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Temperiervorrichtung für Spritzgußformen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperiervorrichtung für Spritzgußformen,
insbesondere zur Verarbeitung von Kunststoffen, mit einer an ihrem Außenumfang mindestens
eine schraubenförmige Strömungsnut aufweisenden Temperierspindel, die in eine Bohrung
eines zu temperierenden Formteils an ihrem Außenumfang abgedichtet eingesetzt ist.
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Die von der Spritzgußmasse zugeführte Wärmemenge muß über die Spritzgußform
an deren Umgebung abgegeben werden. Ist die zugeführte Wärmemenge so groß, daß die
Spritzgußmasse
nicht genügend erkaltet und so die gewünschte Form des Spritzteiles 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.
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Daher muß im allgemeinen hier sehr intensiv gekühlt werden.
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Zur Kühlung eines Kern-Formteils ist eine schraubenartige Temperierspindel
bekannt, die in die Bohrung des zu kühlenden Formteils derart paßgenau 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 finden 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 versehene
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 an sich wünschenswerte genaue Abstimmung des Außendurchmessers der
Temperierspindel auf den Durchmesser der Bohrung, damit das Temperiermittel durch
die Strömungsnut 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 Betriebszeit durch Herausziehen problemlos ausbaubar ist und sich unterschiedliche
Abstände 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 die Temperierspindel Abstand
zu der Bohrungswand des Formteils hat und an ihren Außenumfang eine die Strömungsnut
gegen die Bohrungswand abdichtende, entsprechend schraubenförmige elastische Dichtung
aufweist.
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Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Außeiiumfang der Temperierspindel
und die Bohrungswand nicht mehr unmittelbar benachbart angeordnet sind bzw. Berührungskontakt
haben. Vielmehr ist ein Abstand zwischen
dieser Bohrungswand des
Formteils und der Temperierspindel geschaffen, so daß deren Festkorrodieren an der
Bohrung wand des Formteils ausgeschlossen ist. Beide Bauteile können mit Toleranzen
hergestellt werden, so daß sich ihre Herstellung vereinfacht und sie preiswerter
macht.
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So kann die die Temperierspindel aufnehmende Bohrung durch bloßes
Schruppen mit einem Spiralbohrer hergestellt werden. Ein Warmverzug des Formteils
kann in Kauf genommen werden.
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Die elastische Dichtung erleichtert das Herausziehen der Temperierspindel
aus der Bohrung wesentlich.
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Der Werkstoff der Dichtung kann so gewählt werden, daß keine maßgeblichen
Haltekräfte durch Rost- und Korrosionsbildung an dem Formteil auftreten. Selbst
wenn die Dichtung am Formteil haftet, wird das Herausziehen der Temperierspindel
nicht wesentlich behindert, da sich dann die Dichtung von der Temperierspindel löst
bzw.
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die Dichtung zerrissen werden kann. Die an den Wänden des Formteils
und/oder der Temperierspindel nach deren Herausziehen noch anhaftenden Dichtungsreste
können leicht entfernt werden.
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Die Strömungsquerschnitte können von dem evtl.
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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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Die Ausbildung der elastischen Dichtung ist auf die Ausbildung der
Temperierspindel bzw. des Spindelkörpers abstimmbar. So ist es möglich, daß der
Spindelkörper ein außenwandig glattes Rohr und die Strömungsnut ausschließlich durch
die schraubenförmige elastische Dichtung gebildet ist, wenn die Temperiervorrichtung
mit einer geringen Nutentiefe auskommt. Bei einer Temperiervorrichtung mit einer
in den Auß&numfang der Temperierspindel eingearbeiteten schraubenförmigen Strömungsnut
ist die Dichtung vorteilhafterweise an der Stirnfläche des die Strömungsnut seitlich
begrenzenden schraubenformigen Nutenstegs angeordnet. Das ermöglicht eine Strömungsnut
mit einem besonders großen Strömungsquerschnitt.
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Die elastische Dichtung ist mit einem# Teil ihres Querschnitts in
eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung der Stirnfläche des Nutenstegs eingesetzt
und darin befestigt.
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Zur einfachen Verbindung der elastischen Dichtung mit der Temperierspindel
ist die elastische Dichtung durch Klemmsitz in -der Ausnehmung der Sitrnfläche des
Nutenstegs und/oder durch Verklebung in dieser Ausnehmung befestigt. Die elastische
Dichtung ist vorteilhafterweise eine runde Gummischnur oder ein elastischer Schlauch.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die elastische Dichtung nur auf
einem Teil der Lange der Temperierspin del in der Bohrung des Formteils vorhanden,
so daß das Kühlmittel dort zumindest teilweise nicht den langen
Strömungsweg
einer Strömungsnut zu durchmessen hat, sondern wegen des Abstands zwischen dem Formteil
und der Temperierspindel bzw. deren gegebenenfalls vorhandenen Nutenstegen direkt
in abgedichtete Strömungsnutbereiche einströmen oder abgeleitet werden kann. Hierdurch
wird die Wärmeabfuhr aus den Bereichen ohne elastische Dichtung herabgesetzt, was
insbesondere zur Anwendung kommt, wenn schwachwandige und oft noch weit vom Angießpunkt
entfernte Spritzteilabschnitte weniger gekühlt werden sollen, um einen übermäßigen
Wärmeentzug zu vermeiden. Größerer Wärmeentzug konnte zu einer unerwünschten Beeinflussung
des Fließverhaltens der Spritzmasse und damit zu einer Beeinflussung der Oberflächengüte
der Spritzteile führen.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt: Eig. 1 einen Querschnitt durch eine Temperiervorrichtung und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Endabschnitts einer Temperierspindel in
einer Bohrung eines Formteils.
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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 Spindelanschlußteil 13 zusammengebaut. In einer Bohrung 14 des
Formteils 10 ist eine Temperierspindel 15 vorhanden, die
eine Zentralbohrung
16 hat und deren Spindelkörper 17 an seinem Außenumfang 18 einen schraubenartig
durchlaufenden Nutensteg 19 hat, der eine infolgedessen ebenfalls schraubenförmig
verlaufende Strömungsnut 20 bildet. Im Inneren der Temperierspindel 15 ist eine
Zentralbohrung 16 angeordnet, durch die Temperiermittel zugeführt werden kann, welches
durch die Strömungsnut 20 zurückgefordert wird. Es ist auch Temperierbetrieb mit
umgekehrter Strömungsrichtung möglich.
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Eine Temperierspindel kann auch mit einem bohrungslosen Spindelkörper
ausgerüstet werden, der an seinem Außenumfang zwei parallele Strömungsnuten hat,
von denen die eine der Zuleitung und die andere der Ableitung des Temperiermittels
dient.
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Zur Abdichtung des Spritzraums 12 gegen das Temperiermittel ist zwischen
dem Formteil 10 und dem Spindelanschlußteil 13 ein Rundschnurring 21 in einer die
Bohrung 14 umgebenden Stirnflächennut 22 des Formteils 10 angeordnet.
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Das Spindelanschlußteil 13 hat eine Ausnehmung 23, in die ein Ansatz
24 der Temperierspindel 15 hineinragt und sich an einer Stirnfläche 25 dieser Ausnehmung
23 abstützt. Andererseits ist die Temperierspindel 15 am Bohrungsgrund 26 der Bohrung
14 bzw. an einem nicht dargestellten Zentrierring abgestützt, wodurch sich ihre
axiale Fixierung ergibt.
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Der Ansatz 35 umschließt mit einer Stirnfläche 27 eine in die Ausnehmung
34 mündende Anschlußbohrung 28 des Spindelanschlußteils 13, durch die die Zentralbohrung
16 der Temperierspindel mit einem Temperiermittel gespeist werden kann. Die Ausnehmung
23 bildet mit dem Ansatz 24 einen Anschlußringraum, der über eine Bohrung 29 mit
einer Beschickungsbohrung 30 in Verbindung steht.
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Parallel zu dieser ist eine weitere Beschickungsbohrung 21 für die
Anschlußbohrung 28 angeordnet, so daß die Zentralbohrung 16 der Temperierspindel
15 durch die Beschickungsbohrung 31 Temperiermittel zugeleitet erhält, das durch
die Beschickungsbohrung 30 wieder abgeleitet wird. Es ist ersichtlich, daß bei einer
derart ausgebildeten Temperiervorrichtung in einfacher Weise mehrere Temperierspindeln
parallel geschaltet werden können, indem an die Beschickungsbohrungen 30, 31 weitere
Anschlußbohrungen dieser weiteren Temperierspindeln angeschlossen werden. Auf diese
Weise arbeiten alle Temperierspindeln mit derselben Vorlauftemperatur des Temperiermittels,
was bei einer Reihenschaltung der Temperierspindeln nicht der Fall ware. Darüber
hinaus ergibt sich durch den den Ansatz 35 umgebenden Anschlußringraum, daß die
Temperierspindel bzw. mehrere Temperierspindeln nicht so ausgerichtet werden müssen,
daß der Anfang einer Strömungsnut über der zugehörigen Beschickungsbohrung liegt,
was der Fall wäre, wenn der Ansatz 24 einer Temperierspindel 15 in bekannter Weise
den größten Außendurchmesser dieser Temperierspindel 15 hätte.
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Der Ansatz 24 der Temperierspindel 15 hat ein Abziehgewinde, mit
dem die Temperierspindel 15 aus der Bohrung 14 des Formteils 10 herausgezogen werden
kann. Der Ansatz 24 ist außen glatt ausgebildet, so daß die Ausnehmung 34 bzw. deren
Außendurchmesser entsprechend klein gehalten werden können.
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Die Abdichtung zwischen der Temperierspindel 15 und dem Formteil
10 erfolgt durch eine elastische Dichtung 32 zwischen dem Nutensteg 19 und der Bohrungswand
33. Die Dichtung überbrückt den in Fig. 2 dargestellten Abstand a zwischen der Stirnfläche
34 des Nutenstegs 19 und der Bohrungswand 33.
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Dadurch ergibt sich der in Fig. 2 gepunktet dargestellte Stromungsquerschnitt
35, der von dem Temperiermittel, z.B. Kuhlwasser schraubenlinienförmig durchflossen
wird. Die Dichtung 32 ist in eine Ausnehmung 36 der Stirnfläche 34 des Nutenstegs
19 eingesetzt und darin befestigt. Zur Befestigung kann der Formschluß bzw. Klemmsitz
zwischen dem Nutensteg 19 und der Dichtung 32 genügen. Eine bessere Befestigung
wird jedoch durch Verklebung der Dichtung 32 mit der Zentrierspindel 15 erreicht.
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Die elastische Dichtung 32 ist entweder eine runde Gummischnur, wie
in Fig. 1 dargestellt, oder ein elastischer Schlauch, der in Fig. 2 dargestellt
wurde.
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Fig. 1 zeigt, daß die elastische Dichtung 32 nur auf einem Teil der
Länge der Temperierspindel 15 vorhanden ist, und zwar neben dem oberen, breiteren
Teil des Spritzraums 12. Durch die Zentralbohrung zugeführtes Temperiermittel
durchströmt
infolgedessen den nicht mit einer elastischen Dichtung 32 versehenen Bereich der
Temperierspindel nicht entlang der in den Spindelkörper 17 eingearbeiteten Strömungsnut,
sondern entlang der in Fig. 1 durch einen Pfeil 37 gekennzeichneten Strömungsbahn.
Infolgedessen wird in erwünschter Weise der Endbereich 12' des Spritzraums 12 weniger
temperiert, insbesondere gekühlt, so daß ein übermäßiger Wärmeentzug in diesem Formteilbereich
und die damit verbundenen# Folgen vermieden werden.
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L e e r s e i t e