DE102006005889A1

DE102006005889A1 - Dreh- oder Querschieberverschluß

Info

Publication number: DE102006005889A1
Application number: DE102006005889A
Authority: DE
Inventors: Jochen Zwiesele; Martin Würtele; Daniela Frommel
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-16
Also published as: LU91300B1

Abstract

Bei einem Dreh- oder Querschieberverschluss mit einem Steuerschieber (4) zum Öffnen und Schließen einer von einem Medium in einer Richtung (6) durchströmten Leitung (2), insbesondere der Einspritzdüse einer Spritzgießmaschine, welcher in einem die Leitung kreuzenden Führungskanal (3) beweglich angeordnet ist und in Abhängigkeit von seiner Position die Leitung (2) entweder öffnet oder verschließt, wird der Steuerschieber (4) in der Schließlage einer zusätzlichen, der Strömungsrichtung (6) in der Leitung (2) entgegengesetzt gerichteten und somit den Leitungsdruck kompensierenden Druckkraft ausgesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dreh- oder Querschieberverschluss mit einem Steuerschieber zum Öffnen und Schließen einer von einem Medium in einer Richtung durchströmten Leitung, insbesondere einer Einspritzdüse einer Spritzgießmaschine, welcher in einem die Leitung kreuzenden Führungskanal beweglich angeordnet ist und in Abhängigkeit von seiner Position die Leitung entweder öffnet oder verschließt.
Bei derartigen Dreh- oder Querschieberverschlüssen müssen zwei gegensätzliche Bedingungen erfüllt werden: Einerseits sollte das Spiel zwischen dem Steuerschieber und dem umgebenden Gehäuse so groß sein, dass der Steuerschieber relativ leicht innerhalb des Führungskanals beweglich bleibt und es vor allem bei raschen Schließ- bzw. Öffnungsbewegungen nicht zu einem mechanischen Fressen kommt; andererseits muss das Spiel jedoch so gering sein, dass das in der Leitung strömende Medium nicht in den Spalt zwischen Schieber und Gehäuse eindringen kann. Im allgemeinen wird dieses technische Problem durch elastische Dichtungen zwischen dem Steuerschieber und dem Gehäuse im Bereich des Führungskanals gelöst. Bei hohen Temperaturen und hohen Drücken können jedoch derartige Dichtungen nicht eingesetzt werden. Bei Spritzgießmaschinen, insbesondere bei sogenannten Spritzgießcompoundern, mit solchen Dreh- oder Querschieberverschlüssen ( DD 237 633 A1 , DT-AS 1 554 816, DE 101 57 549 A1 ) wird der Steuerschieber durch den hohen Einspritzdruck, der in der Schließlage nur auf einer Seite des Steuerschiebers anliegt, in seinem Führungskanal quer zur Schieberlängsachse gedrückt, so dass der in der Leitung strömende Kunststoff in den sich einlassseitig vergrößernden Spalt zwischen Steuerschieber und Gehäuse eindringen kann. Zum Öffnen muss der Steuerschieber dann mit hoher Flächenpressung innerhalb des Führungskanals bewegt werden, wodurch er klemmen oder sich mechanisch festfressen kann, obwohl eigentlich ausreichend Spiel im Führungskanal zwischen Steuerschieber und Gehäuse vorhanden ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschlussmechanismus mit einem Dreh- oder Querschieber der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch bei hohen Drücken und Temperaturen, wie sie zum Beispiel in Spritzgießmaschinen herrschen, dauerhaft und sicher öffnet und schließt.
Diese Aufgabe wird durch einen Dreh- oder Querschieberverschluss nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 3 oder 6 gelöst.
Der Steuerschieber des erfindungsgemäßen Dreh- oder Querschieberverschlusses wird in der Schließlage mit einer der Strömungsrichtung in der Leitung entgegengesetzt gerichteten Druckkraft beaufschlagt, wodurch der auf den Steuerschieber durch das in der Leitung strömende Medium ausgeübte Druck kompensiert und der Steuerschieber zusätzlich gegen die zu verschließende Seite der Leitung gedrückt wird. Dadurch wird selbst bei hohen Drücken in der Leitung verhindert, dass in der Schließlage des Steuerschiebers eine einlassseitige Vergrößerung des Spiels im Führungskanal zwischen dem Steuerschieber und dem umgebenden Gehäuse auftritt.
