DE10084237T5 - Gekühlter Spritzgiess-Hohlraumeinsatz - Google Patents
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Abstract
Eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraum (66) mit einer Außenfläche (160) aufweist, der sich in einer Gießform (16) erstreckt, und einen hohlen Hohlraumeinsatz (10) aufweist, der eine Innenfläche (158) aufweist, der in der Gießform (16) montiert ist, wobei die Innenfläche (158) des Hohlraumeinsatzes (10) zumindest einen Bereich der Außenfläche (160) des Hohlraums (66) bildet, wobei die Verbesserung im folgenden besteht:
der Hohlraumeinsatz (10) weist zumindest einen hohlen Innenbereich (136) und einen hohlen Außenbereich (138) auf, die einstückig miteinander verbunden sind, der Außenbereich (138) weist eine Innenfläche (144) und der Innenbereich (136) weist eine Außenfläche (162) auf, wobei der Innenbereich (136) in den Außenbereich (138) eingepasst ist, so dass die Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) benachbart zu der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) ist, wobei eine der Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) und der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) eine Nut (164) darin aufweist, um einen Kühlfluid-Fließkanal (166) zu bilden, der...
der Hohlraumeinsatz (10) weist zumindest einen hohlen Innenbereich (136) und einen hohlen Außenbereich (138) auf, die einstückig miteinander verbunden sind, der Außenbereich (138) weist eine Innenfläche (144) und der Innenbereich (136) weist eine Außenfläche (162) auf, wobei der Innenbereich (136) in den Außenbereich (138) eingepasst ist, so dass die Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) benachbart zu der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) ist, wobei eine der Außenfläche (162) des Innenbereichs (136) und der Innenfläche (144) des Außenbereichs (138) eine Nut (164) darin aufweist, um einen Kühlfluid-Fließkanal (166) zu bilden, der...
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Diese Anmeldung bezieht sich im allgemeinen auf eine Spritzgießvorrichtung und insbesondere auf eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraumeinsatz mit einem darin befindlichen Kühlfluid-Fließkanal aufweist.
- Spritzgießvorrichtungen, die Kühlflüssigkeitskanäle oder -röhren aufweisen, sind gut bekannt. Zum Beispiel zeigt das US-Patent Serien Nummer. 5,427,519 des Anmelders, welches am 27. Juni 1995 erteilt wurde, eine Wärmeeinstellanwendung, wobei sich ein Kühlfluidkanal um einen zentralen Schmelzflüssigkeitsmaterialkanal in einer Düse herum erstreckt. Das US-Patent Serien Nummer 5,443,381 des Anmelders, welches am 22. August 1995 erteilt wurde, zeigt eine Heißkanalvorrichtung, die Kühlfluidröhren aufweist, die sich durch einen Anschnitteinsatz hindurcherstrecken. Die kanadische Patentanmeldung, Serien Nummer 2,228,931, die am 2. Februar 1998 durch Mold- Masters Limited eingereicht wurde, ist ein anderes Beispiel eines Anschnitteinsatzes, das schraubenförmige Kühlfluidröhren oder -durchlässe aufweist.
- Wie aus dem US-Patent Serien Nummer 5,652,003 des Anmelders, das am 29. Juli 1997 erteilt wurde zu sehen ist, sind auch Hohlraumeinsätze mit Kühlfluidröhren bekannt. Die US-Patente 5,736,173 (Wright), 5,582,851 (Hofstetter), 4,622,001 (Bright) und 4,497,624 (Brun) zeigen auch unterschiedliche Kühlgestaltungen für Vorformlinge und andere Gegenstände.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Entsprechenderweise ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest teilweise die Nachteile des Standes der Technik durch Vorsehen eines Hohlraumeinsatzes mit Innen- und Außenbereichen zu überwinden, die einstückig mit einem Kühlfluid-Fließkanal verbunden sind, der sich zwischen den Innen- und Außenbereichen erstreckt.
