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BEREICH DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießdüse für eine Spritzgießvorrichtung und auf eine Spritzgießvorrichtung mit einer solchen Spritzgießdüse.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei vielen Spritzgießtätigkeiten besteht die Notwendigkeit, eine bewegbare Ventilnadel einzusetzen, um eine in einen Formhohlraum führende Angussöffnung zu öffnen und zu schließen, um den Schmelzestrom in den Formhohlraum zu steuern. In vielen Fällen ist eine lineare Anordnung für den Stellantrieb des Spitzenabschnitts wünschenswert. Eine lineare Anordnung bedeutet, dass der Spitzenabschnitt selbst und die Bewegung des Spitzenabschnitts im Allgemeinen koaxial oder linear sind mit dem Schmelzekanal in der Düse. Für einige Anwendungen von Spritzgießvorrichtungen kann jedoch die Anordnung des Stellantriebs eingeschränkt sein, so dass er in den Abmessungen der Düse selbst angeordnet werden muss. Die
US 3,553,788 A (Putkowski) und die
US 5,830,524 A (Braun) beinhalten Beispiele von Düsen, bei denen sich die Stellantriebspositionierung in den Abmessungen der Düse befindet. Des Weiteren ist aus der
US 4,276,015 A eine Spritzgießvorrichtung bekannt, mit der insbesondere Tontauben hergestellt werden. Die Vorrichtung weist eine beheizbare Ventilnadel sowie einen beheizbaren Düsenkörper auf. Das Spritzgießmaterial wird durch einen zwischen Düsenkörper und Ventilnadel gebildeten Kanal hindurchgeleitet.
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Beide Düsen von Putkowski und Braun umfassen einen Kolben, der den Düsenkörper einschließt und der in Wirkverbindung mit dem Spitzenabschnitt in dem Düsenkörperschmelzekanal verbunden ist. Eine Herausforderung bei solchen Düsen ist es jedoch, wie man aufgrund der Einschränkungen die durch die den Stellantrieb außerhalb des Düsenkörperschmelzekanals mit der Ventilnadel in dem Schmelzekanal verbindenden Komponenten verursacht sind, eine ausreichende Erwärmung der Schmelze in allen Teilen der Düse erreicht.
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Im Allgemeinen sind die Teile der Düse, an denen ein Heizer besonders vorteilhaft ist, die Punkte in denen die Düse andere Komponenten der Spritzgießvorrichtung berührt. Dies liegt daran, dass an diesen Berührungspunkten Wärme, die für die Schmelze vorgesehen ist, unerwünschterweise in diese anderen Komponenten geführt werden kann. Daher ist es sowohl an der Spitze der Düse, wo die Düse den Verteiler oder die Schmelzequelle berührt, als auch besonders am Ende der Düse, wo die Düse den Formblock berührt, wünschenswert mehr Wärme an die Düse weiterzugeben als anderswo entlang der Länge der Düse, wo keine Berührung mit anderen Komponenten der Spritzgießvorrichtung hergestellt ist.
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Putkowski verbindet den Kolben mit einem Rohr, das in einer Führungsröhre bewegbar ist. Das Rohr weist einen durchgehenden Schmelzekanal auf und hat an seinem Ende einen torpedoartigen Abschnitt. Der torpedoartige Abschnitt schließt die An-gussöffnung, wenn der Kolben das Rohr vorwärts bewegt. Entlang eines Teils der Länge des Rohres ist um das Rohr herum ein Heizer vorgesehen. Leider verhindert die Konfiguration von Putkowski, dass der Heizer sich entlang der gesamten Länge des Rohrs erstreckt und im besonderen, dass er an beiden Enden der Düse angeordnet werden kann. Der Heizer ist nicht in der Nähe der Angussöffnung angeordnet, wo die Erwärmung wegen des Wärmeverlustes in den Formblock kritisch ist. Außerdem ist der Heizer auch nicht in der Nähe des Düseneinlasses angeordnet, wo ein Wärmeverlust an die den Düseneinlass berührende Komponenten auftritt. Der Heizer ist nur in dem mittleren Abschnitt der Düse angeordnet, welches der Abschnitt ist, wo die Wärme typischerweise am wenigsten benötigt wird.
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Braun versucht, dieses Problem aufzulösen, indem er eine gänzlich andere Anordnung verwendet. Braun setzt einen Kolben ein, der mit einem Schiebeelement verbunden ist, welches am unteren Ende mit der Ventilnadel verbunden ist. Das Schiebeelement selbst umschließt ein feststehendes Rohr, das einen Schmelzekanal beinhaltet. Braun integriert ein Heizelement in den Schmelzekanal. Das Heizelement erstreckt sich entlang des Schmelzekanals, so dass der effektive Schmelzekanal kreisförmig ist mit dem Heizer in seiner Mitte. So wird entlang eines wesentlichen Abschnitts der Länge der Düse die Schmelze aus dem Inneren der Schmelzeströmung erwärmt, anstatt von außen erwärmt zu werden.
