DE4232675B4 - Angußdüse für eine Spritzgießvorrichtung mit einer an ihrem Ende winklig verlaufenden Heizsonde - Google Patents
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Abstract
Angußdüse für eine Spritzgießvorrichtung
mit einem Schacht, durch den Schmelze einem Formhohlraum zuführbar ist,
und mit einer im Schacht angeordneten Heizsonde, wobei zwischen
Heizsonde und Innenwand des Schachtes ein Schmelzekanal ausgebildet
ist und der Schacht an dem vorderen, dem Formhohlraum zugewandten
Ende zumindest eine konische Ausnehmung aufweist, durch die der
Schmelzekanal mit dem Formhohlraum verbunden ist und deren Achse
sich in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des vorderen, dem Formhohlraum
zugewandten Bereichs der Heizsonde erstreckt und wobei ferner der
vordere Bereich der Heizsonde mit zumindest einer konischen Spitze
versehen ist, die sich in die konische Ausnehmung erstreckt und
deren Längsachse
mit der Längsachse
der konischen Ausnehmung zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet,
daß der seitliche
Abstand der äußeren Enden
der konischen Spitzen (98) der Heizsonde (66) zur Längsachse
des vorderen Bereichs der Heizsonde (40) geringer als der seitliche
Abstand der Innenwand des Schachtes (44) im geraden Wandbereich
zur Längsachse
des vorderen Bereichs...
Description
- Gegenstand der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Angußdüse für eine Spritzgießvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Bei solchen Spritzgießvorrichtung weist das vordere Ende einer Heizsonde mindestens eine konische Spitze auf, die sich nach außen unter einem Winkel in eine konische Ausnehmung, die in einen Kanal führt, erstreckt. Beheizte Sonden, die punktförmige Spitzen aufweisen und derart befestigt sind, daß sie sich in den Schmelzekanal einer Spritzgießvorrichtung erstrecken, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die
US 4,820,147 eine beheizte Sonde, die sich durch eine Befestigungsmanschette, die in ein er Platte mit Hohlräumen eingesetzt ist, erstreckt. Die nachveröffentlichteCA 2,032,728 A1 zeigt das elekttrische Heizelement einer solchen Heizsonde, das mit einer unterschiedlichen Zahl von Vielfach-Rinnen entlang ihrer Länge versehen ist. Die nachveröffentlichteCA 2,037,186 C betifft eine ähnliche Vorrichtung, in der das Heizelement verlagert und eine Thermoelement-Bohrung vorgesehen ist. Allerdings haben alle diese vorgenannten Sonden den Nachteil, daß sich die punktförmige Spitze nur nach vorne entlang der Mittelachse erstreckt. DieUS 4,768,945 zeigt eine Düse mit einer winklig verlaufenden Spitze für einen KantenEingußkanal, der sich mit einem flachen Winkel zur Mittelachse erstreckt. Der Prospekt der Mold-Masters Ltd. E-CMSSN-11-90 mit dem Titel „Injektion Molding with Compact Master-Shot Single Nozzle Hot Runners", veröffentlicht im November 1990, zeigt in ähnlicher Weise auf der Seite 17 eine Düse, mit einer einmal abgewinkelten Spitze (hot tip gating). Sie ist auf den Einsatz in einem einzelnen Gießkanal beschränkt, da es sich um eine Düse, und keine Sonde handelt. - In der
EP 0 186 413 A3 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffen gezeigt. Diese Vorrichtung zeigt einen Schacht, durch den Schmelze ei nem Formhohlraum zur Formung der Gußform zugeführt wird. In diesem Schacht erstreckt sich parallel dazu in Längsrichtung eine Sonde, deren Spitze abgewinkelt konusförmig ausgebildet ist. Diese Spitze ragt in eine zur Längsrichtung des Schachtes ebenfalls abgewinkelte konische Ausnehmung. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß die Sonde nur schwer auszubauen ist, da die Sonde nicht einfach durch den Schacht gezogen werden kann. - Eine weitere Vorrichtung zum Spritzgießen ist in der
GB 215 87 66 A - Gegenstand der Erfindung
- Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest teilweise die Nachteile nach dem Stand der Technik auszuräumen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Spritzgießvorrichtung vorzusehen ist, die einen Schacht, durch den Schmelze einem Formhohlraum zuführbar ist, und mit eine im Schacht angeordnete Heizsonde aufweist. Dabei ist zwischen Heizsonde und Innenwand des Schachtes ein Schmelzekanal ausgebildet und der Schacht bildet an dem vorderen, dem Formhohlraum zugewandten Ende zumindest eine konische Ausnehmung, durch die der Schmelzekanal mit dem Formhohlraum verbunden ist und deren Achse sich in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des vorderen, dem Formhohlraum zugewandten Bereichs der Heizsonde erstreckt und wobei ferner der vordere Bereich der Heizsonde mit zumindest einer konischen Spitze versehen ist, die sich in die konische Ausnehmung erstreckt und deren Längsachse mit der Längsachse der konischen Ausnehmung zusammenfällt. Der seitliche Abstand der konischen Spitzen ist zur Längsachse des vorderen Bereichs der Heizsonde geringer als der seitliche Abstand der Innenwand des Schachtes zur Längsachse des vorderen Bereichs der Heizsonde und die konische Ausnehmung weist einen für die konische Spitze in einer Herausnahmerichtung hinterschneidungsfreien Öffnungswinkel auf.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die konische Ausnehmung einen Öffnungswinkel von mindestens 90° aufweisen. Dieser Öffnungswinkel stellt eine Heraushebbarkeit der Heizsonde aus dem Schacht sicher, auch wenn die Achse der konischen Ausnehmung unter verschiedenen Winkeln relativ zur Längsachse des Schachtes verläuft.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die konische Ausnehmung eine Wand aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des vorderen Bereichs der Heizsonde erstreckt. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht ein leichtes Herausheben der Heizsonde aus dem Schacht zu Wartungszwecken.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das vordere, dem Formhohlraum zugewandte Ende mit Ausnahme der konischen Ausnehmung im wesentlichen sphärisch geformt sein.
- In einer weiteren vorteilhaften kann die mindestens eine konische Spitze der Heizsonde einen Konuswinkel aufweisen, der im wesentlichen kleiner als der Konuswinkel der mindestens einen konischen Ausnehmung ist. Dies ermöglicht einen beschleunigten Fluß der Schmelze zwischen der konischen Ausnehmung und der konischen Spitze zum Gießkanal hin.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Schacht eine Vielzahl von konischen Ausnehmungen aufweisen, die im gleichen Abstand um das vordere, dem Formhohlraum zugewandte Ende des Schachtes angeordnet sein können, wobei die Heizsonde eine gleiche Anzahl von konischen Spitzen aufweist, die um das vordere, dem Formhohlraum zugewandte Ende der Heizsonde gleich beabstandet sind, und wobei sich jede konische Spitze in eine ihr zugeordnete konische Ausnehmung erstreckt.
- Auch kann der vordere, dem Formhohlraum zugewandte Bereich der Heizsonde im wesentlichen zylindrisch sein.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Heizsonde mit einem elektrischen Heizelement versehen sein, das sich im wesentlichen längs der Heizsonde erstreckt.
- Auch kann sich in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die konische Spitze der Heizsonde um einen wesentlichen Betrag in die konische Ausnehmung erstrecken.
- Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt einen Längsabschnitt des Bereichs einer mit Mehrfachhohlräumen versehenen Spritzgießvorrichtung (Mehrtach-Gußform) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und -
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der1 , der das vordere Ende einer Heizsonde und der sie umgebende Schacht in der Hohlraumplatte darstellt. - Beschreibung der Zeichnung
- Wie die
1 zeigt, weist ein Bereich einer Spritzgießanordnung einen Schmelzekanal10 auf, der sich von einem Einlaß12 in einen beheizten Schmelzen-Rohrverteiler14 verzweigt, um die unter Druck gesetzte Schmelze zu einer Zahl von beabstandeten Kavitäten16 zuzuführen. Der Rohrverteiler14 besitzt einen integral beheizten Einlaßbe reich18 und ein elektrisches Heizelement20 , wie es in den nachveröffentlichtenCA 2,044,793 A1 beschrieben ist. Der Rohrverteiler14 erstreckt sich zwischen einer Rohrverteiler-Trägerplatte22 und einer rückwärtigen Platte24 , die durch eine Abstandsplatte26 voneinander beabstandet sind. Diese Platten werden durch Umpumpen von Kühlwasser durch Kühlleitungen28 gekühlt. Der Rohrverteiler14 ist exakt zentrisch in dieser Anordnung durch den zylindrischen Einlaßbereich18 , der sich durch eine Paßöffnung30 in der rückwärtigen Platte24 und durch einen zentrisch angeordneten Befestigungs-Ring32 erstreckt, der zwischen diesem und der Rohrverteiler-Trägerplatte22 angeordnet ist, zentriert. Wie zu sehen ist, wird hierdurch ein isolierter Luftzwischenraum34 zwischen dem beheizten Rohrverteiler14 und den ihn umgebenden Kühlplatten gebildet. Ein kreisförmiger Kragen36 ist in einem Sitz in der rückwärtigen Platte24 mittels Bolzen38 befestigt. - Das System bzw. die Anordnung gemäß der Erfindung besitzt eine Anzahl von beheizten Sonden
