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Bezeichnung : Plastifizierzylinder für Kunststoff-Spritzgieß-
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maschinen1?
Die Erfindung richtet sich auf einen
Plastifizierzylinder für Kunststoff-Spritzgießmaschinen mit einer Plastifizier-und/oder
Förderschnecke mit einer am vorderen Ende derselben befestigbaren Schneckenspitze
mit über den Umfang verteilten mehreren Durchtrittsausnehmungen für den Kunststoff
sowie einem zwischen der Schneckenspitze und einer Dichtfläche an der Förderschnecke
verschiebbar angeordneten Sperring.
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Bei bekannten Plastifizierzylindern ist eine Schneckenspitze in das
vordere Ende der Schnecke eingeschraubt, wobei die Schneckenspitze mit achsparallelen
glatten Nuten zum Durchtritt des plastifizierten Kunststoffes von dem Bereich der
Schnecke in dem Raum vor der Schneckenspitze ausgerüstet ist. Zwischen der Schneckenspitze
und einer Anlagefläche an der Förderschnecke, im Regelfall ist dies ein besonders
ausgebildeter Dichtring, ist als Rückstromsperre ein Sperring angeordnet, der im
normalen Förderbetrieb von dem geförderten Kunststoff an die Schneckenspitze angedrückt
wird und beim Gießvorgang, d.h. bei der Vorschubbewegung der dann als Kolben wirkenden
Schnecken, zurück gegen den Dichtring in dichtenden Eingriff getrieben wird. Diese
bekannte Schneckenspitze hat den Nachteil, daß nicht mit Sicherheit gewährleistet
ist, daß sich der Sperring völlig dichtend an den Dichtring anlegt, da durch den
Rückschub innerhalb achsparalleler Nuten noch ein nicht unbeträchtlicher Teil des
vor der Schnekkenspitze befindlichen Kunststoffmateriales zurück in den Schneckenraum
gepreßt werden kann.
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Bei einer weiteren bekannten Schneckenspitze (DE-OS 25 15 530) ist
die Schneckenspitze selbst gleichzeitig als Rückstromsperre ausgebildet, da sie
selbst verschiebbar im vorderen Bereich der Schnecke angeordnet ist. Auch diese
Schneckenspitze ist mit achsparallelen Durchtrittsbohrungen versehen, bei denen
ebenfalls wiederum nicht mit Sicherheit gewährleistet ist, daß nicht noch ein beträchtlicher
Teil an Kunststoffmaterial beim Vorschub der Schnecke zurückgefördert wird, so daß
eine genaue Dosierung des Materiales hier nicht möglich ist.
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Bei großen Spritzgießmaschinen ist eine Schneckenspitze bekannt, die
keinerlei Durchtrittskanäle aufweist, vielmehr nach außen überstehende Anlagenocken
im Bereich des größten Umfanges der Schneckenspitze zur Anlage des Sperringes trägt.
Der größte Schneckenspitzendurchmesser ist dabei vergleichsweise gering, so daß
zwischen den Nocken und der Schneckenspitze ein mehrfach unterbrochener Ringraum
zum Durchtritt des Kunststoffes zur Verfügung steht. Diese bekannte Schneckenspitze
hat den erheblichen Nachteil, daß sich die vergleichsweise schmalen Anlagenocken
an der Vorderkante des Sperringes anlegen und sich an diesem sehr schnell abschleifen,
wobei gleichzeitig unkontrolliert sehr hohe Temperaturen erreicht werden können,
so daß das Kunststoffmaterial hier übermäßig erhitzt und damit verdorben werden
kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneckenspitze zu schaffen, die
3 unabhängig vom Einsatz in großen oder kleinen Maschinen,
eine
ganz exakte Dosierung des Gießmateriales ermöglicht, eine Überhitzung im Bereich
der Schneckenspitze mit Sicherheit verhindert und gewährle stet, daß bei der Ausschubbewegung
der Schneckenspitze der Sperring sofort in dichtende Anlage an der Dichtfläche der
Schnecke gebracht wird.
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Bei einem Plastifizierzylinder der eingangs bezeichneten Art wird
diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schneckenspitze mit mehreren
in der Gebrauchslage von unterhalb des Sperringes ausgehenden, sich bis in den Bereich
des größeren Durchmessers der Schneckenspitze erstreckenden Durchtrittskanälen am
Umfang ausgerüstet ist.
