DE60002673T2

DE60002673T2 - Gekühlter spritzgiesshohlraumeinsatz

Info

Publication number: DE60002673T2
Application number: DE60002673T
Authority: DE
Inventors: Jobst Ulrich Gellert
Original assignee: Individual
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: JP4454864B2; AU2653700A; US6488881B2; KR20010102233A; BR0010041A; US20020117777A1; PT1152881E; CN1340000A; DE10084237T5; DE60002673D1; CA2262176A1; WO2000048815A1; ES2197858T3; US6176700B1; CN1130282C; JP2002537143A; EP1152881B1; EP1152881A1; MXPA01008318A; CA2262176C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Anmeldung bezieht sich im allgemeinen auf eine Spritzgießvorrichtung und insbesondere auf eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraumeinsatz mit einem darin befindlichen Kühlungsfluid-Strömungskanal aufweist.
Spritzgießvorrichtungen, die Kühlflüssigkeitskanäle oder -röhren aufweisen, sind gut bekannt. Zum Beispiel zeigt das US-Patent Serien Nummer 5,427,519 des Anmelders, welches am 27. Juni 1995 erteilt wurde, eine Wärmeeinstellanwendung, wobei sich ein Kühlungsfluidkanal um einen zentralen Schmelzeflüssigkeitsmaterialkanal in einer Düse herum erstreckt. Das US-Patent Serien Nummer 5,443,381 des Anmelders, welches am 22. August 1995 erteilt wurde, zeigt eine Heißkanalvorrichtung, die Kühlungsfluidröhren aufweist, die sich durch einen Angusseinsatz hindurcherstrecken. Die kanadische Patentanmeldung, Serien Nummer 2,228,931, die am 2. Februar 1998 durch Mold- Masters Limited eingereicht wurde, ist ein anderes Beispiel eines Angusseinsatzes, das schraubenförmige Kühlungsfluidröhren oder -durchlässe aufweist.
Wie aus dem US-Patent Serien Nummer 5,652,003 des Anmelders, das am 29. Juli 1997 erteilt wurde zu sehen ist, sind auch Hohlraumeinsätze mit Kühlungsfluidröhren bekannt. Die US-Patente 5,736,173 (Wright), 5,582,851 (Hofstetter), 4,622,001 (Bright) und 4,497,624 (Brun) zeigen auch unterschiedliche Kühlgestaltungen für Vorformlinge und andere Gegenstände.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechenderweise ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest teilweise die Nachteile des Standes der Technik durch Vorsehen eines Hohlraumeinsatzes mit Innenund Außenbereichen zu überwinden, die einstückig mit einem Kühlungsfluid- Strömungskanal verbunden sind, der sich zwischen den Innen- und Außenbereichen erstreckt.
Zu diesem Zweck schafft bei einem seiner Aspekte die Erfindung eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraum mit einer Außenfläche aufweist, der sich in einer Gießform erstreckt und einen hohlen Hohlraumeinsatz aufweist, der eine Innenfläche aufweist und in der Gießform montiert ist, wobei die Innenfläche des Hohlraumeinsatzes die Außenfläche des Hohlraumes bildet. Der Hohlraumeinsatz weist einen hohlen Innenbereich und einen hohlen Außenbereich auf, die miteinander einstückig verbunden sind. Der Außenbereich weist eine Innenfläche auf und der Innenbereich weist eine Außenfläche auf. Der Innenbereich ist in den Außenbereich eingepasst, wobei die Außenfläche des Innenbereiches benachbart zu der Innenfläche des Außenbereiches ist. Entweder die Außenfläche des Innenbereiches oder die Innenfläche des Außenbereiches weist eine Nut darin auf, um einen Kühlungsfluid-Strömungskanal zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich erstreckt. Der Kühlungsfluid-Strömungskanal erstreckt sich von einem Kühlungsfluideinlaß zu einem Kühlungsfluidauslaß in einer vorbestimmten Konfiguration um den Hohlraum herum.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Bereiches eines Mehrfachholraum- Spritzgießsystems, das einen Hohlraumeinsatz entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene isometrische Ansicht, die die drei Bereiche des Hohlraumeinsatzes zeigt, die in Fig. 1 zu sehen sind in einer Position für die Montage, und
