CN101978774A - 连接销和电连接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接销(48；70)，用于产生注塑喷嘴(30)的电加热装置的电连接头(50；60)，其中，连接销(48；70)以如下方式构成，即，该连接销能够借助至少一个导电的粘附层(52；62；64；66)和/或接触膏体(52)固定在加热装置上，其中，连接销(48；70)具有销状区段(54；72)和与所述至少一个粘附层(52；62；64；66)或者接触膏体(52)接触的连接区段(56；74)。

Description

连接销和电连接头

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于产生注塑喷嘴的电加热装置的电连接头的连接销以及根据权利要求6所述的电连接头。

背景技术

注塑喷嘴的电加热装置的电连接头在现有技术中以各种构造方案公知。用于产生这种电连接头的可能性例如在于，借助接触膏体(Kontaktpaste)将与电源或调节设备连接的连接导线固定在电加热装置的加热导体带上。接触膏体是导电的，由此产生加热装置的电连接头。

图1示出了公知的电连接件10的示意图。附图标记12表示导电的基底，该基底例如可以是热通道喷嘴的材料管。附图标记14表示电介质层，该电介质层作为电绝缘体涂在基底12上。在该电介质层上覆加了加热导体带16，该加热导体带由第一导电材料制成并且是未详细示出的电加热装置的一部分。附图标记18表示连接导线，该连接导线直接地或者通过电导线与(未示出的)电源连接。后者用于向加热装置的加热导体带16提供电能。连接导线18是由第二导电材料制成的电导线或者绞合线(Litze)，该导电材料不同于加热导体带16的导电材料。为了构成连接面17，连接导线18在其自由端部上被弯折或者设有压平的脚，从而在该区域中形成基本上呈L形的形状。为了产生电连接件10，连接导线18的连接面17通过导电的接触膏体20固定在加热导体带16上，从而使连接导线18和加热导体带16彼此电连接。

在图1中所示的电连接件10的抗剪强度(Abscherfestigkeit)基本上一方面取决于连接导线18和接触膏体20之间的粘附作用，而另一方面取决于接触膏体20和加热导体带16之间的粘附作用。然而，由于加热导体带16的第一导电材料与连接导线18的第二导电材料不同，所以接触膏体20的材料必须以如下方式选择，即不仅实现在加热导体带16的第一导电材料方面的良好的粘附性，而且实现在连接导线18的第二导电材料方面的良好的粘附性。这两者不能同时实现，从而对接触膏体的选择通常仅仅是一种折衷解决方法。因此，借助前面所描述的技术不能实现具有最优抗剪强度的连接。此外，根据接触膏体的种类，会在较高的温度时出现粘附问题，这尤其在热通道喷嘴中是不利的，尤其是当接触完全或者部分地松开时。

发明内容

由现有技术出发，本发明的任务是实现注塑喷嘴的电加热装置的一种可供选择的电连接头，其中至少部分消除了开头所述的问题。

本发明的目的是，避免现有技术的这些缺点和另外的缺点，并且实现注塑喷嘴的电加热装置用的一种可供选择的电连接头，该电连接头具有最优的粘附特性。尤其是，抗剪强度应明显改善，从而即使在较强的机械负荷和/或较高的温度下，该连接头仍然保证持久牢固的且导电良好的连接。

本发明的主要特征在权利要求1和权利要求6的特征部分中予以说明。构造方案是权利要求2至5和7至14的主题。

为了解决该任务，本发明实现了一种连接销，该连接销用于产生注塑喷嘴的电加热装置的电连接头，其中，连接销以如下方式构成，即，该连接销可以借助至少一个导电粘附层和/或至少一个接触膏体固定在加热装置上。根据本发明，连接销具有销状区段和连接区段，该连接区段与至少一个粘附层或与接触膏体接触，其中，连接区段用于使作用于根据本发明的连接销上的拉力负荷(Zugbelastung)均匀分布在所有方向上，以避免连接销在提高的拉力负荷的情况下被剥掉或者剪掉。与开头所述的现有技术不同的是，电连接头的抗剪强度并因此整体强度可以得到改善。