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Durch das Vorsehen nicht achsparalleler Durchtrittskanäle, sondern
von Kanälen in der beanspruchten Weise, wird erreicht, daß einmal eine Querschnittsverringerung
der wirksamen Durchtrittsflächen nicht in Kauf genommen werden muß, zum anderen
beim Ausstoßvorgang des Kunststoffes die Rückstoßkraft direkt auf die wirksamen
Stirnflächen des Sperrringes aufgeleitet wird und damit sofort dessen Schließbewegung
bewirkt.
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In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Durchtrittskanäle
im wesentlichen bogenförmig ausgebildet sind.
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Durch diese Gestaltung wird erreicht, daß sich der aufgrund der Geometrie
der Schneckenspitze ergebende Widerstand, der auf das Kunststoffmaterial ausgeübt
wird, verringert und damit eine unzulässige Erwärmung zusätzlich vermieden wird.
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Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Schneckenspitze
mit vier am Umfang symmetrisch verteilten Kanälen ausgerüstet ist, deren Breite
etwa einem Zwölftel des Schneckenspitzenumfanges an der Stelle des größten Durchmessers
entspricht. Diese spezielle Geometrie hat insbesondere den Vorteil, daß die Breite
der Flächen, an denen sich der Sperring in der Förderlage der Schnecke an die Schneckenspitze
anlegt, relativ groß ist, so daß sich der gesamt ausgeübte Druck auf den Sperring
von Seiten der Schneckenspitze über eine sehr große Fläche verteilt, wodurch eine
Überhitzung der Schneckenspitze in diesem sehr kritischen Bereich vermieden wird.
Gleichzeitig wird der Verschleiß sowohl der Schneckenspitze als auch des Sperrringes
herabgesetzt, wodurch eine Vergrößerung der Standzeit der Vorrichtung erreicht wird.
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In für die Erfindung besonders wesentlicher Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß bei einem Plastifizierzylinder der eingangs bezeichneten Art der Radius der
Innenbohrung des Sperringes in Förderrichtung der Schnecke gesehen wenigstens tiber
einen Teil der Sperringlänge abnimmt, wobei in besonders zweckmäßiger Ausgestaltung
nach der Erfindung vorgesehen sein kann, daß die Querschnittsverringerung der Innenbohrung
des Ringes etwa der Zunahme der Querschnittsvergrößerung der Durchtrittskanäle in
der Schneckenspitze bei Anlage des Sperringes an der Schneckenspitze entspricht.
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Durch diese besondere Gestaltung kann erreicht werden, daß je nach
Art der Vorrichtung, in der der erfindungsgemäße
Plastifizierzylinder
zum Einsatz kommt, entweder eine durchgehend gleiche Querschnfttsfäche von der Schnecke
bis in den Raum vor der Schneckenspitze gestaltbar ist, andererseits aber auch je
nach Wunsch entsprechende Querschnittserweiterungen oder Querschnittsverringerungen
erreichbar sind. Insbesondere ist aber durch diese Gestaltung gewährleistet, daß
durch das Vorsehen der Kanäle im Körper der Schneckenspitze der Radius der Innenbohrung
des Sperringes zunehmen kann, so daß die für die Festigkeit und den Verschleiß wirksame,
der Schneckenspitze zugewandte Anlagefläche am Sperring sehr stark vergrößert werden
kann, was wiederum zur Verlängerung der Standzeit der Gesamtvorrichtung führt.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines vereinfacht
wiedergegebenen Plastifizierzylinders mit der Schneckenspitze in einer Förderstellung
und in Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt gemäß Fig.1 mit in Ausstoßrichtung verschobener
Schneckenspitze.
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Der Plastifizierzylinder 1 kann von herkömmlicher Bauart sein, d.h.
mit zusätzlichen Heizelementen o. dgl. ausgerüstet sein, was nicht näher dargestellt
ist. Im Zylinderraum 2 ist eine axial verschiebbare Förderschnecke 3 angeordnet,
die mit einer als getrenntes Bauteil ausgebildeten
Schneckenspitze
4 ausgerüstet ist, die mit Hilfe von Schlüsselausnehmungen 5 in einer Gewindebohrung
6 der Förderschneke 3 unter zentrischer Einspannung eines Dichtringes 7 einschraubbar
ist.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist der Dichtring 7 einen Außendurchmesser
auf, der dem Förderdurchmesser der Schnecke 3 entspricht. An der der Schneckenspitze
zugewandten Vorderseite ist der Dichtring mit einer Dichtfläche 8 ausgerüstet, die
den Außendurchmesser stetig reduziert, so daß der Dichtring mit einem Bereich geringeren
Durchmessers 9 endet.
