DE19526582B4 - Beheizte Heißkanaldüse mit Schutzrohren - Google Patents

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Abstract

Heißkanaldüse, die in einer Öffnung in einer Gießform (14) sitzt und versehen ist mit einem hinteren Ende (52), einem vorderen Ende (56) und einem durch die Düse (12) sich erstreckenden Schmelzekanal (38), der Schmelze nach vorn an wenigstens einen durch die Gießform (14) in einen Hohlraum (50) sich erstreckenden Anguß (48) befördert, wobei
die Düse (12) einen langgestreckten zentralen Körper (62) und einen äußeren Kranz (60) aufweist, der sich in der Nähe des hinteren Endes (52) der Düse (12) um den zentralen Körper (62) erstreckt und den langgestreckten zentralen Körper (62) in einer Stellung, in der dieser mit dem langgestreckten zentralen Körper (62) verriegelt ist, umgibt, wobei sich der langgestreckte zentrale Körper (62) relativ zum äußeren Kranz (60) nicht mehr bewegen kann,
der langgestreckte zentrale Körper (62) der Düse (12) einen langgestreckten hohlen Kern (84) und darüber einen thermisch leitenden Abschnitt (82) aufweist,
ein elektrisches Heizelement...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Spritzgußdüsen mit einem einteilig ausgebildeten elektrischen Heizelement, das Leitungsabschnitte besitzt, die zu einem in der Nähe des hinteren Endes der Düse sich befindenden, radial nach außen sich erstreckenden Anschluß nach außen verlaufen, sind im Stand der Technik wohlbekannt. In der Vergangenheit sind die Bestandteile dieser Düsen mit einem starren elektrischen Anschluß, der diese Leitungsabschnitte des Heizelements vor Beschädigungen schützt, zu einer einteiligen Struktur hartverlötet worden. Zum Beispiel erstrecken sich in der US 5,235,737 A die Leitungsabschnitte in metallische Verbinder in einem keramischen Isolator, der seinerseits von einer äußeren Schutzhülse umgeben ist, die auf einen starren Bolzen geschraubt ist. In der US 5,266,02 A erstrecken sich die Leitungsabschnitte des Heizelements direkt in einen keramischen, isolierenden Verbinder, der auf ähnliche Weise durch eine äußere Stahlschutzhülse, die auf einen starren Bolzen geschraubt ist, vor Beschädigungen geschützt ist.
  • Aus der CA 2,127,211 A1 ist eine beheizte Heißkanaldüse bekannt, deren Heizelement Leitungsabschnitte besitzt, die sich nach außen in einen abnehmbaren isolierenden Verbinder erstrecken, der keinerlei äußere Schutzhülse aufweist. Während dies den Vorteil einer weniger teueren Herstellung aufweist, besitzt es den Nachteil, daß die verhältnismäßig leicht zerbrechlichen vorstehenden Leitungsabschnitte des elektrischen Heizelements vor Beschädigungen durch den keramischen, isolierenden Verbinder nicht geeignet geschützt sind.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu beseitigen und eine beheizte Heißkanaldüse zu schaffen, bei der die Leitungsabschnitte des elektrischen Heizelements vor Beschädigungen durch Schutzrohre geschützt sind, die sich starr in die isolierenden Verbinder erstrecken.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine beheizte Heißkanaldüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben; es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht eines Teils eines Mehrtachhohlraum-Heißkanalsystems, in dem eine Düse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist;
  • 2 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Düse, die deren Aufbau erläutert;
  • 3 eine perspektivische Ansicht, die erläutert, wie die Schutzrohre in den Mittelkörper der Düse gegossen sind;
  • 4 eine perspektivische Ansicht der zusammengefügten Düse;
  • 5 eine Schnittansicht des elektrischen Anschlusses der Düse, die die in ein Paar von Schutzrohren sich erstreckenden Leitungsabschnitte des Heizelements zeigt; und
