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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Spritzgießvorrichtung
und im Besonderen auf eine Eckenangussrichtung mit einer mechanisch
betätigten
Absperreinrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eckenanguss
ist in der Technik des Spritzgießens gut bekannt und bezieht
sich im Allgemeinen auf einen Prozess zum Spritzgießen eines
Teils, bei dem die Formangussöffnung
an einer Ecke oder einer Seite des Formhohlraums angeordnet ist
anstatt in der Mitte davon. Im Allgemeinen liegt die Achse entlang
der die Schmelze in einem Eckenangusssystem in die Formhohlräume strömt in einem
Winkel zu der Hauptachse der Düse.
Eckenanguss wird typischerweise bei Anwendungen eingesetzt, in denen die
Geometrie der Teile vorschreibt, dass die Angussöffnung nicht in der Mitte des
Teils angeordnet sein kann oder bei Anwendungen in denen es wünschenswert
ist, den durch die Formangussöffnung auf
dem Teil zurückgelassenen Überrest
zu verbergen.
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Heißläuferdüsen für Eckenangussanwendungen
verwenden mechanische Mittel, um eine Formangussöffnung zu öffnen und zu schließen, wie
beispielsweise eine bewegbare Ventilnadel anstatt die auch bekannten
thermischen Mittel. Ventilbetätigten Düsen wird
unterstellt, eine bessere Steuerung der Strömung des Materials durch die
Formangussöffnung
zu ermöglichen.
Jedoch gibt es weiterhin einen Bedarf in der Technik für verbesserte
ventilbetätigte Eckenangussdüsen.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Nach
einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Spritzgießvorrichtung
einen Verteiler mit einem Verteilerschmelzekanal, um einen Schmelzestrom von
unter Druck stehendem formbaren Material aufzunehmen, und mit mindestens
einer Düse
mit einem Düseschmelzekanal
der in Fluidverbindung mit dem Verteilerschmelzekanal steht, um
den Schmelzestrom von formbarem Material aufzunehmen. Die Düse weist
eine Öffnung
auf, die sich mit dem Düsenschmelzekanal
schneidet, wobei die Öffnung
eine Mittelachse aufweist, die in Bezug auf eine Mittelachse der
Düse in
einem Winkel steht. An einem Ende der Öffnung ist eine Düsenspitze
mit der Düse
verbunden. An einem der Düsenspitze
gegenüberliegenden
Ende der Öffnung
ist eine Ventilnadelbuchse mit der Düse verbunden. Eine Ventilnadel
erstreckt sich durch die Öffnung
und ist in der Ventilnadelbuchse verschiebbar, um eine Formangussöffnung zu öffnen und
zu schließen.
Ein Hauptaktuator ist mit der Ventilnadel verbunden, um die Formangussöffnung zu öffnen und
zu schließen.
Ein Düsenpositionierstück ist mit
der Düse
verbunden, um zum Anordnen der Düse
in Bezug auf die Formangussöffnung
diese an eine Seitenplatte anzupassen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Als
Beispiel werden nun Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 eine
teilweise Querschnittsansicht eines Bereichs einer Spritzgießvorrichtung
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 1 ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 2 ist;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 2 ist;
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5 der
in 3 gezeigten Ansicht ähnlich ist, wobei die Ventilnadel
entfernt ist;
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6 eine
teilweise Querschnittsansicht eines Bereichs einer Spritzgießvorrichtung
nach einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist;
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7 eine
teilweise Querschnittsansicht eines Bereichs einer Spritzgießvorrichtung
nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 7 ist;
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9 eine
Seitenansicht der Düse
aus 7 ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht der Düse
aus 7 ist; und
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11 eine
Querschnittsansicht eines Bereichs einer Spritzgießvorrichtung
nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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12 ist
eine Querschnittsansicht, die eine andere Ventilnadelbuchse nach
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Bezug
nehmend auf die Zeichnungen wird in 1 ein Bereich
einer Spritzgießvorrichtung 10 nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Spritzgießvorrichtung 10 umfasst einen
Verteiler 12 der beabstandet zwischen einer Rückenplatte 14 und
Formplatten 16 angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Verteiler 12 relativ zu den Formplatten 16 durch
einen Positionierring 20 angeordnet und ist von der Rückenplatte 14 mittels
Druckscheiben 18 beabstandet. Daher gilt der Verteiler 12 als
schwebend, was unten in weiteren Details beschrieben wird.
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Eine
Einspritzbuchse 22 erhält
einen Schmelzestrom von formbarem Material von einer Maschinendüse (nicht
gezeigt) und liefert die Schmelze durch einen Einlass 24 mit
einer Mittelachse 25 an einen Verteilerschmeizekanal 26.
Die Schmelze wandert durch den Schmelzekanal 26 und tritt
aus dem Verteiler 12 durch Verteilerauslässe 28 aus.
Der Verteiler 12 wird durch einen Verteilerheizer 30 beheizt,
wie beispielsweise einem elektrischen Widerstandsheizdraht, der
durch elektrische Verbinder (nicht gezeigt) mit einer Stromquelle
(nicht gezeigt) in Verbindung steht.
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Heißläuferdüsen umfassen
Düsenkörper 32, die
in entsprechenden Löchern 34 in
den Formplatten 16 aufgenommen sind. Während zwei Düsenkörper 32 gezeigt
sind ist es selbstverständlich,
dass die Spritzgießrichtung 10 ausgebildet
sein kann, um wie gewünscht
so viele oder so wenige Düsenkörper 32 aufzunehmen,
abhängig
von der speziellen Anwendung. Ein Düsenschmelzekanal 36 erstreckt
sich durch jeden Düsenkörper 32 und
steht in Verbindung mit dem Verteilerauslass 28, um die
Schmelze aufzunehmen. Die Düsenschmelzekanäle 36 weisen
jeweils eine Mittelachse 37 auf, die im Wesentlichen parallel
zu der Achse 25 des Einlasses 24 der Einspritzbuchse 22 ist.
