DE6913568U - Unmittelbar hydraulisch betaetigte schliessnadel in nadelverschlussduesen von spritzgiessmaschinen zur verarbeitung thermoplastischer massen. - Google Patents

Description

B » ■

Unmittelbar hydraulisch betätigte Schließnadel in Nadelverscshluedüsen von Spritzgießmaschinen zur Verarbeitung thermoplastischer*

Massen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nadelverschloßdüse an Pia— stifizierzylindera von Spritzgießtnaschinen. Es sind zahlreiche Verschlußdüsen bekanntgeworden , bei denen das Verscblußelement, sei es ein Dichtkegel _r eine Nadel oder eine Kugel, unter dem Elinfluß eines Kraftspeichers _r z. B. einer Feder, auf den entsprechend geformten Sitz gedrückt wird und somit einen Materialausfluß ans «^*τ* rtftgfypfri*"***"»"""? verhindert« Die Feder kann abei entweder innen angeordnet sein und unmittelbar auf das Verscfalußeleaent eine Kraft ausüben _f oder sie kann aussen angeordnet sein und dann mittelbar über ***** geeignetes Übertragungsglied auf das Verschlußeleaent wirken.

Andere bekannt gewordene Verschlußdüsen arbeiten derart _r daß die in. Richtung der rwjg^nTvrrhffA bewegliche Verschlußnadel

aussen

einen Hebel, ein Gestängeoder dergleichen durch angeordneten Elektromagneten oder giw>n *>hA«fai τ« aussen angeordneten hydraulischen oder paeumatisehen Arbeitszylinder auf den entsprechend geferstss Sits gedrückt wird. Sei f tigten Schließnadeln wurden bisher folgende _r zu» Teil schwerwiegende Hashteile in Kauf genonsen:

Bei innen angfeordneter Feder können nur geringe KrSfte aufgebracht werden, da r*ey für die Feder zur Verfügung stehende Raun begrenzt ist. Durch Verwendung von Tellerfedern lassen sich die Kräfte zwar in gewissen Grenzen erhöhen _r der Hub wird dann aber entsprechend kleiner, so düß der freie Querschnitt, der so groß wie Möglich sein sollte , stark eingeengt wird. Die -inn«»» angeordnete Feder unterliegt höchster fiaraebe— anspruishung und neigt ^«>>aiK zum Brlahnen und zu Ereüdungsbrü— chen.

Vor allem aus diesen Gründen ist die ausserhalb des Düsenkörpers liegende MadeIbetätigunsfeder bei den derzeit verbreiteten Nadelverschlußdüsen die Re<r~l. Hier ist die wärnebelastung geringer, die Feder selbst kann räumlich großer ausgeführt werden __ es ist leichter, die notwendigen Verschlußkräfte ααα Hübe bei ausreichender Federlebensdauer zu erreichen.

Bei dieser Anordnung, wie übrigens auch bei Betätigung der ■£

Schließnadel durch aussenliegende Elektromagnete, hydraulisehe oder pneumatische Arbeitszylinder, entstehen jedoch neue Schwierigkeiten bei der Übertragung der Kräfte auf die Düsennadel. Es sind gegen die unter hohem Druck stehende Kunststoffschmelze abzudichtende Durchbrüche durch den Düsenkörper notwendig, durch die geeignet ausgebildete, unter der Kraft der Nadelbetätigungsfeder stehende Übertragunsglieder auf die Düsennadel wirken.

Die Praxis hat gezeigt, daß diese Durchbrüche sich häufig mit von der Düsenöffnung her überquellendem Kunststoff füllen. Dieser Kunststoff verkohlt und verhindert zuletzt die Funktion der Nadelverschlußdüse. Die übertragungsglieder selbst sind in aller Regel konstruktiv hochbelastete Teile , die entsprechend verschleiß- und damit störungsanfällig sind. Konstruktionen mit aussenliegender Nadelbetätigungsfeder sind außerdem räumlich groß und müssen deshalb besonders beheizt werden _r um die Kunststoffschmelze auf richtiger Temperatur zu halten.

