DE19836871B4

DE19836871B4 - Rückströmsperre

Info

Publication number: DE19836871B4
Application number: DE19836871A
Authority: DE
Inventors: Peter Brams; Franz Ell; Werner Mandl
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-08-15
Also published as: DE19836871A1

Abstract

Rückströmsperre am ausstoßseitigen Ende einer in einem Spritzzylinder (1) geführten Plastifizierschnecke (2) einer Kunststoff verarbeitenden Spritzgießmaschine mit einem Schneckenkopf (3), der ein Endstück (13) und einen zylindrischen Schaft (4) aufweist, einem den Schaft (4) umfassenden Sperrring (5), dessen axiale Länge kleiner als die Schaftlänge ist, der mit dem Schaft (4) einen Ringspalt (22) ausbildet, der an der Zylinderwand (6) des Spritzzylinders (1) anliegt und in diesem zwischen einer ersten Endstellung (Offenstellung), in der der Sperrring (5) an einer ersten Anschlagfläche (7) am ausstoßseitigen Ende des Schaftes (4) anliegt und einer zweiten Endstellung (Schließstellung), in der der Sperrring (5) an einer zweiten Anschlagfläche (8) am entgegengesetzten Ende des Schaftes (4) anliegt, bewegbar ist, und wobei Wälzlager (9, 9'), vorzugsweise Kugellager (15, 17, 18), vorgesehen sind, damit in der Offenstellung eine Rollreibung zwischen dem Sperrring (5) und der Plastifizierschnecke (2) bei deren Rotation vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein – oder mehrere...

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückströmsperre für eine mit einer Plastifizierschnecke ausgestattete Spritzgießmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Rückströmsperren gehören in den verschiedensten Ausführungsformen zum Stand der Technik. Ihnen gemeinsam ist ein Sperrglied, das relativ zur Plastifizierschnecke selbsttätig in axialer Richtung der Schnecke aus einer Offen- in eine Schließstellung bewegt wird, sobald zur Einleitung des Einspritzvorganges die Schnecke vorwärts bewegt und während des Einspritzvorgangs in dem vor der Schneckenspitze befindlichen Dosierraum ein Druck aufgebaut wird. Dadurch wird ein Zurückströmen von Kunststoffmasse in den Bereich der Schneckenstege verhindert und eine erwünschte Volumendosierung der Spritzmasse erzielt.

Aus der DE 32 47 272 C2 ist eine Rückströmsperre bekannt, die über einen vergleichsweise einfach konstruierten Sperring verfügt, der im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Teil besteht, dessen Strinflächen abgeschrägt sind und als Anschlagflächen dienen. Zwischen der ausstoßseitigen Anschlagfläche des Sperrings und dem Schneckenkopf sind über den Umfang Kugeln verteilt, ähnlich wie bei einem Kugellager, um bessere Reibungsverhältnisse zu schaffen, so daß die rotierende Schnecke den Sperring nicht in Rotation versetzen kann. Die Kugeln haben außerdem die Funktion, den Sperring in der Offenstellung auf Abstand zu dem Schneckenkopf zu halten, damit die Kunststoffmasse durch den Ringspalt zwischen dem Sperring und dem Schneckenkopf und anschließend durch die Kugeln hindurch in den Dosier raum gelangen kann. Beim Durchströmen der Kugeln erfährt die Kunststoffschmelze einen Kneteffekt, mit dem eine Homogenisierung der Kunststoffschmelze erreicht wird.

Diese Rückströmsperre hat jedoch den Nachteil, daß sie bei Verwendung gefüllter Massen (Glasfasern, Silkate, Quarze) einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Dieser ist eine Folge der Reibung zwischen den Füllstoffen und den Kugeln beim Durchströmen der gefüllten Kunststoffschmelze durch die Kugeln hindurch. Die Füllstoffe beschädigen die Kugeln derart, daß an der Kugeloberfläche Rillen entstehen und im weiteren die beschädigten Kugeln auch die Lauffläche schädigen. Außerdem geht der Abrieb der Kugeln in die Spritzmasse, wodurch die Qualität des gespritzten Teils vermindert wird.

