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DE2321153A1 - Angussvorrichtung fuer die formgebende verarbeitung von aus mehreren fluessigen komponenten sich bildenden kunststoffen - Google Patents

Angussvorrichtung fuer die formgebende verarbeitung von aus mehreren fluessigen komponenten sich bildenden kunststoffen

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DE2321153A1
DE2321153A1 DE2321153A DE2321153A DE2321153A1 DE 2321153 A1 DE2321153 A1 DE 2321153A1 DE 2321153 A DE2321153 A DE 2321153A DE 2321153 A DE2321153 A DE 2321153A DE 2321153 A1 DE2321153 A1 DE 2321153A1
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DE
Germany
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pressure
hydraulic piston
closure elements
nozzle
hydraulic
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DE2321153A
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Inventor
Bernd Fries
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Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
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Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
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Publication date
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Priority to US05/463,397 priority patent/US3933312A/en
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    • B29B7/60—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for feeding, e.g. end guides for the incoming material
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Description

DEMAG Kunststofftechnik GmbH., 8500 Nürnberg
Angußvorrichtung für die formgebende Verarbeitung von aus mehreren flüssigen Komponenten sich bildenden Kunststoffen
Die Erfindung betrifft eine Angußvorrichtung für die formgebende Verarbeitung von aus mehreren flüssigen Komponenten sich bildenden Kunststoffen, insbesondere zellbildenden Kunststoffen, mit mehreren in einen Mischraum für die Komponenten unter Druck fördernden verschließbaren Düsen, deren Verschlußelemente durch einen Hydraulikkolben in Schließstellung gehalten und durch den Komponentendruck in die Öffnungsstellung verbringbar sind.
Eine Angußvorrichtung der vorstehend geschilderten Art ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 535 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden die zu mischenden Komponenten über Nadeldüsen in den Mischraum gefördert, deren Düsennadeln an ihrem hinteren Ende von Druckbolzen beaufschlagt sind, die wiederum über ein Kipphebelsystem durch einen gemeinsamen Hydranlikkolben betätigt werden können. Lastet hydraulischer Druck auf dem Hydraulikkolben, so drücken die Druckbolzen die Düsennadeln
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auf die Düsenöffnung und verschließen diese. Soll der Misch- und Angußvorgang eingeleitet werden, so wird der den Hydraulikkolben belastende hydraulische Druck weggenommen oder erheblich gesenkt, so daß der in den Düsen wirksame Druck der Kunststoffkomponenten die Düsennadeln schlagartig in die Öffnungsstellung verschiebt, die durch einen stufenlos einstellbaren Begrenzungsanschlag definiert ist.
Der einstellbare Begrenzungsanschlag für die Düsennadeln erlaubt eine gezielte Anpassung des Nadelhubes an die Förderverhältnisse und die Eigenschaften der zu fördernden Kunststoffkomponenten, beispielsweise an die je Zeiteinheit durchgesetzte Fördermenge und die Viskosität, um eine jeweils für den Mischvorgang optimale Austrittsgeschwindigkeit der Komponenten aus den Düsen zu erhalten. Nachteilig daran ist jedoch, daß sich bei einer Änderung der Fördermenge der Komponenten, die z.B. bei Einsatz einer anderen Komponente notwendig sein kann, oder bei . . Änderungen der Komponentenviskosität wie sie häufig infolge von Temperaturänderungen auftreten, die Austrittsgeschwindigkeit aus der Düse und das Druckgefälle zwischen Düseneintritt und -austritt ändern. Diese sollen aber im Hinblick auf eine möglichst intensive Dürchmisehung der Komponenten stets einen hierfür optimalen Wert beibehalten. In solchen Fällen muß daher der Düsennadelhub immer neu einreguliert Averden, wobei mitunter temperaturbedingte Viskositätsänderungen und die daraus resultierende Beeinträchtigung des Mischvorganges nicht oder nur durch entsprechende Mängel am fertigen Produkt erkennbar werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, mit
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der es möglich ist, die Austrittsgeschwindigkeit der Kunststoff komponenten aus' den Düsen und das Druckgefälle an den Düsen auch bei unerkannt bleibenden Veränderungen in den
Förderbedingungen oder den Eigenschaften der geförderten
Komponenten stets auf einem für den Mischvorgang optimalen Wert zu halten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedem der Verschlußelemente der Düsen ein Hydraulikkolben zugeordnet ist, der während des Angußvor—
ganges mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist, gegen dessen Kraftwirkung der Komponentendruck die Verschlußelemente öffnet.
