DE3939870A1 - Spritzgusssystem mit fluidgekuehlten einsaetzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Spritzgußverfahren und mehr im einzelnen ein Spritzgußsystem, das einen Einsatz mit einem kreisförmigen Kühlfluidkanal aufweist, welcher den Einsatz um die Eingießöffnung herum kühlt.

Bekanntlich ist die Beziehung zwischen dem Erhitzen und dem Abkühlen kritisch für den erfolgreichen Betrieb eines Spritz­ gußsystems. Es ist von zunehmender Bedeutung, die Zykluszeit zu vermindern, und gewöhnlich ist das größte Hindernis dafür die Geschwindigkeit der Verfestigung in dem Bereich der Ein­ gießöffnung. Um die Verfestigungsgeschwindigkeit zu verbes­ sern, ist es erforderlich, Wärme von der heißen Düse und Reibungswärme von dem Material zu entfernen oder abzusetzen. Dies gilt insbesondere bei einem Eingießsystem mit heißer Spitze, das eine Anzahl erhitzter Düsen oder Sonden aufweist, die zum Gießen von Komponenten wie Kappen oder Verschlüssen mit inneren Eingießöffnungen vorgesehen sind, bei denen die Wärme sich in dem Formkern ansammelt in dem Bereich um die von dem Hohlraum umgebene Eingießöffnung herum. Jede Düse weist einen erhitzten Spitzenabschnitt auf, wie beschrieben in der am 13.4.1988 eingereichten kanadischen Patentanmeldung Nr. 5 63 981 an Gellert mit dem Titel ′′Injection Molding Nozzle having Multiple Thickness Heating Element and Method of Manufacture", um genügend Wärme für die durch die Eingießöff­ nung strömende Schmelze vorzusehen, und in Anbetracht der Ge­ stalt des Hohlraumes ist es für diese Wärme schwierig, zu der umgebenden gekühlten Form zu entweichen.

Ebenso ist die Erhitzungs- und Abkühlungsbeziehung kritisch für den erfolgreichen Betrieb einiger Spritzgußsysteme mit Ventilzuläufen, insbesondere zum Gießen temperaturkritischer Materialien wie beispielsweise Polycarbonat.

Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin, die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu überwinden durch Schaffung einer zusätzlichen Kühlung für den Einsatz um die Eingießöffnung herum.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung in einem ihrer Aspekte ein Spritzgußsystem mit wenigstens einer erhitzten Sonde oder Düse, welche einen vorderen Spitzenabschnitt aufweist, der sich in eine zentrale Bohrung in einem Einsatz erstreckt mit einem Zwischenraum, der zwischen dem Spitzenabschnitt und dem umgebenden Einsatz vorgesehen ist, wobei der Spitzenabschnitt ausgerichtet ist auf eine Eingießöffnung, die sich durch den Einsatz hindurch zu einem Hohlraum erstreckt, und wobei das System einen Schmelzenkanal aufweist, der sich von einem Ein­ laß erstreckt, um Schmelze zu der Eingießöffnung zum Füllen des Hohlraumes zu fördern, bei welchem der Fortschritt darin besteht, daß der Einsatz einen Kühlfluidkanal aufweist, der sich durch den Einsatz hindurch um den vorderen Spitzenab­ schnitt benachbart dem Hohlraum erstreckt, wobei sich der Kühlfluidkanal von Einlaß- und Auslaß-Kühlfluidführungen erstreckt, welche mit jeweiligen Hochdruck- und Niederdruck- Kühlfluidleitungen verbunden sind, wodurch Kühlfluid durch den Kanal strömt, um eine Kühlung für den Einsatz um die Ein­ gießöffnung herum vorzusehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines typi­ schen Spritzgußsystems, das einen Formkerneinsatz mit einem kreisförmigen Fluidkanal gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 2 eine isometrische Explosionsansicht, die darstellt, wie der Formkerneinsatz hergestellt wird;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Spritz­ gußsystems mit Ventilzulauf, das einen Zulaufein­ satz mit einem kreisförmigen Fluidkanal gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 4 eine isometrische Explosionsansicht des Zulaufein­ satzes, die zeigt, wie er hergestellt wird;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Zulaufeinsatzes in zusam­ mengesetztem Zustand; und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht des Zulaufein­ satzes, die das Strömungsmuster des Kühlwassers darstellt.

Zuerst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche einen Ab­ schnitt eines Spritzgußsystems mit mehreren Hohlräumen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, welches eine Anzahl erhitzter Düsen 10 aufweist, die sich von einem gemeinsamen länglichen erhitzten Verteilungsrohr 12 er­ strecken. Jede erhitzte Düse 10 erstreckt sich durch eine Öffnung 14 in einer Zwischenplatte 16 hinein in eine Bohrung 17 in einem gekühlten Formkerneinsatz 18. Die Düse 10 weist einen Zylinderabschnitt 20 aus Stahl auf mit einer allgemein zylindrischen Außenfläche 22, die sich erstreckt zwischen einem Manschettenabschnitt 24 aus Stahl benachbart dem hinte­ ren Ende 26 und einem länglichen Spitzenabschnitt 28 aus Stahl. Der Spitzenabschnitt 28 weist eine abgeschrägte Außen­ fläche 30 auf, welche zu einer zugespitzten Spitze 32 führt, die ausgerichtet ist auf einen durch den Formkerneinsatz 18 hindurchgehenden Zulauf oder eine Eingießöffnung 34, die zu einem Hohlraum 36 führt.

