WO2011045298A1 - Fluid-injektor - Google Patents

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WO2011045298A1
WO2011045298A1 PCT/EP2010/065247 EP2010065247W WO2011045298A1 WO 2011045298 A1 WO2011045298 A1 WO 2011045298A1 EP 2010065247 W EP2010065247 W EP 2010065247W WO 2011045298 A1 WO2011045298 A1 WO 2011045298A1
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WO
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piston
fluid injector
cavity
fluid
cavity section
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Application number
PCT/EP2010/065247
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Stieler
Original Assignee
Ulrich Stieler Kunststoff Service E.K.
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Publication date
Application filed by Ulrich Stieler Kunststoff Service E.K. filed Critical Ulrich Stieler Kunststoff Service E.K.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703—Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1734—Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703—Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1734—Nozzles therefor
    • B29C2045/1737—Pin-in-sleeve devices

Definitions

  • the present invention is concerned with fluid assisted injection molding, more recently also referred to as "fluid injection technique.”
  • the present invention relates to an improved fluid injector for adding the fluid to a molding material.
  • molding tool Devices and methods for producing moldings by injection molding are well known.
  • the respective material is plasticized in an injection molding machine in an injection unit.
  • the resulting molding compound is then injected into mold cavities (also called “cavities") which are located in a so-called injection molding tool
  • the injection molding tool (hereinafter also referred to as “molding tool”) consists of two detachably interconnected parts which form the cavity in the closed state , The finished molded part can be removed from the cavity by opening the two parts.
  • the injection molding technique finds particular application in the manufacture of molded plastic articles, but is not limited thereto.
  • the cavity containing the molding compound can be supplied with pressurized fluids such as gases, but also liquids. In this way, moldings with cavities or even porous parts such as foams can be obtained.
  • An essential component of a device for fluid-assisted injection molding is the injector for introducing the fluid into the molding compound or into the cavity.
  • the liquid phase is carried out via a so-called gassing point, which can be located either at the feed line of the molding compound to the cavity or directly at the cavity.
  • the fluid is introduced into the supply line or into the cavity via a nozzle at the front end of the fluid injector by opening the nozzle into a corresponding opening in the supply line or the cavity protrudes or otherwise communicates with it.
  • a fluid injector usually has a housing with a cavity to which the fluid is supplied.
  • the cavity opens into a nozzle, via which the fluid is introduced into the mold.
  • the nozzle opening is closed with a valve, for example a needle valve.
  • the valve is retracted to allow access to the nozzle.
  • the nozzle is closed and opened by pulling the valve forwards or backwards.
  • the valve is connected to a piston which is movably arranged in the cavity.
  • bushings In order to be able to connect the cavity to the housing environment, such as further device components, bushings must be provided in the housing of the fluid injector, which permit a corresponding connection. In order to prevent leakage of the fluid through these bushings, these bushings must be sufficiently sealed against the housing environment.
  • the movement of the piston is effected by a drive which is usually housed outside the cavity. It is therefore in the cavity surrounding the housing to provide a piston guide, which allows the connection of the piston located within the cavity with the drive.
  • this can be the piston or an extension thereof you out an opening in the housing out of the cavity.
  • this piston guide must be sufficiently sealed against the cavity environment.
  • the seal is made in fluid injectors of the type described above with conventional "0-ring" seals, which are generally elastomeric, and have been found to overly short the elastomers that make up the "0-ring” seals or long can be attacked by the fluids and the seals are destroyed.
  • this problem is solved by using a pleated membrane made of metal for the sealing of the fluid injector, in particular for sealing it off the piston.
  • the pleated membrane has the form of a tubular bellows.
  • One end of the pleated membrane is connected to the passage for the piston, that is, the piston guide, with a fixed part of the housing, wherein it surrounds the passage and seals against the cavity.
  • the other end is attached to the piston, with the pleated membrane surrounding the piston axially.
  • the pleated membrane When the piston is reciprocated in the axial direction, the pleated membrane is contracted or stretched, similar to a concertina.
  • metal pleat membranes commercially available can be used.
  • FIGURE shows an embodiment of the fluid injector according to the invention.
