DE7918129U1 - Schneckenkopf mit einer rueckstroemsperre fuer eine kunststoff-spritzgiessmaschine - Google Patents

Description

Gerdes GmbH & Co.

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenkopf mit einer Rückströmsperre für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Schneckenkopf ist z.B. in SAECHTLING-ZEBROWSKI 'Kunststoff-Taschenbuch", 19. Auflage, Carl Hanser Verlag München Wien 1974, Seite 90, beschrieben. Dabei besteht der Sperrkörper aus einem mit seinem Außenmantel an der Zylinderinnenw_andung anliegenden axial verschiebebeweglich angeordneten Ring, der im Bereich einer Einschnürung der Schneckenkopfspitze relativ zu dieser verschiebbar ist. Während des Piastiziervorganges wird dieser ringförmige Sperrkörper in einer der Schneckenspitze benachbartm Endlage zur Anlage an einen Anschlag gebracht. In dieser Lage sind durch entsprechende Ausbildung der Innenseite des /Ringes oder der Schneckenkopfspitze Durchströmkanäle vorgesehen, durch die plastifizierte Spritzmasse hindurchströmen kann. Bei Nachdruck durch Axialverschiebung der Schnecke und unter Einfluß des Spritzdrucks innerhalb der Spritzgießform versucht die Spritzmasse aus der Fcrm in den Zylinderraum zurückzuweichen. Dies verhindert der Sperrkörper, der infolge des Druckes gegen eine der Schnecke zugewandte Dichtzone gepreßt wird. Der Dichtkörper ist dabei als konische Fläche am Schneckenende vorgesehen, eine entsprechend gegenläufig konische Fläche besitzt der ringförmige Sperrkörper an seinem Innenmantel. Da mit jedem Arbeitsspiel der Schnecke erhebliche Druck- und Scherkräfte wirken, ist der als Verschleißteil ausgelegte ringförmige Sperrkörper in besonderem Maße einer hohen Beanspruchung

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ausgesetzt. Diese Beanspruchungen führen häufig dazu, daß der Sperrkörper zerreißt, seine Funktion verliert und infolge seiner gleitenden Anlage an der Zylinder innenwand diese in Mitleidenschaft zieht. Auch die Schneckenspitze selbst ist bei einer derartigen Anordnung durch den bei jedem Arbeitsspiel unter erheblichem Druck auf den schneckenspitzenseitigen Anschlag auftreffenden Sperrkörper einer raschen Abnutzung unterzogen, zumal die relativ schmale kreisringförmige Anschlagschulter des Sperrkörpers sich in den entsprechenden, an der Schneckenkopfspitze vorgesehenen Anschlag einarbeitet.

Ausgehend von einem Schneckenkopf mit Rückströmsperre der eingangs vorausgesetzten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenkopf mit Rückströmsperre verfügbar zu machen, der auch unter erschwerten Bedingungen eine erhöhte Standzeit besitzt, aber dennoch im Aufbau einfach ausgebildet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Kennzeichenteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Schneckenkopf und demjenigen nach dem geschilderten Stand der Technik besteht darin, daß die Spritzgießmasse durch einen zentralen Einlaufkanal und einen den Sperrkörper aufnehmenden Aufnahmeraum durch einen inneren Bereich des Schneckenkopfes bis zum einem Mundstück geführt wird und daß der Sperrkörper im Inneren dieses Aufnahmeraums nach außen hin und vor allem gegenüber der Innenwand des Zylinders gekapselt aufgenommen ist. Die auf die an

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I? Sperrkörper und Dichtkörper ausgebildete Dichtung und auf h den Sperrkörper einwirkenden Druck- und Scherkräfte können I daher wirksam abgefangen werden, sie teilen sich nicht, auch nicht mittelbar, der Innenwand des Zylinders in einer diese zerstörenden Weise mit. Hinzu tritt bei dem erfindungs- I gemäßen Schneckenkopf der Vorteil, daß durch die Führung |,

des Dichtkörpers mit seiner Mantelfläche an der Innenwand ί

des Zylinders eine zusätzliche Abstützung der Schnecke im Zylinder gegeben ist. Der als Sperrkörper ausgebildete .