Die Düse 10 ist in diese Stellung eingepaßt durch einen Um­ fangs-lsolierflansch oder eine Büchse 38, welche sich von dem Manschettenabschnitt 24 erstreckt und auf einer Umfangsschul­ ter 40 aufliegt. Die Düse ist genau plaziert mit der Spitze 32 in Ausrichtung auf die Eingießöffnung 34 durch einen Umfangs-Dichtungs- und Paßflansch 42, welcher sich zwischen dem Zylinderabschnitt 20 und dem Spitzenabschnitt 28 so er­ streckt, daß er an der Innenfläche 44 der Bohrung 17 anliegt. Wie zu erkennen ist, ist außer bei dem Isolierflansch 38 und dem Dichtungs- und Paßflansch 42 die erhitzte Düse 10 von der umgebenden gekühlten Zwischenplatte 16 und dem Formkernein­ satz 18 getrennt durch einen isolierenden Luftraum 46.

Jede Düse 10 ist mit Schrauben 48 an dem Verteilungsrohr 12 befestigt, welches zwischen der Zwischenplatte 16 und einer oberen Klemmplatte 50 durch einen Zentrierring 52 und ein Titan-Druckpolster 54 befestigt ist. Die obere Klemmplatte 50 wird in richtiger Lage gehalten durch Schrauben 56, welche sich in die Zwischenplatte 16 hinein erstrecken. Die Klemm­ platte 50, die Zwischenplatte 16 und der Formkerneinsatz 18 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch die Kühlleitungen 58 gepumpt wird, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben. Das Verteilungsrohr 12 wird durch ein elektrisches Heizelement 60 erhitzt, welches in dieses eingegossen ist, wie beschrieben in der US-PS 46 88 622 des Anmelders mit dem Titel "Injection Molding Manifold Member and Method of Manufacture", ausgege­ ben am 25.8.1987. Der Zentrierring 52 schafft einen weiteren isolierenden Luftraum 62 zwischen dem erhitzten Verteilungs­ rohr 12 und der gekühlten Zwischenplatte 12.

Das Verteilungsrohr 12 weist einen Schmelzenkanal 64 auf, welcher sich von einem gemeinsamen Einlaß verzweigt zu einer Anzahl von Auslässen 66 auf der entgegengesetzten Seite. Jeder Auslaß ist ausgerichtet auf einen Einlaß 68 zu einer Schmelzenbohrung 70, die sich durch eine der Düsen erstreckt. Jede Schmelzenbohrung 70 weist einen Mittelabschnitt 72 auf, der sich von dem hinteren Ende 26 erstreckt, sowie einen Dia­ gonalabschnitt 74, welcher sich zu der abgeschrägten Außen­ fläche 30 des Spitzenabschnitts 28 erstreckt.

Die Düse 10 wird erhitzt durch ein elektrisch isoliertes Heizelement 76 mit einem Längsabschnitt 78, welcher sich zen­ tral in dem Spitzenabschnitt 28 erstreckt, einem Spiralab­ schnitt 80, der in einem Spiralkanal 82 in der Außenfläche 22 des Zylinderabschnitts 20 gewunden ist, sowie einem Diagonal­ abschnitt 84, welcher sich in den Spitzenabschnitt 28 der Düse 10 unterhalb des Dichtungs- und Paßflansches 42 er­ streckt, um den Längsabschnitt 78 mit dem Spiralabschnitt 80 zu verbinden. In dieser Niederspannungs-Einzeldraht- Heizelementausführung weist das Heizelement 76 einen zentra­ len Widerstandsdraht auf, der sich durch ein elektrisches Isoliermaterial innerhalb eines Stahlgehäuses erstreckt, und der Widerstandsdraht ist angrenzend an einen Werkzeugstahl- Einsatzabschnitt 86 geerdet, welcher die Spitze 32 bildet. Wie in der kanadischen Patentanmeldung 5 63 981 beschrieben, auf die oben Bezug genommen ist, ist in dieser Ausführungs­ form der Längsabschnitt 78 des Heizelementes auf sich selbst zurückgebogen, um Teile 88, 90 doppelter und dreifacher Dicke zu bilden. Der Spiralabschnitt 80 des Heizelementes 76 in dem Spiralkanal 82 ist bedeckt durch einen Nickel-Schutzüberzug 92, welcher angebracht wird, wie beschrieben in der US-PS 47 68 283 des Anmelders, ausgegeben am 6.9.1988. Das Heizelement 74 weist auch einen hinteren Endabschnitt 94 auf, welcher sich von dem Manschettenabschnitt 24 nach außen zu einem elektrischen Anschluß 96 erstreckt, welcher nach einem Ver­ fahren hergestellt wird, das im einzelnen beschrieben ist in der kanadischen Patentanmeldung 5 78 975 des Anmelders, einge­ reicht am 30.9.1988, mit dem Titel "Method of Manufacture of an Electrical Terminal on an lnjection Molding Nozzle". Der hintere Endabschnitt 94 erstreckt sich durch einen Anschlußkörper 98 mit einer Schutzkappe 100, welche an einem Stahlstopfen 102 befestigt ist. Das Heizelement 76 ist be­ nachbart dem hinteren Ende abisoliert, um den Widerstands­ draht 104 freizulegen, welcher mit dem Anschlußkörper 98 elektrisch verbunden wird. Der Anschlußkörper 98 ist jedoch elektrisch isoliert gegen das Heizelementgehäuse und die Schutzkappe 100 durch einen dünnen Überzug 106 aus Isolierma­ terial wie beispielsweise Magnesiumoxyd. Auf diese Weise ist der Anschlußkörper 98 baulich so gesichert, daß er ein Moment aushält, wenn eine äußere Zuführung 108 durch Muttern 110 mit ihm verbunden wird oder davon gelöst wird.

