DE20108140U1 - Injection nozzle for guiding melt mass in a plastic injection mold or the like. - Google Patents
Injection nozzle for guiding melt mass in a plastic injection mold or the like.Info
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Description
Anmelderin: SFR FormenbauApplicant: SFR Formenbau
l GmbHl GmbH
Hans-Böckler-Str. 28Hans-Böckler-Str. 28
72770 Reutlingen
15 72770 Reutlingen
15
BezeichnungDesignation
der Erfindung: Einspritzdüse zur Führung von Schmelzemasse inof the invention: Injection nozzle for guiding melt mass into
einer Kunststoffspritzgießform od. dgl.a plastic injection mold or similar
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse entsprechend dem FeteFit
spruch 1. Eine solche Einspritzdüse ist in der DE 34 31 173 C2 beschrieben.The invention relates to an injection nozzle according to the FeteFit
Claim 1. Such an injection nozzle is described in DE 34 31 173 C2.
Obwohl sich die bekannte Einspritzdüse dieser Gattung in der Praxis vielfach bewährt hat, sind für gewisse Anwendungen Verbesserungen wünschenswert. Insbesondere kann es bei der bekannten Einspritzdüse in Verbindung mit flammgeschützten Kunststoffen beim Austreten von Gasen zu Korrosionserscheinungen an der hinteren Stirnfläche des z. B. aus Beryllium oder aus einer Berylliumlegierung bestehenden Düsenkerns kommen. Mit derartigen Korrosionserscheinungen können lästige Schmelze-Leckagen einhergehen. Although the known injection nozzle of this type has proven itself in practice many times, improvements are desirable for certain applications. In particular, the known injection nozzle in combination with flame-retardant plastics can cause corrosion to appear on the rear face of the nozzle core, which may be made of beryllium or a beryllium alloy, when gases escape. Such corrosion can be accompanied by annoying melt leaks.
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EsIt
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USt-IdNr. VAT-No.VAT-No.
SFR Formenbau Br GmbHSFR Formenbau Br GmbH
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Ausgehend von der Einspritzdüse gemäß der DE 34 31 173 C2, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Düse so weiterzuentwikkeln, dass sie insbesondere unter Vermeidung der vorbeschriebenen Unzulänglichkeiten gegen Leckagen im hinteren Abdichtungsbereich weitestgehend unempfindlich ist.Starting from the injection nozzle according to DE 34 31 173 C2, the invention is based on the object of further developing the known nozzle in such a way that it is largely insensitive to leaks in the rear sealing area, in particular while avoiding the deficiencies described above.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the totality of the features of claim 1.
Insbesondere dadurch, dass zwischen der hinteren Stirnfläche des Düsenkerns und der hinteren Widerlagerfläche eine aus korrosionsbeständigem Werkstoff bestehende Schutzkappe angeordnet ist, welche mit einer vorderen Dichtfläche an der hinteren Stirnfläche des Düsenkerns und welche mit einer hinteren Dichtfläche an der hinteren Widerlagerfläche anliegt, ist die hintere Stirnfläche des beispielsweise aus Beryllium oder aus einer Berylliumlegierung bestehenden Düsenkerns weitestgehend vor einem unmittelbaren Angriff aggressiver Kunststoffschmelzen gesichert, so dass Korrosionserscheinungen, damit auch lästige Schmelze-Leckagen, weitestgehend vermieden werden können.In particular, because a protective cap made of corrosion-resistant material is arranged between the rear end face of the nozzle core and the rear abutment surface, which cap rests with a front sealing surface on the rear end face of the nozzle core and which rests with a rear sealing surface on the rear abutment surface, the rear end face of the nozzle core, which is made of beryllium or a beryllium alloy, for example, is largely protected against direct attack by aggressive plastic melts, so that corrosion phenomena, and thus also annoying melt leaks, can be largely avoided.
Obwohl eine Abdichtung zwischen der hinteren Widerlagerfläche und der hinteren Dichtfläche der Schutzkappe an sich genügt, um die hintere Stirnfläche des Düsenkerns gegen einen Korrosionsangriff zu schützen, besteht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform entsprechend der Erfindung darin, dass die vordere Dichtfläche der Schutzkappe vollflächig an der hinteren Stirnfläche des Düsenkems anliegt.Although a seal between the rear abutment surface and the rear sealing surface of the protective cap is sufficient in itself to protect the rear end face of the nozzle core against corrosion attack, a particularly advantageous embodiment according to the invention consists in that the front sealing surface of the protective cap rests fully against the rear end face of the nozzle core.