Die Düsenkörper 32 werden durch
Düsenheizer 38 beheizt,
die elektrische Widerstandsheizdrähte sein können, die durch elektrische Verbinder
(nicht gezeigt) mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung
stehen. Die Düsenheizer 38 werden
als in einer äußeren Oberfläche des
Düsenkörpers 32 eingebettete
Heizelemente gezeigt, jedoch kann jede andere geeignete Art von
Düsenheizer
verwendet werden. Jede Düse 32 umfasst
weiter ein Thermoelement 40, das Temperaturmessungen der
Düse 32 oder
der Schmelze darin bereitstellt.
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Die
Düsenkörper 32 erstrecken
sich über
die Formplatten 16 hinaus und sind in entsprechende Löcher 42 aufgenommen,
die durch das Zusammenpassen der Seitenplatten 44 mit den
Hohlraumplatten 46 ausgebildet sind. Jede der Hohlraumplatten 46 weist
eine innere Oberfläche 48,
die eine äußere Oberfläche des
Formhohlraums 52 definiert, und eine äußere Oberfläche 54 auf, die ein
Teil des Lochs 42 zum Aufnehmen des Düsenkörpers 32 definiert. Ein
Hohlraumeinsatz 56 (gezeigt in verdeckten Linien) definiert
die innere Oberfläche
des Formhohlraums 52. Am Anfang eines Spritzgießzyklus
ist der Hohlraumeinsatz 56 in der durch die innere Oberfläche 48 der
Hohlraumplatten 56 definierten Öffnung positioniert; daher
wird während
des Spritzgießbetriebs
in dem Spalt oder Hohlraum 52, der zwischen der inneren
Oberfläche 48 der
Hohlraumplatte 46 und der äußeren Oberfläche des
Hohlraumeinsatzes 56 ausgebildet ist, ein Teil ausgeformt.
Während
nur ein Hohlraumeinsatz 56 gezeigt ist, ist es selbstverständlich,
dass zur gleichen Zeit ein oder mehrere Teile ausgebildet sein können, abhängig von
dem Design der Hohlraumeinsätze
und der Hohlraumplatten 46. Das bedeutet, dass jede Anzahl
und jedes Design von Hohlraumeinsätzen und Hohlraumplatten verwendet
werden können,
um jede Anzahl und Form von Formhohlräumen zu definieren.
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Zusätzlich zu
einem Bereich, der ein Teil der Löcher 42 für die Düsenkörper 32 ausbildet,
kann die äußere Oberfläche 54 jeder
Formhohlraumplatte 46 auch ein Bereich aufweisen, der gegen
eine entsprechende innere Oberfläche
der Seitenplatten 44 stößt. Die
Seitenplatten 44 und die Hohlraumplatten 46 weisen
jeweils eine hintere Endoberfläche
auf, die gegen eine entsprechende Endoberfläche der Formplatten 16 in
einer solchen Weise anliegt, dass die Löcher 34 der Formplatten 16 ausgerichtet
sind mit den Löchern 42,
die durch die Seitenplatten 44 und die Hohlraumplatten 46 ausgebildet
sind.
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Wie
genauer in den 3 und 5 gezeigt,
wird ein stromabwärtiges
Ende jedes Düsenkörpers 32 durch
eine querverlaufende Öffnung 58 dort
hindurch gebildet, die den Düsenschmelzekanal 36 schneidet.
Die Düsenspitze 60 und
Transferdichtung oder Spitzenhalter 62, der eine Dichtung
umfasst, sind mit einem Ende der querverlaufenden Öffnung 58 des
Düsenkörpers 32 verbunden.
In dieser Ausführungsform
sichert der Spitzenhalter 62 entfernbar die Spitze 60 an
dem Düsenkörper 32 und richtet
die Spitze 60 in Bezug auf eine Formangussöffnung 64 aus.
Die Düsenspitze 60 weist
einen ersten Schmelzekanalbereich 63a durch die Mitte der Düsenspitze 60 auf.
Der erste Schmelzekanalbereich 63a versorgt den zweiten
Schmelzekanalbereich 63b, der in einem ringförmigen Zwischenraum
zwischen der äußeren Oberfläche der
Düsenspitze 60 und
der inneren Oberfläche
des Spitzenhalters 62 durch in der Düsenspitze 60 eingeformte
seit liche Auslassöffnungen 66 ausgebildet
ist. Der zweite Schmelzekanalbereich 63b führt zu und
steht in Fluidverbindung mit der Formangussöffnung 64, die in der
Hohlraumplatte 46 ausgebildet ist. Die Strömung der
Schmelze von dem Düsenschmelzekanal 36 durch
die Formangussöffnung 64 wird
mit den gerichteten Pfeilen in 5 gezeigt.
Die querverlaufende Öffnung 58 weist
eine Mittelachse 65 auf, die sich durch die querverlaufende Öffnung 58 zur
Formangussöffnung 64 erstreckt,
die Achse 65 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 37 des
Düsenschmelzekanals 36.
Da die Formangussöffnung 64 notwendigerweise
senkrecht zu der Strömung
der Schmelze durch den Düsenschmelzekanal 36 ausgerichtet
ist, wird diese Anordnung im Allgemeinen als eine Eckenangussöffnung bezeichnet.
Die Düsenspitze 60 und
der Spitzenhalter 62 können
mit der querverlaufenden Öffnung 58 in
dem Düsenkörper 32 durch
jedes geeignete Verfahren verbunden sein, wie beispielsweise mittels
einer Gewindeverbindung (wie gezeigt) oder, zum Beispiel, in anderen
Ausführungsformen
durch Schweißen
oder Löten.
Ebenso, während
eine zweiteilige Düsenanordnung
(d. h. Düsenspitze 60 und
Spitzenhalter 62) gezeigt wurde, ist es selbstverständlich,
dass falls gewünscht
jede geeignete Spitzenanordnung, wie beispielsweise eine einteilige
Düsenspitze
verwendet werden kann.
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Eine
Ventilnadel 68 erstreckt sich durch die querverlaufende Öffnung 58 des
Düsenkörpers 32 bis
zu der Formangussöffnung 64.
Das vordere Ende der Ventilnadel 68 erstreckt sich durch
die Düsenspitze 60 und
den Spitzenhalter 62 bis zur Formangussöffnung 64. Abhängig von
der Anwendung und der gewünschten
Ausgestaltung kann die Spitze der Ventilnadel 68 zylindrisch
oder konisch sein.
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Jede
Ventilnadel 68 ist durch eine Ventilscheibe oder Ventilnadelbuchse 70 verschiebbar,
die in dem Ende der querverlaufenden Öffnung 58 gegenüber der
Düsenspitze 60 angeordnet
ist. Die Ventilnadelbuchse 70 ist mit einem geneigten Endbereich 72 ausgebildet,
der in der querverlaufenden Öffnung 58 an
dem Schnittpunkt mit dem Düsenschmelzekanal 36 sitzt,
um so einen fließenden Übergang bereitzustellen,
wenn die Schmelze von dem Düsenschmelzekanal 36 entlang
der Achse 37 in die Düsenspitze 60 und
die Formangussöffnung 64 entlang der
Achse 65 strömt.
Das gegenüberliegende
Ende der Ventilnadelbuchse 70 ist mit einem Kopfbereich 74 ausgebildet,
der gegen die äußere Oberfläche des Düsenkörpers 32 stößt und die
Ventilnadelbuchse 70 in der querverlaufenden Öffnung 58 anordnet.
Ein Düsenpositionierstück 76 ist
auf dem Kopfbereich 74 der Ventilnadelbuchse 70 angeordnet.
Das Düsenpositionierstück 76 ist
in einer entsprechenden in der Seitenplatte 44 ausgebildeten Öffnung aufgenommen,
um dadurch in Verbindung mit dem Spitzenhalter 42 den Düsenkörper 32 in
Bezug auf die Seitenplatten 44 anzuordnen. Die Verbindung
der Positionierdurchmesser zwischen dem Spitzenhalter 64 mit der
Hohlraumplatte 46, sowie die Verbindung der Positionierdurchmesser
zwischen dem Düsenpositionierstück 76 und
der Seitenplatte 44 stellen sicher, dass der Düsenkörper 32 in
seiner Position gehalten wird. Daher wirkt jede thermische Ausdehnung
des Düsenkörpers 32 durch
die Erwärmung
des Düsenkörpers 32 in
der Richtung der Mittelachse 37 des Düsenschmelzekanals 36 auf
die Einspritzbuchse 22. Die thermische Ausdehnung des Düsenkörpers 32 in
dieser Richtung ist als Folge der Druckscheiben 18 möglich. Wenn
der Düsenkörper 32 sich
aufwärts entlang
der Achse 37 ausdehnt, drückt der Verteiler 12 die
Druckscheiben 18 gegen die Rückenplatte 14. Wenn
der Düsenkörper 32 sich
abkühlt,
dehnen sich die Druckscheiben wieder bis zu ihrer Ruheposition aus
und drücken
den Verteiler 12 abwärts
gegen die hinteren Enden der Düsenkörper 32.
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Die
Ventilnadel 68 erstreckt sich von der querverlaufenden Öffnung 58 in
dem Düsenkörper 32 entlang
der Achse 65 nach außen.
Die Ventilnadel 68 wird durch einen Primär- oder
Hauptaktuator 80 betätigt,
der in einer angrenzend an die Seitenplatte 44 (siehe 2 und 4)
positionierte Aktuatorplatte 82 angeordnet ist. In der
vorliegenden Ausführungsform
umfasst der Aktuator 80 die Anordnung eines Zylinders 84 und
eines Kolbens 86. Der Kolben 86 weis einen Hauptkörperbereich
auf, der in das äußerste Ende
der Ventilnadel 68 eingreift. Weiter sichert eine Kolbenkappe 87 den
Kolbenkörper 86 und den
Kopf der Ventilnadel 68. Der Kolben 86 ist in
dem Zylinder 84 entlang der Achse 65 verschiebbar,
da zwischen dem Ende der Kolbenkappe 87 und dem in der Öffnung in
der Aktuatorplatte 80 vorgesehenen Ende des Zylinders 84 ein
Zwischenraumabstand D1 vorgesehen ist. Der Hauptaktuator 82 bewegt
die Ventilnadel 68 zwischen einer vollständig geschlossenen
Position, wie in 3 gezeigt, wobei das vorderste
Ende der Ventilnadel 68 sich durch die Formangussöffnung 64 erstreckt
und dadurch den Düsenschmelzekanal 36 und
den Spitzenschmelzekanal 63a, 63b verschließt oder
absperrt, und einer vollständig
zurückgezogenen
Position, bei der Schmelze frei ist von dem Düsenschmelzekanal 36,
vorbei an der Ventilnadelbuchse 70 in den Spitzenschmelzekanal 63a, 63b und
durch die Formangussöffnung 64 in den
Formhohlraum 52 zu strömen.
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Bei
einigen Gelegenheiten, wie in der vorliegenden Ausführungsform
gezeigt, ist zwischen dem Hauptaktuator 80 und der Ventilnadelbuchse 70 ein zweiter
Aktuator 88 vorgesehen, wobei der zweite Aktuator 88 in
der Seitenplatte 44 aufgenommen. So wie der Hauptaktuator 82 umfasst
der zweite Aktuator 88 eine Anordnung aus einem Kolben 90 und
einem Zylinder 92. Der Kolben 90 weist eine Kolbenkappe 95 auf,
die den Kolben 86 des Hauptaktuators 82 berühren und
bewegen kann. Der zweite Aktuator 88 dient dazu, um die
Ventilnadel 68 von einer vollständig geschlossenen Position
zu einer zwischenliegenden geschlossenen Position zu bewegen, in
der das vorderste Ende der Ventilnadel 68 etwas aus der Formangussöffnung 64 zurückgezogen,
wobei das vorderste Ende der Ventilnadel 68 etwas aus der
Formangussöffnung 64 herausgezogen
ist, während
es weiter dazu dient Schmelzekanäle 36, 63a/63b zu verschließen oder
abzusperren. Ventilnadel 68 ist zwischen der vollständig geschlossenen
Position und der zwischenliegenden geschlossenen Position bewegbar,
wenn ein Zwischenraumabstand D2 zwischen dem Kolben 90 und
der Zylinderrückenplatte 96 vorgesehen
ist. Es ist selbstverständlich,
dass der Zwischenraumabstand D2 kleiner ist als der Zwischenraumabstand
D1, da der Zwischenraumabstand D2 nur dazu dient, um die Ventilnadel 68 etwas aus
der vollständig
geschlossenen Position zurückzuziehen.
Zum Beispiel kann der zweite Aktuator 88 die Ventilnadel
nur um einen Abstand von etwa 0,3 mm bis 0,4 mm zurückziehen.
Durch das leichte Zurückziehen
der Ventilnadel 68 aus der Formangussöffnung 64 bevor die
Form geöffnet
wird, wird jede Störung
zwischen der Spitze der Ventilnadel 68 und der Oberfläche des
geformten Teils während
des Entfernens oder Herausnehmens des Teils aus der Formangussöffnung 52 verhindert.
Die Aktuatoren 80, 88 können von jeder geeigneten Art
sein einschließlich
zum Beispiel pneumatischer oder hydraulischer Aktuatoren. Ebenso
kann die Ansteuerung der Aktuatoren durch eine elektrische Ansteuerung,
magnetische Ansteuerung oder eine Synchronplatte gesteuert werden,
um etwa verschiedene Ventilnadeln zusammen zu vereinigen.
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Die
Verwendung des zweiten Aktuators 88 und der dazwischenliegenden
geschlossenen Position der Ventilnadel 68 ist im Besonderen
wünschenswert,
wenn die Ventilnadel 68 mit einer zylindrischen Spitze
(zylindrischer Anguss) versehen ist, weil diese Art von Spitze,
wenn sie während
des Entfernens oder Entnahme des Teils aus der geöffneten
Form in der Formangussöffnung 64 verbleibt,
es eher wahrscheinlich ist, die Oberfläche des Teils zu beeinträchtigen
und zu beschädigen.
Wenn stattdessen die Ventilnadel 68 mit einer abgewinkelten
Spitze versehen ist, die vorgesehen ist, sich mehr der Oberfläche des
Teils sowie der Kontur der in der Formangussöffnung 64 ausgebildeten Öffnung anzupassen,
wird ein zweiter Aktuator 88 für und die Doppelbetätigung der Ventilnadel 68 nicht
benötigt.
Jedoch wird dann eine Antidreheinrichtung oder Mechanismus (nicht
gezeigt) gebraucht, um sicherzustellen, dass die Ventilnadel 68 zu
jeder Zeit während
des Spritzgießablaufs richtig
in der Ventilnadelbuchse 70 und der Düsenspitze 60 ausgerichtet
ist, da die Ventilnadel 68 ansonsten dazu neigen würde sich
zu der Ventilnadelbuchse 70 zu drehen, was dann die Ausrichtung
der geneigten Spitze ändern
könnte,
was wiederum eine Beschädigung
oder Beeinträchtigung
des Teils bewirkt, wenn die Ventilnadel 68 in der vollständig geschlossenen
Position ist. Ein Beispiel einer geeigneten Antirotationseinrichtung
ist es, dass der Körper der
Ventilnadel 68 einen Bereich aufzuweist, der mit einem
quadratischen oder rechteckigen Querschnitt (z. B. eine Passfeder)
ausgebildet ist, der etwa in eine entsprechende quadratische oder
rechteckige Öffnung
in der Ventilnadelbuchse 70 hineinpasst, um dadurch die
Ventilnadel 68 von einem Drehen abzuhalten, während es
der Ventilnadel weiter möglich
ist, sich gleitend zwischen der geöffneten und geschlossenen Position
entlang der Achse 65 zu bewegen. Ein abgeflachter Bereich
des Körpers
der Ventilnadel 68, der entlang einer entsprechenden abgeflachten Oberfläche gleitet,
würde auch
ausreichen.
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Es
ist selbstverständlich,
dass alle Bauteile der oben beschriebenen Spritzgießvorrichtung 10 aus
allen geeigneten Materialien, die üblicherweise in Spritzgießeinrichtungen
verwendet werden, hergestellt sind. Gewisse Bauteile können aus
herkömmlichem
Werkzeugstahl, Edelstahl oder jedem anderen geeigneten Material
hergestellt sein, das fähig
ist, die Änderungen
in der Temperatur oder einem thermischen Schock zu widerstehen,
die als eine Folge des kontinuierlichen Zyklusses zwischen extrem
heißen und
kalten Temperaturen auftreten können.
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Nunmehr
auf 6 Bezug nehmend wird dort eine alternative Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 100 nach
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform
bleibt die Konstruktion der Eckenangussöffnung selbst und der Ventilnadel 68 sowie
der Betätigungsmechanismen 82, 88 unverändert. Jedoch,
anstatt wie oben beschrieben, einen schwebenden Verteiler 12 aufzuweisen,
wird eine zweiteilige Düse
und eine Schmelzescheibenanordnung verwendet. In dieser Ausführungsform
umfasst jeder Düsenkörper 32 erste
und zweite Bereiche 32a, 32b. Die ersten und zweiten Bereiche 32a, 32b sind
durch einen Düseneinsatz 102 miteinander
verbunden. Der Düseneinsatz 102 ist
an seinem ersten Ende 102a mit Hilfe einer Gewindeverbindung 104 mit
dem ersten Bereich 32a der Düse 32 verbunden und
weist einen sich dort hindurch erstreckenden Kanal 106 auf,
der ausgerichtet mit und in Fluidverbindung mit dem Düseschmelzekanal 36 ist.
Das zweite Ende 102b des Düseneinsatzes ist in einer entsprechenden,
in dem Ende des zweiten Bereichs 32b des Düsenkörpers 32 ausgebildeten Öffnung 108 aufgenommen.
Die Tiefe der Öffnung 108 ist
etwas größer als
die Länge
des zweiten Endes 102b des Düseneinsatzes 102 und
bildet dadurch einen Spalt 110, der es dem zweiten Teil 32b der
Düse 32 erlaubt,
sich aufwärts
entlang der Achse 37 auszudehnen. Daher wird die thermische
Ausdehnung der Düse 32 durch
die Bewegung bereitgestellt, die zwischen dem zweiten Bereich 32b der
Düse 32 und
dem Düseneinsatz 102 zugelassen
ist. In dieser Art von Anordnung kann die Düse an der Angussöffnung fixiert
sein und der Verteiler kann ebenfalls fixiert sein.
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Bezug
nehmend auf 7 wird eine andere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 200 nach
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Beschreibung dieser Ausführungsform
kann für
eine zusätzliche
Beschreibung ähnlicher
Teile auf die anderen Ausführungsformen
Bezug genommen werden. Die für
die anderen Ausführungsformen
beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet werden.
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Die
Spritzgießvorrichtung 200 umfasst
einen Verteiler 202, der von einer Rückenplatte 204 und
einer Formplatte oder -platten 206 beabstandet ist. Weiter
sind Seitenplatten 207 und eine Hohlraumplatte 209 vorgesehen.
In der vorliegenden Ausführungsform
ist der Verteiler 202 relativ zu den Formplatten 206 durch
einen Positionierring 208 angeordnet und von der Rückenplatten 204 mittels
Druckscheiben 210 beabstandet.
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Eine
Einspritzbuchse 212 erhält
einen Schmelzestrom von formbarem Material von einer Maschinendüse (nicht
gezeigt) und liefert die Schmelze durch einen Einlass 214 mit
einer Mittelachse 216 an einen Verteilerschmelzekanal 218.
Die Schmelze wandert durch den Schmelzekanal 218 vorbei
an dem Stopfen 219 und tritt aus dem Verteiler 202 durch
Verteilerauslässe 220 aus.
Der Verteiler 202 wird durch eine Verteilerheizung 222 beheizt,
wie beispielsweise einem elektrischen Widerstandsheizdraht, der
durch elektrische Verbinder (nicht gezeigt) mit einer Stromquelle
(nicht gezeigt) in Verbindung steht.
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Heißläuferdüsen 224 sind
in entsprechenden Löchern 226 aufgenommen,
die durch die Formplatten 206, die Seitenplatten 207 und
die Hohlraumplatten 209 definiert sind. Während zwei
Düsen 224 gezeigt
sind ist es selbstverständlich,
dass die Spritzgießvorrichtung 200 ausgebildet
sein kann, um abhängig
von der speziellen Anwendung so viele oder so wenige Düsen 224 wie
gewünscht
aufzunehmen. In dieser Ausführungsform
ist jede Düse 224 mit
dem Verteiler 202 verbolzt oder in anderer Weise befestigt mit
einem dazwischen angeordneten optionalen Abstandsstück 225.
Ein Düsenschmelzekanal 228 erstreckt
sich durch jede Düse 224 und
steht in Fluidverbindung mit dem entsprechenden Verteilerauslass 220,
um Schmelze von dem Verteiler 202 aufzunehmen. Diese Schmelzekanäle 228 sind
mit einer Mittelachse 230 der Düse 224 ausgerichtet,
die im Wesentlichen parallel zu der Achse 216 des Einlasses 214 der
Einspritzbuchse 212 sein kann. Jeder Düsenschmelzekanal 228 weist
mindestens einen Bereich auf, der mit der Mittelachse 230 ausgerichtet ist.
In dieser Ausführungsform
ist der gesamte Düsenschmelzekanal 228 mit
der Mittelachse 230 ausgerichtet, so dass die Mittelachse 230 auch
die Mittelachse des Düsenschmelzekanals 228 ist
(wie in den Ausführungsformen
aus 1–5 ersichtlich ist).
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Jede
Düse 224 umfasst
einen Flansch 232, einen oberen Bereich 234, einen
Düseneinsatz
(auch bekannt als eine Düsenverbindung) 236 und
einen unteren Bereich 238. Der Flansch 232 ist
mit dem Verteiler 202 verbolzt und mit dem oberen Bereich 234 verlötet, obwohl
andere Verfahren zur Verbindung, wie beispielsweise Verschrauben
oder Schweißen
auch möglich
sind. Der obere Bereich 234 weist einen schraubenförmig herumgewickelten
eingebetteten Heizer 240 auf, wie beispielsweise einen
elektrischen Widerstandsheizdraht, der durch elektrische Verbinder
(nicht gezeigt) mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) in Verbindung
steht. Der obere Bereich 234 weist weiter einen Temperatursensor 242 auf,
wie beispielsweise ein Thermoelement. Der Düseneinsatz 236 ist
mit einem Gewinde verbunden oder in anderer Weise an dem oberen
Bereich 234 fixiert und verschiebbar in einer Bohrung des
unteren Bereichs 238 eingesetzt. Der untere Bereich 238 ruht
mittels einer Druckscheibe 244 auf der Hohlraumplatte 209. Der
untere Bereich 238 umfasst einen eingebetteten Heizer 246,
wie beispielsweise einen elektrischen Widerstandsheizdraht, der
durch elektrische Verbinder (nicht gezeigt) mit einer Stromquelle
(nicht gezeigt) sowie einem Temperatursensor 248, wie beispielsweise
einem Thermoelement, in Verbindung steht. Wenn die Düse 224 erhitzt
oder gekühlt
wird, gleitet der Düseneinsatz 236 relativ
zu dem unteren Bereich 236, um die Änderung der Länge der
Düse 224 aufzunehmen.
Dann können
der Verteiler 202 und der untere Bereich 238 ohne übermäßige Belastung
oder Verformung fixiert gehalten werden. Die Düsenhalter 240 und 246 werden
als in den äußeren Oberflächen eingebettete
Heizelemente gezeigt, jedoch können
alle anderen geeigneten Arten von Düsenheizern verwendet werden.
Zusätzlich
können
die Heizer 240 und 246 durch den gleichen Kreis
oder durch unabhängige
Kreise betätigt
werden. In anderen Ausführungsformen
können
die Heizer und Thermoelement(e) weggelassen oder zusammengelegt sein.
Weil die Düse 224 obere
und untere Bereiche 234, 238 und dazwischen einen
Düseneinsatz 236 aufweist,
kann die Düse 224 als
eine zweiteilige Düse oder
Schmelzescheibenanordnung bezeichnet werden.
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Eine
Ventilnadel 250 erstreckt sich durch den unteren Bereich 238 jeder
Düse 224 um
die Schmelzeströmung
durch eine entsprechende Formangussöffnung 252 der Hohlraumplatte 209 zu
steuern. Die Ventilnadeln 250 sind durch Aktuatoren 254 gesteuert
(wie beispielsweise elektrische, pneumatische, hydraulische oder
andere Arten von Aktuatoren), die auf den Seitenplatten 207 montiert
sind. Jede Ventilnadel 250 ist zu einer Mittelachse 256 ausgerichtet, die
in Bezug auf eine Linie parallel zu der Mittelachse 230 des
entsprechenden Düsenschmelzekanals 228 in
einem Winkel 258 steht. Der Winkel 258 kann praktisch
jeden Wert aufweisen und hängt
neben anderen Dingen von der Form des zu spritzenden Teils und den
zulässigen
Gesamtabmessungen der Spritzgießvorrichtung 200 ab.
Der Winkel 258 kann unterschiedliche Werte für unterschiedliche
Düsen 224 aufweisen.
Wenn der erforderliche Wert für
den Winkel 258 nahe bei 0 Grad liegt, kann ein System mit
einem geraden Anguss praktischer sein, jedoch bleibt diese Auswahl
für den
Konstrukteur nach. In dieser Ausführungsform ist der Winkel 258 bei
etwa 67 Grad.
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Im
Betrieb ist in einer Öffnung 260 der
Hohlraumplatte 209 ein Hohlraumeinsatz (nicht gezeigt;
z. B. Bezugsnummer 56 aus 1) eingesetzt,
um einen Formhohlraum oder Hohlräume
für das
Formteil oder Teile zu definieren.
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Bezug
nehmend auf 8 wird der Düseneinsatz 236 in
eine Bohrung 262 des unteren Bereichs 238 der
Düse 224 eingesetzt
und ist in Bezug auf den unteren Bereich 238 verschiebbar.
Ein Spalt 264 in einer notwendigen Größe ist vorgesehen, um eine
thermische Ausdehnung zuzulassen. Hier ist der kalte Zustand gezeigt,
wobei in einem heißen
Zustand oder einem Betriebszustand der Spalt 264 kleiner
wird, weil die verschiedenen Bauteile einer thermischen Ausdehnung
unterliegen. Der Düseneinsatz 236 weist
ein Ende 265 auf, das mit einer sich allmählich verdünnenden
Wand ausgebildet ist, um gegen eine Schmelzeleckage abzudichten.
Wenn unter Druck stehende Schmelze in dem Düsenschmelzekanal 228 vorhanden
ist, ermöglicht
die Form des Endes 265, dass sich das Ende 265 ausdehnt,
um gegenüber
der Bohrung 262 abzudichten. In anderen Ausführungsformen
kann der Düseneinsatz 236 umgedreht
sein, so dass er im unteren Bereich 238 fixiert ist (z.
B. mittels Schraubverbindung) und verschiebbar mit dem oberen Bereich 234 verbunden
ist.
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Der
untere Bereich 238 der Düse 224 weist eine Öffnung (Bohrung) 266 auf,
die sich dort hindurch entlang der Mittelachse 256 erstreckt
und den Düsenschmelzekanal 228 schneidet,
wobei ein Bereich der Öffnung 266 einen
Teil des Düsenschmelzekanals 228 bildet,
der sich zur Formangussöffnung 252 erstreckt.
Eine Düsenspitze 268 und
eine Transferdichtung oder Spitzenhalter 270, die eine
Dichtung 272 zum Abdichten gegenüber der Hohlraumplatte 209 einschließen, sind
mit einem Ende der Öffnung 266 des
unteren Bereichs 238 der Düse 224 verbunden.
In dieser Ausführungsform
sichert der Spitzenhalter 270 die Spitze 268 entfernbar
an dem oberen Bereich 238 und dichtet die Spitze 268 in
Bezug auf die Formangussöffnung 252 aus.