Aus der gattungsbildenden JP 09011291 A ist eine Rückströmsperre mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt, die für die Verarbeitung gefüllter Kunststoffschmelzen besser geeignet ist, als diejenige aus der zuvor genannten DE 32 47 272 C2 , da im Endstück des Schneckenkopfes Materialdurchgangsöffnungen vorgesehen sind, die mit einem Ringspalt zwischen dem Sperring und dem Schaft des Schneckenkopfs korrespondieren, und die Kugeln außerhalb des Ringspalts zwischen dem Sperring und dem Endstück des Schneckenkopfs angeordnet sind. Der größte Teil der Kunststoffschmelze fließt daher an dem Kugellager vorbei. Es verbleibt jedoch immer noch ein Anteil, der zwischen die Kugeln gedrückt wird. Insbesondere beim Zurückfahren der Plastifizierschnecke aus der Schließstellung in die Offenstellung, kann die im Ringspalt und den Materialdurchgangsöffnungen des Endstücks des Schneckenkopfs noch vorhandene Kunststoffschmelze in den Spalt zwischen dem Sperring und dem Endstück des Schneckenkopfs eindringen und damit zwischen die Kugeln gelangen. Ein Einkapseln des Kugellagers ist wegen der axialen Relativbewegung zwischen Schneckenkopf und Sperrring prinzipiell nicht möglich. Durch die Reibung zwischen den Füllstoffen der Kunststoffschmelze und den Kugeln werden letztere in der bereits genannten Weise beschädigt, was eine verringerte Lebensdauer der Rückströmsperre zur Folge hat. Außerdem besteht auch bei dieser Rückströmsperre die Gefahr, dass der Abrieb der Kugeln in die Spritzmasse gelangt, wodurch die Qualität des gespritzten Teils vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückströmsperre vorzuschlagen, die für gefüllte Kunststoffschmelzen besonders geeignet ist und eine hohe Lebensdauer bei der Verarbeitung derartiger Kunststoffmassen besitzt.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rückströmsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 11. Die Erfindung verzichtet bewusst auf den Kneteffekt, möchte aber gute Reibungsverhältnisse beibehalten, so dass die Verwendung eines Wälzlagers, vorzugsweise als Kugellager, unumgänglich ist, wobei dieses aber hermetisch abgekapselt werden muss, damit die bekannten Nachteile beim Eindringen der gefüllten Kunststoffschmelze in das Lager vermieden werden. Dies wird erreicht, indem für die Kunststoffschmelze ein anderer Weg von der Plastifizierschnecke zum Dosierraum und für das Lager eine grundlegend andere Position vorgesehen werden. Hierzu wird gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein oder mehrere Wälzlager zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts und dem Endstück des Schneckenkopfs vorgesehen sind, und dass der Sperrring eine oder mehrere Materialdurchgangsöffnungen aufweist. Dadurch, dass die Lager zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts und dem Endstück des Schneckenkopfs eingebaut sind, kann prinzipiell keine Kunststoffschmelze durch das Lager strömen. Damit ist eine erhöhte Standzeit der Rückströmsperre auch bei gefüllten Kunststoffmassen sichergestellt.