  • the attached figure shows schematically an embodiment of a fluid injector A according to the invention for introducing fluids into a mold B, in particular for introducing fluids for the fluid-assisted injection molding.
  • the fluid injector A is shown in the closed position, that is, the fluid flow into the mold B is interrupted.
  • the fluid injector A has a housing 1 with a cylindrical cavity 2, in which a piston 3 is arranged to be movable. Between the outer boundary of the cavity 2 and the piston 3, an annular gap 4 is formed.
  • the cavity 2 has a front cavity portion 5 and a rear cavity portion 6, wherein the diameter of the front cavity portion 5 is smaller than the diameter of the rear cavity portion 6.
  • the piston 3 has a smaller diameter than the forward cavity portion 5, whereby the annular gap 4 is formed between the piston 3 and the outer circumference of the cavity 2.
  • the piston 3 has a front piston portion 7 and a rear piston portion 8, which are separated by a transition region 9 from each other.
  • the diameter of the transition region 9 is greater than the diameter of the adjoining piston sections, but smaller than the diameter of the rear cavity section 6.
  • a protrusion 10 projecting into the cavity 2 is produced as a result of the smaller diameter of the front cavity section 5 relative to the diameter of the rear cavity section 6.
  • protrusion 10 is a step.
  • other shapes for projection 10 are readily available, such as a tapered transition region between the rear and front cavity sections 5, 6.
  • the rear end of the cavity 2 is here closed with a sleeve-like closure 1 1, which has a bushing 1 2, such as ne through hole, for receiving the piston and / or for connecting the piston to the outside.
  • the passage 12 is also referred to herein as a "piston guide”.
  • a pleated membrane 13 is provided for sealing off the piston guide from the fluid-carrying cavity 2.
  • one end of the pleated membrane 13 is attached to the closure 11 and comprises the circumference of the piston guide 12.
  • the other end of the pleated membrane 13 is on the piston, here with the surface of the transitional region 9 projecting beyond the circumference of the piston 3, connected.
  • the pleated membrane 13 can simultaneously serve to seal the front cavity portion 5 relative to the subsequent cavity portion. In the closed position, no fluid can then flow into the front cavity section 5.
  • the attachment of the pleated membrane 13 in the region of the piston guide 12 and the piston 3 can be done by welding, soldering, gluing or other familiar to those skilled in the way.
  • the transition region 9 on the piston 3 is in the position which comes to lie in the closed state of the fluid injector in the region of the transition point of the front cavity section 5 to the rear cavity section 6. In this position, the transition region 9 sits in the closed position of the fluid injector on the projection 10.
  • the diameter of the transition region 9 can also be made to fit the diameter of the front cavity section 5, and come to lie in the closed position in a form-fitting manner in the front cavity section 5.
  • the transition region 9 can also have a corresponding conical shape.
  • a circumferential recess may be provided as a seat for the transition region 9.
  • the transition region 9 preferably sits positively in the seat and forms with the pleated membrane 13 a tight seal of the front cavity portion 5 relative to the rear cavity portion. 6
  • the pleated membrane is made of a metal and therefore has a much better mechanical and chemical stability with respect to the fluids which opens into the rear cavity section 6.
  • the folded membrane 13 ensures a secure seal with respect to the piston guide and preferably also with respect to the front cavity section 5.
  • the nozzle 15 is a needle channel having an opening at the front end through which the fluid is introduced into the mold B.
  • the valve 16 is designed as a needle valve having a diameter which is precisely to the diameter of the opening in the needle channel, and in the closed state, the valve 16 closes the nozzle opening tightly.
  • any design of nozzle and valve suitable for the fluid injection technique is applicable to the present invention.
  • the nozzle 15 may be conically tapered downwards.
  • the valve has a corresponding conical shape, with which the valve can form a sealing seat with the nozzle.
  • the front cavity portion 5 that is, the portion that is in contact with the gassing point at which the fluid is introduced into the mold, may be formed of a heat-resistant plastic as indicated in the figure by the Schraffure selectedung.
  • the area of the housing 1 forming the wall of the cavity 2 is made of heat-resistant plastic and the area adjoining the mold.
  • not the entire wall surface of the housing, which surrounds the cavity 2 is made of heat-resistant plastic, but only the front region of the front cavity section 2.
