DE69109562T2

DE69109562T2 - Gekühlte Buchsenfassung für eine beheizte Spritzgiessdüse.

Info

Publication number: DE69109562T2
Application number: DE69109562T
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2011-07-25
Also published as: ES2071872T3; DE69109562D1; US5015170A; DK0468484T3; ATE122279T1; EP0468484A2; CA2022120C; CA2022120A1; EP0468484A3; DE9117237U1; JPH04247920A; EP0468484B1; JP2989042B2

Description

HINTERGRUND DER ERfINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Spritzgießen und insbesondere auf einen gekühlten Buchsenhalter, der in einer Hohlraumplatte sitzt und eine längliche, beheizte Düse aufnimmt.
Es ist ausreichend bekannt, eine Spritzgießdüse, die ein integrales, elektrisches Heizelement besitzt, in einer gekühlten Hohlraumplatte einzusetzen. Ein Beispiel ist in dem US-Patent des Anmelders Nummer 4,238.671 dargestellt, das am 9. Dezember 1980 herausgegeben ist und Kühlkanäle darstellt, die sich durch die Hohlraumplatte erstrecken. Das US-Patent Nummer 4,687,613 für Tsutsumi, das am 18. August 1987 herausgegeben ist, stellt Kühlfluiddurchgangswege dar, die sich durch die Düse selbst erstrecken. Das US-Patent Nummer 4,622,001 für Bright et al, das am 11. November 1986 herausgegeben ist, und das US-Patent des Anmelders Nummer 4,911,636, das am 27. März 1990 herausgegeben wurde, und die EP-A2-0374549 für die Mold-Masters Ltd., veröffentlicht am 27. Juni 1990, stellen alle einen Kühldurchgangsweg dar, der sich durch einen Gießeinsatz erstreckt, der sich um den vorderen Mündungsbereich einer Düse erstreckt. Mit der Fortentwicklung kleiner dimensionierter Spritzgießkomponenten und einem erhöhten Verlangen nach temperaturkritischen Materialien sind die Stelle und die Größe eines Heizens und Kühlens in den Einspritzgießsystemen noch kritischer hinsichtlich eines erfolgreichen Betriebs geworden. Dies ist insbesondere für Systeme der fall, die temperaturunterstützte oder thermische Öffnungssteuerungen verwenden. Es ist auch erwünscht, eine Kühlanordnung zu schaffen, die ökonomisch dahingehend ist, Düsen unterschiedlicher Längen vorzusehen. Während diese früheren Anordnungen für einige Anwendungen zufriedenstellend sind, ist jede davon in einem beträchtlichen Umfang für eine oder mehrere der vorstehenden Bereiche unterschiedlich.

ZUSAMMENfASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens teilweise die Nachteile nach dem Stand der Technik durch Bildung eines gekühlten Buchsenhalters einer vorab ausgewählten Länge zu schaffen, um die beheizte Spritzgießdüse aufzunehmen.
Hierzu liefert die Erfindung einen integral gekühlten Spritzgießbuchsenhalter, der in einer Vertiefung in einer Hohlraumplatte eingesetzt ist, wie dies in Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Bereichs eines Spritzgießsystems, das eine beheizte Düse darstellt, die in einem Buchsenhalter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingesetzt ist;
Figur 2 zeigt eine isometrische Explosionsansicht desselben Buchsenhalters, und
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht ähnlich der Figur 1, die einen Buchsenhalter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zuerst wird Bezug auf Figur 1 genommen, die einen Bereich eines Vielfachhohlraum-Spritzgießsystems darstellt, in dem ein gekühlter Buchsenhalter 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in eine Hohlraumplatte 12 eingesetzt ist und eine beheizte, längliche Düse 14 aufnimmt. Die Düse 14 ist mittels Schrauben 16 mit einem üblichen, länglichen Verteiler 18 verbunden. Ein Schmelzkanal 20 erstreckt sich durch den Verteiler 18 von einem vertieften Einlaß 22 zu einer Verteilerverlängerung 24 und verzweigt sich in eine Anzahl Auslässe 26. Jede Verzweigung 28 des Schmelzkanals 20 erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung 30 der beheizten Düse 14 zu einer Öffnung 32, die zu einem Hohlraum 34 führt. In dem System, das dargestellt ist, erstreckt sich jede Verzweigung 28 des Schmelzkanals 20 auch durch einen Dichtungseinsatz 36, der in dem Ansatzbereich 38 der Düse 14 eingesetzt ist und sich um die Öffnung 32 herum erstreckt.
Der längliche Verteiler 18 wird durch ein Heizelement 40 beheizt, das integral darin hart eingelötet ist. Der Verteiler 18 wird durch einen zentralen Zentrierring 42 und isolierende Druckkissen 44 festgehalten. Der Zentrierring 42 überbrückt einen isolierenden Luftzwischenraum 46 zwischen dem beheizten Verteiler 18 und einer gekühlten Abstandsplatte 48. Die Druckkissen 44 liefern einen anderen isolierenden Luftzwischenraum 50 zwischen dem beheizten Verteiler 18 und einer gekühlten Klemmplatte 52. Die Abstandsplatte 48, die Klemmplatte 52 und die Hohlraumplatte 12 werden durch Pumpen von kühlendem Wasser durch Kühlkanäle 54 hindurch gekühlt. Die Klemmplatte 52 und die Abstandsplatte 58 sind fest mittels Schrauben 56 gesichert, die sich in die Hohlraumplate 12 erstrecken. Die Verteilerverlängerung 24 wird fest mittels Schrauben 58 und einen Bundbereich 60 festgehalten, der an der Klemmplatte 52 mittels Schrauben 62 befestigt ist.
Die Buchsenfassung 10 ist in einer Vertiefung in der Hohlraumplatte 12 mit einem teilisolierenden Luftzwischenraum 66 eingesetzt, der sich zwischen dieser herum erstreckt. Ein Paar Kühlfluidkanäle 58 (nur einer davon ist dargestellt) erstreckt sich durch die Hohlraumplatte 12 zu dem Buchsenhalter 10, wie dies nachfolgend in weiterem Detail beschrieben wird. In dieser Ausführungsform erstreckt sich das vordere Ende 70 des Buchsenhalters 10 zu dem Hohlraum 34 und wird fest in Position durch die Kraft der Abstandsplatte 58 gehalten, die gegen das hintere Ende 72 anstößt. Der Buchsenhalter 10 besitzt eine zentrale Buchse 74, die die beheizte Düse 14 mit einem isolierenden Flansch 76 aufnimmt, der in einem umfangsmäßigen Sitz 78 einsitzt. Die Düse 14, die durch ein integrales, elektrisch isolierendes Spiralheizelement 80 beheizt wird, wird von dem umgebenden, gekühlten Buchsenhalter 10 durch einen anderen, isolierenden Luftzwischenraum 82 getrennt. Der Dichtungseinsatz 36, der zwischen dem Ansatzbereich 38 der Düse 14 und dem Buchsenhalter 10 angeordnet ist, verhindert, daß unter Druck stehende Schmelze aus dem Schmelzkanal 20 in den Luftzwischenraum 82 austritt.
