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Dokumentenidentifikation DE19650326B4 31.05.2007
Titel Spritzgießvorrichtung mit mehreren Düsenspitzen
Anmelder Gellert, Jobst Ulrich, Georgetown, Ontario, CA
Erfinder Gellert, Jobst Ulrich, Georgetown, Ontario, CA
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 04.12.1996
DE-Aktenzeichen 19650326
Offenlegungstag 12.06.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B29C 45/30(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B29C 45/73(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B22D 17/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung mit mehreren Düsenspitzen nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7 die für den Mehrfachanguß-Heißspitzguß verwendet wird.

Eine Mehrfachanguß-Spritzgießvorrichtung, in der der Schmelzekanal in einem Schmelzeverteiler aufgezweigt wird und die einzelnen Zweige durch eine am Verteiler befestigte beheizte Düse verlaufen, ist wohlbekannt. Aus der US 4,094,447 ist bekannt, eine beheizte Düse vorzusehen, in der der Schmelzekanal auswärts an mehrere Kantenangüsse verzweigt ist. Während diese Anordnung für den Kantenanguß geeignet ist, ist sie für einen Heißspitzenanguß nicht geeignet, weil jeder der vorderen Abschnitte der Düse eine flache Fläche besitzt.

Aus der US 4,921,708 ist eine Mehrfachanguß-Anwendung mit heißen Spitzen bekannt, die durch vier langgestreckte Fühler geschaffen wird, die um eine beheizte Düse angebracht sind. Es sind auch weitere Anordnungen von Mehrfachspitzen-Düsen bekannt. Sie besitzen jedoch alle eine zylindrische Form mit einer kreisförmigen Rückseite, die den Oberflächenkontakt mit dem angrenzenden Verteiler begrenzt. In einem System mit einer großen Anzahl von Angüssen wird gewöhnlich bevorzugt, die Gesamtgröße zu reduzieren, indem die Angüsse so nahe wie möglich nebeneinander angeordnet werden. Andererseits ist es auch wünschenswert, die Wärmeübertragung vom angrenzenden Verteiler und somit den Oberflächenkontakt mit diesem maximal zu machen.

Weiter ist aus der US 5,464,343 A eine Spritzgießvorrichtung mit mehreren Düsenspitzen bekannt, die einen Körper mit einem Strömungskanal für Schmelze umfasst, der mit einer Reihe von Bolzen an einem Verteiler befestigt ist. Dieser, im Wesentlichen zylindrische Körper, umfasst eine Vielzahl von identischen Wärmeleitungsspitzen mit einem Paar seitlicher Löcher, die mit dem Strömungskanal durch den Körper verbunden sind. Der Körper verbindet die Befestigungsplatte mit dem Formhohlraumblock und bildet dabei Luftspalte für die Wärmeisolation aus.

Die DE 39 19 599 A1 beschreibt eine Spritzgießeinrichtung mit einer einzelnen beheizten Düse, die in einer Bohrung in der Form sitzt und einen Schmelzekanal mit seitlichen Auslass in der Düsenspitze umfasst. Zwischen der Düse und der gekühlten Form ist ein isolierender Luftspalt ausgebildet. Die Düse weist einen Dicht- und Positionierflansch auf, der gegen einen in der Form sitzenden zylindrischen Isolierungsring stößt. Der kegelförmige Nasenabschnitt der Düse ist von einem Raum umgeben, der sich von dem Isolierring zur Angussöffnung in den Formhohlraum erstreckt und sich im Betrieb mit Schmelze füllt.

Demgegenüber zeigt die DE 39 33 281 A1 eine Spritzgießvorrichtung für eine Mehrfach-Angussdüse mit einem Hauptschmelzekanal zum Aufnehmen der Schmelze. Die Schmelze strömt durch viele Zweigkanäle in schmale ringförmige Kanäle und von einer konischen Aussparung in der Spritzgießform durch die Angussöffnung in die Formhohlräume.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spritzgießvorrichtung mit mehreren beabstandeten Düsenspitzen mit seitlichem Schmelzekanalauslass zu schaffen, die ein sicheres Einfließen der Schmelze aus dem Schmelzekanal der Düsenspitzen in eine zugehörige Gießform ermöglicht, wobei zwischen den Düsen und der Gießform eine Isolation vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Spritzgießvorrichtung, die die im Anspruch 1 und 7 angegebenen Merkmale besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Mehrfachanguß-Druckgußsystems mit einer Anzahl von Düsenverteilern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine perspektivische Ansicht eines der in 1 gezeigten Düsenverteiler;

3 eine Draufsicht des in 2 gezeigten Düsenverteilers;

4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 in 3; und

5 eine Querschnittsansicht längs der Linie 5-5 in 3.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, in der ein Abschnitt eines Heißspitzenanguß-Spritzgießsystems mit 96 Angüssen 10 gezeigt ist. In diesem Fall ist ein Hauptverteiler 12 mittels Schrauben 14 an der Rückseite 16 eines Unterverteilers 18 befestigt, ferner sind 24 Düsenverteiler 20 gemäß der vorliegenden Erfindung mittels Schrauben 22 an der vorderen Fläche 24 des Unterverteilers 18 befestigt. In anderen Konfigurationen können jedoch die Düsenverteiler 20 direkt an einem Verteiler befestigt sein, ohne daß ein Unterverteiler notwendig ist, so daß in diesem Fall der Unterverteiler 18 als Teil des Verteilers angesehen werden kann. Während der Hauptverteiler 12 und die Unterverteiler 18 aus Stahl hergestellt sind, sind die Düsenverteiler 20 aus einem stärker wärmeleitenden Material wie etwa einer AMCO-940-Kupferlegierung hergestellt. An jeden Anguß 10, der in einen Hohlraum 26 führt, wird durch einen Schmelzekanal 28, der sich von einem zentralen Einlaß 30 zu einem Einlaßabschnitt 32 des Hauptverteilers 12 erstreckt, mit Druck beaufschlagte Schmelze befördert. Der Schmelzekanal 28 verzweigt in sechs verschiedene Zweige 34 im Hauptverteiler 12, wobei jeder Zweig 34 in vier verschiedene Zweige 36 im Unterverteiler 18 verzweigt. Jeder dieser Zweige 36 erstreckt sich zu einem Schmelzekanal 38 in einem der Düsenverteiler 20, wie im folgenden beschrieben wird. Die Verteiler 12 und 18 sowie die Düsenverteiler 20 werden durch ein elektrisches Heizelement 40, das in die vordere Fläche 42 des Hauptverteilers 12 als Baueinheit eingebettet ist, sowie durch die Umgebungswärme von der von der Gießmaschine empfangenen Scherwärme, die in der während des Einspritzzyklus eingespritzten, mit Druck beaufschlagten Schmelze erzeugt wird, beheizt.

Obwohl die Gießform 44 je nach Anwendung normalerweise eine größere Anzahl von Platten besitzt, sind hier zur Veranschaulichung nur eine Hohlraumplatte 46, eine Abstandhalterplatte 48 und eine Gegendruckplatte 50 mit einem daran mittels Schrauben 54 befestigten Anordnungsring 52 gezeigt. Der Hohlraum 26 in der Gießform 44 wird durch Kühlwasser gekühlt, das durch Kühlleitungen 56 gepumpt wird. Die Verteiler 12, 18 und der Düsenverteiler 20 sind durch isolierende und elastische Abstandhalterelemente 58 zwischen dem Hauptverteiler 12 und der Gegendruckplatte 50 sowie durch Abdichtungs- und Anordnungsbuchsen 60, die um jeden Düsenabschnitt 66 jedes Düsenverteilers 20 angeordnet sind, befestigt. In dieser Ausführungsform sind die Abdichtungs- und Anordnungsbuchsen 60 aus einer Titanlegierung hergestellt, wobei jede von ihnen in einem kreisförmigen Sitz 62 in der Hohlraumplattenform 46 sitzt. Dadurch wird zwischen den beheizten Verteilern 12, 18 und den Düsenverteilern 20 einerseits und der umgebenden gekühlten Gießform 44 ein isolierender Luftzwischenraum 64 geschaffen.

Wie am besten in den 2 bis 5 gezeigt ist, besitzt jeder Düsenverteiler 20 eine Anzahl von beabstandeten Düsenabschnitten 66, die sich vom hinteren Verteilerabschnitt 68 nach vorn erstrecken. Der hintere Verteilerabschnitt 68 besitzt eine hintere Fläche 70, die an der vorderen Fläche 24 des Unterverteilers 18 anstößt. Die Düsenverteiler 20 sind an dieser Position mittels zweier Schrauben 22 (in 1 gezeigt) befestigt, die sich vom Unterverteiler 18 in Gewindebohrungen 76 in den hinteren Verteilerabschnitten 68 jedes Düsenverteilers 20 erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform besitzt jeder Düsenverteiler 20 vier gleichmäßig beabstandete Düsenabschnitte 66, während der hintere Verteilerabschnitt 68 einen quadratischen Querschnitt besitzt, wobei sich von jedem Quadranten 78 des quadratischen hinteren Verteilerabschnitts 68 einer der Düsenabschnitte 66 nach vorn erstreckt. In anderen Ausführungsformen können die Düsenverteiler 20 eine andere Anzahl von Düsenabschnitten 66 aufweisen. Es ist jedoch kritisch, daß der hintere Verteilerabschnitt 68 einen rechtwinkligen Querschnitt besitzt, um den Oberflächenkontakt zwischen seiner hinteren Oberfläche 70 und der vorderen Oberfläche 24 des Unterverteilers 18 maximal zu machen. Der maximale Oberflächenkontakt, der durch diese rechtwinklige Form geschaffen wird, stellt eine maximale Wärmeübertragung zwischen dem Unterverteiler 18 und den eng angebrachten Düsenverteilern 20 sicher.

Jeder der Düsenabschnitte 66 besitzt eine konische vordere Fläche 80, die sich von einem zylindrischen Abschnitt 82 zu einer Spitze 84 erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 82 paßt in eine Abdichtungs- und Anordnungsbuchse 60, die die Spitze 84 auf einen der Angüsse 10 ausrichtet. Wie am besten in den 3 bis 5 ersichtlich ist, besitzt jeder Düsenverteiler 20 einen Schmelzekanal 38. Der Schmelzekanal 38 erstreckt sich von einem Einlaß 86 an der hinteren Fläche 70 durch den Düsenverteiler 20 und verzweigt im hinteren Verteilerabschnitt 68 schräg nach außen und nach vorn, wobei sich ein Zweig 88 zu einem Auslaß 90 in der konischen vorderen Fläche 80 jeder der Düsenabschnitte 66 erstreckt. Der Einlaß 86 in den Schmelzekanal 38 in jedem Düsenverteiler 20 ist auf einen entsprechenden Auslaß 92 vom Schmelzekanal 28 im Unterverteiler 18 ausgerichtet.

Im Gebrauch wird an das elektrische Heizelement 40, das in den Hauptschmelzeverteiler 12 eingebettet ist, elektrische Leistung geliefert, wodurch der Hauptverteiler 12, der Unterverteiler 18 und jeder der daran befestigten Düsenverteiler 20 auf eine vorgegebene Betriebstemperatur geheizt werden. Wie oben erwähnt worden ist, ist der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung vom Unterverteiler 18 an die eng angebrachten Düsenverteiler 20 maximal, da die hintere Fläche 70 jedes Düsenverteilers 20 nicht rund, sondern im wesentlichen quadratisch ist. Von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine wird in einem vorgegebenen Einspritzzyklus mit Druck beaufschlagte Schmelze zum Schmelzekanal 28, der sich durch den Hauptverteiler 12 und den Unterverteiler 18 erstreckt, geliefert. Die Schmelze von jedem Zweig 36 des Schmelzekanals 28 fließt durch den Schmelzekanal 38 in einem entsprechenden Düsenverteiler 20 in einen Raum 94 in der Gießform 44 um die konische vordere Fläche 80 und dann durch den Anguß 10 in den Hohlraum 26. Wie in 1 gezeigt ist, verhindern die Abdichtungs- und Anordnungsbuchsen 60 ein Austreten der Schmelze aus diesem Raum 94 und ordnen die Spitze 84 in genauer Ausrichtung auf den entsprechenden Anguß 10 an. Wenn der Hohlraum 26 gefüllt ist und eine geeignete Verdichtungs- und Kühlungsperiode verstrichen ist, wird der Einspritzdruck weggenommen, woraufhin das Schmelzebeförderungssystem dekomprimiert wird, um ein Ziehen von Fäden durch den offenen Anguß 10 zu vermeiden. Die Gießform 44 wird anschließend geöffnet, um das geschmolzene Produkt auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Gießform 44 geschlossen, woraufhin der Zyklus ohne Unterbrechung mit einer Zykluszeit wiederholt wird, die von der Größe des Hohlraums oder der Hohlräume und vom Typ des gegossenen Materials abhängt.


