eine wartungsfreundliche und die Benutzer nicht' durch bewegliche Zeile gefährdende
Konstruktion.
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Nach der Erfindung wird dies erreicht durch die Im Allsprucll 1 angegebenen
Maßnahmen. Man erreicht so eine gute Füllung, da der Injektionsvorgang erst einsetzt,
wenn der Stopfen durch die Kolbenstange in seine Offenstellung gebracht worden ist.
Umgekehrt bewirkt eine Bewegung des Stopfens in Richtung Schließstellung auch eine
Unterbrechung des Einblasens von Rohmaterial in die zu füllende Form.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten,
in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen:
Es zeigt Fig. 1A und 1B ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Fig. 2 einen
Ausschnitt,- aus einem 2. Ausführungsbeispiel der Erfindung,~ebenfalls im Längsschnitt,
Fig. 3 eInen Schnitt, gesehen rings der Linie III-III der Fig. 2, und Fig. 4A bis
4C einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gleiche oder@gleichwirkende Teile werden in allen Ausführungsbeispielen
mit derselben-Bezugszahl bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.4 Die
Begriffe links und rechts beziehen sich jeweils auf die betreffende Zeichnung.
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Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam die Verwendung desselben
Füll- und Steuerkopfes 10, wie er in Fig. 1A ausführlich
dargestellt
ist. Dieser hat links einen Zylinderteil 11, in dem ein kolben 12 geführt ist, der
über eine Kolbenstange 13 einen Verschlußstopfen 14 antreibt und diesen aus seiner
in Fig. 113 dargestellten Offenstellung nach rechts ein eine Schließstellung verschieben
kann, in der er ein Mundstück 15 druckcticht verschliePt. Zur Erleichterung des
Einfahrens des stopfens 1 in das Mundstück 15 ist dieses in der dargestellten eie
mit einer konischen Eieiterung li versehen. Das Mundstück 15 ist wie dargestellt
leicht auswechselbar. Der stopfen 14 selbst ist leicht nachstellbar und zu diesem
Zweck mit einer elastischen Dichtung 17 aus Silikongummi versehen, die zwischen
einem Flanschstück 18 und einem auf einem Gewinde 19 verschraubbaren ist Gegenstück
20 eingespannt. Eine Kontcrmutter 23 dient zum Sichern des Gegenstücks 20. Diese
Dichtungsbauart ist naturgemäß bei Injektoren universell einsetzbar und wegen ihrer
bequemen Nachstellbarkeit (meist genügt zum Machstellen eine Viertelumdrehung von
20) im Vergleich zu den bekannten Bauarten (vgl. Fig. 3 des erwahnten DT-Gbm 6 928
445) sehr vorteilhaft.
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Zur Zuführung des zu injizierenden Materials ist an Füllkopf 10, einem
Aluminiumgußteil, seitlich ein Zuführstutzen 24 vorgesehen , der mit dem Füllkopf
10 einstückig ausgebildet ist und dessen öffnung unter etwa 450 zur Längsachse in
den Füllkopf 10 mündet. In ihn ist ein Rohr 25 eingeschraubt, auf das in üblicher
Weise ein Verbindungsschlauch zu einem Vorratsbehälter aufgesteckt werden kann,
wie das dem Fachmann wohlbekannt ist.
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Der kolben 12 ist in der als Zylinder dienenden Innenbohrung 26 bis
zum Anschlag an eine Mittelwand 27 frei nach rechts verschiebbar. Nach links wird
sein Hub begrenzt durch einen auf das Zylinderteil 11 aufgeschraubten Zylinderboden
28, in dem auch ein Druckluftanschluß 29 vorgesehen ist. Wird diesem Anschluß 29
Druckluft zugeführt, so wird der Kolben 12 nach rechts verschoben, und der Stopfen
14 wird in seine Schließstellung gebracht.
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ln der Plittelwand 27 ist eine die Kolbenstange 13 frede messingbuchse
31 befestigt, die mit zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen 23, 30 zur Steuerung
der Druckluftzufuhr zu den Injektionsdüsen 33 versehen
Diese Öffnungen wirken zusammen mit einer Steuer-Ringnut 34 der Kolbenstange 13
Wenn sieh der Kolben 12 in seiner in Fig. 1A dargestellten Offenstellung befindet,
gibt diese Ringnut, 34 eine Verbindung frei die von einem Druckluftanschluß 35 über
einen Kanal 36, die Öffnung 30, die Ringnut 34, die Öffnung 29, einen Kanal 37,
einen dazu rechtwinkligen Kanal 38 und den Zwischenraum 39 zwischen einem Füllerrohr
40 und einem zu diesem konzentrischen Innenrohr 41 zu den Injektionsdiisen 33 führt,
so daß an diesen Druckluft austreten und einen Unterdruck erzeugen kann, der durch
den Stutzen 24 Rohmaterial ansaugt. Das Füllerrohr 40 ist in Fig.
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1B verkürzt dargestellt. Die Darstellung hat den Maßstab 1:1 und hierbei
ist für den Injektor nach Fig n die Größe L etwa 6 cm, Die Kanäle 37 und 36 verlaufen
etwa rechtwiknklig zur längsachse des Injektors und sind an einem Ende durch eine
Schraube 44 druckdicht verschlossen.
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Vom Anschluß 35 führt ein Kanal 45 zum Zylinder 26. Ferner ist am
Anschluß 35 eine Kugel 46 aus einem geeigneten Kunststoff, z.B. Vulcollan, angeordnet,
welche als Rückschlagventil dient und dazu gegen einen Sitz 47 am Einlaß 35 anliegen
und diesen Einlaß verschließen kann. Wenn dagegen Druckluft durch den Einlaß 35
einströmt, legt sich die Kugel 46 wie dargestellt gegen eine gegenüberligende Aussparung
48 und gibt dadurch den Weg vom Anschluß 35 zu den Kanälen 36 und 45 frei.
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An seinem rechten Ende ist der Füllkopf 10 mit einem Innengewinde
51 versehen, in das das Füllerrohr 40 mit einem Außengewinde an seinem linken Ende
eingeschraubt ist, wobei sich das Innenrohr 41 mit seinem linken Ende dichtend gegen
eine entsprechende Schulter 52 des Füllkopfs legt. Wie die folgenden Beispiele zeigen,
kann der Durchmesser des Füllerrohres in
weiten Grenzen je nach
den Anforderungen der Kunden variiert werden und z.B. 28, 32, 40 oder 50 mm Außendurchmesser
betragen.
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Fig. 4C zeigt z.B. ein Füllerrohr mit nur 28 mm Außendurchmesser.
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- Durch Abschrauben des Füllkopfs 10 vom Füllerrohr 40 werden also
die Kolbenstange 13 und der Stopfen 14 ohne weiteres zugänglich, was günstig für
das Nachstellen des Stopfens 14 und für die Reinigung und Wartung ist. Das Mundstück
15 ist wie dargestellt in ein Formstück 53 eingeschraubt, das am rechten Ende des
Füllerrohres 40 befestigt ist und an dem wie dargestellt auch das Innenrohr 41 geführt
ist. Die leichte Zerlegbarkeit das erfindungsgemäßen Injektors stellt einen wichtigen
Vorteil dar.
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Der Injektor nach den Fig 1A und 1B arbeitet wie folgt: An dem Anschluß
35 wird durch eine (nicht dargestellte) Steuerung Druckluft angeschlossen, und hierdurch
wird zunächst der Kolben 12 ganz nach links verschoben, wodurch der Stopfen 14 ganz
aus dem Mundstück 15 herausgezogen wird und die Injektordüsen 33 freigibt.
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Erreicht der Kolben 12 seine Stellung ¢§Füllentw gemäß Fig. 1A, so
gibt die Ringnut 34 die Verbindung vom Anschluß 35 zu den Injektordüsen 33 frei
und dort strömt Druckluft aus und erzeugt einen Unterdruck im Inneren des Innenrohrs
41. Dieser Unterdruck bewirkt, daß durch den Zuführstutzen 24 Rohmaterial angesaugt
und durch das Mundstück 15 in die (nicht dargestellte) zu füllende Form injiziert
wird. Ist diese Form gefüllt, so kann durch den Luftstrahl aus den Düsen 33 kein
Unterdruck mehr erzeugt werden; vielmehr bläst dieser Luftstrahl nun das noch im
Innenrohr 41 befindliche Rohmaterial wieder durch den Zuführstutzen 24 hinaus in
den Vorratsbehäiter.
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Durch eine (nicht dargestellten) Zeituhr wird nun der Druck vom Anschluß
35 abgeschaltet und an den Anschluß 29 angeschlossen, so daß sich der Kolben 12'nach
rechts bewegt Die Kolbenstange 13 verschließt dabei wieder die oeffnungen 29 und
309 und der Stopfen
14 wird in das Mundstück 15 eingeführt und
verschließt dieses druckdicht. Es kann dann Dampf in den Dampfkasten der Form eingelassen
werden, und nach dem Schäumen wird der hergestellte Hartschaumkörper aus der (nicht
dargestellten) Form entnommen.
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Der beschriebene Zyklus wird dann wiederholt.
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Fig. 2 zeigt eine Variante, deren rechter Teil identisch ausgebildet
ist wie Fig IB, wobei jedoch die Länge L größer ist. Diese rechte Hälfte ist deshalb
nicht nochmals dargestellt. Bei der Variante nach Fig. 2 dient der Stopfen 14 (Fig.
1B) nicht nur als Schließglied, sondern auch als Auswerfer.
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Sein Hub ist deshalb wesentlich größer, und dieser größere Hub und
seine Unterteilung wird nach der Erfindung erreicht durch eine geschickte Bauweise
des Antriebs für diesen Stopfen 14.
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Es wird hier derselbe Füll- und Steuerkopf 10 verwendet wie in Fig.
1, doch dient nicht dieser Füllkopf 10 selbst als Zylinder, sondern in ihm ist ein
durchgehendes Zylinderrohr 56 angeordnet, in dem seinerseits ein zweites Zylinderrohr
57, der sogenannte Auswerferzylinderv verschiebbar geführt ist, das auf seiner Außenseite
58 mit Dichtmitteln versehen ist und in seinem Inneren den Arbeitskolben 12 führt,
dessen beiden Manschettendichtungen 61 und 62 hier im Schnitt dargestellt sind,
Der Zylinder 56 ist an seiner Außenseite bei 63 so abgesetzt, daß er genau in die
Innenbohrung 64 des Füllkopfs 10 paßt, Zu seiner axialen Befestigung dient ein Sprengring
65, der in eine Nut 66 am Außenumfang des Rohres 56 eingesetzt ist Eine Überwurfmutter
67 liegt gegendiesen Sprengring 65 an und ist auf ein Außengewinde 68 am linken
Ende des Füllkopfs 10 aufgeschraubt 9 wodurch sei das Zylinderrohr 56 nach rechts
in die Bohrung 64 hineinz i htO Diese Xonstruktion ermöglicht ein sehr einfaches
Zerlegen durch Lösen der Überwurfmutter 67 Außerdem ermöglicht sie eine Druckzufuhr
zum Ausfahren des Kolbens 12 im Auswerferzylinder 57:
Äie Fig.
3 zeigt, liegt zwischen den beiden Enden des Sprengrings 65 ein Zwischenraum 71,
dessen Breite in der Praxis 3 4 mm betragen kann (in Fig. 3 übertrieben dargestellt).
In diesem Zwischenraum 71 ist eine radiale Bohrung 72 vorgesehen, welche also die
Innenseite des Zylinderrohres 56 mit dem Raum 73 verbindet, der zwischen der Überwurfmutter
67 und der ihr gegenüberliegenden linken Stirnseite des Füllkopfs 10 liegt.
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Vn dieser Stirnseite geht eine axiale Bohrung 74 zu einem Druckanschluß
75, der zur Betätigung des Auswerfes dient.
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Die L'berwurfmutter 67 selbst ist durch einen ersten O-Ring 76 gegen
das Zylinderrohr 56 und durch einen zweiten O-Ring ß gegen den Füllkopf 10 abgedichtet,
so daß Druckmittel, das dem Anschluß 75 zugeführt wird, über den Kanal 74, den Raum
73 und die radiale Bohrung 72 (Fig. 3) der Innenseite des Zylinderrohres 56 zugeführt
wird.
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Wie Fig. 2 klar zeigt, mündet die Bohrung 72 in dem Raum 77 zwischen
den Zylinderrohren 56 und 57. Dieser Raum 77 ist durch die Dichtmittel des Auswerferzylinders
57 abgedichtet, und zwar sind dies eine erste ISanschetter.dichtung 78 am linken
Ende des Auswerferzylinders 57 und zwei Manschettendichtungen 79, 80 am rechten
Ende des Auswerferzylinders 57. Die Dichtungen 79, 80 dichten in beiden Richtungen
ab, die Dichtung 78 nur in einer Richtung, da sie durch den Druck vom Anschluß 29
in Anlage gegen die Innenwand des Zylinderrohres 56 gehalten wird. Die Dichtung
78 ist an einem Abschlußstück 83 befestigt, das am linken Ende des Auswerferzylindere
57 befestigt ist und dieses Ende verschließt. Die Dichtungen 79 und 80 sind an einem
Formstück 84 befestigt, das am rechten Ende des Auswerferzylinders 57 befestigt
ist und das in einer in seine Mitte eingeschraubten Messingbuchse 85 die Kolbenstange
13 führt. - Im Abschlußstück 83 ist eine radiale Bohrung 86 vorgesehen, die den
Ringraum 77 mit der linken Innenseite des Auswerferzylindern 57 verbindet.
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Wird also Druck an den Anschluß 75 gelegt, so gelangt dieser über
die radiale Bohrung 86 auf die linke Seite des Kolbens 12 und verschiebt diesen
nach rechts. Dies gilt natürlich nur solange 9 wie die radiale Bohrung 72 mit dem
Ringraum 77 verbunden ist , was bei Fig. 2 für alle Stellungen des Zylinderrohres
57 gilt, nicht aber bei Fig. 4,
34 Auen bei ig. 2 ist die Kolbenstange
13 mit der Ringnut versehen, genauso, wie das in Fig. 1A dargestellt ist, und in
der Stellung gemäß Fig. 2 verbindet sie die Bohrungen 29 und 30 miteinander.
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Der Injektor nach Fig. 2 arbeitet wie folgt: Zunächst wird, wie bereits
bei Fig 1 beschrieben, Druck an den Anschluß 35 gelegt, wodurch der Auswerferzylinder
57 und der Kolben 12 in die Stellung gemäß Fig. 2 gelangen, Dabei kann genau wie
in Fig, 1 Luft zu den Inåektordüsen strömen und Rohmaterial ansaugen Ist dieser
Vorgang beendet, so wird der Druck von 35 abgeschaltet und dafür an den Anschluß
29 gelegt, so daß der Auswerferzylin der 57 und durch ihn auch der Kolben 12 nach
rechts verschoben wird, bis das rechte Ende des Auswerferzylinders 57 (also das
Abschlußstück 84) gegen den Füllkopf 10 zum Anschlag kommt0 Dabei verschließt der
Stopfen 14 das Mundstück 159 vglo Fige 1B9 und es kann nun Dampf in den Dampfkasten
eingelassen werden9 um die Styroporkugeln zu blähen und zu verschmelzen0 Danach
wird die Form mit Wasser gekühlt und anschließend geöffnet0 Der Druck am Anschluß
29 wird aufrechterhalten, und es wird nun zusätzlich Druck an den bisher drucklosen
Anschluß 75 gelegt; dieser Druck wirkt über die Kanäle 74, 72 und 86 auf das linke
Ende des Kol bens 12 und verschiebt diesen im Auswerferzylinder 57 nach rechts bis
zum Anschlag gegen den Füllkopf 100 Dabei wirkt das rechte Ende des Stopfens 14
(Fig. 1B) als Auswerfer und wirft den Hartschaumkörper aus der Form aus, Anschließend
wird ein Anschluß 90 mit Druck beaufschlagt, welcher Anschluß gemäß Fig0 -4B über
einen Kanal 91 mit dem Innern des Zylinderrohres 56 verbunden ist, und dieser Druck
verschiebt zunächst den Kolben 12 und damit den Stopfen 14 wieder in die Schließstellung,
wobei der Auswerferzylinder 57 immer noch rechts bleibt Dabei verschließt die Ventilkugel
40 (Fig0 1A) automatisch den Einlaß 35o Es wird dann der Druck an den Anschlüssen
29 und 75 abgeschaltet und der Anschluß 35 erhält wieder Druck, so daß ein neuer
S zyklus beginnen kann0 Naturgemäß kann der Anschluß 90 unter Umständen eingespart
werden9 wenn der gesamte Rückhub des Kolbens 12 ohne Unterbrechung ablaufen darf,
Der Anschluß 90 gewährleistet;
aber die volle Kompatibilität rnit
den existierenden Steuerungen.
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Fig. 2 ist ein Injektor mit einem Schließhub von etwa 5 cm und einem
Auswerferhub von 10 cm. Der Injektor nach Fig. 4 dagegen hat ein sehr dünnes und
langes Füllerrohr 40 und deshalb einen Schließhub von rund 17 cm, dagegen einen
Auswerferhub von nur rund 6 cm, Der Aufbau ist im übrigen derselbe wie bei Fig.
2, doch zeigt Fig0 4 im Vergleich zu Fige 2 die ungeheuer vielselbige Anwendbarkeit
der Erfindung.
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Das Ftillerrohr 40 ist hier sehr lang und hat nur einen Durch messer
von 28 mm, Damit es mit dem Gewinde 51 des Füllkopfs lo verbunden werden kann, ist
es mit einem konischen übergangsstück 92 verbunden , und ebenso ist das Innenrohr
41 mit einem konischen übergangsstück 93 verbunden, das mittels radialer Vorsprünge
94 im Übergangs stück 92 geführt ist und dadurch den Ringkanal 39 bildet, der den
Kanal 38 mit den Injektordüsen 33 (Fig. 4C) verbindet Fig0 4e zeigt, daß der Stopfen
14 sehr weit nach rechts verschoben werden muß, bis er seine Schließstellung im
Mundstück 15 erreicht, d.h die Einbautiefe ist hier sehr groRv Zum Auswerfen wird
er - durch Anlegen von Druck an den Anschluß 75 - noch weiter nach rechts verschoben,
wie das bei Fig. 2 bereits sehr ausführlich beschrieben wurde. Auch hier kann der
Injektor innerhalb kürzester Zeit völlig zerlegt werden, zoBa um seine Innenseite
zu reinigen oder um die Dichtung des Stopfens 14 nachzustellen.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen, wie es die Erfindung ermöglicht,
mit wenigen Basisteilen, vor allem einem einheitlichen Füllkopf, eine Vielzahl von
Injektoren der verschiedensten Form und Lange aufzubauen, wobei in allen Fälle die
Konstruktion sehr wartungsfreundlich ist und durch das Fehlen von fOD außen zugänglichen
beweglichen Teilen auch eine optimale e Arbeitssicherheit er reicht wird. Außerdem
ergibt sich auch bei großer Einbautiefe und großem Auswerferhub noch eine relativ
niedrige Gesamtlänge,
z.B. bei 300 mm Einbautiefe und 100 mm Auswerferhub
eine Gesamtlänge von nur 577 mm, was wesentlich kürzer ist als bei den bislang auf
dem Markt befindlichen Injektoren. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß ais derFormmaschine
nur ein relativ kurzer Abschnitt des Injektors herausragt, und daß sich an diesem
Abschnitt nichts bewegt, alse auch niemand verletzt werden kann.
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Durch die Unterteilung des Hube der Kolbenstange 13 mittels einer
Teleskopanordnung (Zylinderrchre 56 und 57) erhält man eine sehr einfache Bauweise,
die es durch einfaches Auswechselm von a) der Rchrkombination 40 und 41 b) entsprechend
laugem Zulinderrohr 56 c) entsprechend langem Auswerferzylinder 57 ermöglicht, alle
denkbaren Möglichkeiten abzudecken, chne hierfür eine Vielzahl ven Teilen zerlegen
zu müssen, wie das bei den bekannten Injekteren mit als Auswerfer dienendem Schließstopfen
der Fall ist. Die Anstauschteile sind dabei sehr infach im Aufbau (meist einfache
Drehteile), und sie sind daher auch schr preiswert, so daß sie z.B. bei Beschädigungen
durch Schlag oder Stoß leicht und prieswert ausgetauscht werden können.
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L e e r s e i t e