DE60113454T2

DE60113454T2 - Anordnung zur detektierung von temperaturänderungen und deren aufnahme für den zugehörigen sensor

Info

Publication number: DE60113454T2
Application number: DE60113454T
Authority: DE
Inventors: Massimo Pietro REN
Original assignee: SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Current assignee: SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-12-01
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2021-12-02
Also published as: DE60113454D1; CA2435906A1; KR20030071790A; BR0116810B1; US6929397B2; CN100351066C; BR0116810A; KR100901924B1; ITPN20010003U1; US20040066834A1; WO2002058907A1; NZ527212A; EP1353787A1; EP1353787B1; MXPA03005964A; ES2249389T3; CA2435906C; CN1592676A; ATE304437T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besondere Art von Anordnung zum Positionieren eines Sensors auf abnehmbare Weise in unmittelbarer Nähe zu oder in Kontakt mit einem kritischen Punkt oder einer kritischen Zone eines zylindrischen Körpers, der typisch aber nicht ausschließlich aus Metall besteht, insbesondere in der Nähe eines Endteils dieses Körpers.
In einer idealen Weise kann die oben zitierte Anordnung verwendet werden im Hinblick auf das Anpassen einer abnehmbaren Thermoelementvorrichtung zum Messen der Temperatur einer Düse für das Einspritzen eines Stroms aus geschmolzenem thermoplastischem Kunstharz und folglich zum indirekten Messen der Temperatur dieses geschmolzenen Kunstharzes. Aus diesem Grund wird in der folgenden Beschreibung auf eine derartige Anwendung Bezug genommen, obwohl hervorgehoben werden soll, dass die vorliegende Erfindung ebenso gut bei allen technischen Zusammenhängen und Anwendungen angewendet werden kann, bei denen die Notwendigkeit entsteht oder empfunden wird, dass die Außentemperatur eines zylindrischen Körpers gemäß den beigefügten Patentansprüchen gemessen werden soll.
Speziell wird die oben erwähnte Düse vorzugsweise in Maschinen zum Spritzgießen von thermoplastischem Harz verwendet, wenn eine Menge eines derartigen Harzes in geschmolzenem, das heißt flüssigem, Zustand entweder aus geeigneten Leitungen, die in der Technik als „beheizte Angusskanäle" bekannt sind und sich innerhalb einer zugehörigen Platte befinden, oder unmittelbar aus der Einspritzdüse der Spritzgießvorrichtung eingespritzt wird zu einer und in eine Mehrzahl von Spritzgießhohlräumen, die durch Paare von entsprechenden Halbformen gebildet sind.
Der Ausdruck „beheizter Angusskanal" ist ein Ausdruck, der für gewöhnlich in der typischen technischen Fachsprache auf diesem Gebiet verwendet wird, so dass dessen Anwendung in diesem Zusammenhang für den Fachmann keinerlei Schwierigkeit ergibt.
Es ist eine weitgehend angewendete Praxis, Thermoelementvorrichtungen zum kontinuierlichen Messen der Temperatur einer erhitzten Einspritzdüse zu verwenden. Um die Temperatur in der Nähe des Eintrittskanals einer derartigen Düse überwachen zu kön nen, ist es wichtig, dass das Thermoelement selbst so nahe wie möglich am Vorderteil der Düse positioniert ist. Sehr kritisch und entscheidend ist auch die Eignung dafür, dass die Position des Thermoelements genau bestimmt und sicher stabilisiert wird. Folglich muss die Sonde, das heißt der erfassende Kopf der Sensorvorrichtung sehr genau und sicher montiert sein insbesondere während des Einbaus und der Wartung der Düse in der Spritzgussform.
