DE2946683A1

DE2946683A1 - Rueckstroemsperre fuer schneckenspritzgiessmaschinen

Info

Publication number: DE2946683A1
Application number: DE19792946683
Authority: DE
Inventors: Karl 8500 Nürnberg Schirmer
Original assignee: Mannesmann Demag Kunststofftechnik Wiehe GmbH
Current assignee: Mannesmann Demag Kunststofftechnik Wiehe GmbH
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1979-11-20
Publication date: 1981-05-27

Description

Rückströmsperre für Schneckenspritzgießmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Rückströmsperre am Schneckenkopf von Schneckenspritzgießmaschinen mit einem auf dem Schneckenkopf zwischen einer vorderen und einer hinteren Anschlagfläche axial frei verschiebbaren Druckring, der mit seinem Außenumfang an der Zylinderinnenwand geführt ist, an seinem Innenumfang einen Durchlaßspalt für das zu verspritzende Material, z.B. plastifizierte Kunststoffmasse, freilässt und dessen mit der hinteren Anschlagfläche zusammenwirkende Fläche als Dichtfläche ausgebildet ist, wobei die vordere Anschlagfläche am Schneckenkopf für den Druckring entweder durch die Rückenflächen von auf dem Umfang verteilt angeordneten Radialarmen oder durch eine in Umfangsrichtung geschlossene Schulterfläche des Schneckenkopfes gebildet ist.
Rückströmsperren der vorstehend erläuterten Art sind vielfach bekannt und im praktischen Einsatz. Der zwischen den beiden Anschlagflächen verschiebbare Druckring wird während der Phase, in der die Masse durch die Schnecke nach vorne in den Sammelraum gefördert wird, durch den sich dabei einstellenden Drosselwiderstand an die vordere Anschlagfläche gedrückt, sodaß die Dichtfläche des Druckringes von der hinteren Anschlagfläche abgehoben ist.
Die Masse kann somit durch den Durchlaßspalt und durch in der vorderen Anschlagfläche vorgesehene Durchlässe hindurch zum Sammelraum gefördert werden. Beim Spritzhub hingegen wird der Druckring durch den sich im Durchlaßspalt und an der vorderen Stirnfläche des Druckringes aufbauenden Widerstand zur Anlage an die hintere Anschlagfläche verschoben, sodaß der Masse der Weg zurück in die Schneckengänge versperrt ist und die Schnecke im Bereich des Schneckenkopfes in Zusammenwirkung mit der Zylinderinnenwand als Kolben wirkt.
Während der Phase, in der die Masse durch die Schnecke nach vorne in den Sammelraum gefördert wird, liegt der Druckring mit seiner vorderen Stirnfläche an der durch die Rückenflächen der Radialarme bzw. an der vom Schneckenkopf gebildeten Schulterfläche an. Da der Druckring an der Zylinderinnenwand abdichtend geführt sein muß, um beim Spritzhub ein Hindurchtreten von Spritzmaterial zwischen dem Außenumfang des Druckringes und der Zylinderinnenwand zu vermeiden, wird er aufgrund der sich einstellenden Reibung von der Zylinderwand festgehalten. Daraus resultiert eine Relativdrehung zwischen der vorderen Anschlagfläche am Schneckenkopf und der vorderen Stirnfläche des Druckringes, die bekanntlich einen nicht unerheblichen Verschleiß hervorruft. Dieser Verschleiß ist so beträchtlich, daß in der Praxis ein Auswechseln des den Schneckenkopf bildenden Formteiles bzw. des Druckringes in relativ kurzen Zeitintervallen notwendig ist.
Es sind bereits verschiedenartige Vorschläge gemacht worden, diesen Verschleiß zu vermindern. So hat man die Rückenfläche der Radialarme, an denen der Druckring mit seiner vorderen Stirnfläche zur Anlage kommt, bereits mit Hartmetall belegt. Ein Fortschritt ist auch bereits durch die durchgehende Schulterfläche am Schneckenkopf erzielt worden, da hier die Flächenpressung und damit die Reibung verhältnismässig gering ist. In beiden Fällen sind jedoch nur Teilerfolge erzielt worden, wobei bei der durchgehenden Schulterfläche hinzu kommt, daß die Herstellung von Durchlässen für das zu verspritzende Material am radialen Fuß der Schulterfläche verhältnismässig aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückströmsperre der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der als vordere Anschlagfläche für den Druckring entweder die Rückenflächen von Radialarmen oder eine durchgehende Schulterfläche des Schneckenkopfes vorgesehen ist, die eine weitere Herabsetzung des durch die Relativdrehung zwischen Druckring und vorderer Anschlagfläche hervorgerufenen Verschleisses ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Rückenflächen der Radialarme zumindest bereichsweise mit der vorderen Stirnfläche des Druckringes einen sich in Drehrichtung der Schnecke öffnenden spitzen Winkel zur Bildung eines Schmierkeiles einschließen.
Bei einer Rückströmsperre mit durchgehender Schulterfläche wird als Lösung vorgeschlagen, daß in der Schulterfläche und/oder der vorderen Stirnfläche des Druckringes mindestens eine Schmiernut ausgebildet ist.
Durch die Ausbildung einer Schmierkeilfläche oder einer Schmiernut in der vorderen Anschlagfläche wird aufgrund der Relativdrehung zwischen der Anschlagfläche und der vorderen Stirnfläche des Druckringes ständig ein Teil des Gießmaterials zwischen die aufeinander gleitenden Flächen eingezogen und es bildet sich ein Schmierkeil aus, der eine trockene Reibung verhindert. Hierdurch wird der Verschleiß der aneinanderliegenden Flächen erheblich herabgesetzt.