Der Formkerneinsatz 18 weist einen inneren Abschnitt 112 und einen äußeren Abschnitt 114 auf, welche in Fig. 2 getrennt gezeigt sind, aber tatsächlich einteilig miteinander hartver­ lötet sind, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben. In die­ ser Ausführungsform ist der innere Abschnitt 112 hergestellt aus H13-Stahl mit der zentralen Bohrung 17, die zu dem Zulauf oder der Eingießöffnung 34 führt. Die Innenfläche 44 der Bohrung 17 weist einen Zylinderabschnitt 116 auf, welcher den Dichtungs- und Paßflansch 42 aufnimmt, um ein Aussickern von Schmelze aus einem Raum 118 zwischen der Außenfläche 13 des Spitzenabschnitts 28 und der Innenfläche 44 der Bohrung 17 zu verhindern. Der Innenabschnitt 112 jedes Formkerneinsatzes weist ein Paar Bohrungen 120, 122 auf, welche von einer Ring­ schulter 124 auf entgegengesetzten Seiten der Bohrung 27 nach hinten verlaufen. In dieser Ausführungsform besteht der äußere Abschnitt 114 des Formkerneinsatzes 18 aus einem Schnellstahl.

Wie in Fig. 2 zu erkennen, weist der äußere Abschnitt 114 eine durch ihn hindurchgehende zentrale Öffnung 126 auf und paßt so auf den inneren Abschnitt 112, daß er an der Ring­ schulter 124 anliegt. Die Innenfläche 128 des äußeren Ab­ schnitts 114 paßt zusammen mit der anliegenden Außenfläche 130 des inneren Abschnitts, abgesehen davon, daß die Innen­ fläche 128 des äußeren Abschnitts 114 ein Paar Kanäle 132, 134 aufweist, welche von einem Ringkanal 136 benachbart dem Vorderende 138 des äußeren Abschnittes 114 nach hinten verlaufen. Die Außenfläche 140 des äußeren Abschnitts 114 des Formkerneinsatzes 118 definiert teilweise den Hohlraum 36, welcher eine konkave Gestalt aufweist.

Wenn der innere und der äußere Abschnitt 112, 114 einteilig miteinander verbunden werden, um den Formkerneinsatz 118 zu bilden, und in dem System angebracht werden, wie in Fig. 1 gezeigt, bildet der Ringkanal 136 zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 112 bzw. 114 einen ringförmigen Kühl­ fluidkanal 142, welcher benachbart dem Hohlraum 36 um den Spitzenabschnitt 28 der Düse 10 herum verläuft. Ähnlich sind die Kanäle 132, 134 in der Innenfläche 128 des äußeren Ab­ schnitts 114 auf die jeweiligen Bohrungen 120, 122 durch den inneren Abschnitt 112 ausgerichtet und verbinden mit diesen und mit den nach hinten verlaufenden Bohrungen 144, 146 in der Zwischenplatte 16, um Einlaß- und Auslaß-Kühlfluidführun­ gen 148, 150 zu bilden. Diese Kühlfluidführungen 148, 150 verlaufen von jeweiligen Hochdruck- und Niederdruckleitungen 152, 154 zu entgegengesetzten Seiten des Kühlfluidkanals 142, um für eine Strömung von Kühlfluid wie beispielsweise Wasser durch den Ringkanal zu sorgen. Die Strömungsgeschwindigkeit von Kühlfluid durch den Kanal wird so gesteuert, daß sie Wärme mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ableitet, wel­ che sich anderenfalls aus der Reibung der Schmelze und von dem Heizelement 76 in dem Spitzenabschnitt 28 der Düse 10 an­ sammeln würde. Nachgiebige U-Ringe 156 sitzen in Ringnuten 158, welche um die Bohrungen 120, 122 in der hinteren Fläche 160 des inneren Abschnitts 112 des Formkerneinsatzes 18 herum verlaufen, um ein Aussickern von Kühlfluid zwischen der Zwi­ schenplatte 16 und dem Formkerneinsatz 18 zu verhindern. Eine Abstreiferplatte 162 kontaktiert einen kreisförmigen Abstrei­ ferring 162, welcher von dem Hohlraum 36 nach hinten vorragt, um das gegossene Bauteil auszustoßen, wenn die Form entlang der Trennlinie 166 geöffnet wird.