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Leider gibt es beim Beheizen der Schmelze von innen heraus mehrere Probleme. Das Erzeugen eines kreisförmigen Strömungswegs um den Heizer herum verursacht einen höheren Druckverlust für eine vorgegebene Durchströmungsrate. Dies ist darin begründet, dass ein größerer Anteil der durch den kreisförmigen Schmelzekanal strömenden Schmelze in Kontakt mit einer Wand ist (entweder die innere oder die äußere Wand des kreisförmigen Strömungskanals) und daher Gegenstand gestiegener Reibungskräfte relativ zur Schmelze in einem zylindrischen Schmelzekanal ist.
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Weiterhin muss, wenn das Heizelement in den Schmelzekanal eingebunden ist, der Außendurchmesser des Schmelzekanals vergrößert werden, um die Durchströmungsrate dort hindurch nicht nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin vergrößert das Schiebeelement, das auf der Außenseite des Schmelzekanals angeordnet ist, den gesamten Durchmesser der Düsenvorrichtung. Dadurch dass der gesamte Düsenvorrichtungsdurchmesser groß ist, wird die Anzahl der Düsen, die an einer Spritzgießvorrichtung einer vorgegebenen Größe angeordnet werden können, begrenzt und dadurch wird auch die Anzahl der Teile, die von der Spritzgießvorrichtung produziert werden kann, begrenzt.
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Weiterhin kann das Beheizen der Schmelze von innen den Aufbau einer stationären Schicht kalter Schmelze an der äußeren Wand des kreisförmigen Schmelzekanals verursachen. Diese stationäre Schicht kann Probleme verursachen, wie die Verunreinigung einer neuen Schmelze nach einem Materialwechsel bei der Schmelze, z. B. einem Farbenwechsel. Daher kann die Notwendigkeit bestehen, die stationäre Schicht zwischen Materialwechseln zu reinigen, was zeitaufwändig sein kann.
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Daher gibt es einen ständigen Bedarf für eine neue Düse mit einer verbesserten Beheizung der dort hindurchströmenden Schmelze, im besonderen für Spritzgießvorrichtungen mit linear betätigten Ventilen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gelöst wird diese Aufgabe mit je einer Spritzgießdüse mit den Merkmalen gemäß der Ansprüche 1 und 16. Die Spritzgießvorrichtung umfasst einen Formblock. Der Formblock definiert mindestens einen Formhohlraum mit einer Angussöffnung. Die Spritzgießdüse umfasst einen Düsenkörper, eine Ventilnadel, einen Stellantrieb, ein erstes Heizelement und ein zweites Heizelement. Der Düsenkörper definiert einen Düsenkörperschmelzekanal, der geeignet ist, in Fluidverbindung mit und nachgeordnet nach einer Schmelzequelle zu sein und der geeignet ist, in Fluidverbindung mit und vorgeschaltet vor der Angussöffnung zu sein. Die Ventilnadel umfasst einen vorderen Teil, der einen Ventilnadelschmelzekanal definiert, wobei der Ventilnadelschmelzekanal einen Einlass und mindestens einen Auslass aufweist. Der Einlass und der mindestens eine Auslass stehen in Fluidverbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal. Die Ventilnadel umfasst weiter einen mit dem vorderen Teil verbundenen Spitzenabschnitt. Die Ventilnadel ist in dem Düsenkörperschmelzekanal bewegbar, um die Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu steuern. Der Stellantrieb ist in Wirkverbindung mit der Ventilnadel verbunden, um die Ventilnadel zu bewegen. Das erste Heizelement ist thermisch mit dem vorderen Teil der Ventilnadel verbunden. Das zweite Heizelement ist thermisch mit dem Düsenkörper verbunden.
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Das Heizelement kann in dem der Schmelzequelle zuwendbaren Teil der Ventilnadel eingebettet sein.
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Die Bewegung der Ventilnadel in den oben beschriebenen Spritzgießdüsen ist geeignet, die Schmelzeströmung in jeglicher Weise zu steuern. Beispielsweise kann die Bewegung zwischen einer offenen Position, in der der Spitzenabschnitt von der Angussöffnung beabstandet ist, um eine Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu erlauben, und einer geschlossenen Position stattfinden, in der der Spitzenabschnitt mit der Angussöffnung zusammenwirkt, um eine Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu verhindern.
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In einem anderen Aspekt ist die Erfindung auf Spritzgießvorrichtungen gerichtet, gemäß den Merkmalen der Ansprüche 23 und 24, die mindestens eine der oben beschriebenen Spritzgießdüsen enthalten.