Die Austrittsöffnungen der Materialdurchgangsöffnungen sind vorzugsweise (Anspruch 2) derart über den Umfang des Sperrrings verteilt, dass sie sich außerhalb der Querschnittsfläche des Endstücks befinden. Die Kunststoffschmelze kann somit durch den Sperrring selbst und anschließend durch einen Ringspalt zwischen dem Endstück des Schneckenkopfs und der Zylinderwand des Spritzzylinders hindurch in den Dosierraum strömen.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Rückströmsperre mit einem Kugellager ausgestattet, bei dem der Kugelkäfig als Massivkäfig ausgebildet ist (Anspruch 3). Um den Verlust des Kneteffekts wenigstens teilweise auszugleichen, wird gemäß Patentanspruch 4 vorgeschlagen, bei den Lagern jeweils einen oder beide Lagerringe mit einem Wellenschliff zu versehen. Damit wird ein Effekt wie bei einer Schlagbohrmaschine erzielt und durch die Drehbewegung der Schnecke beziehungsweise des Schneckenkopfs erfährt der Sperrring eine Vibration in axialer Richtung. Die Ausgestaltung der Rückströmsperre gemäß den Ansprüchen 5 und 6 hat den Vorteil, dass der Sperrring vergleichsweise einfach hergestellt werden kann, um den neuen Strömungsweg für die Kunststoffschmelze vorzugeben. Hierzu wird die zylindrische Oberfläche des Sperrrings an seinem ausstoßseitigen Bereich abgetragen, so dass Bereiche entstehen, in denen ein Spalt zwischen dem Sperrring und der Zylinderwand des Spritzzylinders bleibt. Versieht man nun den Sperrring mit Materialdurchgangsöffnungen, die in den abgetragenen Bereichen enden, kann die Kunststoffschmelze in diesem Bereich durch den Sperrring hindurch und anschließend an dem Endstück des Schneckenkopfs vorbei in den Dosierraum gelangen. Die Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen 9 bis 11 bieten den Vorteil, dass die einzelnen Teile der Rückströmsperre leicht austauschbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Drucklagerrückströmsperre mit einem auf den Schaft aufgezogenen und gekapselten Doppellager in eingebautem Zustand in einem Längsschnitt,
2 ein Lagerring mit einem Wellenschliff.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Drucklagerrückströmsperre in eingebautem Zustand. In einem Spritzzylinder 1 einer Spritzgießmaschine zur Bearbeitung von Kunststoffen ist eine Schnecke 2 zum Plastifizieren und Fördern des Kunststoffes angeordnet. Auf deren vorderem (linken) Ende ist ein Schneckenkopf 3 befestigt, der aus einem vorderen Endstück 13, im wesentlichen konusartiger Form, und einem glatten zylindrischen Schaft 4 besteht. Der Schaft 4 ist mit einem Gewindeendstück 19 ausgestattet, so dass er in die Schnecke 2 eingeschraubt werden kann. Ferner ist ein Druckring 21 am hinteren (rechten) Ende des Schaftes vorgesehen und auf der Schnecke 2 befestigt, der eine Anschlagfläche 8 aufweist. Der Schaft 4 wird von einem an der Zylinderwand 6 anliegenden Sperrring 5 umfasst, wobei ein Ringspalt 22 gebildet wird. Die schneckenseitige Stirnfläche 23 des Sperrings 5 ist parallel zu der Anschlagfläche 8 ausgebildet, so daß sie in der Schließstellung bündig an der Anschlagfläche 8 anliegt und ein Rückströmen der Kunststoffmasse in den Bereich der Plastifizierschnecke verhindert wird. In der Offenstellung hingegen liegt zwischen der schneckenseitigen Stirnfläche 23 des Sperrings und der schneckenseitigen Anschlagfläche 8 des Druckrings 21 ein Spalt vor, durch den die Kunststoffmasse in den Ringspalt 22 zwischen dem Sperring 5 und dem Schaft 4 eindringen kann (siehe Pfeile). Zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts 4 und dem Endstück 13 des Schneckenkopfs 3 ist ein Doppellager 9, 9' vollständig im Schneckenkopf 3 integriert und hermetisch gekapselt, so daß in keinster Weise Kunststoffmasse das Lager und dessen Kugeln durchströmen kann. Dadurch wird die Lebensdauer des Lagers gerade bei gefüllten Kunststoffmassen erheblich verlängert. Die dargestellte Ausführungsform verfügt über zwei als Kugellager ausgebildete Wälzlager 9 und 9', jeweils mit Lagerringen 17, 18 und Kugeln 15. Das Endstück 13 des Schneckenkopfs 3 ist zweistückig ausgeführt und besteht aus einem ersten schneckenseitigen Teilstück 25 und einem zweiten ausstoßseitigen Teilstück 26. Das schneckenseitige Teilstück 25 weist ein Ringteil 27 auf, das zwischen die Lager 9 und 9' eingreift. Die beiden Lager 9 und 9' sowie das Teilstück 25 sind auf dem Schaft 4 aufgeschraubt. Zur Kapselung der Lager 9 und 9' dient schneckenseitig ein Hochdruckdichtring 29 und ausstoßseitig ein zwischen den Teilstücken 25 und 26 angeordneter Dichtring 28. Der Sperring 5 weist eine abgeschrägte Stirnfläche 24 auf, die in der Offenstellung des Sperrings dicht an der gegenüberliegenden und entsprechend ausgebildeten Anschlagfläche 7 am Teilstück 25 anliegt.
In dieser Offenstellung kann die Kunststoffmasse durch den Ringspalt 22 und die Materialdurchgangsöffnungen 11 über die Materialaustrittsöffnungen 12 in den Dosierraum gelangen. Wenn sich die Schnecke nach vorne in die Schließstellung bewegt, gelangen die Anschlagflächen 8 des Druckrings 21 und die schneckenseitige Stirnfläche 23 des Sperrings in Kontakt und dichten den schneckenseitigen Raum des Zylinders gegen den Dosierraum ab. Bei dieser Bewegung lösen sich die Flächen 7 und 24 voneinander und das Endstück 13, bestehend aus den Teilstücken 25 und 26, wird nach vorne geschoben. In der Offenstellung (wie dargestellt) ruht das Endstück 13 bei rotierender Schnecke 2, da die Fläche 7 des Teilstücks 25 und die Fläche 24 des Sperrings 5 zusammengepreßt werden. Erst in der Schließstellung, wenn das Teilstück 25 und der Sperring 5 voneinander gelöst werden, kann das Endstück 13 an der Rotation der Schnecke teilnehmen. Die in 1 dargestellte Drucklagerrückströmsperre erlaubt außerdem einen einfachen Austausch der einzelnen Teile, ohne daß die gesamte Schnecke ausgebaut werden müßte. Nach Entfernen des konischen Endstücks 13 kann der Sperring 5 entnommen werden. Danach kann – bei Bedarf – der Schaft 4 vom ausstoßseitigen Ende der Schnecke 2 gelöst werden.
2 zeigt einen Lagerring mit einem Wellenschliff, wodurch sich ein Effekt wie bei einer Schlagbohrmaschine einstellt und durch die Drehbewegung ser Schnecke bzw. des Schneckenkopfs erfährt der Sperring eine Vibration in axialer Richtung. Hierdurch wird ein gewisser Kneteffekt der Kunststoffmasse im Dosierraum erzielt.