Zweckmässigerweise wird an den Rückenflächen der Radialarme nicht die ganze Rückenfläche als Keilfläche gebildet, da andernfalls eine zu hohe Flächenpressung an der Kante der Rückenflächen entstehen k&nnte.Es ist daher von Vorteil, wenn nur ein Teil der Rückenflächen mit der Stirnfläche des Druckringes einen Winkel einschließt und dieser Teil durch eine radial verlaufende Kante von der parallel zur vorderen Stirnfläche des Druckringes liegenden restlichen Rückenfläche getrennt ist. Dadurch, daß von der Keilfläche Gießmaterial eingezogen wird und als Schmiermaterial dient, wird auch die verbleibende Anschlagfläche geschützt, weil das Material aufgrund des ständigen Nachschubes auch darüber einen Schmierfilm bildet.
Bei einer durchgehenden Schulterfläche am Schneckenkopf wird zweckmässigerweise eine Spiralnut vorgesehen, die zum Innenrand, jedoch nicht zum Außenrand der Schulterfläche hin offen ist, damit das Gießmaterial von innen in die Nut eindringen kann. Durch den schrägen Verlauf der Nut wird aufgrund der Relativdrehung ständig Gießmaterial in die Nut eingefördert, das von den aufeinander gleitenden Flächen mitgenommen wird und in den an die Nut angrenzenden Flächenbereichen einen Schmierfilm bildet. Es ist von Vorteil, mehrere in Umfangsrichtung verteilte Schmiernuten vorzusehen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise geschnitten,des Schneckenkopfbereiches einer Schneckenspritzgießmaschine, bei der der Druckring der Rückströmsperre sich an Radialarmen abstützt; Fig. 2 eine zu Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei der der Druckring der Rückströmsperre sich an einer durchgehenden Schulterfläche des Schneckenkopfes abstützt, und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt rein schematisch den Schneckenkopfbereich einer Schneckenspritzgießmaschine, die beispielsweise zur Verarbeitung von Kunststoffmaterial dient. Die Schnecke 1, von der nur das vordere Ende zu erkennen ist, ist in einem Spritzzylinder 2 drehbar und axial verschiebbar gelagert. In das vordere Ende der Schnecke 1 ist ein den Schneckenkopf 3 bildendes Formteil eingeschraubt, das in Verbindung mit einem Druckring 4 zugleich die Rückströmsperre bildet. Der Schneckenkopf 3 besitzt eine kegelig zulaufende Schneckenspitze 5, die sich zu vier auf dem Umfang gleichmässig verteilten Radialarmen 6 hin erweitert. Anschließend an die Radialarme 6 ist der Schaft 7 des Schneckenkopfes 3 soweit abgesetzt, daß zwischen seiner Außenfläche und dem Innenumfang des Druckringes 4 ein Durchlaßspalt 8 für das Gießmaterial gebildet wird. Am hinteren Ende des Schneckenschaftes bildet die Schnecke 1 eine konische Anschlagfläche 9, die mit einer komplementär konisch gestalteten Dichtfläche 10 am hinteren Ende des Druckringes 4 zusammenwirkt.
Von der Gesamtheit der Rückenflächen 11 der Radialarme 6 wird eine vordere Anschlagfläche gebildet, an der die vordere Stirnfläche 12 des Druckringes 4 während der Phase, in der Gießmaterial durch den Durchlaßspalt 8 nach vorne gefördert wird, zur Anlage kommt.
Die Funktion der Rückströmsperre, d.h. die Bewegungen des Druckringes 4 in den einzelnen Phasen des Spritzzyklus sind bekannt und brauchen deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.
Die Rückenflächen 11 der Radialarme 6 verlaufen bis zu einer radialen Kante 13 parallel zu der Stirnfläche 12 des Druckringes 4 und bilden damit die erwähnte Anschlagfläche für letzteren. Ausgehend von der Radialkante 13 liegt jedoch der jeweils restliche Teiy15er Rückenflächen 11 unter einem Winkel K geneigt zu der Stirnfläche 12 des Druckringes 4. Der Winkel K öffnet sich in Drehrichtung der Schnecke 1, die in Fig. 1 durch den Pfeil 14 angegeben ist. Die Radialkante 13 unterteilt die Rückenflächen 11 jeweils an einer Stelle, sodaß etwa gleichgrosse gerade und schräg verlaufende Teilflächen 11 bzw. 11' entstehen. Der Winkel Z beträgt etwa o;5 bis 30.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform, bei der die vordere Anschlagfläche für den Druckring 4 durch eine in Umfangsrichtung geschlossene Schulterfläche 15 des Schneckenkopfes 3 gebildet wird. Am Fuß der Schulterfläche 15 befinden sich Durchlässe 16 für das Gießmaterial, das durch den Durchlaßspalt 8 herangefördert wird.
Wie sich aus der Draufsicht auf die Schulterfläche 15 gemäß Fig. 3 ergibt, sind in dieser zwei spiralige Schmiernuten 17 ausgebildet. Die Schmiernuten 17 durchsetzen nur den Innenrand der Schulterfläche 15 und enden vor dem Außenrand. 6 Liegen beispielsweise in der Plastifizier- und Förderphase die vordere Stirnfläche 12 des Druckringes 4 und die Rückenflächen 11 der Radialarme 6 bzw. die Schulterfläche 15 aneinander und führen zueinander eine Relativdrehung aus, so wird entweder durch die unter dem Winkel NX geneigten Keilflächen 11' der Radialarme 6 bzw.
durch die Schmiernuten 17 der Schulterfläche 15 Kunststoffmaterial zwischen die aufeinander gleitenden Flächen eingezogen. Dieses Kunststoffmaterial bildet eine Art Schmierfilm zwischen den aufeinander gleitenden Flächen und erzeugt daher eine Misch- oder Flüssigkeitsreibung anstelle der ansonsten sich einstellenden weitgehend trockenen Reibung. Hierdurch wird der Verschleiß der aufeinander gleitenden Flächen ganz erheblich herabegesetzt.
Anstelle der in den Fig. 2 und 3 gezeigten spiraligen Schmiernuten 17 können auch rein radiale Schmiernuten vorgesehen werden. In diesem Fall ist es zweckmässig, ausgehend von der einen Nutenflanke in Übereinstimmung mit dem Gestaltungsprinzip gemäß der Fig. 1 einen örtlich begrenzten Schmierkeil auch in der durchgehenden Schulterfläche 15 auszubilden.
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Claims