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BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und um deutlicher zu zeigen, wie sie umgesetzt werden kann, wird im Folgenden in Form von Beispielen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
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1a eine Schnittseitenansicht einer Spritzgießvorrichtung mit einer linear betätigten Spritzgießdüse in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer geöffneten Position zeigt;
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1b eine Schnittseitenansicht der in 1a gezeigten Spritzgießvorrichtung mit der Spritzgießdüse in der geschlossenen Position zeigt;
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2a und 2b Schnittseitenansichten einer Spritzgießvorrichtung zeigen mit einer linear betätigten Spritzgießdüse in Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Spritzgießdüsen in geöffneter bzw. geschlossener Position;
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3 eine Schnittseitenansicht einer Variation der in 1 gezeigten Spritzgießdüse zeigt; und
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3a eine perspektivische Ansicht eines Teils der in 3 gezeigten Spritzgießdüse mit einer aus Übersichtlichkeitsgründen transparent dargestellten äußeren Schicht zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezug wird auf die 1a und 1b genommen, die eine Spritzgießvorrichtung 10 zeigen. Die Spritzgießvorrichtung 10 umfasst einen Formblock 12 und eine Spritzgießdüse 14, in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Der Formblock 12 definiert einen Formhohlraum 16. Der Formblock 12 kann eine in den Formhohlraum 16 führende Öffnung 18 umfassen. Die Öffnung 18 ist geeignet, einen die Angussöffnung definierenden Abschnitt 20 aufzunehmen. Der die Angussöffnung definierende Abschnitt 20 definiert eine Angussöffnung 22. Zusätzlich zum formenden Teil des Formblocks 12 kann der die Angussöffnung definierende Abschnitt 20 auch mit einer Komponente der Spritzgießdüse 14 verbunden sein und kann so gleichzeitig einen Teil der Spritzgießdüse 14 bilden. Die Verbindung als Teil der Spritzgießdüse 14 kann mittels ersten und zweiten Gewindeabschnitten 21a und 21b in dem die Angussöffnung definierenden Abschnitt 20 bzw. der Spritzgießdüse 14 gebildet sein. Durch die Verbindung zu beiden Teilen, dem Formblock 12 und der Spritzgießdüse 14, definiert der die Angussöffnung definierende Abschnitt 20 einen Schmelzeströmungsweg durch die Spritzgießdüse 14 zum Formhohlraum 16. Als eine Alternative kann der die Angussöffnung definierende Abschnitt 20 an jeder anderen geeigneten Komponente angeordnet sein, beispielsweise kann er ausschließlich an dem Formblock 12 angeordnet sein.
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Die Angussöffnung 22 kann alternativ in einer Formplatte, die Teil des Formblocks 12 ist, definiert sein, anstatt durch den die Angussöffnung definierenden Abschnitt 20 definiert zu sein.
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Der die Angussöffnung definierende Abschnitt 20 kann alternativ nicht mit der Spritzgießdüse 14 verbunden sein. In dieser Alternative (nicht gezeigt) kann die Spritzgießdüse 14 gegen den Formblock 12 in jeder einem Fachmann bekannten Art und Weise abgedichtet sein, um eine Leckage der Schmelze aus der Spritzgießmaschine zu verhindern.
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Ein besonderes Beispiel einer Spritzgießvorrichtung ist in den Figuren gezeigt. Es ist offensichtlich, dass die eine Spritzgießdüse der vorliegenden Erfindung umfassende Spritzgießvorrichtung jede geeignete Art von Spritzgießvorrichtung sein kann und nicht durch das gezeigte Beispiel begrenzt ist. Zum Beispiel kann die Spritzgießvorrichtung 10 eine unterschiedliche Anzahl von Formhohlräumen 16 als in den Figuren gezeigt, umfassen. Weiterhin kann jeder Formhohlraum 16 mit mehr als einer Angussöffnung 22 ausgestaltet sein.
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Die Spritzgießdüse 14 führt Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) zu der Angussöffnung 22 und in den Formhohlraum 16. Die Spritzgießdüse 14 umfasst einen Düsenkörper 22, eine Ventilnadel 26, einen Stellantrieb 28, ein erstes Heizelement 30 und ein zweites Heizelement 32. Der Düsenkörper 24 kann eine Vorrichtung von verschiedenen Komponenten einschließen, wie beispielsweise einen vorderen Körperteil 34, einen mittleren Körperteil 36 und einen hinteren Körperteil 38. Der vordere Körperteil 34 definiert einen vorderen Körperschmelzekanal 42, der hintere Körperteil 38 definiert einen hinteren Körperschmelzekanal 44. Zusammen bilden der vordere Körperschmelzekanal 42 und der hintere Körperschmelzekanal 44 einen Düsenkörperschmelzekanal 40.
