DE4312153A1 - Heißkanaldüse - Google Patents
HeißkanaldüseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse zum Einspritzen
von thermoplastischer Kunststoffschmelze in
Formwerkzeuge, mit einem beheizten Düsenkörper, der einen
zentralen Schmelzekanal umschließt und mit einem
Düsenmundstück versehen ist.
Heißkanaldüsen dienen dazu, thermoplastische
Kunststoffschmelzen in Formwerkzeuge einzuspritzen, wobei
die Wandungen des Schmelzekanals durch Heizeinrichtungen
auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten werden, um
ein Erstarren der Kunststoffschmelze zu verhindern.
Üblicherweise sind in den aus gut wärmeleitendem Material
bestehenden Düsenkörper elektrische Heizelemente
eingebettet.
Herkömmliche Heißkanaldüsen sind mit ihrem dem
Düsenmundstück abgekehrten Ende in einen Verteilerblock
eingeschraubt, oder der Verteilerblock ist mit dem
Formwerkzeug durch Schrauben verbunden. Beide bekannten
Verbindungsarten können in vielen Fällen in der Praxis
nicht zuverlässig verhindern, daß Kunststoffschmelze an
der verbindungsstelle zwischen dem Verteilerblock und der
Heißkanaldüse austritt und zu erheblichen Verunreinigungen
und Betriebsstörungen führt, die nur mit großem Aufwand
beseitigt werden können. Diese Abdichtungsschwierigkeiten
sind in erster Linie auch dadurch bedingt, daß durch die
hohen Spritzdrücke und auftretenden
Temperaturveränderungen im Bereich der Heißkanaldüse
axiale Längenänderungen auftreten. Man hat bis jetzt
versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daß
der Verteilerblock mit ausreichend hoher Vorspannkraft
gegen das Formwerkzeug gedrückt bzw. verschraubt wurde.
Infolge der im Betrieb auftretenden Temperaturänderungen
läßt sich aber auch auf diese Weise nicht immer eine
zuverlässige Abdichtung an der Verbindungsstelle zwischen
der Heißkanaldüse und dem Verteilerblock erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heißkanaldüse der
eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß ohne die
Notwendigkeit hoher Vorspannkräfte bzw.
Verschraubungskräfte eine in allen Betriebszuständen
zuverlässig wirkende Abdichtung im Anschlußbereich der
Heißkanaldüse erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Düsenkörper an seinem zuflußseitigen Ende über ein
zentrales Verbindungsrohr mit einem in eine
Aufnahmebohrung eines Verteilerblocks einsetzbaren
Anschlußstück verbunden ist, daß am Umfang des
Verbindungsrohres im Bereich einer Trennfuge zwischen dem
Düsenkörper und dem Anschlußstück ein mit dem
Schmelzekanal verbundener Ringraum ausgespart ist, und daß
der Ringraum von einem Kühlring umgeben ist.
Die Abdichtung erfolgt hierbei durch die in den Ringraum
eindringende Kunststoffschmelze selbst. Während die
Kunststoffschmelze in dem an das Verbindungsrohr
angrenzenden inneren Bereich des Ringraums flüssig bleibt,
weil das Verbindungsrohr dort für eine ausreichend hohe
Temperatur in der Kunststoffschmelze sorgt, erstarrt die
Kunststoffschmelze im äußeren Bereich des Ringraumes unter
der Kühlwirkung des umgebenden Kühlrings. Die erstarrte
("abgefrorene") Kunststoffschmelze dichtet die Trennfuge
zwischen dem Düsenkörper und dem Anschlußstück in jedem
sich einstellenden Betriebszustand wirksam ab. Wenn nach
einer durch Temperaturänderungen und/oder infolge des
Spritzdrucks auftretenden Längenänderung im Bereich der
erstarrten Kunststoffschmelze die Dichtwirkung nachläßt
und weitere Kunststoffschmelze nach außen vordringt, so
erstarrt diese Kunststoffschmelze unter der Kühlwirkung
des umgebenden Kühlrings ebenfalls und sorgt wieder für
eine wirksame Abdichtung an der Trennfuge.