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung sind im Bereich des Führungskanals auf beiden Seiten der Leitung Lagerflächen zur Abstützung des Steuerschiebers vorgesehen, durch welche dieser bei einem Übergang in die Schließlage eine Verschiebung entgegen der Strömungsrichtung in der Leitung erfährt. Diese Lagerflächen können mit einem mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb verbunden sein, mittels welchem in der Schließlage des Steuerschiebers eine Druckkraft auf den Steuerschieber entgegen der Strömungsrichtung in der Leitung erzeugt wird.
Spezielle Ausführungsbeispiele eines Dreh- bzw. Querschieberverschlusses sind in den Figuren teilweise stark schematisiert dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschieberverschluss in der Schließlage mit keilförmigen Lagerflächen,
2 einen Querschieberverschluss in der Schließlage mit exzentrischen Lagerflächen,
3a, b einen Drehschieberverschluss in der Schließlage mit exzentrischen Lagerflächen im Längsschnitt (a) und im Querschnitt längs der Linie A-A; und
4 einen Dreh- oder Querschieberverschluss in der Schließlage mit zusätzlicher Druckeinrichtung.
Der in 1 im Querschnitt teilweise schematisch dargestellte Querschieberverschluss für eine Spritzgießmaschine weist ein Schiebergehäuse 1 auf, durch welches eine von einem Medium, z.B. einem Thermoplast, von unten nach oben durchströmte Leitung 2 führt. Innerhalb des Schiebergehäuses 1 kreuzt im Wesentlichen senkrecht zur Leitung 2 ein Führungskanal 3 für einen mit geringem Spiel innerhalb des Führungskanals 3 linear beweglichen Querschieber 4. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Querschieber 4 im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig sein, wobei der Querschieber 4 die Leitung 2 in der dargestellten Schließlage mit einer glatten Fläche 4.1 vollständig abdeckt. Der Querschieber 4 weist einen Durchlasskanal 5 auf, dessen Längsachse 5.1 parallel zur Leitungsachse 2.1 verläuft und der den gleichen Querschnitt wie die Leitung 2 besitzt. Zum Öffnen und Schließen der Leitung 2 wird der Querschieber 4 längs der Schieberachse 3.1 durch einen an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Antrieb in der durch den Doppelpfeil dargestellten Richtung hin und her geschoben, wobei in der nicht dargestellten Öffnungslage die Achsen 2.1 und 5.1 koaxial verlaufen.
Zu beiden Seiten der Leitung 2 besitzt der Querschieber 4 im Bereich der Schieberenden keilförmige Lagerflächen 4.2 und 4.3, die bei der Schließbewegung des Schiebers 4 gegen korrespondierende Lagerflächen 1.2 und 1.3 des Gehäuses 1 auflaufen und somit einen – jeweils durch Mehrfachpfeile angedeuteten – Druck auf den Querschieber 4 in Richtung der Leitungsachse 2.1 entgegen der Strömungsrichtung 6 des in der Leitung 2 vorhandenen Mediums erzeugen. Durch diesen Druck wird die Fläche 4.1 gegen die einlassseitige Öffnung der Leitung 2 innerhalb des Schiebergehäuses 1 gepresst und kompensiert damit in der Schließlage den Druck des Mediums in der Leitung 2 auf den Querschieber 4. Dadurch wird verhindert, dass sich das für eine Bewegung des Schiebers 4 innerhalb des Führungskanals 3 notwendige Spiel in der Schließlage einlassseitig vergrößert und somit das in der Leitung 2 mit hohem Druck anstehende Medium in den Spalt zwischen Schieber 4 und Gehäuse 1 eindringen kann. Mit dem Verschieben des Schiebers 4 in die Öffnungslage lösen sich die korrespondierenden Lagerflächen 1.2 und 4.2 bzw. 1.3 und 4.3 voneinander, womit der Schieber 4 von dem oben beschriebenen zusätzlichen Druck entlastet wird und somit wieder leicht in dem Führungskanal 3 gleiten kann.
Das in 2 wiederum teilweise schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel eines Querschieberverschlusses ist ähnlich zu demjenigen gemäß 1 aufgebaut, mit einem Schiebergehäuse 21, einer durch dieses führenden Leitung 22, welche von unten nach oben von einem Medium durchströmt wird, und einem die Leitung 22 verschließenden, hier ausschließlich zylindrischen Schiebers 24, in dem sich ein Durchlasskanal 25 befindet, der in der Öffnungslage koaxial zur Leitung 22 verläuft, wobei der Schieber 24 in einem Führungskanal 23 sowohl linear verschiebbar, als auch drehbar gelagert ist. Der Schieber 24 weist im Bereich der Schieberenden zu beiden Seiten der Leitung 22 zylindrische, ringförmige Lagerflächen 24.2 und 24.3 auf, deren Mittelpunkte