HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Spritzgießtechnik und
insbesondere eine Spritzgießdüse mit einem äußeren Kranz, der zwei Segmente mit
Anordnungs- und Halteansatzabschnitten aufweist.
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Beheizte Spritzgießdüsen für die Zuführung thermoplastischer Materialien zu einem
Hohlraum einer gekühlten Gießform sind wohlbekannt. Aus der CA-2,127,210-A des
Anmelders der vorliegenden Erfindung, eingereicht am 30. Juni 1994, mit dem Titel
"Injection Moulding Nozzle with Helical Cooling Conduit" ("Spritzgießdüse mit
schraubenlinienförmiger Kühlleitung") ist eine gekühlte Düse bekannt, die wärmehärtendes
Material in den Hohlraum einer beheizten Gießform befördert. Früher sind diese
Düsen mit einem einteiligen äußeren Kranz hergestellt worden, der um einen
langgestreckten Mittelabschnitt hartverlötet worden ist, wie aus dem Patent US 4,403,405,
erteilt am 13. September 1983 an den Anmelder der vorliegenden Erfindung, bekannt
ist. Aus neuerer Zeit ist aus der CA 2,127,211 (US-A-5,429,491) des Anmelders der
vorliegenden Erfindung, eingereicht am 30. Juni 1994 mit dem Titel "Injection
Moulding Nozzle with Removable Collar Portion" ("Spritzgießdüse mit abnehmbarem
Kranzabschnitt") eine Düse mit einem abnehmbaren äußeren Kranz bekannt, der zwei
Segmente aufweist, die in einer arretierten Position um einen Mittelkörper durch einen
Haltering gehalten werden. Obwohl diese Düse eine deutliche Verbesserung darstellt,
die für viele Anwendungen zufriedenstellend ist, weist sie den Nachteil auf, daß die
Düse bei einigen Anwendungen nicht in der erforderlichen Weise angeordnet und
befestigt werden kann.
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EP-A-0 283 001 zeigt eine Spritzgießdüse, die eine beheizte Platte an einem Ende
derselben aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der
Technik wenigstens teilweise zu beseitigen, indem eine Spritzgießdüse mit einem
äußeren Kranz, der zwei selbsthaltende Segmente aufweist, die außerdem die Düse in
ihrer Position sicher anordnen, vorgesehen ist.
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Demgemäß, nach einem ihrer Aspekte, sieht die Erfindung eine Spritzgießdüse vor,
die in einer Öffnung in einer Gießform sitzt, mit einem isolierenden Luftzwischenraum,
der sich zwischen der Düse und der Gießform erstreckt, die Öffnung in der Gießform
weist einen hinteren Abschnitt mit einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche auf,
die Düse hat ein hinteres Ende, ein vorderes Ende, und einen Schmelzekanal, der
sich von dem hinteren Ende durch die Düse erstreckt, um Schmelze nach vorn zu
wenigstens einem durch die Gießform in einen Hohlraum sich erstreckenden Anguß
zu befördern, die Düse weist einen langgestreckten Mittelkörper und einen
zweiteiligen äußeren Kranz auf, der äußere Kranz erstreckt sich in der Nähe des hinteren
Endes der Düse um den Mittelkörper und weist zwei getrennte Segmente auf, die um
den langgestreckten Mittelkörper in einer Arretierungsposition mit dem
langgestreckten Mittelkörper aufgenommen sind, um eine longitudinale Bewegung des
langgestreckten Mittelkörpers relativ zum äußeren Kranz zu verhindern, die Düse ist dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei Segmente des äußeren Kranzes der Düse mehrere
Anordnungs- und Halteansatzabschnitte aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander
beabstandet sind, jeder Anordnungs- und Halteansatzabschnitt sich in der Nähe des
hinteren Endes der Düse nach außen durch den isolierenden Luftzwischenraum in der
Weise erstreckt, daß er mit der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche des hinteren
Abschnitts der Öffnung in der Gießform in Anordnungskontakt ist, um die zwei
Segmente des äußeren Kranzes in der Arretierungsposition um den Mittelkörper der Düse
zu halten.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden deutlich durch die folgende
Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Mehrfachhohlraum-
Spritzgießsystems, in der eine Düse gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
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Fig. 2 ist eine isometrische Explosionsansicht der in Fig. 1 dargestellten Düse,
die ihre Montage erläutert;
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Fig. 3 eine isometrische Ansicht der Düse, montiert in der arretierten
Position; und
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Fig. 4 eine Draufsicht der montierten Düse, die in die Gießform eingesetzt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Abschnitt eines
Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems zeigt, bei dem mehrere Stahldüsen 10 in Öffnungen 12 in
einer Gießform 14 sitzen, um mit Druck beaufschlagte Kunststoffschmelze durch einen
Schmelzedurchlaß 16 an entsprechende Angüsse 18 zu befördern, die in
verschiedene Hohlräume 20 in der Gießform 14 führen. Obwohl die Gießform 14 üblicherweise
eine größere Anzahl von Platten besitzt, welche von der jeweiligen Konfiguration
abhängt, sind im vorliegenden Fall zur Vereinfachung der Darstellung nur eine
Hohlraumplatte 22 und eine Gegendruckplatte 24 gezeigt, die aneinander mittels Bolzen
26 befestigt sind. Die Gießform 14 wird durch Pumpen von Kühlwasser durch in der
Hohlraumplatte 22 und in der Gegendruckplatte 24 verlaufende Kühlleitungen 28
gekühlt.
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Die Düsen 10 sind durch einen aus Stahl hergestellten Schmelzeverteiler 30
miteinander verbunden, der zwischen der Hohlraumplatte 22 und der Gegendruckplatte 24
durch einen Mittenanordnungsring 32 sowie isolierende und elastische
Abstandsele
mente 34 angebracht ist. Der Schmelzeverteiler 30 wird durch ein einstückig
ausgebildetes elektrisches Heizelement 36 beheizt, und ein isolierender Luftzwischenraum
ist zwischen diesem und der umgebenden gekühlten Hohlraumplatte 22 und der
Gegendruckplatte 24 vorgesehen. Der Schmelzedurchlass 16 empfängt Schmelze durch
einen in einem zylindrischen Einlaßabschnitt 42 befindlichen zentralen Einlaß 40 des
Verteilers 30, zweigt im Verteiler 30 auf und führt zu einem mittigen Schmelzekanal 44
in jeder der Düsen 10. Die Schmelze strömt dann durch einen auf den mittigen
Schmelzekanal 44 ausgerichteten Schmelzerohrstutzen 46, der sich in einer
Düsendichtung 48 mit einem hohlen Innenteil 50 und einem mit Außengewinde versehenen
Außenteil 52 befindet, zum Anguß 18.
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Jede Düse 10 besitzt ein hinteres Ende 54, das gegen die Vorderfläche 55 des
Verteilers 30 stößt, und ein vorderes Ende 58, das mit einem mit Gewinde versehenen Sitz
60 versehen ist, in den die zweiteilige Düsendichtung 48 eingesetzt ist. In der Nähe
des hinteren Endes 54 weist die Düse 10 einen äußeren Kranz 62 mit zwei
getrennten, aus Stahl hergestellten Segmenten oder halbkreisförmigen Hälften 64 auf, die
sich um einen langgestreckten Mittelkörper 66 erstrecken, durch den sich der mittige
Schmelzekanal 44 erstreckt. Die Düse 10 ist in der Weise in die Öffnung 12 in der
Gießform eingesetzt, daß ein nach vorn sich erstreckender Flanschabschnitt 68 des
äußeren Kranzes 62 auf einem kreisförmigen Sitz 70 in der Öffnung 12 sitzt, um
zwischen der äußeren Oberfläche 74 der Düse 10 und der umgebenden inneren
Oberfläche 76 des vorderen Abschnitts 78 der Öffnung 12 in der Gießform 14 einen
isolierenden Luftzwischenraum 72 zu schaffen. In dieser Ausführungsform ist der Mittelkörper
66 der Düse mit einem elektrischen Heizelement 80 ausgebildet, das einen
schraubenlinienförmigen Abschnitt 82 aufweist, der in einen leitenden Abschnitt 84 aus einer
Kupferlegierung gegossen ist, der einen hohlen Kern 86 aus Warmarbeitsstahl umgibt.
Der Hohlkern 86 weist eine mit Außengewinde versehene äußere Oberfläche 88 auf,
mit der sichergestellt wird, daß der leitende Abschnitt 84 aus einer Kupferlegierung
fest sitzend um sie gegossen werden kann. Der schraubenlinienförmige Abschnitt 82
des Heizelements 80 ist im allgemeinen in der Weise gewickelt, daß seine
Windungen, die sich in der Nähe des hinteren Endes 54 und des vorderen Endes 58 der Düse
10 befinden, wo ein größerer Wärmeverlust auftritt, enger beabstandet sind. Das
elektrische Heizelement 80 besitzt Leitungsabschnitte 90, die sich zu einem äußeren
Anschluß 92 nach außen erstrecken, der durch einen keramischen, isolierenden
Verbinder 94 gebildet ist. Jeder der Leitungsabschnitte 90 erstreckt sich durch ein
Schutzrohr 96 aus rostfreiem Stahl, dessen inneres Ende 98 starr an den leitenden Abschnitt
84 aus der Kupferlegierung angegossen ist, der den hohlen Kern 86 umgibt.
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Wie am besten in Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich um den langgestreckten
Mittelkörper 66 der Düse 10 in der Nähe ihres hinteren Endes ein kreisförmiger Kanal 100
mit rechteckigem Querschnitt. Die zwei halbkreisförmigen Segmente 64 des äußeren
Kranzes 62 besitzen jeweils einen Anpassungsflansch 102, der in einer
Arretierungsposition in den kreisförmigen Kanal 100 im Mittelkörper 66 eingesetzt ist, um eine
longitudinale Bewegung des Mittelkörpers 66 relativ zum äußeren Kranz 62 zu
verhindern. Die halbkreisförmigen Segmente 64 weisen jeweils an einem Ende eine
Einpaßkerbe 104 auf, die zusammen eine radiale Öffnung 106 bilden, wenn die
halbkreisförmigen Segmente 64 in der Arretierungsposition um den Mittelkörper 66 angebracht
sind. Die radiale Öffnung 106 ist hinterschnitten, um einen konischen inneren
Endabschnitt 108 des isolierenden Verbinders 94 aufzunehmen und zu halten. Die zwei
aneinander angepaßten halbkreisförmigen Segmente 64 besitzen im wesentlichen die
gleiche Größe und die gleiche Form, wobei beide mit einer radialen Thermoelement-
Bohrung 110 dargestellt sind, von der jeweils ein Thermoelement 112 aufgenommen
wird, das die Betriebstemperatur überwacht.
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Obwohl der Mittelkörper 66 mit einer vorgegebenen Länge und am vorderen Ende 58
mit einem Gewindesitz 60, der die zweiteilige Düsendichtung 48 aufnimmt, dargestellt
ist, kann er in anderen Ausführungsformen eine andere Länge oder eine andere
Konfiguration für andere Typen von Angüssen besitzen. Nach der Wahl des geeigneten
Mittelkörpers 66 wird an diesem Mittelkörper 66 ein genormter, keramischer,
isolierender Verbinder 94 angebracht, wobei die Schutzrohre 96 in einem Paar von
Bohrungen 114 im isolierenden Verbinder 94 aufgenommen werden. Die zwei
halbkreisförmigen Segmente 64 des äußeren Kranzes 62 werden dann in der arretierten
Position um den Mittelkörper 66 in der Weise angebracht, daß die nach innen
vorstehenden Flansche 102 in dem kreisförmigen Kanal 100 aufgenommen werden und der
innere Endabschnitt 108 des keramischen, isolierenden Verbinders 94 in der radialen
Öffnung 106 aufgenommen wird. Anschließend wird in einer kreisförmigen Rille 118,
die sich um die beiden halbkreisförmigen Segmente 64 erstreckt, und durch eine
durch den isolierenden Verbinder 94 führende transversale Bohrung 120 ein
Haltedraht 116 gewickelt, um die beiden halbkreisförmigen Segmente 64 während des
Transports und der Installation aneinander zu befestigen, wie in Fig. 3 gezeigt.
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In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist jedes der beiden
halbkreisförmigen Segmente 64 ein Paar von Anordnungs- und Halteansatzabschnitten 122
auf, die in Umfangsrichtung beabstandet sind. Jeder Ansatzabschnitt 122 erstreckt
sich nach außen zu einer äußeren longitudinalen Kante 124, und sieht eine
ausreichende Dicke für eine Gewindebohrung 126 vor, die sich ebenfalls in Längsrichtung
und durch jeden der Ansatzabschnitte 122 teilweise erstreckt. Wie in Fig. 1 gezeigt,
werden bei der Installation in der Gießform 14 Schrauben 128 vom Verteiler 30 in die
Bohrungen 126 geschraubt, um das hintere Ende 54 der Düse 10 an der Vorderfläche
56 des Verteilers 30 zu befestigen, um zu verhindern, daß dazwischen Schmelze
einsickert, insbesondere bei Betriebsbeginn. Wenn die Düse 10 in die Öffnung 12 in der
Gießform 14 eingesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, passen die äußeren Kanten 124
der Anordnungs- und Halteansatzabschnitte 122 in engem Kontakt in die innere
Oberfläche 129 der Öffnung 12. Dadurch wird das hintere Ende 54 der Düse 10 präzise
angeordnet, wodurch eine geringe Neigung relativ zum kreisförmigen Sitz 70 aufgrund
einer Wärmeausdehnung des Schmelzeverteilers 30 vermieden wird, ferner werden
die halbkreisförmigen Segmente 64 in der Arretierungsposition festgehalten. Mit den
Leitungsabschnitten 90 des elektrischen Heizelements 80 werden durch
Einstellschrauben 132, die in den keramischen, isolierenden Vebinder 94 geschraubt werden,
elektrische Drähte 130 von einer elektrischen Versorgungsquelle verbunden.
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Nach dem Zusammenbau und der Installation in einer Gießform 14, wie in Fig. 1
gezeigt, wird im Gebrauch dem Heizelement 36 im Verteiler 30 und den Heizelementen
80 in der Düse 10 elektrische Leistung zugeführt, um sie auf eine vorgegebene
Betriebstemperatur zu erwärmen. Anschließend wird in einem vorgegebenen Zyklus von
einer (nicht gezeigten) Gießmaschine mit Druck beaufschlagte Schmelze zum mittigen
Einlaß 40 des Schmelzedurchlasses 16 geliefert. Die Schmelze strömt durch den
Schmelzeverteiler 30, die Düsen 10, die Düsendichtungen 48 und die Angüsse 18 in
die Hohlräume 20. Wenn die Hohlräume 20 gefüllt sind und eine geeignete
Verdich
tungs- und Kühlperiode verstrichen ist, wird der Einspritzdruck entspannt,
anschließend wird das Schmelzebeförderungssystem entkomprimiert, um ein Fädenziehen
durch die geöffneten Angüsse 18 zu vermeiden. Anschließend wir die Gießform 14
geöffnet, um die gegossenen Produkte auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die
Gießform 14 wieder geschlossen, wobei der Zyklus kontinuierlich mit Zykluszeit
wiederholt wird, die von der Größe der Hohlräume 20 und dem Typ des gegossenen
Materials abhängt.
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Obwohl die Beschreibung der Düse 10 mit dem äußeren Kranz 62, der zwei
Segmente 64 mit Anordnungs- und Halteansatzabschnitten 122 aufweist gemäß der
Erfindung, anhand einer bevorzugten Ausführungsform gegeben worden ist, kann der
Fachmann selbstverständlich verschiedene Abwandlungen vornehmen, ohne den
Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
Zum Beispiel können die Düsen 10, anstatt geheizt zu werden und in einer gekühlten
Gießform 14 zu sitzen, gekühlt werden und in einer beheizten Gießform sitzen, um
wärmehärtende Materialien zu gießen.