DE3711775A1

DE3711775A1 - Injection mould extruder backflow valve

Info

Publication number: DE3711775A1
Application number: DE19873711775
Authority: DE
Inventors: Rudolf Krebser; Jakob Kamm
Original assignee: Netstal Maschinen AG; Maschinenfabrik und Giesserei Netstal AG
Current assignee: Netstal Maschinen AG
Priority date: 1986-05-13
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1987-11-19
Also published as: JPH0457176B2; FR2598651A1; IT8720429A0; JPS62271720A; IT1204566B; CH670065A5; CN87103685A

Abstract

An injecting extruder for an injection moulding machine has a backflow valve on its rotating and longitudinally moving screw; this valve has a ring in the barrel with a limited movement relative to the screw, and the ring surrounds a tapered part of the screw between longitudinal blades on the tip and a pressure collar. A leading part of the ends of the blades acts with the end face of the ring to form an open inlet phase.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Plastifizier und Spritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine, mit an der im Plastifizierzylinder drehbaren und axial verschieb baren Schnecke vorgesehener Rückströmsperre, die einen im Plastifizierzylinder relativ zur Schnecke begrenzt axial verschiebbar geführten Sperring aufweist, der eine zwischen axialen Spitzenflügeln und einem Druckbund der Schnecken spitze liegende verjüngte Schneckenpartie mit radialem Spiel umschliesst. Bekanntlich wirkt die einspritzseitige Stirn fläche des Sperrings beim Dosiervorgang mit den ihm zugekehr ten Stirnflächen der Spitzenflügel und seine andere Stirn fläche beim Einspritzvorgang mit der ihm zugekehrten Stirn fläche des Druckbundes zusammen. Beim Dosieren, d.h. rücklau fender rotierender Schnecke kommen dabei die Stirnflächen der Spitzenflügel zum Anliegen an die einspritzseitige Stirn fläche des Sperrings, während die andere Stirnfläche des Sperrings von der zugeordneten Druckbundstirnfläche abge hoben ist. Dabei kann plastifiziertes Material zwischen den letztgenannten Flächen hindurch über den Ringspalt innerhalb des Sperrings und durch die zwischen den Spitzenflügeln lie genden Ausnehmungen in den vor der Schneckenspitze liegenden Zylinderraum gelangen. Beim Einspritzen, d.h. bei vorlaufen der, nichtdrehender Schnecke dagegen wird der Sperring von den Spitzenflügeln weg und mit seiner hinteren Stirnfläche gegen die Stirnfläche des Druckbundes gepresst, so dass ein Rückfluss von plastifiziertem Material verhindert ist.The present invention relates to a plasticizer and injection unit of a plastic injection molding machine, with on the rotatable and axially displaceable in the plasticizing cylinder bar snail provided non-return valve, which one in Plasticizing cylinder limited axially relative to the screw has displaceably guided locking ring, the one between axial tip wings and a pressure collar of the screws pointed tapered screw section with radial play encloses. As is known, the forehead on the injection side works surface of the locking ring during the dosing process with it facing end faces of the tip wing and his other forehead surface with the forehead facing him during the injection process area of the pressure band together. When dosing, i.e. backwards fender rotating snail come the end faces the tip wing to lie against the injection-side forehead surface of the locking ring, while the other end face of the Sperrings abge from the assigned pressure collar face is raised. Plasticized material can be between the the latter surfaces through the annular gap within of the locking ring and through the lie between the tip wings recesses in the front of the snail tip Get cylinder space. When injecting, i.e. at lead the non-rotating screw, on the other hand, becomes the locking ring of the tip wings away and with its rear end face pressed against the end face of the pressure collar, so that a Backflow of plasticized material is prevented.