exzent risch zur Schieberlängsachse 23.1 liegen und die bei einer Drehung des Schiebers 24 um seine Längsachse 23.1 in Richtung der dargestellten Schließlage gegen korrespondierende Lagerflächen 21.2 und 21.3 des Schiebergehäuses 21 an den Enden des Führungskanals 23 auflaufen. Hierdurch wird – wiederum jeweils durch kleine Mehrfachpfeile angedeutet – nach dem Prinzip einer Exzenterwelle ein Druck auf den Schieber 24 entgegen der Strömungsrichtung 26 in der Leitung 22 ausgeübt und dieser somit gegen die einlassseitige Öffnung der Leitung 22 im Gehäuse 21 gedrückt. Die hierzu notwendige Drehbewegung wird durch einen Drehantrieb 27 mit einer kegelförmigen Außenverzahnung 28 erzeugt, welche in der Schließlage in eine korrespondierende kegelförmige Innenverzahnung 24.4 des Schiebers 24 eingreift. Zum Öffnen des Verschlusses wird dann der Schieber 24 durch den Drehantrieb 27 wieder in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so dass sich die Lagerflächen 21.2 und 24.2 bzw. 21.3 und 24.3 voneinander lösen und damit der oben beschriebene, zusätzliche Druck von dem Schieber 24 genommen wird, worauf dieser wieder leicht von dem Drehantrieb 27 entkoppelt und in seiner Führung linear in die Öffnungslage verstellt werden kann.
Das in 3 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Drehschieberverschluss in der Schließlage, bei dem sich wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wiederum in einem Schiebergehäuse 31 eine Leitung 32 für ein von unten nach oben strömendes Medium und ein Führungskanal 33 kreuzen. In dem Führungskanal 33 ist ein zylindrischer Drehschieber 34 mit geringem Spiel um eine Achse 33.1 drehbar gelagert, wobei der Drehschieber 34 im Bereich der Leitung 32 einen Durchlasskanal 35 aufweist, so dass die Leitung 32 je nach Drehlage des Schiebers 34 geschlossen oder geöffnet ist. Der Schieber 34 besitzt an beiden Enden, analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, exzentrische, zylindrische Lagerflächen 34.2 und 34.3, deren Mittelpunkte M gemäß 3b in der dargestellten Schließlage oberhalb der Drehachse 33.1 des Schiebers 34 liegen. Bei einer Drehung des Schiebers 34 von der Öffnungs- in die Schließlage laufen die exzentrischen Lagerflächen 34.2 und 34.3 nach dem Prinzip einer Exzenterwelle gegen korrespondierende Lagerflächen 31.2 und 31.3 des Schiebergehäuses 31 auf und drücken somit den Schieber 34 gegen die einlassseitige Öffnung der Leitung 32. Bei einer umgekehrten Drehung des Schiebers 34 in die Öffnungslage lösen sich zuerst die Lagerflächen 31.2 und 34.2 bzw. 31.3 und 34.3 erneut voneinander, wodurch der Schieber 4 von dem Querdruck entlastet wird und sich daraufhin wieder leicht in der Führung 33 drehen lässt, bis der Durchlasskanal 35 koaxial zur Leitung 32 steht.
Die in 4 wiederum schematisch dargestellte Methode zur Ausübung eines kompensierenden Gegendruckes auf den Schieber 44 ist in gleicher Weise für einen Drehschieber- wie für einen Querschieberverschluss anwendbar. Auch hier kreuzen sich in einem Schiebergehäuses 41 eine von einem Medium durchströmte Leitung 42 mit einem Führungskanal 43 für einen Steuerschieber 44, der in dem Führungskanal 43 entweder als Querschieber linear verschiebbar oder als Drehschieber um eine Achse 43.1 drehbar gelagert ist. Die entsprechenden Durchlasskanäle 45a bzw. 45b sind hier gestrichelt dargestellt. Das Schiebergehäuses 41 weist auf beiden Seiten des auslassseitigen Endes der Leitung 42 Bohrungen 41.1 und 41.2 auf, in denen Druckstempel 47 und 48 geführt sind, welche mit einem an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb in Wirkverbindung stehen. Diese Druckstempel 47 bzw. 48 berühren in der Schließlage mit Lagerflächen 47.1 bzw. 48.1 die obere Seite des Steuerschiebers 44, wodurch über den oben erwähnten mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb der Steuerschieber 44 entgegen der Strömungsrichtung 46 gegen die einlassseitige Öffnung der Leitung 42 in dem Schiebergehäuses 41 gedrückt wird. Vor der Bewegung des Steuerschiebers 44 in die Öffnungslage wird zuerst der Antrieb für die Druckstempel 47 und 48 wieder zurückgefahren und damit der zusätzliche Druck von dem Steuerschieber 44 genommen.