  • 6 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen von 5 des elektrischen Anschlusses der Düse, in der Leitungsabschnitte des Heizelements mit kleinerem Durchmesser und Schutzrohre, die zur Kompensation des kleineren Durchmessers der Leitungsabschnitte dickere Wandquerschnitte besitzen, dargestellt sind.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, in der ein Abschnitt eines Mehrfachhohlraum-Druckgußsystems gezeigt ist, das einen Schmelzeverteiler 10 besitzt, der in einer Gießform 14 mehrere beheizte Düsen 12 gemäß der Erfindung miteinander verbindet. Obwohl die Gießform 14 üblicherweise je nach Anwendung mehrere Platten enthält, sind im vorliegenden Fall zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Hohlraumplatte 16 und eine Gegendruckplatte 18 dargestellt, die aneinander mittels Bolzen 20 befestigt sind. In der gezeigten Ausführungsform wird der Schmelzeverteiler 10 durch ein einteilig mit der Düse 12 ausgebildetes elektrisches Heizelement 22 geheizt, während die Gießform 14 durch Pumpen von Kühlwasser durch Kühlleitungen 24 gekühlt wird. Der Schmelzeverteiler 10 ist zwischen der Hohlraumplatte 16 und der Gegendruckplatte 18 mittels eines zentralen Positionierrings 26 sowie mittels einer Anzahl von isolierenden und elastischen Abstandselementen 28 angebracht, die zwischen dem beheizten Verteiler 10 und der umgebenden Gießform 14 einen isolierenden Luftzwischenraum 30 schaffen.
  • Von einem zentralen Einlaß 34 in einem zylindrischen Einlaßabschnitt 36 des Verteilers 10 erstreckt sich ein Schmelzedurchlaß 32 und verzweigt sich im Verteiler 10 nach außen, um Schmelze durch einen zentralen Schmelzekanal 38 in jeder der beheizten Düsen 12 zu befördern. Die Schmelze strömt dann durch einen auf den zentralen Schmelzekanal 38 ausgerichteten Schmelzedurchlaß 40 in einer Düsendichtung 42, die ein hohles inneres Teil 44 sowie ein mit Gewinde versehenes äußeres Teil 46 aufweist, in einen Anguß 48, der sich durch die Hohlraumplatte 16 in einen Gießhohlraum 50 erstreckt.
  • Das hintere Ende 52 der Düse 12 stößt gegen die vordere Fläche 54 des Schmelzeverteilers 10, während das vordere Ende 56 der Düse 12 einen mit Gewinde versehenen Sitz 5 aufweist, in dem die zweiteilige Dichtung 42 sitzt. Jede Düse 12 besitzt einen äußeren Kranz 60, der sich um einen langgestreckten zentralen Körper 62 erstreckt, durch den sich der zentrale Schmelzekanal 38 erstreckt. Die Düse 12 sitzt in einer Öffnung 64 in der Gießform mittels eines nach vorn sich erstreckenden Flanschabschnitts 66 des äußeren Kranzes 60, der auf einen kreisförmigen Sitz 68 in der Öffnung 64 aufsitzt und auf diese Weise zwischen der äußeren Oberfläche 72 der Düse 12 und der umgebenden inneren Oberfläche 74 der Gießform 14 einen isolierenden Luftzwischenraum 70 schafft.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der zentrale Körper 62 der Düse 12 mit einem elektrischen Heizelement 78 versehen, das einen schraubenlinienförmigen Abschnitt 80 aufweist, der in einen aus einer Kupferlegierung bestehenden leitenden Abschnitt 82 gegossen ist, der seinerseits einen heißbearbeiteten, hohlen Stahlkern 84 umgibt. Der hohle Kern 84 weist eine Oberfläche 86 mit Außengewinde auf, durch das sichergestellt ist, daß der aus einer Kupferlegierung bestehende leitende Abschnitt 82 um den hohlen Kern 84 fest angegossen werden kann. Der schraubenlinienförmige Abschnitt 80 des Heizelements 78 erstreckt sich von einem ersten Leitungsabschnitt 88 entlang dem zentralen Körper 62 der Düse 12 und zurück zu einem zweiten Leitungsabschnitt 90. Der schraubenlinienförmige Abschnitt 80 des Heizelements 78 ist im allgemeinen so um die Düse 12 gewunden, daß die Windungen am hinteren Ende 52 und am vorderen Ende 56 der Düse 12, wo ein größerer Wärmeverlust auftritt, enger beabstandet sind.
  • Wie in den 2, 3 und 4 gezeigt, weist der zentrale Körper 62 der Düse 12 einen ersten Leitungsabschnitt 88 und einen zweiten Leitungsabschnitt 90 des Heizelements 78 auf, die sich durch Schutzrohre 72 aus rostfreiem Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung nach außen zu einem elektrischen Anschluß 91 erstrecken. Die Schutzrohre 92 besitzen innere Abschnitte 94, die an den aus einer Kupferlegierung bestehenden leitenden Abschnitt 82 des hohlen Kerns 84 starr angegossen sind, sowie äußere Abschnitte 96, die sich in ein Paar von Löchern 98 in einem keramischen, isolierenden Verbinder 100 erstrecken, der darüber angebracht ist. Jedes der Schutzrohre 92 besitzt einen vorgegebenen Innendurchmesser, so daß das jeweilige Schutzrohr um einen der nach außen sich erstreckenden Leitungsabschitte 88, 90 des elektrischen Heizelements 78 eng angeordnet werden kann, und einen vorgegebenen Außendurchmesser, so daß das Schutzrohr in eines der Löcher 98 im isolierenden Verbinder 100 eng eingepaßt werden kann. Wie wohlbekannt ist, besitzt das Heizelement 78 einen feinen, gewickelten Wider standsdraht, der sich durch ein elektrisch isolierendes Material wie etwa Magnesiumoxid in einem Stahlgehäuse erstreckt. Der feine Widerstandsdraht ist mit einem Leitungsdraht 102 mit größerem Durchmesser verbunden, der vom äußeren Ende 104 jedes Schutzrohrs 92 vorsteht, um an einen im isolierenden Verbinder 100 befindlichen Draht 106 für höhere Ströme, der mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle verbunden ist, angeschlossen zu werden. Die zwei Schutzrohre 92 stellen sicher, daß die Leitungsabschnitte 88, 90 des Heizelements 78, insbesondere vor der Montage, vor Beschädigungen geschützt werden, außerdem schaffen sie eine starre Befestigungsmöglichkeit für den keramischen, isolierenden Verbinder 100. Obwohl die zwei gezeigten Schutzrohre 92 aus rostfreiem Stahl hergestellt sind, können sie auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein, die eine Festigkeit aufweisen, die für den Schutz der Leitungsabschnitte 88, 90 erforderlich ist.
  • Nun wird für die Beschreibung der Düse gemäß der bevorzugten Ausführungsform und für die Beschreibung ihrer Montage bzw. Demontage insbesondere auf 2 Bezug genommen. Wie in 2 gezeigt, besitzt der äußere Kranz 60 zwei getrennte Segmente oder halbkreisförmige Hälften 108, 110, die zusammen mit dem isolierenden Verbinder 100 an dem hiervon getrennt ausgebildeten, langgestreckten zentralen Körper 82 mittels eines elastischen, isolierenden Anbringungs- und Halterings 112 angebracht und gehalten werden. Wie oben beschrieben, ist der langgestreckte zentrale Körper 62 mit einem schraubenlinienförmigen Abschnitt 80 des Heizelements 78 versehen, das in den aus einer Kupferlegierung bestehenden leitenden Abschnitt 82 um einen heißbearbeiteten hohlen Stahlkern 84 gegossen ist. Der zentrale Körper 62 besitzt einen kreisförmigen Kanal 114 mit rechtwinkligem Querschnitt, der sich um den Körper in der Nähe des hinteren Endes 52 erstreckt. Die halbkreisförmigen Segmente 108, 110 des äußeren Kranzes 60 sind so beschaffen, daß sie eng um den zentralen Körper 82 passen, wobei jedes von ihnen einen nach innen vorstehenden Einpassungsflansch 116, 118 besitzt, der in einer Verriegelungsposition eng in den kreisförmigen Kanal 114 des zentralen Körpers 62 paßt, um eine Längsbewegung des langgestreckten zentralen Körpers 62 relativ zum äußeren Kranz 60 zu verhindern. Wenn die halbkreisförmigen Segmente 108, 110 in dieser Verriegelungsposition in der Nähe des hinteren Endes 52 angebracht sind, besitzen sie zwei Paare von Enden 120, 122, 124 und 126, die aneinanderstoßen. Ein Paar von aneinanderstoßenden Enden 120, 122 der halbkreisförmigen Hälften 108, 110 besitzen Einpassungskerben 128, 130, die zusammen eine radiale Öffnung 132 ergeben, wenn die halbkreisförmigen Segmente 108, 110 in ihrer Verriegelungsposition angebracht sind. Die auf diese Weise zwischen den zwei halbkreisförmigen Segmenten 108, 110 gebildete radiale Öffnung 132 ist unterschnitten, um einen daran angepaßten, nach außen sich verjüngenden inneren Endabschnitt 134 des isolierenden Verbinders 100 aufzunehmen und festzuhalten. Obwohl die zwei aneinander angepaßten halbkreisförmigen Segmente 108, 110 so gezeigt sind, daß sie die gleiche Form und die gleiche Größe besitzen, besitzt die innere Oberfläche 136 eines (108) von ihnen eine in Längsrichtung nach innen vorstehende Rippe 138, durch die eine Bohrung 140 gebohrt ist, die ein Thermoelement 142 aufnimmt, welches seinerseits dazu vorgesehen ist, die Betriebstemperatur zu überwachen. Obwohl in der Darstellung nur ein Segment 108 mit einer Thermoelementbohrung 140 dargestellt ist, kann auch das andere Segment 110 mit einer solchen Thermoelementbohrung versehen sein, falls gewünscht ist, die Positionen des Thermoelements 142 zu wechseln oder zwei Thermoelemente zu verwenden.
  • Nachdem der zentrale Körper 62 mit dem hohlen Kern 84, dem schraubenlinienförmigen Abschnitt 80 des Heizelements 78 und mit den inneren Abschnitten 94 der Schutzrohre 92, die in den aus einer Kupferlegierung bestehenden leitenden Abschnitt 82 gegossen sind, versehen worden ist, wird der keramische, isolierende Verbinder 100 an den vorspringenden äußeren Abschnitten 96 der Schutzrohre 92 angebracht. Anschließend werden um den zentralen Körper 62 die zwei halbkreisförmigen Segmente 108, 110 des äußeren Kranzes 60 so angebracht, daß die nach innen vorstehenden Flansche 116, 118 in dem Kanal 114 aufgenommen werden und die inneren Endabschnitte 134 des keramischen, isolierenden Verbinders 100 in der radialen Öffnung 132 fest aufgenommen wird. Der geschlitzte elastische Haltering 112 wird anschließend in einer kreisförmigen Rille 144 angebracht, die sich um die zwei halbkreisförmigen Segmente 108, 110 erstreckt, um sämtliche genannten Komponenten festzuklemmen und an ihrer Position zu halten. Der Schlitzring 112 weist in der Nähe seiner zwei gegenüberliegenden Enden 148 jeweils eine kleine Bohrung 146 auf, in die eine (nicht gezeigte) Ringzange eingreifen kann, um die Anbringung und die Abnahme des Schlitzrings 112 zu erleichtern. Die Düsen 12 werden auf diese Weise zusammengefügt, bevor sie an einen Kunden ausgeliefert werden, der sie in einer Gießform installiert. Wenn während der Auslieferung der keramische, isolierende Verbinder 100 eine Beschädigung erfährt, kann der Schlitzring 112 einfach abgenommen werden, um den isolierenden Verbinder zu ersetzen. Die Schutzrohre aus rostfreiem Stahl gewährleisten jedoch, daß die Leitungsabschnitte 88, 90 des Heizelements nicht beschädigt werden. Der Schlitzring 112 ist aus einem federnden Material, etwa aus rostfreiem Stahl 17-4-PH hergestellt und besitzt eine Anzahl von beabstandeten, nach innen sich erstreckenden Abschnitten 150 sowie eine Anzahl von beabstandeten, nach außen sich erstreckenden Abschnitten 152. Wenn die Düsen 12 in der Gießform 14 wie in 1 gezeigt angebracht sind, sitzen die nach innen sich erstreckenden Abschnitte 150 in der kreisförmigen Rille 144 um die zwei halbkreisförmigen Segmente 108, 110, während die nach außen sich erstreckenden Abschnitte 152 an der zylindrisch geformten inneren Oberfläche 154 der Öffnung 64 in der Gießform 14 um den äußeren Kranz 60 anstoßen. Dadurch wird das hintere Ende 52 der Düse 12 genau in der Öffnung 64 in der Gießform 14 angeordnet, ohne daß durch den Haltering 112 ein ungünstiger Wärmeverlust von der beheizten Düse 12 zur gekühlten Gießform 14 stattfindet. Die einen hohen Strom führenden Drähte 106 von der Stromquelle werden mit den von den Leitungsabschnitten 88, 90 des Heizelements 78 sich erstreckenden Leitungsdrähten 102 durch Einstellschrauben 156 verbunden, die in den keramischen, isolierenden Verbinder 100 geschraubt werden.
  • Im Gebrauch wird nach der Montage und der Installation in einer Gießform 14 wie in 1 gezeigt durch das Heizelement 22 im Verteiler 10 und durch die Heizelemente 78 in den Düsen 12 elektrischer Strom geschickt, um diese auf eine vorgegebene Betriebstemperatur zu erhitzen. Von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine wird in einem vorgegebenen Zyklus mit Druck beaufschlagte Schmelze zum zentralen Einlaß 34 des Schmelzedurchlasses 32 geliefert. Die Schmelze strömt durch den Schmelzeverteiler 10, die Düsen 12, die Düsendichtungen 42 und Angüsse 48 in die Hohlräume 50. Nachdem die Hohlräume 50 gefüllt und geeignet verdichtet sind und eine Abkühlperiode verstrichen ist, wird der Einspritzdruck entspannt, außerdem wird das Schmelzefördersystem dekomprimiert, um ein Fädenziehen durch die offenen Angüsse 50 zu vermeiden. Dann wird die Gießform 14 geöffnet, um die gegossenen Produkte auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Gießform 14 geschlossen, woraufhin der Zyklus erneut beginnt. Der Zyklus wird mit einer von der Größe der Hohlräume 50 und vom Typ des zu gießenden Materials abhängigen Zyklusdauer kontinuierlich wiederholt.
  • Nun wird auf 6 Bezug genommen, in der eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die sich von der obigen und in 5 gezeigten Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, daß die Leitungsabschnitte 88, 90 des elektrischen Heizelements 78 kleinere Durchmesser besitzen und die Schutzrohre 92 dickere Wandquerschnitte besitzen, die die kleineren Durchmesser der Leitungsabschnitte 88, 90 ausgleichen. Wie in den 5 und 6 gezeigt, ermöglicht daher die Verwendung von Schutzrohren 92 mit geeigneten Abmessungen die Verwendung von keramischen, isolierenden Verbindern 100 mit Standardabmessungen in Düsen 12, deren Leitungsabschnitte 88, 90 der Heizelemente 78 unterschiedliche Durchmesser besitzen.
