DE4400816C2 - Spritzgußdüse mit einem Thermoelementrohr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgusdüse gemäß dem Oberbeg­ riff des unabhängigen Patentanspruches 1.

Das Anordnen einer beheizten Spritzgußdüse in einem Anguß einer gekühlten Form mittels eines isolierenden Luftraums zwischen denselben ist an sich bekannt. Es ist auch bekannt, ein Thermo­ element durch den Luftraum gehen zu lassen, um die Betriebstem­ peratur in der Nähe des vorderen Endes der Düse zu überwachen. Ein Beispiel hierfür ist in der US 4,583,284 gezeigt. Das Thermoelement erstreckt sich hierbei in den isolie­ renden Luftraum durch eine Öffnung in der Form. Ein weiteres Beispiel ist in der US 4,768,283 gezeigt. Hier erstreckt sich das Thermoelement in den isolierenden Luft­ raum durch eine Thermoelementbohrung, welche sich durch das hin­ tere Bundteil der Düse in Richtung nach vorne erstreckt. Ob­ gleich die bisherigen Ausgestaltungsformen im allgemeinen zu­ friedenstellend sind, ist mit diesen die Gefahr verbunden, daß im Falle eines Austretens der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftraum die Schmelze aus dem Luftraum entlang dem Thermo­ element ausläuft und die elektrischen Leitungsdrahtkanäle in der Form hier durchgeführt werden. Das sich hierbei in der Form verteilende Kunststoffmaterial läßt sich äußerst schwie­ rig entfernen, wenn die Form zerlegt werden muß.

In der US 4,705,473 ist eine Anordnung gezeigt, mittels welcher diese Schwierigkeit dadurch überwunden werden kann, daß sich, die Thermoelementbohrung vollständig durch die Düse er­ streckt und nicht in den isolierenden Luftraum um dieselbe ein­ tritt. Diese Auslegung hat jedoch den Nachteil, daß die Her­ stellung schwieriger wird und daß diese Auslegung nicht mög­ lich ist, wenn der Düsendurchmesser vermindert wird, um kompak­ te Düsen herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgußdüse der eingangs genannten Art zu verbessern, derart, daß das Austreten der Schmelze ent­ lang des Thermoelementes verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spritzgußdüse, wel­ che in einem Einlaufbereich einer gekühlten Form anordenbar ist und die ein hinteres Ende, ein vorderes Ende, ein hinteres Bundteil in der Nähe des hin­ teren Endes und einen Mittelabschnitt hat, welcher sich von dem hinteren Bundteil in Richtung nach vorne erstreckt, wobei der Mittelabschnitt eine zy­ lindrische äußere Fläche hat und das hintere Bundteil im Außendurchmesser größer als der Mittelabschnitt ausgelegt ist, die Düse einen Schmelzekanal hat, welcher sich durch dieselbe erstreckt, um die Schmelze von einem Ein­ laß am hinteren Ende zu wenigstens einem Anguß zu einem Formhohlraum zu fördern, die Düse ein integrales elektrisches Heizelement mit einem spiral­ förmigen Teil hat, welcher sich um wenigstens einen Teil des Schmelzeka­ nals erstreckt, die Düse einen zylindrischen Halteflansch hat, welcher sich um ein bestimmtes Maß von dem hinteren Bundteil um den Mittelabschnitt er­ streckt, der Halteflansch einen Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des Mittelabschnittes unter Bildung eines isolierenden Raums mit einer bestimmten Dicke ist, das hintere Bundteil der Düse eine Thermoelementbohrung hat, die in axialer Richtung durch das Bundteil, ausgehend von dessen hinterem Ende zu dem isolierenden Raum zwischen dem Mittelabschnitt und dem Halteflansch verläuft, wobei die Düse ein Thermoelementrohr aufweist, welches in der Thermoelementbohrung in einer bestimmten Länge angebracht ist, um ein Thermoelement lösbar aufzu­ nehmen, welches sich in den isolierenden Raum erstreckt, und das Thermoelementrohr in einem bestimmten Abstand vom äußeren Durchmesser des Mittelabschnitts der Düse angeordnet ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zu­ gehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einer Spritzgieß­ anlage mit mehreren Hohlräumen, wobei eine Düse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt ist, und

Fig. 2 eine isometrische Ausschnittsansicht eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Düse zur Verdeutlichung des Zwischenraums zwischen dem Thermoelementrohr und dem Mittelabschnitt der Düse.

