DE2208014A1 - Verschlussduese fuer spritzgussverarbeitung von thermoplasten - Google Patents

Description

• Bezeichnung : Yerschlußdüse für Spritzgußverarbeitung von Thermoplasten Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschlußdüse für die Spritzgußverarbeitung von Thermoplasten mit einem Ventilverschluß, der sich unter der Einwirkung des Einspritzdruckes nach Art eines hydraulischen Uberdruckventils automatisch öffnet bzw. schließt, mit einer im I)üsenkanal des DUsenkörpers axial verschiebbaren Ventilkörpereinheit, die einen Ventilkörper, einen Ventilkörperschaft und einen vom Kunststoff beaufschlagbaren Schaftkopf mit Durchlässen aufweist, wobei die Ventilkörpereinheit während der Einspritzperiode entgegen der Wirkung der vom Kunststoff umströmten Feder in Strömungsrichtung des Kunststoffes in Offenstellung steuerbar ist.
• Ein Ventilverschluß dieser Art, mit dem der Einlaß in einen Mischraum gesteuert wird, ist an sich bekannt (deutsche Patentschrift 1 147 380 -vgl. auch Fig. 2 und 3 der schweizerischen Patentschrift 433 708 sowie die französische Patentschrift 1 016 816).
• Es ist auch bereits eine Verschlußdüse der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen worden, bei welcher in einer von rUckwärtiger Seite eingebrachten Bohrung des Dllsenkörpers eine zylindrische VentilhUlse sitzt. Die Stirnwand der VentilhUlse weist eine Öffnung auf, die den Ventilsitz für den tellerartigen Ventilkörper bildet. Ventilhülse und Ventilkörpereinheit können nur von hinten in den Körper eingeführt werden.
• Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verschluß düse der eingangs erwähnten Gattung eo auszubilden, daß sie bei geringerer Beanspruchung der Feder und damit bei höherer Lebensdauer vielseitiger einsetzbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine den Düsenmund bildende Verschlußkanaleinheit mit einem zylindrischen Verschlußkanal mit dem Düsenkörper lösbar verbunden und die rückseitig am Schaftkopf abgestützte und vom Düsenkörper umschlossene Feder an dieser Verschlußkanaleinheit widergelagert ist und daß der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper dichtend in den Verschlußkanal und bei Offenstellung in die Misohkammer eingetaucht ist.
• Bei einer solchen Verschluß düse ist es nicht erforderlich, daß der Ventilkörper in Verschlußstellung auf einen Ventilsitz aufgepreßt wird, weshalb die Vorspannung der Feder wesentlich geringer sein kann. Die erforderliche Höhe des Grenzschließdruckes, bei dem der Ventilverschluß gerade öffnet, kann durch eine entsprechende Länge des Kompressionsweges der Feder erreicht werden. Der Verschlußdüse kommen folgende weitere Vorteile zu : Das Misenmundstück kann mit wenigen Handgriffen ausgewechselt und somit die Verschlußdüse an unterschiedlichen Gießformen, z.B. für Vorkammeranguß und Heißkammeranguß angepaßt werden. Darüber hinaus ist die Düse leicht zugänglich.
• Fremdkörper können vom bedienenden Personal ohne weiteres entfernt werden. Für die Verarbeitung von relativ dünnfüssigen Thermoplasten ist außerdem von Bedeutung, daß beim Schließen des Ventilverschlusses in der vor dem Ventilkörper liegenden Mischkammer durch das Eintauchen des Ventilkörpers in den Verschlußkanal eine Dekompression stattfindet. Durch die Dekompression wird ein Austreten des in der Mischkammer und im Düsenkanal befindlichen Materials aus dem Düsenmund verhindert. Die Verschlußdüse erlaubt, abgesehen vom Ventilkörper und dem Verschlußkanal, hohe Fertigungstoleranzen.
• Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an ennigen Ausführungsbeispielen erläutert.
• Es zeigen Fig. 1 die Verschlußdüse im Längsschnitt in Verschlußstellung, Fig. 2 die Verschlußdüse gemäß Fig. 1 in Offenstellung, Fig. 3 die Verschlußdüse gemäß Fig. 1 und 2 jr Rückansicht@ Fig. 4 die Verschlußdüse gemäß g. 1 - s in Vorde@ansicht, Fig. 5 eine Variante der Vers@@l@@düse, die sich in Verschlußstellung befindet, im Längsschnitt, Fig. 6 eine weitere Variante der Düse in einer Darstellung gemäß Fig. 5, Fig. 7 die Verschlußdüse gemäß Fig. 5 in Rückan#i#ht, Fig. 8 die Düse gemäß Fig. 6 in Vorderansicht.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen : Fig. 9 die Verschlußdüse im Längsschnitt in Verschlußstellung, Fig.10 die um 900 gedrehte Verschlußdüse gemäß Blg. 9 in Offenstellung, Fig.11 die Verschlußdüse gemäß Fig. 9-10 in Rückansicht, Fig. 12 die längsgeschnittene Anordnung gemäß Fig. 13 in liner um 900 gedrehten Lage und Fig.13 einen Ausschnitt aus Fig. 10 in größerem Maßstab.