Dieses Erfordernis muss jedes Mal dann zwingend erfüllt sein, wenn die Düse aus irgendeinem Grund entfernt wird. Die Notwendigkeit hierfür ergibt sich ziemlich klar für verfügbare technische Lösungen, die es ermöglichen, dass das Thermoelement schnell entfernt und wieder eingebaut wird, während jedenfalls seine höchst genaue und konstante Positionierung gewährleistet ist.
Aus der Offenbarung in US Patent Nr. 5 405 258 ist es bekannt, die Sonde oder den Messanschluss eines Thermoelements in die Einspritzdüse einzusetzen, die zum Einspritzen des geschmolzenen thermoplastischen Harzes verwendet wird. Wenn auch eine derartige Sonde gewährleisten kann, dass die Temperatur des Harzes sehr genau überwacht wird, erfordert sie die Anwendung einiger zusätzlicher Vorrichtungen. Sie wird ferner nur durch den Gegendruck in ihrer Position gehalten, der zwischen der Düse selbst und dem kegelstumpfförmigen Teil der die beheizten Angusskanäle enthaltenden Platte herrscht. Dies ist praktisch der Grund für eine größere Komplexität beim Einbau des Thermoelements und auch für eine ziemlich wahrscheinliche Instabilität beim Positionieren dieser Thermoelementvorrichtung.
Gemäß dem in US Patent Nr. 5 028 227 beschriebenen Verfahren ist das Thermoelement in unmittelbarer Nähe der Düse positioniert durch Vorsehen einer geeigneten geneigten Bohrung an der Außenseite der Düse und durch höchst sorgfältiges und genaues Einsetzen des Thermoelements darin. Da jedoch jedes Mal, wenn die Düsen ersetzt werden müssen, die Notwendigkeit dafür entsteht, dass das Thermoelement zuerst entfernt und dann an der neuen Düse wieder eingebaut wird, ist der mit dem Verfahren verbundene notwendige Grad an Genauigkeit der unvermeidbare Grund für eine viel längere Zeit, die für die Ausführung dieses Prozesses benötigt wird, und auch für dessen größere Komplexität.
Aus der Offenbarung des US Patent Nr. 4 875 848 ist die Lösung bekannt, die in der Verwendung des kegelstumpfförmigen Endteils der Düse besteht, um dann eine quer verlaufende Sacklochbohrung 138 zu schaffen, in die dann das Thermoelement eingesetzt und dann aufgenommen wird. Um jedoch für die gesamte Anordnung eine angemessene Stabilität zu gewährleisten, müssen die Düse selbst, das hiermit verbundene Heizelement und auch das Thermoelement vorzugsweise durch Hartlöten oder Weichlöten aneinander befestigt werden. Dies schließt natürlich außer der Komplexität eines solchen zusätzlichen Prozesses auch den unvermeidbaren Nachteil ein, dass, wenn die Düse ersetzt werden muss, auch die Notwendigkeit dafür entsteht, dass das Thermoelement entweder wieder daran hartgelötet oder sogar gegen ein neues ersetzt werden muss.
Aus der Offenbarung in US Patent Nr. 5 795 599 ist die Praxis bekannt, die dann besteht, dass das Thermoelement angebracht wird durch Bohren oder irgendwie durch Vorsehen einer Bohrung im Vorderteil der Düse, die sich zu deren hinteren Teil erstreckt, durch dann Einsetzen des Thermoelements und durch Biegen des zugehörigen Leitungsdrahts nach hinten um einen Winkel von 180 Grad. Nach einem derartigen Anbringen an der Düse ist das Thermoelement stabilisiert, das heißt daran befestigt durch Anbringen eines äußeren zusätzlichen Rings, der mit einer Mehrzahl von geeigneten Fortsätzen in kranzförmiger Anordnung versehen ist. Nachdem dieser Ring richtig angebracht ist, um das Thermoelement in seiner Position zu befestigen, werden diese Fortsätze mit Kraft umgebogen, um diesen Ring und daher auch das Thermoelement am Endteil der Düse zu befestigen. Es ist ohne weiteres zu erkennen, dass sich diese Art von Lösung dadurch auszeichnet, dass sie sowohl beim Einbau als auch beim Entfernen des Thermoelements aufwändig ist.