Die Dichtungszone ist zweckmäßig derart ausgebildet, dass die hintere Stirnfläche des Düsenkerns, die vordere Dichtfläche der Schutzkappe,The sealing zone is expediently designed in such a way that the rear end face of the nozzle core, the front sealing surface of the protective cap,
SFR Formenbau r GmbHSFR Formenbau GmbH
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die hintere Dichtfläche der Schutzkappe und die hintere Widerlagerfläche jeweils miteinander korrespondierende Kreisringflächen bilden.the rear sealing surface of the protective cap and the rear abutment surface each form corresponding circular ring surfaces.
Im einzelnen hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass die hintere Stirnfläche des Düsenkerns und die vordere Dichtfläche der Schutzkappe sich bezüglich des Schmelzekanals radial erstreckende Kreisringflächen bilden, während die hintere Dichtfläche der Schutzkappe und die hintere Widerlagerfläche jeweils eine Kegelstumpf-Mantelfläche aufweisen.In particular, it has proven to be expedient that the rear end face of the nozzle core and the front sealing surface of the protective cap form circular ring surfaces extending radially with respect to the melt channel, while the rear sealing surface of the protective cap and the rear abutment surface each have a truncated cone surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bilden die hintere Dichtfläche der Schutzkappe und die hintere Widerlagerfläche benachbart dem Schmelzekanal jeweils eine sich radial erstreckende Kreisringfläche und, daran außen anschließend, jeweils eine Kegelstumpf-Mantelfläche.In a further embodiment of the invention, the rear sealing surface of the protective cap and the rear abutment surface adjacent to the melt channel each form a radially extending circular ring surface and, adjoining the outside thereof, each form a truncated cone surface.
Die Schutzkappe kann erfindungsgemäß aus Stahl, wie z.B. aus rostfreiem Stahl, aus Molybdän oder aus einer Molybdänlegierung bestehen.According to the invention, the protective cap can be made of steel, such as stainless steel, molybdenum or a molybdenum alloy.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb einer kreiszylindrischen Aufnahme des Düsenkerns zwischen der Düsenspitze und der Schutzkappe ein sowohl bezüglich der Düsenspitze als auch bezüglich der Schutzkappe dichtend angeordnetes kreiszylindrisches Schmelzeführungsrohr vorhanden, welches durch die DE 34 31 173 C2 an sich bekannt ist.In a further embodiment of the invention, within a circular cylindrical receptacle of the nozzle core between the nozzle tip and the protective cap there is a circular cylindrical melt guide tube which is arranged in a sealing manner both with respect to the nozzle tip and with respect to the protective cap, which is known per se from DE 34 31 173 C2.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung entsprechend der Erfindung besteht indessen darin, dass die Schutzkappe mit dem Schmelzeführungsrohr stoffschlüssig verbunden ist. Auf diese Art und Weise wird eine vollkommene Abdichtung der hinteren Stirnfläche des Düsenkems bezüglich der hinteren Widerlagerfläche erzielt. Auch wird durch diese vorteilhafte er-A particularly preferred embodiment according to the invention consists in that the protective cap is integrally connected to the melt guide tube. In this way, a complete seal of the rear end face of the nozzle core with respect to the rear abutment surface is achieved. This advantageous improvement also
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findungsgemäße Ausführungsform die Bildung eines Ringspalts zwischen Schmelzeführungsrohr und kreiszylindrischer Aufnahme des Düsenkerns vermieden. Ein solcher Ringspalt kann sich nämlich mit Schmelzemasse füllen und dadurch Probleme bei Farbwechsel hervorrufen oder bei fortschreitendem Masseaufbau ebenfalls zu Leckagen führen.The embodiment according to the invention avoids the formation of an annular gap between the melt guide tube and the circular cylindrical holder of the nozzle core. Such an annular gap can fill with melt mass and thus cause problems when changing color or also lead to leaks as the mass builds up.
Eine andere vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, dass die Düsenspitze mit dem Schmelzeführungsrohr stoffschlüssig verbunden ist.Another advantageous variant of the invention consists in that the nozzle tip is integrally connected to the melt guide tube.
Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass Schutzkappe und Schmelzeführungsrohr aus demselben Werkstoff bestehen, ebenso wie Düsenspitze und Schmelzeführungsrohr.Furthermore, it has proven to be useful that the protective cap and melt guide tube are made of the same material, as are the nozzle tip and melt guide tube.