1: Spritzzylinder
2: Plastifizierschnecke
3: Schneckenkopf
4: zylindrischer Schaft
5: Sperring
6: Zylinderwand
7: erste ausstoßseite Anschlagfläche (Offenstellung)
8: zweite schneckenseitige Anschlagfläche (Schließstellung)
9, 9': Wälzlager
10: – nicht besetzt –
11: Materialdurchgangsöffnungen (Bohrungen)
12: Materialaustrittsöffnungen
13: Endstück des Schneckenkopfs
14: ebene Bereiche des Sperrings (Flächen)
15: Kugeln
16: – nicht besetzt –
17, 18: Lagerringe
19: Gewindeschaft
21: Druckring
22: Ringspalt
23: schneckenseitige Stirnfläche des Sperrings
24: ausstoßseitige Stirnfläche des Sperrings
25: schneckenseitiges Teilstück des Endstücks 13
26: ausstoßseitiges Teilstück des Endstücks 13
27: Ringteil des Teilstücks 25
28: Dichtring
29: Hochdruckdichtring

Claims

Rückströmsperre am ausstoßseitigen Ende einer in einem Spritzzylinder (1) geführten Plastifizierschnecke (2) einer Kunststoff verarbeitenden Spritzgießmaschine mit einem Schneckenkopf (3), der ein Endstück (13) und einen zylindrischen Schaft (4) aufweist, einem den Schaft (4) umfassenden Sperrring (5), dessen axiale Länge kleiner als die Schaftlänge ist, der mit dem Schaft (4) einen Ringspalt (22) ausbildet, der an der Zylinderwand (6) des Spritzzylinders (1) anliegt und in diesem zwischen einer ersten Endstellung (Offenstellung), in der der Sperrring (5) an einer ersten Anschlagfläche (7) am ausstoßseitigen Ende des Schaftes (4) anliegt und einer zweiten Endstellung (Schließstellung), in der der Sperrring (5) an einer zweiten Anschlagfläche (8) am entgegengesetzten Ende des Schaftes (4) anliegt, bewegbar ist, und wobei Wälzlager (9, 9'), vorzugsweise Kugellager (15, 17, 18), vorgesehen sind, damit in der Offenstellung eine Rollreibung zwischen dem Sperrring (5) und der Plastifizierschnecke (2) bei deren Rotation vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein – oder mehrere Wälzlager (9, 9') zwischen dem ausstoßseitigen Ende des Schafts (4) und dem Endstück (13) des Schneckenkopfs (3) vorgesehen sind, und dass der Sperrring (5) eine oder mehrere Materialdurchgangsöffnungen (11) aufweist.
Rückströmsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (12) der Materialdurchgangsöffnungen (11) derart über den Umfang des Sperrrings (5) verteilt sind, dass sie sich außerhalb der Querschnittsfläche des Endstücks (13) befinden.
Rückströmsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager einen Wälzlagerkäfig aufweist, der als Massivkäfig ausgebildet ist.
Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Wälzlagern (9, 9') jeweils ein- oder beide Lagerringe (17, 18) einen Wellenschliff aufweisen.
Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrring (5) einen oder mehrere Bereiche (14) aufweist, an denen seine der Zylinderwand (6) des Spritzzylinders (1) zugewandte Oberfläche abgetragen ist, insbesondere zu ebenen Flächen, und dass die Austrittsöffnungen (12) in diesen Bereichen (14) liegen.
Rückströmsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den abgetragenen Bereichen (14) Reste der zylindrischen Oberfläche des Sperrrings (5) befinden.
Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (12) an der ausstoßseitigen Stirnfläche des Sperrrings (5) vorgesehen sind.
Rückströmsperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdurchgangsöffnungen (11) als Bohrungen in der Wand des Sperrrings (5) ausgebildet sind.
Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (4) und die Plastifizierschnecke (2) einstückig ausgebildet sind und dass das Endstück (13) lösbar am Schaft (4) befestigt ist.
Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (4) lösbar am ausstoßseitigen Ende der Plastifizierschnecke (2) befestigt ist.
Rückströmsperre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (13) lösbar am Schaft (4) befestigt ist.