Aus der Offenbarung in US Patent Nr. 5 326 251 ist die Praxis bekannt, die dann besteht, dass zwei gesonderte Thermoelemente in zwei jeweiligen Positionen im Endteil der Düse angeordnet werden im Hinblick auf eine wirksamere Kontrolle des Verlaufs, das heißt der Form, des Temperaturgradients des Harzes während dessen Einspritzens in die Form. Dies erweist sich in der Tat als besonders wirksam, wenn Kunststoffe von unterschiedlichen Arten und Eigenschaften verarbeitet werden sollen. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, erscheint die vorgeschlagene Lösung unnötig komplex.
Aus der Offenbarung in US Patent Nr. 5 312 242 ist eine andere Praxis bekannt. Diese besteht im Vorsehen eines hohlen Rohrs als Hülle, die den Leitungsdraht des Thermoelements auf einer gewissen Länge hiervon umgibt und umschließt. Eine solche Hülle hat in der Tat den Zweck, mögliche Harzleckverluste in den übrigen Teilen der Form da daran zu hindern, entlang dem Thermoelement zu wandern. Diese Lösung hat jedoch keinerlei Vorteile hinsichtlich der Techniken zum Einbauen und Entfernen des Thermoelements selbst.
Das US Patent Nr. 5 346 388 zeigt eine Lösung, bei der das Thermoelement in einer Weise aufgenommen ist, die derjenigen ähnlich ist, die in dem oben erwähnten US Patent Nr. 5 795 599 beschrieben, jedoch in seiner Position entsprechend dem festgelegt ist, was in dem oben erwähnten US Patent Nr. 5 405 258 veranschaulicht ist. Es wiederholt natürlich auch die mit diesen Patenten verbundenen Nachteile.
DE-GM 8704081.6 ist die Basis des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 und zeigt einen elastischen Ring, der die Sonde eines Temperatursensors tragen, der in enger Berührung mit der Einspritzdüse einer Kunststoffvorrichtung befestigt werden soll. Diese Lösung scheint leicht ausführbar und wirksam zu sein, um den Wärmeübergang von der Düse zu dieser Sonde zu verbessern. Jedoch die Tatsache, dass diese elastische Ring tatsächlich aus zwei unterschiedlichen Teilen hergestellt ist (das heißt „... einen äußeren Ring 10 und einen inneren Ring 16 ...") und dass diese Teile fest miteinander verbunden sein müssen, wird einen weiteren technologischen Vorgang erfordern und in jedem Fall die vorhergehende Herstellung dieser beiden inneren und äußeren Ringe anstatt nur eines einzigen Rings.
Basierend auf den obigen Betrachtungen ist daher ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Anordnung, die einen entfernbaren Temperatursensor zum Messen der Temperatur eines vorzugsweise aus Metall hergestellten zylindrischen Körpers aufnehmen kann, der die Nachteile der oben erwähnten Lösungen überwinden und beseitigen kann, der leicht eingebaut und wiederholt entfernt werden kann, der preiswert ist und unter Verwendung von leicht verfügbaren Techniken und Materialien ausgeführt werden kann.
Ein solches Ziel der vorliegenden Erfindung wird zusammen mit weiteren Merkmalen hiervon bei einer Anordnung erreicht, die gemäß den beigefügten Patentansprüchen hergestellt ist und arbeitet.