• Allen Ausführungsbeispielen ist folgender Grundaufbau gemeinsam : Im ixisenkanal 11 des Düsenkörpers 1 ist die Ventilkörpereinheit 3, 3', 3", 3"' (Fig. 1-3)bzw. 3, 3', 3"' (Fig. 5,7) bzw. 19, 3', 3"' (Fig. 6) bzw. 30, 3', 3ttl (Fig.9-13) axial verschiebbar gelagert. Die Ventilkörpereinheit umfaßt einen Ventilkörper 3 bzw. 19 bzw. 30, einen Ventilkörperschaft 3' und einen Schaftkopf 3"', der während der Einspritzperiode vom Kunststoff beaufschlagt und mit Durchlässen 8 bzw. 15 versehen ist. Die Ventilkörpereinheit ist während der Einspritzperiode vom Spritzdruck entgegen der Wirkung der vom Kunststoff umströmten Feder 9 in Strömungsrichtung des Kunststoffes in Offenstellung steuerbar.
• Eine den Düsenmund 2' bzw. 18' bildende Verschlußkanaleinheit (2 in Fig. 1,2 und 4 bzw. 17 und 18 in den Fig. 5,6,8-13) mit einem zylindrischen Verschlußkanal 14 bzw. 14' ist mit dem Düsenkörper 1 lösbar verbunden. Die rückseitig am Schaftkopf 3"' abgestützte und vom Düsenkörper eingeschlossene Feder 9 bzw. 90 ist an der Verschlußkanaleinheit widergelagert. Der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper 3 bzw. 19 bzw. 30 ist bei Verschlußstellung dichtend in den Verschlußkanal 14 bzw.
• i4' und bei Offenstellwig in die Mischkammer 4 eingetaucht.
• Die Axialbewegung der Ventilkörpereinheit ist einerseits durch Anschlag an der Verschlußkanaleinheit 2 bzw. 17, 18 und andererseits durch Anschlag an einer Schulter 6 des Düsenkörpers 1 begrenzt. Der Schaftkopf (3"') weist einen in einen kegelförmigen Abschnitt auslaufenden zylindrischen Abschnitt auf, der mit den axialen Durchlässen 8 (Fig. 1-3) bzw. 15 (Fig. 5-7, 9-11) versehen ist.
• Der mit einem Außengewinde 1' versehene Düsenkörper weist einen Sechskant 12, die Verschlußkanaleinheit 15 einen Sechskant 13 für den Angriff des Werkzeuges auf.
• Zweckmäßigerweise ist jeder Verschlußdüse ein Satz von unterschiedlich gestalteten Verschlußkanaleinheiten zugeordnet, die wahlweise in den Düsenkörper eingeschraubt werden können.
• Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-4 weist der Ventilschaft 3', 3" einen der Länge der Axialbewegung der Ventilkörpereinheit 3, 3', 3ff, 3"' 311t entsprechenden vorderseitigen Abschnitt 3' und einen zylindrischen Abschnitt 3" größeren Durchmessers mit axialen Durchlässen 8 auf. Die Schraubenfeder 9 mit rechteckigem Querschnitt liegt im Ringkanal, der zwischen der inneren, den Düsenkanal 11 begrenzenden Mantelfläche des I>Usenkörpers 1 und der Nantelfläche des Schaftabschnittes 3" gebildet ist. Die Schlußkanaleinheit ist ein einziges Formstück (Verschlußkanalformstück). Der zylindrische Verschlußkanal 14 im Vers chlußkanalformstiick 2 geht einerseits über einen trichterförmig erweiterten Abschnitt in den Düsenkanal 11 und andererseits über einen trichterförmig erweiterten Abschnitt in die Mischkammer 4 über. An einen konischen Abschnitt 4' der Mischkammer 4 schließt sich der Austrittskanal 10 an. Die mit dem Düsenkörper 1 im Gewindeeingriff stehende Verschlußkanaleinheit 2 mit Düsenmund 2' überragt den Düsenkörper 1. Die am Ubergang des Schaftabschnittes geringeren Durchmessers 3' in den Schaftabschnitt 3" größeren Durchmessers gebildete Ringschulter 5 liegt bei offenem Ventil (Fig. 2) an der Stirnfläche des Verschlußkanalformstückes 2 an. In dieser Position befindet sich der Ventilkörper etwa in der Nitte der Mischkammer 4. Der Schaft weist im Abschnitt 3' einen kleineren und im Abschnitt 3" einen größeren Durchmesser auf als der Ventilkörper 3.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5-8 erstreckt sich der Ventilschaft " etwa über die halbe Länge der Ventilkörpereinheit 3, 3', 3"' bzw. 19, 3', 3"' (Fig. 6) und geht in konischer Erweiterung in den zylindrischen Abschnitt des Schaftkopfes 3"' über. Die Verschlußkanaleinheit 17, 18 ist durch eine den zylindrischen Verschlußkanal 14' aufweisende Lochscheibe 17 und ein Düsenmundformstück 18 mit DU-senmund 18' gebildet. Bei offenem Ventil liegt der Ventilkörper 19 mit kegelförmiger Anschlagfläche an der Basis 22 der Mischkammer 4 im Paßsitz an. In der Untervariante gemäß Fig.