Vorzugsweise ist das Verbindungsrohr mindestens an seinem
einen Ende in das Anschlußstück bzw. den Düsenkörper
längsbeweglich eingesteckt. Da Längenänderungen und
Ausdehnungen im Bereich der Trennfuge aus den genannten
Gründen nicht zu einer Undichtigkeit führen können, ist es
nicht mehr erforderlich, den Verteilerblock und die
Heißkanaldüse mit hoher Vorspannkraft gegen das
Formwerkzeug zu drücken. Es reicht vielmehr aus, eine
rückseitige Abstützung des Verteilerblocks vorzusehen.
Unter der Wirkung des auftretenden Spritzdruckes wird der
Verteilerblock gegen diese Abstützung gedrückt, ohne daß
dadurch an der Trennfuge zur Heißkanaldüse eine
Undichtheit auftreten könnte.
Vorzugsweise besteht das Verbindungsrohr aus einem
hochwärmeleitfähigen Material, damit sowohl der
Schmelzekanal als auch der das Verbindungsrohr umgebende
Teil des Ringraums auf so hoher Temperatur gehalten wird,
daß die Kunststoffschmelze dort flüssig bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Verbindungsrohr mit seinem einen Ende in den Düsenkörper
eingeschraubt und mit seinem anderen Ende in das
Anschlußstück eingesteckt. Damit erhält man eine einfache
Steckverbindung der Heißkanaldüsen mit dem Verteilerblock,
wodurch die Herstellung und die Montage wesentlich
vereinfacht werden. Das Anschlußstück kann in eine mit
hoher Genauigkeit gefertigte Aufnahmebohrung des
Verteilerblocks dichtend eingesetzt werden, bevor der
Düsenkörper der Heißkanaldüse montiert wird.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen,
daß der Düsenkörper und das Anschlußstück zwei koaxial
gegeneinander gerichtete Ringvorsprünge aufweisen, die
zwischen sich die Trennfuge bilden und an ihrem äußeren
Umfang durch den gemeinsamen Kühlring zentriert werden.
Damit wird einerseits in konstruktiv einfacher Weise eine
Zentrierung zwischen der Heißkanaldüse und dem im
Verteilerblock aufgenommenen Anschlußstück erreicht, wobei
der Kühlring einen Zentrierring bildet; zum anderen
ermöglichen die Ringvorsprünge, die verhältnismäßig schmal
ausgeführt werden können, eine wirksame Übertragung der
Kühlwirkung vom Kühlring auf die Trennfuge und den
benachbarten äußeren Bereich des Ringraums, d. h. an
diejenigen Stellen, an denen die Kunststoffschmelze
erstarren soll.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des
Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigt
Fig. 1 eine zwischen einen Verteilerblock und ein
Formwerkzeug eingesetzte Heißkanaldüse im Längsschnitt und
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt im Bereich der
Trennfuge der Heißkanaldüse und
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch eine
Heißkanaldüse in abgewandelter Ausführung.
Die in der Zeichnung dargestellte Heißkanaldüse 1 dient
zum Einspritzen von thermoplastischer Kunststoffschmelze
in ein Formwerkzeug 2. Mehrere derartiger Heißkanaldüsen 1
sind mit einem gemeinsamen Verteilerblock 3 verbunden,
durch den ein Schmelzekanal 4 von einer an einem (nicht
dargestellten) Extruder angeschlossenen Zufuhrleitung 5 zu
den einzelnen Heißkanaldüsen 1 führt. Der Verteilerblock 3
wird durch eingebettete elektrische Heizelemente 6 beheizt
und ist an seiner dem Formwerkzeug 2 abgekehrten Seite an
einem Gegenlager 7 abgestützt.