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Die vorderen und hinteren Körperteile 34 und 38 können voneinander beabstandet sein. Der mittlere Körperteil 36 verbindet den vorderen Körperteil 34 und den hinteren Körperteil 38. Eine Kammer 46 ist in dem mittleren Körperteil 36 zwischen dem vorderen und hinteren Körperteilen 34 und 38 definiert. Die Kammer 46 nimmt den Stellantrieb 28 auf.
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Die Ventilnadel 26 ist in dem vorderen Körperschmelzekanal 42 und in dem hinteren Körperschmelzekanal 44 angeordnet und erstreckt sich durch die Kammer 46, wo der Stellantrieb 28 in Wirkverbindung mit ihr verbunden ist. Die Ventilnadel 26 umfasst einen vorderen Teil 48 und einen Spitzenabschnitt 50 und kann optional einen Halter 52 umfassen. Die Ventilnadel 26 ist in dem Düsenkörperschmelzekanal 40 von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar. Beispielsweise kann die Ventilnadel 26 von einer offenen Position, wie in 1a gezeigt, in der der Spitzenabschnitt 50 von der Angussöffnung 22 beabstandet ist, in eine geschlossene Position, wie in 1b gezeigt, in der der Spitzenabschnitt 50 mit der Angussöffnung 22 zusammenwirkt, um die Schmelze vom Eintreten in den Formhohlraum 16 abzuhalten, bewegbar sein.
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Der vordere Teil 48 erstreckt sich von dem vorderen Körperschmelzekanalt 42 durch die Kammer 46 in den hinteren Körperschmelzekanal 44. Der vordere Teil 48 definiert einen Ventilnadelschmelzekanal 54, der einen Einlass 56 aufweist und der eine Vielzahl von Auslässen 58 aufweisen kann. Alternativ kann der Ventilnadelschmelzekanal 54 einen einzelnen Auslass 58 aufweisen.
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Der Einlass 56 des Ventilnadelschmelzekanals 54 ist in Fluidverbindung mit dem vorderen Körperschmelzekanal 42. Die Auslässe 58 des Ventilnadelschmelzekanals 54 sind in Fluidverbindung mit dem hinteren Körperschmelzekanal 44.
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Die gesamte Länge des vorderen Teils 48 der Ventilnadel 26 kann so gewählt sein, dass der vordere Teil 48 den größten Teil der Länge des Düsenkörperschmelzekanals 40 einnimmt. Daher kann der Spitzenabschnitt 50 relativ kurz ausgebildet sein.
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Der Spitzenabschnitt 50 umfasst einen Spitzenabschnittskörper 60 und kann optional einen Spitzenabschnittkopf 62 umfassen. Der Spitzenabschnittskörper 60 kann jede geeignete Form aufweisen und kann beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch sein. Der Spitzenabschnittskörper 60 umfasst eine erste Angussöffnungsdichtungsfläche 64. Die erste Angussöffnungsdirchtungsfläche 64 wirkt mit einer zweiten Angussöffnungsdichtungsfläche 66 zusammen, die auf dem Formblock 12 in oder in der Nähe der Angussöffnung 22 positioniert sein kann.
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Der optionale Spitzenabschnittskopf 62 kann jede Form aufweisen, die es dem Spitzenabschnitt 50 erlaubt, mechanisch in Position zu dem vorderen Teil 48 gehalten zu werden. Beispielsweise kann der Spitzenabschnittskopf 62 wie eine Scheibe geformt sein, die einen größeren Durchmesser als der des Spitzenabschnittskörpers 60 aufweist.
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Der Spitzenabschnitt 50 ist an dem vorderen Teil 48 angeordnet. Der Spitzenabschnitt 50 kann mit jedem geeigneten Mittel an dem vorderen Teil 48 angeordnet sein, wie beispielsweise dem optionalen Halter 52. Der Halter 52 kann einen Durchgang 68 aufweisen, durch den sich der Spitzenabschnittskörper 60 erstrecken kann. Der Halter 52 umfasst eine Schulter 70, gegen die der Spitzenabschnittskopf 62 anliegt. Wenn der Halter 52 an dem vordern Teil 48 der Ventilnadel 26 angeordnet ist, ist der Spitzenabschnittskopf 62 zwischen einer Schulter 72 an dem vorderen Teil 48 und der Schulter 70 an dem Halter 52 verblockt. Ein Vorteil, den Spitzenabschnitt 50 entfernbar mit dem vorderen Teil 48 verbunden zu haben, ist, dass der Spitzenabschnitt 50 während des Betriebs der Spritzgießvorrichtung 10 eher Abnutzungserscheinungen zeigt, als der vordere Teil 48. So kann der Spitzenabschnitt 50, wenn notwendig, ersetzt werden, ohne auch den Austausch des vorderen Teils 48 zu erfordern.