Zuerst ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Teil einer Spritz­ gießanlage mit mehreren Hohlräumen gezeigt, welche mehrere Stahldüsen 10 hat, um unter Druck stehende Kunststoffschmelze zu den zugeordneten Eingußkanälen 12 zu fördern, die zu unterschiedlichen Hohlräumen 14 in der Form 16 führen. Jede Düse 10 hat ein Thermoelementrohr 18, durch welches sich ein Thermoele­ ment 20 nach der Erfindung erstreckt. Bei der speziell darge­ stellten Ausführungsform umfaßt die Form eine Hohlraumplatte 22 und eine Gegenplatte 24, welche lösbar mit Hilfe von Schrauben 26 fest miteinander verbunden sind. Die Form 16 wird durch Pumpen von Kühlwasser durch Kühlleitungen 28 gekühlt, welche in der Hohlraumplatte 2 und der Gegenplatte 24 verlaufen. Eine elek­ trisch beheizte und aus Stahl bestehende Schmelzeverteilerein­ richtung 30 ist zwischen der Hohlraumplatte 22 und der Gegenplat­ te 24 mit Hilfe eines zentralen Halterings 32 und isolierenden und federnd nachgiebigen Distanzelementen 34 angebracht. Die Schmelzeverteilereinrichtung 30 hat einen zylindrischen Ein­ laßabschnitt 36 und wird mit Hilfe eines integrierten elektri­ schen Heizelements 38 beheizt. Ein isolierender Luftraum 40 ist zwischen der beheizten Verteilereinrichtung 30 und der diese um­ gebenden, gekühlten Hohlraumplatte 22 sowie der Gegenplatte 24 vorgesehen. Ein Schmelzenkanal 42 erstreckt sich von einem ge­ meinsamen Einlaß 44 in den Einlaßabschnitt 36 der Verteiler­ einrichtung 30 und verzweigt sich in der Verteilereinrichtung 30 nach außen zu der jeweiligen Düse 10, in welcher dieser durch einen zentralen Schmelzekanal 46 zu einem der Eingußkanäle 12 geht.

Jede Düse 10 hat ein hinteres Ende 48, ein vorderes Ende 50, ein hinteres Bundteil 52 in der Nähe des hinteren Endes 48, und einen Mittelabschnitt 54, welcher sich von dem hinteren Bund­ teil 52 in Richtung nach vorne erstreckt. Der Mittelabschnitt 54 hat eine im allgemeinen zylindrische, äußere Fläche 56, und der hintere Bundabschnitt 52 ist im Durchmesser größer als der Mittelabschnitt 54 bemessen. Die Düse 10 wird mit Hilfe eines integralen, elektrischen Heizelements 58 beheizt, welches einen spiralförmigen Abschnitt 60 hat, der sich um den Schmelzenkan­ nal 46 erstreckt, sowie einen externen Anschluß 62 hat, mit wel­ chem elektrische Leitungen 64 verbunden sind, die von einer Energiequelle kommen. Die Düse 10 sitzt in einem Kanal oder Hohlraum 66 in der Hohlraumplatte 22, wobei sich ein zylin­ drischer Halteflansch 68 um eine vorbestimmte Strecke, ausge­ hend von dem Bundteil 52 in Richtung zu einer kreisförmigen Halteschulter 70 in den Hohlraum 66 nach vorne erstreckt. Der Halteflansch 68 hat eine innere Fläche 72, welche einen Ab­ stand von der äußeren Fläche 56 des Mittelabschnitts 54 unter Bildung eines isolierenden Luftraums 74 hat, welcher sich eben­ falls zwischen dem beheizten Mittelabschnitt 54 der Düse 10 und der Düse umgebenden, gekühlten Hohlraumplatte 22 erstreckt.

Bei dieser Ausgestaltungsform verläuft der Schmelzenkanal 46 zentral von dem hinteren Ende 48 zu einem torpedoförmigen Teil 76, welches in dem vorderen Ende 50 unter Ausrichtung zu einem der Eingußkanäle 12 sitzt. Eine hohle Düsendichtung 78 sitzt in der Hohlraumplatte 22 um den Eingußkanal 12, um das torpedo­ förmige Teil 76 an Ort und Stelle zu halten und um zu verhin­ dern, daß Schmelze in den Luftraum 74 austritt. Selbstverständ­ lich haben Düsen 10 für andere Bauarten von Einlaufeinrichtun­ gen hierzu unterschiedliche Ausgestaltungsformen. Die Schmelze­ verteilereinrichtung 30 und die Düsen 10 sind in dieser Posi­ tion entgegen dem Schmelzespritzdruck durch die Distanzelemen­ te 34 und auch durch die Schrauben 80 festgelegt, welche sich von der Verteilereinrichtung 30 in die Hohlraumplatte 22 er­ strecken.