加热装置优选是厚膜加热装置(Dickschichtheizung)，该厚膜加热装置带状地沿着注塑喷嘴的待加热的区域被覆加。这种厚膜加热装置以如下方式著称，即，该厚膜加热装置可以简单地制造并且仅占小的结构空间，由此可以改善注塑喷嘴的紧凑性。

连接区段优选盘状地构成并且与销状的区段相比具有更大的直径。这种结构以如下方式被证明是特别有利的，即，使作用于连接销的销状区段的拉力负荷更为均匀地分布在所有方向上。

有利地，连接区段的面向粘附层或者接触膏体的侧具有如下轮廓，该轮廓适应于如下导电部件的轮廓，即，连接区段借助至少一个导电粘附层和/或接触膏体固定在这些导电部件。如果连接区段例如布置在厚膜加热装置的加热导体带上，该厚膜加热装置又定位在注塑喷嘴的圆柱形材料管上，则连接区段的面向粘附层的侧的轮廓有利地以如下方式选择，即，该轮廓基本上遵循加热导体带或材料管的曲率。

有利地，在销状的区段和连接区段之间设置有至少一个过渡区段，该过渡区段以如下方式构成，即，使销状区段的直径和连接区段的直径彼此梯级状地或者连续地过渡。以此方式，产生了在销状的区段和连接区段之间的平缓的过渡，由此显著地提高连接销的强度。在这种结构的情况下，连接销还可以经受更大的外部负荷。

此外，本发明还涉及注塑喷嘴的电加热装置的电连接头，该电连接头带有前面所述类型的连接销。

在此，本发明设置：在连接销的连接区段与加热装置之间布置有至少两个产生连接的、导电的粘附层，其中，粘附层具有不同的特性、不同的成分和/或不同的粘附层材料。

通过这种布置可能的是，实现第一部件与第二部件之间的最优连接，虽然这些部件由不同的材料制成，这是因为在这些部件之间设置的粘附层可以在其特性、成分和/或粘附层材料方面梯级式地或逐层地适应于待连接的部件的各个不同的材料。因此，相对平缓地实现由第一材料制成的第一导电部件和由第二材料制成的第二导电部件的过渡，方法例如是：使第一粘附层适应于第一部件的第一材料，并且使第二粘附层适应于第一粘附层的材料以及适应于第二部件的第二材料。以此方式，在各个层之间实现了相应最优的粘附强度，并且由此在部件之间实现了始终最优的抗剪强度。

相应地，本发明还设置：每个粘附层都适应于各个直接相邻地布置的粘附层和/或适应于直接相邻地布置的导电部件，其中，优选地，每个粘附层以如下方式选择或者构成，即，使每个粘附层的特性、成分和/或粘附层材料适应于各个直接相邻地布置的粘附层的特性、成分和/或粘附层材料，和/或适应于直接相邻地布置的导电部件的特性、成分和/或材料。

因此，不再仅仅存在一个如下接触层，其必须将由不同材料制成的两个部件直接彼此电连接。更合适的是，这种连接以多级的方式利用层序列来实现，其中，每个层都实现了最优的温度稳定的连接，从而使部件持久牢固地彼此连接，并且尤其是即使在较高的温度下仍然能毫无问题地承受自身较强的机械负荷或者在喷注方法中出现的热循环。

对此尤其有贡献的是，每个粘附层的特性、成分和/或粘附层材料以如下方式选择，即，使每个粘附层的粘附性适应于各个直接相邻地布置的粘附层的粘附性和/或适应于直接相邻地布置的导电部件的粘附性。合乎目的地，每个粘附层在此具有不同的粘附性。

因此，所有层关于其粘附特性逐步地彼此相协调或者彼此相适应，由此总体上形成了特别牢固的并且持久稳定的连接件，其具有相对于开头所描述的类型的传统电连接件而言提高的抗剪强度。

在各个粘附层和部件之间可以彼此相协调的另一特性是热膨胀。由不同材料制成的、待电连接的部件通常具有位于较宽范围内的热膨胀系数，从而在较高的温度下会在连接件内部出现应力。这会导致裂纹形成或者甚至导致部件脱落。借助各个粘附层可以逐步地接近待连接的部件的热膨胀特性，从而例如在加热装置运行时不会再在连接件内部出现应力。

