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Die Ring-Rückstrom-Sperre (RSP) ist ein ausschließlich in PSI vorhandenes Schneckenbauteil. Sie verhindert bei Spritzgussschnecken ein Zurückströmen des aufgeschmolzenen Materials in die Schnecke während des Einspritzvorganges. Die RSP ist dreiteilig aufgebaut. Sie besteht aus dem Druckring, der Sperrenspitze und dem Sperrring.

Funktion

Die Funktion der RSP ist prizipiell folgende. Während des Dosierens wird das Material in der Schnecke vom Trichter nach vorne gefördert und dabei aufgeschmolzen. Das nach vorne strömende Material drückt dabei den lateral beweglich gelagerten Sperrring gegen die Sperrenspitze. Das Material strömt zwischen den Flügeln der Sperrenspitze hindurch in das Werkzeug. Nach dem Dosieren folgt das Nachdrücken. Dabei wird kein weiteres Material durch die Schneck gefördert. Das Material versucht, dem Druck auszuweichen und strömt in die Schnecke zurück. Dabei wird der Sperrring zurückgedrückt und trifft auf den Konus des Druckringes. Da dieser im Gegensatz zur Flügelspitze nicht durchlässig ausgeformt ist, schließen Sperrring und Druckring die Schnecke und verhindern ein weiteres Zurückströmen.

Beginnt das Dosieren von Neuem, drückt das durch die Schnecke nach vorne geförderte Material den Sperrring wieder nach Vorne, so dass das Werkzeug befüllt werden kann.

Aufbau

Wie oben schon erwähnt, ist die Ring-Rückstrom-Sperre prinzipiell dreiteilig aufgebaut. Die einzelnen Abschnitte unterscheiden sich dabei in dem Material zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt. Neben den Hauptbauteilen Druckring, Sperrring und Sperrenspitze ist in PSI auch die Möglichkeit, das Mittelstück zu gestalten.

Die RSP beginnt mit der Gestaltung des Druckringes. Seine Aufgabe ist es, beim Nachdrücken in Kombination mit dem Sperrring die Schnecke gegen zurückströmendes Material zu verschließen. Dazu besitzt er eine konische Auflagefläche, gegen die der Sperrring drückt.

Platzhalter Eingabe Druckring MIT Abbildung Platzhalter Abb.3.40 Aufbau des Druckrings
Platzhalter Abb.3.41 Eingabe der geometrischen Daten des Druckrings

Der Aufbau dieses Konusses ist von entscheidender Bedeutung für Funktionalität der Sperre, da er die Dichtfläche für den Sperrring bildet. Deshalb ist seine Ausgestaltung in REX detailliert möglich.

Auf den Druckring folgen die Mittelstücke, Je nach verwendeter Originalgeometrie ist es möglich, den Mittelteil aus verschiedenen Einzelgeometrien zusammenzusetzen.

Platzhalter Eingabe Mittelstück MIT Abbildung Platzhalter Abb.3.42 Eingabe eines Mittelstückes

Das Mittelstück bildet dabei die Verbindung zwischen dem Druckring und der Sperrenspitze. Zusammen mit dem Sperrring formt das Mittelstück den Durchflusskanal für die Schmelze und bildet somit einen entscheidenden Durchflussquerschnitt. Wird er zu groß angelegt, verringert sich der Druck auf den Sperrring, so dass er nicht schnell genug in die sperrende Position gleitet. Ist er zu klein, wird die Schmelze stark beim Einströmen in das Werkzeug behindert.

Auf das Mittelstück folgt dann die Sperrenspitze. Sie ist als Flügelspitze gestaltet. So kann die Schmelze beim Dosieren, wenn sich der Sperrring in der vorderen Position befindet, die Spitze durchströmen und in das Werkzeug gelangen. Sie ist unter Berücksichtigung eines möglichst ungehinderten Flusses der Schmelze in den Polsterraum zu gestalten, wobei Totzonen zu vermeiden sind. Die Rückseit der Flügel dient als Anlagefläche für den Sperrring während des Dosierens. Sie sind entsprechend als Auflageläche zu gestalten. Das betrifft besonders den Flügelwinkel $β_{Fl}$. Dieser muss dem Winkel der enstprechenden Anlagefläche des Sperrringes entsprechen.

Die Anzahl der Flügel ist frei wählbar. Sie sollte in Kombination mit der Flügelgeometrie so gewählt werden, dass der entstehende Durchflussquerschnitt für die benötigte Schmelzemenge ausreicht.

Platzhalter Eingabe Sperrenspitze MIT Abbildung Platzhalter Abb.3.43 Geometriedefinition der Sperrenspitze

Letztes Bauteil ist der Sperrring. Er ist beweglich gelagert, um beim Dosieren die Schnecke zu öffnen und beim Einspritzen die Schnecke gegen zurückströmendes Material zu schließen.

Platzhalter Eingabe Sperrring MIT Abbildung Platzhalter Abb.3.44 Definition des Sperrrings

Dabei liegt er zunächst an der Sperrenspitze bzw. beim Schließan am Druckring an. Die Anlageflächen des Sperrringes sind also von entscheidender Bedeutung für die Funktion der RSP. Es ist darauf zu achten, dass die Winkel der Anlageflächen auf beiden Seiten so gewählt werden, dass die Flächen plan aufeinander liegen. Der Aussendurchmesser ist etwas kleiner als der Zylinderinnendurchmesser zu wählen: Zum einen muss die laterale Beweglichkeit des Ringes gewährleistet sein. Zum anderen führt der Ring auch eine Rotationsbewegung durch: Wird er während des Dosiervorganges gegen die rotierende Sperrenspitze gedrückt, nimmt diese den Ring mit und zwingt ihn in eine rotierende Bewegung. Der Innendurchmesser sollte so gewählt werden, dass das durch den Sperrring und das Mittelstück gebildete Volumen für die benötigte Schmelzemenge ausreicht.