Die vorliegende Erfindung kann die Form einer bevorzugten jedoch nicht alleinigen Ausführungsform haben, etwa derjenigen, die unten als nicht beschränkendes Beispiel an hand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Schrägansicht eines Rings gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit der Sonde eines Temperatursensors zur Anwendung an diesem Ring,
2 eine vergrößerte Ansicht einer Variante des in 1 gezeigten Rings,
3 eine unterschiedliche Schrägansicht des in 2 gezeigten Rings,
4 eine Draufsicht des in den vorangehenden Figuren gezeigten Rings, betrachtet von einer Ebene, die senkrecht zur Achse dieses Rings verläuft,
5 eine Seitenansicht des in 4 gezeigten Rings betrachtet aus der Position „V" von 4,
6 einen mittleren Schnitt des in 5 gezeigten Rings betrachtet in der jeweiligen Schnittebene B-B,
7 und 7a eine Schrägansicht einer Anwendungsart einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. eine vergrößerte Ansicht hiervon,
8 und 8a Schrägansichten der in 7 bzw. 7a dargestellten Anordnungen in einer nachfolgenden Phase dieser Art der Anwendung und des Einbaus hiervon,
9 eine bevorzugte Anwendungsart der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Düse zum Einspritzen von Kunstharz,
10 die Anordnung von 9 in ihrem zusammengebauten Zustand am Körper der Einspritzdüse, wobei der Temperatursensor so positioniert ist, dass er dem Ring zugeordnet werden kann,
11 eine nachfolgende Phase des Einbaus der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung in dem Zustand, in dem sie bereits fest an der Düse befestigt ist,
12 eine vergrößerte Ansicht eines mittleren axialen Schnitts der Düsenanordnung von 11 unter Verwendung eines Rings gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die oben angegebenen Figuren umfasst eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Ring 8, dessen Hauptmerkmale in 1 bis 6 dargestellt sind. Dieser Ring 8 ist an seiner äußeren Zylinderfläche mit einem Loch 9 zum Aufnehmen der Endsonde 10 einer Thermoelementvorrichtung 11 versehen. Wenn daher unter Verwendung irgendeiner der allgemein bekannten Techniken dieser Ring 8 an der Außenseite der Zylinderfläche eines Körpers angebracht wird, dessen Temperatur gemessen werden soll, ist auf diese Weise eine Anordnung verwirklicht, die diese Endsonde 10 tragen kann. Als Ergebnis kann letztere genau in der gewünschten Position im Ring eingebaut werden, und kann ferner dieser Ring seinerseits in der günstigsten Position angeordnet werden im Hinblick darauf, dass die Endsonde 10 in die günstigste Position bezüglich der Zone gebracht wird, deren Temperatur gemessen werden soll.
Im Hinblick auf eine höhere Genauigkeit und Schnelligkeit des Ansprechens kann dieses Loch vorteilhaft als Durchgangsloch von der Außenfläche zur Innenfläche des Rings ausgeführt werden, so dass die Endsonde hindurchgeschoben werden kann, bis sie in unmittelbaren Kontakt mit der Außenfläche des hohlen Zylinderkörpers 1 kommt.
Wenn andererseits ein Temperaturansprechverhalten erwünscht ist, das auf kleinste Variationen weniger empfindlich ist, oder wenn ein verbessertes Festlegen der Sonde im Ring bevorzugt ist, erweist es sich gemäß 3, 4 und 8 als vorteilhaft, dass der innere Teil 10a dieser Sonde 10 nicht aus der Innenseite des Rings übersteht. Sie sollte sich vielmehr in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen tangential zu diesem Ring ist, und vorzugsweise den radialen Abstand R von der Achse O des Rings senkrecht zur tangentialen Richtung D des inneren Teils 10A überschreiten.
Jedoch kann ein derartiger Ring bei dem Aufbringen auf einem Zylinderkörper 1 Schwierigkeiten ergeben aufgrund der deutlichen Grenzen bezüglich der Elastizität des Materials dieses Rings. Um einen derartigen Nachteil zu vermeiden, und um zu ermöglichen, dass dieser Ring an diesem Zylinderkörper ziemlich leicht angebracht und davon entfernt wird, ist ein Querschlitz 12 in diesem Ring (Seegerring) vorgesehen, damit er sich elastisch ausdehnen und an diesem Zylinderkörper leichter eingesetzt sowie davon entfernt werden kann.
