Schmelzvorrichtung für thermoplastische Stoffe mit einer elektrisch beheizten
Schmelzkammer.
Die zur Verarbeitung von thermoplastisehen Stoffen dienenden Spritzpressmaschi- nen, insbesondere solche für höhere Leistungen, weisen Schmelzvorrichtungen auf, die an den Innenwänden ihrer Vorwärme- oder Schmelzkammern mit verschiedenartig gestalteten, die Heizfläche vergrössernden und das Schmelzen des Materials erleichternden Rippen versehen sind. Elektrisch beheizte Schmelzvorriehtungen dieser Art haben an ihrem Umfange und an der Oberfläche entsprechend verteilte Heizkörper, welche die Wärme jeweils an die betreffenden Stellen liefern, wo sie eben verbraucht wird. Derartige Sehmelzvorrichtungen eignen sich besonders für die gegen tberhitzung weniger empfindlichen Stoffe.
Dabei muss die Schmelzvorrichtung für erhebliche Drucke gebaut sein, welche zum Herauspressen des nicht immer gleichmässig geschmolzenen und an manchen Stellen noch verhältnismässig starr gebliebenenMaterials nötig sind, da noch keine Vorkehrungen getroffen sind, um die an einer Stelle bereits geschmolzene Masse ohne Rücksicht auf deren Zustand auf andere Stellen abzuführen. Ausserdem enthalten die bisherigen Schmelzvorrichtungen einen be trächtlichen Vorrat von dem zum Schmelzen vorbereiteten Material, was ein Zersetzen von solchen thermoplastischen Stoffen zur Folge haben kann, welche ein längeres Warmhalten nicht vertragen, wie es z.
B. beim Spritzen von Stücken vorkommt, die einen kleineren Inhalt haben, als eben der Grösse der Schmelzkammer entspricht.
Derartige i ilbelstände sollten durch An- wendung einer Dampf- oder Warmwasserbeheizung abgeschafft werden, bei welcher keine überhitzten Stellen vorkommen. Dafür treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten, vorwiegend bei höheren Temperaturen, z. B. über 2000 C, wegen der grossen dabei nötigen Dampfdrucke auf.
Den Erfindungsgegenstand bildet eine Scllmelzvorrichtung für thermoplastische Stoffe mit einer elektrisch beheizten Schmelzkammer, die dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Schmelzkammer mit einem Hohlraum in Form eines Kegelstumpfes ausgestattet ist, um welchen herum in der Wandung der Kammer ein Kranz von Bohrungen vorgesehen ist, welche durch in deren Länge verlaufende Schlitze mit dem zentralen Hohlraum in Verbindung stehen.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht, wobei Abb. 1 einen axialen Schnitt durch die Schmelzkammer und Abb. 2 einen teilweisen Grundrisssehnitt nach Linie II-II der Abb. 1 darstellt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Sehmelz. kammer 1, die oben einen Befesti gungsfianseh 2 trägt, mit einem zylindrischen Pressraum 3 versehen, in welchem beim Pressen der Kolben 4 gedrückt wird. Der Pressraum geht unten in einen verjüngten Hohlraum 5 von Kegelstumpfform über. Am Umfange dieses Hohlraumes ist eine Reihe von Kanälchen 6 angeordnet, die in Mantellinien eines Kegels von einem kleineren Öffnungswinkel oder bei kleineren Schmelzkammern in Mantellinien eines Zylinders, das heisst eines Kegels von Nullöffnungswinkel, gebohrt sind. Das zwischen diesen Kanälchen 6 und dem Innenraum 5 der Schmelzkammer verbleibende Metall der Wandung ist durch schmale Schlitze 7 durchgebrochen.
Die Ka nälchen 6 münden unten in eine Spritzdüse 8 ein, welche in die Schmelzkammer vorzugsweise eingeschraubt ist.
Die Schmelzkammer 1 ist aus einem festen Metall, z. B. aus Stahl, hergestellt, und ihre Wände haben gerade nur die der Höchstbeanspruchung entsprechende Dicke, damit sie den Wärmedurchgang womöglich rasch vermitteln.
Als Heizquelle dient ein aussen an der Schmelzkammer fest angebrachter, zweckmässigerweise angegossener Ring 9 aus einem g'ut wärmeleitenden Metall, wie Aluminium, in welchem in entsprechenden Aussparungen 10 stabförmige Heizpatronen oder dergleichen angeordnet sind; gegebenenfalls ist der Ring anstatt dessen mit einem aussen anliegenden Heizbande 11 versehen.
Die von der elektrischen Heizung gelieferte Wärme wird zunächst von dem Ringe 9 übernommen, der eine bessere Wärmeleitfähigkeit besitzt als die Schmelzkammer 1 und die Wärme in die stählerne Wand derselben gleichmässig an die meist gekühlten Stellen abgibt. Wenn nämlich ein Material behandelt wird, bei dem die Temperatur des Erwei chungspunktes irnd die Spritztemperatur sehr verschieden sind, so wird die Wärme verhältnismässig gleichförmig in der ganzen Länge der Schmelzkammer verbraucht. Bei einem 1\material hingegen, welches auf einmal ohne vorhergehendes Erweichen schmilzt, ist der Wärmeverbranch am grössten oben in der Schmelzkammer, wo der Umfang grösser ist.
Der Kolben 4 bewirkt auch einen grösseren Wärmeübergang in dem Ringe 9 von unten nach oben und verhindert auf diese Weise das Überhitzen der Masse in den untern Teilen der Kammer.
Bei Verarbeitung eines Materials, welches keine länger dauernde Erwärmung auf eine höhere Temperatur verträgt, wird der Spritzkolben 4 mit einem kegelförmigen Aufsatz 12 versehen, der einen grossen Teil des kegelförmigen Hohlraumes 5 ausfüllt, so dass in der Schmelzkammer beim Betriebe eben nur die unumgänglich notwendige Menge von Ma- terial enthalten ist (Abb. 1, rechte Hälfte).
Die Einrichtung gemäss der Erfindung arbeitet wie folgt:
Das thermoplastische Alaterial wird in den zylindrischen Presseraum 3 eingesehüttet, wo es mit dem Kolben 4 zusammengedrüekt und in den kegelförmigen Hohlraum 5 verdrängt wird. In Berührung mit den heissen Wandungen des geheizten Zylinders wird das Ma- terial weich, ja sogar geschmolzen. Das so plastisch gewordene Material drückt sich in die Kanälehen 6 ein, wo es vollständig schmilzt und dann leicht zu der Düse 8 langen kann.
Ausserdem schmilzt auch das Material an der ganzen Innenwand des Hohlraumes 5 und geht in den tieferen Lagen durch die Schlitze 7 ebenfalls in die Wanäl- chen 6 über. Diese nach unten sich verlängernden Schlitze 7 leisten einen zunehmenden Widerstand dem hindurehfliessenden Ma- terial, so dass der Abfluss in den Kanälehen 6 leichter vor sich gehen kann.
Das ansonsten schwierige Problem der Beheizung lässt sich also bei dem Erfindungs- gegenstand auch durch die gewöhnliche elektrische Beheizung bewältigen, da das Material beim Durchgang durch die Sehmelzkammer einen viel geringeren Widerstand übevindcn muss. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, dass bei der neuen Sehmelzkammer mit den7 Düsendruck von 200 kglem2 ein Druck von 350 bis 400 kg/cm- am Presskolben genügt, während die bisher üblichen Schnielzkammerii mit einem Kolbendruck von 1000 bis 1500 kg/cm rechnen mussten.
Melting device for thermoplastic materials with an electrically heated
Melting chamber.
The transfer molding machines used for processing thermoplastic materials, especially those for higher outputs, have melting devices which are provided on the inner walls of their preheating or melting chambers with ribs of various designs that enlarge the heating surface and facilitate the melting of the material. Electrically heated melting devices of this type have heating elements that are appropriately distributed around their circumference and on the surface and which deliver the heat to the relevant points where it is consumed. Such melting devices are particularly suitable for materials that are less sensitive to overheating.
The melting device must be built for considerable pressures, which are necessary for pressing out the material, which is not always evenly melted and which has remained relatively rigid in some places, since no precautions have yet been taken to remove the mass that has already melted in one place regardless of its condition to discharge other bodies. In addition, the previous melting devices contain a considerable supply of the material being prepared for melting, which can result in the decomposition of such thermoplastics that cannot tolerate prolonged warming, as is the case, for.
B. occurs when injecting pieces that have a smaller content than the size of the melting chamber.
Such debris should be eliminated by using steam or hot water heating, which does not result in overheated areas. However, there are considerable difficulties, mainly at higher temperatures, e.g. B. over 2000 C, because of the large vapor pressures required.
The subject matter of the invention is a melting device for thermoplastic materials with an electrically heated melting chamber, which is characterized in that this melting chamber is equipped with a cavity in the form of a truncated cone, around which a ring of bores is provided in the wall of the chamber, which through in the longitudinal slots of which are in communication with the central cavity.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is schematically illustrated in the drawing, FIG. 1 showing an axial section through the melting chamber and FIG. 2 showing a partial plan section along line II-II in FIG.
As can be seen from the drawing, the Sehmelz. chamber 1, which carries a fastening gungsfianseh 2 above, provided with a cylindrical pressing chamber 3, in which the piston 4 is pressed when pressing. The pressing space merges at the bottom into a tapered cavity 5 of truncated cone shape. At the periphery of this cavity there is a row of small channels 6 which are drilled in surface lines of a cone with a smaller opening angle or, in the case of smaller melting chambers, in surface lines of a cylinder, that is to say a cone with a zero opening angle. The metal of the wall remaining between these small channels 6 and the interior 5 of the melting chamber is broken through through narrow slots 7.
The channels 6 open at the bottom into a spray nozzle 8, which is preferably screwed into the melting chamber.
The melting chamber 1 is made of a solid metal, e.g. B. made of steel, and their walls just have the thickness corresponding to the maximum load, so that they can convey the heat transfer quickly.
A heat source is a fixedly attached to the outside of the melting chamber, suitably cast-on ring 9 made of a good heat-conducting metal such as aluminum, in which rod-shaped heating cartridges or the like are arranged in corresponding recesses 10; if necessary, the ring is provided with a heating band 11 lying on the outside instead.
The heat supplied by the electric heater is initially taken over by the ring 9, which has a better thermal conductivity than the melting chamber 1 and emits the heat in the steel wall of the same evenly to the mostly cooled points. If a material is treated in which the temperature of the softening point and the injection temperature are very different, the heat is consumed relatively uniformly over the entire length of the melting chamber. In the case of a material, on the other hand, which melts all at once without previous softening, the heat consumption is greatest at the top of the melting chamber, where the circumference is greater.
The piston 4 also causes a greater heat transfer in the ring 9 from bottom to top and in this way prevents overheating of the mass in the lower parts of the chamber.
When processing a material that cannot withstand prolonged heating to a higher temperature, the injection plunger 4 is provided with a conical attachment 12, which fills a large part of the conical cavity 5, so that only the absolutely necessary amount in the melting chamber during operation of material is contained (Fig. 1, right half).
The device according to the invention works as follows:
The thermoplastic aluminum material is poured into the cylindrical press room 3, where it is compressed with the piston 4 and displaced into the conical cavity 5. In contact with the hot walls of the heated cylinder, the material becomes soft and even melts. The material that has become plastic in this way is pressed into the channels 6, where it melts completely and can then easily reach the nozzle 8.
In addition, the material also melts on the entire inner wall of the cavity 5 and also merges into the tubules 6 through the slits 7 in the lower layers. These downwardly lengthening slits 7 provide increasing resistance to the material flowing in, so that the drainage in the channels 6 can proceed more easily.
The otherwise difficult problem of heating can therefore also be overcome with the subject matter of the invention by the usual electrical heating, since the material has to withstand a much lower resistance when passing through the melting chamber. In practice it has been shown that with the new Sehmelzkammer with the nozzle pressure of 200 kg / cm2 a pressure of 350 to 400 kg / cm2 is sufficient on the plunger, while the previously usual Schnielz chambers had to reckon with a piston pressure of 1000 to 1500 kg / cm .