Die Düsenspitze 268 leitet
die Schmelze und führt
die Ventilnadel 250 wie in den anderen Ausführungsformen
beschrieben. Die Düsenspitze 268 und
der Spitzenhalter 270 können
mit der Öffnung 266 in
dem unteren Bereich 238 durch jedes geeignete Verfahren
verbunden sein, wie beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung
(wie gezeigt) des Spitzenhalters 270 mit dem unteren Bereich 238,
oder in anderen Ausführungsformen
z. B. durch Hartlöten
oder Weichlöten.
Während
eine zweiteilige Düsenanordnung
(d. h. Düsenspitze 268 und
Spitzenhalter 270) gezeigt wurde ist es ebenso selbstverständlich,
dass wenn gewünscht
jede geeignete Spitzenanordnung wie beispielsweise eine einstückige Düsenspitze,
verwendet werden kann.
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Eine
Ventilnadelbuchse 274 ist in der Öffnung 266 des unteren
Bereichs 238 an einer stromaufwärtigen Position (gegenüberliegend)
der Düsenspitze 268 und
dem Spitzenhalter 270 vorgesehen. Die Ventilnadelbuchse 274 ist
mit einem abgeschrägten
Endbereich 276 ausgebildet, der in der Öffnung 266 an dem
Schnittpunkt mit dem Düsenschmelzekanal 228 sitzt,
um so einen fließenden Übergang
zu ermöglichen,
wenn die Schmelze von dem Düsenschmelzekanal 228 entlang
der Mittelachse 230 zu der Düsenspitze 268 und
der Formangussöffnung 252 entlang
der Mittelachse 256 strömt.
Das gegenüberliegende
Ende der Ventilnadelbuchse 274 ist mit einem Kopfbereich 278 ausgebildet,
der an dem unteren Bereich 238 durch ein Düsenpositionierstück 280 gehalten
wird. Die Ventilnadelbuchse 274 ist in der Öffnung 266 durch
einen Dorn 282 genau ausgerichtet, der sich durch den Kopfbereich 278 und
in eine Bohrung des unteren Bereichs 238 erstreckt. Die
Ventilnadelbuchse 274 ermöglicht es der Ventilnadel 250 zu
gleiten, dient als Führung
der Ventilnadel 250 und dichtet gegen eine Leckage ab.
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Das
Düsenpositionierstück 280 ist
in eine Bohrung 284 des unteren Bereichs 238 eingeschraubt
und berührt
den Kopfbereich 278 der Ventilnadelbuchse 274,
um die Ventilnadelbuchse 274 in Position zu halten. Das
Düsenpositionierstück 280 passt
mit einer entsprechenden, in der Seitenplatte 207 ausgebildeten Öffnung 286 zusammen,
um damit in Verbindung mit dem Spitzenhalter 270 den unteren
Bereich 238 der Düse 224 in
Bezug auf die Formangussöffnung 252 anzuordnen.
Das Düsenpositionierstück 280 positioniert
auch die Seitenplatte 207 in Bezug auf den unteren Bereich 238,
um die Ventilnadel 250 in Bezug auf die Ventilnadelbuchse 274 und
die Düsenspitze 268 auszurichten.
Die Verbindung der Positionierdurchmesser zwischen dem Spitzenhalter 270 und
der Hohlraumplatte 209, sowie die Verbindung der Positionierdurchmesser
zwischen dem Düsenpositionierstück 280 und
der Seitenplatte 207 und die in dem unteren Bereich 238 der
Hohlraumplatte 209 sitzende Druckscheibe 244 stellen
sicher, dass der untere Bereich 238 in seiner Position gehalten
wird. Daher wirkt jede thermische Ausdehnung des unteren Bereichs 238 in
der Richtung der Mittelachse 230 des Düsenschmelzekanals 228 auf die
Einspritzbuchse 212. Die thermische Ausdehnung des unteren
Bereichs 238 in dieser Richtung ist als Folge des Düseneinsatzes 236 möglich.
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Die
Ventilnadel 250 erstreckt sich von einem mit dem Aktuator 254 verbundenen
Ventilnadelhalter 288 durch die Öffnung 266 im unteren
Bereich 238 in die Formangussöffnung 252. Das vordere
Ende der Ventilnadel 250 erstreckt sich durch die Düsenspitze 268 und
den Spitzenhalter 270 zur Formangussöffnung 252. Abhängig von
der Anwendung und der gewünschten
Anordnung kann die Spitze der Ventilnadel 250 zylindrisch
oder konisch sein. Zusätzlich kann
die Ventilnadel 250 abgestufte Durchmesser aufweisen, wie
gezeigt, oder kann einen gleichmäßigen Durchmesser
aufweisen. Trotz der Tatsache, dass der Winkel 258 der
Ventilnadel 250 in Bezug auf die Mittelachse 230 nicht
notwendigerweise senkrecht zu der Strömung der Schmelze durch den
Düsenschmelzekanal 228 stehen
muss (d. h. nicht 90 Grad wie in der Ausführungsform aus den 1–5),
kann diese Anordnung als Eckenanguss bezeichnet werden.
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Abhängig von
dem Zusammenbau und der Demontage um das Düsenpositionierstück 280 an die Öffnung 286 anzubringen,
können
die Seitenplatte 207 und andere Platten ausgebildet sein,
eine Bewegung der Seitenplatten 207 entlang der Mittelachse 256 zuzulassen.
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9 zeigt
eine Seitenansicht der Düse 224 und
des Abstandshalters 225, die von der Spritzgießvorrichtung 200 entfernt
sind. In dieser Ansicht wird der Heizer 246 nicht gezeigt,
wodurch eine Nut 290 freigelegt ist, in der der Heizer 246 angeordnet
ist. Auf der nicht gezeigten Seite treffen sich die zwei Stränge der
Nut 290 an einem Bogen oder einer Rückschleife. Die Gestaltung
der Nut 290 hilft, eine einwandfreie Beheizung der Schmelze
in dem unteren Bereich 238 zu sichern, wobei sie einen
Weg aufweisen kann, der bestens zu der Form und der Größe des unteren
Bereichs 238 passt (z. B. der gezeigte umherstreifende
Weg). Auch wird in dieser Ansicht ein Anschlussende 292 ge zeigt,
durch das sich die Enden des Drahts des Heizers 246 für einen
Anschluss an eine Stromquelle (nicht gezeigt) erstrecken.
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Düse 224 und des Abstandshalters 225,
die von der Spritzgießvorrichtung 200 entfernt
sind. In dieser Ansicht sind die Bolzenlöcher 294 in dem Abstandshalter 225 sichtbar,
wobei sich diese in die Düse 224 erstrecken,
um die Düse 224 an
dem Verteiler 202 zu sichern. Ein Anschlussende 296,
um den Heizer 240 mit einer Stromquelle (nicht gezeigt)
zu verbinden, ist auch gezeigt. Ebenfalls ist die gesamte Form des
unteren Bereichs 238 dargestellt. In dieser Ausführungsform
wird der untere Bereich 238 aus einem zylindrischen Rohling
herausgearbeitet. Die gebogenen Oberflächen 298 und 300 bleiben übrig, nachdem
die flachen Oberflächen 302–310 maschinell
bearbeitet wurden. Die flachen Oberflächen 302 und 304 liegen
sich einander gegenüber
und ermöglichen eine
Verringerung der Größe des unteren
Bereichs 238 sowie eine vereinfachte Grundlage, um die
Nuten 290 einzuarbeiten. Die flachen Oberflächen 306 und 308 sind
im Allgemeinen durch den Winkel 258 der Ventilnadel 250 vorgegeben.
Natürlich
sind auch andere Formen für
den unteren Bereich 238 geeignet.
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Bezug
nehmend auf 11 wird eine andere Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung 400 entsprechend
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Beschreibung dieser Ausführungsform
kann für eine
zusätzliche
Beschreibung ähnlicher
Teile auf die anderen Ausführungsformen
Bezug genommen werden. Die für
die anderen Ausführungsformen
beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet werden.
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Die
Spritzgießvorrichtung 400 ist
der Spritzgießvorrichtung 200 ähnlich.
Ein Unterschied ist, dass die Ventilnadelbuchse 278 in
Position gehalten wird durch eine Gewindekappe 402, die
die Seitenplatte 207 nicht berührt. Ein Düsenpositionierstück 404 ist
in eine Gewindebohrung 406 des unteren Bereichs 238 der
Düse 224 eingeschraubt
und passt in eine flache Bohrung 408 der Seitenplatte 207.
Das Düsenpositionierstück 404 dient
für die
gleiche Positionierfunktion wie das Düsenpositionierstück der anderen
Ausführungsformen.
In anderen Ausführungsformen
kann das Düsenpositionierstück 404 umgedreht
sein, so dass das Gewindeende und Plattenenden sowie die entsprechenden
Bohrungen umgekehrt sind.
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Es
ist selbstverständlich,
dass alle Bauteile der hierin beschriebenen Spritzgießvorrichtung
aus allen geeigneten Materialien hergestellt sein können, die üblicherweise
in Spritzgießeinrichtungen
verwendet werden. Zum Beispiel können
bestimmte Bauteile aus herkömmlichem
Werkzeugstahl, Edelstahl, oder jedem anderen geeigneten Material
hergestellt sein, das fähig
ist, die Änderungen
in der Temperatur oder einem thermischen Schock zu widerstehen,
die als Folge des kontinuierlichen Zyklusses zwischen extrem heißen und
kalten Temperaturen auftreten können.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
können
die oben beschriebene zweiteilige Düse oder die Schmelzescheibenanordnung
in Verbindung mit einem schwebenden Verteiler 12 verwendet
werden. In solch einer Ausführungsform
ist der zweite Bereich 32b der Düse 32, wie oben beschrieben,
in Bezug auf den Düseneinsatz 102 bewegbar
und der erste Bereich 32a der Düse 32 kann sich auch
ausdehnen und bewirkt, dass der schwebende Verteiler 12 die Druckscheiben 18 gegen
die Rückenplatte 14 zusammendrückt. Entsprechend
versteht es sich, dass viele Ausführungsformen verwendet werden
können, die
alle eine Ausdehnung des Düsenkörpers 32 in
die Richtung der Hauptachsen, beispielsweise der Achse 24 oder
der Achse 37, der Spritzgießvorrichtung 10, 100 ermöglichen.
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Bezug
nehmend auf 12 wird eine Teilansicht einer
anderen Ausführungsform
einer Spritzgießvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Beschreibung dieser
Ausführungsform kann
für eine
zusätzliche
Beschreibung ähnlicher
Teile auf die anderen Ausführungsformen
Bezug genommen werden. Die für
die anderen Ausführungsformen
beschriebenen Merkmale und Aspekte können entsprechend mit der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet werden.
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In
dieser Ausführungsform
wird eine Ventilnadelbuchse 504 in Position gehalten durch
eine verbolzte Kappe 502, die nicht die Seitenplatte 207 berührt. Die
Kappe 502 wird durch Bolzen entfernbar an dem unteren Bereich 238 der
Düse 224 gehalten.
Die Ventilnadelbuchse 504 weist einen verengten hinteren
Bereich auf, der sich durch die Öffnung
in der Kappe 502 erstreckt.
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Nachdem
eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung und verschiedene Variationen beschrieben wurden, ist selbstverständlich,
dass verschiedene Modifikationen an den verschiedenen Anordnungen
gemacht werden können,
ohne sich von dem Wesen und Umfang der hierin beschriebenen Erfindung
zu entfernen.