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Es ist jedoch alternativ für den Spitzenabschnitt 50 möglich, fest an dem vorderen Teil 48 angeordnet zu sein, so dass sie eine einzige Einheit bilden.
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Der Halter 52 kann mit jedem geeigneten Mittel entfernbar an dem vorderen Teil angeordnet sein, wie beispielsweise durch einen ersten Gewindeabschnitt 74, der mit einem entsprechenden zweiten Gewindeabschnitt 76 an dem vorderen Teil 48 der Ventilnadel 26 zusammen passt.
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Der Stellantrieb 28 kann jede geeignete Art von Stellantrieb sein, der die Ventilnadel 26 linear in dem Düsenkörperschmelzekanal 40 bewegt. Beispielsweise kann der Stellantrieb 28 einen Kolben 78 umfassen, der durch ein Fluid bewegt ist. Der Kolben 78 kann in der Kammer 46 bewegbar sein und ist betätigbar mit der Ventilnadel 26 verbunden. Der Kolben 78 umfasst eine erste Dichtung 80 zur Abdichtung gegen eine Wand der Kammer 46, um eine Leckage des Bewegungsfluids dort hindurch zu verhindern.
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Der Kolben 78 kann auch ein Paar von zweiten Dichtungen 82 umfassen, die die Kammer 46 in einen ersten Teil 84, der dem Bewegungsfluid ausgesetzt ist, und einem zweiten Teil 86 trennen, der dem Bewegungsfluid nicht ausgesetzt ist. Die zweiten Dichtungen 82 trennen den ersten Teil 84 von der Ventilnadel 26, um das Bewegungsfluid zu hindern, sich mit der Schmelze in der Spritzgießdüse 14 zu mischen.
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Das Bewegungsfluid kann jedes geeignete Bewegungsfluid sein, wie beispielsweise Luft oder Hdydrauliköl. Das Bewegungsfluid kann mittels der Anschlüsse 88 und 90 in die Kammer 46 ein- und austreten.
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Das erste Heizelement 30 ist zumindest thermisch mit der Ventilnadel 26 verbunden. In der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform ist das erste Heizelement 30 ein Drahtelement 92, das um den vorderen Teil 48 der Ventilnadel 26 gewickelt ist. Das Drahtelement 92 kann ein spiralförmiger Typ sein oder kann ein einfacher nicht gewickelter Draht sein.
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Das Drahtelement 92 kann in dem vorderen Teil 48 der Ventilnadel 26 eingebettet sein. Zum Zweck dieser Offenbarung bezieht sich der Begriff „eingebettet” auf jede Art von Verbindung, bei der der Teil der Komponente in dem das Drahtelement 92 eingebettet ist, gleitfähig in einer Öffnung aufgenommen sein kann, wie beispielsweise dem Düsenkörperschmelzekanal 40. Das eingebettete Drahtelement 92 kann oder kann nicht mit der äußeren Oberfläche der Komponente in dem es eingebettet ist, fluchten.
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Das Drahtelement 92 ist an eine elektrische Antriebsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Ein Anschluss 94 kann zwischen dem Drahtelement 92 und der elektrischen Antriebsquelle (nicht gezeigt) eingebunden sein.
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Das Drahtelement 92 kann Wicklungsdichte aufweisen, die entlang der Abschnitte des vorderen Teils 48 höher und entlang anderer Abschnitte des vorderen Teils 48 niedriger ist. Beispielsweise kann die Wicklungsdichte des Drahtelements 92 an dem Einlassende der Spritzgießdüse 14, wo die Wärmeverluste relativ hoch sind, relativ hoch sein.
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Das Drahtelement 92 kann an jedem geeigneten Punkt in den vorderen Teil 48 ein- und austreten. Beispielsweise kann das Drahtelement 92 in den vorderen Teil 48 in der Kammer 46 ein- und austreten, entlang eines Teils des vorderen Teils 48 der in dem Bereich der Bewegung der Ventilnadel 26 in der Kammer 46 bleibt.
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Alternativ kann das Drahtelement 92 durch einen geeigneten großen Schlitz (nicht gezeigt) in dem vorderen Körperteil 34 des Düsenkörpers 24 in den vorderen Teil 48 ein- und austreten.
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Ein durch das Einbetten des Drahtelements 92 in den vorderen Teil 48 der Ventilnadel 26 erreichter Vorteil ist, dass ein größerer Teil der Länge der Spritzgießdüse 14 allein von dem ersten Heizelement 30, das anhand von im Stand der Technik bekannten einzelnen Heizerkonfiguration ausgebildet ist, direkt beheizt werden kann.