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des in Fig. 2 zu sehenden Hohlraumeinsatzes mit den drei Bereichen, die einstückig miteinander verbünden sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird zuerst Bezug genommen auf Fig. 1, welche einen Bereich eines Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems oder einer Spritzgießvorrichtung zeigt, die zum Gießen von Getränkeflaschen-Rohlingen verwendet wird, das bzw. die einen langgestreckten flüssigkeitsgekühlten hohlen Hohlraumeinsatz 10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist. In dieser Konfiguration sind eine Anzahl beheizter Düsen 12 in Öffnungen 14 in einer Gießform 16 montiert, wobei das hintere Ende 18 jeder beheizten Düse 12 gegen die Vorderfläche 20 eines Schmelzeflussverteilungs- Verteilerstücks 22 aus Stahl anstößt. Jede Düse 22 wird durch ein integriertes elektrisches Heizelement 24 erhitzt und hat ein Thermoelement 26, das sich in dessen vorderes Ende 28 erstreckt, um die Betriebstemperatur zu überwachen und zu steuern. Jede beheizte Düse 12 hat einen zylindrischen Montageflansch 30, der in einem kreisförmigen Anlagesitz 32 in der Öffnung 14 eingepasst ist. Dieses schafft einen isolierenden Luftraum 24 zwischen der beheizten Düse 12 und der umgebenden Gießform 16, welche durch Hindurchpumpen von Kühlwasser durch Kühlkanäle 36 gekühlt wird.
Das Schmelzeverteilungs-Verteilerstück 22 wird auch ein integriertes elektrisches Heizelement 38 erhitzt. Das Schmelzeverteilungs-Verteilerstück 22 ist zwischen eine Verteilerplatte 40 und eine Klemmplatte 42 montiert, welche mittels Schrauben 44 zusammen befestigt sind. Das Schmelzeverteilungs-Verteilerstück 22 ist durch einen zentrischen Montagering 46 und eine Anzahl von isolierenden Abstandhaltern 48 positioniert, welche einen isolierenden Luftraum 50 zwischen sich und der diese umgebenden gekühlten Gießform 16 schaffen.
Ein Schmelzekanal 52 erstreckt sich von einem zentrischen Einlass 54 in einen Einlassbereich 56 des Schmelzeverteilungs-Verteilerstücks 22 und verzweigt in das Schmelzeerteilungs-Verteilerstück 22, um sich durch eine zentrische Schmelzebohrung 58 in jeder der beheizten Düse 12 zu erstrecken. Der Schmelzekanal 52 erstreckt sich durch eine zweiteilige Düsenabdichtung 60, die mit einer Angussöffnung 62 ausgerichtet ist, die sich durch einen gekühlten Angusseinsatz 64 zu einem langgestreckten Hohlraum 66 erstreckt. Dieser Hohlraum 66 zur Herstellung von Getränkeflaschen-Rohlingen erstreckt sich zwischen dem Hohlraumeinsatz 10 und geteilten Gewindeeinsätzen 68 auf der Außenseite und einem gekühlten Formkern 70 auf der Innenseite. Der Angusseinsatz 64 und der Hohlraumeinsatz 10 sind in eine Öffnung 72 in einer Hohlraumplatte 74 eingepasst, durch welche sich Kühlwasserleitungen 76 zu dem gekühlten Angusseinsatz 64 erstrecken.
Der gekühlte Formkem 70 weist einen langgestreckten hohlen Innenteil 78 auf, der sich innerhalb eines langgestreckten hohlen Außenteils 80 erstreckt. Der Formkern 70 weist eine Außenfläche 82 aus, die sich von einem gewölbten Vorderende 84 zu einem hinteren Ende 86 erstreckt. Die Außenfläche 82 des langgestreckten Formkerns 70 hat einen vorderen Bereich 88 und einen hinteren Bereich 90. Der vordere Bereich 88 formt die Innenfläche 92 des Hohlraums 66, und der hintere Bereich 90 erstreckt sind nach hinten. von dem Hohlraum 66 durch eine Öffnung 94 durch ein Kemspannelement 96, welches mit einer Kernträgerplatte 98 mittels Schrauben 100 befestigt ist. Das Kernspannelement 96 wiederum erstreckt sich durch eine Öffnung 102 durch ein Schieberelement 104 und eine Verschleißplatte 106, welche mit einer Führungsplatte 108 mittels Schrauben 110 befestigt ist. Kühlungsfluid-Zuführ- und Rückführleitungen 112, 114 erstrecken sich in der Kernträgerplatte 98 und sind jeweils mit einem zentralen Kühlungsfluidrohr 116 verbunden, das sich in Längsrichtung durch den Innenteil 78 und ein zylindrisches äußeres Kühlungsfluidrohr 118 erstreckt, das sich zwischen dem Innenteil 78 und dem Außenteil 80 des Formkems 70 erstreckt.