Torpedo kann selbst sehr einfach ausgebildet sein, ebenso '-■

die mit ihm zusammenwirkende Dichtzone am Cichtkörper. Der " \ erfindungsgemäß vorgesehene Torpedo kann auch bei im Durch- ' messer recht kleiner Dimensionierung als im wesentlichen \

bolzenförmiger Körper Druck- und Scherkräften wesentlich '

besser standhalten als ein statisch und dynamisch von innen nach außen hin axial belasteter Ring, wie er bisher als ,

Sperrkörper verwendet wurde. Unter "Torpedo" wird im Sinne der Erfindung ein axial geführter Körper verstanden, dessen ; beide Stirnseiten, insbesondere die die Dichtzone bein- ,

haltende Stirnseite, strömungsgünstig, z.B. kegel-, kegelstumpf-, kugelkalottenförmig od. dgl. gestaltet ist.

Zweckmäßig und vorteilhaft ist der Schneckenkopf nach der Erfindung weiterhin so gestaltet, daß die der Schnecke zugewandte Stirnseite des Torpedos mit einer sich im Obergangsbereich vom 7entralen Einlaufkanal zum Aufnahmeraum erweiternden Wandung des Dichtkörpers in der sperrenden Endlage als Dichtung zusammenwirkt. Die Innenwandung des Aufnahmeraums besitzt mindestens auf Teilen ihrer Längs-

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und Umfangsausdehnung Führungsflächen für den Torpedo einerseits und Kanalanordnungen andererseits.

Bezüglich der Anordnung und Führung der Durchströmkanäle sind im Rahmen der Erfindung verschiedene vorteilhafte Ausführungen möglich. Eine erste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle durch die glatte, zylindrische Oberfläche eines rotationssymmetrischen Torpedos und in die Wandung des Aufnahmeraums eingebrachte, im wesentlichen axial verlaufende, Nuten gebildet sind. Diese Ausführung besitzt den Vorteil einer sehr einfach ausgebildeten und einfach herzustellenden Nutausbildung in der Wandung des Aufnahmeraums und eine besonders günstige Gestalt des Torpedos, der als vollquerschnittiger, rotationssymmetrischer Körper ausgeführt sein kann und so in besonderem Maße geeignet ist. auch außergewöhnlich großen Druck- und Scherkräften über einen großen Zeitraum hinweg verschleißarm standzuhalten.

Eine zweite Ausführung kann darin bestehen, daß die Durchströmkanäle durch die glatte, zylindrische Wandung des Aufnahmeraums und in den Mantel des Torpedos eingebrachte, im wesentlichen axial verlaufende, Nuten gebildet sind. Hierbei münden vorteilhaft die am Mantel des Torpedos vorgesehenen Nuten auf der dem zentralen Einlaufkanal abgewandten Seite der Dichtung in einen im Aufnahmeraum vorgesehenen Verteilerringraum ein. Auch diese Ausführung ist durch besondere Einfachheit des Schneckenkopfes gekennzeichnet. Während die Wandung des Aufnahmeraums nur einer Dreh- und Schleifbearbeitung bedarf, können

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die Nuten in den Außenmantel des Torpedos sehr leicht eingebracht werden, obgleich hierdurch eine ins Gewicht fallende Schwächung des Torpedos gegenüber einem Torpedo mit zylindrischer Mantelfläche gleicher Dimensionierung nicht eintritt.

Eine dritte Ausführung ist im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle im wesentlichen innerhalb des Torpedos angeordnet sind, wobei ein zentraler Kanal vorgesehen ist, der über wenigstens einen Stichkanal mit einem im Aufnahmeraum vorgesehnenen Verteilerringraum verbunden ist. Auch diese dritte erfindungsgemäße Ausführungsform ist vorteilhaft, weil sie eine besondere Bearbeitung der Innenflächen des Aufnahmeraumes nicht bedarf.

Der erwähnte Verteilerringraum läßt sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung überraschend einfach erhalten und ausbilden. Dieser Vorschlag sieht vor, daß das Mundstück einen etwa hülsenförmigen Schaft mit Außengewinde zum Einschrauben in einen Innengewindeabschnitt des Dichtkörpers aufweist und daß die Innenwandung des hülsenförmigen Schaftes die Führungsflächen für den Torpedo und/ oder die Durchströmkanäle ausbildet, wobei die die Dichtzone des Dichtkörpers enthaltende konische Erweiterung bis zu dessen Innengewindeabschnitt geführt ist und daß der Verteilerringraum in axialer Richtung von der Erweiterung und dem Stirnende des hülsenförmigen Schaftes des Mündungsstücks begrenzt ist. Der Verteilerringraum ent-

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steht also lediglich dadurch, daß der hülsenförmige Schaft des Mundstücks eine Länge aufweist, die geringer ist als die freie Innenlänge des Aufnähmeraums.

Die drei speziellen, mit ihren Vorteilen geschilderten, im Rahmen der Erfindung liegenden Ausbildungen des Schneckenkopfes werder als beispielhafte Verwirklichungen der Erfindung nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Schneckenkopf mit Rückströmsperre einer ersten Ausführung,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Längsschnittdarrteilung eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine entsprechende Längssch'.^ ttdarstellUiig gemäß Fig. 1 eines dritten Ausführungsbeispiels und

Fig. 6 einen Querschnitt gtmäß Schnittlinie VI-Vi in Fig. 5.

Bei allen Ausführungen ist mit der Bezugsziffer 10 ein Zylinder und mit 11 ein Zylinderkopfdeckel bezeichnet,

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in dessen Innengewinde 12 die - nicht dargestellte - Spritz- | düse eingesetzt wird. Im Zylinder 10 ist eine Schnecke 13 § in Richtung der Längsachse A verschieblich und um die Achse A !■■ rotierbar beweglich angeordnet. In einem vorderen Endabschnitt besitzt die Schnecke 13 ein Innengewinde 14, in i welches ein Außengewindezapfen 15 eines in seiner Gesamt- | heit mit 16 bezeichneten Schneckenkopfes, diesen mit der | Schnecke 13 fest verbindend, eingeschraubt werden kann. \ Bei den Ausführungsbeispielen ist der Außengewindezapfen 15 | einstückiger Bestandteil eines Ventilkörpers 17. i

Der Ventilkörper 17 besitzt auf Teilen seiner Länge .'

in Richtung der Achse A eine zylindrische Außenmantel- i

fläche 18, die mit der Innenmantelfläche 19 des Zylinders 10 | eine Gleitpaarung eingeht. Zugleich bewirkt der die Außenmantelfläche 18 aufweisende Abschnitt des Dichtkörpers 17

eine frontseitige Sperrung des Zylinderraums 20. Im Be- \

reich zwischen dem Abschnitt mit der Außenmantelfläche 18 )

und dem Stirnende 21 der Schnecke 13 besitzt der Dichtkörper %

17 mehrere über seinen Umfang verteilt angeordnete Stich- |

kanäle 22, die in einem zur Achse A konzentrischen Bereich \

in einen zentralen Einlaufkanal 23 einmünden. Die aus dem !

Zylinderraum 20 zur Spritzdüse hin geförderte Spritzmasse |

nimmt ihren Weg also durch die Stichkanäle 20 in den ξ

zentralen Einlaufkanal 23. ^v

Der Schneckenkopf 16 besteht außer aus dem Dichtkörper 17 aus einem Mundstück 24 und einem Torpedo 25
als Dichtkörper. Wie ersichtlich, besitzt der Dichtkörper 17
einen Innengewindeabschnitt 26, der mit einem Außengewinde 27

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des Mundstücks 24 verbindend zusammenwirkt. Das Außengewinde 27 ist Bestandteil eines etwa hülsenförmigen Abschnitts 28 des Mundstücks 24.

Der Torpedo 25 ist in einem gegenüber dem zentralen Einlaufkaial 23 und einer Austrittsmündung 29 (die zum Ansatz eines Schraubendreherwerkzeugs einen Innensechskant aufweist) erweiterten Aufnahmeraum 30 aufgenommen. Innerhalb dieses Aufnahmeraums 30 kann sich der Torpedo 25 in Richtung der Längsachse A unter Einfluß der jeweiligen Druckverhältnisse frei bewegen. In den Fig. 1, 3 und 5 ist die Schließ- oder Sperrstellung des Torpedos in seiner der Schnecke 13 zugewandten Endlage dargestellt. Diese Sperrstellung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine endseitige Kegelfläche 31 des Torpedos 25 dichtend mit einer sich kegelig erweiternden Innenfläche oder -wandung 32 zusammenwirkt, die sich als Erweiterung des zentralen Einlaufkanals 23 zum Aufnahmeraum 30 darstellt. Die Kegelwinkel der Flächen 31 und 32 können, wie insbesondere in Fig. 1 angedeutet, unterschiedlich sein, wobei der Stirnbereich des Torpedos 25 zweckmäßig einen kleineren Kegelwinkel besitzt.

Bei allen Ausführungen ist der Aufnahmeraum 30 über den größten Anteil seiner Länge von der Innenwandung des mit dem Dichtkörper 31 verschraubten Mundstückes ausgebildet. Bei allen Ausführungen sind Axialführungsflachen daher an der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 28 des Mundstücks 24 ausgebildet.

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Bei einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ist der Torpedo als durch allseits glatte Oberfläche begrenzter vollwandiger rotationssymmetrischer Körper ausgebildet. Befindet sich seine äußere Stirnseite 34 in Anlage an einem dreifach vorgesehenen Anschlag 35,
so sind Durchströmkanäle 36 freigegeben. Diese Durchströmkanäle 36 sind ausschließlich in die Innenwand des Mundstückes 24 eingearbeitet, erstrecken sich im wesentlichen in dessen Axialrichtung und sind in symmetrischer Anordnung in dreifacher Anzahl vorgesehen. Der Zufluß der Spritzmasse vom zentralen Einlaufkanal 23 zu den Durchströmkanälen 36 wird in der vorderen Endstellung des Torpedos 25 durch Freigabe eines kegelstumpfringförmigen Raumes ermöglicht, der sich bei der Entfernung der Dichtflächen 31 und 32 voneinander ergibt. Dies ist bei allen Ausführungen gleichermaßen der Fall. In Umfangsrichtung betrachtet - vgl. Fig. 2 ist jeweils zwischen zwei Durchströmkanälen 36 eine teilzylindrische Führungsfläche 33 als Gleitfläche für den
Torpedo 25 ausgebildet.

Bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 ist die
Anordnung so getroffen, daß die Innenwandung 33 des hülsenförmigen Abschnitts 28 des Mundstückes 24 vollzylindrisch ausgebildet ist, während die Durchströmkanäle 36 als sich im wesentlichen axial über die Oberfläche des Torpedos 25 erstreckenden Nuten ausgebildet sind. Jeweils zwischen zwei Nuten befinden sich, in Umfangsrichtung betrachtet (Fig. 4) teiizylindrische Führungsflächen 39 an der Oberfläche des Torpedos 25. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enden schneckenseitig die Nuten 36 noch innerhalb des zylindrischen Abschnitts

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des Torpedos 25 und münden in einen Verteilerringraum 40 ein, der in Richtung der Schnecke 13 axial durch eine Verlängerung der Fläche 32 und in Richtung der Schneckenkopfspitze durch die Stirnfläche 41 des hülsenförmigen Abschnittes 28 des Mundstücks 24 begrenzt ist. Diese Ausführung ermöglicht eine völlig glattflächige Innenwandung 33 innerhalb des Mundstückes 24.

Die dritte, in den Fig. 5 und 6 dargestellte Variante sieht auch den anhand der Fig. 3 beschriebenen Verteilerringraum 40 vor, der jedoch mit in den Torpedo 25 eingebrachten, in o?ne zentrale Bohrung 42 mündenden Stichkanälen in Verbindung steht. Diese Ausführungsform ist insofern besonders einfach, als die Bohrungen 42 und 43 im wesentlichen die einzigen Maßnahmen zur Bildung von Durchströmkanälen sind, während sowohl die Oberfläche des zylindrischen Abschnittes des Torpedos 25 also auch die innere Oberfläche des hülsenförmigen Abschnittes 28 des Mundstücks 42 vollumlaufende Führungsflächen ausbilden, die besonders einfach hergestellt werden können und weil in der vorderen, schnec.kenkopfspitzenseitigen, Endlage des Torpedos die zentrale Bohrung 42 im Deckungsbereich des Mündungsquerschnittes liegt, so daß keine hier auslaufenden Nutendabschnitte anzubringen sind, wie dies bei den Nutendabschnitten 36a bei den beiden anderen Ausführungen der Fall ist.

Wie ersichtlich, besitzt jede der drei beispielhaft geschilderten Ausführungsmöglichkeiten einer Rückströmsperre nach der Erfindung spezielle, insbesondere fertigungstechnische Vorteile bei prinzipiell gleicher hervorragender

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Claims (9)

Ansprüche:

1. Schneckenkopf mit einer Rückströmsperre für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine mit einem relativ zum Schneckenkopf axial beweglichen Sperrkörper, dessen vordere, Durchströmkanäle freigebende, Endlage von einem Anschlag begrenzt ist und der in seiner der Schnecke zugewandten Sperrstellung den Rückstrom der Spritzmasse in den Zylinderraum durch Anlage wenigstens einer am Sperrkörper ausgebildeten Dichtzone an einer Dichtzone eines Dichtkörpers versperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (17) mit seiner Mantelfläche (18) an der Innenwand (19) des Zylinders (10) geführt ist und einen zentralen Einlaufkanal (2.3) besitzt, der über wenigstens einen Stichkanal (22) mit dem Zylinderraum (20)

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verbunden ist, daß sich der zentrale Einlaufkanal (233 zur Schneckenkopfspitze hin zu einem Aufnahmeraum (30) erweitert, daß als Sperrkörper ein mindestens über Teile seines Außenmantels axial geführter Torpedo (25) in dem Aufnahmeraum (30) aufgenommen ist und daß mit dem Dichtkörper (17) ein Mundstück (24) verbunden ist, welches den Anschlag (35) für die vordere Endlage des Torpedos (25) aufweist.

2. Schneckenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schnecke (13) zugewandte Stirnseite des Torpedos (25) mit einer sich im Übergangsbereich zum zentralen Einlaufkanal (23) zum Aufnahmeraum (30) erweiternden Wandung (bei 32) des Dichtkörpers (17) in der sperrenden Endlage als Dichtung zusammenwirkt.

3. Schneckenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Aufnahmeraums (30) mindestens auf Teilen ihrer Längs- und Umfangsausdehnung Führungsflächen (33) für den Torpedo (25) einerseits und Kanalanordnungen (36, 36a) andererseits aufweist.

4. Schneckenkopf nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (36) durch die glatte, zylindrische Oberfläche eines rotationssymmetrischen Torpedos (25) und in die Wandung des Aufnahmeraums (30) eingebrachte, im wesentlichen axial verlaufende, Nuten gebildet sind.

5. Schneckenkopf nach Anspruch 1 oder 3, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (36) durch die
glatte, zylindrische Wandung des Aufnahmeraums (30) und
in den Mantel des Torpedos (25) eingebrachte, im wesentlichen axial verlaufende, Nuten gebildet sind. |

6. Schneckenkopf nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 1 zeichnet, daß die am Mantel des Torpedos (25) vorgesehenen Nuten auf der dem zentralen Einlaufkanal (23)

abgewandten Seite der Dichtung (31, 32) in einen im Aufnahmeraum (30) vorgesehenen Verteilerringraum (40) einmünden. J

7. Schneckenkopf nach Anspruch 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (36) im wesentlichen innerhalb des Torpedos (25) angeordnet sind, wobei j ein zentraler Kanal (42) vorgesehen ist, der über wenigstens

einen Stichkanal (43) mit einem im Aufnahmeraum (30) vorgesehenen Verteilerringraum (40) verbunden ist. I

8. Schneckenkopf nach Anspruch I, dadurch gekenn- |

zeichnet, daß das Mundstück (24) einen etwa hülsenförmigen jl

ti Schaft (28) mit Außengewinde (27) zum Einschrauben in einen §

Innengewindeabschnitt (26) des Dichtkörpers (17) aufweist |§

und daß die Innenwandung des hülsenförmigen Schaftes (28) sf

die Führungsflächen (33) für den Torpedo (25) und/oder die |i

Durchströmkanäle (36) ausbildet. I

9. Schneckenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dichtzonen (32) des Dichtkörpers (17)
enthaltende konische Erweiterung bis zu dessen Innengewindeabschnitt (26) geführt ist und daß der Verteilerringraum (40)

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in axialer Richtung von der Erweiterung und dem Stirnende (41) des hülsenförmigen Schaftes (28) des Mundstücks (24) begrenzt ist.