Es wird nun Bezug auf Figur 2 genommen, um im Detail die Struktur des Buchsenhalters 10 gemäß der Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben. Die Komponenten, die in einer Position zum Zusammenbau dargestellt sind, sind ein hinterer Bundbereich 84, ein vorderer Buchsenbereich 86 und ein zentraler Rohrbereich 88, die Einlaß- und Auslaßrohre 90, 92 mit einem kleinen Durchmesser besitzen. Das Einlaß- und Auslaßrohr 90, 92 sind in passenden Längsnuten 94, 96 in der zylindrischen, äußeren Oberfläche des zentralen Rohrbereichs 88 aufgenommen. Der hintere Bundbereich 84 besitzt einen Kühlfluid-Einlaßdurchgang 100 mit einem Einlaß 102 und einem Auslaß 104 (Figur 1) und einem Kühlfluidauslaßdurchgang 106 mit einem Einlaß 108 und einem Auslaß 110 (Figur 2). Der vordere Buchsenbereich 86 besitzt einen kreisförmigen Kühlfluidkanal 112 mit einer Unterteilung (nicht dargestellt) zwischen einem angrenzenden Einlaß 114 und einem Auslaß 116. Der vordere Buchsenbereich 86 besitzt eine zentrale Öffnung 118, die sich dort hindurch von einem hinteren Mundstück 120 zu einem vorderen, zentralen Auslaß mit kleinem Durchmesser erstreckt, der die Öffnung 32 bildet.
Der zentrale Rohrbereich 88 ist zwischen dem hinteren Bundbereich 84 und dem vorderen Buchsenbereich 86 befestigt. Das hintere Ende 122 des zentralen Rohrbereichs 88 erstreckt sich in einen passenden Sitz 124 in dem hinteren Bundbereich 84 und das vordere Ende 126 erstreckt sich in einen ähnlichen Sitz 128 in dem vorderen Bundbereich 86. Das Einlaß- und das Auslaßrohr 90, 92 sind ähnlich zwischen dem Kühlfluidauslaß 104 und dem Einlaß 108 in dem hinteren Bundbereich 84 und zwischen dem Einlaß und dem Auslaß 114 und 116 in dem vorderen Buchsenbereich 88 aufgenommen. Nachdem die Komponenten zusammengebaut sind, wird eine Nickelhartlötpaste dort entlang aufgebracht, wo sie sich verbinden, und sie werden integral hart in einem Vakuumofen zusammengelötet. Dies schmelzt das Einlaß- und Auslaßrohr 90, 92 in die Nuten 94, 96 so ein, daß sie ein integraler Teil des zentralen Rohrbereichs 88 sind und verhindert auch irgendeine Leckage dort, wo sie sich mit dem hinteren Bundbereich 84 und dem vorderen Buchsenbereich 86 verbinden. Der hintere Bundbereich 84 besitzt eine zentrale Öffnung 130, die sich dort hindurch erstreckt, und der zentrale Rohrbereich 88 besitzt eine zentrale, zylindrische Öffnung 132, die sich dort hindurch erstreckt, wobei beide zu dem hinteren Mundstück 120 der Öffnung 118 in dem vorderen Bundbereich 86 ausgerichtet sind, um eine zentrale Buchse 74 zu bilden, die die beheizte Düse aufnimmt.
In dieser Ausführungsform bildet der hintere Bundbereich 84 auch eine sich nach außen erstreckende Schulter 134, die gegen eine passende, rückwärtig weisende Schulter 136 anstößt, die sich umfangsmäßig um die Vertiefung 64 in der Hohlraumplatte 12 erstreckt, um akurat den Buchsenhalter 10 in der Vertiefung 64 anzuordnen. Wie in Figur 1 zu sehen ist, erstrecken sich Kühlwasserkanäle nach hinten, um sich mit dem Einlaß 102 und dem Auslaß 110 zu dem Kühlfluideinlaß- und -auslaßdurchgangsweg 100, 106 in dem Flansch 134 zu verbinden.
Wie bekannt ist, sind Düsen 14, die unterschiedliche Längen besitzen, für unterschiedliche Anwendungen erforderlich. Die Struktur des Buchsenhalters 10 gemäß der Erfindung erleichtert die Vorsehung von Buchsenhaltern, die passende Standardlängen besitzen. Dies wird durch ledigliches Abschneiden des zentralen Rohrbereichs 88, einschließlich dem Einlaß- und dem Auslaßrohr 90, 92, auf unterschiedliche Standardlängen vor dem Zusammenbau erreicht. Zusätzlich hat dies, um die Herstellung zu erleichtern, den Vorteil, daß es wesentlich die Komponenten-Lagerhaltungskosten reduziert.