40 . Jede Heizsonde erstreckt sich durch eine Dichtmanschette42 in einen Schacht44 in der Hohlraumplatte46 . Jede Dichtmanschette42 besitzt eine mit Rillen versehene äußere Fläche, die voneinander getrennte Luftdurchgänge48 zwischen dieser und der sie umgebenden Aufnahmeplatte22 für den Rohrverteiler und der Hohlraumplatte46 bildet. Jede Dichtmanschette42 besitzt auch einen rückwärtigen Kragenbereich50 mit größerem Durchmesser, der sich zwischen dem Rohrverteiler14 und der Rohrverteiler-Trägerplatte22 erstreckt, um Leckagen der unter Druck stehenden Schmelze von dem Schmelzendurchgang10 in den Luftzwischenraum34 zu verhindern. Der innere Durchmesser der Dichtmanschette42 ist der gleiche wie der Durchmesser der angrenzenden Bohrung52 in dem Rohrverteiler14 , der groß genug ist, um den Bereich des Schmelzekanals10 zu bilden, der sich um die beheizte Sonde40 erstreckt. - Jede Heizsonde
40 besitzt ein im wesentliches zylindrisches, äußeres, langgestrecktes Stahlgehäuse54 mit einem rückwärtigen Ende56 und einem vorderen Ende58 , das nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird. Jede Heizsonde40 besitzt einen rückwärtigen Bereich60 , der sich zwischen dem Rohrverteiler14 und der rückwärtigen Platte24 erstreckt. Die rückwärtige Platte24 ist in ihrer Stellung mittels Bolzen62 gesichert, die sich durch die Abstandsplatte26 in die Rohrverteiler-Aufnahmeplatte22 erstrecken. Die rückwärtige Platte24 übt demzufolge eine Kraft auf die rückwärtigen Enden56 der Heizsonden40 aus, die die Heizsonden40 , den Rohrverteiler14 und die Dichtmanschetten42 sicher in ihrer Stellung festlegen. - Das äußere Gehäuse
54 jeder Heizsonde40 besitzt einen Zwischenbereich64 , der sich zwischen dem rückwärtigen Bereich60 mit dem größeren Durchmesser und dem rückwärtigen Bereich66 mit dem kleineren Durchmesser erstreckt. Der Zwischenbereich64 ist gerade lang genug, daß er sich in den Schmelzekanal10 erstreckt, und sein Durchmesser ist gerade groß genug, daß er präzise in den Passbereich68 der Bohrung52 durch den Rohrverteiler14 paßt, um Leckagen der unter Druck stehenden Schmelze zwischen ihnen zu verhindern. - Wie in der nachveröffentlichten
CA 2,037,186 C beschrieben ist, besitzt der vordere Bereich66 jeder Heizsonde40 vier gleich voneinander beabstandete Vorsprünge70 , die sich nach außen erstrecken, um eine Dichtmanschette42 zu berühren, um die Heizsonde40 bei der Betriebstemperatur exakt zu fixieren. Die Schmelze fließt zwischen den Vorsprüngen70 , die mit weichen Ubergängen ausgebildet sind, um tote Bereiche in der fließenden Schmelze zu verhindern. Jede Heizsonde40 besitzt ein sich in Längsrichtung erstreckendes elektrisches Heizelement72 , das integral in dem äußeren Stahlgehäuse54 eingeschweißt ist. Während das Heizelement72 in der Form gezeigt ist, daß es sich in gerader Richtung zur vereinfachten Darstellung erstreckt, ist es üblicherweise nach hinten und nach unten in einer vorgegebenen Anordnung gebogen, um eine Heizsonde40 mit einem sich variierenden Wärmeprofil entlang ihre Länge zu bilden, wie dies in derCA 2,032,728 A1 vorstehend erwähnt ist, beschrieben ist. Das Heizelement72 erstreckt sich radial nach außen zu einem externen elektrischen Anschluß74 an dem rückwärtigen Bereich60 des Gehäuses54 der Heizsonde40 . Ein herausnehmbarer Thermoelementdraht76 erstreckt sich in eine Bohrung, die sich in Richtung der Längsachse in der Heizsonde40 neben dem Heizelement72 erstreckt, um die Betriebstemperatur angrenzend an das vordere Ende58 der Heizsonde40 zu erfassen. Der herausnehmbare Thermoelementdraht76 ist durch eine Rückhalteschraube78 in seiner Stellung festgelegt, die ihrerseits in einer Gewindebohrung80 in dem rückwärtigen Ende56 der Heizsonde40 aufgenommen ist. Der rückwärtige Bereich60 des Gehäuses54 der Heizsonde40 besitzt ebenfalls einen Fixierungsstift82 , der sich nach außen zwischen zwei Stangen84 erstreckt, die sich ihrerseits von dem Rohrverteiler14 erstrecken, um exakt die Heizsonde40 festzulegen. - Anhand der