Der hintere Bereich 90 der Außenfläche 82 des Formkems 70 hat einen sich verjüngenden Teil 120, der sich nach innen zu dem hinteren Ende 86 des Formkems 70 hin verjüngt. Wie zu sehen ist, hat die Öffnung 94 durch das Kemspannelement 96 eine Innenfläche 122 mit einem sich verjüngenden Teil 124, welcher sich auch nach innen zu dem hinteren Ende 86 des Formkems 70 hin verjüngt und mit dem sich verjüngenden Teil 120 des hinteren. Bereichs 90 der Außenfläche 82 des Formkems 70 zusammenpasst. Der hintere Bereich 90 der Außenfläche 82 des Formkems 70 hat auch einen Gewindeteil 126, auf welchen eine zylindrische Mutter 128 geschraubt ist. Die Mutter 128 ist in einen Sitz 130 in der hinteren Fläche 132 des Kernspannelementes 96 eingepasst und durch einen Mutterschlüssel angezogen, welcher in Löcher 134 eingepasst wird, um den Formkern 70 mit dem Kemspannelement 96 zu befestigen, wobei der sich verjüngende Teil 120 der Außenfläche 82 des Formkems 70 gegen den angepassten sich verjüngenden Teil 124 der Innenfläche 122 der Öffnung 94 durch das Kemspannelement 96 anstößt. Auch unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 hat der Hohlraumeinsatz 10 einen langgestreckten hohlen Innenbereich 136, einen langgestreckten hohlen Außenbereich 138 und einen Basisbereich 144. Wie zu sehen ist, verjüngt sich die Außenfläche 142 nach innen zu der Vorderseite hin und passt in die angepasste sich verjüngende Öffnung 72, die sich durch die Hohlraumplatte 74 erstreckt. Der Außenbereich 138 weist auch ein hinteres Ende 148 auf, welches in einen kreisförmigen Sitz 150 in dem Basisbereich 140 passt. Der Basisbereich 140 weist Löcher 152 auf, durch welches sich Schrauben 154 in Löcher 156 in der Hohlraumplatte 74 erstrecken, um den Hohlraumeinsatz 10 an Ort und Stelle zu befestigen.
In dieser Ausführungsform hat der Innenbereich 136 des Hohlraumeinsatzes 10 eine zylindrische Innenfläche 158, welche die Außenfläche 160 des Hohlraums 66 und eine Außenfläche 162 mit einer Nut 164 darin bildet, welche innerhalb des Außenbereichs 138 gepasst ist, wobei die Außenfläche 162 des Innenbereichs 136 benachbart zu der Innenfläche 144 des Außenbereichs 138 ist. Die Nut 164 in der Außenfläche 162 des Innenbereichs 136 erstreckt sich in einer vorbestimmten Konfiguration, um einen Kühlungsfluid-Strömungskanal 166 zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich 136 und dem Außenbereich 138 von einem Kühlungsfluideinlaß 168 und einem Kühlungsfluidauslaß 170 erstreckt, wobei beide sich durch den Außenbereich 138 jeweils zu Zuführ- und Rückführleitungen 172, 174 hin in die Hohlraumplatte 74 erstrecken. In dieser Ausführungsform ist der Außenbereich 138 des Hohlraumeinsatzes 10 länger als der Innenbereich 136, um auch darin den Angusseinsatz 64 aufzunehmen.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 2 und 3 beim Beschreiben des Verfahrens der Herstellung des Hohlraumeinsatzes 10 entsprechend der Erfindung. Zuerst werden der Innenbereich 136, der Außenbereich 138 und der Basisbereich 140, die in Fig. 2 zu sehen sind, aus Stahl gefertigt, wobei die Nut 164 so geformt ist, dass sie eine turbulente Strömung erzeugt, die sich in der Außenfläche 162 des Innenbereichs 136 erstreckt.