Bei der Benutzung wird, nachdem das System so zusammengebaut worden ist, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, elektrische Energie auf die Heizelemente 40, 80 beaufschlagt, um den Verteiler 18 und die Düse 14 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufzuheizen. Zur gleichen Zeit wird ein Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser, in den Kühlfluid-Einlaßdurchgang 100 in dem hinteren Bundbereich 84 von einem der Kanäle 68 in der Hohlraumplatte gepumpt. Das Wasser strömt durch das Einlaßrohr 90 in den zentralen Rohrbereich 88, um den kreisförmigen Kühlfluidkanal 112 in dem vorderen Buchsenbereich 86 herum und zurück aus dem Auslaßrohr 92 und dem Auslaßdurchgang 106, um eine Kühlung angrenzend an die Öffnung 32 zu schaffen. Heiße, unter Druck gesetzte Schmelze wird dann in den Schmelzdurchgang 20 durch den vertieften Einlaß 22 von einer Spritzgießmaschine (nicht dargestellt) gemäß einem vorbestimmten Zyklus eingeführt. Die Schmelze verzweigt sich in dem Verteiler l8 und strömt durch die Schmelzbohrung 30 jeder Düse 14 zu der Öffnung 32 und füllt den Hohlraum 34. Nachdem die Hohlräume 34 voll sind, wird der Einspritzdruck momentan gehalten, um zu verdichten, und er wird dann aufgehoben. Nach einer kurzen Kühlperiode wird die Gießform geöffnet, um das Gießteil auszustoßen. Einspritzdruck wird wieder beaufschlagt, nachdem die Gießform geschlossen ist, dem Auswurf folgend. Dieser präzise Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz in Abhängigkeit der Größe und der Form des Hohlraums und des Typs eines Materials, das gespritzt werden soll, wiederholt.
Es wird nun Bezug auf Figur 3 genommen, die einen Bereich eines Spritzgießsystems darstellt, das einen Buchsenhalter 10 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt. Da die meisten der Elemente dieses Systems dieselben wie diejenigen sind, die vorstehend beschrieben sind, werden Elementen, die beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, unter Verwendung derselben Bezugszeichen beschrieben und erläutert. In dieser Ausführungsform ist der hintere Bundbereich 84 des Buchsenhalters 10 kleiner im Durchmesser, so daß er nicht eine Lagerschulter bildet. Allerdings bildet der vordere Buchsenbereich 86 eine nach außen vorspringende Schulter 138, die sich gegen eine rückwärts gerichtete Schulter 140 anlegt, die sich um die Vertiefung 64 in der Hohlraumplatte 12 erstreckt. Das Einlaß- und das Auslaßrohr 90, 92 sind an gegenüberliegenden Seiten der zylindrischen Öffnung 132 durch den zentralen Rohrbereich 88 angeordnet, im Gegensatz zu einem Angrenzen zueinander. Demzufolge ist keine Unterteilung in dem kreisförmigen Kanal 112 in dem vorderen Buchsenbereich 86 erforderlich, da ein Teil des Kühlwassers um jeden Weg strömt. Weiterhin erstrecken sich der Einlaß 102 zu dem Einlaßkanal 100 und der Auslaß 110 von dem Auslaßkanal 106 radial nach außen im Gegensatz zu nach vorne von dem hinteren Bundbereich 84, um die Kanäle 68 in der Hohlraumplatte 12 zu verbinden. Die Betriebsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige, die vorstehend beschrieben ist, und die Beschreibung muß nicht wiederholt werden.
Während die Beschreibung des Buchsenhalters gemäß der Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen vorgenommen worden ist, ist sie nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen. Variationen und Modifikationen werden für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden. Zum Beispiel können der Buchsenhalter 10 und die Düse 14 unterschiedliche Konfigurationen haben, um unterschiedliche Typen einer Öffnung zu liefern. Eine größere Anzahl Einlaß- und Auslaßrohre 90, 92 mit kleinerem Durchmesser kann verwendet werden, um einen größeren Volumenstrom eines Kühlfluids zu liefern. Es wird Bezug auf die beigefügten Ansprüche zur Definition der Erfindung genommen.

