DE10392298T5

DE10392298T5 - Ventilnadelführung für eine ventilbetätigte Düse

Info

Publication number: DE10392298T5
Application number: DE10392298T
Authority: DE
Inventors: Denis Georgetown Babin; Rob Etobicoke Sicilia
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: CA2473920A1; US6921259B2; DE10392298B4; WO2003070446A1; AU2003206525A1; US20030170340A1

Abstract

Ventilnadelführung zum Führen einer Ventilnadel von einer Düse in eine Angussöffnung eines Formhohlraums in einer Spritzgießvorrichtung; die Ventilnadelführung definiert eine Führungsöffnung durch sich hindurch; die Führungsöffnung ist geeignet, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen; die Ventilnadelführung ist stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung positionierbar ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießvorrichtung und im Besonderen auf eine Führung für eine Ventilnadel in einer ventilbetätigten Düse.
Hintergrund der Erfindung
Für eine Düse in einer Heißläufer-Spritzgießvorrichtung ist es bekannt, an jeder Angussöffnung in jedem Formhohlraum einen Ventilnadel-Betätigungsmechanismus zu umfassen. Die Ventilnadel wird typischerweise in einem Schmelzekanal der Düse in Richtung auf die oder weg von der Angussöffnung bewegt, um die Strömung der Schmelze in dem Schmelzehohlraum zu kontrollieren. Um eine gute Abdichtung an der Angussöffnung zu erreichen, müssen sowohl das Spitzenteil der Ventilnadel und die korrespondierenden Dichtungsoberflächen an der Angussöffnung typischerweise mit sehr engen Toleranzen maschinell hergestellt werden.
Jedoch kann wegen einer Vielzahl von Gründen die Spitze der Ventilnadel nicht mit der Angussöffnung ausgerichtet sein, wenn sie in die Angussöffnung eintritt. Zum Beispiel kann die Düse, in der sich die Ventilnadel bewegt, nicht mit der Angussöffnung ausgerichtet sein. Auch können thermische Ausdehnung und Zusammenziehen der Bauteile der Spritzgießmaschine, was wiederholt während einer Spritzgießaktion auftritt, verursachen, dass Komponenten sich verschieben, was letztendlich in einer Fehlausrichtung der Düse und der Ventilnadel mit der Angussöffnung resultiert. Ungleichmäßigkeit in der Schmelze selbst kann verursachen, dass die Schmelze einen ungleichen Fluiddruck auf den Ventilnadelkörper ausübt, was das Dichtungsende der Ventilnadel aus der Ausrichtung mit der Angussöffnung drücken kann.
Wenn eine nicht-fluchtend ausgerichtete Ventilnadel bewegt wird, um eine Angussöffnung zu schließen, kollidiert die Ventilnadel mit der Angussöffnung und kann einen Abrieb der Dichtungsoberflächen auf der Ventilnadel und/oder der Angussöffnung verursachen. Dies kann letztendlich zu Formteilen schlechter Qualität mit Schönheitsfehlern um die Angussöffnung herum führen und kann andere Probleme beim Formvor gang verursachen. Außerdem kann es teuer und zeitaufwendig sein, eine beschädigte Ventilnadel oder Angussöffnung zu ersetzen. Die Beschädigung kann sofort stattfinden, oder alternativ kann sie schrittweise stattfinden über viele Zyklen des Öffnens und Schließens der Ventilnadel.
Lösungen, die für dieses Problem vorgeschlagen wurden, umfassen typischerweise ein Führungsmittel, das in Richtung des unteren Endes des Düsenschmelzekanals positioniert ist, um das freie Ende der Ventilnadel aufzunehmen und zu führen. Da die Schmelze, wenn die Ventilnadel in der offenen Position ist, gezwungen ist, um die Ausrichtungsmittel/Ventilnadelzwischenstück herum zu strömen, werden typischerweise eine Vielzahl von umlaufenden, beabstandeten Schlitzen entweder in der Ventilnadel oder in den Ausrichtungsmitteln bereitgestellt. Auf diese Weise erzeugen diese Schlitze ein Potenzial zum Auftauchen von Nahtlinien in dem geformten Produkt als Folge der Schmelzeströmung in dem Düsenschmelzekanal, die sich aufteilt, um um die Führungsmittel herum zu strömen, und sich anschließend stromabwärts von den Führungsmitteln wieder vereint. Weiterhin ist es durch die Anwesenheit solcher Führungsmittel in dem Düsenschmelzekanal typischerweise schwieriger, eine Reinigung des Düsenschmelzekanals auszuführen, beispielsweise bei einem Wechsel einer Maschine zum Betrieb mit einer neuen Schmelze.
Andere Lösungen sehen einen versetzten Düsenschmelzekanal vor, der ein Hauptteil aufweist, das von der Mitte der Düse versetzt ist, und einen untersten Teil, der mit der Angussöffnung ausgerichtet ist. Die Ventilnadel geht durch den Düsenkörper hindurch und erstreckt sich nur in dem untersten Teil des Düsenschmelzekanals. In dieser Weise ist die Ventilnadel entlang eines wesentlichen Teils ihrer Länge aufgenommen, was sie weniger empfänglich gegenüber einer Fehlausrichtung macht. Jedoch ist dadurch, dass ein wesentlicher Teil des Düsenschmelzekanals versetzt von der Mitte der Düse angeordnet ist, die Wärmeverteilung an die dort hindurch strömende Schmelze ungleichmäßig, was zu Schwierigkeiten in der Kontrolle der Schmelzetemperatur führen kann. Bezug wird hierzu genommen auf die US-Patente Nr. 5,834,041 (Sekine et al.) und 5,895,669 (Seres, Jr. et al.), die Ausführungsformen dieser Gattung der vorgeschlagenen Lösung offenbaren.
Auch existieren andere Probleme, die durch die Herstellung der Düsen selbst entstehen, anstatt von den Eigenschaften der Schmelzeströmung. In den Düsen können Herstellungsfehler auftreten, die eine Fehlausrichtung zwischen der Ventilnadel und der Angussöffnung einschleppen, die also "eingebaut" sind. Die oben beschriebenen Führungsmittel, die in die Düse selbst eingebaut sind, bewirken nichts, um diese spezielle Ursache von Fehlausrichtung zu korrigieren.
Es existiert daher die Notwendigkeit, eine Düse bereitzustellen mit einer verbesserten Führung zum Führen der Ventilnadel in die Angussöffnung.
Überblick über die Erfindung
In einem ersten Aspekt ist die Erfindung auf eine Ventilnadelführung gerichtet zum Führen einer Ventilnadel von einer Düse in eine Angussöffnung eines Formhohlraums in einer Spritzgießvorrichtung. Die Ventilnadelführung definiert eine Führungsöffnung dort hindurch. Die Führungsöffnung ist geeignet, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen. Die Ventilnadelführung ist stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung positioniert.
In einem zweiten Aspekt ist die Erfindung auf eine Spritzgießvorrichtung gerichtet, die zumindest eine der oben beschriebenen Ventilnadelführung umfasst.
In einem dritten Aspekt ist die Erfindung auf eine Spritzgießvorrichtung gerichtet. Die Spritzgießvorrichtung umfasst einen Formhohlraumblock, eine Einspritzdüse, eine Ventilnadel und eine Ventilnadelführung. Der Formhohlraumblock definiert darin einen Formhohlraum. Der Formhohlraum weist eine Angussöffnung auf; der Formhohlraumblock weist eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung auf. Die Angussöffnung ist in der zweiten Bohrung positioniert. Die erste Bohrung weist einen größeren Durchmesser als die zweite Bohrung auf. Ein Schmelzekanal ist in der Einspritzdüse definiert, um die Schmelze zur Angussöffnung zu fördern. Die Ventilnadel ist zumindest teilweise in dem Schmelzekanal positioniert und ist beweglich, um die Schmelzeströmung in die Angussöffnung hinein zu kontrollieren. Die Ventilnadelführung ist geeignet, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen. Die Ventilnadelführung ist in der ersten Bohrung positioniert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird in Form von Beispielen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Gegenstände zeigen, die entsprechend der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, in denen:
1 eine Schnittansicht einer Spritzgießvorrichtung mit einer Vielzahl von ventilbetätigten Düsen und einer Vielzahl von Ventilnadelführungen in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine seitliche Schnittansicht einer der in 1 gezeigten Düsen zeigt;
2a, 2b, 2c und 2d vergrößerte, seitliche Schnittansichten einer in 2 gezeigten Ventilnadelführung, die eine in eine Angussöffnung eintretende Ventilnadel ausrichtet, zeigt;
2e eine vergrößerte, seitliche Schnittansicht der in 2 gezeigten Ventilnadelführung und einer Bohrung in dem Formhohlraumblock zeigt;
3a eine Querschnittsansicht einer Vielzahl von Ausschnitten zeigt, die optional in einem Teil der in 2 gezeigten Ventilnadel umfasst sind;
3b eine Querschnittsansicht einer Vielzahl von Ausschnitten zeigt, die optional in der in 2 gezeigten Ventilnadelführung eingeschlossen sind;
3c eine Querschnittsansicht einer Vielzahl von Ausschnitten zeigt, die optional in der in 2 gezeigten Spitze der Düse eingeschlossen sind;
4 eine seitliche Schnittansicht einer Ventilnadelführung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4a eine seitliche Schnittansicht einer Variante der in 4 gezeigten Ventilnadelführung zeigt;
5 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit einer Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Ausführungsform der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer anderen Variante der in 2 gezeigten Düse in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine seitliche Schnittansicht einer Kombination der in 2 gezeigten Ventilnadelführung mit noch einer Variante des in 2 gezeigten Formhohlraumblocks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 eine seitliche Schnittansicht einer Ventilnadelführung in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Variante der in 2 gezeigten Ventilnadel zeigt;
15 eine Schnittansicht einer Spritzgießmaschine mit einer Vielzahl von Ventilnadelführungen und Ausrichtungssysteme in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik zeigt, und
16a, 16b, 16c und 16d vergrößerte, seitliche Schnittansicht zeigt, die den Betrieb einer Ventilnadel und einer Formplatte im Stand der Technik zeigen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezug wird auf 15 genommen, die eine Spritzgießmaschine 1010 aus dem Stand der Technik zeigt. Die Spritzgießmaschine 1010 umfasst einen oder mehrere Heißläufer 1012, die die Schmelze von einem Einlass 1014 zu einer oder mehreren Düsen 1016 transferieren. Die Heißläufer 1012 sind in einer oder mehren Formmaschinenplatten definiert, wie beispielsweise einem Verteiler 1018. Der Einlass 1014 ist geeignet, in Fluidverbindung mit einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) zu stehen.
Die Düsen 1016 transferieren Schmelze von den Heißläufern 1012 durch eine oder mehrere Angussöffnungen 1020 und in eine oder mehrere Formhohlräume 1022, die in einer Formplatte 1024 definiert sind. Ein Heizer 1020 kann jede Düse 1016 erwärmen. Jede Düse 1016 definiert einen Düsenschmelzekanal 1026, der in Fluidverbindung mit einem Heißläufer 1012 und so mit der Schmelzequelle steht.
Eine Ventilnadel 1028 ist in jedem Düsenschmelzekanal 1026 bewegbar, um eine der Angussöffnungen 1020 zu öffnen und zu schließen, um die Strömung von Schmelze in den Formhohlraum 1022 zu erlauben oder begrenzen. Die Ausbildung der Endteile der Ventilnadel 1028 und der Angussöffnung 1020 und deren Eingriff sind detaillierter in den 16a, 16b, 16c und 16d gezeigt. Die Ventilnadel 1028 umfasst typischerweise einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 1030, eine zylindrische Dichtungsoberfläche 1031, die typischerweise am untersten Teil des Körpers 1030 angeordnet ist, und eine Endfläche 1032. Die Ecke zwischen der Endfläche 1032 und der Dichtungsoberfläche 1031 ist mit 1034 bezeichnet und ist typischerweise abgeschrägt, um die Einführung der Ventilnadel 1028 in die Angussöffnung 1020 zu erleichtern.
Aufgrund der Tatsache, dass die Endfläche 1032 und die abgeschrägte Ecke 1034 letztendlich einen Teil der Fläche des Formhohlraums 1022 bilden, können für den Winkel der abgeschrägten Ecke 1034 Konstruktionsbegrenzungen vorhanden sein. Zum Beispiel kann die abgeschrägte Ecke 1034 begrenzt sein darauf, einen relativ flachen Winkel in Bezug auf die Endfläche 1032 aufzuweisen, um so eine gewisse Form in dem geformten Teil bereitzustellen.
Die Angussöffnung 102 umfasst typischerweise eine zylindrische Dichtungsoberfläche 1036 nahe des Formhohlraums 1022 und umfasst auch eine abgeschrägte Einlassoberfläche 1038. Die Dichtungsoberfläche 1036 nimmt die Dichtungsoberfläche 1031 der Ventilnadel 1028 auf und wirkt mit ihr zusammen, um die Angussöffnung 1020 gegen eine Schmelzeströmung in den Formhohlraum 1022 abzudichten. Die abgeschrägte Einlassoberfläche 1038 wirkt mit der abgeschrägten Ecke 1034 an der Ventilnadel 1028 zusammen, um die Einleitung der Ventilnadel 1028 in die Angussöffnung 1020 zu erleichtern.
Nun wird die Bewegung der Ventilnadel 1028 beschrieben. In 16a ist die Ventilnadel 1028 mit einem Abstand zur Angussöffnung 1020 gezeigt. Die Ventilnadel 1028 kann in jeglichem Ausmaß zur Angussöffnung 1020 fehlausgerichtet sein. Wenn die Ventilnadel 1028 bewegt wird, um die Angussöffnung 1020 zu schließen, berührt die Ventilnadel 1028 zuerst die Angussöffnung 1020 in der in 16b gezeigten Art und Weise, wenn irgendeine Fehlausrichtung der Ventilnadel 1028 und der Angussöffnung 1020 vorliegt. Die erste Berührung erfolgt durch die abgeschrägte Ecke 1034 und die abgeschrägte Einlassoberfläche 1038. Wenn die Ventilnadel 1028 sich vorwärts bewegt, um die Angussöffnung zu schließen, gleitet die abgeschrägte Ecke auf der abgeschrägten Einlassoberfläche 1038 und führt dabei die Ventilnadel 1028 in die Ausrichtung mit der Angussöffnung 1020. Die Ventilnadel 1028 bewegt sich dann vorwärts in die Dichtungsoberfläche 1036 der Angussöffnung 1020, wie in 16c gezeigt, bis sie die "geschlossene" Position, wie in 16d gezeigt, erreicht. Es ist verständlich, dass die "geschlossene" Position der Ventilnadel 1028 nicht so wie in 16d gezeigt sein muss. Nach einer Anzahl von Formzyklen kann der wiederholte Kontakt zwischen der Ventilnadel 1028 und der Einlassoberfläche 1036 der Angussöffnung 1020 eventuell dazu führen, dass sowohl die Dichtungsoberfläche 1031 der Ventilnadel 1028 als auch die Dichtungsoberfläche 1036 der Angussöffnung 1020 verkratzt sind, verschlissen oder anderweitig beschädigt sind.
Die Teile der Ventilnadel 1028 und der Angussöffnung 1020, die beschädigt werden können, sind mit 1039a bzw. 1039b bezeichnet. Diese Beschädigung kann dazu führen, dass Schmelze aus der Angussöffnung 1020 herausleckt, nachdem die Angussöffnung 1020 geschlossen ist und sie kann auch zu Fehlstellen in dem Formteil führen. Daher kann es, in Abhängigkeit von den Anforderungen des Formvorgangs, erforderlich sein, dass die Ventilnadel 1028 und die Angussöffnung 1020 repariert oder ersetzt werden. Es ist zu vermerken, dass die mit 1039a und 1039b bezeichneten Kratzer oder Beschädigungen annähernd sofort auftreten können, in Abhängigkeit von der Art und Weise des Formvorgangs, und so praktisch sofort zu Teilen geringer Qualität führen können. Dieses Problem wird verschlimmert, wenn der Winkel der abgeschrägten Ecke 1034 an der Ventilnadel 1028 flach ist, weil die Berührungskräfte zwischen der Ventilnadel 1028 und der Angusseinlassoberfläche 1038 zusätzlich den Verschleiß, das Verkratzen oder andere Beschädigungen fördern können.
Bezug wird auf 1 genommen, die eine Spritzgießvorrichtung 10 zeigt mit einem Verteiler 12, einer Vielzahl von Düsen 14, Ventilnadeln 16, Ventilnadelstellantrieben 18, einer Vielzahl von Ventilnadelführungen 20, in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und mit einem Formhohlraumblock 22.
Der Verteiler 12 umfasst eine Vielzahl von Heißläufern 23 (auch als Schmelzekanäle bezeichnet), die je einen Einlass 24 aufweisen, der Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) erhält und die Schmelze zu den Düsen 14 transportiert. Der Verteiler 12 kann durch einen Heizer 25 erwärmt werden.
Bezug wird auf 2 genommen. Jede Düse 14 weist einen Düsenkörper 26 auf. Die Düsen 14 können separate Spitzen 27 aufweisen und können weiter einen separaten Spitzenhalter 28 aufweisen. Die Düsen 14 weisen jeweils einen Düsenschmelzekanal 29 auf, der sich dort hindurch erstreckt, um Schmelze von dem Verteiler 12 zu einem Auslass 30 zu transportieren. Jede Düse kann einen Heizer 31 aufweisen, der jede geeignete Art von Düsenheizer sein kann. Zum Beispiel kann der Heizer 31 ein rund gewickelter Widerstandsheizdraht sein, so wie in 2 gezeigt.
Die Spitze 27 kann aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt sein, um die Leitung von Wärme von dem Heizer 31 zu jeder durch die Spitze 27 strömenden Schmelze zu erleichtern. Weiterhin kann die Spitze 27 aus einem verschleißfesten Material hergestellt sein. Zum Beispiel kann die Spitze 27 aus Wolframkarbid hergestellt sein. Die Spitze 27 kann alternativ aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt sein, um den Wärmetransport aus jeder dort hindurchströmenden Schmelze zu reduzieren.
Der Spitzenhalter 28 kann weiter gegen eine erste Bohrung 40 in dem Formhohlraumblock 22 abdichten. Der Spitzenhalter 28 kann aus einem thermisch isolierenden Material, wie Titan, Formstahl oder Chromstahl, hergestellt sein, um den Wärmetransport zum Formhohlraumblock 22 zu reduzieren.
Der Formhohlraumblock 22 weist eine Vielzahl von Formhohlräumen 32 auf, die durch ein durch eine Vielzahl von Kühlkanälen 33 strömendes Kühlmittel gekühlt werden können. Jeder Formhohlraum 32 weist einen Einlass 34 auf, auf den weiterhin als Angussöffnung 34 Bezug genommen wird. Eine Achse 36 erstreckt sich entlang der Mittellinie der Angussöffnung 34 und des Düsenschmelzekanals 29. Die Ventilnadel 16 ist im Allgemeinen entlang dieser Achse 36 zentriert und ist durch den Steilantrieb 18 entlang der Achse 36 bewegbar, um die Angussöffnung 34 in den Formhohlraum 32 zu öffnen und zu schließen. Die Ventilnadel 16 ist in den Figuren auf der linken Seite der Achse 36 in der geöffneten Position gezeigt und in der geschlossenen Position auf der rechten Seite der Achse 36.
Die Ventilnadel 16 weist einen Körper 43 und eine Spitze 37 auf. Die Spitze 37 ist so dimensioniert, um mit der Angussöffnung 34 zusammenzupassen. Wenn die Spitze 37 in die Angussöffnung 34 eingeführt wird, wirkt die Dichtungsoberfläche 37a der Spitze 37 mit der Angussöffnung 34 zusammen, um dazwischen gegen eine Schmelzeströmung in den Formhohlraum 32 abzudichten. Die Spitze 37 weist eine Bodenfläche 37b auf. Die Bodenfläche 37b trifft die Dichtungsoberfläche 37a entlang der Ecke 37c. Die Ecke 37c kann (wie gezeigt) eine einfache Ecke sein, oder sie kann alternativ abgeschrägt sein, abhängig von den besonderen Anforderungen des Formvorgangs. Es ist offensichtlich, dass mit einer einfachen Ecke 37c (d.h. im Wesentlichen ohne eine Abschrägung auf der Ecke 37c) eine bessere Ästhetik des Formteils, das in dem Formhohlraum 32 ausgebildet wird, möglich ist. Dies liegt daran, dass eine unabgeschrägte Bodenfläche 37b im Wesentlichen bündig mit den umgebenden Oberflächen des Formhohlraums 32 ausgebildet sein kann. Im Gegensatz dazu kann eine abgeschrägte Ecke nicht bündig ausgerichtet werden und wird daher eine Markierung irgendeiner Art auf dem Formteil zurücklassen, wie beispielsweise eine Vertiefung oder eine andersartige Spur.
Stromaufwärts der Spitze 37 kann die Ventilnadel 16 eine Führungsoberfläche aufweisen, die einen größeren Durchmesser als die Spitze 37 aufweisen kann. Eine Schulter 35, die konisch sein kann, führt den Führungsoberflächendurchmesser herunter bis zum Spitzendurchmesser. Die Schulter 35 und die Führungsoberfläche 38 werden weiter unten weitergehend diskutiert.
Jede Ventilnadel 20 ist zwischen den Düsen 14 und dem Formhohlraumblock 22 positioniert. Die Ventilnadelführung 20 wirkt mit der Ventilnadel 16 zusammen, um die Ventilnadel 16 mit der Angussöffnung 34 auszurichten. Dies hemmt Schäden an der Angussöffnung 34 durch den Eintritt der Ventilnadel 16 dort hinein.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform wirkt die Ventilnadelführung 20 mit der Führungsoberfläche 38 und der Schulter 35 zusammen, um die Ventilnadel 16 in Bezug auf die Angussöffnung 34 auszurichten. So sind durch das Ausrichten der Ventilnadel 16 an diesen Oberflächen und nicht an der Dichtungsoberfläche 37a sowie der Bodenfläche 37b die Dichtungsoberfläche 37a und die Bodenfläche 37b zumindest etwas geschützt gegenüber dem Verschleiß während des Eintritts in die Angussöffnung 34.
Weiterhin erlaubt das Ausrichten der Ventilnadel an der Führungsoberfläche 38 und der Schulter 35 die Verwendung von unabgeschrägten Bodenflächen 37b, was eine verbesserte Ästhetik der Formteile (nicht gezeigt) ermöglicht.
Die Ventilnadelführung 20 kann beispielsweise aus einem einzelnen Teil hergestellt sein. Alternativ kann die Ventilnadelführung 20 jedoch aus zwei oder mehr Teilen hergestellt sein, wie weiter unten detaillierter diskutiert. Jede Ventilnadelführung 20 umfasst eine periphere Ecke 39, die mit einer ersten Bohrung 40 in dem Formhohlraumblock 22 zusammenwirkt, um die Ventilnadelführung 20 relativ zu der Achse 36 auszurichten. Die Ventilnadelführung 20 kann fest in der ersten Bohrung 40 sitzen, durch beispielsweise eine Presspassung, um eine unbeabsichtigte Bewegung der Ventilnadelführung 20 in der ersten Bohrung 40 zu verhindern. Die Ventilnadelführung 20 kann so hergestellt sein, dass sie entfernbar und ersetzbar ist, sobald sie zu stark abgenutzt ist, um die Ventilnadel 20 geeignet zu führen. Auf diese Weise kann die Führung 20 ersetzt werden, was Zeit und Kosten spart, um die Angussöffnung 34 zu reparieren oder die Formvorrichtungsbauteile, die die Angussöffnung 34 enthalten, zu ersetzen.
Die Ventilnadelführung 20 weist einen Führungskörper 21a auf, der eine Führungsöffnung 21b dort hindurch aufweist, die die Ventilnadel 16 für den Eintritt in die Angussöffnung 34 führt. Die Führungsöffnung 21b kann entlang der Achse 36 zentriert sein.
Die Führungsöffnung 21b kann einen in Strömungsrichtung oberen Teil 21c und einen in Strömungsrichtung unteren Teil 21d aufweisen. Der obere Teil 21c kann konisch sein, um das Einführen der Ventilnadel 16 dort hinein zu erleichtern und um zu verhindern, dass die Ventilnadel 16 gegen die Ventilnadelführung 20 stößt, wenn die Spitze 37 der Ventilnadel 16 versetzt zur Achse 36 ist.
Die Ventilnadelführung 20 kann optional eine Dichtungsfläche 48 aufweisen, die mit einer Bodenschulter 50 in der ersten Bohrung zusammenwirkt, um dazwischen eine Schmelzeleckage zu hemmen. Die periphere Ecke 39 kann auch eine Dichtungsfläche sein, eine Schmelzeleckage zwischen ihr und der ersten Bohrung 40 hemmend. Die Dichtungsfläche 48 und die periphere Ecke 39 können in jeder geeigneten Weise abdichten, beispielsweise als mechanische Dichtung.
Eine zweite Bohrung 51 kann sich von der Bodenschulter 50 weiter in den Formhohlraumblock 22 erstrecken. Die Angussöffnung 34 kann, wie gezeigt, in der zweiten Bohrung 51 positioniert sein. Die zweite Bohrung 52 kann konzentrisch mit der ersten Bohrung 40 sein.
Die Ventilnadelführung 20 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, wie beispielsweise Stahl, Wolframkarbid, Beryllium-Kupfer und Wolfram-Zirkon-Molybdän. Jedes Material, aus dem die Spitze 27 oder der Spitzenhalter 28 hergestellt sind, kann für die Ventilnadelführung 20 verwendet werden. Die Ventilnadelführung 20 kann thermisch isolierend oder thermisch leitfähig sein, oder sie kann aus mehr als einem Material hergestellt sein, in Abhängigkeit von den Anforderungen des Formvorgangs. Zum Beispiel kann die Ventilnadelführung ein äußeres Teil umfassen, das aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt ist, wie Titan, Formstahl, Chromstahl oder Vespel^TM, und kann ein Innenteil umfassen, das aus einem thermisch leitfähigen Material oder aus einem abnutzungsbeständigen Material, wie Wolframkarbid, hergestellt ist.
Im Prinzip strömt Schmelze von einer Schmelzequelle (nicht gezeigt) durch die Heißläuferverteiler 23, durch den Düsenschmelzekanal 29, durch die Öffnung 21b, durch die Angussöffnung 34 und in den Formhohlraum 32 hinein. Die Düse 14 wird durch den Heizer 31 erwärmt, um die dort hindurchströmende Schmelze zu erwärmen. Wenn die Düse 14 erwärmt wird, unterliegt sie einer thermischen Ausdehnung, währenddessen sie die Ventilnadelführung 20 berühren oder nicht berühren kann.
Es wird Bezug auf 2e genommen. In der gezeigten Ausführungsform ist es der Schmelze erlaubt, sich in der zweiten Bohrung 51 um die Ventilnadelführung 20 herum anzusammeln. Die Schmelze kann als thermischer Isolator zwischen der Ventil nadelführung 20 und dem Formhohlraumblock 22 wirken. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist es alternativ für die Ventilnadelführung 20 möglich, den Formhohlraumblock 22 direkt angrenzend an die Angussöffnung 34 zu berühren, um so eine geschlossene Leitung von der Führungsöffnung 21b in die Angussöffnung 34 zu bilden, und dadurch zu verhindern, dass Schmelze in die zweite Bohrung 51 leckt. Weil dies einen isolierenden Luftspalt zwischen im Wesentlichem der ganzen Führung 20 und dem Formhohlraumblock 22 bilden würde, würde dies zu einem Wärmeverlust von der Führung 20 in den Formhohlraum 22 nahe der Angussöffnung 34 führen.
Durch die Ausgestaltung des Heißläufers 23 und anderer Faktoren kann die durch die Düse 14 strömende Schmelze verschiedene Eigenschaften entlang ihres Querschnitts aufweisen und kann so auf die Spitze 37 der Ventilnadel 16 drücken, so dass sie von der Achse 36 versetzt wird.
Wenn die Ventilnadel 16 durch den Stellenantrieb 18 (1) vorbewegt wird, dann richtet die Ventilnadelführung 20 die Spitze 37 wieder mit der Achse 36 aus, so dass die Spitze 37 geeignet ausgerichtet ist, bevor sie die Angussöffnung 34 berührt. Sobald die Ventilnadel 16 die Angussöffnung 34 verschließt, wird der Formhohlraumblock 22 gekühlt, um die Schmelze in dem Formhohlraum 32 erstarren zu lassen, um dadurch ein Formteil (nicht gezeigt) zu bilden. Der Formhohlraumblock 22 wird dann geöffnet; das Formteil wird auf dem Formhohlraum 32 ausgeworfen, und der Formhohlraumblock 22 wird wieder geschlossen. Die Ventilnadel 16 wird von der Angussöffnung 34 zurückgezogen, und der Zyklus wird wieder gestartet.
Bezug wird auf die 2a, 2b, 2c und 2d genommen, die die Ausrichtung der Ventilnadel 16 mittels der Ventilnadelführung 20 vor dem Berühren mit der Angussöffnung 34 darstellen. Die Schulter 35 und die Ventilnadelführungsoberfläche 38 wirken mit den oberen und unteren Teilen 21c und 21d der Führungsöffnung 21b zusammen, um die Ventilnadel 16 in Ausrichtung mit der Angussöffnung 34 zu bringen.
Wenn die Ventilnadel 16 sich von der in 2a gezeigten Position in Richtung auf die Angussöffnung 34 bewegt, und wenn irgendeine Fehlausrichtung zwischen der Ventilnadel 16 und der Angussöffnung 34 besteht, dann tritt die erste Berührung zwischen der Ventilnadelschulter 35 und dem oberen Teil 21c auf, wie in 2b gezeigt.
Die Schulter 35 und der obere Teil 21c können mit einem ausgewählten Konuswinkel versehen sein. Der Konuswinkel kann so ausgewählt sein, das Risiko des Verkratzens oder anderweitiger Beschädigung sowohl auf der Ventilnadel 16 oder der Ventilnadelführung 20 zu reduzieren, sowohl bei der ersten Berührung oder bei jedem anschließenden Gleitkontakt.
Es ist zu vermerken, dass die Ventilnadelschulter 35, die Ventilnadelführungsoberfläche 38 und die oberen und unteren Teile 21c und 21d der Führungsöffnung 21b in ihrem Durchmesser größer als die Ventilnadelspitze 37 und die Angussöffnung 34 sind. Durch den Kontakt mit und das Gleiten auf diesen im Durchmesser größeren Oberflächen 35, 38, 21c und 21d kann eine längere Betriebszeit erreicht werden, bevor eine Reparatur oder der Austausch der Ventilnadel 16 und der Ventilnadelführung 20 notwendig wird.
Die Ventilnadelschulter 35 und/oder der obere Teil 21c der Führung 20 können durch jede geeignete Oberflächenbehandlung gehärtet sein, um das Risiko des Verkratzens weiter zu reduzieren. Eine der Oberflächen 35 und 21c kann ausgewählt werden, härter als die andere zu sein, so dass die weichere der zwei zerkratzt werden kann, während des wiederholten Berührens und Gleitens, das während einer Spritzgießkampagne auftritt. Die Oberfläche 35 oder 21c, die ausgewählt wird, zerkratzt zu werden, kann z.B. das Teil sein, das von den zwei weniger teuer oder leichter oder mit einem geringeren Zeitaufwand zu ersetzen ist.
Wenn die Ventilnadel 16 in Richtung der Angussöffnung 34 bewegt wird, wirken die Schulter 35 und das obere Teil 21c der Führungsöffnung 21b zusammen, um die Ventilnadel 16 in Ausrichtung mit der Angussöffnung 34 zu bringen. Sobald die Schulter 35 hinter den oberen Teil 21c bewegt wird, berühren sich die Ventilnadelführungsoberfläche 38 und das untere Teil 21d der Führungsöffnung 21b, um die Ventilnadel 16 in Ausrichtung mit der Angussöffnung (siehe 2c) zu halten. Die Ventilnadel 16 wird dann in Richtung auf und in die Angussöffnung 34 bewegt, um die Angussöffnung 34 zu schließen, wie in 2d gezeigt.
Die Ventilnadelführungsoberfläche 38 und das untere Teil 21d der Führungsöffnung 21b können in einer ähnlichen Weise oberflächenbehandelt sein wie die Schulter 35 und das obere Teil 21c der Führungsöffnung 21b und können auch eine Oberfläche 38 oder 21d umfassen, die ausgewählt ist, zerkratzt zu werden.
Es ist zu beachten, dass die Ecke 37c auf der Ventilnadelspitze 37 nicht benötigt wird, weil die Ventilnadel 16 mit der Angussöffnung 34 ausgerichtet ist, bevor sie die Angussöffnung 34 berührt. Durch das Nicht-Anschrägen der Ecke 37c ist es möglich, praktisch jede Markierung auf dem geformten Teil zu eliminieren, weil die Bodenfläche 37b mit der inneren Oberfläche des Formhohlraums 32 bündig ausgebildet ist. Trotzdem kann eine abgeschrägte Ecke optional eingeschlossen sein (nicht gezeigt). Die abgeschrägte Ecke kann jede geeignete Form aufweisen, die gewünscht ist, um die ästhetischen Anforderungen des geformten Teils zu erfüllen, mit einem geringen oder gar keinen Effekt auf die Fähigkeit der Ventilnadel 16, in die Angussöffnung einzutreten und sie zu verschließen.
Die Teile der in den 2a–2d gezeigten Bauteile, die Abrieb und Beschädigungen aufweisen, sind mit 64a und 64b bezeichnet. Diese Teile 64a und 64b sind entfernt von der Dichtungsoberfläche 37a und der Angussöffnung 34 positioniert. Daher kann durch das Integrieren der Ventilnadelführung 20 und der Schulter 35 und der Führungsoberfläche 38 auf der Ventilnadel 16 die Betriebszeit der Ventilnadel 16 verlängert werden über die Betriebszeit der Ventilnadel 1028 im Stand der Technik (16a–16d) hinaus. Weiterhin wird die Quelle von Makeln auf den geformten Teilen reduziert oder entfernt, wenn Beschädigungen durch Fehlausrichtung zur Angussöffnung 34 und optional zu der Ventilnadeldichtungsoberfläche 37a reduziert oder verhindert werden.
Es ist offensichtlich, dass zahlreiche Änderungen am Spritzgießzyklus gemacht werden können, ohne sich von der Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel kann die Kühlung des Formhohlraumblocks 22 vor dem Schließen der Angussöffnung 34 durch die Ventilnadel 16 beginnen.
Optional kann die Ventilnadel 16 ein Druckentlassungsteil 52 aufweisen, welches ein Teil direkt hinter der Spitze 37 ist, das eine Vielzahl von Aussparungen 54 aufweist, die deutlicher in der Querschnittsansicht in 3a gezeigt sind. Die Aussparungen 54 erlauben, dass Schmelze hinter die Ventilnadelführung 20 zurückströmt, wenn die Ventilnadel 16 die Angussöffnung 34 schließt. Dieses Zurückströmen wird durch die Ventilnadel 16 selbst verursacht, wenn das Druckentlastungsteil 52 und die Spitze 37 sich vorwärts bewegen und den Platz in der Führungsöffnung 21b, der vorher durch Schmelze gefüllt war, einnehmen. Alternativ kann das Druckentlastungsteil 52 nur eine Aussparung 54 zum Zulassen des Zurückfließens von Schmelze während des Schließens der Angussöffnung 34 aufweisen. Die Aussparungen 54 können sich entlang einer ausreichenden Länge der Ventilnadel 16 erstrecken, um das Zurückströmen der Schmelze hinter die Ventilnadelführung 20 und hinter den Auslass 30 der Düse 14 zu erlauben.
Als eine andere Alternative kann das Druckentlastungsteil 52 der Ventilnadel 16 zylindrisch und frei von Aussparungen sein, während die Ventilnadelführung 20 Aussparungen 56 aufweisen kann, um das Zurückströmen der Schmelze, wie in 3b gezeigt, zu erlauben. Als eine weitere Alternative kann die Düsenspitze 27 Aussparungen 58 (siehe 3c) aufweisen, die ähnlich zu den Aussparungen 56 sind und die zusammen mit den Aussparungen 56 in der Ventilnadelführung 20 funktionieren, um das Zurückströmen der Schmelze hinter die Ventilnadelführung 20 und hinter den Auslass 30 der Düse 14 zu erlauben.
Als andere Alternative können die Durchmesser des Druckentlastungsteils 52 auf der Ventilnadel 16 so dimensioniert sein, dass ein geeigneter Zwischenraum zwischen dem Druckentlastungsteil 52 und dem Auslass 30 der Düse 14 sowie zwischen dem Druckentlastungsteil 52 und der Ventilnadelführung 20 existiert, so dass es der Schmelze erlaubt ist, wenn nötig, dahinter zurückzuströmen. Der Anmelder nimmt Bezug auf die PCT-Veröffentlichung WO 01/78961 (Mold Masters Limited et al.), die Aussparungen und Zwischenräume beschreibt und hiermit durch den Bezug aufgenommen ist.
Bezug wird auf 4 genommen, die eine Ventilnadelführung 100 in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ventilnadelführung 100 ist ähnlich zu der Ventilnadelführung 20 (2), außer dass die Ventilnadelführung 100 eine Lippe 102 umfasst, die sich von ihrer oberen Oberfläche, die mit 104 bezeichnet ist, erstreckt. Die Lippe 102 passt gleitfähig mit der vertikalen Wand der Düsenspitze 27 zusammen, den Wärmetransport zwischen der Spitze 27 und der Ventilnadelführung 100 erleichternd. Der Wärmetransport erlaubt, dass die Ventilnadelführung 100 die Schmelze, die durch die Führungsöffnung 21b strömt, erwärmt. Durch die Ausbildung der Lippe 102 gleitfähig mit einer vertikalen Wand der Düsenspitze 27 zusammenzupassen, ist es der Düsenspitze 27 erlaubt, sich während der thermischen Ausdehnung der Düse 14, wenn die Düse 14 erwärmt wird, in Richtung der Ventilnadelführung 100 zu bewegen.
In dieser Ausführungsform kann die Ventilnadelführung 100 aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt sein, wie Stahl oder Wolframkarbid, um Wärme von der Spitze 27 zu der Schmelze in der Führungsöffnung 21b zu leiten. Alternativ kann, wie in 16a gezeigt, die Ventilnadelführung 100 aus zwei Materialien hergestellt sein, wobei die Ventilnadelführung 100 ein Führungsteil 106 umfasst, das aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt ist, wie Stahl oder Wolframkarbid, und einem Isolierungsteil 108, hergestellt aus einem thermisch isolierenden Material, um die Wärmeverluste zum Formhohlraumblock 22 zu reduzieren. Das Führungsteil 106 definiert die Führungsöffnung 21b und die Lippe 102, während das Isolierungsteil 108 den Formhohlraumblock 22 berührt, um die Wärmemenge, die von der Führung 20 in den Formhohlraumblock 22 übertragen wird, zu reduzieren.
Bezug wird auf 5 genommen, die eine Kombination der Ventilnadelführung 20 und einer Niederhaltungsfeder 202 zeigt, in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Niederhaltungsfeder 202 ist zwischen der oberen Oberfläche der Ventilnadelführung 20, die mit 204 bezeichnet ist, und einer Schulter 206 auf der Spitze 27 positioniert oder in jedem anderen geeigneten Teil der Düse 14. Selbst während Abschnitten des Formzyklus, in denen die Düse 14 kälter ist und dadurch relativ weit weg von der Ventilnadel 24 beabstandet ist, verbleibt die Niederhaltungsfeder 202 unter Spannung, unterhält eine Niederhaltungskraft auf die Ventilnadelführung 20, um sicherzustellen, dass die Ventilnadelführung auf ihrem Platz in der ersten Bohrung 40 gegen die Schulter 50 gehalten wird. Während der Abschnitte des Formzyklus, in denen die Düse 14 heißer ist und sich thermisch nach unten in Richtung der Ventilnadelführung ausgedehnt hat, dehnt sich die Niederhaltungsfeder 202, um die Änderung der Länge der Düse 14 auszugleichen und weiterhin eine Niederhaltungskraft auf die Ventilnadelführung 20 aufzubringen.
Die Niederhaltungsfeder 202 kann jede geeignete Art von Feder sein, wie beispielsweise ein metallischer C-Ring, wie in 4 gezeigt. Der metallische C-Ring weist einen C-förmigen Querschnitt auf für eine verbesserte Flexibilität im Verhältnis zu einem metallischen O-Ring. Für den C-Ring kann jedes Material verwendet werden in Abhängigkeit von der Umgebung in dem Formvorgang.
Bezug wird auf die 6 genommen, die eine zwischen der Düse 300 und dem Formhohlraumblock 22 positionierte Ventilnadelführung 20 zeigt. Die Düse 300 ist der Düse 14 (2) ähnlich, außer dass die Düse 300 eine Spitze 302 aufweist, die ohne die Verwendung eines Spitzenhalters in den Düsenkörper 26 montiert ist. Zum Beispiel kann die Spitze 302 mit einem Gewinde versehen sein und kann mit einem Gewindeteil in dem Düsenkörper 26 zusammenpassen.
Bezug wird auf 7 genommen, die eine zwischen einer Düse 400 und dem Formhohlraumblock 22 positionierte Ventilnadelführung 20 zeigt. Die Düse 400 ist der Düse 14 ähnlich, außer dass die Düse 400 einen Düsenheizer umfasst, der außerhalb des Düsenkörpers 26 herumgewickelt ist, anstatt in die äußere Oberfläche des Düsenkörpers 26 eingebettet zu sein.
Bezug wird auf 8 genommen, die eine zwischen einer Düse 500 und dem Formhohlraumblock 22 positionierte Ventilnadelführung 20 zeigt. Die Düse 500 ist der Düse 14 ähnlich, außer dass die Düse 500 einen Düsenheizer 502 umfasst, der ein Heizband ist, anstatt eines herumgewickelten Heizdrahts (2).
Bezug wird auf 9 genommen, die eine zwischen einer Düse 600 und einem Formhohlraum 22 positionierte Ventilnadelführung 20 zeigt. Die Düse 600 ist der Düse 14 (2) ähnlich, außer dass die Düse 600 eine Spitze aufweist, die integral mit einem Düsenkörper ausgebildet ist. Die Düse 600 umfasst auch ein separates Ausrichtungs- und Dichtungsstück 602. Das Ausrichtungs- und Dichtungsstück 602 passt mit einer Bohrung 604 und mit einer Schulter 606 und einem vertikalen Teil 608 auf der äußeren Oberfläche der Düse 600 zusammen, um die Düse 600 in Bezug auf die Angussöffnung 34 auszurichten und gegen eine Schmelzeleckage abzudichten. In dieser Ausführungsform ist es der Schmelze erlaubt, eine Kammer 610 zu füllen, die durch die äußere Oberfläche der Düse 600, dem Formhohlraumblock 22 und dem Dichtungsstück 602 definiert ist. Durch das Füllen der Kammer 610 mit Schmelze wirkt die Schmelze als thermischer Isolator zwischen dem Formhohlraumblock 22 und der Düse 600.
Bezug wird auf 10 genommen, die eine zwischen der Düse 700 und dem Formhohlraumblock 22 positionierte Ventilnadelführung 20 zeigt. Die Düse 700 ist der Düse 14 ähnlich, außer dass die Düse 700 als eine einteilige Ausgestaltung ausgebildet ist, die einen Körper 702, eine Spitze 704 und ein Dichtungs- und Ausrichtungsteil 706 aufweist, die alle integral miteinander verbunden sind. In dieser Ausführungsform ist das Dichtungs- und Ausrichtungsteil 706 in der ersten Bohrung 40 positioniert.
Bezug wird auf 11 genommen, die eine Ventilnadelführung 800 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ventilnadelführung 800 ist der Ventilnadelführung 20 (2) ähnlich, außer dass die Ventilnadelführung 800 ein Innenstück 806 und ein Außenstück 808 umfasst. Das Innenstück 806 umfasst ein die Führungsöffnung 21b definierendes Teil, und das Außenstück 806 umfasst ein den Formhohlraumblock 22 berührendes Teil. Das Innenteil 806 kann eine erste ausgewählte mechanische oder thermische Eigenschaft aufweisen, und das Außenteil 808 kann eine zweite ausgewählte mechanische oder thermische Eigenschaft aufweisen. Zum Beispiel kann das Innenteil 806 aus einem verschleißfesten Material hergestellt sein, wie Wolframkarbid, um dem Abrieb durch die dort hindurchströmende Schmelze und durch den Kontakt mit der Ventilnadel zu widerstehen, und das Außenteil 808 kann aus jedem geeigneten, thermisch isolierenden Material hergestellt sein, wie Vespel^TM, um den Wärmeverlust in dem Formhohlraumblock 22 zu reduzieren. Jede geeignete Kombination von mechanischen und thermischen Eigenschaften kann für die Innen- und Außenstücke 806 und 808 ausgewählt werden.
Bezug wird auf 12 genommen, die eine Ventilnadelführung 900 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ventilnadelführung 900 ist der Ventilnadelführung 20 (2) ähnlich, außer dass die Ventilnadelführung 900 keine Dichtungsoberfläche an seiner mit 902 bezeichneten, außen liegenden Ecke erfordert. Die außen liegende Ecke 902 kann eine Ausrichtungsecke sein und mit einem Teil des Spitzenhalters 28 auf der Düse 14 zusammenpassen. Der Teil des Spitzenhalters 28 kann z.B. eine Innenoberfläche des Spitzenhalters 28, bezeichnet mit 904, sein.
Die Ventilnadelführung 900 kann aus einem thermisch leitfähigen Material oder einem thermisch isolierenden Material hergestellt sein, wie jedes Material, aus denen die Spitze 27 oder der Spitzenhalter 28 hergestellt sind.
Bezug wird auf 13 genommen, die eine Ventilnadelführung 950 stromaufwärts eines Angusseinsatzes 952 zeigt. Der Angusseinsatz 952 weist eine Angussöffnung 34 auf und definiert zumindest einen Teil eines Formhohlraums 954. Aus diesem Grund kann es sein, dass Teile des Angusseinsatzes 952 mit engerer Toleranz maschinell und oberflächenbearbeitet sein müssen, als es für die Ventilnadelführung 950 erforderlich ist. Weiterhin kann es sein, dass der Angusseinsatz 952 sehr sorgfältig in Bezug auf die umgebenden Formvorrichtungsbauteile, z.B. eine Formplatte 956, eingepasst und positioniert werden muss, so dass die Verbindung dazwischen keine Markierung auf den geformten Teilen (nicht gezeigt) zurücklässt. Es kann leichter und preiswerter sein, die Ventilnadelführung 950 zu ersetzen, als den Angusseinsatz 952 zu ersetzen.
Bezug wird genommen auf die Verwendung einer Ventilnadelführung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, mit einem Formhohlraumblock, der direkt darin eine Angussöffnung aufweist, und einem Formhohlraumblock, der einen Angusseinsatz mit der Angussöffnung darin aufweist. Es ist verständlich, dass die Ventilnadelführung der vorliegenden Erfindung mit jedem anderen geeigneten, einen Anguss enthaltenden Bauteil, wie eine Transportdichtung, verwendet werden kann.
Bezug wird genommen auf 14, die eine Ventilnadelführung 960 in Kombination mit einer Ventilnadel 962 zeigt, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ventilnadelführung 960 kann jeder der hierin beschriebenen Ventilnadelführungen ähnlich sein, außer dass die Ventilnadelführung 960 eine Führungsöffnung 964 aufweist, anstatt der Führungsöffnung 21b (2). Im Gegensatz zu der Führungsöffnung 21b (2), die einen größeren Durchmesser als den von der Angussöffnung 34 aufweist, weist die Führungsöffnung 964 den gleichen Durchmesser wie die Angussöffnung 34 auf. Die Führungsöffnung 964 weist einen in Strömungsrichtung oberen Teil 964a und einen in Strömungsrichtung unteren Teil 964b auf. Der obere Teil 964a kann konisch ausgebildet sein, um die Führung der Ventilnadel 16 in Ausrichtung mit der Angussöffnung 34 zu erleichtern. Der untere Teil 964b kann zylindrisch und geeignet sein, mit der Führungsoberfläche 38 auf der Ventilnadel 16 zusammenzuwirken.
Die Ventilnadel 962 kann der Ventilnadel 16 (2) ähnlich sein, außer dass die Ventilnadel 962 einen Körper 966 und eine Spitze 968 aufweist, die den gleichen Durchmesser haben können. Auf der Spitze 968 gibt es ein Dichtungsteil 968a, eine untere Fläche 968b und eine Ecke 968c.
Wenn die Ventilnadel 962 sich in Richtung auf die Angussöffnung 34 bewegt, tritt die Spitze 968 in die Führungsöffnung 964 ein und wirkt mit ihr zusammen, um die Ventilnadel 962 in Bezug auf die Angussöffnung 34 auszurichten. Weil die Spitze 968 sowohl die Ventilnadel 962 mit der Angussöffnung 34 ausrichtet als auch abdichtet, weist die Führungsöffnung 964 den gleichen Durchmesser wie die Angussöffnung 34 auf. Außerdem ist die Ecke 968c bevorzugt angeschrägt, weil die Spitze 968 sich mit der Angussöffnung 34 ausrichtet und abdichtet.
Als weitere Folge des Ausrichtens und Abdichtens der Spitze 968c mit der Angussöffnung 34 unterliegt die Spitze 968c einer Abnutzung und erfordert schließlich den Austausch. Die Angussöffnung 34 bleibt jedoch durch das Vorhandensein der Ventilnadelführung 960 vor einer Beschädigung geschützt.
Durch das Bereitstellen einer Ventilnadelführung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der Abrieb, der sonst in der Angussöffnung auftreten würde, reduziert werden. Weiterhin kann dadurch, dass die Ventilnadelführung getrennt von dem den Anguss enthaltenden Bauteilen und getrennt von der Düse aufgebildet wird, die Ventilnadelführung ersetzt werden, ohne den Austausch eines dieser Bauteile zu erfordern.
Mit einer separat von der Düse ausgerichteten Ventilnadelführung wird eine mögliche Quelle von Ungenauigkeit in der Ausrichtung der Ventilnadelführung in Bezug auf die Angussöffnung eliminiert, nämlich die Herstellungsfehler und Toleranzen in der Düse. Dies reduziert wiederum die Notwendigkeit, den Formhohlraumblock kundenspezifisch zu fertigen, um die Fehler bei der Herstellung jeder Düse auszugleichen.
Weiterhin können die Düsen während eines Spritzgießzyklus einer thermischen Ausdehnung unterworfen sein und können sich seitlich um einen unspezifizierten Betrag während der Ausdehnung bewegen. Die Ventilnadelführung kann jede Fehlausrichtung durch diese seitliche Bewegung korrigieren, um sicherzustellen, dass die Ventilnadel nicht die Angussöffnung des Formhohlraums beschädigt.
Bezug wird genommen auf die oberen Ausführungsformen zum Durchmesser hinsichtlich auf verschiedene Bauteile und Teile davon, wie Ventilnadeln, Ventilnadelführungen und Angussöffnungen. Es ist offensichtlich, dass die Formen dieser Bauteile nicht notwendigerweise zylindrisch oder kreisförmig sein müssen, wie dies jedoch auch der Fall sein kann. Diese Bauteile können andere Formen aufweisen und immer noch in den Umfang der Erfindung fallen.
Es ist offensichtlich, dass die Spritzgießvorrichtung 10 jede Art von Spritzgießvorrichtung sein kann, wie z.B. eine Einzelhohlraummaschine, eine Mehrfachhohlraummaschine (wie gezeigt), eine Co-Einspritzmaschine oder eine Stapelformmaschine.
Während die obige Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen darstellt, ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen oder Änderungen zugänglich ist, ohne sich von der wahren Bedeutung der beigefügten Ansprüche zu entfernen.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird eine Ventilnadelführung bereitgestellt zum Führen einer Ventilnadel aus einer Düse hinein in eine Angussöffnung eines Formhohlraums einer Spritzgießvorrichtung. Die Ventilnadelführung definiert durch sich hindurch eine Führungsöffnung. Die Führungsöffnung ist geeignet, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen. Die Ventilnadelführung ist stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung angeordnet.

Claims

Ventilnadelführung zum Führen einer Ventilnadel von einer Düse in eine Angussöffnung eines Formhohlraums in einer Spritzgießvorrichtung; die Ventilnadelführung definiert eine Führungsöffnung durch sich hindurch; die Führungsöffnung ist geeignet, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen; die Ventilnadelführung ist stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung positionierbar ausgebildet.
Ventilnadelführung nach Anspruch 1, wobei die Angussöffnung in einem Formbauteil definiert ist und die Ventilnadelführung eine Dichtungsoberfläche aufweist, wobei die Dichtungsoberfläche geeignet ist, mit dem Formbauteil zusammenzuwirken, um um die Angussöffnung herum gegen eine Leckage abzudichten.
Ventilnadelführung nach Anspruch 1, wobei die Ventilnadelführung entfernbar stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung positionierbar ausgebildet ist.
Ventilnadelführung nach Anspruch 1, wobei die Ventilnadelführung ein Führungsteil umfasst, in dem die Führungsöffnung definiert ist, wobei das Führungsteil aus einem Führungsteilmaterial hergestellt ist mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit, das Führungsteil geeignet ist, die Düse zu berühren, und die Ventilnadelführung weiter ein Isolierungsteil umfasst, wobei das Isolierungsteil aus einem Isolierungsteilmaterial hergestellt ist mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit, wobei die zweite Wärmeleitfähigkeit geringer als die erste Wärmeleitfähigkeit ist und wobei das Isolierungsteil geeignet ist, den Formhohlraumblock zu berühren.
Ventilnadelführung nach Anspruch 4, wobei die Ventilnadelführung geeignet ist, die Düse gleitend zu berühren, um der thermischen Ausdehnung und dem Zusammenziehen der Düse während eines Spritzgießvorgangs Rechnung zu tragen.
Ventilnadelführung nach Anspruch 1, wobei die Düse eine Spitze aufweist, die aus einem Spitzenmaterial hergestellt ist mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit, und die Ventilnadelführung ist aus einem Ventilnadelführungsmaterial hergestellt mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit und die zweite Wärmeleitfähigkeit geringer als die erste Wärmeleitfähigkeit ist.
Spritzgießvorrichtung, umfassend: mindestens eine Düse, wobei die mindestens eine Düse einen Düsenschmelzekanal dort hindurch definiert, und wobei die Düse positionierbar ist, so dass der Düsenschmelzekanal stromabwärts von einer Schmelzequelle liegt; einen Formhohlraumblock, der mindestens einen Formhohlraum und eine Angussöffnung in den mindestens einen Formhohlraum definiert, wobei die Angussöffnung stromabwärts von dem Düsenschmelzekanal positioniert ist; eine Ventilnadel, wobei die Ventilnadel in dem Düsenschmelzekanal bewegbar ist, um die Angussöffnung zu öffnen und zu schließen, und eine Ventilnadelführung, wobei die Ventilnadelführung stromabwärts von der Düse und stromaufwärts von der Angussöffnung positioniert ist, und wobei die Ventilnadelführung eine Führungsöffnung durch sich hindurch definiert und die Führungsöffnung geeignet ist, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung in Berührung mit dem Formhohlraumblock steht.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung mit dem Formhohlraumblock verbunden ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung entfernbar mit dem Formhohlraumblock verbunden ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadel zu einer geöffneten Position hin bewegbar ist, um eine Schmelzeströmung in den Formhohlraum hinein zu erlauben, und wobei in der geöffneten Position die Ventilnadel von der Führungsöffnung beabstandet ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadel eine Dichtungsoberfläche aufweist, wobei die Dichtungsoberfläche geeignet ist mit der Angussöffnung eine Dichtung zu bilden, um dazwischen eine Schmelzeströmung zu verhindern, und die Ventilnadel eine Führungsoberfläche aufweist, wobei die Führungsoberfläche geeignet ist mit der Führungsöffnung an der Ventilnadelführung zusammenzuwirken, um die Ventilnadel mit der Angussöffnung auszurichten, bevor die Dichtungsoberfläche die Angussöffnung berührt.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Dichtungsoberfläche auf der Ventilnadel eine von der Führungsoberfläche separate Oberfläche ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Angussöffnung in einem von dem umgebenden Teil des Formhohlraumblocks separaten Angussöffnungs-Bauteil definiert ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Düse eine Spitze aufweist, die aus einem Spitzenmaterial hergestellt ist mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit, und die Ventilnadelführung aus einem Ventilnadelführungsmaterial hergestellt ist mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit und die zweite Wärmeleitfähigkeit geringer als die erste Wärmeleitfähigkeit ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Düse einen Düsenkörper aufweist und die Spitze an dem Düsenkörper befestigt ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung eine Dichtungsoberfläche aufweist, wobei die Dichtungsoberfläche geeignet ist mit dem Formbauteil zusammenzuwirken, um gegen eine Schmelzeleckage um die Angussöffnung herum abzudichten.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung geeignet ist, die Düse gleitend zu berühren, um der thermischen Ausdehnung und dem Zusammenziehen der Düse während eines Spritzgießvorgangs Rechnung zu tragen.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung ein Führungsteil umfasst, in dem die Führungsöffnung definiert ist, wobei das Führungsteil aus einem Führungsteilmaterial hergestellt ist mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit; das Führungsteil ist geeignet, die Düse zu berühren, und die Ventilnadelführung weiter ein Isolierungsteil umfasst, wobei das Isolierungsteil aus einem Isolierungsteilmaterial hergestellt ist mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit, wobei die zweite Wärmeleitfähigkeit geringer als die erste Wärmeleitfähigkeit ist und wobei das Isolierungsteil geeignet ist, den Formhohlraumblock zu berühren.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Ventilnadelführung geeignet ist, die Düse gleitend zu berühren, um der thermischen Ausdehnung und dem Zusammenziehen der Düse während eines Spritzgießvorgangs Rechnung zu tragen.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, weiter umfassend ein elastisches Element, wobei das elastische Element zwischen der Düse und der Ventilnadelführung positioniert ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ventilnadelführung an der Düse befestigt ist.
Spritzgießvorrichtung, umfassend: einen Formhohlraumblock, wobei der Formhohlraumblock darin einen Formhohlraum definiert; der Formhohlraum weist eine Angussöffnung auf, wobei der Formhohlraumblock eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung aufweist, wobei die Angussöffnung in der zweiten Bohrung positioniert ist und wobei die erste Bohrung im Durchmesser größer als die zweite Bohrung ist; eine Einspritzdüse, wobei ein Schmelzekanal in der Einspritzdüse definiert ist, um Schmelze zur Angussöffnung zu leiten; eine Ventilnadel, wobei die Ventilnadel zumindest teilweise in dem Schmelzekanal positioniert ist und bewegbar ist, um die Schmelzeströmung in die Angussöffnung hinein zu kontrollieren, und eine Ventilnadelführung, wobei die Ventilnadelführung geeignet ist, die Ventilnadel in Ausrichtung mit der Angussöffnung aufzunehmen und zu führen und wobei die Ventilnadelführung in der ersten Bohrung positioniert ist.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 23, wobei die zweite Bohrung in Fluidverbindung mit dem Schmelzekanal steht, so dass die zweite Bohrung während eines Spritzgießvorgangs im Wesentlichen mit Schmelze gefüllt ist, um die zumindest eine Ventilnadel zu isolieren.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 23, wobei eine Schulter die erste und zweite Bohrung trennt und die Ventilnadelführung geeignet ist, gegen die Schulter abzudichten.
Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Düse eine Dichtungsoberfläche umfasst und die Dichtungsoberfläche geeignet ist, mit der ersten Bohrung zusammenzuwirken, um dazwischen eine Schmelzeleckage zu verhindern.