In Betrieb wird, nachdem das Spritzgußsystem zusammengesetzt worden ist, wie in Fig. 1 gezeigt und oben beschrieben, über die Zuführung 108 dem Heizelement 76 in jeder Düse 10 und dem Heizelement 60 in dem Verteilungsrohr 12 elektrische Energie zugeführt, um die Düse 10 und das Verteilungsrohr auf eine vorbestimmte Arbeitstemperatur zu erhitzen. Unter Druck ge­ setzte Schmelze von einer (nicht gezeigten) Formmaschine, wird dann auf herkömmliche Weise in den Schmelzenkanal 64 im Verteilungsrohr 12 eingeleitet gemäß einem vorbestimmten Zyklus. Die unter Druck gesetzte Schmelze strömt durch die Schmelzenbohrung 70 in jeder Düse 10 in den Raum 118, der die abgeschrägte Fläche des Spitzenabschnitts 28 umgibt, und dann durch die Eingießöffnung 34 und füllt den Hohlraum 36. Der Raum 118 bleibt gefüllt mit Schmelze, von welcher sich ein Teil in Nachbarschaft des Formkerneinsatzes 18 verfestigt, und der Dichtungs- und Paßflansch 42 verhindert, daß sie in den isolierenden Luftraum 46 entweicht. Nachdem die Hohlräume gefüllt sind, wird der Einspritzdruck kurzzeitig zum Pressen gehalten und dann freigegeben. Nach einer kurzen Kühlzeit­ spanne wird die Form geöffnet, um die geformten Produkte aus­ zustoßen. Nach dem Ausstoßen wird die Form geschlossen, und es wird wieder Einspritzdruck angewandt, um den Hohlraum wie­ der zu füllen. Der Zyklus wird fortlaufend wiederholt mit einer Frequenz, die von der Größe und Gestalt der Hohlräume und der Art des Gießmaterials abhängt. Ein kontinuierlicher Kühlwasserstrom wird gebildet, indem Wasser durch die Hoch­ druck- und die Niederdruckleitung 152, 154 gepumpt wird, die sich durch die Zwischenplatte 16 erstrecken. Dieses Wasser, welches durch jede Einlaßleitung 148 einströmt, teilt sich auf und strömt um beide Seiten des Kühlfluidkanals 142 in dem Formkerneinsatz 18 herum und wieder hinaus durch die Auslaß­ leitung 150. Dieser Kühlwasserstrom verhindert das Aufbauen übermäßiger Wärme, welches anderenfalls in dem Formkernein­ satz 18 auftreten würde in dem beschränkten Bereich zwischen dem Raum 118 um den Spitzenabschnitt 28 herum und dem umgebenden Hohlraum 36. Natürlich wird die Strömungsgeschwin­ digkeit von Wasser durch den Kanal 142 so gesteuert, daß er für jede bestimmte Anordnung eine geeignete Wärmemenge abführt.

Während bei dieser Ausführungsform der Wasserstrom durch den Ringkanal 142 sich um jede Seite herum aufteilt, können bei einer alternativen Ausführungsform die Einlaßleitungen Seite an Seite angeordnet werden mit einer Trennwand dazwischen an der Stelle, wo sie in den Ringkanal münden. Dies führt dazu, daß das gesamte Wasser den Ringkanal in der gleichen Richtung durchströmt.

Das Verfahren zur Herstellung des Formkerneinsatzes 18 wird nun im einzelnen anhand von Fig. 2 beschrieben. Der innere und der äußere Abschnitt 112, 114 werden, wie gezeigt, herge­ stellt mit den Bohrungen 120, 122 und Kanälen 132, 134, 136 einer dazu passenden Größe, die an vorbestimmten Stellen aus­ gearbeitet werden. Ein Wulst aus Nickellegierungs-Lötpaste wird um die Außenfläche 130 des inneren Abschnittes 112 herum aufgebracht, und der innere und der äußere Abschnitt 112, 114 werden dann zusammengesetzt, wobei die Bohrungen 120, 122 auf die entsprechenden Kanäle 132, 134 ausgerichtet sind. Nachdem sie miteinander heftgeschweißt sind, um diese Ausrichtung aufrechtzuerhalten, werden die zusammengesetzten Abschnitte 112, 114 in Losen in einen Vakuumofen geladen. Wenn der Ofen allmählich erhitzt wird auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Hartlötmaterials, wird der Ofen auf ein relativ hohes Vakuum evakuiert, um im wesentlichen den ganzen Sauerstoff zu entfernen. Bevor die Schmelztemperatur der Löt­ paste erreicht wird, wird das Vakuum vermindert, indem teil­ weise mit einem inerten Gas wie beispielsweise Argon oder Stickstoff aufgefüllt wird. Wenn die Nickellegierung schmilzt, fließt sie durch Kapillarwirkung zwischen den zu­ sammenpassenden lnnen- und Außenflächen 128, 130 des inneren und des äußeren Abschnitts 112, 114 des Formkerneinsatzes. Dies bildet einen festen einteiligen Formkerneinsatz 18 mit dem gewünschten Ringkanal 142 und den Einlaß- und Auslaßlei­ tungen 148, 150, weil Hartlöten in einem Vakuumofen ein metallurgisches Haften der Nickellegierung an dem Stahl bildet und die Wärmeübertragung zwischen den beiden Abschnit­ ten 112, 114 nicht stört.

Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, welche eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt. Elemente, welche beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, werden beschrieben und dar­ gestellt unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen. In die­ ser Ausführungsform weist ein Spritzgußsystem mit mehreren Hohlräumen und mit Ventilzuläufen ein längliches Verteilungs­ rohr 12 auf, das sich zwischen einer Rückwand 170 und einer Anzahl von Düsen 10 erstreckt. Jede erhitzte Düse 10 sitzt in einer Bohrung 172 in einem gekühlten Zulaufeinsatz 174, wel­ cher in einer Hohlraumplatte 176 aufgenommen wird. Jede Düse 10 wird erhitzt durch ein wendelförmiges elektrisches Heiz­ element 76, welches einteilig in diese eingegossen ist, und die Rückwand 170 und die Hohlraumplatte 176 werden gekühlt, indem Kühlwasser durch Kühlleitungen 178 gepumpt wird. Die Düse 10 weist eine Isolierbüchse 38 auf, welche an einer nach innen vorragenden Schulter 180 in dem Zulaufeinsatz 174 an­ liegt. Dies bringt die Düse 10 mit ihrer zentralen Bohrung 70 in Ausrichtung auf eine Eingießöffnung 34 an, die zu dem Hohlraum 36 führt, und bildet einen isolierenden Luftraum 182 zwischen der erhitzten Düse 10 und dem umgebenden gekühlten Zulaufeinsatz 174. In dieser Ausführungsform ist die Eingieß­ öffnung 34 versehen mit einer Düsendichtung 184, welche den Luftraum 182 zwischen der erhitzten Düse 10 und dem gekühlten Zulaufeinsatz 174 überbrückt.

Eine Ventilgliedbüchse 186 wird aufgenommen in einer Öffnung 188, die sich durch das längliche Verteilungsrohr 12 er­ streckt in Ausrichtung auf jede der Düsen 10. Jede Ventil­ gliedbüchse 186 weist einen Außenflansch 190 auf, welcher sich in Kontakt mit der Vorderfläche 192 der Rückwand 170 er­ streckt, sowie eine Vorderfläche 194, welche an der Rück­ fläche 196 der Düse 10 anliegt. Jede Ventilgliedbüchse 186 weist ferner eine Ringschulter 198 auf, welche an der Rückfläche 200 des Verteilungsrohres 12 anliegt. Auf diese Weise wird das Verteilungsrohr genau angebracht zwischen dem Zentrierring 52, der in der Hohlraumplatte 176 und der Rück­ fläche 196 der Düse sitzt, und der Ringschulter 198 der Büch­ sen 186. Dies bildet isolierende Lufträume 202 zwischen dem Verteilungsrohr 12, welches durch ein einteiliges elektri­ sches Heizelement 60 erhitzt wird, und der gekühlten Rückwand 170 und der Hohlraumplatte 176.

Jede Ventilgliedbüchse 186 weist eine zentrale Bohrung 204 auf, die sich durch sie hindurch erstreckt in Ausrichtung auf die Schmelzenbohrung 70 der benachbarten Düse 10. Ein längli­ ches Ventilglied 206 erstreckt sich durch die ausgerichteten Bohrungen 70 und 204 der Düse 10 und der Büchse 186. Das Ventilglied 206 weist einen erweiterten Kopf 208 an seinem hinteren Ende und eine abgeschrägte Spitze 210 an seinem vorderen Ende auf. Der Kopf 208 des Ventilgliedes 206 wird kontaktiert durch einen Ventilglied-Betätigungsmechanismus, welcher in der Rückwand 70 angebracht ist, um das Ventilglied 206 hin und her zu bewegen zwischen einer zurückgezogenen of­ fenen Stellung und einer vorderen geschlossenen Stellung, in welcher die abgeschrägte Spitze 210 in der Eingießöffnung 34 sitzt. In dieser Ausführungsform umfaßt der Betätigungsmecha­ nismus einen Kolben 212, welcher in einem Zylinder 214 hin- und hergeht. Das Ventilglied 206 erstreckt sich durch den Kolben 212, und der erweiterte Kopf 208 ist daran befestigt durch eine Kappe 216, wie beschrieben in der US-PS 46 98 013 des Anmelders, ausgegeben am 6.10.1987. Dieser Kolben 212 weist einen länglichen Zapfenabschnitt 218 auf, welcher vor­ ragt durch eine V-förmige Hochdruckdichtung 220, welche in dem Zylinder 214 sitzt, um ein Lecken von unter Druck stehen­ dem hydraulischen Fluid zu verhindern. Der Betätigungsmecha­ nismus wird angetrieben durch hydraulisches Druckfluid durch Fluidleitungen 222, 224, welche sich durch eine hintere Ab­ deckplatte 286 hindurch erstrecken. Die hintere Abdeckplatte 226, die Rückwand 170 und eine Abstandsplatte 228 sind aneinander befestigt durch Schrauben 230, welche sich in die Hohlraumplatte 176 erstrecken.

