DE4439872C2 - Mundstückkörper für eine Warmkammer-Druckgießmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mundstückkörper für eine Warmkammer-Druck­ gießmaschine, der von einem das zu fördernde Gut leitenden Kanal in Längsrichtung durchdrungen ist und der zumindest teilweise in Längsrichtung, den Kanal umgebend, mit einem oder mehreren Rohrheizkörpern spiralförmig umwickelt und von einem Wärmeträgermaterial umgeben ist, sowie wärmelei­ tend mit einem Thermoelement in Verbindung steht.

Solche Mundstückkörper werden an Gießbehältern von Warmkammer-Druck­ gießmaschinen angeschlossen. Der Kanal des Mundstückkörpers steht hierbei über eine Steigleitung mit einem Preßzylinder des Gießbehälters in Verbindung. In dem Preßzylinder ist ein Kolben verstellbar, mittels dem das auszu­ tragende Gut, beispielsweise flüssiges Magnesium, über die Steigleitung und den Kanal des Mundstückkörpers in eine Gießform gefördert wird. Der Gieß­ behälter selbst steht in einem Bad mit einem flüssigem Magnesium. Über die Steigleitung wird das Magnesium dann aus dem Bereich des heißen Bades herausgeführt. Beim Durchtritt durch den Mundstückkörper besteht die Gefahr, daß sich das Magnesium abkühlt und dadurch seine Viskosität verändert. Aus diesem Grund ist der durch Abkühlung gefährdete Bereich des Mundstückkör­ pers mit Rohrheizkörpern umwickelt.

Mundstückkörper für Kunststoff-Spritzgießmaschinen sind beispielsweise aus der CH 655 025 A5 bekannt. Derartige Mundstückkörper weisen ein Basisteil auf, das von dem das zu fördernde Gut leitenden Kanal durchdrungen ist. Der Basiskörper ist spiralförmig mit einem Rohrheizkörper umwickelt. An der austragsseitigen Düsenspitze ist ein Thermoelement angeordnet. Die elektrische Zuleitung zu dem Thermoelement ist entlang der Rohrheizkörper verlegt. Die Rohrheizkörper, die elektrische Zuleitung und das Thermoelement sind in einem Wärmetragematerial eingegossen. Solche Mundstückkörper lassen sich nicht bei Warmkammer-Druckgießmaschinen einsetzen. Durch die hier auftretenden hohen Temperaturen kann ein Ausfall des Thermoelementes erfolgen. Da das Thermoelement in den Mundstückkörper eingegossen ist, muß der komplette Mundstückkörper erneuert werden. Weiterhin ist nachteilig, daß die elektrische Zuleitung zum Thermoelement in das Wärmeträgermaterial eingegossen ist. Diese kann in den hoch erwärmten Zonen in der Nähe der Rohrheizkörper leicht beschädigt werden. Dies führt wieder zu einem Ausfall des Thermoelememtes. Des weiteren sind solche Mundstückkörper für Warmkammer-Druckgieß­ maschinen ungeeignet, da das eingegossene Thermoelement für verschiedene Metallgüsse nicht immer den geforderten Temperaturbereich überwachen kann.

Aus der DE-OS 21 55 648 ist ein weiterer Mundstückkörper als bekannt aus­ gewiesen. Bei diesem Mundstückkörper ist ein Kernstück auf seiner äußeren Mantelseite mit einem spiralförmigen Rohrheizkörper umwickelt. Der Rohrheiz­ körper ist in auf der Außenseite des Kernstücks eingebrachte Nuten eingelegt. Auf der Mantelfäche des Kernstücks ist ein wärmeleitfähiges Manschettenteil angeordnet, das die Nuten mit den Rohrheizkörpern abschließt. Ein erstes Thermoelelement ist in einem von der Austragseite des Mundstückkörpers abgelegenen hinteren Bereich in einer Auskehlung der Wand des Manschetten­ teils angeordnet, während ein zweites Thermoelement in einer Ausnehmung im vorderen, austragsseitigen Bereich des Kernstücks angeordnet ist. Eine exakte Anordnung des Heizkörpers in den Nuten der äußeren Mantelseite des Kern­ stücks ist schwierig, so daß stets ein gewisser Freiraum zwischen Rohrheiz­ körper und dem Kernstück bzw. der Innenummantelung des Manschettenteils vorhanden bleibt, der einer optimalen Wärmeübertragung hinderlich ist, insbe­ sondere wenn sich im Laufe der Zeit eine Verschmutzung und Verzunderung ergibt. Hierdurch kann es zu ungünstigen Wärmeverteilungen und schlechter Leistungsausbeute bei der Erwärmung des Mundstückkörpers kommen. Durch die Einbringung des Thermoelements in einer Ausnehmung des Kernstücks im vorderen Bereich ist keine optimal repräsentative Erfassung der Temperatur gewährleistet, da einerseits örtliche Temperaturdifferenzen auftreten können und andererseits kein guter Kontakt zwischen dem Thermoelement und dem Kernstück auf Dauer gewährleistet ist, da das Thermoelement relativ lose ange­ ordnet ist und sich im Laufe der Zeit auch hier eine Verzunderung einstellt, die für die Wärmeübertragung isolierend wirkt.

Ein weiterer Mundstückkörper ist in der DE 92 03 694 U1 angegeben. Bei diesem bekannten Mundstückkörper ist auf dem Mantel des Innenteils, in dem das Gut gefördert wird, ein Heizkörper aufgewendelt, der außenliegend von einem Schutzrohr beispielsweise aus Edelstahl umgeben ist. Zwischen der Innenseite des Schutzrohres und dem Außenmantel des das zu fördernde Gut leitenden Innenteils ist ein Freiraum gebildet, so daß keine gleichmäßige Wärme­ übertragung über die Länge des Mundstückkörpers gewährleistet ist.

Die DE 36 09 054 A1 zeigt einen Mundstückkörper eines Spritzgußsystems mit einer verstellbaren Sonde zum ventilartigen Öffnen und Schließen des Einlaufs. Dabei handelt es sich um ein innen beheiztes System, das als Nadelverschluß­ system ausgebildet ist. Der das Gut fördernde Kanal wird von einem zentralen Einlaß aus nach außen in eine Außenfläche eines Stahlkörpers geführt und mündet stromab in einem Schmelzaufnahmeraum zwischen einer konischen Endspitze der Sonde und einer diese umgebenden Kokille. Die Sonde ist mittels einer Heizpatrone heizbar, welche mittels eines Kupferbereichs in den äußeren Körper aus Werkzeugstahl eingegossen ist. Dabei liegt der Kanal radial außer­ halb der Heizpatrone. Die Heizpatrone an sich ist in konventioneller Weise aus­ gebildet und mit einem elektrischen Heizdraht versehen, der in einem zylin­ drischen äußeren Gehäuse angeordnet ist. Außerdem kann ein Thermoelement vorgesehen sein, welches sich durch die Sonde erstreckt, um die Temperatur des Kupferbereichs in der Nähe der Endspitze zu messen. Mit dieser Heizvor­ richtung, die im Innern des die Schmelzkanäle aufweisenden Stahlkörpers 70 vorgesehen ist, ist eine vollkommen homogene Aufheizung der Umgebung der Schmelzkanäle kaum erreichbar. Hinsichtlich der Befestigung des Thermoelements sind keine näheren Angaben gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Mundstück­ körper derart weiterzubilden, daß eine optimale gleichmäßige Wärmeverteilung über die Länge des Kanals des Mundstückkörpers erzielt und eine genaue Temperaturkontrolle gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 6 gelöst.

Mit den hierin beschriebenen Maßnahmen ergibt sich somit eine gleichmäßige Aufheizung des, das zu fördernde Gut leitenden Kanals, wobei die Leistungs­ ausbeute durch den direkten Kontakt mit dem Rohrheizkörper und dem zentralen Verlauf des leitenden Kanals, der von dem Heizkörper radialseitig umgeben ist, optimal ist. Ferner ist das Thermoelement durch die Schraubverbindung eben­ falls in engen und festen Kontakt mit der Meßstelle gebracht, so daß eine zuver­ lässige Temperaturanpassung und Regelung sichergestellt ist. Dabei ist auch der Austausch des Thermoelements auf einfache Weise möglich.

Je nach Anforderungen kann das Thermoelement gegen ein beliebiges anderes Thermoelement mit anderen charakteristischen Eigenschaften ausgetauscht werden.

Ist vorgesehen, daß das Thermoelement in dem Bereich angeordnet ist, in dem der Kanal des Mundstückkörpers in ein, das geförderte Gut austragendes Mund­ stück übergeht, dann kann eine sehr genaue Aussage über den Temperaturzu­ stand des ausgetragenen Gutes getroffen werden. Eine Reduzierung des Teile­ aufwandes erreicht man, wenn eine, dem Thermoelement zugeführte Anschluß­ leitung zusammen mit Zuleitungen der Rohrheizkörper in einer Hülse geführt sind. Die Hülse kann hierbei vorteilhafterweise an einem Mantel angeschlossen sein, der mit einer Abschlußscheibe fest verbunden ist. Der Mantel kann hierbei auch so ausgebildet sein, daß er das Wärmeträgermedium teilweise umgibt. Die Abschlußscheibe und der Mantel können aus isolierendem Material gebildet sein.

Um den Wärmeverlust gering zu halten, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß um das Wärmeträgermedium herum eine Isolierung gelegt ist, die von einer Hülse umgeben und gehalten ist. Die Hülse selbst ist vorteilhaftig ebenfalls aus einem isolierenden Material gebildet und dient dann als Berühr- und Spritz­ schutz.

Das Wärmeträgermaterial kann aus einem beliebigem Metall mit guten Wärme­ leiteigenschaften, beispielsweise aus Messing, gebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Seitendarstellung und im Schnitt einen Gießbehälter 50 mit einer Konus-Büchse 40 und einem darin eingesetzten Mundstück 20.

Der Gießbehälter 50 weist eine zylindrische Bohrung auf, in die eine Büchse 60 eingesetzt ist. Die Büchse 60 weist einen Eintrittskanal 62 und einen Austrittskanal 61 auf. Im eingesetzten Zustand der Büchse 60 in den Gießbehälter 50 ist der Eintrittskanal 62 fluchtend zu einer Eintrittsöffnung 54 des Gießbehälters angeordnet. Der Austrittskanal 61 geht in eine Schrägbohrung 52 des Gießbehälters 50 über. Um eine einfache Montage der Büchse 60 zu erreichen, weist diese einen Bund 63 auf, der sich auf einem Absatz 56 des Gießbehälters 50 abstützt. Somit ist die Einsetzbewegung der Büchse 60 in den Gießbehälter 50 begrenzt. In die Büchse 60 ist ein Kolben 71 mit seinen Kolbenringen 72 eingesetzt. Die Kolbenringe 72 legen sich dichtend an die Wand der Büchse 60 an. Über eine Kolbenstange 70 ist der Kolben 71 mit einem Hubmechanismus verbunden, der im einzelnen in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Schrägbohrung 52 des Gießbehälters 50 geht in eine Steigleitung 51 über, die vertikal nach oben verläuft. An dem der Schrägbohrung 52 abgekehrten Ende der Steigleitung 51 geht diese in eine Buchsenaufnahme 53 über. In die Buchsenaufnahme 53 ist eine Konus-Büchse 40 eingesetzt.

Die Buchsenaufnahme 53 ist konisch ausgeformt, wobei sie sich in die der Steigleitung abgekehrten Richtung erweitert. In die Buchsenaufnahme 53 ist eine Konus-Büchse 40 eingesetzt. Die Konusbüchse 40 weist eine an die Kontur der Buchsenaufnahme 53 angepaßt ausgestaltete Geometrie auf. Die Konus-Büchse 40 weist einen Bund 41 auf, der in einer ringförmig umlaufenden Aussparung des Gießbehälters 50 zum liegen kommt. Mittels des Bundes 41 wird die Einsatzbewegung der Konus-Büchse 40 in die Buchsenaufnahme 53 des Gießbehälters 50 begrenzt. Im eingesetzten Zustand der Konus-Büchse 40 geht die Steigleitung 51 des Gießbehälters in einen Kanal 43 der Konus-Büchse 40 über. Der Kanal 43 ist schräg in den Mantel der Konus-Büchse 40 eingebohrt. Die Konusachse des Kanales 43 schneidet die Zentrumsachse der Konus- Büchse 40. Der Neigungswinkel des Kanals 43 gegenüber dieser Zentrumsachse ist vorteilhaft in einem Bereich zwischen 40° und 80° gewählt. Hierdurch wird zum einen eine optimale Strömungsumlenkung erreicht zum anderen eine ausreichende Wandstärke an der Konus-Büchse 40 erhalten.

Der Kanal 43 geht in eine Konusaufnahme 45 über. In die Konusaufnahme 45 ist ein Außenkonus eines Mundstückkörpers 20 eingesetzt. Beim Übergang des Kanals 43 in die Konusaufnahme 45 ist ein Absatz gebildet. Der Außenkonus 23 des Mundstückkörpers 20 ist derart auf die Konusaufnahme 45 abgestimmt, daß der Abstand vom stirnseitigen Ende des Außenkonuses zu dem Ende des Kanals 43 weniger als 1 cm beträgt. Hierdurch ist verhindert, daß es im Bereich zwischen dem Mundstückkörper 20 und der Konusbüchse 40 zu Strömungsverwirbelungen und damit zu einem erhöhten Verschleiß kommt.

In den Mundstückkörper 20 ist ein Konuskanal 21 eingebracht, in den der Kanal 43 einmündet. Der Konuskanal 21 verjüngt sich in Fließrichtung und geht in eine zylindrische Bohrung 22 über. Diese erweitert sich an ihrem, dem Konuskanal 21 abgekehrten Ende zu einer konusförmigen Aufnahme für ein Mundstück 10. Das Mundstück 10 ist wiederum von einem konusförmigen Eintrittskanal 11 durchdrungen, der in eine Austrittsöffnung 12 übergeht. Die Austrittsöffnung 12 ist an eine Gießform angelegt, in die das vom Gießbehälter 50 geförderte Gut eingepreßt wird. Um die Austrittsöffnung 12 herum ist eine Dichtfläche 13 angeordnet, die sich dichtend an der nicht dargestellten Gießform anlegt.

Um bei einem etwaigen Verschleiß die Konus-Büchse 40 austauschen zu können, ist der Gießbehälter 50 mit einer Aussparung 57 versehen. Über die Aussparung 57 erhält man Zugang zum rückseitigen Ende der Konus-Büchse 40. Mittels eines Werkzeuges 40 kann die Konus-Büchse 40 aus dem Gießbehälter 50 ausgetrieben und gegen eine neue Konus-Büchse 40 ausgetauscht werden. Gleichzeitig erleichtert die Aussparung 57 aber auch das Einsetzen der Büchse 60 in den Gießbehälter 50 sowie die Montage des Kolbens 71 in der Büchse 60. Die Einbringung der Steigleitung 51 erfolgt mittels einer Tiefbohrung. Der Bohrer wird hierbei durch eine Eintrittsöffnung 44a im Bereich der Büchsenaufnahme 53 vertikal nach unten in den Gießbehälter 50 geführt. Die Eintrittsöffnung 44a kann mittels einer Schraube verschlossen werden.

Die Schrägbohrung 52 wird von der Unterseite des Gießbehälters 50 her schräg durch die Aufnahme für die Büchse 60 eingebohrt. Der Krümmungswinkel der Schrägbohrung 52 sowie des Kanals 43 der Konus-Büchse 40 in Fließrichtung des auszutragenden Mediums ist so gewählt, daß zur Vermeidung von Wirbelbildung eine Strömungsumlenkung erfolgen kann. Mit dem Konuskanal 21 des Mundstückkörpers 20 sowie dem konusförmigen Eintrittskanal des Mundstückes 10 kann die Fließgeschwindigkeit kontinuierlich erhöht werden ohne daß Turbulenzen im strömenden Material auftreten.

Um zu verhindern daß das auszutragende Gut im Bereich des Mundstückkörpers 20 eine Abkühlung erfährt ist eine Heizvorrichtung vorgesehen. Diese besteht aus Heizelementen 30, die in Form von Rohrheizkörpern ausgebildet sein können. Die Rohrheizkörper sind im vorliegenden Fall im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und um den zylindrischen Mundstückkörper 20 gewickelt. Zur Erreichung einer gleichmäßigen Wärmeverteilung sind die Heizelemente 30 in ein Wärmeträgermedium 31 eingebettet. Das Wärmeträgermedium kann beispielsweise eine Bronzelegierung sein, die die Heizelemente 30 umhüllen, auf den Mundstückkörper 20 aufgegossen ist. Um das Aufgießen der Bronzelegierung zu erleichtern ist auf dem Mundstückkörper 20 eine Abschlußscheibe 25 aufgezogen. Die Abschlußscheibe 25 trägt einen konzentrisch zu dem Mundstückkörper umlaufenden Mantel 26. Nachdem die Bronzelegierung aufgegossen ist, kann der ausgegossene Bereich überdreht werden. Um die das Wärmeträgermedium 31 bildende Bronzelegierung ist, ist eine Isolierung 34 gelegt. Die Isolierung 34 ist von einer Hülse 39 umgeben. Die Hülse 39 dient gleichzeitig als Spritz- und Berührungsschutz.

Zwischen der Isolierung 34 und dem Wärmeträgermedium 31 ist eine Anschlußleitung 33 verlegt, die zu einem Thermoelement 32 führt. Das Thermoelement 32 ist bis dicht an das Mundstück 10 herangeführt. Mittels einer Klemmschraube 32a die in eine Schraubaufnahme des Wärmeträgermediums 31 eingeschraubt ist, kann das Thermoelement 32 gehalten werden. Diese Anordnung des Thermoelementes 32 ermöglicht im Schadensfall eine leichte und schnelle Auswechslung. Hierzu muß lediglich die Hülse 39 mit der Isolierung 34 abgezogen und die Klemmschraube 32a gelöst werden.