Jedoch kann ein sicheres Festlegen der Sonde 10 der Thermoelementvorrichtung im Ring nicht angemessen sichergestellt werden durch das alleinige Einsetzen der Sonde in das Loch 9. Im Hinblick auf die Beseitigung eines derartigen Nachteils ist der Ring 8 mit einer nach außen offenen Umfangsnut 15 versehen, die sich entlang der Außenfläche des Rings 8 auf ungefähr dessen halber Höhe erstreckt, was zum Beispiel in 2, 5, 7A und 9 am Besten dargestellt ist.
Gemäß dieser Ausführungsform kann das Loch 9, in das die Endsonde 10 eingesetzt werden soll, in seinem Anfangsteil mit zwei passenden Konturen 17, 17A von jeweiligen inneren, einander gegenüberliegenden Flächen der Umfangsnut 15 versehen sein.
Jedoch kann das Festlegen der Sonde 10 innerhalb des Rings selbst in diesem Fall einige Schwierigkeiten aufweisen.
Zur Beseitigung dieses Problems ist auf der Innenseite 28 des Rings vorteilhaft ein Einschnitt 38 längs eines begrenzten Teils dieser Innenseite vorgesehen, was am Besten in 2 und 3 gezeigt ist. Dieser Einschnitt muss in unmittelbarer Nähe des Lochs 9 vorgesehen sein und sich durch die Dicke des Rings erstrecken in dem Sinn, dass er sich an den auf der gegenüberliegenden Seite des Rings 8 gelegenen Teil der Rille anschließt.
Die tatsächlichen Gründe für eine derartige Verbesserung sind aus der folgenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich.
Mit Bezugnahme auf 7, 7A, 8 und 8A ist es zum Einsetzen der Sonde 10 in das Loch 9 nur erforderlich, dass die Spitze eines einfachen Werkzeugs, zum Beispiel eines Schraubenziehers 29, zwischen die Ränder 30, 31 eingesetzt wird, die zwischen den entgegengesetzten Teilen des Rings in der Zone gebildet werden, in der auch einer der Einschnitte 38 vorgesehen ist. Durch Ausüben einer geeigneten Kraft am Schraubenzieher gegen den Ring wird die Klinge dieses Schraubenziehers 28 die Ränder 30, 31 elastisch auseinander drücken und folglich auch die Öffnung des Lochs 9 erweitern, in das die Temperatursonde 10 eingesetzt wird. Nach einem derartigen Einsetzen der Temperatursonde und unter besonderen Hinweis auf 8 und 8A wird der Schraubenzieher 29 entfernt, wodurch die oben genannten Ränder wieder ihre Ruhestellung das heißt normale Stellung erlangen, in dem sie sich wieder eng aneinander bewegen und schließlich die Öffnung des Lochs 9 verengen sowie die Sonde 10 festspannen, die sich bereits in ihrer endgültigen Position befindet.
Wie in dieser Beschreibung früher erwähnt kann ein weiterer Vorteil erzielt werden, wenn gemäß insbesondere 4 und 6 dieses Loch 9, wie es durch die besonderen Profile 17 gebildet ist, im Wesentlichen tangential gegenüber dem Ring 8 ausgerichtet ist. Ein derartiger Umstand ermöglicht tatsächlich, dass die Länge, auf der die Endsonde 10 ergriffen und festgehalten wird, auf ein Maximum vergrößert wird, und dass als Ergebnis die Zuverlässigkeit und Stabilität der Anwendung maximiert wird.