Um eine große mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Kunststoffschmelzen mit abrasiven Beimengungen zu erzielen, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass die Innenmantelfläche des Schmelzeführungsrohres und die Innenmantelfläche der Schutzkappe chemisch vernickelt sind. Eine derartige chemische Vernickelung gestattet sehr große Oberflächenhärten. Um indessen eine präzise axiale Anpassung zu ermöglichen, die gegebenenfalls ein Abarbeiten der hinteren Dichtfläche der Schutzkappe, beispielsweise ein gewisses Schleifabmaß, erfordert, hat es sich als zweckmässig herausgestellt, die hintere Dichtfläche der Schutzkappe zwecks besserer Bearbeitbarkeit von der chemischen Vernickelung auszunehmen. Dies geschieht entsprechend der Erfindung dadurch, dass die hintere Dichtfläche der Schutzkappe vor der chemischen Vernickelung mit einer Schutzschicht, wie mit einer Lackschicht od.dgl., versehen ist.In order to achieve a high level of mechanical resistance to plastic melts with abrasive additives, it has been found to be useful for the inner surface of the melt guide tube and the inner surface of the protective cap to be chemically nickel-plated. Such chemical nickel-plating allows very high surface hardness. In order to enable precise axial adjustment, which may require machining of the rear sealing surface of the protective cap, for example a certain grinding allowance, it has been found to be useful to exclude the rear sealing surface of the protective cap from the chemical nickel-plating in order to make it easier to work with. This is achieved according to the invention by providing the rear sealing surface of the protective cap with a protective layer, such as a layer of varnish or the like, before the chemical nickel-plating.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der größte Außendurchmesser der Düsenspitze gleich oder geringer istA further embodiment of the invention is characterized in that the largest outer diameter of the nozzle tip is equal to or less than
SFR Formenbau li GmbHSFR Formenbau li GmbH
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als der größte Außendurchmesser des Schmelzeführungsrohres. Diese Erfindungsmerkmale gestatten insbesondere in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die Schutzkappe und die Düsenspitze stoffschlüssig mit dem Schmelzeführungsrohr verbunden sind, eine Durchsteckmontage von hinten nach vorn durch den Düsenkern hindurch der aus Düsenspitze, Schmelzeführungsrohr und Schutzkappe bestehenden einstückigen Baugruppe.as the largest external diameter of the melt guide tube. These features of the invention allow, particularly in conjunction with the preferred embodiment in which the protective cap and the nozzle tip are integrally connected to the melt guide tube, a push-through assembly from the back to the front through the nozzle core of the one-piece assembly consisting of the nozzle tip, melt guide tube and protective cap.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel entsprechend der Erfindung dargestellt.The drawing shows a preferred embodiment according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen radialen Teilschnitt durch eine Einspritzdüse.Fig. 1 shows a radial partial section through an injection nozzle.
Die insgesamt mit 10 bezeichnete Einspritzdüse zur Führung einer Kunststoff-Schmelzemasse weist ein Düsengehäuse 11 auf, weiches aus einem vorderen Gehäuseteil 12 und aus einem hinteren Gehäusedeckel 13 besteht.The injection nozzle, designated overall with 10, for guiding a plastic melt mass has a nozzle housing 11, which consists of a front housing part 12 and a rear housing cover 13.
Innerhalb des Düsengehäuse-Innenraums 14 ist ein aus Beryllium oder aus einer Berylliumlegierung bestehender Düsenkern 15 angeordnet. Der Düsenkern 15 trägt auf seiner Außenmantelfläche 16 eine elektrische Heizmanschette 17 und zur Wärmeregulierung ein Thermoelement 18. Die elektrische Einspeisung der Heizmanschette 17 und die Regelung im Zusammenhang mit dem Thermoelement 18 werden über eine insgesamt mit 19 bezeichnete Kabelanordnung bewerkstelligt.A nozzle core 15 made of beryllium or a beryllium alloy is arranged within the nozzle housing interior 14. The nozzle core 15 has an electrical heating sleeve 17 on its outer surface 16 and a thermocouple 18 for heat regulation. The electrical supply of the heating sleeve 17 and the control in connection with the thermocouple 18 are carried out via a cable arrangement designated overall by 19.
Anstelle der Heizmanschette 17 kann auch in bekannter Weise ein Rohrheizkörper vorgesehen sein, der in einer schraubenlinienförmigen Außennut in die Außenmantelfläche 16 des Düsenkerns 15 eingelassen ist.Instead of the heating sleeve 17, a tubular heating element can also be provided in a known manner, which is embedded in a helical outer groove in the outer surface 16 of the nozzle core 15.