Bei bekannten Rückströmsperren dieser Art sind die Stirn flächen des Sperrings und die mit ihnen zusammenwirkenden Stirnflächen der Spitzenflügel und des Druckbundes einander entsprechende Konusflächen, die in der jeweiligen Wirkungs lage praktisch spaltfrei aneinanderliegen. Dies führt dazu, dass beim Übergang zum Dosiervorgang das sich vorgängig zwischen den Stirnflächen der Spitzenflügel der Schnecke und der benachbarten Stirnfläche des Sperrings angesammelte plastifizierte Material zwar nicht vollständig ausgepresst wird, der verbleibende dünne Materialfilm zwischen den Flächen beim Rotieren der Schnecke (und praktisch stillste hendem Sperring) jedoch schnell zerstört wird. Der dadurch entstehende Trockenlauf kann zu starkem Verschleiss der zusammenwirkenden Flächen und zu örtlicher Überhitzung führen. Anderseits kann dieses spaltfreie Anliegen der Stirnflächen der Spitzenflügel an der einen Stirnfläche des Sperrings dazu führen, dass beim Übergang in den Einspritz vorgang (Vorschieben der drehfest gehaltenen Schnecke) das Eindringen von plastifiziertem Material zwischen die spalt frei aneinanderliegenden Stirnflächen von Spitzenflügeln und Sperring und somit ein Trennen der Spitzenflügel vom Sperring nur relativ langsam erfolgt, was eine entsprechende Verzögerung des Anpressens des Sperrings an die Stirnfläche des Druckbundes und damit der einwandfreien Sperrung des Materialrückflusses zur Folge hat.In known non-return valves of this type, the forehead surfaces of the locking ring and those interacting with them End faces of the toes and the pressure collar each other corresponding conical surfaces, which in the respective effect lay next to each other practically without gaps. This leads to, that in the transition to the dosing process, that is in advance between the end faces of the tip wing of the snail and accumulated on the adjacent face of the locking ring plasticized material not fully squeezed out the remaining thin material film between the Surfaces when rotating the screw (and practically still locking ring) is quickly destroyed. The result The resulting dry run can lead to excessive wear interacting surfaces and local overheating to lead. On the other hand, this gap-free concern can End faces of the tip wing on one end face of the Sperrings cause the transition to the injection process (advancing the non-rotatable screw) Penetration of plasticized material between the gap freely adjoining end faces of tip wings and locking ring and thus a separation of the top wings from Sperring is relatively slow, which is a corresponding Delay in pressing the locking ring against the face of the pressure band and thus the perfect blocking of Material reflux.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Plastifizier- und Spritzeinheit mit Rückströmsperre der ge nannten Art, bei welcher die genannten Nachteile vermieden sind, indem dafür gesorgt ist, dass einerseits Trockenlauf zwischen Spitzenflügeln und Sperring beim Dosiervorgang vermieden und anderseits beim Umstellen auf den Einspritz vorgang ein sofortiges Lösen des Sperrings von den Spitzen flügeln und entsprechend schnelles Wirksamwerden der Rück strömsperrung erreicht wird. The present invention aims to provide a Plasticizing and injection unit with non-return valve of the ge mentioned type, in which the disadvantages mentioned avoided by ensuring that, on the one hand, dry running between tip wings and locking ring during dosing avoided and on the other hand when switching to the injection immediately detach the locking ring from the tips wing and the correspondingly quick effect of the return flow blocking is reached.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine in Drehrichtung der Schnecke vorangehende Partie der Stirn flächen der Spitzenflügel beim Zusammenwirken dieser Stirn flächen mit der Stirnfläche des Sperrings mit der letzteren eine in Drehrichtung offene Einlaufphase bildet. Diese Ein laufphase kann im Querschnitt rechtswinklig zum Axialschnitt durch die Schnecke durch eine gerade oder gekrümmte Linie gebildet sein und kann auf der in Drehrichtung der Schnecke vorangehenden Flügelseite zusätzlich auch in Längsrichtung des Flügels nach der Schneckenspitze hin erweitert sein. Durch die Einlaufphase wird während des Dosiervorganges (rotierende Schnecke) plastifiziertes Material zwischen die Sperring-Stirnfläche und die gegen diese anliegende Partie der Stirnflächen der Spitzenflügel eingezogen, sodass dort ein sich stets erneuernder Materialfilm aufrechter halten wird, der ein Trockenlaufen verhindert. Anderseits erleichtert diese Einlaufphase zu Beginn des Einspritzvor gangs (Vorschieben der nichtrotierenden Schnecke) das Ein dringen von plastifiziertem Kunststoffmaterial in den zwi schen Flügel und Sperring vorhandenen Spalt, sodass der Sperring sofort von den Flügeln weg gegen den Druckbund gepresst wird, was ein entsprechend schnelles Unterbinden des Materialrückflusses zur Folge hat.According to the invention, this is achieved in that a Direction of rotation of the snail preceding part of the forehead surfaces of the tip wings when this forehead works together surfaces with the end face of the locking ring with the latter forms a running-in phase open in the direction of rotation. This one The cross-section of the running phase can be perpendicular to the axial cut through the snail through a straight or curved line be formed and on the in the direction of rotation of the screw preceding wing side also in the longitudinal direction of the wing towards the top of the snail. Through the running-in phase during the dosing process (rotating screw) plasticized material between the locking ring end face and the one against it Part of the end faces of the tip wing retracted so that there is a constantly renewing film of material will keep, which prevents running dry. On the other hand facilitates this run-in phase at the beginning of the pre-injection gangs (advancing the non-rotating screw) the on penetrate plasticized plastic material in between between the wing and locking ring, so that the Locking ring immediately away from the wings against the pressure band is pressed, which is a correspondingly quick stop of the material reflux.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is below with reference to the drawing explained in more detail, for example. The drawing shows:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Plastifizierzylinder mit Schneckenspitze, die Rückströmsperre in Offen lage (Dosiervorgang) zeigend, Fig. 1 is an axial section through the plasticizing cylinder with the screw tip, the non-return valve in open position (metering process) showing,