Ein Schmelzenkanal 64 verzweigt sich in dem länglichen Ver­ teilungsrohr 12, um von einer (nicht gezeigten) Formmaschine erhaltene Schmelze bei einem gemeinsamen Einlaß 232 zu der Schmelzenbohrung 70 jeder Düse 10 zu fördern, welche zu einem jeweiligen Hohlraum 36 führen. Wie erkennbar, ist der Durch­ messer der zentralen Bohrung 70 der Düse 10 ausreichend größer als der Außendurchmesser des Ventilgliedes 206, das sich zentral durch sie hindurch erstreckt, um einen Teil des Schmelzenkanals 64 zu bilden. Jede Ventilgliedbüchse 186 weist ferner eine Schmelzendurchführung 234 auf, welche nach innen verläuft, um den Schmelzenkanal 64 in dem Verteilungs­ rohr mit der Schmelzenbohrung 70 zu verbinden, wie im einzel­ nen beschrieben in der kanadischen Patentanmeldung des Anmel­ ders, Nr. , eingereicht am 30.6.1989, mit dem Titel "Injection Molding System Having Dual Feed Bushing Seated in Manifold".

Wie deutlich in den Fig. 4, 5 und 6 erkennbar, weist jeder Zulaufeinsatz 154 einen inneren Abschnitt 236 und einen äuße­ ren Abschnitt 238 auf, welche einteilig miteinander hartver­ lötet sind. In dieser Ausführungsform sind der innere und der äußere Abschnitt 236, 238 beide aus Warmverform-Werkzeugstahl hergestellt. Der äußere Abschnitt 238 des Zulaufeinsatzes 174 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 240 auf, welche den in­ neren Abschnitt 236 aufnimmt. Die Innenfläche 242 des äußeren Abschnitts 238 paßt zusammen mit der Außenfläche 244 des in­ neren Abschnitts 236, abgesehen davon, daß die Außenfläche 244 des inneren Abschnitts 236 ein Paar Kanäle 246, 248 auf­ weist, die von einem kreisförmigen Kanal 250 benachbart dem vorderen Ende 252 des inneren Abschnitts 236 nach hinten ver­ laufen. Wenn der innere und der äußere Abschnitt 236, 238 des Zulaufeinsatzes 174 einteilig miteinander verbunden sind, wo­ bei eine Trennwand 254 in dem kreisförmigen Kanal 250 zwi­ schen den beiden Kanälen 244, 246 angeordnet ist, bildet der kreisförmige Kanal 250 einen kreisförmigen Kühlfluidkanal 256, welcher benachbart dem Hohlraum 36 in den Zulaufeinsatz 154 um den Spitzenabschnitt 28 der Düse 10 herum verläuft. Die Kanäle 246, 248 sind auf Bohrungen 258, 260 durch den äußeren Abschnitt 238 ausgerichtet, um Einlaß- und Auslaß- Kühlfluidführungen 262, 264 zu bilden. Diese Führungen 262, 264 verlaufen jeweils von Hochdruck- und Niederdruckleitungen zu dem kreisförmigen Kanal 256, um für einen Strom von Kühl­ fluid wie beispielsweise Wasser durch den kreisförmigen Kanal zu sorgen. Die Strömungsgeschwindigkeit von Kühlfluid durch den Kanal 256 wird so gesteuert, daß Wärme mit einer vorbe­ stimmten Geschwindigkeit abgeleitet wird, welche sich ande­ renfalls von der Reibung der Schmelze und von dem Heizelement 76 in dem Spitzenabschnitt 28 der Düse 10 ansammeln würde.

