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Temperier#orrichtung für Spritzgußformen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperiervorrichtung für Spritzgußformen,
insbesondere bei der Verarbeitung von Kunststoffen, mit einer schraubenartige und
von einem Temperiermittel durchströmte Nuten aufweisende-Temperierspindel, die in
eine Bohrung eines zu temperierenden Formteils an ihrem Außenumfang abgedichtet
eingesetzt ist, und mit einem Zu- und Ablaufanschlüsse aufweisenden Spindelanschlußteil.
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Die von der Spritzgußmasse zugeführte Wärmemenge muß über die Spritzgußform
an deren Umgebung abgegeben werden.
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Ist die zugeführte Wärmemenge so groß, daß die Spritzgußmasse nicht
genügend erkaltet und so die gewünschte Form des Spritzteles nicht mehr gewährleistet
ist, muß die Spritzgußform gekühlt werden. Das Kühlen muß so erfolgen, daß Spannungen
im Spritzteil weitgehend vermieden werden.
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Innerhalb einer Spritzgußform steigen die Temperaturen am ehesten
innerhalb eines Kern-Formteils am höchsten. Daher muß im allgemeine hier sehr intensiv
gekühlt werden. Zur Kühlung eines Kern-Formteils ist eine'Temperierspindel innerhalb
einer Temperiervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die in die Bohrung
des zu kühlenden Formteils derart eingesetzt wird, daß der Außenumfang der Temperierspindel
an der Innenwand der Bohrung dicht anliegt. Schon nach relativ kurzer Betriebszeit
- je nach Beschaffenheit des Temperiermittels - sind die bekannten Temperierspindeln
nicht mehr axial herauszuziehen. Insbesondere bei Kühlung mit Wasser findet an der
warmen Stahl-Innenwand der Bohrung Rostbildung und Korrosion statt, die nicht nur
das Demontieren der Spindel verhindern, sondern auch den Durchflußquerschnitt verringern
und den Wärmeübergang verschlechtern.
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Bei einer Revision der Temperiervorrichtung muß die Spindel spanend
herausgefördert werden, so daß Ersatz notwendig ist.
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Bei der Herstellung des Formteils kann ein Warmverzug auftreten,
wenn das weiche, mit einer Bohrung ver#sehene Formteil
gehärtet
wird. Dieser Warmverzug kann dazu beitragen, daß die Temperierspindel bereits nach
kurzer Betriebszeit nicht mehr aus der Bohrung herausgezogen werden kann. In diesem
Sinne wirkt auch eine genaue Abstimmung des Außendurchmessers der Temperierspindel
auf den Durchmesser der Bohrung, was an sich wünschenswert ist, damit das Temperiermittel
durch die Nuten der Temperierspindel und nicht an deren Außenumfang mit geringerer
Kühlwirkung vorbeiströmt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperiervorrichtung
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ihre Temperierspindel auch nach
längerer Betrieb'so zeit durch Herausziehen problemlos ausbaubar ist und sich unterschiedliche
'Abstande zwischen der Temperierspindel und der Innenwand der Bohrung nicht nachteilig
auf das Herausziehen oder den dichten Sitz der Temperierspindel in der Bohrung bemerkbar
machen können.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Tempetietspindel
und dem Formteil eine wärmeleitfähige Vergußmasse angeordnet ist. Für die'Erfindung
ist von Bedeutung, daß der Außenumfang der Temperierspindel der Innenwand der Bohrung
nicht mehr unmittelbar benachbart angeordnet ist. Vielmehr ist ein Abstand zwischen
der Temperierspindel und der Innenwand der Bohrung geschaffen, der von einer wärmeleitfähigen
Vergußmasse über.brückt wird, so daß die Kühlung oder die Zuführung von Wärme mit
dem Tempetietmittei aufrecht erhalten wird. Dabei hat die'Vergußmasse'den wesentlichen
Vorteil, daß sie zur Vermeidung von Rostbildung und Korrosion auf die Werkstücke
des
Formteils und der Temperierspindel abgestimmt und zusätzlich
so ausgebildet werden kann, daß beide Bauteile mit Toleranzen hergestellt werden
können, was deren Herstellung vereinfacht und preiswerter macht. So kann die die
Temperierspindel aufnehmende Bohrung durch bloßes Schruppen mit einem Spiralbohrer
hergestellt werden. Ein Warmverzug des Formteils kann in Kauf genommen werden. Das
Herausziehen der Temperierspindel ist wesentlich erleichtert, da die Vergußmasse
keine großen Haltekräfte aufzubringen vermag.