Ansprüche (1 Rückströmsperre am Schneckenkopf von Schneckenspritzgießmaschinen, mit einem auf dem Schneckenkopf zwischen einer vorderen und einer hinteren Anschlagfläche axial frei verschiebbaren Druckring, der mit seinem Außenumfang an der Zylinderinnenwand geführt ist, an seinem Innenumfang einen Durchlaßspalt für das zu verspritzende Material, z.B. plastifizierte Kunststoffmasse, freilässt und dessen mit der hinteren Anschlagfläche zusammenwirkende Fläche als Dichtfläche ausgebildet ist, wobei die vordere Anschlagfläche am Schneckenkopf für den Druckring durch die Rückenflächen von auf dem Umfang verteilt angeordneten Radialarmen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückenflächen (11) der Radialarme (6) zumindest bereichsweise mit der vorderen Stirnfläche (12) des Druckringes (4) einen sich in Drehrichtung der Schnecke (1) öffnenden spitzen Winkel (# zur Bildung eines Schmierkeiles (11') einschließen.
2. Rückströmsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein durch eine radiale Kante (13) begrenzter Teil (11') der Rückenflächen mit der Stirnfläche (12) des Druckringes (4) einen Winkel ( x ) einschließt.
3. Rückströmsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der den Schmierkeil (11') bildende Teil der Rückenflächen jeweils ein Drittel bis eine Hälfte der gesamten Rückenfläche ist.
4. Rückströmsperre am Schneckenkopf von Schneckenspritzgießmaschinen, mit einem auf dem Schneckenkopf zwischen einer vorderen und einer hinteren Anschlagfläche axial frei verschiebbaren Druckring, der mit seinem Außenumfang an der Zylinderinnenwand geführt ist, an seinem Innenumfang einen Durchlaßspalt für das zu verspritzende Material, z.B. plastifizierte Kunststoffmasse, freilässt und dessen mit der hinteren Anschlagfläche zusammenwirkende Fläche als Dichtfläche ausgebildet ist, wobei die vordere Anschlagfläche am Schneckenkopf für den Druckring durch eine in Umfangsrichtung geschlossene Schulterfläche des Schneckenkopfes gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schulterfläche (15) und/oder der vorderen Stirnfläche (12) des Druckringes (4) mindestens eine Schmiernut 17) ausgebildet ist.
5. Rückströmsperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernut (17) spiralförmig vom Innenrand der Schulterfläche (15) bzw. der Stirnfläche (12) ausgehend verläuft und den Innenrand, nicht aber den Außenrand, durchsetzt.
6. Rückströmsperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schmiernuten (17) in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sind.
7. Rückströmsperre nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem Nutenrand örtlich begrenzt ein Schmierkeil in der Schulterfläche (15) und/oder der Stirnfläche (12) vorgesehen ist.