Die Notwendigkeit der Beheizung großräumiger Düsenkonstruktionen bringt eine Fülle weiterer Schwierigkeiten mit sich, von denen das derzeitige Schrifttum ein eindrucksvolles Bild gibt.

Ein von Theorie und Praxis bereits seit langem erkannter Nachteil federbelasteter Lladelverschlußdüsen ist die Tatsache, daß die Kraft der iladelbetä ti gungs feder dauernd auf der Schließnadel lastet. Diese Kraft wird von der für den Einspritzvorgang unter Druck gesetzten Kunststoffschmelze überwunden, woraus ein Druckverlust an der Düsenmündung entsteht.

Aus der bekannten Funktion einer Feder als Kraftspeicher erhellt weiterhin der im Zusammenhang mit der Dichtaufgabe der Schließnadel bedeutsame Nachteil, daß die Federkraft in Schließposition geringer als in der Öffnungsposition ist, während genau umgekehrtes Verhalten zu fordern wäre. Diebereits erwähnten Vorschläge zur Betätiauna der Schließnadel durch aussenliegende Elektromagnet»? il^fwAiÜkrSi 7>%er pneumatische

Arbeitszylinder beheben zum Teil bei allerdings beträchtlichem Bauaufwand diese Schwierigkeiten.

Der Erfinder hat sich zur Aufgabe gemacht. . eine Verschlußdüse zu schaffen, durch die die beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten beim Bau und beim Betrieb von Nadelverschlußdüsen an Plastifissierzylindern beshoben werden. Die ; Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verschlußelement der | erfindungsgemäßen Düse _r im folgenden Schließnadel genannt, J Teil eines Kolbens oder diesem lose so zugeordnet ist, daß es sich gleichachsig oder parallelachsig, in jedem Fall aber in gleicher Richtung wie der Kolben auf die Düsenöffnung zu oder von dieser weg bewegen kann.

Die neue Verschlußdüse soll anhand eines Ausführungsbeispieles Abb. 1 beschrieben werden:

Im Düsenkörper (1) ist der Arbeitszylinder (9) unmittelbar eingearbeitet und durch die Verschlußschraube (6) verschlossen. Im Arbeitszylinder (9) befindet sich unter geeigneter Abdichtung gegen die Zylinderwand der Arbeitskolben (2), der sich in dem Zylinder (9) axial bewegen kann und an dessen vorderem Ende der Dichtkegel (11) angearbeitet ist. Arbeitskolben (2) und Dichtkegel (11) bilden also in einer Einheit die Schließnadel .

Der P.lastif izierzylinder wird in bekannter Weise beheizt, z. B. durch in einem Aluminiummantel (5) eingegossene Rohrheizkörper (4). Die Abbildung zeigt, ebenfalls beispielhaft, die Zuführung des Druckmediums durch die Bohrung (8) in den Arbeitszylinder (9). An der Trennfuge zwischen Düsenkörper (1) und Plastifizierzylinder (3) sorgt eine Kupferdichtung (7) dafür, daß hier kein Druckmedium austreten kann. Weiter ist der Abbildung zu entnehmen, daß eine Verbindung zwischen dem Hohlraum (13) des Plastifizierzyiinders (3) und dem Ringraum (12) durch sternförmig um den Kolben (2) angeordnete Bohrungen (10), von denen in der Abbildung nur eine sichtbar ist _f besteht.

691358813. S. 71

Dieser Grundaufbau der Verschlußdüse kann je nach Aufgabe verändert werden, z. B. durch Anordnung eines doppelt wirkenden Arbeitskolbens, dessen beide Wirkflächen von einem von aussen gesteuerten Druckmedium beaufschlagt werden, oder durch paralleles Versetzen von Arbeitskolben- und Dichtkegelachse, um andere äussere Düsenformen darzustellen.