Die Heißkanaldüse 1 weist einen im wesentlichen
hohlzylindrischen Düsenkörper 8 aus hochwärmeleitfähigen
Material auf, beispielsweise Kupfer. In den Düsenkörper 8
sind elektrische Heizelemente 9 eingebettet. Der
Düsenkörper 8 umschließt einen zentralen Schmelzekanal 10,
der sich zu einem Düsenmundstück 11 erstreckt, das in den
Düsenkörper 8 eingeschraubt ist.
An seinem dem Verteilerblock 3 zugekehrten, zuflußseitigen
Ende ist der Düsenkörper 8 über ein zentrales
Verbindungsrohr 12 mit einem Anschlußstück 13 verbunden,
das in einer Aufnahmebohrung 14 des Verteilerblocks 3
eingepaßt ist. Das Verbindungsrohr 12 und das
Anschlußstück 13 besteht ebenfalls aus
hochwärmeleitfähigem Material, beispielsweise Kupfer oder
einer Kupferlegierung.
Das Verbindungsrohr 12 ist an seinem einen Ende mittels
eines Gewindes 15 in den Düsenkörper 8 eingeschraubt und
an seinem anderen Ende in einer Aufnahmebohrung 16 des
Anschlußstücks 13 längsbeweglich eingesteckt.
Der Düsenkörper 8 und das Anschlußstück 13 sind jeweils
mit einem Ringvorsprung 17 bzw. 18 versehen. Die beiden
Ringvorsprünge 17, 18 sind koaxial gegeneinander gerichtet
und bilden zwischen sich eine Trennfuge 19. An ihren
zylindrischen äußeren Umfangsflächen 20 bzw. 21 werden die
beiden Ringvorsprünge 17 und 18 durch einen gemeinsamen
äußeren Kühlring 22 gegeneinander zentriert. Der Kühlring 22
weist an seinem äußeren Umfang Kühlrippen 22a auf, die
von vorbeiströmender Kühlluft, beispielsweise unter der
Wirkung eines (nicht dargestellten) Kühlventilators
gekühlt werden.
Am Umfang des Verbindungsrohres 12 ist in dem axialen
Bereich der Trennfuge 19 zwischen dem Düsenkörper 8 und
dem Anschlußstück 13 ein Ringraum 23 gebildet, der über
den Einsteckspalt an der Bohrung 16 mit dem Schmelzekanal
10 in Verbindung steht und sich im Betrieb mit
Kunststoffschmelze füllt.
Die beiden Ringvorsprünge 17 und 18 weisen sich
gegeneinander erweiternde Innenbohrungen 24, 25 (Fig. 2)
auf, die den Ringraum 23 nach außen begrenzen. In Fig. 2
ist angedeutet, daß die im Betrieb in den Ringraum 23
eindringende Kunststoffschmelze im inneren Bereich des
Ringraumes 23 nahe der Außenwand des Verbindungsrohres 12
flüssig bleibt, wie in Fig. 2 mit einer gepunkteten Fläche
angedeutet ist. Die weiter nach außen in die Trennfuge 19
eindringende Kunststoffschmelze wird durch die vom
Kühlring 22 ausgehende Kühlwirkung gekühlt und erstarrt.
Der von erstarrter Kunststoffschmelze gefüllte äußere
Bereich des Ringraumes 23 und die Trennfuge 19 sind in
Fig. 2 mit Kreuzschraffur angedeutet. Die erstarrte
Kunststoffschmelze bildet eine Dichtung im Bereich der
Trennfuge 9 und verhindert den Austritt von
Kunststoffschmelze. Wenn sich die Breite der Dichtfuge
infolge einer Längenänderung ändert, führt die Kühlwirkung
des Kühlrings 22 dazu, daß die nachdringende flüssige
Kunststoffschmelze ebenfalls erstarrt, so daß die
Dichtwirkung wieder hergestellt wird.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Kühlrings 22
gezeigt, der massiv ausgeführt ist und einen umlaufenden
Hohlraum 26 aufweist, der als Kühlkanal ausgeführt ist und
von einem Kühlmedium durchströmt wird, vorzugsweise einer
Kühlflüssigkeit, die den Kühlring 22 kühlt.