Dann wird eine Raupe eines Nickellegierungshartlotklebstoffs um den kreisförmigen Sitz 150 in dem Basisbereich 140 aufgebracht, und der Innenbereich 136, der Außenbereich 138 und der Basisbereich werden montiert, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Eine andere Raupe eines Nickellegierungshartlotklebstoffs wird um das vordere Ende 176 des Innenbereichs 136 aufgebracht. Der montierte Innenbereich 136, Außenbereich 138 und Basisbereich 140 werden dann allmählich in einem Vakuumofen auf eine Temperatur von etwa 1051,7ºC (1.925º F) erhitzt, was oberhalb des Schmelzpunktes der Nickellegierung ist. Wenn der Ofen erhitzt wird, wird er auf einen relativ hohen Unterdruck luftleer gemacht, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff abzuleiten und dann teilweise mit einem Inertgas, wie z. B. Argon oder Stickstoff wiederzubefüllen. Wenn der Schmelzpunkt der Nickellegierung erreicht wird, schmilzt sie und fließt durch die Kapillarwirkung zwischen die Innen- und Außenbereich 136, 138 und den Basisbereich 140, um einstückig die drei Bereiche zusammen hartzulöten, um den integrierten einteiligen Hohlraumeinsatz 10, der in Fig. 3 gezeigt ist, zu bilden. Das Hartlöten auf diese Weise in dem Vakuumofen schafft eine metallurgische Verbindung zwischen diesen, um die Festigkeit des Hohlraumeinsatzes 10 zu maximieren und um eine Leckage des Kühlungsfluids aus dem Kühlungsfluid-Strömungskanal 166 zu verhindern.
Bei der Verwendung wird, nachdem das System, wie in Fig. 1 gezeigt, montiert wurde, elektrischer Strom an die Heizelemente 24, 38 angelegt, um die Düsen 12 und das Schmelzeverteilungs-Verteilerstück 22 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu erhitzen. Ein geeignetes Kühlungsfluid, wie z. B. Wasser, wird durch Pumpen (nicht gezeigt) durch die Kuhlohren 36 in der Gießform 16 und die Leitungen 76 in der Hohlraumplatte 74, die zu den Angusseinsätzen 64 führen, zirkuliert. Üblicherweise wird ein Reinigungs Kühlungsfluid, wie z. B. Glykol, in die Kühlkreislaufsysteme durch die Zuführ- und Rückführleitungen 112, 114 gepumpt, um durch die Formkerne 70 und durch die Zuführ- und Rückführleitungen 172, 174 zu zirkulieren und um durch die Hohlraumeinsätze 10 zu zirkulieren. Unter Druck stehende Schmelze aus der Formmaschine (nicht gezeigt), wird dann entsprechend eines vorbestimmten Spritzgießzyklus in den zentralen Einlass 54 des Schmelzedurchlasses 52 des Schmelzeverteilungs-Verteilerstücks 22 eingeführt, von wo es durch die zentrale Schmelzebohrung 58 in jede der beheizten Düsen 12 und die zweiteiligen Düsendichtungen 60 und durch die Angussöffnungen 62 fließt, um die Hohlräume 66 zu füllen. Nachdem die Hohlräume 66 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck zum Verdichten vorübergehend gehalten und dann gelöst. Nach einer kurzen Kühlperiode wird die Gießform 16 geöffnet, um das Erzeugnis auszustoßen. Nach dem Ausstoßen wird die Gießform 16 geschlossen und der Spritzgussdruck wird wieder auf dem wiederbefüllten Hohlraum 66 angelegt. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Zykluszeit wiederholt, die von der Größe der Hohlräume 66 und der Art des Materials, das gegossen wird, abhängt.
Während die Beschreibung des gekühlten Hohlraumeinsatzes 10, der den Kühlungsfluid- Strömungskanal 166 aufweist, der sich zwischen deh integrierten Innen- und Außenbereichen 136, 138 erstreckt, unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform erfolgte, ist es augenscheinlich, dass verschiedene andere Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie das für den Fachmann verständlich ist und wie sie in den folgenden Patentansprüchen vorgesehen ist.