In Betrieb wird das System zusammengesetzt, wie gezeigt, und den Heizelementen 76, 60 wird elektrische Energie zugeführt, um die Düse 10 und das Verteilungsrohr 12 auf eine vorbe­ stimmte Arbeitstemperatur aufzuheizen. Thermische Expansion des länglichen Verteilungsrohres 12 bringt die zentrale Boh­ rung 204 der Ventilgliedbüchse 186 in genaue Ausrichtung auf die zentrale Bohrung 70 der Düse 10, und die Kraft von der Rückwand 170 gegen den Außenflansch 190 der Ventilgliedbüchse 186 verhindert ein Lecken zwischen der Düse und der Büchse und hält die Düse 10 fest in ihrer Lage. Heiße unter Druck stehende Schmelze wird von einer (nicht gezeigten) Formma­ schine eingespritzt in den Schmelzenkanal 64 durch den zen­ tralen Einlaß 232 hindurch gemäß einem vorbestimmten Zyklus. Gesteuerter hydraulischer Fluiddruck wird durch Fluidleitun­ gen 222, 224 an die Zylinder 214 angelegt, um gleichzeitig die Betätigung der Ventilglieder 206 gemäß einem vorbestimm­ ten Zyklus auf herkömmliche Art zu steuern. Wenn die Ventil­ glieder 206 in der zurückgezogenen offenen Stellung sind, strömt die Druckschmelze durch den Schmelzenkanal 64 und die Eingießöffnungen 34, bis die Hohlräume 36 voll sind. Wenn die Hohlräume 36 voll sind, wird der Einspritzdruck kurzzeitig zum Pressen aufrecht erhalten. Der hydraulische Druck wird dann umgekehrt, um das Ventilglied 206 in die vordere ge­ schlossene Stellung zu verschieben, in welcher die Spitze 210 eines der Ventilglieder 206 in jeder der Eingießöffnungen 34 aufgenommen wird. Der Einspritzdruck wird dann freigegeben, und nach einer kurzen Kühlzeitspanne wird die Form zum Aus­ stoßen geöffnet. Nach dem Ausstoß wird die Form geschlossen, hydraulischer Druck wird angelegt, um die Ventilglieder 206 in die offene Stellung zurückzuziehen, und Schmelzenein­ spritzdruck wird wieder angelegt, um die Hohlräume 36 wieder zu füllen. Der Zyklus wird alle paar Sekunden kontinuierlich wiederholt mit einer Frequenz, die abhängt von der Anzahl und der Größe der Hohlräume und dem Typ des Materials, das gegos­ sen wird. Eine kontinuierliche Strömung von Kühlwasser wird geschaffen, indem Wasser durch Hochdruck- und Niederdrucklei­ tungen gepumpt wird, welche mit den Einlaß- und Auslaßdurch­ führungen 262, 264 verbunden sind, die zu dem kreisförmigen Kanal 256 auf entgegengesetzten Seiten der Trennwand 254 füh­ ren. Wie in Fig. 6 erkennbar, strömt das Kühlwasser in die Einlaßführung 262, um den kreisförmigen Kanal 256 herum und aus der Auslaßführung 264 wieder heraus. Dieser Kühlwasser­ strom verhindert den Aufbau überschüssiger Wärme, welche an­ derenfalls in dem Zulaufeinsatz 174 in dem Bereich benachbart dem Raum 182 um den Spitzenabschnitt 28 herum auftritt. Natürlich wird die Strömungsgeschwindigkeit von Wasser durch den kreisförmigen Kanal 246 gesteuert, um eine geeignete Menge Wärme für eine bestimmte Anwendung zu entfernen.

Das Verfahren zur Herstellung der Zulaufeinsätze 174 wird nun unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrie­ ben. Der innere und der äußere Abschnitt 236, 238 werden gefertigt wie gezeigt, wobei die Kanäle 246, 248, 250 und die Bohrungen 258, 260 einer passenden Größe an vorbestimmten Stellen angebracht werden. Die keilförmige Trennwand 254 ist heftgeschweißt an der Stelle in dem kreisförmigen Kanal 250 zwischen dem Punkt, wo die beiden nach hinten verlaufenden Kanäle 246, 248 in ihn münden. Ein Wulst 266 aus einer Nickellegierungs-Hartlötpaste wird um den kreisförmigen Kanal 250 herum gelegt, und dann werden der innere und der äußere Abschnitt 236, 238 zusammengesetzt, wobei die Kanäle 246, 248 in dem Innenabschnitt 236 ausgerichtet werden auf die passen­ den Bohrungen 258, 260, die durch den äußeren Abschnitt 238 verlaufen. Nachdem der innere und der äußere Abschnitt 236, 238 durch Heftschweißung miteinander verbunden sind, um diese Ausrichtung aufrecht zu erhalten, wird ein weiterer Wulst 268 aus Nickellegierungs-Hartlötpaste um eine Nut 270 herum ge­ führt, die zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt 236, 238 gebildet ist (in Fig. 5 zu sehen). Die zusammenge­ setzten Abschnitte 236, 238 werden dann in der gezeigten auf­ rechten Position in Losen in einen Vakuumofen geladen. Wenn der Ofen allmählich auf eine Temperatur oberhalb des Schmelz­ punktes des Hartlötmaterials erhitzt wird, wird der Ofen auf ein relativ hohes Vakuum evakuiert, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff zu entfernen. Bevor die Schmelztemperatur der Hartlötpaste erreicht wird, wird das Vakuum reduziert, indem teilweise ein inertes Gas wie beispielsweise Argon oder Stickstoff aufgefüllt wird. Wenn die Nickellegierung schmilzt, strömt sie durch Kapillarwirkung zwischen den zu­ sammenpassenden Innen- und Außenflächen 242, 244 des inneren und äußeren Abschnitts 236, 238 des Formkerneinsatzes 18. Dies bildet einen festen einteiligen Zulaufeinsatz 174 mit dem gewünschten kreisförmigen Kanal 246 und den Einlaß- und Auslaßdurchführungen 262, 264, da Hartlöten in einem Vakuum­ ofen für eine metallurgische Haftung der Nickellegierung an den Stahl sorgt und die Wärmeübertragung zwischen den beiden Abschnitten 236, 238 nicht stört. Der Abschnitt jedes Zu­ laufeinsatzes 174 mit der Nut 270 wird dann bearbeitet, um eine flache Rückfläche 272 zu bilden. Die Außenfläche 274 des äußeren Abschnitts 238 wird ebenfalls bearbeitet, um die in Fig. 3 gezeigte Form zu bilden.