因此，以有利的方式，粘附层在其特性、其成分、其粘附层材料、其粘附性和/或其热膨胀特性方面形成了梯度结构，该梯度结构不仅实现了最优的电连接件，而且还在机械上和在热学上极其稳定。

本发明的改进方案设置：每个粘附层的粘附层材料是钎焊材料、接触膏体或者厚膜膏体，其中，每个粘附层的粘附层材料例如包括银、钯和/或至少一个玻璃相成分(Glasphasenanteil)。这些材料可以良好地彼此结合，从而可以实现这些层的所希望的特性或成分。也可以简单地实现处理，那么例如钎焊材料、接触膏体或者厚膜膏体就可以作为层在丝网印刷法中被覆加。整个层结构仅占有很少的空间，从而连接件总体上比较低，这在热通道喷嘴的情况下恰恰是有利的。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点从权利要求的文本中以及从结合附图对实施例的以下描述中得知。其中：

图1示出了公知的电连接头的示意性横截面图，

图2示出了注塑喷嘴的示意性横截面图，

图3示出了根据本发明的第一实施方式的电连接头的示意性横截面图，该电连接头可以用于图2中所示的注塑喷嘴，

图4示出了根据本发明的第二实施方式的电连接件的示意性横截面图，该电连接件可以用于图2中所示的注塑喷嘴，

图5示出了连接销的可供选择的构造方案的示意性横截面图，该连接销可以用于图3和图4所示的布置，

图6A和6B示意性示出了图3和图4中所示的连接销的制造方法的示意性横截面图，以及

图7A和7B示意性示出了阐述图5中所示的连接销的制造方法的示意性横截面图。

具体实施方式

相同的附图标记在下面涉及相同或类似的部件。

图2中所示的注塑喷嘴30，作为用于热塑性塑料加工的注塑设备的组件为了固定在(未示出的)分配器上，具有(同样未示出的)壳体，整体上呈圆柱形的材料管32可以置入到该壳体中。

在该材料管的端部侧上构成的底座34与壳体齐平地封闭并且密封地靠置在分配器上。喷嘴尖端36在端部侧上置入，优选旋入到在轴向上沿纵向延伸的材料管32中，该喷嘴尖端使在材料管32中构成的流动通道38延续到(同样不可见的)模腔的(未示出)的平面上。喷嘴尖端36在相同工作原理的情况下也可以与材料管32单件式地构成。

在由钢制成的材料管32的壁体40的周边上覆加有陶瓷电介质层42，在该电介质层上又布置有加热导体带44，这些加热导体带带状地、迂回曲折地或以其他方式和方法沿着电介质层42的外周延伸。此外，在加热导体带44之上设置有外部的覆盖层46，该覆盖层对外部而言覆盖并且电绝缘加热导体带44和位于其下的电介质层42。可任意构造的加热导体带44可以根据所需要的功率以不同的厚度和布置形式覆加在电介质层42上。由此，可以在需要时实现材料管32内的限定的温度分布。

为了向加热导体带44供给电能，其通过电连接头与连接导线48连接，该连接导线又可以与未详细示出的能量源电连接。

图3和图4示出了这种电连接头50、60的两种实施方式，这些电连接头根据本发明地构造。

图3示出了根据本发明的电连接头50的第一实施方式的示意性横截面图。

图3示出了材料管32、在材料管32上构成的电介质层42和布置在电介质层42上的加热导体带44，该加热导体带由第一导电材料制成，例如由银(Ag)、钯(Pd)制成并且(根据实施方式)具有至少一个玻璃相。加热导体带44与连接销48电连接，该连接销由第二导电材料制造，在此由银制成。在加热导体带44和连接销48之间设置有接触膏体52，该接触膏体在此由银制成。

加热导体带44、接触膏体52和连接销48共同形成注塑喷嘴30的加热装置的电连接头50。连接销48包括销状的区段54和连接区段56，该连接区段的接触面57通过接触膏体52与加热导体带44接触。连接区段56盘状地构成并且与销状的区段54相比具有更大的直径，以便增大接触面57并且将作用于销状的区段54的拉伸负荷均匀分布在所有方向上。在销状的区段54和连接区段56之间设置有过渡区段58，其在此截锥体状地构成，从而销状的区段54的直径和连接区段56的直径彼此连续地过渡。通过过渡区段58提高了连接销48的强度并且由此延长了其使用寿命。要明确的是，过渡区段58也可以具有其他形状，例如如下这种形状，在该形状中，销状的区段54的直径和连接区段56的直径彼此梯级状地过渡。