Die Düse 10 hat eine Thermoelementbohrung 82, welche durch das hintere Bundteil 52 von dem hinteren Ende 48 zu dem isolieren­ den Luftraum 74 zwischen dem Mittelabschnitt 54 und dem Halte­ flansch 68 geht. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform er­ streckt sich das hohle Thermoelementrohr 18, welches aus rost­ freiem Stahl hergestellt ist, durch die Thermoelementbohrung 82 in dem Bundteil 52 und entlang der inneren Fläche 72 des Halteflansches 68. Bei einer alternativen bevorzugten Ausfüh­ rungsform kann das Thermoelementrohr 18 entlang der inneren Fläche 72 des Halteflansches 68 angeordnet werden, so daß es sich direkt von der Thermoelementbohrung 82 in dem Bundteil 52 wegerstreckt, wobei die Auslegung derart getroffen ist, daß die Schmelze, welche in den Luftraum 74 austritt, nicht zwi­ schen diesen austreten kann.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2 zu ersehen ist, sitzt bei die­ ser bevorzugten Ausführungsform das Thermoelementrohr 18 teil­ weise in einer Ausnehmung 84 in der inneren Fläche 72 des Hal­ teflansches 68. Ein Hartlötmaterial aus einer Nickellegierung wird entlang derselben aufgebracht und es erfolgt ein Hartlöten an Ort und Stelle in einem Vakuumofen zu der gleichen Zeit, zu der die anderen Komponenten der Düse integral mittels Hartlöten miteinander verbunden werden. Das Thermoelementrohr 18 nimmt lösbar das Thermoelement 20 auf, welches dann durch den Luft­ raum 74 geht und in eine geeignete Bohrung 86 reicht, um die Betriebstemperatur in der Nähe des vorderen Endes 50 der Düse 10 zu überwachen bzw. zu erfassen.

Ferner ist noch zu erwähnen, daß der relativ dünne Halteflansch 68 in einem gewissen Maße durch den Kontakt mit der gekühlten Hohlraumplatte 22 gekühlt wird, gegen welche dies zur Sitzanlage kommt. Beim Austreten der unter Druck stehenden Schmelze in den Luftraum 74 um den Mittelabschnitt 54 der Düse kühlt der Kontakt des Thermoelementrohrs 18 mit dem Halteflansch 68 die Schmelze, welche in das Thermoelementrohr 68 um das Thermoele­ ment 20 strömt, und zwar in einer so ausreichenden Weise, daß hierdurch ein Erstarren erfolgt und ein Austreten durch das Thermoelementrohr 18 verhindert wird. Wie am deutlichsten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist bei dieser bevorzugten Ausführungs­ form die äußere Fläche 56 des Mittelabschnitts 54 der Düse 10 in der Nähe des Thermoelementrohrs 18 dadurch vertieft ausge­ bildet, daß ein Kanal 88 vorgesehen ist, welcher in fluchtge­ rechter Ausrichtung zu dem Thermoelementrohr 18 läuft. Hier­ durch erhält man einen zusätzlichen Zwischenraum zwischen dem Thermoelementrohr 18 und dem Mittelabschnitt 54 der Düse 10, um eine Erwärmung von dem beheizten Mittelabschnitt 54 zu ver­ meiden, wodurch der Kühleffekt an dem Thermoelementrohr 18, ausgehend von dem Halteflansch 68 aufgehoben würde.