Da das Druckgefälle über der Düse eine Funktion des effektiven zur Verfugung stehenden Strömungsquerschnittes durch die Düsenmündung, der durchgesetzten Fördermenge und der
Viskosität ist und somit der vor der Düsenmündung wirksame Komponentendruck mit dem Hub des Verschlußelementes eindeutig verknüpft ist, stellt sich ein Öffnungshub des Verschlußelementes ein, der zu jeder Zeit durch das Gleichgewicht zwischen der vom Hydraulikkolben auf das Verschlußelement aufgebrachten Druckkraft und der durch den Komponentendruck entgegengesetzt wirkenden Druckkraft definiert ist. Ändert sich eine der bestimmenden Größen - Fördermenge oder Viskosität oder beide -, so stellt sich dementsprechend eine neue Gleichgewichtslage des Verschlußelementes ein.
Vorteilhafterweise ist der auf die Hydraulikkolben wirkende Druck einstellbar. Hierdurch ist es möglich, - bei entsprechender Berücksichtigung der gegeneinander wirksamen
Druckflächen an Hydraulikkolben und Verschlußelement - unmittelbar den optimalen Mischdruck selbst vorzuwählen. Die-
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ser Misehdruck und die damit verbundene Ausströmgeschwindigkeit bleibt dann selbstätig erhalten.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Hydraulikkolben in einem mit dem I)üsengehäuse gekoppelten Zylinder geführt und drückt unmittelbar auf das Ende des zugeordneten Verschlußelementes. Es ist selbstverständlich möglich, anstelle gesonderter Hydraulikkolben diese mit den Verschlußelementen einstückig auszubilden, so daß die Verschlußelemente selbst durch den vorbestimmten Hydraulikdruck beaufschlagt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung sowie aus weiteren Unteransprüchen. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Angußvorrichtung, wobei der Einfachheit halber in der rechten Zeichnungshälfte eine modifizierte Ausführungsform der Düsenausbildung dargestellt ist.
Ein Mischkopf 1 ist fest mit einer Mischplatte 2 verbunden, die auch die Form selbst sein kann. Die Form, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und daher nicht näher erläutert'zu werden braucht, enthält einen nicht gezeigten Formhohlraum und die entsprechenden, ebenfalls nicht gezeigten Angußkanäle. Der Mischkopf 1 bildet zusammen mit der Mischplatte 2 einen Mischraum 3? von dem aus die Angußkanäle oder der Angußkanal zum Formhohlraum führen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mischraum 3 im Querschnitt viereckig und auf zwei aneinandergrenzenden Seiten des Querschnittes münden verschließbare
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Düsen 4 bzw. 4'. Diese Düsen fördern beim Angußvorgang flüssige Runststoffkomponenten Unter vorbestimmtem Druck und mit vorbestimmter Ausströmgeschwindigkeit in den Mischraum 3j die in den Formhohlraum weiterströmen und dort in bekannter Weise sich zu einem Formteil verfestigen.
Die Düse 4 besteht im wesentlichen aus einem Düsenkörper 5, in dessen einem Ende eine Düsenmündung 6 und - vor der Düsenmündung - eine Düsenkammer 7 ausgebildet sind. Die Düsenkammer 7 steht über einen Kanal 8 mit einem Zuführraum 9 für die jeweils geförderte Kunststoffkomponente in Verbindung, die über eine nicht gezeigte Zuleitung in den Zuführraum 9 eingepumpt wird.