Claims

1. Eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraum (66) mit einer Außenfläche (160) aufweist, der sich in einer Gießform (16) erstreckt, und einen hohlen Hohlraumeinsatz (10) aufweist, der eine Innenfläche (158) aufweist, der in der Gießform (16) montiert ist, wobei die Innenfläche (158) des Hohlraumeinsatzes (10) zumindest einen Bereich der Außenfläche (160) des Hohlraums (66) bildet,

dadurch gekennzeichnet; dass der Hohlraumeinsatz (10) zumindest einen hohlen Innenbereich (136) und einen hohlen Außenbereich (138) aufweist, die einstückig miteinander verbunden sind, der Außenbereich (138) eine Innenfläche (144) und der Innenbereich (136) eine Außenfläche (162) aufweist, wobei der Innenbereich (136) in den Außenbereich (138) eingepasst ist, so dass die Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) benachbart zu der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) ist, wobei eine der Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) und der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) darin eine Nut (164) aufweist, um einen Kühlungsfluid- Strömungskanal (166) zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich (136) und dem Außenbereich (138) von einem Kühlungsfluideinlaß (168) zu einem Kühlungsfluidauslaß (170) in einer vorbestimmten Konfiguration um den Hohlraum (66) herum erstreckt.

2. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Andere Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) und Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) des Hohlraumeinsatzes (10) im Allgemeinen zylindrisch sind.

3. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nut (164) sich in die Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) des Hohlraumeinsatzes (10) erstreckt.

4. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hohlraumeinsatz (10) langgestreckt ist und sich um einen langgestreckten zentralen Formkem (70) erstreckt, der eine Außenfläche (82) aufweist, wobei der Hohlraum (66) langgestreckt ist, eine Innenfläche (92) aufweist und sich zwischen dem langgestreckten zentralen Formkem (70) und dem langgestreckten Hohlraumeinsatz (10) erstreckt, wobei die Außenfläche (82) des zentralen Formkems (70) zumindest einen Bereich der Innenfläche (92) des langgestreckten Hohlraums (66) bildet.

5. Gießformhohlraum-Kühlsystem für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend:

eine Gießform-Formkernplatte (98); und

eine Gießform-Hohlraumplatte (74);

dadurch gekennzeichnet, weiter umfassend:

einen im Wesentlichen zylindrischen Gießform-Hohlraumeinsatz (10), der in der Gießform-Hohlraumplatte (74) angeordnet ist, wobei der Gießform-Hohlraumeinsatz (10) zumindest zwei metallurgisch miteinander verbundene Teile umfasst, die einen Gießformhohlraum-Kühlkanal (166) begrenzen.

6. Gießformhohlraum-Kühlsystem nach Anspruch 5, wobei der Kühlkanal (166) so konfiguriert ist, dass er eine turbulente Strömung verursacht.

7. Gießformhohlraum-Kühlsystem nach Anspruch 5, wobei der Kühlkanal (166) einen Einlass (168) und einen Auslaß (170) aufweist, die auf der gleichen Seite des Gießform-Hohlraumeinsatzes (10) angeordnet sind.

8. Gießformhohlraum-Kühlsystem nach Anspruch 5, wobei ein Gießformhohlraum-Angusseinsatz zumindest zwei metallurgisch verbundene Teile umfasst, und wobei ein Außenteil des Gießform-Hohlraumeinsatzes (10) auch der Außenteil des Gießform-Angusseinsatzes (64) ist.

9. Verfahren zum Verbessern der Kühlwirksamkeit eines Gießformhohlraumes (66) bei einer Spritzgießvorrichtung, um die Zykluszeit zu vermindern, die Schritte umfassend:

Vorsehen einer Gießform-Formkemplatte (98); und

Vorsehen einer Gießform-Hohlraumplatte (74);

dadurch gekennzeichnet, weiter die Schritte umfassend:

Vorsehen eines unabhängigen Gießform-Hohlraumeinsatzes (10), der in der Gießform-Hohlraumplatte (98) angeordnet ist; und

Vorsehen eines Kühlkreislaufes (166, 168, 170) innerhalb des Gießform- Hohlraumeinsatzes (10), um eine turbulente Strömung des Kühlmittels um den Gießformhohlraum (66) herum zu erzeugen.