  • a heat-stable plastic for this region of the fluid injector is particularly advantageous, since the plastic melt which is supplied to the mold B, usually has very high temperatures of 250 ° C or more.
  • the use of plastic is advantageous because it is usually a poorer conductor of heat than metal.
  • the fluids that are added are under high pressure, and an increase in the temperature of the fluids should be avoided in order to avoid additional pressure increase or even premature expansion.
  • a heat insulation of the fluid injector at least at the gassing point or in the region which is in direct contact with the molding tool is advantageous because the fluids should preferably have a temperature below 30 ° C.
  • Suitable plastics are polyimide (PI) and polyetheretherketone (PEEK).
  • the piston 3 with device components can be located outside the cavity 2 via the piston guide 1 1.
  • the piston may be connected to a drive, via which the piston 3 can be brought by retracting or advancing in the open or closed position.
  • the plunger 3 with pleated membrane 13 can be withdrawn until the pleated membrane 13, if appropriate, including the transition region 9, comes to rest upstream of the inlet of the fluid supply 4.
  • the fluid can flow freely into the cavity 2 and be supplied via the nozzle 15 of the cavity of the mold B.
  • control unit with the opening and closing of the valve pressure and / or volume flow controlled.
  • fluids with a working pressure of up to 700 bar can be safely added to the mold.
  • the addition of C0 2 is generally carried out at a working pressure of 500 bar and a temperature not exceeding 30 ° C.
  • the fluid injector according to the invention can be integrated in a control valve via which the fluid supply is pressure-controlled.
  • the amount of fluid supplied to the mold is controlled by the amount of pressure applied to the fluid.
  • the present invention thus also covers the Use of the fluid injector according to the invention in such a control valve.
  • Control valves for pressure-controlled fluid supply are known for injection molding.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Faltenmembran (13) als Dichtung in einem Fluidinjektor zur Fluideinleitung für fluidunterstützte Spritzgießverfahren sowie einen Fluidinjektor mit Faltenmembrandichtung.

Description

Fluid-Injektor
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem fluidunterstütztem Spritzgrießen, in letzter Zeit zunehmend auch „Fluidinjektionstechnik" bezeichnet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Fluid-Injektor zur Zusetzung des Fluids zu einer Formmasse.
Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch Spritzgießen sind allgemein bekannt. Dazu wird in eine Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff in einer Spritzeinheit plastifiziert. Die erhaltene Formmasse wird dann in Formhöhlungen (auch „Kavität" bezeichnet), die sich in einem sogenannten Spritzgießwerkzeug befinden, eingespritzt. Das Spritzgießwerkzeug (nachstehend auch „Formwerkzeug" bezeichnet) besteht aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen, die im geschlossenen Zustand die Kavität bilden. Das fertige Formteil kann der Kavität durch Öffnen der beiden Teile entnommen werden.
Die Spritzgießtechnik findet insbesondere Anwendung bei der Herstellung von geformten Kunststoffartikeln, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Für die Herstellung von Formteilen können der die Formmasse enthaltenen Kavität druckbeaufschlagte Fluide wie zum Beispiel Gase, aber auch Flüssigkeiten, zugeführt werden. Auf diese Weise lassen sich Formteile mit Hohlräumen oder auch poröse Teile wie Schaumstoffe erhalten.
Wesentlicher Bestandteil einer Vorrichtung zum fluidunterstützten Spritzgießen ist der Injektor zum Einleiten des Fluids in die Formmasse beziehungsweise in die Kavität.
Die Fl u idei n l eitu n g i n d i e Form masse erfolgt über einen sogenannten Begasungspunkt, der sich entweder an der Zuleitung der Formmasse zur Kavität oder direkt an der Kavität befinden kann. Das Fluid wird in die Zuleitung beziehungsweise in d ie Kavität ü ber eine Düse a m vorderen En de d es Fluidinjektors eingeleitet, indem die Düse in eine korrespondierende Öffnung in der Zuleitung oder der Kavität hineinragt oder auf sonstige Weise damit in Verbindung steht.