Die Anschlußleitung des Thermoelementes 32 ist durch eine Hülse 36 von dem Mundstückkörper 20 weggeführt. Die Hülse 36 ist auf dem Mantel 26 fixiert. Zusätzlich verläuft in der Hülse 36 die Zuleitung 35, die die Heizelemente 30 mit elektrischer Energie versorgt. Auf die Hülse 36 kann ein Anschlußstutzen 37 mittels einer Mutter 38 aufgeschraubt werden. In dem Anschlußstutzen 37 sind die Zuleitung 35 und die Anschlußleitung 33 des Thermoelementes 32 weitergeleitet.

In dem Ausführungsbeispiel ist als Wärmeträgermedium 31 eine Bronzelegierung verwendet. Es ist aber auch möglich, jedes andere Material mit guten Wärmeleitfähigkeiten zu verwenden. Beispielsweise eignet sich auch Messing hierzu. Von Bedeutung ist es in diesem Zusammenhang stets, daß die von den Heizelementen 30 eingebrachte Wärmeleistung gleichmäßig über die axiale Länge des Mundstückkörpers 20 verteilt wird. Hierdurch wird dann zum einen eine gleichmäßige Wärmeeinbringung auf das von dem Gießbehälter 50 geförderte Gut erreicht. Zum anderen wird vermieden, daß im Bereich der Heizelemente Temperaturspitzen an dem Mundstückkörper 20 auftreten. Diese örtlichen Überhitzungen würden zu einer verkürzten Standzeit sowohl der Heizelemente 30 als auch des Mundstückkörpers 20 führen.

Claims (6)

1. Mundstückkörper (20) für eine Warmkammer-Druckgießmaschine, der von einem das zu fördernde Gut leitenden Kanal in Längsrichtung durch­ drungen ist und der zumindest teilweise in Längsrichtung, den Kanal umgebend, mit einem oder mehreren Rohrheizkörpern (30) spiralförmig umwickelt und von einem Wärmeträgermaterial (31) umgeben ist sowie wärmeleitend mit einem Thermoelement (32) in Verbindung steht,
wobei das Wärmeträgermaterial (31) auf den Mundstückkörper (20) aufgegossen ist,
wobei der bzw. die Rohrheizkörper (30) in dem Wärmeträgermaterial (31) eingebettet ist/sind,
wobei in das Wärmeträgermaterial (31) im Bereich der Düsenspitze eine Gewindeaufnahme eingebracht ist und
wobei in die Gewindeaufnahme eine Klemmschraube (32a) eingeschraubt ist, die ein Thermoelement (32) in Kontakt zu dem Wärmeträgermaterial (31) hält.

2. Mundstückkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Rohrheizkörper (30) zugeordneten Bereich eine zylin­ drische Mantelfläche vorgesehen ist, auf die eine Abschlußscheibe (25) mit einer Bohrung aufgezogen ist.

3. Mundstückkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Thermoelement (32) in dem Bereich angeordnet ist, in dem der Kanal des Mundstückkörpers (20) in ein das geförderte Gut austragendes Mundstück (10) übergeht,
daß eine dem Thermoelement (32) zugeführte Anschlußleitung (33) zu­ sammen mit Zuleitungen (35) der Rohrheizkörper (30) in einer Hülse (36) geführt sind und
daß die Hülse (36) über einen Mantel (26), der das Wärmeträgermaterial (31) teilweise umgibt, an die Abschlußscheibe (25) angeschlossen ist.

4. Mundstückkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um das Wärmeträgermaterial (31) herum eine Isolierung (34) gelegt ist, die von einer Hülse (39) umgeben und gehalten ist.

5. Mundstückkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermaterial (31) eine Bronzelegierung oder Messing ist.

6. Mundstückörper (20) für eine Warmkammer-Druckgießmaschine, der von einem das zu fördernde Gut leitenden Kanal in Längsrichtung durch­ drungen ist und der zumindest teilweise in Längsrichtung, den Kanal um­ gebend, mit einem oder mehreren Rohrheizkörpern (30) spiralförmig umwickelt und von einem Wärmeträgermaterial (31) umgeben ist sowie wärmeleitend mit einem Thermoelement (32) in Verbindung steht,
wobei das Wärmeträgermaterial (31) auf den Mundstückkörper (20) auf­ gegossen ist,
wobei der bzw. die Rohrheizkörper (30) in dem Wärmeträgermaterial (31) eingebettet ist/sind, und
wobei im Bereich der Düsenspitze ein Thermoelement (32) in Kontakt zu dem Wärmeträgermaterial (31) geklemmt gehalten ist.