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Die Durchlaufquerschnitte können von dem evtl. vorhandenen Rost-
oder Korrosionsaufbau nach dem Herausziehen der Temperierspindel leicht befreit
werden, wodurch die Spritzteilqualität gefördert wird. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil ist, daß die Herstellung des Formteils aus einem niedrig legierten Stahl
erfolgen kann bzw. aus einem Stahl, der nicht auf Korrosionsbeständigkeit abgestimmt
ist.
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Vorteilhafterweise ist die wärmeleitfähige Vergußmasse nur auf einem
Teil der Länge der Temperierspindel in der Bohrung des Formteils vorhanden, so daß
auch nur dort ein Wärmeübergang möglich ist. Dadurch läßt sich z.B. erreichen, daß
Wärme zwar in einem Bereich des Formteils abgeführt wird, der einem starkwandigen
Spritzteilabschnitt benachbart ist, während eine Wärmeabfuhr aus einem Formteilbereich
vermieden wird, der einem schwachwandigen und oft noch am weitesten vom Angießpunkt
entfernten Spritzteilabschnitt benachbart ist. Ein übermäßiger Wärmeentzug aus diesem
Formteilbereich
könnte zu einer unerwünschten Beeinflussung des
Fließverhaltens z.B. von Kunststoff und damit z.B. zur Beeinträchtigung der Oberflächengüte
des Spritzteils führen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Temperierspindel von einer
Metallhülse ummantelt, und die wärmeleitfähige Vergußmasse'überbrückt den Ringraum
zwischen dieser Metallhülse und dem Formteil. Bei dieser Ausbildung der Temperiervorrichtung
können Innenwand der Metallhülse und Außenumfang der Temperierspindel genau aufeinander
abgestimmt werden, so daß die strömungsmäßige Trennung der Nuten der Temperierspindel
voneinander gewährleistet ist. Die wärmeleitfähige Vergußmasse sorgt für eine Wärmeübertragung
und gleicht außerdem etwaige unterschiedliche Abstände zwischen der Innenwand der
Bohrung des Formteils und dem Außenumfang der Metallhülse aus. Mit Hilfe der Metallhülse
läßt sich auch besonders leicht erreichen, die wärmeleitfähige Vergußmasse nur auf
einem Teil der Länge der Temperierspindel vorzusehen.
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Ist die Temperierspindel direkt von der Vergußmasse abgedichtet umgeben,
was eine Einsprarung der Metallhülse bedeutet, so läßt sich gleichwohl erreichen,
daß die wärmeleitfähige Vergußmasse nur auf einem Teil der Länge der Temperierspindel
in der Bohrung des Formteils vorhanden ist, indem auf dem nicht mit Vergußmasse
versehenen Längenteilbereich eine die Temperierspindel bzw. deren Durchflußquerschnitt
gegen die Bohrung des Formteils abschirmende Hülse verwendet wird, deren Außenumfang
Abstand zur Bohrung des Formteils aufweist.
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Zur Weiterbildung der Temperiervorrichtung ragt die mit einer Zentralbohrung
versehene Zentrierspindel aus der Bohrung des Formteils in eine Ausnehmung des Spindelanschlußteils
mit einem Ansatz hinein, der dort von einem Anschlußringraum umgeben ist und mit
seiner Stirnfläche eine Anschlußbohrung des Spindelanschlußteils dicht umgibt. Bei
dieser Ausbildung der Temperiervorrichtung sind im Bereich des Formteils keine Anschlüsse
für das Temperiermittel vorhanden, was die Anordnung der wärmeleitfähigen Vergußmasse
erleichtert und außerdem auch die Ausbildung des Anschlußbereichs bzw. des Spindelarschlußteils
verbessert. Als Spindelanschlußteil genügt eine vergleichsweise dünne Platte, in
der Beschickungsbohrungen für eine oder mehrere Temperiervorrichtungen parallel
verlaufen können.
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Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Temperiervorrichtung, Fig. la die Ansicht eines bohrungsanfangsseitigen Zentierringes,
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Spindelanschlußteil der Temperiervorrichtung der Fig.
1, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Formteil bei der Herstellung einer Schicht
aus wärmeleitfähiger Vergußmasse für ein zweites Ausführungsbeispiel einer temperiervorrichtung
und
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Formteil der Fig. 3 mit
eingebauter Temperierspindel.
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Die in Fig. 1 dargestellte Temperiervorrichtung hat ein Formteil
10, das zusammen mit einer Außenform 11 den Spritzraum 12 umschließt, in dem ein
Kunststoff-Spritzteil mit einem abgesetzten Ende hergestellt werden kann, so daß
der Spritzraum 12 einen entsprechend dünneren Endbereich 12' aufweist. Das Formteil
10 ist mit einem SpindelanschluR-teil 13 zusammengebaut. In einer Bohrung 14 des
Formteils 10 ist eine Temperierspindel 15 vorhanden, die eine zentralbohrung 16
und in ihrem Außenumfang 17 schraubenartig angeordnete Nuten 19 aufweist, so daß
z.B. eine Zuführung von Wasser durch die Zentralbohrung 16 und dessen Rückförderung
durch die Nuten 19 möglich ist. Zur Abdichtung des Spritzraums 12 gegen das Temperiermittel
ist zwischen dem Formteil 10 und dem Spindelanschlußteil 13 ein Rundschnurring 18
in einer die #Bohrung 14 umgebenden Stirnflächennut 20 des Formteils 10 angeordnet.
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Die Temperierspindel 15 ist von einer Metallhülse 21 umgeben, die
die Nuten 19 formteilseitig abdeckt bzw. strömungsmäßig voneinander trennt, so daß
das Temperiermittel gezwungen ist, dem schraubenartigen Verlauf der Nuten 19 zu
folgen und so den gewünschten Temperiereffekt zu bewirken.
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Die Innenwand 22 der Metallhülse 21 kann dabei genau auf den Außenumfang
der Temperierspindel 15 abgestimmt sein.
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Besteht die Metallhülse aus einem rost- und auch in Bezug
auf
die Temperierspindel korrosionsfreien Metall, so kann sie bei einer Revision leicht
herausgezogen werden. Zur Erleichterung des Ausbaus der Temperierspindel 15 ragt
deren Außenumfang 17 konisch verjüngt in die Bohrung 14, wobei die Innenwand 22
der Metallhülse 21 in gleichem Maße konisch verjüngt ist, um den Paßsitz der Temperierspindel
15 zu gewährleisten.
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Die Temperierspindel 15 und die Metallhülse 21 sind in der Bohrung
14 zentriert. Bohrungsendseitig ist ein Zentrietring 23 vorhanden, dessen Außenumfang
der Kontur der Bohrung 14 angepaßt ist. Er besitzt einen axial zum Bohrungsanfang
hin vorspringenden Ringkragen 24, der das Ende der Metallhülse 21 außen umgibt und
zentriert. Es ist elne'Zentralausnehmung 25 vorhanden, die'so weit ist, daß der#
Durchfluß von Temperiermittel von der Zentralbohrung 16 der Temperierspindel in
deren Nuten 19 nicht behindert wird.
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Bohrungsanfangaseitig ist ein Zentrierring 26 vorhanden, der' eine
zylindrische Spindelzentrierfläche 27 hat, wobei der Innendurchmesser dicas Abschnitts
des Zentrierringes 26 auf den an dieser' Steile vorhandenen burchmesser des Außenumfangs
17 der Temperierspindel 15 abgestimmt ist. Deswei'-tezen ist eine vorzugsweise konische
zentrierfläche 28 vorhanden, die'auf eines ihr zugew'andten, entsprechenden konischen
Ringfläche der Metailhülse 21 abdichtend aufliegt, so daß ein durchtritt von temperier'mittet
aus den Nuten 19 in einen zwischen der Metallhülse 21 und dem Formteil 10 vorhandenen
Ringraum 29 nicht möglich ist. Der Zentrierring 26 ist
gemaß Fig.
1a mit Vorsprüngen 30 versehen, mit denen er sich der' Bohrungswand 31 abstützt.
Er ist so schmal gehalten, daß er zwischen den Vorsprüngen 30 Einfüllöffnungen 33
bildet, die es erlauben, in den Ringraum 29 wärmeleitende Vergußmasse 32 einzufüllen.