Ein Fluidinjektor weist üblicherweise ein Gehäuse mit einem Hohlraum auf, dem das Fluid zugeführt wird. Der Hohlraum mündet in einer Düse, über die das Fluid in das Formwerkzeug eingeleitet wird. Zur Unterbrechung der Fluidzufuhr wird die Düsenöffnung mit einem Ventil, zum Beispiel einem Nadelventil, verschlossen. Zum Öffnen der Düse wird das Ventil zurückgezogen, so dass der Zugang zur Düse freigegeben wird.
Das Schließen und Öffnen der Düse erfolgt durch Vor- beziehungsweise Zurückziehen des Ventils. Hierfür ist das Ventil mit einem Kolben verbunden, der in dem Hohlraum beweglich angeordnet ist.
Um den Hohlraum mit der Gehäuseumgebung verbinden zu können, wie zum Beispiel weiteren Vorrichtungsbauteilen, müssen in dem Gehäuse des Fluidinjektors Durchführungen vorgesehen sein, die eine entsprechende Verbindung erlauben. Um eine Leckage des Fluids durch diese Durchführungen zu vermeiden , müssen diese Durchführungen ausreichend gegenüber der Gehäuseumgebung abgedichtet sein.
Beispielsweise erfolgt die Bewegung des Kolbens durch einen Antrieb der üblicherweise außerhalb des Hohlraums untergebracht ist. Es ist daher in dem den Hohlraum umgebenden Gehäuse eine Kolbenführung vorzusehen, die die Verbindung des innerhalb des Hohlraums befindlichen Kolbens mit dem Antrieb ermöglicht. Üblicherweise kann hierzu der Kolben oder eine Verlängerung davon du rch eine Öffnung im Gehäuse aus dem Hohlraum herausgeleitet werden. Auch diese Kolbenführung muss ausreichend gegenüber der Hohlraumumgebung abgedichtet sein. Üblicherweise erfolgt die Abdichtung in Fluidinjektoren der vorstehend beschriebenen Art mit herkömmlichen„0-Ring"-Dichtungen. Diese bestehen im Allgemeinen aus Elastomeren. Es hat sich gezeigt, dass die Elastomere, aus denen die„0-Ring"-Dichtungen bestehen, über kurz oder lang von den Fluiden angegriffen werden können und die Dichtungen zerstört werden. Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst, indem für die Abdichtung des Fluidinjektors, i n sbeson d ere zu r Abd ichtu n g d er Kol benfü h ru n g , eine Faltenmembran aus Metall eingesetzt wird.
Die Faltenmembran hat die Form eines schlauchartigen Faltenbalgs.
Ein Ende der Faltenmembran ist an der Durchführung für den Kolben, das heißt der Kolbenführung, mit einem feststehenden Teil des Gehäuses verbunden, wobei sie die Durchführung umgibt und diese gegenüber dem Hohlraum abdichtet. Das andere Ende ist am Kolben befestigt, wobei die Faltenmembran den Kolben axial umschließt.
Wird der Kolben in axialer Richtung hin- und herbewegt, wird die Faltenmembran zusammengezogen beziehungsweise gestreckt, ähnlich einer Ziehharmonika.
Für die vorliegende Erfindung können Faltenmembranen aus Metall eingesetzt werden, wie sie im Handel erhältlich sind.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der anliegenden Figur näher erläutert, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidinjektors zeigt.
Es zeigt die anliegende Figur schematisch eine Ausführu ngsform eines erfindungsgemäßen Fluidinjektors A zum Einleiten von Fluiden in ein Formwerkzeug B, insbesondere zur Einleitung von Fluiden für das fluidunterstützte Spritzgießen.
In der Figur ist der Fluidinjektor A in geschlossener Position gezeigt, das heißt der Fluidstrom in das Formwerkzeug B ist unterbrochen.
Der Fluidinjektor A hat ein Gehäuse 1 mit einem zylinderförmigen Hohlraum 2, in dem ein Kolben 3 beweglich angeordnet ist. Zwischen äußerer Abgrenzung des Hohlraums 2 und dem Kolben 3 ist ein Ringspalt 4 ausgebildet.
Der Hohlraum 2 weist einen vorderen Hohlraumabschnitt 5 und einen hinteren Hohlraumabschnitt 6 auf, wobei der Durchmesser des vorderen Hohlraumabschnitts 5 geringer als der Durchmesser des hinteren Hohlraumabschnitts 6 ist. Der Kol ben 3 hat ei n en geri ngeren Du rch messer a ls d er vord ere Hohlraumabschnitt 5, wodurch zwischen Kolben 3 und äußeren Umfang des Hohlraums 2 der Ringspalt 4 gebildet wird.
Auch der Kolben 3 hat einen vorderen Kolbenabschnitt 7 und einen hinteren Kolbenabschnitt 8, die durch einen Übergangsbereich 9 voneinander getrennt sind. Der Durchmesser des Übergangsbereichs 9 ist größer als der Durchmesser der sich daran anschließenden Kolbenabschnitte, aber kleiner als der Durchmesser des hinteren Hohlraumabschnitts 6. An der Stelle der Wandung des Hohlraums 2, an der der hintere Hohlraumabschnitt 6 in den vorderen Hohlraumabschnitt 5 übergeht, befindet sich ein in den Hohlraum 2 hineinragender Vorsprung 10. Vorsprung 10 ergibt sich infolge des geringeren Durchmessers des vorderen Hohlraumabschnitts 5 gegenüber dem Durchmesser des hinteren Hohlraumabschnitts 6. In der Ausführungsform wie sie in der Figur gezeigt ist, ist Vorsprung 10 eine Stufe. Es sind jedoch auch ohne weiteres andere Formen für Vorsprung 10 möglich, wie zum Beispiel ein sich konisch verjüngender Übergangsbereich zwischen dem hinteren und dem vorderen Hohlraumabschnitt 5, 6.
Das hintere Ende des Hohlraums 2 ist hier mit einem hülsenartigen Verschluss 1 1 verschlossen , der eine Durchführung 1 2 , wie ei ne Durchbohrung, zur Aufnahme des Kolbens und/ oder zur Verbindung des Kolbens nach außen aufweist. Die Durchführung 12 wird hier auch als„Kolbenführung" bezeichnet.
Es versteht sich, dass anstelle des hülsenartigen Verschlusses 1 1 ein beliebiger anderer Abschluss, der den Hohlraum 2 nach außen abschließt und der eine Durchführung 12 für den Kolben aufweist, vorgesehen sein kann. Erfind ungsgemäß ist zur Abd ichtu ng der Kolbenführung gegenüber dem fluidführenden Hohlraum 2 eine Faltenmembran 13 vorgesehen.
Wie in der Figur gezeigt, ist ein Ende der Faltenmembran 13 am Verschluss 1 1 befestigt und umfasst den Umfang der Kolbenführung 12. Das andere Ende der Faltenmembran 13 ist am Kolben, hier mit der über den Umfang des Kolbens 3 hinausragenden Fläche des Übergangsbereichs 9, verbunden.
Damit kann die Faltenmembran 13 gleichzeitig zur Abdichtung des vorderen Hohlraumabschnitts 5 gegenüber dem anschließenden Hohlraumabschnitt dienen. In geschlossener Position kann dann kein Fluid mehr in den vorderen Hohlraumabschnitt 5 einströmen.
Die Befestigung der Faltenmembran 13 im Bereich der Kolbenführung 12 sowie am Kolben 3 kann durch Schweißen, Löten, Verkleben oder auf sonstige hierfür Fachleuten geläufige Art und Weise erfolgen. I n der in der Figur gezeigten Ausführungsform befindet sich der Übergangsbereich 9 auf dem Kolben 3 in der Position, die im geschlossenen Zustand des Fluidinjektors im Bereich der Übergangsstelle des vorderen Hohlraumabschnitts 5 zu dem hinteren Hohlraumabschnitt 6 zum Liegen kommt. In dieser Position sitzt der Übergangsbereich 9 in geschlossener Position des Fluidinjektors auf dem Vorsprung 10 auf.
Der Durchmesser des Übergangsbereichs 9 kann auch passgenau zu dem Durchmesser des vorderen Hohlraumabschnitts 5 sein, und in geschlossener Position formschlüssig in den vorderen Hohlraumabschnitt 5 zum Liegen kommen.
