DE8110364U1 - "heisskanalspritzduese" - Google Patents

Description

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Franz Neymeyer z 15 Patentanwalt Haselweg 2O Ne/me

7780 VILLINGEN 24

2.4.1981

Anm.:ZH-Normalien GmbH, Formgestelle für Spritzwerkzeuge, 7730 Villingen-Schwenningen
und
Firma Ing. Gerhard Dekorsy, Kunststoffe, 7760 Radolfzell

Bezeichnung: Heißkanalspritzdüse

Die Neuerung betrifft eine Heißkanalspritzdüse für eine KunststoffSpritzgießmaschine, bei welcher in einem im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper ein koaxial verlaufender, vom plastifizierten Kunststoff durchflossener und in einer im Durchmesser kleineren Düsenaustrittsöffnung mündender Zufuhrkanal angeordnet ist und in welchem in radialem Abstand vom Zufuhrkanal wenigstens ein elektrisches Heizelement in einem seiner Form entsprechenden Hohlraum sowie ein Thermofühler untergebracht sind, deren Anschlußleitungen durch eine seitliche, im wesentlichen radial verlaufende Öffnung nach außen geführt sind.

Bei einer bekannten Heißkanalspritzdüse dieser Art (DE-PS 25 39 785) ist in einem hohlzylindrischen, mit einer Düsenaustrittsöffnung versehenen Düsenkörper ein rohrförmiger als separates Bauteil hergestellter Düsenkern koaxial angeordnet, der auf seinem Aussenmantel ein ringförmiges elektrisches Heizelement trägt. Dieser Düsenkern ragt mit

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einem konusförniigen Ende, das wenigstens zwei Öffnungen für den Durchtritt des plastifizierten Kunststoffes aufweist, in die Düsenaustrittsöffnung des Düsenkörpers. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Erwärmung der zur Düsenaustrittsöffnung hin fließenden Kunststoffmasse und eines minimalen Wärmeverlustes, ist der Düsenkern an seinem der Düsenaustrittsöffnung benachbarten Ende mit einer kegelig abgeschrägten Schulter versehen, der auf einem Innenkonus des Düsenkörpers aufsitzt. An seinem der Düsenaustrittsöffnung abgekehrten Ende weist der Düsenkern eine konische Stirnfläche auf, die mit einer komplementären, konischen Fläche eines mit dem Düsenkörper verschraubbaren, mit einer in den zentralen Innenraum des Düsenkerns übergehenden Bohrung versehenen Deckel zusammenpaßt. Bei aufgeschraubtem Deckel ist der Düsenkern zwischen der kegeligen Schulter und der konischen Stirnfläche zentriert und abgedichtet im Düsenkörper fest eingespannt. Der Aussendurchmesser des Düsenkerns und der Innendurchmesser des Düsenkörpers sind so aufeinander abgestimmt, daß zwischen dem Düsenkern und dem Düsenkörper ein ringförmiger, das Heizelement des Düsenkerns zum Düsenkörper hin wärmeisolierend umgebender Luftspalt besteht. Die Wand des Düsenkörpers weist einen zum deckelseitigen Ende hin offenen, in eine Gewindebohrung übergehenden Schlitz zur Einführung elektrischer Ansehlußleitungen für das Heizelement auf, und die eingeführten Ansehlußleitungen sind mittels einer sie umgebenden Schraubbuchse in· der Gewindebohrung befestigt. Das Thermo-

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element, das zur Steuerung der Kunststofftemperatur dient, ist unmittelbar am Düsenkern angeordnet. Seine Anschlußleitungen sind ebenfalls durch den Schlitz und die Schraubbuchse aus dem Düsenkörper herausgeführt.

Eine andere bekannte Heißkanalspritrdüse (DD-PS 107 633) weist einen jeweils aus ζλνβί hülsenförmigen Teilen gebildeten Düsenkörper und Düsenkern auf. Zwischen diesen beiden Teilen

sind jeweils Heizelemente angeordnet. Dadurch, daß der DUsen-I

kern den Düsenkörper innwendig auf einer verhältnismäßig großen Fläche berührt, treten große Wärmeverluste auf. Ausserdem nimmt der Aufbau dieser Düse verhältnismäßig viel Platz in Anspruch, und es sind mehrere Heizelemente vorgesehen, deren Auswechslung wegen der zahlreich vorhandenen Zuleitungen schwierig ist.

Um die Wärmeverluste klein zu halten ist es bereits bekannt, die Kontaktflächen zwischen einem Heißkanalblock und einem Werkzeug klein zu halten ("Plastverarbeiter" 1972, S. 641, 642)

Bei einer anderen bekannten Heißkanalspritzdüse, bei welcher der Zufuhrkanal unmittelbar in einen im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper in Form einer konzentrischen Bohrung eingearbeitet ist, sitzt das Heizelement, das die Form einer 1

Manschette aufweist, unmittelbar auf der äusseren Mantelfläche des zylindrischen Düsenkörpers. Diese Art von Heißkanalspritzdüsen hat sich jedoch wegen der zu großen Wärmeverluste und

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wegen des verhältnismäßig großen radialen Abstandes zwischen dem Heizelement und dem Zufuhrkanal in der Praxis nicht gut bewährt, obwohl es üblich ist, die Bohrung in der Spritzgußform, in welche die Heißkanaldüse gewöhnlich eingesetzt wird, im Durchmesser so groß zu wählen, daß zwischen der Wandung bzw. dem Heizelement der Heißkanalspritzdüse und der Innenwand dieser Bohrung ein angemessener Abstand besteht.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde eine Heißkanalspritzdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits einfacher herstellbar ist als die vorerwähnten mehrteiligen Düsen, bei der die Heizelemente möglichst nahe am Zufuhrkanal sitzen und eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erzeugen und bei der die Värmeverluste minimal gehalten werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Neuerung dadurch, daß bei einem Düsenkörper, in dem der Zufuhrkanal in Form einer bis zur Düsenaustrittsöffnung reichenden Bohrung unmittelbar eingearbeitet ist, in wenigstens zwei exzentrisch zum Zufuhrkanal angeordneten und parallel zu diesem verlaufenden Steckbohrungen jeweils ein stabförmig-zylindrisches, elektrisches Heizelement untergebracht ist, dessen Aussendurchmesser zumindest annähernd gleich groß ist wie der Innendurchmesser der Steckbohrung.

In weiterer Ausbildung der Neuerung ist vorgesehen, daß der

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Thermofühler als zylindrischer Stab ausgebildet in einer seinem Durchmesser angepaßten aehsparallelen Bohrung des | Düsenkörpers untergebracht ist, welche exzentrisch zum Zufuhrkanal zwischen den beiden Steckbohrungen der stab-

fb'rmigen Heizelemente angeordnet ist. I

Gegenüber den eingangs erwähnten mehrteiligen Düsenarten,

bei denen der Zufuhrkanal in einem besonderen rohrförmigen Düsenkern untergebracht ist, läßt sich die neuerungsgemäße Heißkanalspritzdüse wesentlich einfacher und billiger herstellen. Darüberhinaus hat sie den Vorteil, daß sie aufgrund ihres größeren Materialvolumens eine wesentlich größere Värmeaufnahmekapazität besitzt und somit auch in der Lage ist die eingestellte Schmelztemperatur gleichmäßiger zis halten. Hinzu kommt, daß sich die stabfÖrmig-zylindrischen Heizelemente nahe am Zufuhrkanal anbringen lassen und sich über eine längere axiale Strecke erstrecken können.

Während es in vielen Fällen ausreicht eine solche Heißkanalspritzdüse mit kleiner Flächenberührung in die gerade benutzte Spritzgußform einzusetzen, um den Wärmeverlust genügend gering zu halten, ist in weiterer Ausbildung der Neuerung vorgesehen, daß die äußere Mantelfläche des Düsenkörpers wenigstens teilweise mit einem wärmeisolierenden Schutzmantel versehen ist. Dieser Schutzmantel kann beispielsweise aus einer Polyfluorethylen-Schicht, aus einer Keramik-Schicht oder aus einer Keramik-Glassfhicht bestehen, die bekanntlich

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hervorragende Wärmeisolationseigens chaf ten aufweisen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Neuerung sind Gegenstand der Ansprüche k und 5.

Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Neuerung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 Einen Querschnitt einer neuerungsgemäßen Heißkanalspritzdüse

Fig. 2 Einen Schnitt II - II aus Fig. 1 Fig. 3 Einen Schnitt III - III aus Fig. i

Die in der Zeichnung dargestellte Heißkanalspritzdüse besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Düsenlcörper mit einer zentralen Axialbohrung 2 als Zufuhrkanal. An seinem einen Ende besitzt der Düsenkörper i eine zylindrische Durchmessererweiterung 3_} deren stirnseitige Endfläche k kegelig ausgebildet ist und in einem zylindrischen Zentrierbund 5 endet. Das gegenüberliegende Ende besitzt ebenfalls eine kegelstumpfartige Stirnfläche 6, die in einem zylindrischen Ansatz 7 endet. In diesem zylindrischen Ansatz befindet sich die Dusenauslaßöffnung 8, in welche die als Zufuhrkanal dienende Bohrung 2'mündet. Die Schnittansicht der Fig. 1 entspricht der Schnittlinie T-I aus Fig. 3. Exzentrisch zur Bohrung 2 und im bezug auf diese diametral gegenüberliegend sind in den Düsenkörper 1 von der Stirnseite k her zwei Steckbohrungen 9 und 10 eingearbeitet, die achsparallel zur Bohrung 2 verlaufen und die auf der gegenüber-

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liegenden Seite in im Durchmesser kleinere Bohrungen 11 und 12, welche auf der Stirnseite offen sind, münden. In den Steckbohrungen 9 und 10 befindet sich jeweils ein stabförmig-zylindrisches Heizelement 13 bzw. 14, auf deren Durchmesser die Durchmesser der Steckbohrungen 9 und iO so abgestimmt sind, daß die Heizelemente 13 und 14 möglichst über den ganzen Umfang Fläehenberührung mit der Bohrungswand haben, daß sich aber andererseits die Heizelemente etwa nach der Art eines leichten Schiebesitzes in die Steckbohrungen 9 und 10 einführen bzw. aus diesen heraus schieben lassen. Damit die Heizelemente 13 und 14 beim Herausnehmen aus den Steckbohrungen 9 und 10 nicht an ihren elektrischen Zuleitungen 15 bzw. 16 gezogen werden müssen, kann durch die beiden Bohrungen 11 und 12 ein stabförmiges Hilfswerkzeug eingeführt werden, mit welchem die Heizelemente 13 und aus den Steckbohrungen 9 und 10 herausgeschoben bzw. gestoßen werden können.

In einer etwa auf dem gleichen Radius wie die Steckbohrungen 9 und 10 liegenden ebenfalls achsparallelen Bohrung 17, die im Düsenkörper 1 gegenüber den beiden Steckbohrungen 9 und 10 um 90° versetzt angeordnet ist, befindet sich ein ebenfalls stabförmiger Thermofühler 18, der zur Steuerung der Heizelemente 13 und 14 dient. Zum Herausführen der elektrischen Anschlußleitungen 15 und 16 der beiden Heizelemente 13 und 14 sowie der Anschlußleitungen 19 des Thermofühlers 18 aus dem Düsenkörper 1, ist in eine sich

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in der Erweiterung 3 befindenden radialen Gewindebohrung eine Führungshülse 21 eingeschraubt, durch welche die elektrischen Anschlußleitungen 15» 16 und 19 nach aussen geführt sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist diese radiale Gewindebohrung 20 in der zwischen den beiden Steckbohrungen 9 und 10 liegenden und durch die Achse der Bohrung 17 führenden Symmetrieebene angeordnet. Von der Stirnseite k des Düsenkörpers 1 her ist eine halbkreisförmige Nut 22 eingearbeitet, welche die beiden Steckbohrungen 9 und 10 mit der Gewindebohrung 20 verbindet, und in welcher die elektrischen Anschlußleitungen 15 und 16 geführt sind.

Auf die kegelförmige Stirnfläche k ist ein am Zentrierbund zentrierter, mit einem entsprechenden Innenkonus versehener Deckel 23 aufgesetzt, der mittels Schrauben 2k am Düsenkörper 1 befestigt ist.

Es ist aus der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnung erkennbar, daß die gesamte Heißkanalspritzdüse praktisch aus einem einzigen Teil besteht, wenn man vom Deckel 23 und den beiden Schrauben 2h absieht und sowohl die Heizelemente 13 und 1*1 als auch den Thermofühler 18 als ohne hin unverzichtbare Bauteile betrachtet. Ein solcher Düsenkörper 1 läßt sich sehr einfach und somit auch billig herstellen. Zur Verminderung der möglicherweise eintretenden Avärmeverluste, die insbesondere durch Abstrahlung oder unmittelbaren Berührungsübergang auf benachbarte Metallteile entstehen

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können, ist es zweckmäßig, wenn zumindest der Teil mit dem kleineren Aussendurchmesser des Düsenkörpers vollständig mit einem wärmeisolierenden Schutzmantel versehen ist, der z. B. aus Polyfluorethylen, aus einem Keramikbelag oder aus einem Keramik-Glasbelag bzw. einer Schutzhülse aus einem solchen Werkstoff versehen wird.

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Claims (1)

1. Schutzanspriiche

   1. Heißkanalspritzdüse für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine, bei welcher in einem im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper ein koaxial verlaufender, vom plastifizierten Kunststoff durchflossener und in einer im Durchmesser kleineren Düsenaiistrittsöffnung mündender Zufuhrkanal angeordnet ist und in welchem in radialem Abstand vom Zufuhrkanal wenigstens ein elektrisches Heizelement in einem seiner Form entsprechenden Hohlraum sowie ein Thermofühler untergebracht sind, deren Anschlußleitungen durch eine seitliche im wesentlichen radial verlaufende Öffnung nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Düsenkörper (l) in den der Zufuhrkanal in Form einer bis zur Düsenaustrittsöffnung (8) reichenden Bohrung (2) unmittelbar eingearbeitet ist, in wenigstens zwei exzentrisch zum Zufuhrkanal (2) angeordneten und parallel zu diesem verlaufenden Steckbohrungen (9, 10) jeweils ein stabförmig-zylindrisches, elektrisches Heizelement (l3j l'O untergebracht ist, dessen Aussendurchmesser zumindest annähernd gleich sind wie die Innendurchmesser der Steckbohrungen (9, 10).

   2. Heißkanalspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermofühler (18) als zylindrischer Stab ausgebildet in einer seinem Durchmesser angepaßten achsparallelen Bohrung (17) des Diisenkörpers (l) untergebracht ist,

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   welche exzentrisch zum Zufuhrkanal (2) zwischen den beiden Steckbohrungen (9, 10) der stnbförmigen Heizelemente (l3f 1*0 angeordnet ist.

   3· Heißkanalspritzdüse nach Anspruch 1 und 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Düsenkörpers (l) wenigstens teilweise mit einem wärmeisolierenden Schutzmantel versehen ist.

   . Heißkanalspritzdüse nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet j daß die Steckbohrungen (9, 10) der stabförmigen Heizelemente (l3, 14) und die Bohrung (17) des Thermofühlers (l8) auf der der Düsenaustrittsöffnung gegenüberliegenden Stirnseite (k) des Düsenkörpers (l) durch einen auf einem Zentrieransatz (5) zentrierten Deckel (23) abgedeckt sind.

   5. Heißkanalspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Steckbohrungen (9, to) der stabförmigen Heizelemente (13, Ik) auf der der Düsenauslaßöffnung (5) zugekehrten Seite des Düsenkörpers (l) in stirnseitig offene Bohrungen (ll, 12) kleineren Durchmessers münden.