In einer zentralen Bohrung des Düsenkörpers 5 ist eine Düsennadel 10 axial verschiebbar, die an ihrem hinteren Ende auf einen kleineren Durchmesser abgesetzt ist und mit dem dadurch gebildeten Zapfen 11 in eine entsprechende Bohrung einer Platte 12 dichtend hineinragt. Die Platte 12 bildet den stirnseitigen Verschluß eines Hydraulikzylinders 13, in dem ein Hydraulikkolben 14 geführt ist und mit einem zapfenförmigen Ansatz 15 auf das Ende des Zapfens 11 an der Düsennadel 10 drückt. Der Hydraulikkolben 14 ist topfförmig und durch eine leichte Druckfeder l6 in Schließrichtung der Düsennadel 10 belastet. In gleicher Richtung ist er über eine nur scheraatisch dargestellte Leitung 17, in der ein Druckeinstellelement 18 liegt, von einer Hydraulikpumpe P mit Druck beaufschlagbar.
An dem in der Düsenkammer 7 befindlichen Bereich der Düsennadel 10 ist eine Ringfläche 19 ausgebildet. Weiterhin ist
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bei 20 ein Sammelraum angedeutet, durch den auftretende Leckagen von Hydrauliköl und Kunststoffkomponenten abfließen können.
Die in der rechten Zeichnungshälfte dargestellte Düse 4' unterscheidet sich von der Düse h im wesentlichen nur dadurch, daß sie eine mechanische Hubbegrenzung für die Düsennadel in Form einer Gewindespindel 21 mit entsprechender Kontermutter 22 besitzt. Das vordere Ende der Gewindespindel 21 ragt in den topfförmigen Hydraulikzylinder lh1 und bildet für dessen Boden einen Anschlag. Gleichzeitig dient sie als Führung für die leichte Druckfeder 16'. Es versteht sich, daß zweckmäßigerweise an einer in der Praxis ausgeführten Angußvorrichtung nur Düsen gleicher Konstruktion eingesetzt werden und daß die unterschiedliche Ausbildung der Düsen in der Zeichnung nur zeichnerische Gründe hat.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Zunächst wird durch das Einschalten der Dosierpumpen für die Kunststoffkomponenten in den Zuführungen und insbesondere in der Düsenkammer 7 ein Vorspanndruck aufgebaut,"der mindestens so hoch ist wie der Druckabfall an der Düsenmündung 6. Zu diesem Zeitpunkt wird auch der Hydraulikzylinder 13 über die Leitung 17 mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt, der an dem Druckeinstellelement 18 eingestellt und so bemessen ist, daß die Düsennadel 10 mit Sicherheit durch den aufgebauten Komponenten—Vorspanndruck, der auf die Ringfläche 19 wirkt, nicht in Öffnungsrichtung abgehoben werden kann. Die Düsennadel 10 wird also durch den Hydraulik-
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kolben 14 positiv in Sehließstellung gehalten.
Nachdem der gewünschte Komponenten-Vorspanndruck erreicht ist, wird nunmehr der auf den Hydraulikkoltoen 14 wirkende Druck auf einen ebenfalls am Druckeinsteil element 18 eingestellten Wert abgesenkt, der dem gewünschten Mischdruck entspricht. Die Düsennadel 10 wird jetzt durch den Komponentendruck geöffnet, wobei der Hydraulikkolben 14 mitbewegt wird, bis sich eine Gleichgewichtslage der Düsennadel 10 einstellt. Diese Gleichgewichtslage ist definiert durch die vom Hydraulikkolben 14 auf das eine Ende der Düsennadel 10 ausgeübte Kraft, die durch den auf die Ringflä— ehe 19 und die Stirnfläche der Düsennadel 10 bei einsetzender Strömung sieh aufbauenden Staudruck kompensiert wird. Es versteht sich, daß der auf den Hydraulikkolben 14 wirkende Öldruck im Verhältnis wirksame Nadelfläche zu Kolbenfläche bemessen sein muß, um den gewünschten Mischdruck an den jeweiligen Düsenaustrittesi zu erhalten. Dementsprechend ist auch zweckmäßigerweise das Druckeinstelielement 18 geeicht, so daß dort unmittelbar über den Öldruck der gewünschte Mischdri= k eingestellt und abgelesen werden kann,
Durch die erfindungsgeraäße Ausbildung wird der Mischdruck an der Düse unabhängig vt.ü der Fördermenge und der Viskosität der Komponenten, da sich mit jeder Änderung davon auch der Nadelhub ändert (üruckwagenprinzip). Mit Einspritzende werden alle Düsennadeln 10 durch gleichzeitiges Beaufschlagen der ihnen zugeordneten Hydraulikkolben 14 geschlossen. Daraufhin werden die Dosierpumpen für die Kunststoffkomponenten abgeschaltet.