Ist die Übergangsstelle zwischen hinteren Hohlraumabschnitt 6 und vorderen Hohlraumabschnitt 5 konisch ausgestaltet, kann auch der Übergangsbereich 9 eine korrespondierende konische Form aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann an der Übergangsstelle in der vorspringenden Wandung des vorderen Hohlraumabschnitts 5 eine umlaufende Aussparung als Sitz für den Übergangsbereich 9 vorgesehen sein. In geschlossener Position des Injektors sitzt dann der Übergangsbereich 9 vorzugsweise formschlüssig in dem Sitz und bildet mit der Faltenmembran 13 eine dichte Abdichtung des vorderen Hohlraumabschnitts 5 gegenüber dem hinteren Hohlraumabschnitt 6.
F ü r d i e vo rliegende Erfindung können handelsübliche Faltenmembranen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu den herkömmlicherweise verwendeten„O- Ring"-Dichtungen, die aus Kunststoff bestehen, besteht die Faltenmembran aus einem Metall . Sie weist daher eine wesentlich bessere mechanische und chemische Stabilität gegenüber den Fluiden auf. Die Zuführung des Fluids erfolgt über eine Fluidzuführleitung 14, die in den hinteren Hohlraumabschnitt 6 mündet.
Auch wenn in geschlossener Position Fluid in dem hinteren Hohlraumabschnitt 6 verbleibt, gewährleistet die Faltenmembran 13 eine sichere Abdichtung gegenüber der Kolbenführung und vorzugsweise auch gegenüber dem vorderen Hohlraumabschnitt 5.
Am vorderen Ende des Hohlraums 2 befindet sich eine Düse 15 und am vorderen Ende des Kolbens 3 ein zu der Düse 15 korrespondierendes Ventil 16. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Düse 15 ein Nadelkanal mit einer Öffnung am vorderen Ende, durch die das Fluid in das Formwerkzeug B eingeleitet wird. Das Ventil 16 ist als Nadelventil ausgestaltet, das einen Durchmesser hat, der passgenau zu dem Durchmesser der Öffnung in dem Nadelkanal ist, und im geschlossenen Zustand schließt das Ventil 16 die Düsenöffnung dicht ab.
Im Prinzip ist für die vorliegende Erfindung jede für die Fluidinjektionstechnik geeignete Ausgestaltung von Düse und Ventil anwendbar.
Beispielsweise kann die Düse 15 konisch nach unten verjüngend ausgestaltet sein. In diesem Fall hat das Ventil eine korrespondierende konische Form, mit der das Ventil einen Dichtsitz mit der Düse bilden kann.
Der vordere Hohlraumabschnitt 5, das heißt der Abschnitt, der mit dem Begasungspunkt, an dem das Fluid in das Formwerkzeug eingeleitet wird, in Kontakt ist, kann aus einem hitzestabilen Kunststoff gebildet sein wie es in der Figur durch die Schraffuränderung angedeutet ist. Gemäß der in der Figur gezeigten Ausführungsform ist der Bereich des Gehäuses 1 , der die Wandung des Hohlraums 2 bildet, aus hitzebeständigen Kunststoff gebildet sowie der Bereich, der an das Formwerkzeug anschließt.
In einigen Ausführungsformen ist nicht die gesamte Wand ungsfläche des Gehäuses, das den Hohlraum 2 umgibt, aus hitzestabilem Kunststoff, sondern lediglich der vordere Bereich des vorderen Hohlraumabschnitts 2.
Die Verwendung eines hitzestabilen Kunststoffes für diesen Bereich des Fluidinjektors ist besonders vorteilhaft, da die Kunststoffschmelze, die dem Formwerkzeug B zugeführt wird, üblicherweise sehr hohe Temperaturen von 250 °C oder mehr aufweist. Darüber hinaus ist die Verwendung von Kunststoff vorteilhaft, da er in der Regel ein schlechterer Wärmeleiter als Metall ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Regel die Fluide, die zugesetzt werden, unter hohem Druck stehen, und ein Anstieg der Temperatur der Fluide vermieden werden sollte, um eine zusätzliche Druckerhöhung oder gar vorzeitige Expansion zu vermeiden. Eine Wärmeisolation des Fluidinjektors zumindest am Begasungspunkt beziehungsweise in dem Bereich, der unmittelbar mit dem Formwerkzeug in Kontakt ist, ist vorteilhaft, da die Fluide nach Möglichkeit eine Temperatur unter 30 °C aufweisen sollten.