Am Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auch dargestellt,
daß der Kühlring 22 die ihm benachbarten Stirnflächen 13a
bzw. 8a des Anschlußstücks 13 und/oder des Düsenkörpers 8
nur jeweils mit einem schmalen Ringvorsprung 27 bzw. 28
berührt. Dadurch wird erreicht, daß zwischen dem Kühlring
22 und den benachbarten, aufgeheizten Teilen nur eine
sehr geringe erfolgt. In ähnlicher Weise
sind stirnseitige schmale Ringvorsprünge 27, 28 auch beim
Kühlring 22 nach Fig. 1 vorgesehen.
Darüber hinaus zeigt Fig. 3, daß sich der Düsenkörper 8
mit einem schmalen, ballig abgerundeten Ringvorsprung 29
an einem Absatz des Formwerkzeugs 2 abstützt. Dadurch wird
bei Wärmedehnungen im Verteiler 3 eine Querverschiebung
des Düsenkörpers 8 gegenüber dem Formwerkzeug 2
erleichtert.
Claims (10)
1. Heißkanaldüse zum Einspritzen von thermoplastischer
Kunststoffschmelze in Formwerkzeuge, mit einem beheizten
Düsenkörper, der einen zentralen Schmelzekanal umschließt
und mit einem Düsenmundstück versehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (8) an seinem
zuflußseitigen Ende über ein zentrales Verbindungsrohr
(12) mit einem in eine Aufnahmebohrung (14) eines
Verteilerblocks (3) einsetzbaren Anschlußstück (13) verbunden
ist, daß am Umfang des Verbindungsrohres (12) im Bereich
einer Trennfuge (19) zwischen dem Düsenkörper (8) und dem
Anschlußstück (14) ein mit dem Schmelzekanal (10)
verbundener Ringraum (23) ausgespart ist, und daß der
Ringraum (23) von einem Kühlring (22, 22) umgeben ist.
2. Heißkanaldüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsrohr (12) mindestens an seinem einen
Ende in das Anschlußstück (14) bzw. den Düsenkörper (8)
längsbeweglich eingesteckt ist.
3. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsrohr (12) aus einem
hochwärmeleitfähigen Material besteht.
4. Heißkanaldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsrohr (12) mit seinem einen Ende in den
Düsenkörper (8) eingeschraubt und mit seinem anderen Ende
in das Anschlußstück (13) eingesteckt ist.
5. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (8) und das Anschlußstück (13) zwei
koaxial gegeneinander gerichtete Ringvorsprünge (17, 18)
aufweisen, die zwischen sich die Trennfuge (19) bilden und
an ihrem äußeren Umfang (20, 21) durch den gemeinsamen
Kühlring (22, 22) zentriert werden.
6. Heißkanaldüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringraum (23) zwischen dem Verbindungsrohr (12)
einerseits und mindestens einem der beiden Ringvorsprünge
(17 bzw. 18) andererseits gebildet ist.
7. Heißkanaldüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Ringvorsprünge (17, 18) sich gegeneinander
erweiternde Innenbohrungen (24, 25) aufweisen, die den
Ringraum (23) bilden.
8. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlring (22) an seinem äußeren Umfang Kühlrippen
(22a) aufweist.
9. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlring (22) einen von einem Kühlmedium
durchströmten Hohlraum (26) aufweist.
10. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlring (22, 22) die benachbarten Stirnflächen
(13a bzw. 8a) des Anschlußstücks (13) und/oder des
Düsenkörpers (8) nur mit einem schmalen Ringvorsprung (27
bzw. 29) berührt.
Priority Applications (1)
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DE19934312153 DE4312153A1 (de) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | Heißkanaldüse |
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- 1993-04-14 DE DE19934312153 patent/DE4312153A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |