Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Spritzlinqen im Spritzgußverfahren, insbesondere von Zahnbürsten oder ZahnburstenkorpernMethod and device for producing injection molds by injection molding, in particular toothbrushes or toothbrush bodies
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Spritzlingen im Spritzgußverfahren, insbesondere von Zahnbürsten oder Zahnburstenkorpern.The present invention relates to a method and a device for producing injection molded parts, in particular toothbrushes or toothbrush bodies.
Beim Kunststoffspritzgießen kann es wünschenswert sein, pumpfähige Zusatzstoffe (flüssig, pastös, thermoplastisch, etc.) an verschiedenen Stellen des Formmasseleitsystems der Formmasse zuzuführen. In der Regel wird dabei ein bestimmbares, vorzugsweise ein konstantes Verhältnis von Zusatzstoff-Volumenstrom zu Formmasse-Volumenstrom zu jedem Zeitpunkt der Beimischung angestrebt. Allerdings ist der Formmasse-Volumenstrom nicht konstant über der Zeit, weshalb auch der Zusatzstoff-Volumenstrom entsprechend variiert werden müßte. Dies erfolgt aber bei den derzeit bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht.In plastic injection molding, it may be desirable to add pumpable additives (liquid, pasty, thermoplastic, etc.) to the molding compound at various points in the molding compound control system. As a rule, a determinable, preferably a constant ratio of additive volume flow to molding material volume flow is aimed at at any time of the admixture. However, the molding material volume flow is not constant over time, which is why the additive volume flow would also have to be varied accordingly. However, this does not take place in the currently known methods and devices.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Zusatzstoffen beim Kunststoffspritzgießen bekannt, bei denen Zusatzstoffe entweder in einem vorgeschalteten Vorgang in die Formmasse eingearbeitet (Compoundieren) oder die Zusatzstoffe der Formmasse vor oder während der Plastifizierung zugeführt (Masterbatch-Prozess) werden. Im ersten Fall fließt in jedes Spritzaggregat nur ein verarbeitungsfertiges Material ein. Im zweiten Fall werden die granulat- oder pulverförmigen Zusatzstoffe mit der Formmasse vermischt und so dem Spritzaggregat zugeführt. Ferner ist es bekannt, pumpfähige Zusatzstoffe beispielsweise über Schlauchpumpen direkt in den Spritzzylinder hinein zu fördern. Dies erfolgt in der Regel in der Nähe des Einzugs, d.h. an der Stelle, wo die Formmasse eingespeist wird.Methods and devices for metering additives in plastic injection molding are known from the prior art, in which additives are either incorporated into the molding compound in a preceding process (compounding) or the additives are added to the molding compound before or during plastication (masterbatch process). In the first case, only one material ready for processing flows into each injection unit. In the second case, the granular or powdery additives are mixed with the molding compound and thus fed to the injection unit. It is also known to convey pumpable additives directly into the injection cylinder, for example via peristaltic pumps. This is usually done near the feeder, i.e. at the point where the molding compound is fed.
Für das Spritzgießen mit flüssigen Ausgangskomponenten gilt sinngemäß dasselbe. Auch hier werden Zusatzstoffe der Formmasse zu verschiedenen Zeitpunkten vor der Verarbeitung beigemischt. Dies geschieht häufig vor dem Injektionsaggregat.The same applies analogously to the injection molding with liquid starting components. Here, too, additives are added to the molding compound at various times before processing. This often happens before the injection unit.
So beschreibt beispielsweise die WO 00/40389 A1 eine Spritzgießmaschine zum Herstellen von Spritzlingen, insbesondere Zahnbürsten, wobei die Spritzgießmaschine ein Spritzgießwerkzeug und eine Spritzeinheit mit einem Schneckenkolbenextruder oder dergleichen Fördereinrichtung aufweist. Von der Spritzeinheit führen Verteilerkanäle zu den einzelnen Formhohlräumen. An die Verteilerkanäle oder die Formhohlräume sind eine oder mehrere
Zuführungen für wenigstens einen Zusatzstoff, z.B. flüssige Farbe, angeschlossen. Die Zuführung' des Zusatzstoffes umfaßt dabei eine Zuführleitung, eine Pumpe sowie einen Vorratsbehalter für den Zusatzstoff. Die Pumpe ist dabei als eigenständige Förder- und Dosierpumpe ausgebildet. Die Dosierung des Zusatzstoffes erfolgt kontinuierlich oder intermittierend.For example, WO 00/40389 A1 describes an injection molding machine for producing molded parts, in particular toothbrushes, the injection molding machine having an injection molding tool and an injection unit with a screw-type piston extruder or similar conveying device. Distribution channels lead from the injection unit to the individual mold cavities. One or more are attached to the distribution channels or the mold cavities Feeders for at least one additive, for example liquid paint, connected. The supply 'of the additive thereby comprises a supply conduit, a pump and a storage vessel for the additive. The pump is designed as an independent feed and metering pump. The additive is dosed continuously or intermittently.
Nachteil des beschriebenen Standes der Technik ist es, daß bei den gängigen Verfahren Einschränkungen beim Zuführen von Zusatzstoffen bestehen. Insbesondere bestehen bei den beschriebenen Verfahren Einschränkungen beim Zuführen eines oder mehrerer Zusatzstoffe zu einem Formmassestrom in der Art, daß gleichzeitig getrennte Formmasseteilströme mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund der Zusatzstoffe entstehen. Dies wird derzeit häufig nur durch eine entsprechende Vervielfachung der Spritzaggregate und deren vor- und nachgeschalteten Einrichtungen erreicht.A disadvantage of the prior art described is that there are restrictions on the addition of additives in the conventional processes. In particular, in the described processes there are restrictions when one or more additives are added to a molding material stream in such a way that separate molding material partial streams with different properties are formed at the same time due to the additives. This is currently often only achieved by a corresponding multiplication of the injection units and their upstream and downstream devices.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Dosieren von Zusatzstoffen beim Kunststoffspritzgießen zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Dabei soll in Erweiterung der herkömmlichen Verarbeitungsabläufe von Com- pounds, Masterbatches oder Flüssigadditiven eine verbesserte Dosiermöglichkeit für Zusatzstoffe geschaffen werden, die einfach und kostengünstig ist.The present invention is therefore based on the technical object of providing an improved method and an improved device for metering additives in plastic injection molding, which avoid the disadvantages of the prior art. In addition to the conventional processing of compounds, masterbatches or liquid additives, the aim is to create an improved dosing option for additives that is simple and inexpensive.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen von Spritzlingen im Spritzgußverfahren, insbesondere von Zahnbürsten oder Zahnburstenkorpern, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Herstellen von Spritzlingen, insbesondere von Zahnbürsten oder Zahnburstenkorpern, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a method for producing injection moldings by injection molding, in particular toothbrushes or toothbrush bodies, with the features of patent claim 1 and a device for producing injection molding, in particular toothbrushes or toothbrush bodies, with the features of patent claim 3. Advantageous refinements and developments of the invention are described in the subclaims.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zum einen, daß herkömmliche Compound- oder Masterbatch-Verarbeitung hierdurch ersetzt werden können. Ferner wird durch die Erfindung der Wechsel von Zusatzstoffen im Produktionsprozeß vereinfacht, da nur Bereiche des Formmasse-Leitsystems gespült werden müssen. Thermisch empfindliche Zusatzstoffe können durch die Erfindung schonender verarbeitet werden, indem ihre Zudosierung zur Formmasse möglichst nahe an der Kavität erfolgt. Außerdem können scherempfindliche Zusatzstoffe an einer Aufbereitungsschnecke
vorbeigeleitet werden. Schließlich können Spritzgußprodukte mit unterschiedlichen Materialeigenschaften bei Injektion nur eines Grundmaterials simultan erzeugt werden.One advantage of the method and the device according to the invention is that conventional compound or masterbatch processing can be replaced thereby. Furthermore, the invention simplifies the change of additives in the production process, since only areas of the molding compound control system have to be rinsed. The invention can be used to process thermally sensitive additives more gently by adding them to the molding composition as close as possible to the cavity. In addition, shear-sensitive additives can be used on a processing screw be directed past. Finally, injection molded products with different material properties can be produced simultaneously with the injection of only one base material.
Als Zusatzstoffe kommen dabei flüssige Farbe, Granulat, Pulver, Metallplättchen, Verstärkungsmaterialien, Entformungsmittel, Treibmittel, Weichmacher, Härter oder andere in Frage.Liquid paint, granulate, powder, metal platelets, reinforcing materials, mold release agents, blowing agents, plasticizers, hardeners or others are suitable as additives.
Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt dabei keine aufwendige Regelung, da die Zudo- sierung durch direkte Koppelung an die Bewegung des Spritzaggregatzylinders erfolgt. Dabei sind die Verhältnisse der Stoffströme von Spritzzyklus zu Spritzzyklus reproduzierbar. Außerdem kann der zeitliche Verlauf des Verhältnisses der Stoffströme, d.h. des Formmassestroms und des oder der Zusatzstoff VolumenstromsΛ/olumenströme, vorher festgelegt werden.The method according to the invention does not require any complex regulation, since the metering takes place through direct coupling to the movement of the injection unit cylinder. The ratios of the material flows from injection cycle to injection cycle are reproducible. In addition, the time course of the ratio of the material flows, i.e. of the molding material flow and the additive (s) volume flow Λ / volume flows, are determined in advance.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die Einfärbung von Kunststoffen während des Spritzgießprozesses geeignet. Als Formmasse kann dabei beispielsweise ungefärbtes Kunststoffmaterial verwendet werden. Als Zusatzstoff kann in diesem Fall ein geeignet fließfähiges Farbkonzentrat dienen.The method according to the invention is particularly suitable for coloring plastics during the injection molding process. For example, undyed plastic material can be used as the molding compound. In this case, a suitable flowable color concentrate can serve as an additive.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Merkmale des Patentanspruchs 2 vor. Dadurch kann beim Wechsel von einem zum nächsten Zusatzstoff, d.h. von einem Produktionszyklus zum nächsten, jeweils das gewünschte Verhältnis Formmasse/Zusatzstoff eingestellt werden.An advantageous embodiment of the method according to the invention provides the features of claim 2. This means that when changing from one additive to the next, i.e. from one production cycle to the next, the desired ratio of molding compound / additive can be set.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kunststofspritzgießen weist die Merkmale des Patentanspruchs 3 auf.A device according to the invention for plastic injection molding has the features of patent claim 3.
Unter Vernachlässigung von Kompressibilität und Leckagen ist V'zusatz(t) bei der Formmasseförderung proportional zur relativen .Axialgeschwindigkeit zwischen Spritzgießschnek- ke bzw. Einspritzkolben und Zylinder. Dabei ist anzumerken, daß bei einer Spritzgießmaschine mit Einspritzschnecke die Schnecke in Verbindung mit der Rückstromsperre genauso als Verdrängerkolben wirkt, wie der Einspritzkolben bei einer Kolbenspritzgießmaschine. Daher wird im folgenden vereinfacht und zusammenfassend für beide Varianten der Begriff Einspritzkolben verwendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt die Kolbenbewegung des Spritzaggregats aus, um einen Zusatzstoff-Volumenstrom V'ZUsatz(t) zu fördern und um
gleichzeitig ein bestimmbares und reproduzierbares Verhältnis zwischen V'Zusatz(t) und dem Formmasse-Volumenstrom V'Fθr masse(t) zu erzielen.Neglecting compressibility and leakages, V'addition (t) is proportional to the relative amount when molding material is conveyed . Axial speed between the injection molding screw or injection piston and cylinder. It should be noted that in an injection molding machine with an injection screw, the screw, in conjunction with the non-return valve, acts as a displacement piston in the same way as the injection piston in a piston injection molding machine. Therefore, the term injection piston is used in the following in a simplified and summarized manner for both variants. The device according to the invention uses the piston movement of the injection unit in order to promote and around an additive volume flow V ' ZUsa tz (t) at the same time to achieve a determinable and reproducible ratio between V ' additive (t) and the molding material volume flow V' F r r mass (t).
Ein einfachwirkender Fluidzylinder, dessen Gehäuse und Kolbenstange mittelbar oder unmittelbar an Zylinder und Lagerblock angelenkt sind, kann die Kolbenbewegung des Spritzaggregats nutzen, um als Förderbewegung für Zusatzstoffe zu dienen. Hierdurch kann ein Zusatzstoff-Volumenstrom V'Zusalz(t) aus einem entsprechenden Vorratsbehalter zu einer oder mehreren Zudosierstellen gefördert werden. Dazu muß mindestens eine Zulauf- und eine Ablaufleitung vorgesehen sein, die jeweils mindestens ein Rückstromventil aufweist, wie es für Kolbenpumpsysteme die Regel ist.A single-acting fluid cylinder, the housing and piston rod of which are articulated directly or indirectly to the cylinder and bearing block, can use the piston movement of the injection unit to serve as a conveying movement for additives. In this way, an additive volume flow V ' salting (t) can be conveyed from a corresponding storage container to one or more metering points. For this purpose, at least one inlet and one outlet line must be provided, each of which has at least one backflow valve, as is the rule for piston pump systems.
Die Zudosierung des Zusatzstoffs zum Formmassestrom erfolgt dabei von der Ablaufleitung des Förderzylinders für Zusatzstoffe über eine Zudosierleitung, die als Rohr- oder Schlauchsystem ausgebildet sein kann. Die Zudosierung kann dabei an einer oder mehreren beliebigen Stellen des Formmasseleitsystems erfolgen, wo die Volumenströme vereinigt werden.The addition of the additive to the molding material flow takes place from the discharge line of the feed cylinder for additives via a metering line, which can be designed as a pipe or hose system. The metering can take place at one or more arbitrary points in the molding compound control system, where the volume flows are combined.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mehrfach angeordnet werden, wodurch mehrere Zusatzstoffe getrennt voneinander synchron gefördert werden können. Diese können einzelnen Teilströmen der Formmasse, die zuvor aufgeteilt worden sind, beigemischt werden. Beispielsweise können so bei einer Mehrfach-Spritzgußform einzelne Kavitäten oder Kavitätengruppen in verschiedenen Farben abgespritzt werden, ohne daß pro Farbe je ein separates Spritzaggregat und je ein eigenes Formmasseleitsystem notwendig sind.The device according to the invention can also be arranged several times, as a result of which several additives can be conveyed synchronously separately from one another. These can be admixed to individual partial flows of the molding compound which have previously been divided. For example, in the case of a multiple injection mold, individual cavities or groups of cavities can be sprayed in different colors without the need for a separate injection unit and a separate molding compound control system for each color.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht die Merkmale des Patentanspruchs 4 vor. Die Kopplung kann dabei vorteilhafterweise entweder gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5, beispielsweise mittels einer starren Hebelverbindung, oder aber gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6, beispielsweise über ein Hebelsystem mit veränderbarem Hebelverhältnis erfolgen.An advantageous embodiment of the device according to the invention provides the features of claim 4. The coupling can advantageously take place either according to the features of claim 5, for example by means of a rigid lever connection, or according to the features of claim 6, for example via a lever system with a variable lever ratio.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht die Merkmale des Patentanspruchs 7 vor. Dabei werden beispielsweise ein erster Hydraulikzylinder zum Erzeugen eines Hydraulikdrucks und ein zweiter Hydraulikzylinder zum Betätigen des Förderzylinders vorgesehen, wobei das Verhältnis von Kolbenquerschnittsfläche zu Kolbenstangenquerschnittsfläche bei beiden Hydraulikzylindern gleich ist. Das ist die Voraussetzung, damit sich das Hydrauliksystem nicht blockiert. Besonders vorteilhaft bei dieser
Ausführungsform ist es, daß der Förderzylinder und das Spritzaggregat räumlich voneinander entkoppelt sind.A further advantageous embodiment of the device according to the invention provides the features of claim 7. For example, a first hydraulic cylinder for generating a hydraulic pressure and a second hydraulic cylinder for actuating the delivery cylinder are provided, the ratio of piston cross-sectional area to piston rod cross-sectional area being the same in both hydraulic cylinders. This is the prerequisite so that the hydraulic system is not blocked. Particularly advantageous with this Embodiment is that the delivery cylinder and the injection unit are spatially decoupled from one another.
Noch eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zum Kunststoffspritzgießen sieht die Merkmale des Patentanspruchs 8 vor. Die mittelbare Ankopplung des Förderzylinders an das Spritzaggregat erfolgt dabei mittels Keilflächen. In diesem Fall hängt das Volumenverhältnis q (Verhältnis zwischen Zusatzstoff-Volumenstrom und Formmasse-Volumenstrom) außer von den Kolbenquerschnitten vom Keilwinkel ab.Another advantageous embodiment of the device for plastic injection molding provides the features of claim 8. The delivery cylinder is indirectly coupled to the injection unit by means of wedge surfaces. In this case, the volume ratio q (ratio between additive volume flow and molding material volume flow) depends on the wedge angle apart from the piston cross sections.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:Further refinements and advantages of the invention are explained by the description of the following exemplary embodiments with reference to the attached drawings. In it show:
Fig. 1 eine schematische Detailansicht einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;Figure 1 is a schematic detailed view of a first advantageous embodiment of the present invention in section.
Fig. 2 eine schematische Detailansicht einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;Figure 2 is a schematic detailed view of a second advantageous embodiment of the present invention in section.
Fig. 3 eine schematische Detailansicht einer dritten vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;3 shows a schematic detailed view of a third advantageous embodiment of the present invention in section;
Fig. 4a, 4b eine schematische Ansicht eines Spritzaggregats in zwei Arbeitszuständen.4a, 4b a schematic view of an injection unit in two working states.
In den folgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following exemplary embodiments, identical or similar components are provided with the same reference symbols.
Figuren 4a und 4b zeigen zwei Bewegungszustände eines Spritzaggregats 34. Der Fόrm- masse-Volumenstrom V'Fθrmmasse(t) kommt durch eine lineare Relativbewegung von Einspritzkolben (Einspritzschnecke) 31 , angekoppelt an den Lagerblock 7 und Spritzaggregatzylinder 9 zustande. Die Einspritzschnecke 31 weist dabei eine Rückstromsperre 32 mit einer Querschnittsfläche AFκ auf. Das Volumen des geförderten Formmassestroms 33 läßt sich dabei wie folgt berechnen:FIGS. 4a and 4b show two states of motion of an injection unit 34. The volume flow volume V ' Fθ r m mass (t) comes about through a linear relative movement of injection pistons (injection screw) 31, coupled to the bearing block 7 and injection unit cylinder 9. The injection screw 31 has a non-return valve 32 with a cross-sectional area A F κ. The volume of the flow of molding compound 33 can be calculated as follows:
ΔVF0rmmasse « AF X ΔSFK.
wobei ΔSFκ die Verschiebung des Lagerblocks 7 darstellt.ΔVF 0rmmasse «A F X ΔS F K. where ΔS F κ represents the displacement of the bearing block 7.