Die erfindungsgemäße Verschlußdüse wirkt wie folgt:

Zu Beginn des Spritzvorgangs wird unter der Einwirkung des Spritzkolbendrucks die auf den Kolben (2) wirkende Kraft von der im Ringraum (12) unter Druck gesetzten Schmelze überwunden und der Dichtkegel (11) von seinem Sitz abgehoben, so daß das Material zum Spritzwerkzeug fließen kann. Nach Beendigung der Einspritzung, bzw. der Nachdruckzeit fällt der Druck

im Ringraum (12) ab und der Kolben (2) wird durch das Druckmedium wieder nach vorn gedrückt, wobei der Dichtkegel (11) auf den Sitz gepreßt wird und die Düsenöffnung verschließt.

Wenn der Kolben (2) dauernd mit Druckmedium beaufschlagt ist, wirkt darauf und damit auf die Schließnadel eine gleichbleibende oder durch Verändern des Druckes in beliebiger Weise bestimmbare Kraft auf den Dichtsitz.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit _ψ durch Zwischenschalten eines geeigneten Ventils den Kolben (2) in dem Moment vom liediumdruck zu entlasten, in dem der Massedruck aus dem Plastifizierzylinder (3) steigt? dann hat die im Ringraum (12) unter Druck gesetzte Schmelze nur das im Sylinderraum (9) befindliche Medium drucklos zu verdrängen. Das ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Gefahr besteht, daß bei niedrigen Spritzdrucken die unter Druck stehende Schmelze nicht in der Lage ist, den Dichtkegel (11) von seinem Sitz abzuheben. Die erfindungsgemäße neue Nadelverschlußdüse hat folgende Vorteile:

Die als Anpresskraft auf den Dichtsitz wirkende Kraft wird durch ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium erzeugt. Sie kann über den Druck des Mediums in weiten Grenzen frei bestimmt werden und ist, z.B. über Ventile, in besonders einfacher Weise steuerbar. Die gebräuchlichen Druckmedien sind völlig unempfindlich gegen die an Spritzgießmasqh^e^ ^b^chen Temperaturen.

115.71

» r··· « t -mn

Die Bauelemente der neuen r«5se sind auf engstem Raum unterzubringen, eine besondere Düsenheizung kann fast immer entfallen, da die Erwärmung des kurzen Düsennörpers allein durch Wärmeleitung möglich ist. Die Düse ist nach aussen vollkommen glatt und frei von Vertiefungen, Durchbrüchen, Hebeln oder Feder, in denen sich Massereste ansammeln oder Verhärten könnten. Da der Hub der Schließnadel nicht durch Federabmessungen begrenzt ist, kann die Nadel so ausgebildet werden, daß auch letzte Reste geschmolzenen Kunststoffs ausgestoßen und in die FormhShlung eingepresst werden können.

Die neue Düse kann wesentlich besser als bekannte Konstuktionen Sicherheit^funktionen übernehmen, z. B. öffnen des PIastifizierzyl\nders bei gefährlich ansteigendem Hassedruck, z. B. durch thermischen Zerfall bei empfindlichen Hassen, einaal weil sich die Schließkraft stufenlos einstellen läßt, zum anderen, weil Funktionsstörungen durch Klemmen oder Festbacken der Schließnadel unter äusseren mechanischen Einflüssen oder durch Federbrüche ausgeschlossen sind.

691358813.5.7t

Claims (2)

1. Verschlußdüse an Plastifizierzylindern von Spritzgießmaschinen zur Verarbeitung thermoplastischer Massen, dadurch gekennzeichnet, daß der das VerschluSelement bildende Dichtkegel (11) fest oder lose verbundenes Teil eines Kolbens (2) ist, der sich unter dem Druck eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in *»ixv?q" Zylinder (9) bewegt, der in den Düsenkörper (1) eingearbeitet oder an diesem befestigt ist.
2. 2. Verschlußdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) dauernd oder in geeigneter Weise von Ventilen o. ä„ unterbrochen, von gir*«=»™ flüssigen oder gasförmigen Medium mit Druck beaufschlagt ist.

   Verschlußdüse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet· daß der Kolben (2) in an sich bekannter Weise doppelt wirkend ausgebildet und in zweckmäßiger Weise wechselnd, von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird.