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Sachgebiet
der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießvorrichtung, und, insbesondere,
auf eine Mehrfach-Hohlraum-Spritzgießvorrichtung, die eine ausbalancierte
Heißläufer-Gestaltung in einer
Stapel-Form oder einem Stapel-Verteiler besitzt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Verwendung von Stapel-Formen und Stapel-Verteilern in einem Heissläufer-Spritzgießgerät ist ausreichend
bekannt. Weiterhin ist es ausreichend bekannt, dass es in vielen
Anwendungen wichtig ist, dass ein Läufer-Layout so vorgesehen ist, dass
jeder Hohlraum denselben Schmelzefluss, mit derselben Temperatur
und mit derselben Zusammensetzung, aufnimmt. Ein Ausbalancieren
des Läufer-Systems
führt insgesamt
zu geformten Teilen mit einer höheren
Qualität,
da eine Konsistenz von Formhohlraum zu Formhohlraum in einer Anwendung
mit Mehrfach-Hohlraum erreicht wird. Sogar in Anwendungen eines
Mehrfach-Läufers
mit einzelnem Hohlraum sind die Vorteile eines Ausbalancierens gut
bekannt und wichtig.
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Eine
ausreichend bekannte Technik zum Ausbalancieren einer Verteiler-
oder Stapelform ist diejenige, Durchmesser und Längen des Läufers anzupassen und die Zahl
von Windungen in den Läufern
so anzupassen, dass der Druckabfall durch die Verteiler- und Stapelform
zu jedem Hohlraum derselbe ist. Gelegentlich werden allerdings unterschiedliche
Strömungen
zu unterschiedlichen Hohlräumen trotz
des Layouts des Läufers,
das angepasste Längen
und Windungen des Läufers
besitzt, vorgesehen. Dies erfolgt zumindest teilweise aufgrund einer Kombination
einer Schererwärmung
des Schmelzeflusses kombiniert mit dem Layout des Läufer-Systems.
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Wenn
Schmelze unter Druck durch eine Bohrung gedrückt wird, wie dies in einem
Heissläufer-System,
ob nun in einer Verteiler- oder Stapel-Form, vorgenommen wird, erfährt die
Schmelze eine Reibung oder Scherbeanspruchung in dem Bereich angrenzend
an die Wand des Kanals. Dies führt zu
einer lokalen Anhebung der Temperatur der Schmelze. Die Folge ist
ein Differenzial in der Temperatur über die Bohrung hinweg, wobei
die Mitte des Kanals kühler
als das Material, das sich näher
zu der Bohrung befindet, ist. Viele Heißläufer-Systeme teilen den Schmelzefluss
von einem primären
Läufer durch
zwei oder mehr sekundäre
Läufer
auf. Wenn dies der Fall ist, wird das Wärmeverteilungsprofil in der
Schmelze ebenso unterteilt. Dies tritt auf, da die Strömung durch
die Läufer
laminar ist und deshalb das durch Scherung erwärmte Material angrenzend an
der Wand verbleibt, wenn die Ecke abbiegt. Nach der Ecke ist der
erwärmte,
periphere Bereich nicht länger
ringförmig,
sondern ist anstelle davon im Wesentlichen halbmondförmig und
verbleibt an einer Seite des Schmelzeflusses. Der Massenfluss durch jeden
der sekundären
Läufer
ist im Wesentlichen gleich; allerdings wird der erwärmte Umfangsbereich in
jedem sekundären
Läufer
asymmetrisch um den Umfang herum verteilt. Falls, wie dies gewöhnlich der Fall
ist, jeder sekundäre
Läufer
in eine Mehrzahl von tertiären
Läufern
unterteilt wird, kann der asymmetrische, erwärmte Umfangsbereich ungleichmäßig zwischen
dieser Vielzahl von tertiären
Läufern
verteilt sein. Als Folge kann das Material, das in einen der tertiären Läufer von
einem sekundären
Läufer
aus fließt,
einen höheren
Anteil eines durch Scherung erwärmten
Materials verglichen mit der Schmelze, die in die anderen der tertiären Läufer ausströmseitig
zu diesem sekundären
Läufer
fließt,
umfassen. Dieses Phänomen
kann, in einigen Anwendungen, einen bevorzugten Fluss zu einigen
abfallenden Stellen verursachen und kann zu Produkten aus Bereichen
einer Spritzgießmaschine
führen,
die außerhalb
der Spezifikation liegen. Genauer gesagt wird dabei typischerweise
ein bevorzugter Fluss zu dem tertiären Läufer vorhanden sein, der einen
höheren
Anteil von durch Scherung erwärmten
Materials von seinem einlaufseitigen, sekundären Läufer verglichen mit anderen der
tertiären
Läufer,
versorgt durch diesen sekundären
Läufer,
aufnimmt.
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Dieses
Problem einer asymmetrischen Aufteilung von durch Scherung erwärmtem Material
ist im Zusammenhang mit einem kalten Läufer erkannt worden; allerdings
ist es nicht deutlich im Zusammenhang mit einem heißen Läufer erkannt
worden. Das bedeutet, dass Schmelze in einem heißen Läufer typischerweise weniger
viskos als in einem kalten Kanal ist. Als Folge wurde eine Erwärmung, die
durch Scherung hervorgerufen ist, als ein geringes Problem angesehen,
da dabei ein geringerer Widerstand hinsichtlich Scherung vorhanden
ist. Anstelle davon ist eine Unausgeglichenheit eines Flusses im
Zusammenhang mit einem heißen
Läufer
anderen Faktoren zugeschrieben worden.
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Unterschiedliche
Vorrichtungen sind entwickelt worden, um sich dem Problem der Anwendungen
bei sowohl einem kalten Läufer
als auch bei einem heißen
Läufer
zuzuwenden. Beim Kaltläufer-Spritzgießen umfasst
das Formbauteil die Läufer ebenso
wie die Formhohlräume.
Das Formbauteil ist aus zwei Hälften,
die zueinander passen, aufgebaut. Alle Läufer und die Formhohlräume liegen
in der Ebene der zueinander passenden Flächen der zwei Hälften. An
dem Ende eines Einspritzzyklus wird das Formbauteil getrennt und
die geformten Teile und die verfestigte Schmelze in den Läufern wird
ausgestoßen.
Layouts von Kaltläufern
sind in ihrer Art typischerweise einfach, da alle Läufer in
einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Für Kaltläufer-Anwendungen
offenbart das US-Patent Nr. 4,123,496 für Gallizia et al eine Ausgleichsvorrichtung
in einem Kanal, der einen Schmelzefluss führt, wobei unterschiedliche
Bereiche des Schmelzeflusses so umorientiert werden, um eine relativ
gleichförmige
Wärmeverteilung
in dem Schmelzefluss zu erreichen.
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Das
US-Patent Nr. 6,077,470 für
Beaumont offenbart eine ähnliche
Vorrichtung, um ähnliche, ausbalancierte
Ergebnisse in Kaltläufer-Anwendungen
zu erreichen. Beaumont offenbart eine Vorrichtung, um einen ausbalancierten
Schmelzefluss in Kaltläufer-Anwendungen
zu erreichen. Die Vorrichtung ist einströmseitig der Aufteilung, die
zuerst einen asymmetrischen Fluss hervorruft, positioniert. Die Vorrichtung
nach Beaumont gilt insbesondere für Kaltläufer, da die Vorrichtung von
der einfachen, planaren Art der Kaltläufer-Form abhängt. Die
Vorrichtung nach Beaumont wäre,
zum Beispiel, nicht in einer Situation anwendbar, bei der einer
der Läufer ausströmseitig
der Aufteilung aus der Ebene der Unterteilungslinie des Formbauteils
heraus verlängert ist.
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Heißläufer-Stapelformsysteme
umfassen typischerweise eine Vielzahl von Formbauteilen, die, wenn
sie zusammen betrachtet werden, ein Heißläufer-System und eine Mehrzahl
von Formhohlräumen definieren. Ähnlich bilden
Heißläufer-Verteiler
ein Heißläufer-System,
um Schmelze zu einer Mehrzahl von Formhohlräumen zuzuführen. In einer Stapelform ist
der primäre
Läufer
oder der einlaufseitige Läufer
des Läufer-Systems typischerweise
durch Kanäle
in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Formbauteil vorgesehen.
In solchen Stapelformen liegt das zweite Formbauteil zwischen dem
ersten Formbauteil und dem dritten Formbauteil und grenzt daran
an. In dem dritten Formbauteil unterteilt sich der primäre Läufer in
zwei sekundäre
Läufer.
Einer dieser sekundären
Läufer
geht zurück
in das zweite Formbauteil, wo er sich in ein Paar von tertiären Läufern unterteilt.
Der andere der sekundären Läufer steht
in das vierte Formbauteil hinein vor, wo er sich in zwei tertiäre Läufer unterteilt.
Die tertiären Läufer in
dem zweiten und vierten Formbauteil führen dann Schmelze zu Hohlräumen in
dem dritten Formbauteil zu. Im Betrieb sind das zweite, das dritte
und das vierte Formbauteil trennbar, um den gebildeten Gegenstand
aus den Formhohlräumen
auszustoßen. Aufgrund
der Unterschiede in Heißläufer- und
Kaltläufer-Systemen
werden die Kaltläufer-Technologien nicht
typischerweise auf Heißläufer-Spritzgießmaschinen
angewandt. Für
Heißläufer-Systeme
sind andere Vorrichtungen entwickelt worden.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 963,829 für
Goldwin et al offenbart die Verwendung von zylindrischen Heizeinrichtungen,
die an unterschiedlichen Punkten in einem Heißläufer-Verteiler positioniert
sind. Die Heizeinrichtungen sind um die Läufer-Kanäle
selbst herum positioniert und erwärmen die Schmelze, die durch
die Läufer
hindurchführt,
so dass kühlere
Bereiche des Schmelzeflusses auf eine Temperatur ähnlich zu
den durch Scherung erwärmten
Bereichen des Schmelzeflusses erwärmt werden.
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Das
US-Patent Nr. 5,683,731 für
Deardurff et al offenbart eine Vorrichtung zur Verwendung in Heißläufer-Verteilern,
die ein Doppel-X-Layout haben. Die Vorrichtung separiert den heißeren Bereich eines
asymmetrischen, durch Scherung erwärmten Schmelzeflusses und verteilt
ihn zurück
in jeden Läufer
des X, so dass die Läufer
Schmelze aufnehmen, die ungefähr
gleiche Temperaturen haben.
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Auch
ist es, in Bezug auf Heißläufer-Systeme,
bekannt, ein Schmelzefluss durch einen statischen Mischer oder durch
mehrere statische Mischer, positioniert in den Läufer, durchzuführen. Dies
erzeugt eine relativ gleichförmige
Wärmeverteilung,
so dass irgendeine ausströmseitige
Aufteilung in einem Läufer-System
den Wärmegehalt
in dem Schmelzefluss im Wesentlichen gleich in den Läufer nach
der Aufteilung aufteilt. Viele Spritzgießer nehmen allerdings Farbänderungen
während
der Produktionsabläufe
vor und können
keine Querkontamination zwischen aufeinanderfolgenden Farben tolerieren.
Statische Mischer besitzen komplexe, innere Strukturen und sind
deshalb schwierig und zeitaufwendig zu reinigen, was sie nur schlecht
für viele Spritzgießanwendungen
geeignet macht, wie beispielsweise solche, bei denen Farbänderungen üblich sind
und eine Querkontamination nicht toleriert wird.
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Dementsprechend
ist ein Bedarf nach einem Heißläufer-System
vorhanden, das eine verbesserte Ausbalancierung des HarzSchmelzeflusses
bietet, während
effiziente Harzfarbänderungen
zwischen Formungsvorgängen
erleichtert werden.
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Übersicht
der Erfindung
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Eine
Aufgabe gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Spritzgießverfahren
zu schaffen.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern
eines, im Querschnitt gesehen, asymmetrischen Zustands eines laminar
fließenden
Materials geschaffen. Das Verfahren weist auf: (a) Bereitstellen
eines Heißläufer-Systems,
wobei das Heißläufer-System
einen einströmseitigen
Schmelzekanal, eine Mehrzahl von Zwischenschmelzekanälen ausströmseitig
von dem einströmseitigen
Schmelzekanal, und, für
mindestens einen der Zwischenschmelzekanäle, ein zugeordnetes Paar von
ausströmseitigen
Schmelzekanälen
ausströmseitig
von dem Zwischenschmelzekanal, besitzt; (b) Zuführen des laminar fließenden Materials
zu dem Heißläufer-System;
und (c) Erwärmen des
laminar fließenden
Materials innerhalb des Heißläufer-Systems;
und (d) für
den mindestens einen Zwischenschmelzekanal, Orientieren entweder
(i) des im Querschnitt asymmetrischen Zustands des laminar fließenden Materials
in dem Zwischenschmelzekanal oder (ii) der zugeordneten Vielzahl
von ausströmseitigen
Schmelzekanälen
so, dass der querschnittsmäßige, asymmetrische
Zustand im Wesentlichen gleich zwischen den zugeordneten zwei ausströmseitigen
Schmelzekanälen
unterteilt wird.
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Eine
Aufgabe gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist es, eine verbesserte Spritzgießvorrichtung
zu schaffen.
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Gemäß diesem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Spritzgießvorrichtung geschaffen,
die aufweist: (a) ein Heißläufer-System zum
Zuführen
eines laminar fließenden
Materials, wobei das Heißläufer-System
umfasst: (i) einen einströmseitigen
Schmelzekanal, (ii) eine Mehrzahl von Zwischenschmelzekanälen ausströmseitig
von dem einströmseitigen
Schmelzekanal, und (iii) für
mindestens einen Zwischenschmelzekanal, ein zugeordnetes Paar von
ausströmseitigen
Schmelzekanälen ausströmseitig
von dem Zwischenschmelzekanal; (b) für den einströmseitigen
Schmelzekanal und den mindestens einen Zwischenschmelzekanal, einen Strömungsweg
zum Orientieren des querschnittsmäßigen, asymmetrischen Zustands
des laminar fließenden Materials
in dem mindestens einen Zwischenschmelzekanal so, dass der querschnittsmäßige, asymmetrische
Zustand im Wesentlichen gleichmäßig zwischen
dem zugeordneten Paar von ausströmseitigen
Schmelzekanälen
aufgeteilt ist; und (c) eine Mehrzahl von Heißläufer-Düsen in Verbindung mit den ausströmseitigen
Schmelzekanälen
und ausströmseitig
davon angeordnet.
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Eine
Aufgabe gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Spritzgießvorrichtung
zu schaffen.
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Gemäß diesem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Strömungsrotierer
zum Rotieren eines asymmetrischen Querschnittszustands eines laminar
fließenden
Materials in einem Heißläufer-System
zum Zuführen
eines laminar fließenden Materials
geschaffen. Das Heißläufer-System
besitzt (i) einen einströmseitigen
Schmelzekanal, (ii) ein Paar von Zwischenschmelzekanälen ausströmseitig von
dem einströmseitigen
Schmelzekanal, und (iii), für
mindestens einen Zwischenschmelzekanal, ein zugeordnetes Paar von
ausströmseitigen
Schmelzekanälen
ausströmseitig
von dem mindestens einen Zwischenschmelzekanal. Der Strömungsrotator weist
auf: (a) einen Einlass zum Aufnehmen des laminar fließenden Materials;
(b) mindestens einen Auslass zum Abgeben des laminar fließenden Materials;
und (c) einen sich biegenden Pfad zum Orientieren des mindestens
einen Auslasses relativ zu dem Einlass so, um den querschnittsmäßigen, asymmetrischen
Zustand des laminar fließenden
Materials derart zu drehen, dass der querschnittsmäßige, asymmetrische
Zustand im Wesentlichen gleichmäßig zwischen
den zwei ausströmseitigen
Bereichen unterteilt ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie
in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun Bezug, anhand eines
Beispiels, auf die beigefügten
Zeichnungen genommen, die Gegenstände darstellen, die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt sind.
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1a zeigt eine Seitenansicht,
die einen Bereich einer Stapelform gemäß dem Stand der Technik darstellt;
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1b zeigt eine schematische
Seitenansicht, die einen Heißläufer-Verteiler
gemäß dem Stand
der Technik darstellt;
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2 zeigt eine Ansicht entlang
A-A der 16;
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3 zeigt eine Schnittansicht,
die den Schmelzefluss in einem primären Läufer des Heißläufer-Verteilers
der 1b darstellt, wenn
er in ein Paar sekundäre
Läufer
verzweigt;
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4 zeigt eine Ansicht entlang
B-B der 16;
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5 zeigt eine Ansicht C-C
der 16;
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6 zeigt eine Schnittansicht,
die den Schmelzefluss von 4 darstellt,
wenn der sekundäre
Läufer
in ein Paar tertiärer
Läufer
verzweigt;
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7 zeigt eine Ansicht D-D
von 1b;
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8 zeigt eine Ansicht E-E
von 1B;
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9 zeigt eine Draufsicht,
die einen Strömungsrotierstopfen
gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung darstellt;
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10 zeigt eine perspektivische
Ansicht, die den Strömungsrotierstopfen
der 8 darstellt;
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11a stellt, in einer Seitenansicht,
einen Bereich einer Stapelform dar, die den Stopfen der 9 an dem Übergang
des primären
Läufers
zu dem Paar der sekundären
Läufer
besitzt;
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11b zeigt, in einer schematischen
Seitenansicht, einen Verteiler, der den Stopfen der 9, installiert an dem Übergang
des primären Läufers in
das Paar sekundärer
Läufer,
besitzt;
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12 zeigt eine Ansicht B'-B' der 11b;
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13 zeigt eine Ansicht C'-C' der 11b;
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14 zeigt eine Schnittansicht,
die den Schmelzefluss in dem sekundären Läufer-Kanal der 12, wenn sein Schmelzefluss zwischen
zwei tertiären
Läufer-Kanälen unterteilt
wird, darstellt;
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15 zeigt eine Ansicht D'-D' der 11b;
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16 zeigt eine Ansicht E'-E' der 11b;
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17 zeigt eine Seitenschnittansicht,
die einen Bereich einer Stapel-Form-Spritzgießvorrichtung darstellt, die
einen zweiten Stopfen gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, installiert an dem Übergang
eines sekundären
Läufers in
seine ausströmseitigen,
tertiären
Läufer,
besitzt;
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18 zeigt eine Schnittansicht,
die den zweiten Stopfen der 17 darstellt;
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19 zeigt eine Ansicht G-G
der 17;
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20 zeigt eine Ansicht H-H
der 17;
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21 zeigt eine Ansicht I-I
der 18;
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22 zeigt eine Ansicht J-J
der 18;
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23 zeigt eine schematische
Ansicht, die einen Bereich eines Heißläufer-Systems gemäß einem Aspekt der Erfindung
darstellt;
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24 zeigt eine Ansicht L-L
der 23;
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25 zeigt eine Ansicht M-M
der 23;
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26 zeigt eine Ansicht N-N
der 23;
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27 zeigt eine Ansicht O-O
der 23;
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28 zeigt eine schematische
Ansicht, die ein Heißläufer-System
darstellt, das einen Hilfsstopfen gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung einsetzt;
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29 zeigt eine Schnittansicht,
die den Hilfsstopfen der 28 darstellt;s
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30 zeigt eine Ansicht M'-M' der 28;
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31 zeigt eine Ansicht N'-N' der 28; und
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32 zeigt eine Ansicht O'-O' der 30.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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1a stellt eine Seitenansicht
eines Bereichs einer Stapel-Spritzgießvorrichtung 10 gemäß dem Stand
der Technik dar. Die Stapel-Spritzgießvorrichtung 10 umfasst
ein Läufer-System 12 mit
einem Verteiler 14. Das Läufer-System 12 umfasst
einen primären
Läufer 16 zum
Aufnehmen von Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht dargestellt).
An einer ersten Verzweigung 18 verzweigt sich der primäre Läufer 16 in
zwei sekundäre
Läufer 20.
Die sekundären
Läufer 20 verzweigen
dann, an jeweiligen zweiten Verzweigungen 22, in tertiäre Läufer 24.
Die tertiären
Läufer 24 führen Schmelze
zu zugeordneten Düsen 26 zu,
die die Schmelze in zugeordnete Formhohlräume (nicht dargestellt) einspritzen.
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In 1b ist eine Seitenansicht
eines Verteilers 14b einer Spritzgießvorrichtung 10b gemäß dem Stand
der Technik dargestellt. Der Verteiler 14b umfasst ein
Läufer-System 12b.
Das Läufer-System 12b umfasst
einen primären
Läufer 16b zum
Aufnehmen von Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht dargestellt).
An einer ersten Verzweigung 18b verzweigt sich der primäre Läufer 16b in
zwei sekundäre
Läufer 20b.
Die sekundären
Läufer 20b verzweigen
sich dann, an jeweiligen zweiten Verzweigungen 22b, in tertiäre Läufer 24b.
Die tertiären
Läufer-Kanäle 24b führen Schmelze
zu zugeordneten Düsen
(nicht dargestellt) zu, die die Schmelze in zugeordnete Formhohlräume (nicht
dargestellt) einspritzen.
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In
der Beschreibung, die folgt, werden entsprechende Bezugszeichen
dazu verwendet, auf analoge Elemente der Läufer-Systeme 12a und 12b der
Spritzgießvorrichtung 10 und
des Verteilers 14b, jeweils, Bezug zu nehmen. Die Läufer-Systeme 12, 12b unterscheiden
sich allerdings, wobei beide primäre 16, 16b und
sekundäre 20, 20b und
tertiäre 24, 24b Läufer umfassen,
durch die die Schmelzeströmungs-Charakteristika ähnlich sind.
Die 2–8 werden in Bezug auf den
Verteiler 14b nur zur Vereinfachung beschrieben.
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In 2 ist eine Schnittansicht
eines primären
Läufers 16b bei
A-A der 1b dargestellt.
Ein erwärmter
Umfangsbereich 28 der Schmelze um die Läuferwand des primären Läufers 16b
herum ist durch Schraffierung dargestellt. Wie anhand der 2 gesehen werden kann, ist
die heißere
Schmelze, die an die Läuferwand
angrenzt, im Wesentlichen gleichförmig um die Läuferwand
herum verteilt.
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An
der ersten Verzweigung 18b wird der erwärmte Umfangsbereich 28 der
Strömung
in zwei unterteilt, wie dies in 3 dargestellt
ist. Jede dieser Hälften
des erwärmten
Umfangs fließt
dann in die sekundären
Läufer 20b des
Verteilers 14b hinein. In den 4 und 5 ist
in Schnittansicht der Schmelzefluss an Schnitten B-B und C-C in den sekundären Läufern 20b der 1b dargestellt. Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, ist, in den sekundären Läufern 20b,
der erwärmte
Umfang 28 nicht länger
im Wesentlichen gleichförmig
um die Läuferwand
herum verteilt. Anstelle davon nimmt der Bereich der Läuferwand,
der näher
zu der Seite hin liegt, an der sich der primäre Läufer 16b mit dem sekundären Läufer 20b verbindet,
das meiste des erwärmten
Umfangs 28 von dem primären
Läufer 16b auf.
Demzufolge wird diese Seite des sekundären Läufers 20b mehr an
erwärmter
Schmelze als die gegenüberliegende
Seite des sekundären
davon aufweisen. Allerdings wird, da beide sekundäre Läufer 20b im
Wesentlichen dieselben Anteile an erwärmter und relativ nicht erwärmter Schmelze
aufnehmen, dort im Wesentlichen ein gleicher Massenfluss durch die
zwei sekundären
Läufer 20b vorhanden
sein. Dies wird nicht notwendigerweise der Fall dort sein, wo die
sekundären
Läufer 20b an
der zweiten Verzweigung 22b in die tertiären Läufer 24b verzweigen.
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In 6 ist ein Schmelzefluss
ausströmseitig
des Schnitts B-B, an der zweiten Verzweigung 22b, wo der
sekundäre
Läufer 20b in
zwei tertiäre Läufer 24b verzweigt,
dargestellt. Wie anhand der Schnittansicht gesehen werden kann,
ist der erwärmte
Umfangsbereich 28 symmetrischer als dies der Fall an dem
Schnitt B-B war, und zwar aufgrund einer Erwärmung der relativ nicht erwärmten Seite;
allerdings verbleibt dort eine im Wesentlichen Asymmetrie in Bezug
auf den Grad eines Erwärmens
an jeder Seite des sekundären
Läufers 20b.
Diese wesentliche Asymmetrie ist, an der zweiten Verzweigung 22b,
ungleichmäßig verteilt,
wie dies in 6 dargestellt
ist. In der 7 und in
der 8 sind die Folgen dieser
asymmetrischen Unterteilung, ausströmseitig, in den Schnittansichten
D-D und E-E dargestellt.
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In 7 stellt die Schnittansicht
D-D dar, dass dieser tertiäre
Läufer 24b eine
nicht proportionale Verteilung der erwärmten, peripheren Schmelze 28 aufnimmt,
während
die Schnittansicht E-E, dargestellt in 8, zeigt, dass der gegenüberliegende, tertiäre Läufer 24b
im Wesentlichen weniger von der erwärmten, peripheren Schmelze 28 aufnimmt.
Die erwärmte
Schmelze bewegt sich schneller, da sie weniger viskos ist. Als eine
Folge wird der tertiäre
Läufer 24b,
umfassend den Schnitt D-D, mehr Schmelze als der tertiäre Läufer 24b,
umfassend den Schnitt E-E, aufnehmen, was zu einer Unausgeglichenheit
des Flusses zwischen den Düsen
und den Hohlräumen, versorgt
durch diese jeweiligen tertiären
Läufer 24b, führt. Eine ähnliche
Situation entsteht in Bezug auf die tertiären Läufer 24b, die durch
den gegenüberliegenden,
sekundären
Läufer 20b versorgt
werden.
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In 9 ist, in einer Schnittansicht,
ein die Strömung
rotierender Stopfen 30 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Der die Strömung rotierende Stopfen 30 ist
an dem Übergang des
primären
Läufers 16b und
des Paars sekundärer Läufer 20b in
dem Verteiler 14b dargestellt. Der die Strömung rotierende
Stopfen 30 umfasst einen Einlass 32 und einen
Einlasskanal 34, die sich in zwei Auslasskanäle 36 verzweigen.
Jeder der Auslasskanäle 36 führt zu einem
separaten Auslass 38. Der Einlasskanal 34 folgt
einem gekrümmten
Pfad. Als Folge liegt der Schnitt der Achse des Einlasskanals 34 mit
den Achsen der zwei Auslasskanäle 36 in
einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene, in der der primäre Läufer 16b die
zwei sekundären Läufer 20b schneidet.
Die Auslasskanäle 36 krümmen sich
dann zurück
zu den sekundären
Läufern 20b hin,
so dass die Auslässe 38 die
Schmelze in die sekundären
Läufer 20b hinein
freigeben. Allerdings wird, aufgrund davon, dass die Verzweigungsebene innerhalb
des Stopfens 30 senkrecht zu der Ebene der ersten Verzweigung 18b liegt,
die erwärmte,
periphere Schmelze 28 um 90 Grad gedreht werden. In 10 ist der Stopfen 30 der 9 in einer perspektivischen
Ansicht dargestellt, wobei verdeckte Details unter Verwendung von
unterbrochenen Linien gezeigt sind.