2 wird die Anordnung des vorderen Endes58 jeder Heizsonde40 und der sie umgebenden Wand86 des Schachtes44 , in die sie sich erstreckt, beschrieben. Wie erkennbar ist, besitzt der Schacht44 in der Hohlraumplatte46 ein sphärisch ausgebildetes vorderes Ende88 mit einer Anzahl von beabstandeten, konischen Ausnehmungen90 in ihrer Wand86 . Jede konische Ausnehmung90 erstreckt sich zu einem Gießkanal92 durch die Hohlraumplatte46 zu einer der Hohlräume16 . In dieser Ausführungsform besitzt jede konische Ausnehmung einen eingeschlossenen Winkel von 90° und eine zentrische Achse94 , die sich nach außen unter einem Winkel vom etwa 45° zu der zentrischen Längsachse96 des vorderen Bereichs66 des Gehäuses54 der Heizsonde40 erstreckt. Das vordere Ende58 der Heizsonde40 hat eine entsprechende Zahl von beabstandeten konischen Spitzen98 . Jede konische Spitze98 erstreckt sich nach außen unterhalb des äußeren Durchmessers „d" des vorderen Bereichs66 des Gehäuses54 der Heizsonde40 in einem wesentlichen Abstand in eine entsprechende Ausnehmung der konischen Ausnehmungen90 . Jede Heizsonde40 ist exakt durch den Befestigungsstift82 festgelegt, so daß bei der Betriebstemperatur jede konische Spitze98 eine im wesentlichen gleiche zentrische Achse94 besitzt, die durch die konische Ausnehmung90 , in die sie sich erstreckt, verläuft. - Wie zu sehen ist, erstreckt sich eine Seite
102 der konischen Ausnehmung90 , wenn die konische Ausnehmung90 einen eingeschlossenen Winkel von 90° aufweist und sich die zentrische Achse96 unter 45° zu der Längsachse erstreckt, parallel zu der Längsachse96 . Diese Anordnung ermöglicht der konischen Spitze98 , daß sie sich vollständig in die konische Ausnehmung90 erstreckt, ohne damit die Herausnehmbarkeit der Hohlraumplatte76 , wenn sie beispielsweise gereinigt oder repariert werden muß, zu beeinträchtigen. Entsprechend kann sich in anderen Ausführungsformen der Erfindung die zentrische Achse unter verschiedenen Winkeln erstrecken, allerdings muß die konische Ausnehmung90 einen eingeschlossenen Winkel von mindestens 90° aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform besitzt die konische Spitze98 , die sich in die konische Ausnehmung90 mit einem Winkel von 90° erstreckt, einen eingeschlossenen Winkel von etwa 50°. Während diese Winkel in anderen Ausführungsformen geringfügig verändert werden können, ist es wesentlich, daß der eingeschlossene Winkel der konischen Spitze98 etwas geringer als der eingeschlossene Winkel der konischen Ausnehmung90 ist, so daß der Fluß der Schmelze zwischen beiden graduell bis zum Gießkanal92 hin beschleunigt wird. - Während nur zwei konische Ausnehmungen
90 und Spitzen98 in dem Querschnitt gezeigt sind, besitzt diese Ausführungsform vier von jedem, die mit den vier Hohlräumen16 ausgerichtet sind, die gleichmäßig beabstandet um das vordere Ende58 der Heizsonde40 angeordnet sind. Andere Ausführungsformen der Erfindung können andere Anzahlen aufweisen, wobei nur eine konische Spitze98 eingeschlossen ist, die sich in eine einzige konische Ausnehmung90 für einige Anwendungen erstreckt. Für den Be trieb wird das Spritzgießsystem oder die Spritzgießvorrichtung in der dargestellten Form zusammengebaut. Elektrische Energie wird den Heizelementen20 in dem Rohrverteiler14 und den Heizelementen72 in jeder der Heizsonden40 zugeführt, um sie auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufzuheizen. Unter Druck stehende Schmelze aus einer (nicht dargestellten) Spritzgießmaschine wird dann in den Schmelzekanal10 über den gemeinsamen Einlaß12 in den Einlaßbereich18 des Rohrverteilers14 entsprechend einem vorgegebenen Zyklus in herkömmlicher Art und Weise eingespritzt. Die unter Druck stehende Schmelze fließt entlang um jede beheizte Sonde40 , dann in jede konische Ausnehmung90 , um die jeweilige konische Spitze98 und