具有上面所描述的结构的连接销48相对于根据图1的呈L形弯曲的连接导线18具有如下优点：作用于电连接头50上的拉力负荷更为良好且更为均匀地分布在所有方向上。

图4示出了根据本发明的电连接头60的可供选择的实施方式的示意性横截面图。电连接头60以如下方式区别于图3中所示的电连接头50，即，在加热导体带44和接触膏体52之间依次设置有：在此由AgPa以3∶1的比例制成的第一导电粘附层62、在此由AgPd以9∶1的比例制成的第二导电粘附层64和在此由AgPd以27∶1的比例制成的第三导电粘附层66。各个层在需要时也可以包含不同的玻璃相成分。

导电的粘附层52、54、56是钎焊材料或者厚膜膏体，其例如在丝网印刷中覆加。加热导体带44、第一导电粘附层62、第二导电的粘附层64、第三导电的粘附层66、接触膏体52和连接销48共同形成了电连接头60。

通过选择其银含量沿着加热导体带44的方向降低的导电粘附层的材料，实现了从连接销48的材料至加热导体带44的材料的逐步过渡，由此，电连接头60的各个组成部分之间的粘附性并且因此整个电连接头60的抗剪强度，相对于图3中所示的电连接头50的粘附性和抗剪强度得以改善。此外，电连接头60的温度稳定性受到正面影响，这尤其是在此应用领域中是很有利的。

应明确的是，导电粘附层的数目并不限于三层。可供选择地，也可以设置有两个粘附层或者设置多于三个粘附层。粘附层的最佳数目可以取决于应用情况例如以实验方式来求得。此外，接触膏体52可选地设置并且可以相应地去除。

图5示出了可供选择的连接销70的示意图，该连接销可以用于图3和图4中所示的电连接头50和60。类似于连接销48，连接销70包括销状的区段72、基本上呈碟形的连接区段74和过渡区段76，该过渡区段将销状的区段72与连接区段74连接。然而，与连接销48不同的是，连接区段74的在产生电连接头时通过接触膏体52与导电粘附层或加热装置的加热导体带接触的接触面78以如下方式构成，即，使其轮廓适应于加热导体带44的轮廓。因为在图2中所示的材料管32和布置在该材料管上的电介质层42圆柱形地构成，所以加热导体带44也具有相应的拱形结构，连接销70的连接区段74的接触面78从现在起适应于该拱形结构。以此方式可以实现更好的连接。

图6A和6B是示意图并且示出了图3和图4中所示的连接销48的制造过程的两个彼此相继的方法步骤。根据图6A，毛坯82被置入到压模80中，该压模具有接触销48的负轮廓(Negativkontur)，该毛坯具有销状的区域84和球状的区域86，它们彼此连接。毛坯82例如可以通过如下方式制造：将球状的区域86焊接到销状的区域84上。然而，当然也可以考虑其他制造方法。接着，通过压板88沿箭头90的方向使置入到压模80中的毛坯82承受预先确定的压力，从而球状区域86被压入到压模80中。以此方式，如图6B所示，产生带有销状的区段54、连接区段56和过渡区段58的连接销48。

图7A和7B是示意图并且示出了制造图5中所示的连接销70时的两个彼此相继的方法步骤。图7A、7B中所示的制造方法仅仅以如下方式区别于图6A、6B中所示的制造方法，即，压板88的下侧具有拱形结构92，以便产生连接销70的拱形的接触面78，如图7B中所示。

本发明并不局限于前面所描述的实施方式，而是能够以各种方式进行变换。所以，例如要明确的是，连接销70的接触面78的轮廓造型可以依赖于第一导电部件的轮廓，在此也就是依赖于材料管32的轮廓来选择，也可以不同地选择。连接销可以在端部侧与进一步引导的电导线连接，例如与连接到温度调节设备上的电缆连接。