Claims

1. Integral gekühlte Buchsenfassung (socket holder) (10) für das Spritzgießen, welche in einer Vertiefung (64) in einer Hohlraumplatte (12) sitzt, und wobei die Buchsenfassung (10) ein vorderes Ende (70), ein hinteres Ende (72) und eine zentrale Buchse (74) aufweist, welche sich durch diese hindurch erstreckt, um eine längliche, beheizte Düse (14) aufzunehmen, um Schmelze in einen Hohlraum (34) zu befördern, wobei die Buchsenfassung (10) umfaßt:

a) einen hohlen hinteren Ring- bzw. Bundbereich (84) mit einer zentralen Öffnung (130) durch diesen hindurch, einen Kühlmitteleinlaßdurchgang (100) und einen Kühlmittelauslaßdurchgang (106), wobei der Einlaßdurchgang (100) einen Einlaß (102) und einen Auslaß (104) aufweist, der Aulaßdurchgang (106) einen Einlaß (108) und einen Auslaß (110) aufweist,

b) eine vordere Buchsenfassung (86) mit einer Öffnung (118), durch diese hindurch, um einen vorderen Ansatzbereich (nose portion) (38) der beheizten Düse (14) aufzunehmen und um eine Öffnung (32) bereitzustellen, welche durch den Hohlraum (34) führt, wobei der vordere Buchsenbereich (86) eine kreisförmige Kühlmittelleitung (112) mit einem Einlaß (114) und einem Auslaß (116) aufweist, um das Kühlmittel im den vorderen Ansatzbereich (38) der Düse (14) in der Nähe der Öffnung (32) zu befördern gekennzeichnet durch,

c) einen hohlen zentralen Rohrbereich (88) mit einer vorgewählten Länge mit einer zentralen zylindrischen Öffnung (132), welche sich durch diesen hindurch und zwischen dem hinteren Ringbzw. Bundbereich (84) und dem vorderen Buchsenbereich (86) erstreckt, wobei der Rohrbereich (88) ein Kühlmitteleinlaßkanal (90) und einen Kühlmittelauslaßkanal (92) aufweist, der Einlaßkanal (90) den Auslaß (104) des Einlaßdurchganges (100) in dem hinteren Ring bzw. Bundbereich (84) über dem Einlaß (114) mit der Kühlmittelleitung (112) in den vorderen Buchsenbereich (86) verbindet, und der Auslaßkanal (92) den Auslaß (116) der Kühlmittelleitung (112) in dem vorderen Buchsenbereich (86) über den Einlaß (108) mit dem Auslaßdurchgang (106) in dem hinteren Ring- bzw. Buntbereich (84) verbindet.

2. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 1, worin der zentrale Rohrbereich (88) eine zylindrische Außenfläche (98) aufweist, die Außenfläche (98) erste und zweite sich nach außen öffnende längliche Nuten (94,96) darin aufweist, ein erstes Rohr (90) mit kleinem Durchmesser mit einer vorgewählten Länge von der ersten Nut (94) aufgenommen wird, um den Kühlmitteleinlaßkanal (92) bereitzustellen und ein zweites Rohr (92) mit kleinem Durchmesser mit einer vorgewählten Länge in der zweiten Nut (96) aufgenommen wird, um einen Kühlmittelauslaßkanal (92) bereitzustellen.

3. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 2 worin der zentrale Rohrbereich (88) ein vorderes Ende (126) und ein hinteres Ende (122) aufweist, das vordere Ende (126) in dem vorderen Buchsenbereich (86) eingesetzt ist, und das hintere Ende (122) in dem hinteren Ring- bzw. Bundbereich (84) eingesetzt ist.

4. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 3, worin die Öffnung (118) durch den vorderen Buchsenbereich (86) eine hintere zentrale Öffnung (120) aufweist, welche im Durchmesser übereinstimmt mit und ausgerichtet ist mit der zentralen zylindrischen Öffnung (132) durch den Rohrbereich (88) und der zentralen zylindrischen Öffnung durch den hinteren Ring- bzw. Bundbereich (34), um die zentral Buchse (74) zu bilden.

5. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 4, worin das erste und zweite Rohr (90,92) mit kleinen Durchmesser die gleiche Länge aufweisen.

6. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 5, worin die Öffnung (118) durch den vorderen Buchsenbereich (86) einen vorderen zentralen Auslaß mit kleinem Durchmesser aufweist, welcher die Öffnung (32) in dem Hohlraum (34) darstellt.

7. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 6, worin das erste und zweite Rohr (90,92) mit kleinen Durchmesser an der gegenüberliegenden Seiten der sich durch den zentralen Rohrbereich (88) erstreckenden zylindrischen Öffnung (132) befestigt sind.

8. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 6, worin sich das erste und zweite Rohr (90,92) mit kleinen Durchmesser nebeneinanderliegend entlang des zentralen Rohrbereichs (88) erstrecken und der vordere Buchsenbereich (86) eine Trennung bzw. Trennwandwand zwischen dem benachbarten Einlaß (114) und Auslaß (116) zu der kreisförmigen Kühlmittelleitung (112) aufweist.

9. Buchsenfassung (10) für das Spritzgießen nach Anspruch 4, worin die Buchsenfassung (10) eine sich nach außen erstreckende Umfangsschulter bzw. -absatz (134,138) aufweist, um gegen eine entsprechende rückwärts angeordnete Schulter bwz. Absatz (136, 140), welche sich kreisförmig um die Vertiefung (64) in der Hohlraumplatte (12) erstreckt, anzugrenzen, um die Buchsenfassung (10) in der Vertiefung (66) anzuordnen bzw. zu positionieren.