Das Einfüllen erfolgt derart, daß der Ringraum 29 durch die'Vergußmasse'32 überbrückt
wird, um einen Wärmetransport vom Formteil 10 zum in den Nuten 19 befindlichen Temper'iermitteL
oder umgekehrt zu ermöglichen. In Fig. 1 ist Vergußmasse 32 nur auf einem Teil der
Länge der' Temper'ierspindel' vorhanden, so daß im unter'en, nicht von wärmeleitender
Vergußmasse ~überbrückten Ringraumbereich keine Warmeübertragung möglich ist. Infolgedessen
wird die im Endbereich 12 des Spritzraums 12 befindliche Spritzmasse auch nicht
gekühlt, wodurch ein vorzeitiges unerwünschtes Erstarren vermieden wird. Die vom
Zentrierring 26 gebildete Einlaßöffnung 33 wird durch das Spindel'anschlußteil 13
abgedeckt.
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Die'Zentrierringe'können mit der' Metalihülse 21 einstückig ausgebildet
sein.
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Das Spindel'anschlußteil 13 hat eine Ausnehmung 34, in die ~ein Ansatz
35 der' Temperierspindel 15 hineinragt und sich an ei'ner Stirnfläche 36 dies'er'
Ausnehmung abstützt. Andeterseits ist die Temperierspindel am Zentrierring 23 bzw.
am Bohrungsgrund der Bohrung 14 des Formteils 10 abgestützt, wodurch sich ihre'axiale'Fixier'ung
ergibt.
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Der Ansatz 35 umschließt mit seiner' Stirnfläche 37 eine in die'Ausnehmung
34 mündende'Anschlußbohrung 38, durch die
die Zentralbohrung 16
der Temper'ierspindel 15 mit einem Temperiermittel gespeist werden kann. Die Ausnehmung
34 bildet mit dem Ansatz 35 einen Anschlußringraum, der über' eine Bohrung 39 mit
einer Beschickungsbohrung 40 in Verbindung steht. Der Beschickungsbohrung 40 parallel
ist eine zweite Beschickungsbohrung 41 für die Anschlußbohrung 38 angeordnet, so
daß die Zentralbohrung 16 durch die Beschickungsbohrung 41 Temperier'mitteL zugeleitet
erhält, das durch die Beschickungsbohrung 40 wieder abgeleitet wird. Es ist ersichtlich,
daß eine derart ausgebildete Temperiervorrichtung in einfacher' Weise weiter#en
Temperiervorrichtungen parallel geschaltet werden kann, indem an die Beschickungsbohrungen
40,41 weitere Anschlußbohrungen weiterer Temperietspindeln angeschlossen werden.
Auf diese Weise arbeiten' alle Temperierspindeln mit derselben Vorlauftemperatur
des Temperier:-mittels, was bei einer Reihenschaltung der Temper:ier#spindeIn nicht
der Fall wäre.
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Es ist auch möglich, in det Bohrung 14 des Formteils 10 eine #TempetietspindeI
ohne Zwischenschaltung einer Metallhülse 21 zu verwenden. Das setzt allerdings voraus,
daß die Vergußmasse 42 nach ihrem Eingießen erstarrt ist, damit der Querschnitt
der Nuten 19 gewährleistet ist, während die'Vergußmasse im Fall der Verwendung einer
Metallhülse 21 durchaus pastös sein kann, was das Ausbauen der Tempetierspindel
erleichtert.
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Fig. 3 zeigt die Herstellung einer Schicht aus Vergußmasse'42, in
die nach ihrem Erstarren eine Tempetier-spindel 15
gemäß Fig. 4
eingebaut wird. Zu dies#em Zweck wird in die Bohrung 14 zunächst der Zentrierring
23 eingelegt. Sodann wird der Stempel' 44 eingesetzt, dessen Außenumfang sehr glatt
und entsprechehd dem Außenumfang der Temperierspindel 43 dimensioniett ist. Anschließend
wird die Vergußmasse 42 eingebracht und erstarrt, wonach der Stempel' 44 herausgezogen
wird, was infolge seiner glatten Oberfläche nur geringer Bindungskräfte leicht möglich
ist. Anschließend kann die Temperierspindel 43 in die in Fig. 4 dargestellte Lage
gebracht werden, in der: sie durch den Zentrietring 23 bzw. die Vergußmasse 42 gehalten
wird. Ihr Anschluß an das Temperiermittel kann in deren selben weise erfolgen, wie'in
Fig. 1 dargestellt.
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Der. Ansatz 35 der' Temperierspindel 15 hat ein Abziehgewinde ~45,
mit der die ~Tem#er:ierspindeI aus der: Bohrung 14 her:-ausgezogen werden kann.
Der Ansatz 35 ist außen nutengewindelos ausgebildet, so daß die :Ausnehtnung 34
bzw. deren Außeridurchmesser entsprechend klein gehalten werden kann.