然而，已认识到的是，本发明涉及用于产生注塑喷嘴的电加热装置的电连接头的连接销，其中，连接销以如下方式构成，即，该连接销可以借助至少一个导电粘附层和/或接触膏体固定在加热装置上，其中，连接销具有销状的区段和连接区段，该连接区段与至少一个粘附层或与接触膏体接触。

所有从权利要求、说明书和附图中得知的特征和优点，包括结构上的细节、空间上的布置和方法步骤，不仅就其本身而言而且就不同的组合而言均是本发明的要点。

附图标记列表

10电连接头    56连接区段

12基底        57接触面

14电介质层    58过渡区段

16加热导体带  60电连接头

18连接导线    62第一粘附层

20接触膏体    64第二粘附层

30注塑喷嘴    66第三粘附层

32材料管      70连接销

34底座        72销状区段

36喷嘴尖端    74连接区段

38流动通道    76过渡区段

40壁体        78接触面

42电介质层    80压模

44加热导体带  82毛坯

46覆盖层      84销状区域

48连接销      86球状区域

50电连接头    88压板

52接触膏体    90箭头

54销状区段    92拱形结构

Claims (14)

1.连接销(48；70)，用于产生注塑喷嘴(30)的电的加热装置的电的连接头(50；60)，其中，所述连接销(48；70)以如下方式构成，即，所述连接销能够借助至少一个导电的粘附层(52；62；64；66)和/或接触膏体(52)固定在所述加热装置上，其特征在于，所述连接销(48；70)具有销状区段(54；72)和连接区段(56；74)，所述连接区段与所述至少一个粘附层(52；62；64；66)或者所述接触膏体(52)接触。

2.根据权利要求1所述的连接销，其特征在于，所述加热装置是厚膜加热装置。

3.根据权利要求1或2所述的连接销，其特征在于，所述连接区段(56；74)盘状地构成并且与所述销状区段(64；72)相比具有更大的直径。

4.根据上述权利要求之一所述的连接销，其特征在于，所述连接区段(56；74)的面向所述粘附层(62；64；66)或者所述接触膏体(52)的侧具有如下轮廓，所述轮廓适应于其他导电部件(44)的轮廓。

5.根据上述权利要求之一所述的连接销，其特征在于，在所述销状区段(64；72)与所述连接区段(56；74)之间设置有至少一个过渡区段(58；76)，所述过渡区段以如下方式构成，即，使所述销状区段(64；72)的直径和所述连接区段(56；74)的直径彼此梯级状地或者连续地过渡。

6.注塑喷嘴(30)的电的加热装置的电的连接头(50；60)，所述电的连接头带有根据上述权利要求之一所述的连接销(48；70)。

7.根据权利要求6所述的连接头，其特征在于，在所述连接销(48；70)的所述连接区段(56；74)与所述加热装置之间布置有至少两个产生连接的、导电的粘附层(52、54、56)，其中，所述粘附层(52、54、56)具有不同的特性、不同的成分和/或不同的粘附层材料。

8.根据权利要求7所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)都适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)和/或直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)。

9.根据权利要求7或8所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)以如下方式选择或者构成，即，使每个粘附层的特性、成分和/或粘附层材料都适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)的特性、成分和/或粘附层材料，和/或适应于直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)的特性、成分和/或材料。

10.根据权利要求7至9之一所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的特性、成分和/或粘附层材料以如下方式选择，即，使每个粘附层的粘附性都适应于各个直接相邻地布置的粘附层(52、54、56)的粘附性和/或适应于直接相邻地布置的导电部件(44、48；62；70)的粘附性。

11.根据权利要求7至10之一所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)具有不同的粘附性。

12.根据权利要求7至11之一所述的连接头，其特征在于，所述粘附层(52；54；56)在其特性、其成分、其粘附层材料、其粘附性和/或其热膨胀特性方面形成梯度结构。

13.根据权利要求7至12之一所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的粘附层材料是钎焊材料、接触膏体或者厚膜膏体。

14.根据权利要求7至13之一所述的连接头，其特征在于，每个粘附层(52、54、56)的粘附层材料包括银、钯和/或至少一个玻璃相成分。

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