  • Obwohl die Beschreibung einer Düse, die Leitungsabschnitte 88, 90 besitzt, die sich nach außen in den elektrischen Anschluß 91 durch ein Paar von Schutzrohren 92 gemäß der Erfindung erstrecken, anhand bevorzugter Ausführungsformen gegeben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen vornehmen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel kann die Düse 12 für verschiedene Typen von Angüssen unterschiedliche Konfigurationen besitzen.

Claims (4)

  1. Heißkanaldüse, die in einer Öffnung in einer Gießform (14) sitzt und versehen ist mit einem hinteren Ende (52), einem vorderen Ende (56) und einem durch die Düse (12) sich erstreckenden Schmelzekanal (38), der Schmelze nach vorn an wenigstens einen durch die Gießform (14) in einen Hohlraum (50) sich erstreckenden Anguß (48) befördert, wobei die Düse (12) einen langgestreckten zentralen Körper (62) und einen äußeren Kranz (60) aufweist, der sich in der Nähe des hinteren Endes (52) der Düse (12) um den zentralen Körper (62) erstreckt und den langgestreckten zentralen Körper (62) in einer Stellung, in der dieser mit dem langgestreckten zentralen Körper (62) verriegelt ist, umgibt, wobei sich der langgestreckte zentrale Körper (62) relativ zum äußeren Kranz (60) nicht mehr bewegen kann, der langgestreckte zentrale Körper (62) der Düse (12) einen langgestreckten hohlen Kern (84) und darüber einen thermisch leitenden Abschnitt (82) aufweist, ein elektrisches Heizelement (78) mit einem schraubenlinienförmigen Abschnitt (80) und zwei Leitungsabschnitten (88, 90) vorhanden ist, jeder der Leitungsabschnitte (88, 90) des elektrischen Heizelements (78) einen von diesem nach außen sich erstreckenden Leitungsdraht (102) besitzt, der äußere Kranz (60) eine Einpaßkerbe (128, 130) besitzt, die in der verriegelten Position eine radiale Öffnung (132) bildet, die sich durch den äußeren Kranz (60) erstreckt, durch die sich die zwei Leitungsabschnitte (88, 90) des elektrischen Heizelements (78) nach außen in einen isolierenden Verbinder (100) erstrecken, und der isolierende Verbinder (100) ein Paar von durch ihn verlaufenden Löchern (98) sowie einen zur Düse weisenden Endabschnitt aufweist, der in der durch die Kerbe (128, 130) gebildeten radialen Öffnung (132) fest aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß um jeden der nach außen sich erstreckenden Leitungsabschnitte (88, 90) des elektrischen Heizelements (78) ein langgestrecktes Schutzrohr (92) eng angepaßt ist, jedes der Schutzrohre (92) in radialer Richtung einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt, der sich zu einem äußeren Ende erstreckt, aufweist, der innere Abschnitt jedes Schutzrohrs (92) in den leitenden Abschnitt (82) des zentralen Körpers (62) gegossen ist, der äußere Abschnitt jedes Schutzrohrs (92) in einem der durch den isolierenden Verbinder (100) führenden Löcher (98) eng eingepaßt ist und der Leitungsdraht (102) jedes der Leitungsabschnitte (88, 90) des elektrischen Heizelements (78) nach außen über das äußere Ende des Rohrs (92) hinaus in das Loch (98) des isolierenden Verbinders (100) verläuft, um mit einem mit einer Stromquelle verbundenen Draht (106) verbunden zu werden.
  2. Heißkanaldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schutzrohr (92) einen vorgegebenen Innendurchmesser aufweist, so daß es eng um einen der nach außen sich erstreckenden Leitungsabschnitte (88, 90) des elektrischen Heizelements (78) angeordnet werden kann, und einen vorgegebenen Außendurchmesser aufweist, so daß es eng in eines der Löcher (98) im isolierenden Verbinder (100) eingepaßt werden kann.
  3. Heißkanaldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Verbinder (100) aus einem keramischen Material hergestellt ist.
  4. Heißkanaldüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (92) aus rostfreiem Stahl hergestellt sind.
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