Fig. 2 im Axialschnitt analog Fig. 1 die Rückströmsperre in Schliesslage (Einspritzvorgang) zeigend, Fig. 2 in axial section analogous to FIG. 1, the non-return valve in closed position (injection process) showing,

Fig. 3 in grösserem Masstab ein Detail aus Fig. 1, ein erstes Beispiel der Erfindung zeigend, und Fig. 3 on a larger scale a detail from Fig. 1, showing a first example of the invention, and

Fig. 4, 5, 6 im Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3 je eine Ausführungsvariante der Einlaufphase nach der Er findung. Fig. 4, 5, 6 in cross-section along line IV-IV in FIG. 3 each an embodiment of the break-in period after which he invention.

In der Zeichnung ist 1 der Plastifizierzylinder der Plastifi zier- und Spritzeinheit einer Kunststoff-Spritzgiessmaschine und 2 ist die im Plastifizierzylinder 1 axial in beiden Richtungen verschiebbare und rotierend antreibbare Schnecke, deren verjüngte Spitze 2 a in üblicher Weise mit einander diametral gegenüberliegenden Flügeln 3 versehen ist. Zwi schen einem Druckbund 4 der Schnecke 2 und den Spitzen flügeln 3 liegt im Plastifizierzylinder 1 mit radialem Ab stand vom Kern der Schneckenspitze ein axial verschiebbarer Sperring 5. Die beiden Stirnflächen 5 a, 5 b des Sperrings 5 sind nach innen hin konisch vertieft, während die diesen Stirnflächen zugekehrten Stirnflächen 3 a bzw. 4 a der Spitzenflügel 3 bzw. des Druckbundes 4 entsprechend konvex konisch sind.In the drawing, 1 is the plasticizing cylinder of the plasticizing and injection unit of a plastic injection molding machine and 2 is the screw which is axially displaceable and rotatable in the plasticizing cylinder 1 and can be driven in rotation, the tapered tip 2 a of which is provided in the usual manner with diametrically opposed vanes 3 . Inter mediate a pressure collar 4 of the screw 2 and the wings 3 is in the plasticizing cylinder 1 with radial from the core of the screw tip was an axially displaceable locking ring 5th The two end faces 5 a , 5 b of the locking ring 5 are recessed conically inwards, while the end faces 3 a and 4 a of the tip wings 3 and the pressure collar 4 facing these end faces are correspondingly convex conical.

Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen der vorbeschriebe nen Art erstrecken sich die Stirnflächen 3 a, d.h. die zu der Sperringstirnfläche 5 a koaxiale Konusfläche der Spitzen flügel nur über einen relativ kleinen in Drehrichtung der Schnecke 2 nachlaufenden Teil ihrer Umfangslänge, während der grössere, in Drehrichtung der Schnecke 2 vorangehende Flächenteil 3 b der Spitzenflügelstirnseite eine sich in Drehrichtung öffnende Einlaufphase 6 bildet. Wie die Fig. 3, 5 und 6 zeigen, kann diese Einlaufphase 6 auf der in Drehrichtung der Schnecke 2 vorangehenden Seite der Spitzen flügel 3 zusätzlich eine Erweiterung 6 a aufweisen, die z.B. wie in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet Taschenform besitzen kann. Die die Einlaufphase 6 bildende Stirnflächenpartie 3 b der Spitzenflügel 3 kann im Querschnitt geradlinig (Fig. 4 und 5) oder mit relativ grossem Radius gerundet (Fig. 6) sein.In contrast to the known designs of the type described NEN extend the end faces 3 a , that is to the locking ring end face 5 a coaxial conical surface of the tips wing only over a relatively small in the direction of rotation of the screw 2 trailing part of its circumferential length, while the larger, in the direction of rotation the snail 2 preceding surface part 3 b of the tip wing end forms an running-in phase 6 opening in the direction of rotation. As this break-in period can Figs. 3, 5 and 6 show 6 on the preceding in the direction of rotation of the screw 2 side of the tips of wings 3 in addition an extension 6 a include, for example, as shown in Fig. 3 by dashed lines indicated bag shape may have. The end face portion 3 b of the tip wings 3 forming the run-in phase 6 can be straight in cross section ( FIGS. 4 and 5) or rounded with a relatively large radius ( FIG. 6).

Während des Dosiervorganges (Fig. 1) wird die Schnecke 2 in Pfeilrichtung a rotierend angetrieben, sodass sie pla stifiziertes Kunststoffmaterial am Druckbund 4 vorbei und innerhalb des Sperrings 5 zwischen den Spitzenflügeln 3 hindurch in den vor der Schneckenspitze 2 a liegenden Zy linderraum fördert; dies hat ein Zurückschieben der Schnecke 2 zur Folge, während der mit seiner Stirnfläche 5 a gegen die Stirnflächen 3 a der Spitzenflügel 3 anliegende Sperring 5 entsprechend nach hinten verschoben wird. Ein Mitrotieren des Sperrings 5 erfolgt praktisch nicht, da einerseits die gegen ihn drückenden, rotierenden Flügel stirnflächen 3 a gegenüber der am Zylinder 1 anliegenden Umfangsfläche des Sperrings 5 sehr klein sind und da ander seits dank der Einlaufphase 6 laufend Kunststoffmaterial in den Trennspalt zwischen den Flächen 3 a, 5 a eingezogen wird, wobei der sich dabei bildende Kunststoffmaterialfilm zwischen diesen Flächen eine direkte Flächenberührung verhindert. Wird nun auf Einspritzen umgeschaltet, wobei die nichtdre hende Schnecke 2 vorgeschoben wird (Fig.2) bewirkt die Einlaufphase 6 (zusammen mit der eventuell vorhandenen Er weiterung 6 a) ein sofortiges Eindringen von vor der Schnecken spitze 3 a unter Druck gesetztem Kunststoffmaterial zwischen die immer noch durch einen Film getrennten Flächen 3 a, 5 a, was ein sofortiges Wegdrücken des Sperrings 5 von den Spitzenflügeln 3 und damit ein Anpressen der hinteren Stirnfläche 5 b an die benachbarte Stirnfläche 4 b des Druck rings 4 zur Folge hat. Entsprechend schnell schliesst somit die Rückströmsperre und verhindert jedes Zurückfliessen von Kunststoffmaterial. During the metering process ( Fig. 1), the screw 2 is driven rotating in the direction of arrow a , so that it pla stified plastic material past the pressure collar 4 and within the locking ring 5 between the tip wings 3 through in the lying in front of the screw tip 2 a Zy cylinder space; This results in a retraction of the screw 2 the result during the moves with its end face 5 against the end surfaces 3a of the tip blade 3 adjacent locking ring 5 corresponding to the rear. A co-rotation of the locking ring 5 does not take place practically, since on the one hand the rotating wing end faces pressing against it 3 a are very small compared to the peripheral surface of the locking ring 5 lying against the cylinder 1 and because on the other hand, thanks to the running-in phase 6, plastic material continuously in the separation gap between the surfaces 3 a , 5 a is drawn in, the plastic material film that forms between these surfaces preventing direct surface contact. Is now switched to injection, the non-rotating screw 2 is advanced (Fig. 2) causes the running-in phase 6 (together with the possibly existing extension 6 a ) an immediate penetration of the plastic tip 3 a pressurized in front of the screw between the still separated by a film 3 a , 5 a , which immediately pushes the locking ring 5 away from the tip wings 3 and thus a pressing of the rear end face 5 b to the adjacent end face 4 b of the pressure ring 4 . The non-return valve closes accordingly quickly and prevents any backflow of plastic material.

Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, dass dank der sich in Drehrichtung der Schnecke 2 öffnenden Einlaufphase 6 nicht nur ein Trockenlauf und damit erheblich Reibung zwischen den Spitzenflügeln 3 und dem Sperring 4 während des Dosier vorgangs vermieden wird, sondern dass auch beim Umschalten auf Einspritzen ein sofortiges Wirksamwerden der Rückström sperre erreicht wird. Der Einlaufphasenwinkel kann zwischen 5° und 30° liegen und z.B. vorteilhaft etwa 15° betragen.From the foregoing, it can be seen that thanks to the running-in phase 6 opening in the direction of rotation of the screw 2, not only is a dry run and thus considerable friction between the tip vanes 3 and the locking ring 4 avoided during the metering process, but also when switching to injection an immediate one The backflow barrier becomes effective. The run-in phase angle can be between 5 ° and 30 ° and, for example, advantageously be about 15 °.

Claims

1. Plasticizing and injection unit of a plastic injection molding machine, with the non-return valve provided on the rotatable and axially displaceable screw in the plasticizing cylinder, which has a locking ring that is axially displaceable relative to the screw in the plasticizing cylinder and has a locking ring between axial tip wings and a pressure collar the tapered screw section lying at the screw tip encloses with radial play, characterized in that a section of the end faces ( 3 a ) of the tip wing preceding in the direction of rotation of the screw ( 1 ) when these end faces interact with the end face ( 5 a ) of the locking ring ( 5 ) with the the latter forms a running-in phase ( 6 ) which is open in the direction of rotation.

2. Plasticizing and injection unit according to claim 1, wherein the end faces ( 5 a , 5 b ) of the locking ring ( 5 ) are concave conical surfaces, while the facing end faces ( 3 a , 4 b ) of the tip wing ( 3 ) and the pressure Bund ( 4 ) are correspondingly convex conical surfaces, characterized in that the running-in phase ( 6 ) at the tips ( 3 ) extends over at least half the width of the wing end face ( 3 a ) and one with the adjacent end face ( 5 a ) of the locking ring Angles between 5 ° and 30 °, and expediently of 15 °.

3. plasticizing and injection unit according to claim 2, characterized characterized that the running-in phase by a wing edge rounding is formed.

4. plasticizing and injection unit according to claim 2 or 3, characterized in that the running-in phase ( 6 ) on the wing side preceding in the screw rotation direction in the longitudinal direction of the wing has an extension ( 6 a ).

5. plasticizing and injection unit according to claim 4, characterized in that the run-in phase extension ( 6 a ) forms a pocket.