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Die Schneckenspitze 4 schließt sich zunächst mit einem Bereich 10
an den Dichtring 7 an, der den gleichen Durchmesser 9 wie der Dichtring an der reduzierten
Stelle aufweist.
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Vom Bereich 10 aus nimmt der Durchmesser der Schneckenspitze 4 unter
Bildung einer Anlage fläche 11 stetig zu, so daß eine Ringwulst 12 im Vorderbereich
der Schneckenspitze mit deren größtem Durchmesser gebildet wird. Von der Ringwulst
12 nimmt der Durchmesser in Förderrichtung der Schnecke gesehen unter Bildung einer
Kegelspitze 13 ab.
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Wie sich aus den Figuren ergibt, sind in die Schneckenspitze Durchtrittskanäle
14 eingefräst, die im wesentlichen bogenförmig ausgebildet sind und ausgehend vom
Bereich 10 der Schneckenspitze unter Aufschneiden der Ringwulst 12 unmittelbar hinter
deren Vorderflanke 15 enden.
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Zwischen der Dichtfläche 8 im Dichtring 7 und der Anlagefläche 11
an der Schneckenspitze 4 ist ein Sperring 16 verschiebbar angeordnet, der mit den
jeweiligen Anlageflächen korrespondierende Flächen 17 bzw. 18 an seinen Stirnseiten
aufweist. Der Sperring 14 liegt direkt an der Zy-Enderwand des Plastifizierzylinders
an.
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Wie sich aus den Figuren ergibt, nimmt der Innenradius des Sperringes
16 über einen Bereich 19 in Förderrichtung der Schnecke gesehen ab, so daß gleichzeitig
die Wandstärke zur Schneckenspitze hin gesehen zunimmt.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist die folgende :Wird plastifizierter
Kunststoff in den Zylinderraum 2 vor der Schneckenspitze gefördert, so wird er durch
die Drehung der Förderschnecke 3 zwischen deren Förderkanälen hindurch in den Ringraum
20 zwischen dem Dichtring 7 und der Zylinderwand des Plastifizierzylinders 1 gefördert.
Durch Eintritt zwischen die Dichtfläche 8 am Dichtring 7 und der Fläche 17 am Sperring
16 wird letzterer in Richtung des Pfeiles 21 auf die Schneckenspitze vorverschoben
und legt sich mit seiner Fläche 18 an der Anlagefläche 11 an. Das plastifizierte
Kunststoffmaterial kann nunmehr in die vom Sperring 16 freigegebenen Kanäle 14 eintreten,
durchströmt diese und tritt durch Durchtrittsöffnung 22 in den Zylinderraum 2 ein.
Aufgrund der Verringerung des Innenradiusses der Bohrung im Sperring 16 bei gleichzeitiger
Vergrößerung der wirksamen Durchtrittsfläche der Kanäle 14 durch deren im wesentlichen
bogenförmige Gestaltung kann eine völlig gleiche wirksame Durchtrititläche übe;«dA
s«t; e der Flächenspitze erreicht werden.
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Wird nun die Schnecke in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles
23 vorgestoßen, so bewirkt die bogenförmige Gestaltung der Durchtrittskanäle 14,
d.h. insbesondere deren Ende im Bereich der Zylinderwand, die direkte Aufleitung
der Reaktionskraft auf die Fläche 18 am Sperring 16, so daß dieser entgegen der
Pfeilrichtung 23 auf die Dichtfläche 8 am Dichtring 7 getrieben wird, so daß der
Zylinderraum 2 gegenüber der Spindel sicher abgedichtet ist und der plastifizierte
Kunststoff über eine Durchtrittsöffnung 24 in eine entsprechende Form eingestoßen
werden kann.
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Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel noch in vielfacher
Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann
insbesondere der Dichtring 8 als einstückiges Bauteil mit der Schnecke 3 ausgebildet
sein. Gleichzeitig können statt der vier vorgesehenen Durchtrittskanäle auch weniger
oder mehr Kanäle vorgesehen sein. Die Erfindung ist auch nicht auf die Anwendung
bei Kunststoffspritzgießmaschinen beschrrnkt, sie kann überall dort Anwendung finden,
wo eine vergleichbare Problematik ansteht.