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Zum Zweck dieser Offenbarung heizt ein Heizelement vor allem den direkt angrenzenden Volumenbereich der Schmelze in der Spritzgießdüse 14. Es ist offensichtlich, dass andere Abschnitte der Schmelze außerhalb des direkt angrenzenden Volumenbereichs auch durch das Heizelement beheizt werden können, jedoch ist die Beheizung, die in diesen Bereichen auftritt, relativ geringer.
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Das erste Heizelement 30 kann alternativ ein hülsenartiges Heizelement sein, das extern auf dem vorderen Teil 48 befestigt ist. In diesem Fall würde das Heizelement nur den Abschnitt des vorderen Teils 48 bedecken, der über den gesamten Bereich der Bewegung der Ventilnadel 26 immer in der Kammer 46 verbleibt.
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Das zweite Heizelement 32 ist mit dem hinteren Teil 38 des Düsenkörpers 24 verbunden, um die Schmelze darin zu beheizen. In der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsformen umfasst das zweite Heizelement 32 ein Drahtelement 98, das um den hinteren Körperteil 38 herumgewickelt ist. Das Drahtelement kann ein spiralförmiger Typ sein oder kann ein einfacher nicht gewickelter Draht sein. Das Drahtelement 98 kann in den hinteren Körperteil 38 eingebettet sein.
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Das Drahtelement 98 ist an eine elektrische Antriebsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Ein Anschluss 99 kann zwischen dem Drahtelement 98 und der elektrischen Antriebsquelle (nicht gezeigt) verbunden sein.
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Die Wicklungsdichte des Drahtelements 98 kann entlang der Länge des hinteren Körperteils 38 in jeder gewünschten Form variieren. Beispielsweise kann die Drahtwicklungsdichte an der Spitze der Spritzgießdüse 14 relativ hoch sein, während sie vorgeordnet davor relativ gering sein kann.
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Das zweite Heizelement 32 kann mit dem ersten Heizelement 30 überlappen, so dass, dort wo sie überlappen, beide geeignet sind, den gleichen Teil der Schmelze in der Spritzgießdüse 14 zu beheizen. Alternativ können sie so angeordnet sein, dass dort keine Überlappung vorhanden ist, aber dass das zweite Heizelement 32 mit dem Beheizen der Schmelze beginnt, wo das erste Heizelement 30 endet.
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Die ersten und zweiten Heizelemente 30 und 32 sind ausgestaltet, um im Wesentlichen die gesamte Länge der Spritzgießdüse 14 zu beheizen. Dadurch wird ein größerer Grad von Kontrolle über die Schmelzetemperatur erreicht, besonders an der Spitze und an dem Düseneinlass, im Vergleich zu linearen Systemen bei denen die Ventilnadel nur einen einzigen externen Heizer umfasst.
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Weiterhin beheizen die ersten und zweiten Heizelemente 30 und 32 die Schmelze von außen. Durch das Beheizen der Schmelze von außen werden verschiedene Vorteile erzielt. Ein Vorteil ist, dass der gesamte Durchmesser der Düsenvorrichtung kleiner gehalten ist als bei einem vergleichbaren System mit einem Heizer in dem Düsenkörperschmelzekanal 40. Ein zweiter Vorteil, die Schmelze von außen zu beheizen ist, dass es den Aufbau einer stationären Schicht von kalter Schmelze vermeidet, wie vorher mit Bezug auf das Beheizen von Schmelze von innen erklärt. Ein dritter Vorteil, die Schmelze von außen zu beheizen ist, dass der gesamte Druckverlust in der Spritzgießdüse geringer als bei einer vergleichbaren Spritzgießdüse ist, in der die Schmelze von innen beheizt ist, und so die Energie und der Druck reduziert sind, die benötigt werden, um die Schmelze von der Schmelzequelle (nicht gezeigt) in den Formhohlraum 16 zu bringen.
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Bezug wird auf die 2a und 2b genommen, die eine Spritzgießdüse 100 zeigen in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Spritzgießdüse 100 kann der Spritzgießdüse 14 ähnlich sein und kann einen Düsenkörper 102, eine Ventilnadel 104, einen Stellantrieb 106, ein erstes Heizelement 108, ein zweites Heizelement 110 und ein drittes Heizelement 112 umfassen. Der Düsenkörper 102 kann dem Düsenkörper 24 ähnlich sein und kann einen vorderen Körperteil 114, einen mittleren Körperteil 116 und einen hinteren Körperteil 118 umfassen, welche dem vorderen Körperteil 34, einem mittleren Körperteil 36 und bzw. einem hinteren Körperteil 38 ähnlich sein können.
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Die Ventilnadel 104 kann der Ventilnadel 26 ähnlich sein und kann einen vorderen Teil 120, einen Spitzenabschnitt 122 und einen optionalen Halter 124 umfassen, welche dem vorderen Teil 48, dem Spitzenabschnitt 50 bzw. dem Halter 52 ähnlich sind.