• 6 ist der im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1-5 etwas verlängerte Ventilkörper 19 unterhalb des bei Verschlußstellung in den Verschlußkanal 14' eintauchenden Abschnittes mit Durchlaßnuten 20 versehen, durch welche der Thermoplast aus dem konischen Nischkammerabschnitt in den Ausflußkanal 10 gelangt. In der Variante gemäß Fig. 5 geht der zylindrische Verschlußkanal 14 der Lochscheibe 17 Uber trichterförmige Erweiterungen sowohl in den Düsenkanal 11 als auch in die Mischkammer 4 über. In der Variante gemäß Fig. 6 fehlt die trichterförmige Erweiterung des Verschlußkanals am Ubergang zum Düsenkanal 11. Anordnung und Grundrißform der Durchlässe 8 bzw. 15 im Schaftkopf 3"' bzw. im Schaftabschnitt 3? ergibt b Ir#s#cjor#dere auch aus den Fig. 3 und 7. Die Ausbildung der Verschlußkanaleinheit aus einer den Verschlußkanal 14 bildenden Lochscheibe und einem Düsenmundformstück 18 mit Düsenmund 2' bedeutet eine fertigungstechnische Erleichterung. Die Lochscheibe gemäß den Fig. 5, 9 und 10 ist zweiseitig symmetrisch bei einer senkrecht zur Düsenachse stehenden Symmetrieebene.
• Nach dem Flächenverhältnis der vom thermoplastischen Material beaufschlagten vorderseitigen und rückseitigen Flächen der Ventilkörpereinheit bemißt sich die vom Einspritzdruck beim Öffnungsvorgang auf die Ventilkörpereinheit ausgeübte axial gerichtete Kraft. Wird das Verhältnis entsprechend groß gehalten, so ist auch die axiale Kraft entsprechend groß, wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1-4 und 5-8.
• In diesen Beispielen finden daher stärkere Schraubenfedern mit rechteckigem Drahtquerschnitt Verwendung.
• Der Quotient aus den bei geschlossener Düse rückseitig und den vorderseitig beaufschlagbaren Flachen der Ventil körpereinheit ist im Ausführungsbeispiel der Figuren 9-13 relativ klein, weil der Querschnitt des Ventilkörpers verhältnismäßig klein ist. Aus diesem Grunde windet eine schwachere Schraubenfeder 90 mit rundem Drahtquerschnitt Verwendung. Darüber hinaus unterscheidet sich dieses Ausf@@@@@@gsbeispiel von den bereits beschriebenen Variante# durch die spezifische Gestaltung des Ventilkörpers 30, der zylindrisch ausgebildet ist, jedoch an der Unterseite zwei diametral gelegene Abschrägungen aufweist. In Offenstellung, bei welcher der Ventilkörper 30 an der Basis #2 bb Mischkammer 4 a@liegt, gelangt das thermoplastisc@e Material über d@e Abschr@gungen aus der Mischkammer in den Au@@@@@@@@@@@ @@

Claims (16)

1. Patent ansprüche 1. Verschlußdüse für die Spritzgußverarbeitung von Thermoplasten mit einem Ventilverschluß, der sich unter der Einwirkung des Einspritzdruckes nach Art eines hydraulischen Überdruckventils automatisch öffnet bzw. schließt, mit einer im Düsenkanal des Düsenkörpers axial verschiebbaren Ventilkörpereinheit, die einen Ventilkörper, einen Ventilkörperschaft und einen vom Kunststoff beaufschlagbaren Schaftkopf mit Durchlässen aufweist, wobei die Ventilkörpereinheit während der Einspritzperiode entgegen der Wirkung der vom Kunststoff umströmten Feder in Strömungsrichtung des Kunststoffes in Offenstellung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Düsenmund bildende Verschlußkanaleinheit (2 in Figuren 1, 2 bzw. 17 und 18 in Figuren 5-13) mit einem zylindrischen Verschlußkanal (14, 14') mit dem Düsenkörper (1) lösbar verbunden und die rückseitig am Schaftkopf <3"') abgestützte und vom Düsenkörper (1) umschlossene Feder (9) an dieser Verschlußkanaleinheit (2 bzw. 17, 18) widergelagert ist und daß der zylindrisch ausgebildete Ventilkörper (3; in; 30) dichtend in den Verschlußkanal (14 bzw. 14') und bei Offenstellung in die Mischkammer (4) eingetaucht ist.
