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Dokumentenidentifikation DE4241897C2 19.09.2002
Titel Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse
Anmelder Gellert, Jobst Ulrich, Georgetown, Ontario, CA
Erfinder Gellert, Jobst Ulrich, Georgetown, Ontario, CA
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 11.12.1992
DE-Aktenzeichen 4241897
Offenlegungstag 22.07.1993
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.2002
Free division/divided out on the grounds of lack of unity P4245019.5
IPC-Hauptklasse B29C 45/30
IPC-Nebenklasse B29C 45/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse mit einem langgestreckten Düsenkörper gemäß dem Patentanspruch 1.

Spritzgießdüsen, die ein integrales, spiralförmiges, elektrisches Heizelement haben, das sich um die Mittelbohrung für die Schmelze erstreckt, sind an sich bekannt. Wie aus US 4,865,535 zu ersehen ist, ist es auch bekannt, einen Abschnitt eines Heizelementes auf sich selbst zurückzustauchen, um in gewissen Bereichen mehr Wärme bereitzustellen. Natürlich muß jede Düse einen Anschluß haben, an dem externe Leitungsdrähte angeschlossen sind, um dem Heizelement die gewünschte Energie zur Verfügung zu stellen. In der Vergangenheit wurde dies üblicherweise dadurch bereitgestellt, daß das Heizelement Endabschnitte hat, die durch eine radiale Öffnung in einem Bundabschnitt in der Nahe des hinteren Endes der Düse nach außen herausgeführt sind. Ein Beispiel hierfür ist in US 4,386,262 gezeigt. Bei diesem Beispiel wird ein sogenannter "heißer" Anschluß dadurch gebildet, daß Berylliumkupfer um das Heizelement in einer radial verlaufenden Hülse gegossen wird. Während dieser Anschluß hinsichtlich der Konstruktion zufriedenstellend ist, hat sich hierbei die Schwierigkeit gezeigt, daß der Anschluß zu heiß ist, woraus möglicherweise Beschädigungen aufgrund von Überhitzungen der externen Leitungen oder anderer benachbarter Materialien resultieren können. Ein weiteres Beispiel von Endabschnitten des Heizelementes, die durch eine Öffnung in dem Grundabschnitt herausgeführt sind, ist in der US 4,403,405 gezeigt. In diesem Fall verhindern Halbscheiben, die in der Öffnung des Heizelementes angebracht sind, daß leitendes Berylliumkupfer in den Anschluß hinausfließt. Während hierbei die Schwierigkeiten hinsichtlich der Anschlussüberhitzung überwunden werden und es sich hierbei um einen sogenannten "kalten" Anschluß handelt, ergibt sich hierbei die Schwierigkeit, daß der Anschluß konstruktiv nicht widerstandsfähig ist, und daß es schwierig ist, sicherzustellen, daß der Anschluß geradewegs von der Düse absteht.

Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Anschlusses, bei dem der Endabschnitt eines Heizelementes durch eine Öffnung in einem Bundabschnitt gehen muß, ist in der US 4,837,925 beschrieben. Es ist jedoch relativ einfach, den Endabschnitt des Heizelementes zu handhaben, da er für das Anlegen einer niedrigen Spannung bestimmt ist und das andere Ende des Heizelementes an dem Düsenkörper an Masse gelegt ist, so daß nur eine einzige Anschlußleitung zu dem Anschluß geht. Betriebszuverlässige Anschlüsse, die zwei Anschlußleitungen haben, lassen sich schwieriger herstellen als Anschlüsse, die nur eine einzige Anschlußleitung haben, da es wichtig ist, daß die beiden vorspringenden Endabschnitte des Heizelementes parallel zueinander verlaufen und einen vorbestimmten Abstand voneinander haben. Auch muß der Anschluß konstruktiv widerstandsfähig sein und er sollte relativ einfach herzustellen sein, ohne daß man zwei unterschiedliche Hartlötschritte benötigt.

Die Erfindung hat die Aufgabe, wenigstens teilweise die vorstehend im Stand der Technik geschilderten Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daß ein Verfahren zum Herstellen einer Düse, versehen mit einem Heizelement, bereitgestellt wird, wobei sich das Heizelement zwischen benachbarten Bundabschnitten nach außen erstreckt und zwei Anschlußdrähte des Heizelementes einen vorbestimmten Abstand voneinander haben und radial außerhalb von dem Körper der Düse in einer Längsebene parallel zueinander verlaufen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere, bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Herstellung der Spritzgießdüse nach der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht der Teile der Düse zur Verdeutlichung einiger der Schritte zur Herstellung der Düse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung eines Musters des Heizelementkanals, um die Außenfäche des Düsenkörpers,

Fig. 3 eine perspektivische Ausschnittsansicht zur Verdeutlichung von zusätzlichen Komponenten, welche dazu dienen, daß weitere Schritte zur Herstellung des Anschlusses gemäß der bevorzugten Ausführungsform verdeutlicht werden, und

Fig. 4 eine perspektivische Schnittdarstellung ähnlich derjenigen in Fig. 3, welche die Schritte zur Herstellung der Düse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.

