DE69019882T2 - Spritzgiesssystem mit geflanschter isolierter Angussdichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Spritzgießen und insbesondere eine Spritzgießvorrichtung mit einer hohlen isolierenden Dichtung, welche in Ausrichtung nach einem Auslaß bzw. Anschnitt angeordnet ist.
• Spritzgießvorrichtungen mit einer beheizten Düse, welche in einer gekühlten Kavitätsplatte bzw. Hohlraumplatte sitzt, wobei sich ein isolierender Luftspalt zwischen der Düse und der Platte erstreckt, sind im Stand der Technik bekannt und es ist des weiteren bekannt, den Luftspalt zwischen der Düse und der Platte durch eine Düsendichtung oder einen Auslaßeinsatz zu überbrücken, um ein Auslaufen der Schmelze zu verhindern. Beispiele sind in dem U.S. Patent Nr. 4,043,740 von Gellert, veröffentlicht am 23.8.1977 und in der canadischen Patentanmeldung Nr. 578,974 "Spritzgießdüse mit austauschbarem Auslaßeinsatz" des Patentinhabers, angemeldet am 30.9.1988, dargestellt. Spritzgießen mit Seitenauslaß ist auch bereits bekannt, wie in dem U.S. Patent Nr. 4,094,447 von Gellert, veröffentlicht am 13.6.1978, gezeigt. Eine Seitenauslaßvorrichtung mit hohlen Dichtungen, welche sich radial um jeden Auslaß erstrecken, ist in dem U.S. Patent Nr. 4,344,750 von Gellert, veröffentlicht am 17.8.1982, dargestellt. Während diese Anordnung in bestimmten Anwendungen sehr gut arbeitet, führen die Dichtungen in einigen Fällen zu übermäßiger Wärme in der Nähe des Auslasses, sodaß die Zyklusfreguenz verringert wird.
• Aus der deutschen Zeitschrift "Kunststoffe", 74 (1984), Seiten 312-314 ist eine beheizte Düse bekannt, wobei eine Isolierung zwischen dem zentralen Bereich der Düse und der Innenwand einer Ausnehmung, in welcher die Düse angeordnet ist, bereitgestellt ist.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, indem eine Spritzgießvorrichtung mit einer isolierenden Dichtung bereitgestellt wird, welche den Wärmeübergang in der unmittelbaren Nähe des Auslasses verringert.
• Die obige Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erzielt.
• Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusaminen mit den begleitenden Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts der Spritzgießvorrichtung mit Seitenauslaß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht, welche eine der Seitenauslaßdichtungen darstellt,
• Fig. 3 zeigt eine Schnittperspektive der in Fig. 2 dargestellten Seitenauslaßdichtung,
• Fig. 4 zeigt ein Querschnitt der gleichen Dichtung, und
• Fig. 5 zeigt ein Schnitt eines Bereichs einer Spritzgießvorrichtung mit zentralem Auslaß gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
• Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche einen Bereich einer Seitenauslaßspritzgießvorrichtung mit einer Anzahl von beheizten Düsen 10 darstellt, die jeweils eine Anzahl von Seitenauslaßdichtungen 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweisen. Jede Düse 10 weist einen Stahlhauptkörperabschnitt 14 auf, der sich von einem Bund bzw. Muffenabschnitt 16 in der Nähe des hinteren Endes 18 aus erstreckt. Die Düse 10 ist in einer Ausnehmung 20 in der Kavitätsplatte bzw. Hohlraumplatte 22 mittels eines isolierenden Rundflansches 24 angeordnet, welcher sich von dem Bundabschnitt 16 aus erstreckt und auf einer Umfangsschulter 26 sitzt. Die Düse weist ein vorderes Ende 28 auf, neben welchem die Seitenauslaßdichtung 12 sitzt, wie im folgenden im Detail beschrieben. In dieser Position wird die zylindrische Außenfläche 30 des Hauptkörperabschnitts 14 der Düse 10 von der Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 in der umgebenden Kavitätsplatte 22 durch einen isolierenden Luftspalt 34 getrennt. Die Düse 10 weist einen Schmelzekanal mit einem zentralen Abschnitt 36 auf, welcher sich von einem Einlaß 38 an dem hinteren Ende 18 aus erstreckt und sich in eine Vielzahl von radialen Abschnitten 40 verzweigt, von denen sich jede nach außen in Aufrichtung mit einem der Seitenauslässe 42 erstreckt, die sich radial nach außen durch die Kavitätsplatte 22 zu einer der Kavitäten 44 erstrecken.
• Die Düse wird durch ein elektrisch isoliertes Heizelement 46 beheizt, welches integral in einen spiralförmigen Kanal in der Außenfläche 30 des Mauptkörperabschnittes 14 gelötet ist und erstreckt sich zu dem Anschluß 48, welcher nach außen oder nach vorne über den Bundabschnitt 16 hinausragt. Das Heizelement 46 in dem Kanal ist von einem schützenden Nickelguß 50 bedeckt, welcher wie in dem U.S. Patent Nr. 4,768,283 von Gellert, veröffentlicht am 6.September 1988, aufgebracht ist.
• Die Düsen 10 sind durch Bolzen 52 an einer gemeinsamen länglichen Rohrverzweigung 54 befestigt, welche einen Schmelzekanal 56 aufweist, der sich in eine Vielzahl von Auslässen 58 verzweigt, von denen jeder mit dem Einlaß 38 zu dem Schmelzekanal durch eine der Düsen 10 ausgerichtet ist. Die Rohrverzweigung 54 ist lokal zwischen einer hinteren Platte 60 und der Kavitätsplatte 22 durch einen zentralen Positionierring 62 und ein Titandruckkissen 60 gesichert. Die hintere Platte 60 wird durch Bolzen 66 an ihrer Stelle gehalten, welche sich in die Kavitätsplatte 22 erstrecken. Die hintere Platte 60 und die Kavitätsplatte 22 werden dadurch gekühlt, daß Kühlwasser durch Kühlleitungen 70 gepumpt wird. Die Rohrverzweigung 54 wird durch ein elektrisches Heizelement 72 beheizt, welches in dieses gegossen ist, wie in dem U.S. Patent Nr. 4,688,622 "Spritzgießrohrverzweigungselernent und Verfahren zur Herstellung " von Gellert, veröffentlicht am 25.August 1987, beschrieben. Der Positionierring 52 überbrückt einen weiteren Luftspalt 74, der zwischen der beheizten Rohrverzweigung 54 und der Kavitätsplatte 22 bereitgestellt ist.
• Das hintere Ende des Heizelementes 46 erstreckt sich radial nach außen durch einen Stopfen 76, welcher in einer radialen Öffnung 78 durch den Bundabschnitt 16 der Düse 10 gesichert ist. Der Anschluß 48 ist mit einem Anschlußkörper 80 versehen, welcher eine schützende Abdeckung 82 aufweist, die an dem Körper befestigt ist, wie im Detail in der Canadischen Patentanmeldung Nr. 578,975 von Gellert mit dem Titel "Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses an eine Spritzgießdüse", angemeldet am 30.September 1988, beschrieben. Das Heizelement 46 weist einen Nickel-Chrom-Widerstandsdraht 84 auf, welcher sich zentral durch ein elektrisch isolierendes Material 86 aus einem feuerfesten Pulver, wie Magnesiumoxid in einem Stahlgehäuse 88 erstreckt.
• Ein Thermoelement 90 erstreckt sich in einer diagonalen Thermoelementbohrung 92, um die Betriebstemperatur in der Nähe des vorderen Endes 28 der Düse 10 zu messen.
• Wie aus den Fig. 2 und 3 deutlich wird, weist jede Seitenauslaßdichtung 12 einen hexagonalen Abschnitt 93 auf, der sich zwischen einem mit Gewinde versehenen inneren Ende 94 und einem äußeren Ende 96 mit einem zentralen Abschnitt 98 erstreckt, der von einer kreisförmigen Nut 100 und einem kreisförmigen äußeren Flanschbereich 102 umgeben ist. Die Dichtung 12 weist eine sich durch diese hindurch erstreckende Zentralbohrung 104 auf, welche sich langsam von einem größeren Durchmesser an dem inneren Ende 94, welcher dem Durchmesser an dem radialen Abschnitt 40 des Düsenschmelzekanals entspricht, zu einem schmaleren Durchmesser an dem äußeren Ende 96 verjüngt, welcher sich dem Durchmesser des Seitenauslasses 42 annähert. Nachdem die Dichtung 12 sicher in einen Sitz 106 in der Nähe des vorderen Endes 28 der Düse 10 geschraubt wurde, wird die Außenfläche 108 des Flanschabschnittes 102 geschliffen, um der Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 in der Kavitätsplatte 22 zu entsprechen. Nach dem Einbau in die Ausnehmung 20, überbrückt jede Dichtung den isolierenden Luftspalt 34 und die Zentralbohrung stellt eine Erweiterung des radialen Abschnitts 40 des Düsenschmelzekanals in Ausrichtung nach dem Auslaß 42 bereit. Wird die Düse 10 auf die Betriebstemperatur erwärmt, dehnt sich der Flanschabschnitt 102 in einen stützenden Kontakt gegen die Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 in der Kavitätsplatte 22 aus. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, erstreckt sich der Flanschabschnitt 102 um eine vorgegebene Distanz über die Fläche 110 des zentralen Abschnittes hinaus, um einen Spalt bzw. Zwischenraum "d" zwischen der Fläche 110 und der Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 bereitzustellen. Auf diese Weise wird ein isolierender Spalt 112 zwischen dem zentralen Abschnitt 98 des äußeren Endes 96 jeder Dichtung 12 und der Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 gebildet. Der Spalt 112 füllt sich mit Schmelze, der abdichtende Kontakt des umgebenden Flanschabschnittes 112 gegen die Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 verhindert jedoch, daß die Schmelze in den isolierenden Luftspalt 34 austritt.
• In Betrieb wird die Vorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, zusammengebaut, indem die Seitenauslaßdichtungen 12 in die Düsen unter Verwendung der hexagonalen Abschnitte 93 geschraubt werden. Elektrische Leistung wird durch die Leitung 114 an den Anschluß 48 des Heizelementes 46 jeder Düse 10 und an das Heizelement 72 in der Rohrverzweigung 54 angelegt, um die Düse und die Rohrverzweigung auf eine vorgegebene Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck gesetzte Schmelze aus einer Formvorrichtung (nicht dargestellt) wird in den Schmelzekanal 56 durch die Rohrverzweigung 54 gemäß eines vorgegebenen Formzyklusses auf eine konventionelle Weise eingeführt. Die unter Druck gesetzte Schmelze fließt durch den zentralen Abschnitt 36 des Schmelzekanals durch jede Düse 10 und verzweigt über jeden radialen Abschnitt 40 in die Zentralbohrung 104 der ausgerichteten Dichtung 12. Die Schmelze füllt den isolierenden Spalt 112 zwischen dem äußeren Ende 96 der Dichtung und der Innenfläche 32 und fließt durch den ausgerichteten Seitenauslaß 42 und füllt die Kavität 44. Wie oben ausgeführt, drückt der Flanschabschnitt 102 des äußeren Endes 96 der Seitenauslaßdichtung 12 gegen die Innenfläche 32 der Ausnehmung um den Auslaß 42 herum, um die notwendige Dichtung gegen das Austreten der Schmelze bereitzustellen. Die Kombination der Bereitstellung des isolierenden Spalts 112 zwischen der Fläche 110 und der Innenfläche 32 und die Tatsache, daß der Flanschbereich 102 einen im wesentlichen größeren Durchmesser als der Auslaß 42 aufweist, übertrifft die notwendige Dichtung zwischen der Wärmedichtung 12 und der gekühlten Kavitätsplatte 22 von der unmittelbaren Auslaßfläche. Daher ist die Temperatur der Kavitätsplatte 22 um den Auslaß 42 beschränkt, ohne daß ein übermäßiges Abkühlen der Kavitätsplatte 22 erforderlich wäre. Der Zwischenraum "d" und der Durchmesser des Flanschabschnittes 102 können abhängig von der Größe des Auslasses 42 und der von dem speziellen Material, welches von der Vorrichtung geformt werden soll, erforderten Ausflußtemperatur variiert werden. In dieser Ausführungsform ist eine kreisförmige Nut 100 zwischen der Fläche 110 des zentralen Abschnittes 98 und dem umgebenden Flanschabschnitt 102 jeder Dichtung bereitgestellt, um die Wärmeübertragung durch den relativ dünnen Flanschbereich 102 zu der gekühlten Kavitätsplatte 22 zu verringern. Die Leitfähigkeit wird des weiteren dadurch verringert, daß die Dichtungen 12 aus einer Titanlegierung hergestellt werden. Nachdem die Kavitäten gefüllt sind, wird der Einfülldruck noch kurz gehalten, um zu verdichten und anschließend verringert. Nach einer kurzen Abkühldauer wird die Form entlang der Formteilung 116 geöffnet, um die geformten Produkte herauszunehmen. Nach dem Leeren wird die Form geschlossen und der Spritzdruck wieder ausgeübt, um die Kavitäten 44 erneut zu füllen. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz wiederholt, der von der Größe und Form der Kavitäten abhängt und von dem zu formenden Material.
• Im folgenden wird auf Fig. 5 Bezug genommen, welche eine Spritzgießvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die meisten Elemente dieser Vorrichtung entsprechen den Elementen der ersten Ausführungsform, welche oben beschrieben wurde. Elemente, die beide Ausführungsformen aufweisen, werden beschrieben und sind unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen benannt. In dieser Ausführungsform weist jede beheizte Düse 10 einen Schmelzekanal 120 auf, welcher sich zentral von dem Einlaß 38 in Ausrichtung nach einem Zentralauslaß 122 erstreckt, welcher sich durch die Kavitätsplatte 22 zu einer einzelnen Kavität 124 erstreckt. Die isolierende Auslaßdichtung 12 ist die gleiche wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß sie in einen Sitz 106 in dem vorderen Ende 28 der Düse 10 geschraubt ist, wo die Zentralbohrung 104 in Ausrichtung nach dem Schmelzekanal 120 und dem Zentralauslaß 122 angeordnet ist. Der Flanschabschnitt 102 der Dichtung 12 ist im Durchmesser wesentlich größer als der Zentralauslaß 122 und die Außenfläche 108 des Flanschabschnittes 102 befindet sich in Druckkontakt mit der Innenfläche 32 der Ausnehmung 22 um den Auslaß 122. Die Zentralauslaßdichtung 12 weist eine kreisförmige Nut 100 auf, die sich um einen vertieften Zentralabschnitt 98 erstreckt, welche einen isolierenden Spalt 112 zwischen dem Zentralabschnitt 98 und der Innenfläche 32 der Ausnehmung 20 bereitstellt. Der Betrieb dieser Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen der Gleiche wie oben beschrieben und die Beschreibung muß nicht wiederholt werden.
• Während eine Beschreibung der Spritzgießvorrichtung mit einer isolierenden Auslaßdichtung mit Flansch in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen angeführt wurde, ist diese nicht als Einschränkung gedacht. Variationen und Modifikationen werden Fachleuten bewußt. So kann z.B. das innere Ende 94 nicht mit einem Gewinde versehen sein, sondern den Sitz 106 fest aufnehmen. Für eine Definition der Erfindung wird Bezug auf die beigefügten Ansprüche genommen.

Claims (6)

1. Spritzgießvorrichtung mit einer länglichen geheizten Düse (10), mit einem vorderen Ende (28) und einem hinteren Ende (18), wobei

die geheizte Düse in einer Ausnehmung (20) einer sie umgebenden, gekühlten Kavitätsplatte (22) sitzt,

sich ein isolierender Luftspalt (34) zwischen der geheizten Düse und der sie umgebenden, gekühlten Kavitätsplatte erstreckt,

die geheizte Düse einen sich durch sie hindurch erstrekkenden Schmelzekanal aufweist, um unter Druck gesetzte Schmelze einem sich radial auswärts durch die Kavitätsplatte zu einer Kavität (44) erstreckenden Seitenauslaß (42) zuzuführen, wobei der Schmelzekanal einen ersten sich zentral von einem Einlaß am hinteren Ende der Düse erstreckenden Abschnitt (36) und einen zweiten Abschnitt (40) aufweist, der sich von dem ersten Abschnitt radial nach außen in eine hohle Seitenauslaßdichtung (12) erstreckt, wobei die Seitenauslaßdichtung (12) eine Zentralbohrung (104) aufweist, die sich durch sie hindurch von einem inneren Ende (94) der Dichtung zu einem äußeren Ende (96) der Dichtung (12) erstreckt, wobei die Seitenauslaßdichtung (12) den isolierenden Luftspalt (34) im wesentlichen überbrückt,

dadurch gekennzeichnet, daß

daß äußere Ende (96) der Seitenauslaßdichtung (12) einen Zentralbereich (98) aufweist, der von einem Flansch (102) umringt ist, welcher nach außen, rings um den Zentralbereich vorsteht, während eine kreisförmige, isolierende Ausnehmung (100) zwischen Zentralbereich und Flansch ausgebildet ist und der F1ansch (102) einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist als der Seitenauslaß (42), wobei das innere Ende der Seitenauslaßdichtung (12) mit Gewinde versehen ist, um entfernbar in einem Gewindesitz (106) aufgenommen zu werden, welcher sich radial im Bereich des vorderen Düsenendes und ausgerichtet nach dem Seitenauslaß (42) erstreckt, und wobei die Zentralbohrung (104) durch die Seitenauslaßdichtung (112) ausgerichtet ist nach dem zweiten radialen Abschnitt (des Schmelzekanals) und dem Seitenauslaß (42).

2. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schmelzekanal durch die Düse (10) eine Vielzahl von radial voneinander beabstandeten zweiten Abschnitten (40) aufweist, welche sich nach außen von dem ersten Zentralabschnitt (36) erstrecken, wobei jeder zweite Abschnitt (40) sich zu einer gesonderten Seitenauslaßdichtung (12) erstreckt, welche in Ausrichtung nach einem gesonderten Seitenauslaß (12) angeordnet ist.

3. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zentralbohrung (104) durch jede Seitenauslaßdichtung (12) sich sanft von einem ersten Durchmesser, welcher dem zugeordneten radialen Abschnitt (40) des Schmelzekanals durch die Düse entspricht, zu einem zweiten Durchmesser verjüngt, welcher kleiner ist als der erste Durchmesser und welcher dem zugeordneten Auslaß (42) entspricht.

4. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 3, wobei jede Seitenauslaßdichtung (12) einen ergreifbaren mutterförmigen Abschnitt (93) für die Montage und Demontage aufweist.

5. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Flansch (102) des äußeren Endes einer jeden Seitenauslaßdichtung (12) dünn ist.

6. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Seitenauslaßdichtungen (12) aus einer Titanlegierung bestehen.