9, 10 und 11 erläutern die drei aufeinander folgenden Phasen, in denen ein Ring 8 gemäß der vorliegenden Erfindung mit seinen oben beschriebenen Verbesserungen an einem zylindrischen Körper 1 angebracht wird, der in einer Düse zum Einspritzen von thermoplastischem Harz enthalten ist, in denen dieser Ring aufgeweitet wird, um das Einsetzen der Sonde 10 zu ermöglichen, und in denen der Ring dann nach dem Einsetzen dieser Sonde in seine Ruheposition entspannt wird.
Auf der Basis der bereits oben in diesem Zusammenhang gegebenen Erläuterungen und in Anbetracht der besonderen Klarheit der beigefügten Zeichnungen wird der Fachmann keine Schwierigkeit haben, die Ausführungsform oder eine Entwicklung weiterer Bestandteile oder Modalitäten auszuführen, die hier nicht im Einzelnen beschrieben wurden.
Schließlich zeigt 12 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Axialschnitts einer Einspritzdüse mit einem inneren Durchtrittshohlraum 2, der über einen rückseitigen Zugang oder eine nicht gezeigte Einlassöffnung und eine vordere Auslassöffnung 4 eine Verbindung herstellt zwischen einem nicht gezeigten, beheizten Angusskanal und einem Formhohlraum 5.
Diese Figur zeigt deutlich das Loch 9 im Ring 8, in das die Temperatursonde noch nicht eingesetzt ist, und auch die typische Positionierung eines derartigen Rings bezüglich dieser Einspritzdüse.

Claims

Anordnung, die so eingerichtet ist, dass sie einen Temperatursensor trägt, der eine Abschlusssonde (10) umfasst, und die an der Außenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Körpers angebracht ist, wobei die Anordnung einen elastischen Ring (8) umfasst, der so eingerichtet ist, dass er in Kontakt mit der Außenfläche (7) installiert wird, und mit einem Loch (9) versehen ist, das so eingerichtet ist, dass es die Abschlusssonde (10) des Temperatursensors aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ring eine Umfangsnut (15) vorhanden ist, die sich an einer nach außen gerichteten Fläche des Rings befindet, der daher aus zwei einander gegenüberliegenden Rändern (30, 31) besteht, und dass das Loch mittels geeigneter Konturen (17, 17A) entsprechender Innenflächen der Ränder erzeugt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (28) des Rings wenigstens ein Durchgangsschlitz (38), vorzugsweise an dem Loch, (9) vorhanden ist, so dass die Ränder (30, 31) an dem wenigstens einen Schlitz teilweise aufgeweitet werden können.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche oder Kombination derselben, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch so ausgerichtet ist, dass es im Wesentlichen tangential zu dem Ring ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche oder Kombination derselben, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (9) ein Durchgangsloch ist, so dass es die Abschlusssonde (10) in die Lage versetzen kann, durch dieses hindurch eingeführt zu werden, bis es mit der Außenfläche des Körpers (1) in Kontakt kommt.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring (8), der vorzugsweise aus einem hochleitfähigen Material besteht, durch einen Schlitz (12) unterbrochen wird, der die Fähigkeit des Rings verstärkt, sich elastisch zu erweitern und zu verschmälern.
Düse zum Einspritzen von Thermoplastharz, die einen hohlen zylindrischen Körper (1), bei dem der innere Hohlraum (2) so eingerichtet ist, dass er es ermöglicht, das Thermoplastharz über eine hintere Einlassbohrung (3) einzuleiten, um durch ihn hindurch zu strömen, einen Einspritzkopf (6), der sich am vorderen Endabschnitt des hohlen zylindrischen Körpers befindet und mit einem vorderen Auslassanschnitt (4) versehen ist, eine Thermoelementvorrichtung (11), die eine Temperaturmess-Abschlusssonde (10) umfasst, und eine Anordnung zum Anbringen der Abschlusssonde an der Außenfläche (7) des hohlen zylindrischen Körpers (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle zylindrische Körper (1) mit einer Anordnung zum Anbringen des Thermoelementes nach einem der vorangehenden Ansprüche versehen ist.