SFR Formenbau ' GmbHSFR Mould Construction ' GmbH
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Die Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze ist mit &khgr; angegeben. Bezüglich der Strömungsrichtung &khgr; der Kunststoffschmelze vorn ist dem Düsenkern 15 eine Düsenspitze 20 zugeordnet. Die Düsenspitze 20 ist von zwei 5 oder mehreren Durchströmkanälen 21 für die Kunststoffschmelze durchsetzt, welche sodann auf ihrem Strömungsweg in eine Düsenkammer 22 und von dort aus durch eine Düsenöffnung 23 hindurch in einen nicht dargestellten Formhohlraum einer Kunststoffspritzgießform hineingelangt.The flow direction of the plastic melt is indicated with &khgr;. With respect to the flow direction &khgr; of the plastic melt at the front, a nozzle tip 20 is assigned to the nozzle core 15. The nozzle tip 20 is penetrated by two or more flow channels 21 for the plastic melt, which then passes on its flow path into a nozzle chamber 22 and from there through a nozzle opening 23 into a mold cavity (not shown) of a plastic injection mold.
Die Düsenspitze 20 bildet zugleich für den Düsenkem 15 eine sehr kleinflächige vordere Anlagefläche 24, welche sich an der mit 25 bezeichneten vorderen Widerlagerfläche abstützt, die innen vom vorderen Gehäuseteil 12 des Düsengehäuses 11 gebildet ist.The nozzle tip 20 simultaneously forms a very small front contact surface 24 for the nozzle core 15, which is supported on the front abutment surface designated 25, which is formed internally by the front housing part 12 of the nozzle housing 11.
Um eine unzulässige Wärmeübertragung zwischen dem aus Beryllium oder einer Berylliumlegierung bestehenden eigentlichen Düsenkern 15 und dem Düsengehäuse 11 zu vermeiden, ist zwischen der Innenfläche des vorderen Bereichs des Gehäuseteils 12 und dem vorderen Bereich des Düsenkerns 15 ein Ringspalt (Luftspalt) 26 gebildet.In order to avoid an inadmissible heat transfer between the actual nozzle core 15 consisting of beryllium or a beryllium alloy and the nozzle housing 11, an annular gap (air gap) 26 is formed between the inner surface of the front region of the housing part 12 and the front region of the nozzle core 15.
Mit der Düsenspitze 20 werkstoffeinheitlich und stoffschlüssig verbunden ist ein kreiszylindrisches Schmelzeführungsrohr 27, welches in einer korrespondierenden kreiszylindrischen Aufnahme 28 des Düsenkerns 15 thermisch eingeschrumpft ist.A circular-cylindrical melt guide tube 27 is materially and firmly connected to the nozzle tip 20 and is thermally shrunk into a corresponding circular-cylindrical receptacle 28 of the nozzle core 15.
Ebenfalls werkstoffeinheitlich und stoffschlüssig mit dem Schmelzeführungsrohr 27 verbunden ist an der hinteren Seite des Düsenkerns 15 eine Schutzkappe 29, welche mit einer vorderen Dichtfläche 30 an einer hinteren Stirnfläche 31 des Düsenkerns 15 dichtend anliegt. Außerdem liegt dieAlso connected to the melt guide tube 27 in a materially integral manner is a protective cap 29 on the rear side of the nozzle core 15, which has a front sealing surface 30 that seals against a rear end face 31 of the nozzle core 15. In addition, the
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Schutzkappe 29 mit einer insgesamt mit 32 bezeichneten hinteren Dichtfläche an einer vom Gehäusedeckel 13 gebildeten Widerlagerfläche 33 dichtend an.Protective cap 29 with a rear sealing surface, designated overall by 32, seals against an abutment surface 33 formed by the housing cover 13.
Die hintere Dichtfläche 32 der Schutzkappe 29 setzt sich aus einer dem Schmelzekanal K benachbart angeordneten radialen Kreisringfläche 34 und aus einer sich daran außen anschließenden Kegelstumpf-Mantelfläche 35 zusammen.The rear sealing surface 32 of the protective cap 29 is composed of a radial annular surface 34 arranged adjacent to the melt channel K and of a truncated cone surface 35 adjoining it on the outside.
Der Gehäusedeckel 13 ist mittels mehrerer Schrauben 36 fest mit dem vorderen Gehäuseteil 12 verschraubt. Das Düsengehäuse 11 besteht aus Stahl, während - wie vorerwähnt - der Düsenkern 15 aus einem hochwärmeleitfähigen Metall, insbesondere aus Beryllium oder aus einer Berylliumlegierung (z.B. Kupfer-Kobalt-Beryllium), besteht. Wegen des im Vergleich zu Stahl größeren thermischen linearen Ausdehnungskoeffizienten seines Werkstoffes verspannt sich der erwärmte Düsenkern 15 mit seiner vorderen Anlagefläche 14 - und mittelbar über die hintere Dichtfläche 32 der Schutzkappe 29 - fest zwischen der vorderen düsengehäuseseitigen Widerlagerfläche 25 und der hinteren düsengehäuseseitigen Widerlagerfläche 33.The housing cover 13 is firmly screwed to the front housing part 12 by means of several screws 36. The nozzle housing 11 is made of steel, while - as mentioned above - the nozzle core 15 is made of a highly thermally conductive metal, in particular beryllium or a beryllium alloy (e.g. copper-cobalt-beryllium). Due to the larger thermal linear expansion coefficient of its material compared to steel, the heated nozzle core 15 is firmly clamped with its front contact surface 14 - and indirectly via the rear sealing surface 32 of the protective cap 29 - between the front nozzle housing-side abutment surface 25 and the rear nozzle housing-side abutment surface 33.
Eine durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Werkstoffe des Düsenkerns 15, der Schutzkappe 29 und gegebenenfalls des Schmelzführungsrohres 27 eventuell auftretende Spaltbildung zwischen dem Düsenkern 15 und der Schutzkappe 29 einerseits sowie der Schutzkappe 29 und der Widerlagerfläche 33 andererseits wird durch die größere Wärmelängenausdehnung des Düsenkerns 15 vollständig vermieden.Any gap formation that may occur between the nozzle core 15 and the protective cap 29 on the one hand and the protective cap 29 and the abutment surface 33 on the other hand due to the different thermal expansion of the various materials of the nozzle core 15, the protective cap 29 and, if applicable, the melt guide tube 27 is completely avoided by the larger thermal expansion of the nozzle core 15.
Eine entsprechend dichte Anlage ergibt sich zugleich zwischen der vorderen Dichtfläche 30 der Schutzkappe 29 und der hinteren Stirnfläche 31A correspondingly tight connection is also created between the front sealing surface 30 of the protective cap 29 and the rear end face 31
SFR Formenbau iF GmbHSFR Formenbau iF GmbH
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des Düsenkerns 15 einerseits sowie der düsengehäuseseitigen hinteren Widerlagerfläche 33 und der hinteren Dichtfläche 32 der Schutzkappe 29 andererseits. the nozzle core 15 on the one hand and the nozzle housing-side rear abutment surface 33 and the rear sealing surface 32 of the protective cap 29 on the other hand.
Eine vollkommene Abdichtung im hinteren Übergangsbereich zwischen Gehäusedeckel 13 und Düsenkern 15 wird dadurch erzielt, dass die Schutzkappe 29 stoffschlüssig und werkstoffeinheitlich mit dem Schmelzeführungsrohr 27 verbunden ist.A complete seal in the rear transition area between the housing cover 13 and the nozzle core 15 is achieved by the protective cap 29 being connected to the melt guide tube 27 in a material-locking manner and using the same material.
Zur Erzielung einer größeren mechanischen Widerstandsfähigkeit gegen abrasive Bestandteile der Kunststoffschmelze sind die Innenmantelfläche 37 des Schmelzeführungsrohres 27 und die Innenmantelfläche 38 der Schutzkappe 29 mit einer chemisch gebildeten Nickelschicht großer Oberflächenhärte versehen. Um eine anpassungsbedingte mechanische Bearbeitung der hinteren Dichtfläche 32 der Schutzkappe 29 zu ermöglichen, wird die hintere Dichtfläche 32 vor der chemischen Vernickelung mit einer Schutzschicht, beispielsweise mit einer Lackschicht, versehen.To achieve greater mechanical resistance to abrasive components of the plastic melt, the inner surface 37 of the melt guide tube 27 and the inner surface 38 of the protective cap 29 are provided with a chemically formed nickel layer of high surface hardness. To enable adjustment-related mechanical processing of the rear sealing surface 32 of the protective cap 29, the rear sealing surface 32 is provided with a protective layer, for example a layer of lacquer, before chemical nickel plating.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich sowohl auf Einspritzdüsen, die, wie im vorliegenden Falle, ein Düsengehäuse 11 aufweisen, als auch auf gehäuselose Einspritzdüsen. Bei gehäuselosen Einspritzdüsen wird die aus Fig. 1 ersichtliche Innenfläche des Düsengehäuses 11 durch Elemente der Werkzeugform selbst gebildet.The present invention relates both to injection nozzles which, as in the present case, have a nozzle housing 11, and to housing-less injection nozzles. In the case of housing-less injection nozzles, the inner surface of the nozzle housing 11 shown in Fig. 1 is formed by elements of the tool mold itself.
Claims (16)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20021024 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20040812 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20070720 |
|
| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20091201 |