2. 2. VerschlußdUse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbewegung der Ventilkörpereinheit(3, 3', 3", 3"' bzw. 19; 3', 3"' bzw. 30; 3', 3'!') einerseits durch Anschlag an der Verschlußkanaleinheit (2 bzw.

   17, 18) und andererseits durch Anschlag an einer Schulter (6) des Düsenkörpers (1) begrenzt ist.
3. 3. Verschlußdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftkopf (3"' ) einen in einen kegelförmigen Abschnitt auslaufenden zylindrischen Abschnitt aufweist, der mit axialen Durchlässen (8 in Figuren 1 - 4 bzw. 15 in Figuren 5-11 ) versehen ist.
4. 4. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (3', 3") einen der Länge der Axialbewegung der Ventilkörpereinheit (3, 3', 3", 3"') ) entsprechenden vorderseitigen Abschnitt (3') und einem zylindrischen Abschnit (3") größeren Durchmessers mit axi alen Durchlässen (8) aufweist (Figuren 1 -
5. 5. Verschlußdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) eine Spiralfeder ist und in einem Ringkanal liegt, der zwischen der inneren, den Düsenkanal (11) begrenzenden Mantelfläche des Düsenkörpers (1) und der Mantelfläche des Schaftabschnittes (3") gebildet ist (Figuren 1 - 4).
6. 6. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkanaleinheit (?) durch ein einziges Formstück (Verschlußkanalformstück) gebildet ist (Figuren 1 - 4).
7. 7. Verschlußdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Verschlußkanal (14) im Verschlußkanalformstück (2) einerseits über einen trichterförmig erweiterten Abschnitt in den Düsenkanal (11) und andererseits über einen trichterförmig erweiterten Abschnitt in die Mischkammer (4) übergeht, an die sich der Austrittskanal (10) anschließt.
8. 8. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Düsenkörper (1) im Gewindeeingriff stehende Verschlußkanaleinheit <4t7,#8) mit DQsenmund(2' bzw. 18') den'Düsenkörper (1) überragt.
9. 9. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Übergang des Schaftabschnittes geringeren Durchmessers (3') in den Schaftabschnitt (3") gebildete Ringschulter (5) bei offenem Ventil an der Stirn fläche des Verschlußkanalformstückes (2) anliegt und der Ventilkörper <3) sich etwa in der Mitte der Mischkammer (4) befindet (Fig.1,2).
10. 10. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (3') einen kleineren Durchmesser aufweist, als der Ventilskörper (3).
11. 11. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, 8, 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (3') sich etwa über die halbe Länge der Ventilkörpereinheit (3, 3', 3") erstreckt und in konischer Erwölterung in den zylindrischen Abschnitt des Schartkopfes (3"'.) übergeht (Figuren 5,6,9,10)
12. 12. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5, 7 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verschlußkanaleinheit (17, 18) durch eine den zylindrischen Verschlußkanal (14') aufweisende Lochscheibe (17) und ein Düsenmundformstück (18) gebildet ist (Figuren 5-13 ).
13. 13. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 8, 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei offenem Ventil der Ventilkörper mit kegelförmiger Anschlagfläche an der Basis (22) der Mischkammer (4) anliegt, wobei der Ventilkörper unterhalb des bei Verschlußstellung in den Verschlußkanal (111') eintauchenden Abschnittes mit Durchlaßnuten (20 in Fig.6)oder Durohlaßabschrägung (24 in Fig.12,13) versehen ist.
14. 14. Verschlußdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Verschlußkanal (14) der Lochscheibe (17) über trichterförmige Erweiterungen in den Düsenkanal ~(11)bzw. in Mischkammer (4) übergeht (Fig. 3,9,10-13)
15. 15. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Düse der Quotient aus den rückseitigen, dem Spritzzylinder zugewandten, vom plastischen Material beaufschlagbaren Flächen und den vorderseitigen Flächen relativ groß und die Feder als Schraubenfeder mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.
16. 16. Verschlußdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Düse der Quotient aus den rückseitigen, dem Spritzzylinder zugewandten, vom plastischen Material beaufschlagbaren Flächen und den vorderseitigen Flächen relativ klein und die Feder als Schraubenfeder mit rundem Querschnitt ausgebildet ist.

    L e e r s e i t e