DE3919599A1 - Spritzgiesseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung und insbesondere eine Spritzgießeinrichtung, bei der ein verminderter Wärmeverlust von einer beheizten Düse zu einer umgebenden gekühlten Form auftritt.

Bei dieser Art von Systemen ist die beheizte Düse fest in eine Bohrung in der gekühlten Form eingesetzt. Wie z.B. in der US-PS 45 57 685 mit dem Titel "Beheizte Düse für eine Spritzgießeinrichtung", veröffentlicht 10. Dezemer 1985 des Anmelders angegeben ist, weist die Düse eine Isolierhülse auf, die gegen eine Schulter sitzt, um die Düse mit einem isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt zwischen Düse und umgebender Form zu positionieren. Wie hinreichend bekannt ist, ist es für eine erfolgreiche Arbeitsweise der Einrichtung kritisch, daß die Temperatur der Schmelze innerhalb eines vorgegebenen engen Temperaturbereiches bleibt, wenn sie durch die beheizte Düse strömt. Es wurde jedoch gefunden, daß die früheren Düsen dieser Art an einem größeren Temperaturabfall an ihren Enden als in der Mitte leiden, was es schwierig macht, eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen. Ein Versuch, dieses Problem zu lösen, besteht darin, die Teilung des schraubenförmigen oder wendelförmigen Heizelementes in der Mitte zu vergrößern, wie dies z.B. in der kanadischen Patentanmeldung des Anmelders Nr. 5 49 591, eingereicht 16. Oktober 1987 unter dem Titel "Spritzgießdüse mit nachgiebigem Abdicht- und Positionierflansch" gezeigt ist.

Die kanadische Patentanmeldung 5 49 519 betrifft eine Düse mit einem Umfangsdicht- und Positionierflansch, der sich quer über den isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt erstreckt und gegen die umgebende Innenoberfläche der Bohrung in der gekühlten Form anliegt. Es ist deutlich, daß dies notwendigerweise zu einem Wärmeverlust von der beheizten Düse zu der gekühlten Form führt. Die kanadische Patentanmeldung 5 57 681 des Anmelders, eingereicht 29.Januar 1988 unter dem Titel "Verbesserte Halterung für eine Einspritzdüse" versucht dieses Problem dadurch zu verringern, daß eine Umfangsnut in die Formhohlraumplatte eingearbeitet wird, um einen dünnen Wandabschnitt zu bilden, gegen den der Abdicht- und Positonierflansch anliegt. Obwohl diese Anordnung eine wesentliche Verbesserung darstellt, hat sie den Nachteil verhältnismäßig schwieriger Bearbeitung bei Fortbestehen eines nicht unbeträchtlichen Wärmeverlustes von der Düse zu der Form.

Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die obigen Schwierigkeiten des Standes der Technik zumindest teilweise durch eine Spritzgießeinrichtung zu überwinden, bei der der Wärmeverlust von einer beheizten Düse zu einer umgebenden, gekühlten Form wesentlich vermindert ist.

Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung nach einem ihrer Aspekte eine Spritzgießeinrichtung vor, mit einer langgestreckten, beheizten Düse mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, eingesetzt in eine Bohrung in einer gekühlten Form mit minimalem Kontakt der Überbrückung eines isolierenden Luftraumes bzw. Luftspaltes, der zwischen der beheizten Düse und der umgebenden, gekühlten Form vorgesehen ist, wobei die Düse einen Mittelabschnitt mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche aufweist, die sich zwischen einem Kragenabschnitt am hinteren Ende und einem Nasenabschnitt am vorderen Ende erstreckt, wobei die Düse eine Schmelzebohrung besitzt, die sich von einem zentralen Einlaß am hinteren Ende durch den Mittelabschnitt und den Nasenabschnitt hindurch erstreckt, um unter Druck stehende Schmelze von dem Einlaß zu zumindest einem Anschnitt zu fördern, der sich von der Bohrung zu einem Formhohlraum erstreckt, wobei die Düse ein elektrisch isoliertes Heizelement mit einem Spiralabschnitt aufweist, der sich integral in dem Mittelabschnitt rund um die Schmelzebohrung erstreckt und die Düse einen Umfangsabdicht- und Positionierflansch aufweist, der sich zwischen dem Mittelabschnitt und dem Nasenabschnitt nach außen erstreckt, um den isolierenden Luftraum rund um die Düse zu überbrücken. Insbesondere ist erfindungsgemäß ein zylindrischer Isolierring vorgesehen, der eine Innenoberfläche aufweist und eine Außenoberfläche besitzt, die in einem Umfangssitz in der Form in eine Lage eingesetzt ist, wodurch der sich nach außen erstreckende Flansch der Düse in abdichtender Berührung mit der Innenoberfläche des Ringes ist, der Sitz in der Form eine zylindrische Innenfläche aufweist und die Außenoberfläche des Ringes zumindest eine Umfangsnut besitzt, um einen isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt zwischen der Außenoberfläche des Ringes und der Innenoberfläche des Sitzes des Ringes in der Form zu bilden.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungend deutlich. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Abschnittes einer Spritzgießeinrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Isolierringes nach Fig. 1.

Bezug wird zuerst auf Fig. 1 genommen, die eine Spritzgießeinrichtung mit einer einzigen Düse mit offenem Düsen-Anschnitt zeigt. Die langgestreckte Düse 10 besitzt ein integrales elektrisches Heizelement 12, das hart eingelötet ist, mit einem Spiralabschnitt 14, der sich rund um die Schmelzebohrung 16 erstreckt, wie dies in der kanadischen Patentanmeldung 5 49 517 eingereicht 16. Oktober 1987 "Spritzgießdüse mit einem geerdeten Heizelement, eingelötet in eine Spitze" des Anmelders erläutert ist. Die Düse 10 besitzt einen Mittelabschnitt 18 mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche 20, die sich zwischen einem Kragenabschnitt 22 am hinteren Ende 24 und einem kegelförmigen Nasenabschnitt 26 erstreckt, der sich zu dem vorderen Ende 28 erstreckt. Die Düse 10 ist in eine Bohrung 30 in der Form 32 eingesetzt, wobei sich das vordere Ende 28 in Ausrichtung mit einem Anschnitt 34 befindet, der sich von der Bohrung 30 zu einem Formhohlraum 36 erstreckt. Der Kragenabschnitt 22 bildet eine Isolierhülse 38, die gegen eine Schulter 40 sitzt, um die Düse 10 in einer Lage abzustützen, in der ein isolierender Luftraum bzw. Luftspalt 42 zwischen der beheizten Düse 10 und der Innenoberfläche 44 der umgebenden Form gebildet wird, welche durch Kühlaser gekühlt wird, das durch Kühlleitungen 46 strömt. Die Düse 10 besitzt auch einen integralen Umfangsabdicht- und Positionierflansch 48, der sich zwischen dem Mittelabschnitt 18 und dem Nasenabschnit 26 nach außen erstreckt, wie dies in der obenerwähnten kanadischen Patentanmeldung 5 49 519 des Anmelders erläutert ist. Dieser Flansch erstreckt sich quer über den Luftspalt 42 und liegt gegen die Innenoberfläche 50 eines zylindrischen Isolierringes 52 an, der in die Form 32 eingesetzt ist, wie dies im einzelnen nachstehend erläutert wird, um eine Dichtung gegen Leckage von unter Druck stehender Schmelze zu bilden und das vordere Ende 28 der Düse 10 exakt mit dem Anschnitt 34 auszurichten.

Wie in der kanadischen Patentanmeldung 5 57 681, auf die eingangs Bezug genommen wurde, beschrieben ist, ist eine Rückplatte 54 mit einem verhältnismäßig dünnen Flanschabschnitt 56 am hinteren Ende 24 der Düse 10 durch Schrauben 58 befestigt. Die Rückplatte 54 besitzt eine Mittelbohrung 60, die ausgerichtet ist auf einen Auslaß 62 von der Düse 64 der Gießmaschine und besitzt einen Einlaß 66 zu der Schmelzebohrung 16, die sich durch die Düse 10 erstreckt. Wie bekannt ist, kann die Form aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten und Platten bestehen, in Abjängigkeit von der gewünschten Form des Formhohlraumes 36. Im vorliegenden Fall hat die Form eine Tragplatte 68, die zwischen einer Formhohlraumplatte 70 und einem kreisförmigen Haltekragen 72 befestigt ist, welcher mit dieser in herkömmlicher Weise durch Schrauben 74 befestigt ist. Wie ersichtlich ist, besitzt der Haltekragen 72 eine Mittelöffnung 76, die sich durch diesen Kragen hindurch erstreckt und die das hintere Ende 24 der Düse 10 aufnimmt, mit der die Rückplatte 54 verschraubt ist.