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Der Stellantrieb 106 kann einen Kolben 152 umfassen, der sich in einer Kammer 126 bewegt, und kann eine Struktur ähnlich zu der des Stellantriebs 28 aufweisen.
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Das erste Heizelement 108 ist mit der Ventilnadel 104 verbunden. Das erste Heizelement 108 kann jede geeignete Art von Heizelement sein, so wie ein Drahtelement 127. Das Drahtelement 127 kann ein spiralförmiger Typ oder ein nicht gewickelter Typ sein. Das Drahtelement 127 kann um den vorderen Teil 120 in einer Art ähnlich zu dem Drahtelement 92 gewickelt sein und kann in den vorderen Teil 120 an jeder geeigneten Position ein- und austreten. Bevorzugt tritt das Drahtelement 127 in den vorderen Teil 120 in der Kammer 126 an einem Punkt, wo es nicht durch den Stellantrieb 106 berührt ist, ein und aus.
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Das erste Heizelement 108 kann alternativ ein hülsenartiges Heizelement sein, das außen auf dem vorderen Teil 120 positioniert ist. In diesem Fall müsste das erste Heizelement 108 auf dem Abschnitt des vorderen Teils 120 der Ventilnadel 104 positioniert werden, der über den Bereich der Bewegung der Ventilnadel 26 immer in der Kammer 126 verbleibt.
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Das zweite Heizelement 110 kann dem zweiten Heizelement 32 ähnlich sein und kann mit dem hinteren Teil 118 des Düsenkörpers 102 verbunden sein.
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Das dritte Heizelement 112 kann dem zweiten Heizelement 110 ähnlich sein. Das dritte Heizelement 112 ist mit dem vorderen Teil 114 des Düsenkörpers 102 verbunden. Das dritte Heizelement 112 kann ein Drahtelement 128 sein, das um den vorderen Körperteil 114 herumgewickelt ist. Das Drahtelement 128 kann verschiedene Wicklungsdichten entlang verschiedener Abschnitte des vorderen Körperteils 114 aufweisen. Beispielsweise kann das Drahtelement 128 eine relativ große Wicklungsdichte in der Nähe des Einlassendes der Spritzgießdüse 14 aufweisen, wo der Wärmeverlust relativ hoch ist, und kann eine geringere Wicklungsdichte entfernt von dem Einlassende aufweisen, wo der Wärmeverlust relativ geringer ist. Weiterhin kann das dritte Heizelement 112 mit dem ersten Heizelement 108 in Abschnitten für ein Teil der Schmelze überlappen, der von beiden beheizt ist. Jedoch ist das dritte Heizelement 112 zumindestens teilweise vorgeschaltet vor dem ersten Heizelement 108 positioniert, zumindestens wenn die Ventilnadel 104 in der geschlossenen Position ist.
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Ein Vorteil der durch das Einbinden der ersten, zweiten und dritten Heizelemente 108, 110 und 112 erreicht wird, ist, dass wirklich die gesamte Länge der Spritzgießdüse 100 beheizt werden kann, unabhängig von der Position der Ventilnadel 104. Ein anderer Vorteil ist, dass die Spritzgießdüse 100 Schmelze, die vorgeordnet vor dem vorderen Teil 120 der Ventilnadel 104 mittels des dritten Heizelements 112 beheizt werden kann. Eine solche Situation tritt auf, wenn die Ventilnadel 104 von der in 2a gezeigten Position in eine in 2b gezeigte geschlossene Position bewegt wird.
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Bezug wird auf 3 genommen, die eine Spritzgießdüse 130 zeigt, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Spritzgießdüse 130 kann der Spritzgießdüse 14 ähnlich sein mit der Ausnahme, dass die Spritzgießdüse 130 eine Ventilnadel 132 aufweist, mit einem darauf angeordneten Folienheizelement 134, anstatt eines gewickelten Drahtheizelements wie beim ersten Heizelement.
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Das Folienheizelement 134 kann auf dem Körper des vorderen Teils der Ventilnadel 132 angeordnet sein, um entweder eine relativ vollständige Schicht zu bilden, so dass Wärme relativ gleichmäßig über den größten Teil oder vollständig auf dem vorderen Teil der Ventilnadel 132 verteilt ist. Alternativ kann das Folienheizelement 134 ausgebildet sein, um eine Reihe von thermischen Leitungsbahnen 136 (siehe 3a) oder Bändern in ausgewählten Bereichen des vorderen Teils der Ventilnadel 132 zu bilden, so dass die Wärme mehr in ausgewählte Regionen der Ventilnadel 132 und weniger zu anderen Abschnitten der Ventilnadel 132 verteilt wird.