Fig. 1 zeigt eine schematische Detailansicht einer ersten vorteilhaften Ausführungsform einer Einrichtung zum Fördern und Dosieren von Zusatzstoffen 1 im Schnitt. Dabei weist ein horizontal angeordneter Förderzylinder 2 für Zusatzstoffe einen konzentrisch darin aufgenommenen Kolben 4 auf, der an einem Ende mit einer Kolbenstange 5 verbunden ist. Das in der Darstellung linke Ende des Förderzylinders 2 ist unmittelbar mit einem (nur teilweise dargestellten) Spritzaggregatzylinder 9 über ein Gelenklager 8 verbunden. Die Kolbenstange 5 ist am in der Darstellung rechten Ende mit einem Lagerblock 7 (ebenfalls nur teilweise dargestellt) über ein Gelenklager 6 verbunden.1 shows a schematic detailed view of a first advantageous embodiment of a device for conveying and dosing additives 1 in section. A horizontally arranged feed cylinder 2 for additives has a piston 4, which is concentrically accommodated therein and is connected at one end to a piston rod 5. The left end of the delivery cylinder 2 in the illustration is directly connected to an injection unit cylinder 9 (only partially shown) via a joint bearing 8. The piston rod 5 is connected at the right end in the illustration to a bearing block 7 (likewise only partially shown) via an articulated bearing 6.
Der Förderzylinder 2 für Zusatzstoffe ist über eine Vorratsbehälterleitung 11 und ein Rückschlagventil 12 mit einem Vorratsbehalter 3 für Zusatzstoffe verbunden. Wenn der Kolben 4 sich von links nach rechts bewegt, der Förderzylinder 2 sich also in einem Auffüllvorgang befindet, dann öffnet das Rückschlagventil 12 und der im Vorratsbehalter 3 befindliche Zusatzstoff kann in den Förderzylinder fließen.The feed cylinder 2 for additives is connected via a reservoir line 11 and a check valve 12 to a reservoir 3 for additives. When the piston 4 moves from left to right, that is to say the delivery cylinder 2 is in a filling process, the check valve 12 opens and the additive in the storage container 3 can flow into the delivery cylinder.
Der Förderzylinder 2 ist außerdem mit einer Zudosierleitung 14 über ein Rückschlagventil 13 mit einer nicht dargestellten Zudosierstelle verbunden. Dabei ist das Rückschlagventil 13 während des Auffüllvorgangs des Förderzylinders 2 geschlossen. Während des Zudosier- vorgangs hingegen, d. h. wenn sich der Kolben 4 in Fig. 1 im Förderzylinder 2 von rechts nach links bewegt, öffnet das Rückschlagventil 13 und der Zusatzstoff kann so über die Zudosierleitung 14 zur Zudosierstelle gelangen.The feed cylinder 2 is also connected to a metering line 14 via a check valve 13 with a metering point, not shown. The check valve 13 is closed during the filling process of the feed cylinder 2. In contrast, during the metering process, i. H. If the piston 4 in FIG. 1 moves from the right to the left in the feed cylinder 2, the check valve 13 opens and the additive can thus reach the metering point via the metering line 14.
Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist die Längsachse 29 des Förderzylinders 2 parallel zu der Längsachse 30 der Kolbenstange 10 des Spritzaggregatzylinders 9 angeordnet. Das stimmt allerdings nur bei horizontal angeordneten Spritzaggregaten. Dadurch liegt die Bewegungsachse des Kolbens 4 des Förderzylinders 2 parallel zur Bewegungsachse des nicht dargestellten Einspritzkolbens des Spritzaggregatzylinders 9. Daher führt der Kolben 4 in diesem Ausführungsbeispiel die gleiche Relativbewegung wie der Einspritzkolben aus. Dabei wird ein Zusatzstoff-Volumenstrom V'Zusatz(t) mit V'ZuSatz(t)Λ 'Formmasse(t) = q - const. gefördert, wobei q, abgesehen von Leckage und Kompressibilität, gleich dem Verhältnis von Kolbenfläche des Kolbens 4 zur Einspritzkolbenfläche ist.As can also be seen in FIG. 1, the longitudinal axis 29 of the delivery cylinder 2 is arranged parallel to the longitudinal axis 30 of the piston rod 10 of the injection unit cylinder 9. However, this is only true with horizontally arranged injection units. As a result, the axis of movement of the piston 4 of the delivery cylinder 2 is parallel to the axis of movement of the injection piston (not shown) of the injection unit cylinder 9. Therefore, the piston 4 executes the same relative movement as the injection piston in this exemplary embodiment. In this case, an additive-flow rate V 'is Zusa tz (t) with V' ZuS atz (t) Λ 'F o r m ma sse (t) = q - const. promoted, where q, apart from leakage and compressibility, is equal to the ratio of the piston area of the piston 4 to the injection piston area.
Fig. 2 zeigt eine schematische Detailansicht einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform einer Einrichtung zum Fördern und Dosieren von Zusatzstoffen 1 im Schnitt. Dabei weist ein
horizontal angeordneter Förderzylinder 2 einen Kolben 4 auf, der an einem Ende mit einer Kolbenstange 5 verbunden ist. Das in der Darstellung linke Ende des Förderzylinders 2 ist unmittelbar mit einem (nur teilweise dargestellten) Spritzaggregatzylinder 9 über ein Gelenklager 8 verbunden.2 shows a schematic detailed view of a second advantageous embodiment of a device for conveying and metering additives 1 in section. This instructs horizontally arranged delivery cylinder 2 on a piston 4, which is connected at one end to a piston rod 5. The left end of the delivery cylinder 2 in the illustration is directly connected to an injection unit cylinder 9 (only partially shown) via a joint bearing 8.
Die Kolbenstange 5 weist an ihrem in der Darstellung rechten Ende ein Gelenk 17 auf, das mit einem Kipphebel 19 verbunden ist. Der Kipphebel 19 weist dabei eine Gesamtlänge l2 und eine obere Hebellänge ^ auf, die zwischen dem Gelenk 17 und einem weiteren Gelenk 18 gemessen ist. Der Kipphebel 19 ist um einen Winkel φ zur Senkrechten 27 gekippt.The piston rod 5 has at its right end in the illustration a joint 17 which is connected to a rocker arm 19. The rocker arm 19 has a total length l 2 and an upper lever length ^, which is measured between the joint 17 and another joint 18. The rocker arm 19 is tilted by an angle φ to the vertical 27.
Das untere Ende des Kipphebels ist über ein Gelenk 16 mit einem Stößel 15 verbunden. Der Stößel 15 ist wiederum an seinem zweiten Ende über ein Gelenk 6 mit dem nur teilweise dargestellten Lagerblock 7 verbunden.The lower end of the rocker arm is connected to a plunger 15 via a joint 16. The plunger 15 is in turn connected at its second end via a joint 6 to the bearing block 7, which is only partially shown.
Der Förderzylinder 2 für Zusatzstoffe ist über eine Vorratsbehälterleitung 11 und ein Rückschlagventil 12 mit einem Vorratsbehalter 3 für Zusatzstoffe verbunden. Außerdem ist der Förderzylinder 2 mit einer Zudosierleitung 14 über ein Rückschlagventil 13 mit einer nicht dargestellten Zudosierstelle verbunden.The feed cylinder 2 for additives is connected via a reservoir line 11 and a check valve 12 to a reservoir 3 for additives. In addition, the feed cylinder 2 is connected to a metering line 14 via a check valve 13 with a metering point, not shown.
Die Kopplung des Förderkolbens 4 mit dem Spritzaggregatzylinder 9 und dem Lagerblock 7 erfolgt in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 somit mittelbar über ein Kipphebelsystem. Dadurch kann das Dosierverhältnis q bei unveränderten Kolbenflächen des Förderkolbens 4 und des Spritzaggregatkolbens über eine Veränderung des Hebelarmverhältnisses \2 eingestellt werden. Für kleine Schwenkwinkel φ des Kipphebels 19 ist q während des Förderprozesses annähernd konstant.The coupling of the delivery piston 4 with the injection unit cylinder 9 and the bearing block 7 thus takes place indirectly in the exemplary embodiment according to FIG. 2 via a rocker arm system. As a result, the metering ratio q can be adjusted by changing the lever arm ratio \ 2 with unchanged piston surfaces of the delivery piston 4 and the injection unit piston. For small swivel angles φ of the rocker arm 19, q is approximately constant during the conveying process.
Fig. 3 zeigt eine schematische Detailansicht einer dritten vorteilhaften Ausführungsform einer Einrichtung zum Fördern und Dosieren von Zusatzstoffen 1 im Schnitt. Dabei weist ein horizontal angeordneter erster Hydraulikzylinder 22 einen konzentrisch darin aufgenommenen Kolben 21 auf, der an einem Ende mit einer Kolbenstange 20 verbunden ist. Das in der Darstellung linke Ende des ersten Hydraulikzylinders 22 ist mit einem nur teilweise dargestellten Spritzaggregatzylinder 9 über ein Gelenklager 23 verbunden. Die Kolbenstange 20 des ersten Hydraulikzylinders 22 ist an ihrem rechten Ende mit einem Lagerblock 7 über ein Gelenklager 6 verbunden.
Räumlich vom Spritzaggregat und dem ersten Hydraulikzylinder 22 entkoppelt, ist ein Förderzylinder 2 für Zusatzstoffe mit einem Förderkolben 4 angeordnet. Der Förderkolben 4 ist an einem Ende mit einer Kolbenstange 5 verbunden die gleichzeitig die Kolbenstange eines zweiten Hydraulikzylinders 26 bildet und mit dessen Hydraulikkoiben 28 verbunden ist. Der zweite Hydraulikzylinder 26 dient dabei als Arbeitszylinder und wird über die erste Druckleitung 24 und die zweite Druckleitung 25 mit Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Hydraulikzylinder 22 versorgt.3 shows a schematic detailed view of a third advantageous embodiment of a device for conveying and dosing additives 1 in section. Here, a horizontally arranged first hydraulic cylinder 22 has a piston 21, which is accommodated concentrically therein and is connected at one end to a piston rod 20. The left end of the first hydraulic cylinder 22 in the illustration is connected to an injection unit cylinder 9, which is only partially shown, via a joint bearing 23. The piston rod 20 of the first hydraulic cylinder 22 is connected at its right end to a bearing block 7 via an articulated bearing 6. Decoupled spatially from the injection unit and the first hydraulic cylinder 22, a feed cylinder 2 for additives with a feed piston 4 is arranged. The delivery piston 4 is connected at one end to a piston rod 5 which simultaneously forms the piston rod of a second hydraulic cylinder 26 and is connected to the hydraulic piston 28 thereof. The second hydraulic cylinder 26 serves as a working cylinder and is supplied with hydraulic fluid from the first hydraulic cylinder 22 via the first pressure line 24 and the second pressure line 25.
Der Förderzylinder 2 ist über eine Vorratsbehälterieitung 11 und ein Rückschlagventil 12 mit einem Vorratsbehalter 3 und außerdem über eine Zudosierleitung 14 und ein Rückschlagventil 13 mit einer nicht dargestellten Zudosierstelle verbunden.The feed cylinder 2 is connected via a reservoir line 11 and a check valve 12 to a reservoir 3 and also via a metering line 14 and a check valve 13 to a metering point, not shown.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 stellt einen mechanisch mit dem Spritzaggregat gekoppelten doppelt wirkenden ersten Hydraulikzylinder 22 zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks dar. Der eigentliche Förderzylinder 2 für Zusatzstoffe wird räumlich getrennt über den vom ersten Hydraulikzylinder 22 erzeugten Hydraulikdruck mittels eines zweiten Hydraulikzylinders 26 angetrieben.
The embodiment according to FIG. 3 represents a double-acting first hydraulic cylinder 22 mechanically coupled to the injection unit for generating a hydraulic pressure. The actual delivery cylinder 2 for additives is driven spatially separately by means of a second hydraulic cylinder 26 via the hydraulic pressure generated by the first hydraulic cylinder 22.