Die Öffnung 76 ist in ihrem Durchmesser ausreichend größer als das hintere Ende 24 der Düse 10, um einen isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt 78 zwischen diesen Teilen zu bilden. Der Flanschabschnitt 56 der Rückplatte 54 erstreckt sich nach außen und hinten quer über den Luftraum 78 hinweg und liegt gegen eine Schulter 80 an, die sich von dem Haltekragen 72 nach innen erstreckt. Somit kommt dann, wenn das System bzw. die Einrichtung montiert ist und der Kragen 72 fest in der Lage verschraubt ist, die hier gezeigt ist, der Kragen 72 in Eingriff mit dem Flanschabschnitt 56 der Rückplatte 54 und hält die Düse 10 fest an Ort und Stelle in der Bohrung 30. Obwohl die Rückplatte 54 und der Haltekragen 72 aus Stahl bestehen ist deutlich, daß die verhältnismäßig dünne Form des Flanschabschnittes 56 der Rückplatte 54 zu einem wesentlich geringeren Wärmeverlust führt als dies der Fall ist, wenn der Haltekragen 72 direkt gegen das hintere Ende 24 der Düse 10 anliegt. Um den Wärmeverlust durch den Flanschabschnitt 56 weiter zu vermindern ist eine tiefe Umfangsnut 82 in die hintere Fläche 84 des Haltekragens 72 eingearbeitet. Dies führt zu einem dünnen Wandabschnitt 86 mit einer Schulter 80, gegen die der Flanschabschnitt 56 der Rückplatte 54 anliegt.

Um in vergleichbarer Weise den Wärmeverlust von der Düse 10 durch den Abdicht- und Positionierflansch 48 zu vermindern, ist ein zylindrischer Isolierring 52 in einem Sitz 88 aufgenommen, der sich von der Hinterseite 90 der Formhohlraumplatte 70 aus erstreckt. Der Isolierring 52 besitzt eine zylindrische Innenoberfläche 50, gegen die während des Gebrauches der Abdicht- und Positionierflansch 48 anliegt. Der Flansch 48 besteht aus einem nachgiebigen, elastischen Material, wodurch die Kraft der unter Druck stehenden Schmelze in dem Raum 92 rund um den Nasenabschnitt 26 den Flansch in festen Abdichtkontakt gegen die Innenoberfläche 50 des Isolierringes 52 preßt, so daß ein Entweichen von unter Druck stehender Schmelze in den isolierenden Luftraum 42, der den Mittelabschnitt 18 der Düse 10 umgibt, vermieden ist. Wie ersichtlich ist, hat in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Außenoberfläche 94 des Isolierringes 52 zwei beabstandete Umfangsnuten 96, von denen jede einen isolierenden Luftspalt bzw. Luftraum 98 zwischen der Außenoberfläche 94 des Isolierringes 52 und der zylindrischen Innenoberfläche 100 der Dichtung 88 in der gekühlten Formhohlraumplatte bildet bzw. einschließt. Außerdem hat der Isolierring 52 eine abgeschrägte bzw. angefaste Außenkante 102, die einen weiteren isolierenden Luftspalt bzw. Luftraum bildet. Somit ist der Oberflächenkontakt zwischen dem Isolierring 52 und der Formhohlraumplatte 70 beträchtlich vermindert, was den Wärmeverlust reduziert. Außerdem ist der Isolierring 52 aus einem verhältnismäßig schlecht wärmeleitenden Metall, wie z.B. einer Titanlegierung hergestellt, wodurch der Wärmeverlust weiter vermindert ist.

Bei Gebrauch wird, nachdem die Spritzgießeinrichtung montiert worden ist, wie dies dargestellt und oben beschrieben wurde, elektrische Energie an das Heizelement 12 durch eine Leitung 106 gelegt, die mit dem Kaltanschluß 108 verbunden ist, so daß die Düse 10 auf eine bestimmte Betriebstemperatur erwärmt wird. Unter Druck stehende Schmelze wird anschließend von dem Auslaß 62 der Düse 64 der Gießmaschine durch die Mittelbohrung 60 der Rückplatte 54 in die Schmelzebohrung 16 der Düse 10 eingeführt. Die unter Druck stehende Schmelze strömt durch die Düse 10 in den Raum 92, der den beheizten Nasenabschnitt 26 der Düse 10 umgibt und strömt anschließend durch den Anschnitt 34 in den Formhohlraum 32. Der Raum 92 bleibt mit Schmelze gefüllt, ein Teil derselben erstarrt bzw. verfestigt sich an der gekühlten Formhohlraumplatte 70 und an dem Abdicht- und Positionierflansch 48, so daß das Entweichen der Schmelze in den isolierenden Luftspalt bzw. Luftraum 42 vermieden ist. Nachdem die Formhohlräume gefüllt sind, wird der Einspritzdruck noch einen Moment aufrechterhalten, um die Formfüllungen zu verdichten und wird anschließend entlastet. Nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form geöffnet, um die spritzgegossenen Teile auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen und der Einspritzdruck wieder angelegt, um den Formhohlraum 34 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich wiederholt, mit einer Frequenz, die von der Größe und Form des Formhohlraumes und der Art des spritzgegossenen Materiales abhängt.

Obwohl die Beschreibung der Einrichtung und ihrer Verwendung hier unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erfolgte, ist dieses nicht in einem die Erfindung begrenzenden Sinne zu verstehen. Veränderungen und Modifikationen derselben sind dem Fachmann ohne weiteres deutlich. Zum Beispiel ist offensichtlich, daß der Isolierring 52 auch andere Konfigurationen haben kann und/oder aus anderen, geeigneten Materialien bestehen kann, die den Wärmeverlust von der Düse 10 durch den Abdicht- und Positionierflansch 48 zu der Form hin vermindern. Obwohl ein System mit einer einzigen Düse erläutert wurde und dargestellt ist, ist deutlich, daß die Erfindung ebenso auf Spritzgießsysteme mit Mehrfachdüsenanordnung angewandt werden kann. Bezüglich des Umfanges der Erfindung wird insbesondere auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung mit einer beheizten Düse, die in einer Bohrung in der Form eingesetzt ist, mit einem isolierenden Luftspalt zwischen der Form und der Düse. Die Düse besitzt einen elastischen Positionier- und Abdichtflansch, der sich auswärts erstreckt, um den Luftraum hinter einem Nasenabschnitt, in rückwärtiger Richtung desselben gesehen, der Düse zu überbrücken. Der Flansch liegt gegen einen zylindrischen Isolierring an, der in die Form eingesetzt ist. Der Isolierring besteht vorzugsweise aus einer Titanlegierung und besitzt Nuten in seiner Außenoberfläche, die Lufträume bzw. Luftringräume bilden, um den Wärmeverlust von der Düse durch den Dicht- und Positionierflansch zu der Form zu vermindern.

Claims (5)

1. Spritzgießeinrichtung mit einer langgestreckten, beheizten Düse mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, wobei die Düse in eine Bohrung in einer gekühlten Form mit minimalem Kontakt der Überbrückung eines isolierenden Luftraumes, vorgesehen zwischen der beheizten Düse und der umgebenden gekühlten Form eingesetzt ist, die Düse einen Mittelabschnitt mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenoberfläche aufweist, die sich zwischen einem Kragenabschnitt am hinteren Ende und einem Nasenabschnitt am vorderen Ende erstreckt, die Düse eine Schmelzebohrung aufweist, die sich von einem zentralen Einlaß am hinteren Ende durch den Mittelabschnitt und den Nasenabschnitt erstreckt, um unter Druck stehende Schmelze von dem Einlaß in Richtung zumindest eines Anschnittes zu fördern, der sich von der Bohrung zu einem Formhohlraum erstreckt, wobei die Düse ein elektrisch isoliertes Heizelement mit einem Spiralabschnitt aufweist, der sich integral in dem Mittelabschnitt rund um die Schmelzebohrung erstreckt, die Düsen einen Umfangsabdicht- und Positionierflansch aufweist, der sich nach außen zwischen dem Mittelabschnitt und dem Nasenabschnitt erstreckt, um den isolierenden Luftspalt bzw. Luftraum rund um die Düse zu überbrücken, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Isolierring (52) mit einer Innenfläche (50) und einer Außenfläche (94), der in einen Umfangssitz (88) in der Form in einer Lage eingesetzt ist, wodurch der sich nach außen erstreckende Flansch (48) der Düse (10) in abdichtender Berührung mit der Innenoberfläche (50) des Ringes (52) ist, der Sitz (88) in der Form eine zylindrische Innenoberfläche aufweist und die Außenoberfläche (94) des Ringes (52) mit zumindest einer Umfangsnut (96) versehen ist, um einen isolierenden Luftraum (98) zwischen der Außenoberfläche (94) des Isolierringes (52) und der Innenoberfläche (100) des Sitzes (88) in der Form zu bilden.

2. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche (94) des Isolierringes (52) mit einer Mehrzahl von beabstandeten Umfangsnuten (96) versehen ist.

3. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring (52) aus einer Titanlegierung besteht.

4. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche (50) des Isolierringes (52) zylindrisch ist.

5. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form eine Lagerplatte (68) aufweist, die gegen eine Formhohlraumplatte (70) anliegt, wobei sich die Bohrung (30), die die Düse (10) aufnimmt, durch die Lagerplatte (68) in die Formhohlraumplatte (70) erstreckt und der Sitz (88), der den Isolierring (52) aufnimmt, in der Formhohlraumplatte (70) nahe der Lagerplatte (68) ausgebildet ist.