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Eine Schutzhülse 138 kann über dem Folienheizelement 134 positioniert sein, das Folienheizelement 134 effektiv in die Ventilnadel 132 einbettend. Die Schutzhülse 138 schützt das Folienheizelement 134 davor, während der Bewegung der Ventilnadel 132 in der Spritzgießdüse 130 abgenutzt zu werden. Die Schutzhülse 138 kann eine Öffnung 140 dort hindurch erfordern, um die Verbindung des Folienheizelements 134 zu einem Anschluss 142 und zu einer Anschlussquelle zu erlauben.
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Das Folienheizelemente 134 kann ein Drahtheizelement ersetzen, wie das zweite Heizelement 32, 110 (1a bzw. 2a), und das dritte Heizelement 112 (2a).
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Der Stellantrieb für die Ventilnadel wurde einem Kolben, der durch einen Fluiddruck in einer Kammer bewegbar ist, einschließend beschrieben. Es ist alternativ möglich, jede andere geeignete Art von Stellantrieb für die Ventilnadel einzubinden. Beispielsweise kann der Stellantrieb einen fluidbetätigten Zylinder umfassen (z. B. einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder), der mit der Ventilnadel mittels einer geeigneten mechanischen Verbindung verbunden ist.
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Die Ventilnadel wurde beschrieben als die Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu steuern durch die Bewegung zwischen einer ersten Position, in der die Ventilnadel eine Schmelzeströmung durch die Angussöffnung in dem Formhohlraum ermöglicht, und einer zweiten Position, in der die Ventilnadel mit der Angussöffnung zusammenwirkt, um eine Schmelzeströmung dort hindurch zu verhindern. Es ist alternativ für die Ventilnadel möglich, die Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu steuern, wobei die Bewegung zwischen ersten und zweiten Positionen Schmelzeströmung in dem Formhohlraum erlaubt, entweder mit einer ersten oder einer zweiten Durchströmungsrate. In anderen Worten, bei der ersten Position kann die Schmelzeströmung bei einer ersten gewählten Durchströmungsrate ausgestaltet sein, und an einer zweiten Position kann die Schmelzeströmung bei einer zweiten ausgewählten Durchströmungsrate ausgestaltet sein. Bei dieser Alternative können einige andere Mittel genutzt werden, um die Angussöffnung zu schließen sobald es gewünscht ist, die Schmelzeströmung durch die Angussöffnung zu verhindern, z. B., wenn der Formhohlraum für die Entnahme der gespritzten Artikel geöffnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Spritzgießvorrichtung
- 12
- Formblock
- 14
- Spritzgießdüse
- 16
- Formhohlraum
- 18
- Öffnung
- 20
- Abschnitt
- 21a, b
- Gewindeabschnitte
- 22
- Angussöffnung
- 24
- Düsenkörper
- 26
- Ventilnadel
- 28
- Stellantrieb
- 30
- erstes Heizelement
- 32
- zweites Heizelement
- 34
- vorderer Körperteil
- 36
- mittlerer Körperteil
- 38
- hinterer Körperteil
- 40
- Düsenkörperschmelzekanal
- 42
- vorderer Körperschmelzekanal
- 44
- hinterer Körperschmelzekanal
- 46
- Kammer
- 48
- vorderer Teil
- 50
- Spitzenabschnitt
- 52
- Halter
- 54
- Ventilnadelschmelzekanal
- 56
- Einlass
- 58
- Auslässe
- 60
- Spitzenabschnittskörper
- 62
- Spitzenabschnittskopf
- 64
- erste Angussöffnungsdichtungsfläche
- 66
- zweite Angussöffnungsdichtungsfläche
- 68
- Durchgang
- 70
- Schulter
- 72
- Schulter
- 74
- erster Gewindeabschnitt
- 76
- zweiter Gewindeabschnitt
- 78
- Kolben
- 80
- erste Dichtung
- 82
- zweite Dichtungen
- 84
- erster Teil
- 86
- zweiter Teil
- 88
- Anschlüsse
- 90
- Anschlüsse
- 92
- Drahtelement
- 94
- Anschluss
- 98
- Drahtelement
- 99
- Anschluss
- 100
- Spritzgießdüse
- 102
- Düsenkörper
- 104
- Ventilnadel
- 106
- Stellantrieb
- 108
- erstes Heizelement
- 110
- zweites Heizelement
- 112
- drittes Heizelement
- 114
- vorderer Körperteil
- 116
- mittlerer Körperteil
- 118
- hinterer Körperteil
- 120
- vorderer Teil
- 122
- Spitzenabschnitt
- 124
- Halter
- 126
- Kammer
- 127
- Drahtelement
- 128
- Drahtelement
- 130
- Spritzgießdüse
- 132
- Ventilnadel
- 134
- Folienheizelement
- 136
- Leitungsbahnen
- 138
- Schutzhülse
- 140
- Öffnung
- 142
- Anschluss
- 152
- Kolben