Beispiele für geeignete Kunststoffe sind Polyimid (PI) und Polyetheretherketon (PEEK).
Über die Kolbenführung 1 1 kann der Kolben 3 mit Vorrichtungsbauteilen ve rb u n d e n we rd e n , d i e s i c h außerhalb des Hohlraums 2 befinden. Beispielsweise kann der Kolben mit einem Antrieb verbunden sein, über den der Kolben 3 durch Zurückziehen beziehungsweise Vorschieben in die offene beziehungsweise geschlossene Position gebracht werden kann. Zum Einleiten des Fluids über die Fluidzufuhr 14 kann zum Beispiel der Kolben 3 mit Faltenmembran 13 soweit zurückgezogen werden, bis die Faltenmembran 13 gegebenenfalls einschließlich des Übergangsbereichs 9 stromaufwärts zur Einmündung der Fluidzufuhr 4 zum Liegen kommt.
In dieser Position kann das Fluid ungehindert in den Hohlraum 2 einströmen und über die Düse 15 der Kavität des Formwerkzeugs B zugeführt werden.
Es kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, mit der das Öffnen und Schließen des Ventils druck- und/oder volumenstromgeregelt erfolgt. Mit dem erfindungsgemäßen Fluidinjektor können Fluide mit einem Arbeitsdruck bis zu 700 bar sicher dem Formwerkzeug zugesetzt werden. Beispielsweise erfolgt die Zusetzung von C02 im Allgemeinen bei einem Arbeitsdruck von 500 bar und einer Temperatur nicht über 30 °C. Gemäß weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Fluidinjektor in ein Regelventil integriert sein, über das die Fluidzufuhr druckgeregelt erfolgt. Hierbei wird die Menge des Fluids, das dem Formwerkzeug zugeführt wird, über die Höhe des Drucks, mit dem das Fluid beaufschlagt wird, gesteuert. Die vorliegende Erfindung erfasst damit auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidinjektors in einem derartigen Regelventil. Regelventile zur druckgesteuerten Fluidzufuhr sind für Spritzgießverfahren bekannt.
Bezugszeichenliste
A Fluidinjektor
B Formwerkzeug
1 Gehäuse
2 Hohlraum
3 Kolben
4 Ringspalt
5 vorderer Hohlraumabschnitt
6 hinterer Hohlraumabschnitt
7 vorderer Kolbenabschnitt
8 hinterer Kolbenabschnitt
9 Übergangsbereich
10 Vorsprung
1 1 hülsenartiger Verschluss
12 Durchbohrung zur Kolbenführung („Kolbenführung")
13 Faltenmembran
14 Fluidzuführung
15 Düse
16 Ventil
17 Kühlgehäuse

Claims
Ansprüche
Fluidinjektor zur Zuführung von Fluiden in fluidunterstützten Spritzgießverfahren,
wobei der Fluidinjektior A ein Gehäuse (1), einen zylinderförmigen Hohlraum (2) und einen Kolben (3) aufweist, der in dem zylinderförmigen Hohlraum (2) beweglich angeordnet ist,
wobei zwischen dem Kolben (3) und der äußeren Abgrenzung des Hohlraums (2) ein Ringspalt (4) ausgebildet ist,
wobei der Hohlraum (2) einen vorderen Hohlraumabschnitt (5) sowie einen hinteren Hohlraumabschnitt (6) aufweist,
wobei der Durchmesser des vorderen Hohlraumabschnitts (5) geringer als der Durchmesser des hinteren Hohlraumabschnitts (6), aber größer als der Durchmesser des Kolbens (3) ist,
wobei der Kolben (3) einen vorderen Abschnitt (7) und einen hinteren Abschnitt (8) aufweist, die durch einen Übergangsbereich (9) voneinander getrennt sind,
wobei der Durchmesser des Übergangsbereichs (9) größer als der Durchmesser des Kolbens (3) aber kleiner als der Durchmesser des hinteren Hohlraumabschnitts (6) ist,
wobei das hintere Ende des Hohlraums (2) mit einem Abschluss
(11) verschlossen ist, der als Kolbenführung (12) eine Durchführung aufweist zur Verbindung des Kolbens (3) mit der Außenumgebung,
wobei zur Abdichtung der Kolbenführung
(12) gegenüber dem Hohlraum (2) eine schlauchartige Faltenmembran (13) vorgesehen ist, wobei ein Ende der schlauchartigen Faltenmembran (13) an einem feststehenden Teil des Gehäuses (1) oder am Abschluss (11) befestigt ist und die Öffnung der Kolbenführung (11 ) umschließt, und deren anderes Ende an einer Position stromabwärts mit dem Kolben (3) verbunden ist und
wobei der Kolben (3) zwischen den beiden Enden der schlauchartigen Faltenmembran (13) axial von der schlauchartigen Faltenmembran (13) umgeben ist. Fluidinjektor nach Anspruch 1 ,
wobei das stromabwärts gelegene Ende der Faltenmembran (13) mit dem Übergangsbereich (9) verbunden ist, der über den Kolbenumfang hinausragt.
Fluidinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Übergangsbereich (9) einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des vorderen Hohlraumabschnitts (5) ist, und auf dem Kolben (3) in einer Position vorgesehen ist, so d ass d e r Übergangsbereich (9) auf einem Vorsprung (10) aufsitzt, der zwischen hinteren Hohlraumabschnitt (6) und vorderen Hohlraumabschnitt (5) infolge des geringeren Durchmessers des vorderen Hohlraumabschnitts (5) ausgebildet ist, oder an dieser Stelle in der Wandung, die den vorderen Hohlraumabschnitt (5) nach außen abgrenzt, eine u m la ufen de Au sspa ru ng a ls Sitz fü r d en Ü bergan gsbereich (9) vorgesehen ist.
Fluidinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der vordere Hohlraumabschnitt (5) ganz oder teilweise aus einem hitzestabilen Kunststoff gebildet ist.
Fluidinjektor nach Anspruch 4,
wobei zumindest die Innenwandung des Gehäuses (1 ), die den vorderen Hohlraumabschnitt (5) nach a u ßen abgrenzt, aus hitzebeständigen Kunststoff gebildet ist.
Fluidinjektor nach Anspruch 4 oder 5,
wobei zumindest der Bereich des Gehäuses (1 ) der in das Formwerkzeug (B) mündet und/oder mit diesem in unmittelbaren Kontakt ist, aus hitzebeständigen Kunststoff gebildet ist. Fluidinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im hinteren Bereich des Gehäuses (1 ), das den hinteren Hohlraumabschnitt (2) umgibt, ein Kühlgehäuse (17) vorgesehen ist, das den hinteren Hohlraumabschnitt (6) ü ber dessen gesamte axiale Erstreckung oder einen Teil davon umgibt.
Fluidinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in offener Position der Kolben (3) soweit zurückgezogen ist, dass die Faltenmembran (1 3) mit Übergangsbereich (9) stromaufwärts zur Einmündungsöffnung einer Fluidzufuhr (14) liegt.
Fluidinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Regeleinheit vorgesehen ist, zum druck- und/oder volumengesteuerten Schließen beziehungsweise Öffnen einer Düse (15), die am vorderen Ende des vorderen Hohlraumabschnitts (5) vorgesehen ist.
Fluidinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei der Fluidinjektor ein Gasinjektor ist.
Verwendung von metallischen Faltenmembranen (13) als Dichtung in einem Fluidinjektor (A) für die Zuführung von Fluiden zur Formmasse für fluidunterstütze Spritzgießverfahren.
Verwendung nach Anspruch 1 1 ,
wobei die Faltenmembran (1 3) zur Abd ichtu ng der Kolbenfü hru ng eingesetzt wird, über die der Kolben (3) mit der Außenumgebung des Hohlraums (2) in Verbindung steht.
13. Verwendung eines Gasinjektors nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Regelventil für die druckgesteuerte Zufuhr von Fluiden in ein Spritzgießwerkzeug.
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