- Zu diesem Zweck schafft bei einem seiner Aspekte die Erfindung eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraum mit einer Außenfläche aufweist, der sich in einer Gießform erstreckt und einen hohlen Hohlraumeinsatz aufweist, der eine Innenfläche aufweist und in der Gießform montiert ist, wobei die Innenfläche des Hohlraumeinsatzes die Außen fläche des Hohlraumes bildet. Der Hohlraumeinsatz weist einen hohlen Innenbereich und einen hohlen Außenbereich auf, die miteinander einstückig verbunden sind. Der Außenbereich weist eine Innenfläche auf und der Innenbereich weist eine Außenfläche auf. Der Innenbereich ist in den Außenbereich eingepasst, wobei die Außenfläche des Innenbereiches benachbart zu der Innenfläche des Außenbereiches ist. Entweder die Außenfläche des Innenbereiches oder die Innenfläche des Außenbereiches weist eine Nut darin auf, um einen Kühlfluid-Fließkanal zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich und dem Außenbereich erstreckt. Der Kühlfluid-Fließkanal erstreckt sich von einem Kühlfluideinlaß zu einem Kühlfluidauslaß in einer vorbestimmten Konfiguration um den Hohlraum herum.
- Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Schnittansicht eines Bereiches eines Mehrfachholraum-Spritzgießsystems, das einen Hohlraumeinsatz entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, -
2 ist eine auseinandergezogene isometrische Ansicht, die die drei Bereiche des Hohlraumeinsatzes zeigt, die in1 zu sehen sind in einer Position für die Montage, und -
3 ist eine Schnittansicht des in2 zu sehenden Hohlraumeinsatzes mit den drei Bereichen, die einstückig miteinander verbunden sind. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Es wird zuerst Bezug genommen auf
1 , welche einen Bereich eines Mehrfachhohlraum-Spritzgießsystems oder einer Spritzgießvorrichtung zeigt, die zum Gießen von Getränkeflaschen-Vorformlingen verwendet wird, das bzw. die einen langgestreckten flüssigkeitsgekühlten hohlen Hohlraumeinsatz10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist. In dieser Konfiguration sind eine Anzahl beheizter Düsen12 in Öffnungen14 in einer Gießform16 montiert, wobei das hintere Ende18 jeder beheizten Düse12 gegen die Vorderfläche20 eines Stahl-Schmelzflussverteilungs- Verteilerstücks22 anstößt. Jede Düse22 wird durch ein integriertes elektrisches Heizelement24 erhitzt und hat ein Thermoelement26 , das sich in dessen vorderes Ende28 erstreckt, um die Betriebstemperatur zu überwachen und zu steuern. Jede beheizte Düse12 hat einen zylindrischen Montageflansch30 , der in einem kreisförmigen Anlagesitz32 in der Öffnung14 eingepasst ist. Dieses schafft einen isolierenden Luftraum24 zwischen der beheizten Düse12 und der umgebenden Gießform16 , welche durch Hindurchpumpen von Kühlwasser durch Kühlkanäle36 gekühlt wird. - Das Schmelzenverteilungs-Verteilerstück
22 wird auch ein integriertes elektrisches Heizelement38 erhitzt. Das Schmelzenverteilungs-Verteilerstück22 ist zwischen eine Verteilerplatte40 und eine Klemmplatte42 montiert, welche mittels Schrauben44 zusammen befestigt sind. Das Schmelzenverteilungs-Verteilerstück22 ist durch einen zentrischen Montagering46 und eine Anzahl von isolierenden Abstandhaltern48 positioniert, welche einen isolierenden Luftraum50 zwischen sich und der diese umgebenden gekühlten Gießform16 schaffen. - Ein Schmelzenkanal
52 erstreckt sich von einem zentrischen Einlass54 in einen Einlassbereich56 des Schmelzenverteilungs-Verteilerstücks22 und verzweigt in das Schmelzenverteilungs-Verteilerstück22 , um sich durch eine zentrische Schmelzenbohrung58 in jeder der beheizten Düse12 zu erstrecken. Der Schmelzenkanal52 erstreckt sich durch eine zweiteilige Düsenabdichtung60 , die mit einer Anschnittöffnung62 ausgerichtet ist, die sich durch einen gekühlten Anschnitteinsatz64 zu einem langgestreckten Hohlraum66 erstreckt. Dieser Hohlraum66 zur Herstellung von Getränkeflaschen-Vorformlingen erstreckt sich zwischen dem Hohlraumeinsatz10 und geteilten Gewindeeinsätzen68 auf der Außenseite und einem gekühlten Formkern70 auf der Innenseite. Der Anschnitteinsatz64 und der Hohlraumeinsatz10 sind in eine Öffnung72 in einer Hohlraumplatte74 eingepasst, durch welche sich Kühlwasserleitungen76 zu dem gekühlten Anschnitteinsatz64 erstrecken. - Der gekühlte Formkern
70 weist einen langgestreckten hohlen Innenteil78 auf, der sich innerhalb eines langgestreckten hohlen Außenteils80 erstreckt. Der Formkern70 weist eine Außenfläche82 aus, die sich von einem gewölbten Vorderende84 zu einem hinteren Ende86 erstreckt. Die Außenfläche82 des langgestreckten Formkerns70 hat einen vorderen Bereich88 und einen hinteren Bereich90 . Der vordere Bereich88 formt die Innenfläche92 des Hohlraums66 , und der hintere Bereich90 erstreckt sind nach hinten von dem Hohlraum66 durch eine Öffnung94 durch ein Kernspannelement96 , welches mit einer Kernträgerplatte98 mittels Schrauben100 befestigt ist. Das Kernspannelement 96 wiederum erstreckt sich durch eine Öffnung102 durch ein Schieberelement104 und eine Verschleißplatte106 , welche mit einer Führungsplatte108 mittels Schrauben110 befestigt ist. Kühlfluid-Zuführ- und Rückführleitungen112 ,114 erstrecken sich in der Kernträgerplatte98 und sind jeweils mit einem zentralen Kühlfluidrohr116 verbunden, das sich in Längsrichtung durch den Innenteil78 und ein zylindrisches äußeres Kühlfluidrohr118 erstreckt, das sich zwischen dem Innenteil78 und dem Außenteil80 des Formkerns70 erstreckt. - Der hintere Bereich
90 der Außenfläche82 des Formkerns70 hat einen sich verjüngenden Teil120 , der sich nach innen zu dem hinteren Ende86 des Formkerns70 hin verjüngt. Wie zu sehen ist, hat die Öffnung94 durch das Kernspannelement96 eine Innenfläche122 mit einem sich verjüngenden Teil124 , welcher sich auch nach innen zu dem hinteren Ende86 des Formkerns70 hin verjüngt und mit dem sich verjüngenden Teil120 des hinteren Bereichs90 der Außenfläche82 des Formkerns70 zusammenpasst. Der hintere Bereich90 der Außenfläche82 des Formkerns70 hat auch einen Gewindeteil126 , auf welchen eine zylindrische Mutter128 geschraubt ist. Die Mutter128 ist in einen Sitz130 in der hinteren Fläche132 des Kernspannelementes96 eingepasst und durch einen Mutterschlüssel angezogen, welcher in Löcher134 eingepasst wird, um den Formkern70 mit dem Kernspannelement96 zu befestigen, wobei der sich verjüngende Teil120 der Außenfläche82 des Formkerns70 gegen den angepassten sich verjüngenden Teil124 der Innenfläche122 der Öffnung94 durch das Kernspannelement96 anstößt. Auch unter Bezugnahme auf die2 und3 hat der Hohlraumeinsatz10 einen langgestreckten hohlen Innenbereich136 , einen langgestreckten hohlen Außenbereich138 und einen Basisbereich144 . Wie zu sehen ist, verjüngt sich die Außenfläche142 nach innen zu der Vorderseite hin und passt in die angepasste sich verjüngende Öffnung72 , die sich durch die Hohlraumplatte74 erstreckt. Der Außenbereich138 weist auch ein hinteres Ende148 auf, welches in einen kreisförmigen Sitz150 in dem Basisbereich140 passt. Der Basisbereich140 weist Löcher152 auf, durch welches sich Schrauben154 in Löcher156 in der Hohlraumplatte74 erstrecken, um den Hohlraumeinsatz10 an Ort und Stelle zu befestigen. - In dieser Ausführungsform hat der Innenbereich
136 des Hohlraumeinsatzes10 eine zylindrische Innenfläche158 , welche die Außenfläche160 des Hohlraums66 und eine Außenfläche162 mit einer Nut164 darin bildet, welche innerhalb des Außenbereichs138 gepasst ist, wobei die Außenfläche162 des Innenbereichs136 benachbart zu der Innenfläche144 des Außenbereichs138 ist. Die Nut164 in der Außenfläche162 des Innenbereichs136 erstreckt sich in einer vorbestimmten Konfiguration, um einen Kühlfluid-Fließkanal166 zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich136 und dem Außenbereich138 von einem Kühlfluideinlaß168 und einem Kühlfluidauslaß170 erstreckt, wobei beide sich durch den Außenbereich138 jeweils zu Zuführ- und Rückführleitungen172 ,174 hin in die Hohlraumplatte74 erstrecken. In dieser Ausführungsform ist der Außenbereich138 des Hohlraumeinsatzes10 länger als der Innenbereich136 , um auch darin den Anschnitteinsatz64 aufzunehmen. - Es wird nun Bezug genommen auf die
2 und3 beim Beschreiben des Verfahrens der Herstellung des Hohlraumeinsatzes10 entsprechend der Erfindung. Zuerst werden der Innenbereich136 , der Außenbereich138 und der Basisbereich140 , die in2 zu sehen sind, aus Stahl gefertigt, wobei die Nut164 so geformt ist, dass sie eine turbulente Strömung erzeugt, die sich in der Außenfläche162 des Innenbereichs136 erstreckt. Dann wird eine Raupe eines Nickellegierungshartlotklebstoffs um den kreisförmigen Sitz150 in dem Basisbereich140 aufgebracht, und der Innenbereich136 , der Außenbereich138 und der Basisbereich werden montiert, wie in3 zu sehen ist. Eine andere Raupe eines Nickellegierungshartlotklebstoffs wird um das vordere Ende176 des Innenbereichs136 aufgebracht. Der montierte Innenbereich136 , Außenbereich138 und Basisbereich140 werden dann allmählich in einem Vakuumofen erhitzt auf eine Temperatur von etwa 1.925° F, was oberhalb des Schmelzpunktes der Nickellegierung ist. Wenn der Ofen erhitzt wird, wird er auf einen relativ hohen Unterdruck luftleer gemacht, um im wesentlichen den gesamten Sauerstoff abzuleiten und dann teilweise mit einem Inertgas, wie z.B. Argon oder Stickstoff wiederzubefüllen. Wenn der Schmelzpunkt der Nickellegierung erreicht wird, schmilzt sie und fließt durch die