Claims

Dreh- oder Querschieberverschluss mit einem Steuerschieber zum Öffnen und Schließen einer von einem Medium in einer Richtung durchströmten Leitung, insbesondere der Einspritzdüse einer Spritzgießmaschine, welcher in einem die Leitung kreuzenden Führungskanal beweglich angeordnet ist und in Abhängigkeit von seiner Position die Leitung entweder öffnet oder verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4; 24; 34; 44) in der Schließlage mit einer zusätzlichen, der Strömungsrichtung (6; 26; 36; 46) in der Leitung (2; 22; 32; 42) entgegengesetzt gerichteten Druckkraft beaufschlagt ist.
Dreh- oder Querschieberverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Führungskanals (3; 23; 33; 43) beidseitig der Leitung (2; 22; 32; 42) Lagerflächen (1.2, 1.3; 21.2, 21.3; 31.2, 31.3; 47.1, 48.1) zur Abstützung des Steuerschiebers (4; 24; 34; 44) vorgesehen sind, durch welche der Steuerschieber (4; 24; 34; 44) bei einem Übergang in die Schließlage eine Verschiebung entgegen der Strömungsrichtung (6; 26; 36; 46) in der Leitung (2; 22; 32; 42) erfährt.
Querschieberverschluss mit einem Steuerschieber, der einen quer zur Schieberlängsachse verlaufenden Durchlass aufweist und in einem Führungskanal eines Schiebergehäuses zum Öffnen oder Schließen einer durch das Schiebergehäuse führenden, den Führungskanal kreuzenden und von einem Medium durchströmten Leitung zwischen zwei Positionen linear verschiebbar ist, wobei in der Öffnungslage der Durchlass und die Leitung koaxial verlaufen und in der Schließlage eine Fläche des Steuerschiebers den Querschnitt der Leitung einlassseitig am Führungskanal abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4; 24; 34) an beiden Enden keilförmige oder exzentrische Lagerflächen (4.2, 4.3; 24.2, 24.3; 34.2, 34.3) aufweist, welche in der Schließlage mit korrespondierenden Lagerflächen (1.2, 1.3; 21.2, 21.3; 31.2, 31.3) des Schiebergehäuses (1; 21; 31) in Berührung stehen und den Steuerschieber (4; 24; 34) mit einer quer zur Schieberlängsachse entgegen der Strömungsrichtung (6; 26; 36) in der Leitung (2; 22; 32) gerichteten Kraft beaufschlagen.
Querschieberverschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4) an beiden Enden keilförmige Lagerflächen (4.2, 4.3) aufweist, welche bei einer Verschiebung des Steuerschiebers (4) in die Schließlage mit korrespondierenden, keilförmigen Lagerflächen (1.2, 1.3) des Schiebergehäuses (1) zusammenwirken, wobei der Steuerschieber (4) eine Verschiebung senkrecht zur Schieberlängsachse (3.1) entgegen der Strömungsrichtung (6) in der Leitung (2) erfährt.
Querschieberverschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (24) beiden Enden zylindrische und zur Schieberlängsachse (23.1) exzentrische Lagerflächen (24.2, 24.3) aufweist, welche bei einer Verschiebung des Steuerschiebers (24) in die Schließlage mit korrespondierenden Lagerflächen (21.2, 21.3) des Schiebergehäuses (21) zusammenwirken, und dass der Steuerschieber (24) durch einen Drehantrieb (27) um die Schieberlängsachse (23.1) winkelbeweglich antreibbar und dadurch senkrecht zur Schieberlängsachse (23.1) entgegen der Strömungsrichtung (26) in der Leitung (22) verschiebbar ist.
Drehschieberverschluss mit einem zylindrischen Steuerschieber, der einen quer zur Schieberlängsachse verlaufenden Durchlass aufweist und in einem Führungskanal eines Schiebergehäuses zum Öffnen oder Schließen einer durch das Schiebergehäuse führenden, von einem Medium durchströmten, den Führungskanal kreuzenden Leitung zwischen zwei Winkelstellungen drehbar ist, wobei der Durchlass und die Leitung in der Öffnungslage koaxial verlaufen und in der Schließlage eine Fläche des Steuerschiebers den Querschnitt der Leitung einlassseitig am Führungskanal abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (34) an beiden Enden exzentrisch zur Schieberlängsachse (33.1) angeordnete, zylindrische Lagerflächen (34.2, 34.3) aufweist, welche in der Schließlage mit korrespondierenden Lagerflächen (31.2, 31.3) des Schiebergehäuses (31) derart zusammenwirken, dass der Steuerschieber (34) bei einer Drehung in die Schließlage mit einer quer zur Schieberlängsachse (33.1) entgegen der Strömungsrichtung (36) in der Leitung (32) gerichteten Druckkraft beaufschlagt ist.
Quer- oder Drehschiebervertschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Steuerschiebers (44) mechanische, hydraulische oder elektrische Antriebe angeordnet sind, durch die in der Schließlage des Steuerschiebers (44) auf diesen über Druckstempel (47, 48) eine Druckkraft quer zur Schieberlängsachse (43.1) in Richtung des einlassseitigen Endes der Leitung (42) ausübbar ist (4).