Anspruch[de]
Spritzgießvorrichtung mit mehreren Düsenspitzen (66), die jeweils einen Befestigungsabschnitt (82) und einen vorderen Abschnitt (80) umfassen, jede Düsenspitze (66) umfasst einen Schmelzekanal (88) mit einem seitlichen Auslass (90), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abdichtungs- und Anordnungshülsen (60) zum Überbrücken eines Luftspalts (64) vorgesehen sind, die jeweils an dem Befestigungsabschnitt (82) der entsprechenden Düsenspitze (66) angebracht sind, jede Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) weist einen vorderen Endabschnitt auf und ist in einem Sitz (62) in einer Formmuldenplatte (46) angeordnet, der Befestigungsabschnitt (82) der Düsenspitze (66) weist eine Zylindermantelfläche auf, auf der die Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) koaxial angeordnet ist, wobei für die Schmelze ein Ringkanal (94) zwischen der Düsenspitze (66) und der Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) ausgebildet ist, der Ringkanal (94) steht über den seitlichen Auslass (90) mit dem Schmelzekanal (88) der Düsenspitze (66) in Strömungsverbindung. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenspitze (66) über das vordere Ende der Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) vorsteht. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Abschnitt der Düsenspitze (66) eine Konusfläche (80) aufweist und sich die Spitze (84) der Konusfläche (80) in einen Anguss (10) der Formmuldenplatte (46) erstreckt. Spritzgießvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenspitze (66) mit einem Verteiler (18) verschraubt ist. Spritzgießvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzekanal (88) in der Düsenspitze (66) schräg nach außen zu dem seitlichen Auslass (90) verläuft. Spritzgießvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) aus einer Titanlegierung hergestellt ist. Spritzgießvorrichtung, mit mehreren Düsenverteilern (20), die an einem Schmelzeverteiler (12), der eine vordere Fläche (16) aufweist, in engem Abstand angebracht sind, wobei jeder der Düsenverteiler (20) mehrere beabstandete Düsenspitzen (66) aufweist, die sich von einem hinteren Verteilerabschnitt (68) nach vorn erstrecken, wobei der hintere Verteilerabschnitt (68) eine an der vorderen Fläche (16) des Schmelzeverteilers (12) anstoßende hintere Fläche aufweist, wobei der Schmelzekanal (38) im hinteren Verteilerabschnitt (68) in mehrere Zweige (88) aufgezweigt ist, wovon sich jeweils einer zu einem Auslass (90) jeder Düsenspitze (66) erstreckt, und wobei der hintere Verteilerabschnitt (68) jedes Düsenverteilers (20) einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abdichtungs- und Anordnungshülsen (60) zum Überbrücken eines Luftspalts (64) vorgesehen sind, die jeweils an einem Befestigungsabschnitt (82) der entsprechenden Düsenspitze (66) angebracht sind, jede Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) weist einen vorderen Endabschnitt auf und ist in einem Sitz (62) einer Formmuldenplatte (46) angeordnet, jede Düsenspitze (66) umfasst einen Schmelzekanal (88) mit einem seitlichen Auslass (90), der Befestigungsabschnitt (82) der Düsenspitze (66) weist eine Zylindermantelfläche auf, auf der die Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) koaxial angeordnet ist. Verwendung einer Abdichtungs- und Anordnungshülse (60) in einer Spritzgießvorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zur Überbrückung eines Luftspaltes (64) und zum Umgrenzen eines Ringkanals (94) für eine Schmelze.






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