Kapillarwirkung zwischen die Innen- und Außenbereich136 ,138 und den Basisbereich140 , um einstückig die drei Bereiche zusammen hartzulöten, um den integrierten einteiligen Hohlraumeinsatz10 , der in3 gezeigt ist, zu bilden. Das Hartlöten auf diese Weise in dem Vakuumofen schafft eine metallurgische Verbindung zwischen diesen, um die Festigkeit des Hohlraumeinsatzes10 zu maximieren und um eine Leckage des Kühlfluids aus dem Kühlfluid-Fließkanal166 zu verhindern. - Bei der Verwendung wird, nachdem das System, wie in
1 gezeigt, montiert wurde, elektrischer Strom an die Heizelemente24 ,38 angelegt, um die Düsen12 und das Schmelzenverteilungs-Verteilerstück22 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu erhitzen. Ein geeignetes Kühlfluid, wie z.B. Wasser, wird durch Pumpen (nicht gezeigt) durch die Kühlröhren36 in der Gießform16 und die Leitungen76 in der Hohlraumplatte74 , die zu den Anschnitteinsätzen64 führen, zirkuliert. Üblicherweise wird ein Reinigungskühlfluid, wie z.B. Glykol, in die Kühlkreislaufsysteme durch die Zuführ- und Rückführleitungen112 ,114 gepumpt, um durch die Formkerne70 und durch die Zuführ- und Rückführleitungen172 ,174 zu zirkulieren und um durch die Hohlraumeinsätze10 zu zirkulieren. Unter Druck stehende Schmelze aus der Formmaschine (nicht gezeigt), wird dann entsprechend eines vorbestimmten Spritzgießzyklus in den zentralen Einlass54 des Schmelzendurchlasses52 des Schmelzenverteilungs-Verteilerstücks22 eingeführt, von wo es durch die zentrale Schmelzenbohrung58 in jede der beheizten Düsen12 und die zweiteiligen Düsendichtungen60 und durch die Anschnittöffnungen62 fließt, um die Hohlräume66 zu füllen. Nachdem die Hohlräume66 gefüllt sind, wird der Einspritzdruck zum Verdichten vorübergehend gehalten und dann gelöst. Nach einer kurzen Kühlperiode wird die Gießform16 geöffnet, um das Erzeugnis auszustoßen. Nach dem Ausstoßen wird die Gießform16 geschlossen und der Spritzgussdruck wird wieder auf dem wiederbefüllten Hohlraum66 angelegt. Dieser Zyklus wird kontinuierlich mit einer Zykluszeit wiederholt, die von der Größe der Hohlräume66 und der Art des Materials, das gegossen wird, abhängt. - Während die Beschreibung des gekühlten Hohlraumeinsatzes
10 , der den Kühlfluid-Fließkanal166 aufweist, der sich zwischen den integrierten Innen- und Außenbereichen136 ,138 erstreckt, unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform erfolgte, ist es augenscheinlich, dass verschiedene andere Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie das für den Fachmann verständlich ist und wie sie in den folgenden Patentansprüchen vorgesehen ist. - Zusammenfassung
- Eine Spritzgießvorrichtung weist einen Hohlraumeinsatz (
10 ) mit integrierten Innen- und Außenbereichen (136 ,138 ) auf, die einen Kühlfluid-Fließkanal (166 ) aufweisen, der sich zwischen diesen erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kühlfluid-Fließkanal (166 ) durch eine Nut (164 ) gebildet, die in die Außenfläche (162 ) des Innenbereichs (136 ) gearbeitet ist. Dieses bringt die Kühlfluid-Strömung näher an den Hohlraum (66 ) und verbessert die Kühlwirksamkeit und vermindert die Zykluszeit.