Obzwar das System anhand bevorzugter Ausführungsformen be­ schrieben worden ist, ist dies nicht als Einschränkung aufzu­ fassen. Variationen und Abwandlungen kommen bei den Fachleu­ ten vor. Zum Beispiel ist es offensichtlich, daß der Einsatz verschiedene Gestalten zur Aufnahme von Düsen oder Sonden für verschiedene Arten von Eingießöffnungen aufweisen kann. Ebenso können der kreisförmige Kanal und die Einlaß- und Aus­ laßleitungen andere Konfigurationen für verschiedene Anwen­ dungen aufweisen. Außer den beschriebenen Ausführungsformen mit heißer Spitze und mit Ventilzuläufen kann das System für andere Anwendungen auch mit einem Trichterzulauf versehen sein. Es kann auch ein System mit einem Hohlraum anstelle von mehreren Hohlräumen sein. Der kreisförmige Kanal kann entwe­ der in dem inneren oder dem äußeren Abschnitt oder teilweise in beiden herausgearbeitet sein. Das System kann verschiedene Gestalten aufweisen und näher oder weiter von der Eingießöff­ nung angeordnet sein, je nach der Anwendung. Zur Definition der Erfindung wird auf die Ansprüche Bezug genommen.

Claims (7)

1. Spritzgußsystem mit wenigstens einer erhitzten Sonde oder Düse, welche einen vorderen Spitzenabschnitt aufweist, der sich in eine zentrale Bohrung in einem Einsatz erstreckt mit einem Zwischenraum, der zwischen dem Spitzenabschnitt und dem umgebenden Einsatz vorgesehen ist, wobei der Spitzenab­ schnitt ausgerichtet ist auf eine Eingießöffnung, die sich durch den Einsatz hindurch zu einem Hohlraum erstreckt, und wobei das System einen Schmelzenkanal aufweist, der sich von einem Einlaß erstreckt, um Schmelze zu der Eingießöffnung zum Füllen des Hohlraumes zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18, 174) einen Kühl­ fluidkanal (142, 256) aufweist, der sich durch den Einsatz hindurch um den vorderen Spitzenabschnitt (28) benachbart dem Hohlraum (36) erstreckt, wobei sich der Kühlfluidkanal (142, 256) von Einlaß- und Auslaß-Kühlfluidführungen (148, 150; 262, 264) erstreckt, welche mit jeweiligen Hochdruck­ und Niederdruck-Kühlfluidleitungen (152, 154) verbunden sind, wodurch Kühlfluid durch den Kühlfluidkanal (142, 256) strömt, um eine Kühlung für den Einsatz (18, 174) um die Eingießöff­ nung (34) herum vorzusehen.

2. Spritzgußsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlfluidkanal (142, 256), der sich in dem Einsatz (18, 174) um den Spitzenabschnitt (28) herum erstreckt, im wesentlichen kreisförmig ist.

3. Spritzgußsystem nach Anspruch 2, mit einer Mehrzahl von Eingießöffnungen mit heißen Spitzen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz ein Formkerneinsatz (18) ist.

4. Spritzgußsystem nach Anspruch 2, mit einer Mehrzahl von Eingießöffnungen (34), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ein­ satz ein Zulaufeinsatz (174) ist.

5. Spritzgußsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eingießöffnung (34) eine Ventileingießöffnung ist und jeder Einsatz ein Ventilzulaufeinsatz (174) ist.

6. Spritzgußsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaß-Kühlfluidleitungen (148, 150) an entgegengesetzten Seiten des kreisförmigen Kühlfluidkanals (142) angeschlossen sind.

7. Spritzgußsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaß-Kühlfluidleitungen (262, 264) an den kreisförmigen Kühlfluidkanal (256) an entgegengesetzten Seiten einer Trennwand (254) in dem Kühlfluidkanal (256) angeschlossen sind.