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— ο —
Bei der in der rechten Zeichnungshälfte gezeigten Düsenkonstruktion V erfolgt die selbstätige Einstellung des Misehdruckes nur unterhalb des durch den Anschlag (Gewindespindel 21) definierten Bereiches.
Die Pedersteifigkeit der Druckfeder ±6 ist so bemessen, daß ihre Kraft in dem die Gleichgewichtslage der Düsennadel 10 bestimmenden Kräftespiel vernachlässigt werden kann. Sie bewirkt lediglich, daß ein Mindestöffnungsdruck in den Düsen von den Kunststoffkomponenten aufgebracht werden muß.
Neben der geschilderten stufenlosen Hubeinstellung der Düsennadel mit entsprechender Konstanthaltung des Misehdruckes hat die erfindungsgemäße Vorrichtung gegenüber der bekannten Angußvorrichtung noch den Vorteil, daß sie durch Wegfall des Kipphebelsystemes konstruktiv und einstellungstechnisch weniger aufwendig ist. Durch den sehr geringen Steuerölbedarf der Hydraulikzylinder 13 (cirka 0,5 em ) wird unter der Voraussetzung einer entsprechend großen Druckölversorgung eine Quasi-Zwangssteuerung erreicht. Dabei ist die Differenz der einzelnen Schaltzeiten für die Düsennadeln 10 so gering, daß für praktische Verhältnisse eine gleichzeitige Steuerung erfolgt und kein merklicher vorzeitiger oder nachträglicher Auslauf von Kunststoffkomponenten aus den Düsen erfolgt.
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Claims (9)

Patent- (schutz-)-Ansprüche
1. Angußvorrichtung für die formgebende Verarbeitung von aus mehreren flüssigen Komponenten sich bildenden Kunststoffen, insbesondere zellbildenden Kunststoffen, mit mehreren in einen Mischraum für die Komponenten unter Druck fördernden verschließbaren Düsen, deren Verschlußelemente durch einen Hydraulikkolben in Schließstellung gehalten und durch den Komponentendruck in die Öffnungsstellung verbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Verschlußelemente (lO) ein Hydraulikkolben (14) zugeordnet ist, der während des Angußvorganges mit einem vorbestimmten Druck (18) beaufschlagt ist, gegen dessen Kraftwirkung der Komponentendruck die Verschlußelemente öffnet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Hjfdraulikkolben (14) wirkende Druck einstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hydraulikkolben (14) in einem mit dem Düsenge— häuse gekoppelten Zylinder (13) geführt ist und unmittel— bar auf das Ende des zugeordneten Verschlußelementes (1O) drückt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hydraulikkolben (14) ein Druckzapfen .(15) angeordnet ist.
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5* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkolben mit den Verschlußelementen einstückig sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkolben (14) durch eine
Druckfeder (l6) in Schließrichtung der Verschlußelemente (ΙΟ) beaufschlagt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Hydraulikkolben (14Τ) in
Öffnungsrichtung der Verschlußelemente (1O!) durch einen Anschlag (21) begrenzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am öffnungsseitigen Ende der Verschlußelemente (lO) eine vom Komponentendruck beaufschlagte Ring· fläche (19) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente (iO) bekannte Düsennadeln mit kegeliger Spitze sind.
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DE2321153A 1973-04-26 1973-04-26 Angussvorrichtung fuer die formgebende verarbeitung von aus mehreren fluessigen komponenten sich bildenden kunststoffen Pending DE2321153A1 (de)

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