durch den angrenzenden Gießkanal92 , um die Hohlräume16 zu füllen. Nachdem die Hohlräume gefüllt sind, wird der Spritzgießdruck für eine kurze Zeitdauer aufrechterhalten, um zu verdichten, und dann wird der Druck weggenommen. Nach einer kurzen Abkühlperiode wird die Gießform entlang der Trennlinie100 geöffnet, um die gespritzten Teile herauszuwerfen. Nach der Entnahme wird die Gießform geschlossen und der für das Spritzgießen erforderliche Druck aufgebaut, um die Hohlräume wieder zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe und der Form der Hohlräume und der Art des Materials, das gegossen wird, abhängig ist. - Während die Beschreibung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die konische Spitzen aufweist, die sich in konische Ausnehmungen erstrecken, anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, daß Änderungen im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie sie auch in den Ansprüchen beansprucht sind, vorgenommen werden kann. Beispielsweise ist ersichtlich, daß die äußere Gießformanordnung unterschiedliche Platten und/oder Einsätze anderer Art für den jeweiligen Anwendungsfall verwenden kann.
Claims (9)
- Angußdüse für eine Spritzgießvorrichtung mit einem Schacht, durch den Schmelze einem Formhohlraum zuführbar ist, und mit einer im Schacht angeordneten Heizsonde, wobei zwischen Heizsonde und Innenwand des Schachtes ein Schmelzekanal ausgebildet ist und der Schacht an dem vorderen, dem Formhohlraum zugewandten Ende zumindest eine konische Ausnehmung aufweist, durch die der Schmelzekanal mit dem Formhohlraum verbunden ist und deren Achse sich in einem vorbestimmten Winkel zu der Längsachse des vorderen, dem Formhohlraum zugewandten Bereichs der Heizsonde erstreckt und wobei ferner der vordere Bereich der Heizsonde mit zumindest einer konischen Spitze versehen ist, die sich in die konische Ausnehmung erstreckt und deren Längsachse mit der Längsachse der konischen Ausnehmung zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand der äußeren Enden der konischen Spitzen (
98 ) der Heizsonde (66 ) zur Längsachse des vorderen Bereichs der Heizsonde (40 ) geringer als der seitliche Abstand der Innenwand des Schachtes (44 ) im geraden Wandbereich zur Längsachse des vorderen Bereichs der Heizsonde (40 ) ist und die konische Ausnehmung (90 ) einen für die konische Spitze (98 ) in einer Herausnahmerichtung hinterschneidungsfreien Öffnungswinkel aufweist. - Angußdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Ausnehmung (
90 ) einen Öffnungswinkel von mindestens 90° aufweist. - Angußdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Ausnehmung (
90 ) eine Wand (102 ) aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Längsachse (96 ) des vorderen Bereichs der Heizsonde (40 ) erstreckt. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere, dem Formhohlraum (
16 ) zugewandte Ende des Schachtes (44 ) mit Ausnahme mindestens einer konischen Ausnehmung (90 ) im wesentlichen sphärisch geformt ist. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine konische Spitze (
98 ) der Heizsonde (40 ) einen Konuswinkel aufweist, der im wesentlichen kleiner als der Konuswinkel der mindestens einen konischen Ausnehmung (90 ) ist. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (
44 ) eine Vielzahl von konischen Ausnehmungen (90 ) aufweist, die im gleichen Abstand um das vordere, dem Formhohlraum zugewandte Ende des Schachtes (44 ) angeordnet sind, wobei die Heizsonde (40 ) eine gleiche Anzahl von konischen Spitzen (98 ) aufweist, die um das vordere, dem Formhohlraum zugewandte Ende der Heizsonde (40 ) gleich beabstandet sind, und wobei sich jede konische Spitze (98 ) in eine ihr zugeordnete konische Ausnehmung (90 ) erstreckt. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere, dem Formhohlraum zugewandte Bereich der Heizsonde (
40 ) im wesentlichen zylindrisch ist. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizsonde mit einem elektrischen Heizelement (
72 ) versehen ist, das sich im wesentlichen längs der Heizsonde (40 ) erstreckt. - Angußdüse nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die konische Spitze (
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