Zuerst soll auf Fig. 1 Bezug genommen werden, welche die Komponenten einer Spritzdüse zeigt, die einen Doppelkanal und einen Anschluß für zwei Anschlußleitungen hat. Ferner wird hierdurch das Zusammensetzen dieser Düse verdeutlicht. Ein länglicher, äußerer Düsenkörper 10, der eine Mittelbohrung 12 für die Schmelze hat, die sich von einem hinteren Ende 14 zu einem vorderen Ende 16 erstreckt, ist aus einem Werkzeugstahl hergestellt. Während der Düsenkörper 10 bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform einteilig ausgelegt ist, kann er auch derart aufgebaut sein, daß einige Längsabschnitte miteinander verbunden werden, um unterschiedlich grosse Abmessungen und Längserstreckungen zu erzielen, wie dies in der US 4,945,630 beschrieben worden ist. Der Düsenkörper 10 ist mit einem spiralförmigen Kanal 18 versehen, der um die Außenfläche (Umfangsfläche) 20 verläuft. Der spiralförmige Kanal 18 ist ein Doppelkanal, der sich von einem U-förmig gebogenen Abschnitt 21 in der Nähe des vorderen Endes 16 des Düsenkörpers 10 in Richtung nach hinten erstreckt. Wie in Fig. 2 verdeutlicht, ist der Doppelkanal 18 mit einem vorbestimmten Muster ausgelegt, um die Wärmemenge zu variieren, die entlang der Fläche 20 des Düsenkörpers 10 bereitgestellt wird, wobei diese Veränderung nach Maßgabe von den Anforderungen an das System erfolgt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der spiralförmige Doppelkanal 18 in der Nähe des hinteren und in der Nähe der vorderen Enden 14, 16 des äußeren Körpers 10 in enger liegender Form vorgesehen, so daß an diesen Bereichen mehr Wärme als im Mittelteil des Körpers 10 bereitgestellt wird. Während die Außenfläche 20 des Düsenkörpers 10 im allgemeinen zylindrisch ausgelegt ist, hat sie bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein Konusteil bzw. ein abgeschrägtes Teil 22 am vorderen Ende 16 und einen im Durchmesser verminderten Abschnitt 24, welcher sich von einem innen verlaufenden Sitz 26 in der Nähe des hinteren Endes 14 aus wegerstreckt. Ein elektrisches Heizelement 28 ist in dem spiralförmigen Doppelkanal 18 in Windungsform angeordnet, wobei eine U-förmige Biegung 29 in dem U-förmig ausgebildeten gebogenen Abschnitt 21 des Kanals 18 aufgenommen ist, und die beiden Endabschnitte 30 radial nach außen in der Nähe des hinteren Endes 14 des Körpers 10 zu den beiden Enden 32 vorstehen. Wie an sich bekannt ist, hat das Heizelement 28 einen dünnen Heizdraht 34, welcher durch ein isolierendes Material 36, wie Magnesiumoxid, verläuft, das im Innern eines Stahlgehäuses 38 vorgesehen ist. Der Heizdraht 34 ist mit einer Anschlußleitung 40 am jeweiligen Ende 32 verbunden. Die beiden Anschlußleitungen 40 haben einen wesentlich größeren Durchmesser als der dünne Heizdraht 34, so daß sie nicht heiß sind. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird das äußere Gehäuse 38 geringfügig weiter als das zu isolierende Material zurückgestreift, um jegliche Möglichkeit eines elektrischen Kurzschlusses zu vermeiden, welcher zwischen dem Heizdraht 34 und dem diesen umgebenden äußeren Gehäuse 38 auftreten könnte. Ein dünnes, hohles Thermoelementrohr 42 ist mittels Heftschweißen an der äußeren Fläche 20 des Körpers 10 über dem Heizelement 28 angebracht, und es verläuft in Längsrichtung zu einer Themoelementbohrung 44, welche diagonal in den Körper 10 der Düse in der Nähe des vorderen Endes 16 eingearbeitet ist.

Ein vorderer Bundabschnitt 46 ist aus einem Stahl mit einer kreisförmigen Öffnung 48 mit einem vorbestimmten Durchmesser hergestellt, welcher passend zu der Außenfläche 20 des äußeren Körpers 10 gewählt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der vordere Bundabschnitt 46 mit einem nach innen verlaufenden, hinteren Flanschabschnitt 50 versehen, welcher eine hintere Fläche 52 bildet, und es ist ein Isolierflanschabschnitt 54 vorhanden, welcher sich von dem hinteren Flanschabschnitt 50 in Richtung nach vorne erstreckt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die hintere Fläche 52 des vorderen Bundabschnitts 46 aus einem inneren Segment 56 und einem äußeren Segment 58 von zwei Sitzen zusammengesetzt, welche nachstehend näher beschrieben werden. Der vordere Bundabschnitt 46 ist um den Körper 10 mit den Sitzsegmenten 56, 58 angebracht, welche an die beiden vorspringenden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 angrenzen und zu diesen ausgerichtet sind. Wenn der vordere Bundabschnitt 46 mit einer kreisförmigen Öffnung 48 versehen ist, welche über den durchmesserverminderten Abschnitt 24 der Außenfläche 20 paßt, dieser aber zu klein ist, daß er über das vordere Ende 16 des Körpers 10 gleiten kann, wird er von der Rückseite dadurch angebracht, daß er nach innen unter einem Winkel über die vorspringenden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 bewegt und dann nach vorne über das hintere Ende 14 des Körpers 10 gedreht wird.

Ein hinterer Bundabschnitt 60 ist aus Stahl mit einer kreisförmigen Öffnung 62 hergestellt, welche mittig von einer hinteren Fläche 64 zu einer vorderen Fläche 66 verläuft. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die kreisförmige Öffnung 62 derart ausgelegt, daß sie um den durchmesserverminderten Abschnitt 24 der Außenfläche 20 des Körpers 10 paßt und der Bundabschnitt 60 ist mit einem nach innen verlaufenden Flanschabschnitt 68 versehen, welcher in den nach innen verlaufenden Sitz 26 am hinteren Ende 14 des Körpers 10 paßt. Auch ist die vordere Fläche 66 des hinteren Bundabschnitts 60 mit einem nach vorne verlaufenden, inneren Rand 70 versehen, welcher in Eingriff mit der hinteren Fläche 52 des vorderen Bundabschnitts 46 kommt, wenn diese gegeneinander anliegen. Natürlich können bei anderen bevorzugten Ausführungsformen die Außenfläche 20 des Körpers 10, der vordere Bundabschnitt 46 und der hintere Bundabschnitt 60 in hiervon abweichender Weise ausgestaltet werden, wenn diese in passender Weise aufeinander abgestimmt sind. Der hintere Bundabschnitt 60 ist mit einem durch denselben gehenden radialen Schlitz 72 versehen, welcher in Längsrichtung von der vorderen Fläche 66 wegweisend verläuft. Die äußere Wand 74 des hinteren Bundabschnitts 60 hat einen inneren Sitz 76 und einen größeren, äusseren Sitz 78, welcher um den Längsschlitz 72 verläuft. Diese nach außen offenen Sitze 76, 78 in dem hinteren Bundabschnitt 60 sind kreisförmig abgesehen davon ausgelegt, daß bei der bevorzugten Ausführungsform ein Abschnitt von den jeweiligen Teilen dadurch gebildet wird, daß sie auf die inneren und äusseren Sitzsegmente 56, 58 der hinteren Fläche 52 des vorderen Bundabschnitts 46 abgestimmt sind. Der hintere Bundabschnitt 60 ist mit einer hinteren Fläche 64 versehen, welche einen Schlitz 80 hat, um einen Thermoelementdraht aufzunehmen, und Gewindeöffnungen 82 hat, um Bolzen bzw. Schrauben (nicht gezeigt) zu Montagezwecken aufzunehmen. Der hintere Bundabschnitt 60 ist über dem hinteren Ende 14 des Körpers 10 mit den Sitzen 76, 78 um den Längsschlitz 72 angebracht, welcher zu den Sitzsegmenten 56, 58 in dem vorderen Bundabschnitt 46 fluchtet. Die vordere Fläche 66 liegt gegen die hintere Fläche 52 des vorderen Bundabschnitts 46 an, mit dem der innere Rand 70 in Sperreingriff kommt, um eine geeignete geometrische Zuordnung sicherzustellen. Der nach innen verlaufende Flanschabschnitt 68 ist in dem Sitz 26 um das hintere Ende 14 des Körpers 10 aufgenommen, wobei die hintere Fläche 64 des hinteren Bundabschnitts 60 bündig mit dem hinteren Ende 14 des Körpers 10 abschließt. Die Endabschnitte 30 des Heizelements 28 verlaufen durch den Schlitz 72 in dem hinteren Bundabschnitt 60 nach außen, und die inneren und äußeren, kreisförmigen Sitze 76,78 um den Schlitz 72 werden teilweise jeweils von den vorderen und hinteren Bundabschnitten 46, 60 gebildet. In anderen bevorzugten Ausführungsformen können die vorderen und hinteren Bundabschnitte 46, 60 derart ausgelegt werden, daß sie zusammen in unterschiedlicher Weise den Schlitz 72 oder eine anderweitig gestaltete Öffnung zwischen denselben bilden.

Ein Ansatzabschnitt 84 ist aus Stahl hergestellt und weist zwei Bohrungen 86 auf, welche von dem inneren Ende 88 zu der Mittelbohrung 90 verlaufen, die von dem äußeren Ende 92 ausgeht. Die beiden Bohrungen 86 verlaufen parallel zueinander und haben einen vorbestimmten Abstand voneinander. Jede Bohrung 86 ist so ausreichend groß bemessen, daß sie über einen der nach außen verlaufenden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 paßt. Während der Ansatzabschnitt 84 im allgemeinen zylindrisch ausgelegt ist, hat er einen durchmesserkleineren Halsabschnitt 94 am inneren Ende 88, welcher in den inneren Sitz 76 um den Längsschlitz 72 paßt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist der Ansatzabschnitt 84 derart angebracht, daß der Halsabschnitt 94 am inneren Ende 88 in dem inneren Sitz 76 um den Schlitz 72 sitzt, und daß die Endabschnitte 30 des Heizelements 28 durch die beiden parallelen Bohrungen 86 verlaufen. Durch diese Auslegung werden die nach außen vorstehenden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 abgestützt, und es wird sichergestellt, daß sie radial nach außen verlaufen, parallel zueinander sind und einen vorbestimmten Abstand voneinander haben.

Wenn die vorstehend beschriebenen Bauteile wie in Fig. 3 gezeigt zusammengesetzt sind, wird ein Hartlötmaterial wie eine Nickellegierungspaste, entlang den Verbindungsstellen zwischen diesen und um die beiden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 aufgebracht, welches durch die beiden Bohrungen 86des Ansatzabschnittes 84 verläuft. Das Hartlötmaterial wird auch entlang des Heizelements 28 aufgebracht, das in dem spiralförmig ausgebildeten Kanal 18 windungsförmig, ähnlich wie in der Beschreibung der US 4,557,685 beschrieben, verlegt ist. Die Anordnung wird dann in einen Vakuumofen (nicht gezeigt) eingebracht und über die Schmelztemperatur des Lötmaterials gemäß einem vorbestimmten Arbeitszyklus erwärmt. Wenn der Ofen allmählich erwärmt wird, wird er auf ein relativ starkes Vakuum evakuiert, um den Sauerstoff nahezu vollständig zu entfernen. Bevor die Schmelztemperatur des Hartlötmaterials erreicht ist, wird das Vakuum dadurch herabgesetzt, daß eine teilweise Auffüllung mit einem inerten Gas, wie Argon oder Stickstoff erfolgt. Wenn das Nickellegierungs-Hartlötmaterial zum Erschmelzen kommt, fließt es infolge der Kapillarwirkung entlang den Verbindungsstellen zwischen den Bauteilen und um das Heizelement 28, um dieses vollständig in den Kanal 18 einzubetten. Dieses Hartlöten im Vakuumofen führt zu einer metallurgischen Verbindung der Nickellegierung mit dem Stahl der unterschiedlichen Bauteile, um eine metallurgisch-monolithische, integrale, beheizte Düse 96 bereitzustellen. Nachdem die Düse 96 abgekühlt und aus dem Vakuumofen entnommen ist, wird sie maschinell bearbeitet, um eine glatte, äußere Endoberfläche bereitzustellen. Eine Thermoelementbohrung (nicht gezeigt) wird durch die vorderen und hinteren Bundabschnitte 48, 60 eingearbeitet, um den Thermoelementenschlitz 80 in der hinteren Flache 66 des hinteren Bundabschnitts 60 mit dem Thermoelementrohr 42 zu verbinden, das nunmehr ebenfalls einteilig mittels Hartlöten entlang der äußeren Fläche 20 des Körpers 10 mit demselben verbunden ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird dann ein Thermoelementdraht 97 über die Thermoelementbohrung und das Thermoelementrohr 42 eingeführt und er wird nach außen durch den Thermoelementschlitz 80 gebogen, um die Betriebstemperatur in der Nahe des vorderen Endes des Körpers 10 zu überwachen.

Nunmehr insbesondere bezugnehmend auf Fig. 3 ist zu ersehen, daß ein Paar von länglichen Metallverbindern 98 vorgesehen ist, welche jeweils ein inneres Ende 100, ein äußeres Ende 102, eine zylindrische, äußere Fläche 104 und eine Längsbohrung 106 haben, welche so ausreichend groß bemessen ist, daß sie darin freigelegte elektrische Leitungen aufnehmen kann. Jeder Verbinder 98 ist auch mit inneren und äußeren, in Längsrichtung beabstandeten Gewindebohrungen 108, 110 versehen, welche sich von der Längsbohrung 106 zu der äußeren Fläche 104 erstrecken. Jeder Verbinder 98 wird über dem Ende 32 eines der radial vorspringenden Endabschnitte 30 des Heizelements 28 angebracht, wobei der freigelegte Leitungsabschnitt 40, welcher sich von dem inneren Ende 100 des Verbinders 98 in die Längsbohrung 106 erstreckt, über die innere, mit Gewinde versehene Querbohrung 108 hinausgeht.

Ein Isolator 112, welcher ein inneres Ende 114, ein äußeres Ende 116 und eine zylindrische, äußere Fläche 118 hat, ist aus einem geeigneten keramischen I Isoliermaterial hergestellt. Der Isolator 112 ist ebenfalls mit zwei beabstandeten, parallelen Längsbohrungen 120 und zwei in Längsrichtung beabstandeten Queröffnungen 122 versehen, welche sich von der jeweiligen Längsbohrung 120 zu der äußeren Fläche 118 erstrecken. Der Isolator 112 ist über den vorspringenden Verbindern 98 angebracht, wobei das innere Ende 114 in der Mittelbohrung 90 des Ansatzabschnittes 84 aufgenommen ist. Jeder Metallverbinder 98 ist in einer der Längsbohrungen 120 des Isolators 112 aufgenommen, wobei die mit Gewinde versehene Querbohrungen 108, 110 in den Verbindern 98 zu den Queröffnungen 122 im Isolator 112 ausgerichtet sind. Eine Stellschraube 124 wird dann über die jeweilige Queröffnung 122 in den Isolator 112 ausgerichtet zu der mit Gewinde versehenen Querbohrung 108, 110 im Verbinder 98 eingesetzt, und die Stellschraube bzw. Befestigungsschraube in den inneren, mit Gewinde versehenen Bohrungen 108 der Verbinder 98 werden angezogen, so daß die freigelegten Leitungsabschnitte 40 der vorspringenden Endabschnite 30 des Heizelements 28 fest mit dem jeweiligen Verbinder 98 an einem Ende 32 des Heizelements 28 verbunden werden. Alternativ können die Verbinder 98 zuerst in den Isolator 112 eingeführt werden und dann mit den Enden 32 des Heizelements 28 verbunden werden.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, kann ein freigelegtes Ende 126 einen externen, elektrischen Leitungsdraht 128 in die Längsbohrung 106 des jeweiligen Metallverbinders 98, ausgehend von dem äußeren Ende 102, an der äußeren, mit Gewinde versehenen Querbohrung 110 vorbei eingeführt werden. Die Stellschraube 124 in der jeweiligen, äußeren, mit Gewinde versehenen Bohrung 110 wird dann angezogen, um die Leitungsdrähte 28 fest mit dem Verbinder 98 zu verbinden. Es ist zu ersehen, daß die Längsstücke der freigelegten Leitungsabschnitte 40 der Endabschnitte 30 des Heizelements 28, die freigelegten Enden 126 der Leitungsdrähte 128 und die Verbinder 98 in vorbestimmter Weise angeordnet sein müssen, um sicherzustellen, daß sie fest miteinander verbunden werden können. Auch müssen die Längsteile der Endabschnitte 30 des Heizelements 28, der Ansatzabschnitt 84 und der Isolator 112 in vorbestimmter Weise zueinander angeordnet werden, um sicherzustellen, daß die Metallverbinder 98 vollständig sich im Innern des Isolators 112 befinden. Schließlich wird eine hohle Schutzabschlußhülse 130, welche zuvor über den Leitungsdrähten 128 sich befand, angebracht, so daß sie sich von dem Ansatzabschnitt 84 um den Isolator 112 nach außen erstreckt. Die Schutzhülse 130 hat ein mit Gewinde versehenes inneres Ende 132, welches auf den mit Gewinde versehenen Ansatzabschnitt 84 in dem äußeren Sitz 78 um den Längsschlitz 72 aufgeschraubt ist. Zusätzlich zum Schutz der Verbinder 98 und des Isolators 112 trägt diese Auslegung zur konstruktiven Versteifung des Anschlusses bei, um zu verhindern, daß sich dieser gegenüber seiner korrekten Position verbiegen kann.

Beim bestimmungsgemäßen Einsatz wird ein Eingußkanaleinsatz 134 oder eine Düsendichtung, welche derart geformt ist, daß sie die gewünschte Eingußkanalkonfiguration bereitgestellt, in dem vorderen Ende 16 der fertiggestellten Düse 96 angebracht. Ein oder mehrere Düsen 96 sind in einer geeigneten Form angebracht, wobei der Isolierflanschabschnitt 54 in einem geeigneten Sitz in einer Formhohlraumplatte aufgenommen ist, um die Düse örtlich in vorbestimmter Weise anzuordnen und abzustützen. Der Isolierflanschabschnitt 54, welcher sich nach vorne erstreckt, hat einen vorbestimmten Abstand nach außen von der Außenfläche 20 des Körpers 10, um eine Wärmeisolierung bereitzustellen und zu große Wärmeverluste zu vermeiden. Die elektrische Energie wird an das Heizelement 28 jeder Düse 96 über die Leitungsdrähte 128 angelegt, um diese auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck stehende Schmelze von einer Formmaschine wird dann eingespritzt, um durch die Mittelbohrung 12 des Körpers 10 jeder Düse 96 und in die Formhohlräume über die benachbarten Eingußkanäle zu fließen. Nachdem die Hohlräume ausgefüllt sind, wird der Spritzdruck momentan aufrechterhalten, um eine Verdichtung zu erzielen, und dann wird er aufgehoben. Nach einer kurzen Kühlperiode wird die Form geöffnet, um die Formerzeugnisse auszuwerfen. Nach dem Auswurf wird die Form geschlossen, und der Spritzdruck wird wiederum angelegt, um die Formhohlräume auszufüllen. Dieser Arbeitszyklus wird kontinuierlich mit einer Frequenz in Abhängigkeit von der Größe und der Form der Formhohlräume und der Art des zu vergießenden Materials wiederholt.

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen, um ein Verfahren zur Herstellung einer Spritzgießdüse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine derartige Spritzgießdüse selbst zu beschreiben. Da einige der Elemente und Bestandteile sowohl des Verfahrens als auch der Düse selbst gleich oder ähnlich den vorbeschriebenen sind, wird für gemeinsame, übereinstimmende Teile jeweils das gleiche Bezugszeichen in Figuren und Erläuterung verwendet.

In diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 28 mit einem doppelten Heizdraht 136 versehen, der sich in dem Isoliermaterial 36 in einer einzigen Ummantelung 38 erstreckt. Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel nur der Heizdraht 136 selbst mit einer U-förmigen Biegung (nicht gezeigt) nahe des vorderen Endes 16 des Düsenkörpers 10 versehen (anstelle der vorherigen Ausführung, bei der das gesamte Heizelement 28 einschließlich der Ummantelung 38 mit einer U-förmigen Biegung am vorderen Ende versehen war). Der doppelte Heizdraht 136 ist mit zwei Anschlußdrähten 40 verbunden, die einen größeren Durchmesser aufweisen und von einem einzigen Endabschnitt 138 des Heizelementes 28 sich zu zwei Enden 32 nach außen radial vorspringend erstrecken. Die beiden Enden 32 erstrecken sich nahe dem hinteren Ende 14 des Körpers 10 der Düse nach außen.

Der vordere Bundabschnitt 46 und der hintere Bundabschnitt 60sind so hergestellt, wie dies oben bereits erläutert wurde und sind so montiert, daß sich der einzige Endabschnitt 138 des Heizelementes 28 nach außen durch die Öffnung 140 zwischen ihnen erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ansatzabschnitt 142 aus Stahl mit nur einer einzigen Bohrung 144 versehen, die sich durch diesen hindurch erstreckt und ist ferner mit einem Gewindeabschnitt 146 versehen, der sich vom äußeren Ende 148 bis zu einem kleinen Umfangsflansch 150 erstreckt. Der Ansatzabschnitt 142 ist in dem Sitz 76 in dem vorderen und hinteren Bundabschnitt 46, 60 montiert, so daß sich der einzige Endabschnitt 138 des Heizelementes nach außen durch die einzige Bohrung 144 erstreckt. Die Anordnung wird anschließend integral miteinander in einem Vakuumofen hartverlötet, wie dies oben erläutert wurde.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein im wesentlichen zylindrisches, keramisches Abstandsteil 152 mit einem kleinen Umfangsflansch 154 und zwei Parallelbohrungen 156 versehen, die in einem bestimmten Abstand voneinander ausgebildet sind und sich von einem inneren Ende 158 zu einem äußeren Ende 160 erstrecken. Das Abstandsteil 152 ist fest durch Keramikpaste in dem Ansatzabschnitt 142 montiert, wobei der Flansch 154 gegen das äußere Ende 148 des Ansatzabschnittes 142 anliegt.

Wie dargestellt ist, erstrecken sich die zwei Anschlußdrähte 40 von dem einzigen Endabschnitt 138 des Heizelementes 28 und divergieren in einem Raum 162 in dem Ansatzabschnitt 142, wo sie durch die keramische Paste umgeben sind, und sie erstrecken sich anschließend nach außen durch zwei parallele Bohrungen 146 in dem Abstandsteil 152. Im Gebrauch wird die Verbindung der beiden elektrischen Leitungsdrähte 128 durch Verwendung einer scheibenförmigen Silikongummidichtung 164 und einer keramischen Isolierhülse 166 vervollständigt, die in eine mit Gewinde versehene Stahlverschlußkappe 168 passen. Die Dichtung 164 paßt in eine Öffnung 170 im äußeren Ende der Verschlußkappe 168 und die Dichtung 164 und die Isolierhülse 166 besitzen ein Paar beabstandeter paralleler Bohrungen 172, die sich durch die Isolierhülse 166 erstrecken, um die beiden Leitungsdrähte 128 aufzunehmen. Die Verschlußkappe 168, die Dichtung 164 und die Isolierhülse 166 werden von außen auf die Leitungsdrähte 128 außerhalb der Anordnung aufgeschoben und die Leitungsdrähte 128 werden anschließend mit den vorspringenden Anschlußdrähten 40 des Heizelementes 28 durch elektrische Klemmverbinder 174 klemmbefestigt. Die Hülse 166, die Dichtung 164 und die Anschlußkappe 168 werden anschließend weiter aufgeschoben, so daß sie an Ort und Stelle rund um die Klemmverbinder 174 gelangen und die mit Gewinde versehene Anschlußkappe 168 wird auf dem mit Gewinde versehenen Ansatzteil 142 festgezogen. Die Silikongummidichtung 164 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in den Anschluß; überdies hat diese Anordnung eine hervorragende strukturelle und konstruktive Festigkeit und erleichtert das Verbinden und Lösen der Leitungsdrähte 128 mit der Düse.

Obwohl die Beschreibung zur Herstellung der Düse in bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele gegeben wurde, ist deutlich, daß verschiedenartige Modifikationen und Veränderungen möglich sind, ohne daß von den wesentlichen Merkmalen der Erfindung abgewichen wird. Zum Beispiel ist in einem anderen Ausführungsbeispiel das Heizelement 28 mit einer Umhüllung 38 versehen, die eine scharfe U-förmige Biegung besitzt, so daß die vorwärts- und zurückführenden Umhüllungsabschnitte 38 sich beide in engem Kontakt Seite an Seite in einem einzigen spiralförmigen Kanal 18 erstrecken.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse mit einem langgestreckten Düsenkörper (10), der ein hinteres Ende (14), ein vorderes Ende (16), eine im wesentlichen zylindrische Umfangsfläche (20) und eine Schmelzebohrung (12) aufweist, die sich mittig durch den Düsenkörper (10) von dem hinteren Ende (14) zu dem vorderen Ende (16) erstreckt, und mit einem isolierten, elektrischen Heizelement (28), das in einen spiralförmigen Kanal (18) in der Umfangsfläche (20) des Düsenkörpers (10) im Vakuum hart eingelötet ist, wobei das Heizelement (28) einen isolierten Heizdraht (34, 136) aufweist, der in einer äußeren Umhüllung (36, 38) verläuft, mit den folgenden Schritten:
    1. a) Wickeln des Heizelementes (28) in den spiralförmig verlaufenden Kanal (18), wobei zumindest ein Endabschnitt (30, 138) des Heizelementes (28) radial von dem Kanal (18) in der Nähe des hinteren Endes (14) des Düsenkörpers (10) sich nach außen erstreckt;
    2. b) Herstellen eines vorderen Bundabschnittes (46) mit einer Vorderseite und einer Rückseite (52) und einer kreisförmigen Öffnung (48), die sich mittig durch den vorderen Bundabschnitt (46) hindurch erstreckt, wobei die kreisförmige Öffnung (48) einen Durchmesser aufweist, der ein Aufschieben des vorderen Bundabschnittes (46) auf den Düsenkörper (10) gestattet;
    3. c) Herstellen eines hinteren Bundabschnittes (60) mit einer Rückseite (64), einer Vorderseite (66) und einer kreisförmigen Öffnung (62), die sich mittig durch den hinteren Bundabschnitt (60) hindurch erstreckt, wobei die kreisförmige Öffnung (62) einen Durchmesser aufweist, der ein Aufschieben des hinteren Bundabschnittes (60) auf den Düsenkörper (10) gestattet, wobei bei der Herstellung des hinteren und/oder vorderen Bundabschnittes (60, 46) eine radiale Ausnehmung (72, 140) in der Rückseite (52) des vorderen Bundabschnittes (46) und/oder in der Vorderseite (66) des hinteren Bundabschnittes (60) gebildet wird;
    4. d) Montieren des vorderen Bundabschnittes (46) auf dem Düsenkörper (10) in einer Lage benachbart zu dem zumindest einen, radial vorspringenden Endabschnitt (30, 138) des Heizelementes (28);
    5. e) Montieren des hinteren Bundabschnittes (60) auf dem Düsenkörper (10), wobei die Vorderseite (66) des hinteren Bundabschnittes (60) gegen die Rückseite (52) des vorderen Bundabschnittes (46) anliegt und der zumindest eine Endabschnitt (30, 138) des Heizelementes (28) sich radial vorspringend durch die radiale Ausnehmung (72, 140), gebildet zwischen dem vorderen Bundabschnitt (46) und dem hinteren Bundabschnitt (60), nach außen erstreckt;
    6. f) Herstellen eines Ansatzabschnittes (84, 142) aus Stahl mit zwei Stirnflächen (88, 92, 148) und zumindest einer Bohrung (86, 144), welche diese Stirnflächen (88, 92, 148) verbindet, und den zumindest einen vorspringenden Endabschnitt (30, 138) des Heizelementes (28) aufnimmt;
    7. g) Montieren des Ansatzabschnittes (84, 142), wobei dieser von der radialen Ausnehmung (72, 140), die zwischen dem vorderen Bundabschnitt (46) und dem hinteren Bundabschnitt (60) gebildet ist, radial nach außen verläuft, wobei der zumindest eine Endabschnitt (30, 138) des Heizelementes (28) sich um ein vorbestimmtes Maß durch die zumindest eine Bohrung (86, 144) in dem Ansatzabschnitt (84, 142) nach außen erstreckt;
    8. h) Anbringen von Hartlotmaterial entlang den Verbindungen zwischen dem Düsenkörper (10), dem vorderen Bundabschnitt (46), dem hinteren Bundabschnitt (60) und dem Ansatzabschnitt (84, 142) sowie um den zumindest einen Endabschnitt (30, 38) des Heizelementes (28), der sich durch die zumindest eine Bohrung (86, 144) in dem Ansatzabschnitt (84, 142) erstreckt, und
    9. i) Erwärmen der so zusammengesetzten Anordnung aus Düsenkörper (10), Heizelement (28), vorderem Bundabschnitt (46), hinterem Bundabschnitt (60) und Ansatzabschnitt (84, 142) über die Schmelztemperatur des Hartlotmateriales in einer Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt in einem Vakuumofen gemäß einem vorbestimmten Wärmebehandlungszyklus, um das Hartlotmaterial zu schmelzen und den Düsenkörper (10), das Heizelement (28), den vorderen Bundabschnitt (46), den hinteren Bundabschnitt (60) und den Ansatzabschnitt (84, 142) zu verbinden.
  2. 2. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Anspruch 1, wobei der spiralförmige Kanal (18) in der Umfangsfläche (20) des Düsenkörpers (10) als Doppelkanal ausgebildet ist, der sich nach rückwärts in einem vorbestimmten Muster von einem U-förmigen, gebogenen Abschnitt (21) benachbart zum vorderen Ende (16) des Düsenkörpers (10) aus erstreckt, und das Heizelement (28) in den Doppelkanal eingesetzt wird, und eine U-förmige Biegung (29) des Heizelementes (28) in dem gebogenen Abschnitt (21) des Doppelkanals aufgenommen ist, und zwei Endabschnitte (30) des Heizelements (28) nahe dem hinteren Ende (14) des Düsenkörpers (10) radial von dem spiralförmigen Kanal (18) nach außen vorspringen, und der Ansatzabschnitt (84) mit zwei parallelen Bohrungen (86) ausgebildet ist, die in einem bestimmten Maß voneinander beabstandet sind und sich durch den Ansatzabschnitt (84) hindurch erstrecken, und der vordere Bundabschnitt (46), der hintere Bundabschnitt (60) und der Ansatzabschnitt (84) mit den zwei Endabschnitten (30) des Heizelementes (28) montiert werden, die radial nach außen durch die radiale Ausnehmung (72) vorspringen, und sich die zwei Endabschnitte (30) des Heizelementes (28) durch die zwei Bohrungen (86) in dem Ansatzabschnitt (84) erstrecken.
  3. 3. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Anspruch 2, wobei der Ansatzabschnitt (84) im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet wird und eine Mittelbohrung (90) aufweist, die eine vorbestimmte Tiefe von dem äußeren Ende (92) des Ansatzabschnitts (84) ausgehend aufweist, um die zwei Bohrungen (86) des Ansatzabschnitts (84) zu treffen, die von dem inneren Ende (88) ausgehen.
  4. 4. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vordere Bundabschnitt (46) und/oder der hinteren Bundabschnitt (60) einen Sitz (76) um die radiale Ausnehmung (72, 140) zwischen dem vorderen Bundabschnitt (46) und dem hinteren Bundabschnitt (60) aufweist, und das innere Ende (94) des Ansatzabschnitts (84) in diesem Sitz (76) angebracht ist.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vordere Bundabschnitt (46) mit einem nach vorne weisenden Isolierflanschabschnitt (54) ausgebildet ist, der einen vorbestimmten Abstand von der Umfangsfläche (20) des Düsenkörpers (10) nach außen aufweist.
  6. 6. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Düsenkörper (10) einen Abschnitt (24) mit vermindertem Außendurchmesser in der Nähe des hinteren Endes (14) aufweist und zumindest der hintere Bundabschnitt (60) derart ausgebildet ist, daß er über den Abschnitt (24) des Düsenkörpers (10) mit vermindertem Außendurchmesser paßt.
  7. 7. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Düsenkörper (10) mit einem nach innen verlaufenden Sitz (26) in der Nähe des hinteren Endes (14) ausgebildet ist, und der hintere Bundabschnitt (60) mit einem nach innen verlaufenden Flanschabschnitt (68) ausgebildet ist, der in dem nach innen verlaufenden Sitz (26) des Düsenkörpers (10) aufgenommen ist, und die Rückseite (64) des hinteren Bundabschnittes (60) im wesentlichen bündig mit dem hinteren Ende (14) des Düsenkörpers (10) abschließt.
  8. 8. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rückseite (52) des vorderen Bundabschnittes (46) und die Vorderseite (66) des hinteren Bundabschnittes (60) ineinandergreifen, wenn diese aneinander anliegen.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die vorspringenden Endabschnitte (30) des Heizelementes (28) in einer Längsebene bezüglich des Düsenkörpers (10) angeordnet sind, und die Ausnehmung als ein in Längsrichtung verlaufender Schlitz (72) ausgebildet ist, um die Endabschnitte (30) des Heizelementes (28) aufzunehmen.
  10. 10. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Anspruch 9, wobei der Schlitz (72) in dem hinteren Bundabschnitt (60) ausgebildet ist, und sich von der Vorderseite (66) des hinteren Bundabschnittes (60) aus um ein bestimmtes Maß zur Rückseite (64)hin erstreckt.
  11. 11. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der jeweilige Endabschnitt (30) des Heizelementes (28) einen freigelegten Leitungsdraht (40) aufweist, der zu einem zugeordneten Ende (32) des Heizelementes (28) nach außen verläuft, und folgende Schritte vorgesehen sind:
    1. a) Herstellen eines Paars von länglichen, metallischen Verbindern (98), wobei jeder Verbinder (98) eine zylindrische äußere Fläche (104), ein inneres Ende (100), ein äußeres Ende (102) und eine Längsbohrung (106) aufweist, die durch den Verbinder (98) von dessen inneren Ende (100) zu dessen äußeren Ende(102) verläuft, um einen der freigelegten Leitungsdrähte (40) des Heizelementes (28) darin aufzunehmen, und eine innere Querbohrung (108) und eine äußere Querbohrung (110) aufweist, die in Längsrichtung des Verbinders (98) voneinander beabstandet und mit Gewinde versehen sind, wobei die innere und die äußere Querbohrung (108, 110) jeweils von der äußeren Fläche (104) des Verbinders (98) zu der Längsbohrung (106) verläuft, um Befestigungsschrauben (124) darin aufzunehmen;
    2. b) Anbringen des jeweiligen Verbinders (98) auf einem der freigelegten Leitungsdrähte (40) des Heizelements (28), wobei der freigelegte Leitungsdraht (40) am inneren Ende (100) des Verbinders (98) in die Längsbohrung (106) eingebracht wird;
    3. c) Herstellen eines Isolators (112), der eine zylindrische, äußere Fläche (118), ein inneres Ende (114), ein äußeres Ende (116), zwei parallele, beabstandete Längsbohrungen (120), die sich durch den Isolator (112) von dem inneren Ende (114) zu dem äußeren Ende (116) erstrecken, um die Verbinder (98) darin aufzunehmen, und zwei in Längsrichtung beabstandete und in Querrichtung verlaufende Öffnungen (122) aufweist, die sich von der äußeren Fläche (118) zu der jeweiligen Längsbohrung (120) erstrecken, um eingesetzte Befestigungsschrauben (124) aufzunehmen,
    4. d) Anbringen des Isolators (112), wobei das innere Ende (114) in der Mittelbohrung (90) des Ansatzabschnittes (84) aufgenommen ist und jeder der Verbinder (98) in einer der Längsbohrungen (120) des Isolators (112) aufgenommen ist, und die Querbohrungen (108, 110) in den Verbindern (98) zu den Queröffnungen (122) in dem Isolator (112) ausgerichtet sind, und eine Befestigungsschraube (124) durch die jeweilige Queröffnung (122) in dem Isolator (112) in die zugeordneten Querbohrung (108, 110) in den Verbindern (98) eingesetzt wird, und die Befestigungsschrauben (124) in den inneren Querbohrungen (108) der Verbinder (98) angezogen werden, um jeden Verbinder (98) mit dem freigelegten Leitungsdraht (40) des Heizelementes (28) fest zu verbinden, und ein freigelegtes Ende (126) eines externen Leitungsdrahtes (128) in die Längsbohrung (106) des jeweiligen Verbinders (98), ausgehend von dem äußeren Ende (102) eingebracht werden kann und fest mit den Verbinder (98) dadurch verbindbar ist, daß die Befestigungsschraube (124) in der äußeren Querbohrung (108) des Verbinders (98) angezogen wird.
  12. 12. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Anspruch 11, wobei das äußere Ende (92) des Ansatzabschnittes (84) mit einem Gewinde versehen ist, und eine hohle Schutzabschlußhülse (130) vorgesehen ist, die ein inneres Ende (132) mit einem Gewinde aufweist, das auf dem äußeren Ende (92) des Ansatzabschnittes (84) angebracht ist, nach dem die externen Leitungsdrähte (128) angeschlossen sind, und die Schutzabschlußhülse (130) über dem Isolator (112) angebracht ist, um zu mindest das äußere Ende des Isolators (112) abzudecken.
  13. 13. Verfahren zum Herstellen einer Spritzgießdüse nach Anspruch 1, mit den Schritten:

    Herstellen des Heizelementes (28) mit einem doppelten Heizdraht (136) in einem einzigen Mantel (36, 38) mit einem Paar beabstandeter Anschlußdrähte (40), die sich von dem Heizelement (28) aus erstrecken;

    Wickeln des Heizelementes (28) in den spiralförmigen Kanal (18), wobei ein einziger Endabschnitt (138) des Heizelementes (28) radial von den Kanal (18) nahe dem hinteren Ende (14) des Düsenkörpers (10) nach außen vorspringt, und das Paar beabstandeter Anschlußdrähte (40) nach außen von dem einzigen Endabschnitt (138) des Heizelementes (28) vorspringt;

    Versehen des Ansatzabschnittes (142) mit einer einzigen Bohrung (144), die sich durch diesen hindurch erstreckt; und

    Montieren des vorderen Bundabschnittes (46), des hinteren Bundabschnittes (60) und des Ansatzabschnittes (142) mit dem einzelnen Endabschnitt (138) des Heizelementes (28), der durch die Ausnehmung (140), die zwischen dem vorderen Bundabschnitt (46) und dem hinteren Bundabschnitt (60) gebildet ist, radial nach außen vorspringt, wobei sich das Ende (138) des Heizelementes (28) durch die Bohrung (144) in dem Ansatzabschnitt (142) erstreckt.
  14. 14. Verfahren zur Herstellung einer Spritzgießdüse nach Anspruch 13, mit den Schritten:

    Herstellen eines Abstandsteiles (152), das ein inneres Ende, ein äußeres Ende (160) und zwei parallele Bohrungen (156), die in einem bestimmten Abstand voneinander sich parallel durch das Abstandsteil (152) von dem inneren Ende desselben zu dem äußeren Ende (160) erstrecken; und

    Montieren des Abstandsteiles (152) auf dem Ansatzteil (142), wobei sich das Paar Anschlußdrähte (40) nach außen in einem vorbestimmten Abstand voneinander durch die beiden Bohrungen (156) in dem Abstandsteil (152) erstreckt.
  15. 15. Verfahren zur Herstellung einer Spritzgießdüse nach Anspruch 14, wobei das Abstandsteil (152) aus Keramik besteht.






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