Claims (9)
- Eine Spritzgießvorrichtung, die einen Hohlraum (
66 ) mit einer Außenfläche (160 ) aufweist, der sich in einer Gießform (16 ) erstreckt, und einen hohlen Hohlraumeinsatz (10 ) aufweist, der eine Innenfläche (158 ) aufweist, der in der Gießform (16 ) montiert ist, wobei die Innenfläche (158 ) des Hohlraumeinsatzes (10 ) zumindest einen Bereich der Außenfläche (160 ) des Hohlraums (66 ) bildet, wobei die Verbesserung im folgenden besteht: der Hohlraumeinsatz (10 ) weist zumindest einen hohlen Innenbereich (136 ) und einen hohlen Außenbereich (138 ) auf, die einstückig miteinander verbunden sind, der Außenbereich (138 ) weist eine Innenfläche (144 ) und der Innenbereich (136 ) weist eine Außenfläche (162 ) auf, wobei der Innenbereich (136 ) in den Außenbereich (138 ) eingepasst ist, so dass die Außenfläche (162 ) des Innenbereichs (136 ) benachbart zu der Innenfläche (144 ) des Außenbereichs (138 ) ist, wobei eine der Außenfläche (162 ) des Innenbereichs (136 ) und der Innenfläche (144 ) des Außenbereichs (138 ) eine Nut (164 ) darin aufweist, um einen Kühlfluid-Fließkanal (166 ) zu bilden, der sich zwischen dem Innenbereich (136 ) und dem Außenbereich (138 ) von einem Kühlfluideinlaß (168 ) zu einem Kühlfluidauslaß (170 ) in einer vorbestimmten Konfiguration um den Hohlraum (66 ) herum erstreckt. - Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die andere der Außenfläche (
162 ) des Innenbereichs (136 ) und der Innenfläche (144 ) des Außenbereichs (138 ) des Hohlraumeinsatzes (10 ) im allgemeinen zylindrisch ist. - Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Nut (
164 ) sich in die Außenfläche (162 ) des Innenbereichs (136 ) des Hohlraumeinsatzes (10 ) erstreckt. - Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hohlraumeinsatz (
10 ) langgestreckt ist und sich um einen langgestreckten zentralen Formkern (70 ) erstreckt, der eine Außenfläche (82 ) aufweist, wobei der Hohlraum (66 ) langgestreckt ist, eine Innenfläche (92 ) aufweist und sich zwischen dem langgestreckten zentralen Formkern (70 ) und dem langgestreckten Hohlraumeinsatz (10 ) erstreckt, wobei die Außenflä che (82 ) des zentralen Formkerns (70 ) zumindest einen Bereich der Innenfläche (92 ) des langgestreckten Hohlraums (66 ) bildet. - Gießformhohlraum-Kühlsystem für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend: eine Gießform-Formkernplatte; eine Gießform-Hohlraumplatte; und einen im wesentlichen zylindrischen Gießform-Hohlraumeinsatz, der in der Gießform-Hohlraumplatte angeordnet ist, wobei der Gießform-Hohlraumeinsatz zumindest zwei metallurgisch miteinander verbundene Teile umfasst, die einen Gießformhohlraum-Kühlkanal begrenzen.
- Gießformhohlraum-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal so konfiguriert ist, dass er eine turbulente Strömung verursacht.
- Gießformhohlraum-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal einen Einlass und einen Auslaß aufweist, die auf der gleichen Seite des Gießform-Hohlraumeinsatzes angeordnet sind.
- Gießformhohlraum-Kühlsystem für eine Spritzgießvorrichtung, umfassend: eine Gießform-Formkernplatte; eine Gießform-Hohlraumplatte; einen im wesentlichen zylindrischen Gießform-Hohlraumeinsatz, der in der Gießform-Hohlraumplatte angeordnet ist, wobei der Gießform-Hohlraumeinsatz zumindest zwei metallurgisch miteinander verbundene Teile, die einen Gießformhohlraum-Kühlkanal begrenzen, umfasst; und einen Gießformhohlraum-Anschnitteinsatz, der zumindest zwei metallurgisch verbundene Teile umfasst, wobei ein Außenteil des Gießform-Hohlraumeinsatzes auch der Außenteil des Gießform-Anschnitteinsatzes ist.
- Verfahren zum Verbessern der Kühlwirksamkeit eines Gießformhohlraumes bei einer Spritzgießvorrichtung, um die Zykluszeit zu vermindern, umfassend die Schritte: Vorsehen einer Gießform-Formkernplatte; Vorsehen einer Gießform-Hohlraumplatte; Vorsehen eines unabhängigen Gießform-Hohlraumeinsatzes, der in der Gießform-Hohlraumplatte angeordnet ist; und Vorsehen eines Kühlkreislaufes innerhalb des Gießform-Hohlraumeinsatzes, um eine turbulente Strömung des Kühlmittels um den Gießformhohlraum herum zu erzeugen.
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