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In 11a ist eine andere Ausführungsform einer
Stapel-Spritzgießvorrichtung 100 allgemein dargestellt.
Die Stapel-Spritzgießvorrichtung 100 ist ähnlich zu
der Stapel-Spritzgießvorrichtung 10 der 1a, umfasst allerdings weiterhin
den die Strömung
rotierenden Stopfen 30 der 9.
Der Stopfen 30 ist an einer ersten Verzweigung 118 zwischen
einem primären
Läufer 116 und
sekundären
Läufern 120 installiert.
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In 11b ist ein Verteiler 114b,
der den die Strömung
rotierenden Stopfen 30 der 9 einsetzt, an
einer ersten Verzweigung 118b zwischen einem primären Läufer 116b und
einem Paar sekundärer Läufer 120b in
dem Läufersystem 112b dargestellt.
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Der
Schmelzefluss durch den primären 116b,
den sekundären 120b und
den tertiären 125b Läufer wird
nun unter Bezugnahme auf die 12–18 beschrieben, wobei ersichtlich
werden wird, dass der Schmelzefluss durch den primären 11b,
den sekundären 120 und
den tertiären 124 Läufer der 11a ähnlich ist und deshalb nicht
gesondert beschrieben werden wird.
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Der
Schnitt der Schmelze, vorgenommen bei A'-A' in 11b, der die Schmelze in
dem primären Läufer 11b einströmseitig
der ersten Verzweigung 118b und den Stopfen 30 darstellt,
ist derselbe wie Schnitt A-A, dargestellt in 2. Allerdings unterscheiden sich die
Schnittansichten ausströmseitig von
der ersten Verzweigung 118b und dem Stopfen 30.
In 12 ist, in einer
Schnittansicht, die Schmelze in einem sekundären Läufer 12b an dem Schnitt B'-B' dargestellt. Der
erwärmte,
periphere Bereich 28 des sekundären Läufers 120b ist schraffiert
dargestellt. Anhand eines Vergleichs der 12 mit 3 ist
ersichtlich, dass der schraffierte Bereich um 90 Grad gedreht worden
ist. Ähnlich
ist die Schnittansicht C'-C' der 11b in 13 dargestellt.
Verglichen mit der analogen Schnittansicht C-C, dargestellt in 4, ist die Schnittansicht
C'-C', dargestellt in 13, um 90 Grad gedreht.
In 11b liegen die schraffierten
Bereichen an den Schnitten B'-B' und C'-C' beide in der Papierebene,
im Gegensatz dazu, dass sie in einer Ebene senkrecht zu der Papierebene
liegen. Demzufolge werden beide gleichmäßig an einer zweiten Verzweigung 122b aufgeteilt,
wo sich die se kundären
Läufer 120b in
jeweilige Paare von tertiären
Läufern 124b unterteilen.
Jeder der tertiären Läufer 124b führt wiederum
Schmelze zu einer zugeordneten Düse
(nicht dargestellt) zu.
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In 14 ist, in einer Schnittansicht,
die Schmelze ausströmseitig
zu der Schnittansicht B'-B' an der zweiten Verzweigung 122b dargestellt,
wo sich der sekundäre
Läufer 120b in
zwei tertiäre
Läufer 124b verzweigt.
Wie bei der Schnittansicht der 6 wird
die Schmelze asymmetrisch um den Umfang des sekundären Läufers 120b herum
verteilt. Allerdings ist, in 14,
diese asymmetrische Verteilung symmetrisch so aufgeteilt, dass jeder
der tertiären
Läufer 124b im
Wesentlichen gleiche Hälften
der erwärmten
Schmelze aufnehmen wird. In den 15 und 16 ist, in Schnitten D'-D' und E'-E', jeweils, der Schmelzefluss
in den tertiären
Läufern 124b dargestellt.
Wie anhand der 15 und 16 ersichtlich ist, wird
die erwärmte
Schmelze im Wesentlichen gleichmäßig zwischen
diesen zwei tertiären
Läufern 124b unterteilt.
Dementsprechend wird die Menge der Schmelze, die zu den zugeordneten
Düsen durch diese
tertiären
Läufer 124b zugeführt wird,
im Wesentlichen gleich sein, und wird im Wesentlichen von derselben
Temperatur sein.
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Gemäß anderen
Ausführungsformen
der Erfindung wird die Strömung
nicht zwischen dem primären
Läufer 116b und
den sekundären
Läufern 120b gedreht,
sondern wird anstelle davon zwischen den sekundären Läufern 120b und den
tertiären
Läufern 124b gedreht.
Allerdings erfordert dies einen unterschiedlichen Aufbau eines die
Strömung
rotierenden Stopfens 30.
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In 17 ist in einer Schnittansicht
ein Bereich eines Läufer-Systems 212 einer
Stapel-Spritzgießvorrichtung 200 dargestellt.
Die Stapel-Spritzgießvorrichtung 200 ist ähnlich zu
der Stapel-Spritzgießvorrichtung 10 der 1a, allerdings setzt sie
einen zweiten Stopfen 230 gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ein. Der Stopfen 230 könnte alternativ in dem Verteiler 14b, 114b der 16 und 11b, jeweils, installiert sein. Dieser
zweite Stopfen 230 ist auch in der Schnittansicht der 18 dargestellt. Der Schnitt
der Schmelze, vorgenommen in einem primären Läufer 216 einströmseitig
zu einer ersten Verzweigung 218 zwischen dem primären Läufer 216 und
den sekundären
Läufern 220 an
einem Schnitt G-G, ist in 19 dargestellt.
Dieser Schnitt ist, wie dargestellt ist, derselbe wie Schnitt A-A,
wie er in 2 dargestellt
ist. In dem Läufersystem 212 ist
kein Stopfen zwischen dem primären Läufer 216 und
den sekundären
Läufern 220 vorhanden.
Dementsprechend ist der Schnitt H-H in dem sekundären Läufer 220 einströmseitig
zu dem zweiten Stopfen 230, wie dies in 20 dargestellt ist, derselbe wie der
Schnitt B-B, dargestellt in 4.
Demzufolge wird, wie in den 7 und 8 dargestellt ist, ein erwärmter Umfangsbereich 228 ungleichmäßig zwischen
den tertiären
Läufern 224 (dargestellt
in den 21 und 22) verteilt werden, ohne
dass er gedreht wird. Dementsprechend ist, in 17, der zweite Stopfen 230 an
dem Übergang
zwischen dem sekundären
Läufer 220 und
den tertiären
Läufern 224 so
installiert, um den erwärmten
Umfangsbereich 228 so zu drehen, dass er gleich zwischen
den zwei ausströmseitigen,
tertiären
Läufern 224 verteilt
wird.
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Wie
wiederum 18 zeigt, umfasst
der zweite Stopfen 230 einen Einlass 232, einen
Einlasskanal 234, zwei Auslasskanäle 236 in einer Flüssigkeitsverbindung
mit dem Einlasskanal 234, eine innere Verzweigung 240 zwischen
dem Einlasskanal 234 und den zwei Auslasskanälen 236,
und zwei Auslässe 238 an
den ausströmseitigen
Enden der zwei Auslasskanäle 236.
Der Einlasskanal 234 ist gekrümmt, und die innere Verzweigung 240 ist
so angeordnet, um den erwärmten
Umfangsbereich 228 in dem Einlasskanal 234 im
Wesentlichen gleichmäßig zwischen
den zwei Auslasskanälen 236 zu
verteilen. Als Folge werden im Wesentlichen gleiche Mengen einer Strömung zu
den tertiären
Läufern 224 über die
Auslasskanäle 236 und
die Auslässe 238 des
zweiten Stopfens 230 geführt. Schnitte der Schmelze
ausströmseitig
des zweiten Stopfens 230 an Schnitten I-I und J-J sind
in den 21 und 22, jeweils, dargestellt.
Wie anhand der 21 und 22 gesehen werden kann, wird
der periphere, erwärmte
Bereich 228 der Schmelze gleichmäßig zwischen den tertiären Läufern 224 aufgeteilt.
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Einige
Stapel-Formen und -Verteiler können mehr
als drei Stufen bzw. Niveaus von Läufern aufweisen. Das bedeutet,
dass sie, zusätzlich
zu primären,
sekundären
und tertiären
Läufern,
quaternäre Läufer umfassen
können.
In solchen Läufer-Systemen
verzweigt sich jeder der tertiären
Läufer
in einen quaternären
Läufer,
wobei der quaternäre
Läufer wiederum
Schmelze zu einer zugeordneten Düse
zuführt.
In solchen Heißläufer-Systemen
kann es, in Abhängigkeit
von der Asymmetrie, die in dem tertiären Läufer vorhanden ist, notwendig
sein, sekundäre Stopfen
ausströmseitig
eines primären
Stopfens vorzusehen, wobei dieser primäre Stopfen der Stopfen der 9 oder der Stopfen der 17 sein kann. Das bedeutet,
dass der primäre
Stopfen eine anfängliche
Asymmetrie so dreht, dass sie symmetrisch zwischen tertiären Läufern aufgeteilt wird.
Allerdings muss der sekundäre
Stopfen darauffolgend diese Asymmetrie in den tertiären Läufern drehen,
um sicherzustellen, dass sie im Wesentlichen gleichmäßig zwischen
den quaternären
Läufern
aufgeteilt wird. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen, primären Stopfen
dreht dieser sekundäre
Stopfen nicht die Strömung
um 90 Grad, da die Asymmetrie nur um 45 Grad in einer Richtung oder
um 135 Grad in der anderen Richtung gedreht werden muss, um symmetrisch
zwischen den zwei quaternären
Läufern
unterteilt zu werden.
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In 23 ist in einer schematischen
Ansicht ein Läufersystem 312 einer
Stapel-Spritzgießvorrichtung
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt. Schmelze innerhalb
eines sekundären
Läufers 320 des
Läufer-Systems 312 der 23 ist in der Schnittansicht
der 24 entlang der Linie L-L
dargestellt. Wie anhand der 24 ersichtlich
ist, ist die Schmelze innerhalb des sekundären Läufers 320 so gedreht
worden, dass sie für
eine im Wesentlichen gleichförmige
Unterteilung zwischen den tertiären
Läufern 324 ausströmseitig
von dem sekundären
Läufer 320 ausgerichtet
ist.
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Ein
Schmelzefluss an einem Schnitt M-M eines tertiären Läufers 324 ausströmseitig
des sekundären
Läufers 320 ist
in 25 dargestellt. Anhand dieser
Zeichnung ist ersichtlich, dass der erwärmte, periphere Bereich 328 an
dem Schnitt M-M nicht für eine
gleichmäßige Unterteilung
zwischen quaternären
Läufern 325 ausströmseitig
von diesem tertiären Läufer 324 positioniert
ist. Ein Schmelzefluss innerhalb einem dieser quaternären Läufer 325 an
einem Schnitt N-N ist in 26 dargestellt,
und ein Schmelzefluss in den anderen dieser quaternären Läufer 325 an
einem Schnitt O-O ist in 27 dargestellt. Wie
anhand dieser Figuren gesehen werden kann, ist der periphere, erwärmte Bereich 328,
dargestellt in 25, ungleichmäßig zwischen
diesen quaternären Läufern 325 verteilt,
da die Schmelze, dargestellt in 26,
mehr von diesem erwärmten,
peripheren Bereich 328 als die Schmelze, dargestellt in 27, umfasst. Als Folge kann
dort ein bevorzugter Schmelzefluss zu dem quaternären Läufer 325 der 26 vorhanden sein.
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In 28 ist in einem schematischen
Diagramm ein Läufer-System 400 einer
Stapel-Spritzgießvorrichtung
dargestellt, die einen Hilfsstopfen 430 (dargestellt in 29) umfasst, und zwar gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie 29 zeigt, ist dieser Hilfsstopfen 430 in
einer Schnittansicht dargestellt. Der Hilfs stopfen 430 umfasst
einen Hilfsstopfen-Einlass 432, eine Hilfsstopfen-Verzweigung 440 und
zwei Hilfsstopfen-Auslässe 438.
Allerdings umfasst der Hilfsstopfen 430, anstelle davon,
dass er eine Biegung von 90 Grad umfasst, zwei Biegungen von 45
Grad. Im Betrieb ist der Hilfsstopfen 430 an dem Übergang
des sekundären
Läufers 420 und
der tertiären
Läufer 424 installiert.
Die Hilfsstopfen-Verzweigung 440, die den Schmelzefluss
von dem sekundären
Läufer 420 in
zwei Hilfsstopfen-Durchgangswege 442 unterteilt, umfasst Biegungen
von 45 Grad. Als Folge wird der periphere, erwärmte Bereich 428 in
den tertiären
Läufern 424 um
45 Grad gedreht, um für
eine im Wesentlichen gleichförmige
Unterteilung zwischen den ausströmseitigen,
quaternären
Läufern 425 ausgerichtet
zu werden.
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In 30 ist in einer Schnittansicht
der Schmelzefluss an einem Schnitt M'-M' ausströmseitig des
Hilfsstopfens 430 dargestellt (der Schmelzefluss an einem
Schnitt L'-L' einströmseitig
zu dem Hilfsstopfen 430 ist unverändert gegenüber demjenigen der 24). Wie dargestellt ist,
ist der Schmelzefluss um 45 Grad gegenüber dem Schmelzefluss, dargestellt
an derselben Stelle in 25,
gedreht worden. Wenn dieser Schmelzefluss den Übergang des tertiären Läufers 420 zu
den zwei quaternären
Läufern 425 erreicht,
wird er gleichmäßig zwischen
den quaternären
Läufern 425 aufgrund
dieser Position aufgeteilt. Der Schmelzefluss in einem dieser quaternären Läufer 425 ausströmseitig
zu diesem tertiären
Läufer 424 ist
an einem Schnitt N'-N' in 31 dargestellt, und der Schmelzefluss
in dem anderen der quaternären
Läufer 425 ausströmseitig
zu diesem tertiären Läufer 424 ist
an dem Schnitt O'-O' ist in 32 dargestellt. Anhand eines
Vergleichs der 31 und 32 wird ersichtlich, dass
der Schmelzefluss symmetrisch zwischen den zwei quaternären Läufern 425 unterteilt
worden ist. Anhand dieser 31 und 32 ist auch ersichtlich,
dass der durch Scherung erwärmte periphere
Bereich 428 an beiden Schnitten N'-N' und O'-O' so positioniert
ist, um symmetrisch aufgeteilt zu werden, falls sich die quaternären Läufer 425 darauffolgend
in zwei ausströmseitige
Läufer
unterteilen, die im Wesentlichen parallel zu dem tertiären Läufer 424 verlaufen.
Allerdings ist dies nicht erforderlich, falls die quaternären Läufer 425 Schmelze
direkt zu deren zugeordneten Düsen
zuführen,
allerdings ist dies nur ein damit verbundenes Merkmal, das aus der
Art und Weise resultiert, in der der durch Scherung erwärmte Bereich 428 der
Schmelze in dem tertiären
Läufer 424 zwischen
den zwei quaternären Läufern 425 aufgeteilt
wird.
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Während die
bevorzugten Ausführungsformen
vorstehend beschrieben sind, wird ersichtlich werden, dass in Bezug
auf die vorliegende Erfindung auch Modifikationen und Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne den Schutzumfang der beigefügten
Schutzansprüche
zu verlassen. Zum Beispiel könnten,
anstelle davon, dass der Hilfsstopfen an dem Übergang des sekundären Läufers und
der tertiären
Läufer
positioniert wird, die Hilfsstopfen an dem Übergang der tertiären Läufer und
der quaternären
Läufer
positioniert werden oder könnten
nur innerhalb der tertiären
Läufer
positioniert werden. Weiterhin kann die Erfindung ohne eine Verwendung
von Stopfen ausgeführt
werden. Anstelle von Stopfen können
die Läufer
in dem Verteiler der Stapel-Form in derselben Art und Weise wie
die Stopfen, um die Schmelze für
eine gleichmäßige Unterteilung
zwischen ausströmseitigen
Läufern
zu unterteilen, aufgebaut sein. Der Zweck in jedem Fall ist derjenige, einfach
die Schmelze innerhalb des entsprechenden Läufers so zu drehen, dass sie
symmetrisch in den nächsten
Läufer
hinein verteilt wird, oder so, dass sie in den nächsten Läufer für eine darauffolgende, symmetrische
Aufteilung in den Läufern
unmittelbar ausströmseitig
von dem nächsten
Läufer
ausgerichtet ist. Alle diese Modifikationen oder Variationen werden
dahingehend angenommen, dass sie innerhalb des Gedankens und des
Schutzumfangs der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, liegen.