Im Gebrauchszustand wird die Spritzgießanlage wie in Fig. 1 gezeigt zusammengesetzt. Obgleich nur ein einziger Hohlraum 14 aus Übersichtlichkeitsgründen gezeigt ist, hat normalerweise die Schmelzeverteilereinrichtung 30 eine Vielzahl von Schmel­ zedurchgängen, welche dort abzweigen und zu den zahlreichen Hohlräumen 14 in Abhängigkeit von den Anwendungsfällen gehen. Elektrische Energie liegt an dem Heizelement 38 in der Vertei­ lereinrichtung 30 und an den Heizelementen 58 in den Düsen 10 an, um diese auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu er­ wärmen. Unter Druck stehende Schmelze von einer Spritzgießma­ schine (nicht gezeigt) wird dann in den Schmelzedurchgang 42 durch den gemeinsamen Einlaß 44 gemäß einem vorbestimmten Ar­ beitszyklus auf eine an sich übliche Weise eingespritzt. Die unter Druck stehende Schmelze strömt durch die Schmelzekanäle 46 der zugeordneten Düsen 10 zu den Eingußkanälen 12, um die Hohlräume 14 auszufüllen. Nachdem die Hohlräume 14 gefüllt sind, wird der Spritzdruck momentan beibehalten, um eine Ver­ dichtung zu erzielen, und dann wird er aufgehoben. Nach einer kurzen Kühlperiode wird die Form geöffnet, um die spritzgegos­ senen Erzeugnisse auszuwerfen. Nach dem Auswurf wird die Form geschlossen und es wird wiederum ein Spritzdruck angelegt, um die Hohlräume 14 wiederum auszufüllen. Dieser Arbeitszyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz in Abhängigkeit von der Größe und der Gestalt der Hohlräume 14 und der Art des zu vergießenden Materials wiederholt. Wenn die unter Druck stehende Schmelze an der Düsendichtung 78 vorbeigeht und austritt, sowie den Luftraum 74 ausfüllt, strömt sie in das Thermoelementrohr 18 um das Thermoelement 20. Jedoch wird durch den Kontakt des Thermoelementrohrs 18 mit dem Halteflansch 68 das Thermoele­ mentrohr 18 so ausreichend gekühlt, daß die Schmelze in dem Rohr erstarrt, wodurch ein Austreten zu den Leitungskanälen in den anderen Teilen der Form verhindert wird.

Obgleich die Beschreibung der Düse bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform erfolgte, ist es natürlich möglich, daß zahl­ reiche Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (6)

1. Spritzgußdüse, welche in einem Einlaufbereich einer gekühlten Form anordenbar ist und die ein hinteres Ende, ein vorderes Ende, ein hinteres Bundteil in der Nähe des hinteren Endes und einen Mittelabschnitt hat, welcher sich von dem hinteren Bund­ teil in Richtung nach vorne erstreckt, wobei der Mittelabschnitt eine zylindrische äu­ ßere Fläche hat und das hintere Bundteil im Außendurchmesser größer als der Mit­ telabschnitt ausgelegt ist, die Düse einen Schmelzekanal hat, welcher sich durch dieselbe erstreckt, um die Schmelze von einem Einlaß am hinteren Ende zu we­ nigstens einem Anguß zu einem Formhohlraum zu fördern, die Düse ein integrales elektrisches Heizelement mit einem spiralförmigen Teil hat, welcher sich um we­ nigstens einen Teil des Schmelzekanals erstreckt, die Düse einen zylindrischen Halteflansch hat, welcher sich um ein bestimmtes Maß von dem hinteren Bundteil um den Mittelabschnitt erstreckt, der Halteflansch einen Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des Mittelabschnittes unter Bildung eines isolie­ renden Raums mit einer bestimmten Dicke ist, das hintere Bundteil der Düse eine Thermoelementbohrung hat, die in axialer Richtung durch das Bundteil, ausgehend von dessen hinterem Ende zu dem isolierenden Raum zwischen dem Mittelabschnitt und dem Halteflansch verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10) ein Thermoelementrohr (18) aufweist, welches in der Thermoelementbohrung (82) in einer bestimmten Länge angebracht ist, um ein Thermoelement (20) lösbar aufzu­ nehmen, welches sich in den isolierenden Raum (74) erstreckt, und dass das Ther­ moelementrohr (18) in einem bestimmten Abstand vom äußeren Durchmesser des Mittelabschnitts (54) der Düse (10) angeordnet ist.

2. Spritzgußdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoele­ mentrohr (18) ebenfalls durch die Thermoelementbohrung (82) und durch das hintere Bundteil (52) der Düse (10) geht.

3. Spritzgußdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoele­ mentrohr (18) wenigstens teilweise in einer Ausnehmung (84) in der inneren Fläche des Halteflansches (68) der Düse (10) sitzt.

4. Spritzgußdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoele­ mentrohr (18) durch Hartlöten befestigt ist.

5. Spritzgußdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fläche des Mittelabschnittes (54) in der Nähe des Thermoelementrohres (18) vertieft ist, um einen ausreichenden Zwischenraum dazwischen bereitzustellen.

6. Spritzgußdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Fläche des Mittelabschnittes (54) einen Kanal (88) hat, welcher unter Ausrichtung zu dem Thermoelementrohr (18) verläuft, um einen ausreichenden Zwischenraum dazwi­ schen bereitzustellen.