CN102107503B - 在装料区域内带有绝缘元件的塑化单元 - Google Patents

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Abstract

用于注射成型机的塑化单元，包括：塑化缸(1)，在其中可设置一塑化螺杆(2)；调温装置(3)，用以加热或冷却塑化缸(1)；在塑化缸(1)上设置的、将塑化缸(1)固定住的夹板(4)，其中，通过在该夹板内构造的装料口(5)能将塑料原料装入塑化单元，在塑化缸(1)与夹板(4)之间设置有一非金属的、空出装料口(5)的热绝缘元件(6)；其中，通过所述绝缘元件(6)，在塑化缸(1)和夹板(4)之间不发生任何的金属-金属接触，从而该绝缘元件(6)将夹板(4)与塑化缸(1)热隔离。

Description

在装料区域内带有绝缘元件的塑化单元
技术领域
本发明涉及一种用于注射成型机的塑化单元，包括：塑化缸，在该塑化缸内，在塑化空间中可设置一塑化螺杆；调温装置，用以加热或冷却塑化缸；在塑化缸上设置的、将塑化缸固定住的夹板，其中，通过在该夹板内构造的装料口能将塑料原料装入塑化单元，并且，在塑化缸和夹板之间设置有一非金属的、空出装料口的热绝缘元件。
背景技术
在目前已知的塑化机组的设计形式中，为了实现粒料或熔体的输送、塑化和注射而使用一种通常被加热的塑化缸(物料缸)，在塑化缸中优选容纳着组合式的塑化及输送螺杆，包括闭锁装置(反流闭锁)。通过螺杆在塑化缸中的旋转(并且按照实施形式的具体情况也平移运动)将力施加到所装入的粒料或熔体上。其中，在塑化单元的装料区域内设置有一组件(在此为装料元件或横臂、夹板、安装座)，其例如经由其他的连接机构(机架元件)将塑化螺杆连接于塑化缸并且特别是具有粒料的装料口。为了实现较为容易的可装配性，物料缸的安装座例如可以完全地或者也可以只在部分区域内包围塑化缸，其中，通过适合的机构将物料缸位置或定位正确地装在安装座上。装料区域通常就是设置夹板的那个区域。
塑化缸必须被保持在相应的加工温度(根据原料制造商建议或使用者的经验在一定时间长度上恒定或者变化)，而特别是为了改善粒料的输送状况，必须使组件(安装座或装料元件或夹板)在明显更低的温度上运行。
在这种情况下不利的是，由于各邻接的组件(塑化缸/装料元件)的明显温度差而引起一种从通常热的塑化缸向受冷却的或较冷的装料元件那边的相应热流。这种损耗功率主要通过比理论需要更高的熔化功率以及通过在吸收侧的热区周围的热量损失等等体现出来。
除了由于在缸体圆周处散热造成的损耗功率外，还发生特别是由于从按要求加热的缸体向冷却的安装座的热传导而造成的热量损失。这意味着，必须实施向安装座/装料元件的热量传递，尽管在那里仍然有较强的冷却，以便达到在装料区域内所要求的粒状或熔体温度，并防止粒料在装料元件中便提早发生粘结。
这样的塑化单元，其虽然局部地具有热绝缘措施，但仍然在塑化缸与固定住该塑化缸的夹板之间发生不利的直接热量传递，例如由文献JP 03-007317 A、JP 09-070864 A、JP 10-309768 A、KR 2009-0021665A和DE 20 41 653所知。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种相对于现有技术得到改进的塑化单元，其中避免了上述缺点。特别是，应使损耗功率保持尽可能小并且在注射工作循环上实现需吸收之能量的减少。
对于开头述及的塑化单元，上述目的通过下述措施实现，即，通过绝缘元件在塑化缸与夹板之间不发生任何金属-金属接触，从而该绝缘元件将夹板与塑化缸热隔离。通过在塑化单元与夹板/安装座之间设计为难以导热的层或者成型元件的绝缘元件，减小或几乎完全阻止了在这些部件之间的热流，借此在注射工作循环期间可测知地减少了整个塑化单元或整个注射成型机的功率消耗，发生不多的热量损失。换言之，通过该绝缘元件完全隔离了夹板与缸体，或者说在两部件之间没有任何直接的接触点。
具体而言，本发明提供一种用于注射成型机的塑化单元，包括：
-塑化缸，在该塑化缸中设置一塑化螺杆，
-调温装置，用以加热或冷却塑化缸，以及
-在塑化缸上设置的、将塑化缸固定住的夹板，其中，通过在该夹板内构造的装料口能将塑料原料装入塑化单元，
其中，在塑化缸与夹板之间设置有一非金属的、空出装料口的热绝缘元件；其特征在于，通过所述绝缘元件，在塑化缸和夹板之间不发生任何的金属-金属接触，从而该绝缘元件将所述夹板与所述塑化缸热隔离
按照一种优选的实施例，可以规定：绝缘元件将夹板和塑化缸相连接，对此特别优选地可规定：仅仅绝缘元件将夹板与塑化缸相连接。
由于仅仅绝缘元件将夹板与缸体相连接，必须特别考虑在这三个部件之间要有很好保持的和配合精确的连接。因此，按照一种优选的实施形式为此规定：塑化缸和绝缘元件分别具有一个定心配合(配合尺寸例如为H7/f7)的相互匹配的一部分，绝缘元件和塑化缸经是通过该定心配合相连接的。因此，通过不变形的绝缘元件也产生了塑化缸在夹板中的一种合适的位置固定。因此绝缘元件不仅构成热隔离功能而且构成支承功能。
优选为此还可以规定：绝缘元件和塑化缸通过所述定心配合同轴于螺杆轴线地相互连接。
但另选地或者附加地，也可以规定：经由一紧固件或经由一些夹紧元件将这个或这些绝缘元件夹紧在装料元件与塑化缸之间。不过优选规定：将绝缘元件经由优选可螺旋拧紧的和优选陶瓷的紧固件安装在一固定元件与塑化缸之间。
优选还可以规定：绝缘元件成环形围绕装料口并且与其邻接。换言之，由此也在绝缘元件本身中构造装料口或者装料口在其中延续。
但一般而言该绝缘元件也可以安置在塑化缸的任何区域内(不仅是在装料区域内)，在该区域存在从一个受到加热的部件到一个不受加热的部件的应绝缘或者应隔热的连接。
为了实现受到加热的区域至不受加热的区域有尽可能大的间距之目的，优选可以规定：绝缘元件在装料区域内基本上完全包围可在塑化缸中设置的塑化螺杆。在此，绝缘元件可以构造为优选陶瓷的套筒，它在装料区域内几乎完全代替实际的塑化缸。因此，在装料区域内基本上只通过绝缘元件限定或围绕缸体中的塑化空间。
按照另一种可选实施形式，可以规定：塑化缸在装料区域内至少局部地围绕可在塑化缸中设置的塑化螺杆，同时塑化缸空出装料口。因此，绝缘元件在该实施形式中不必直接与塑化空间邻接，而是通过塑化缸与螺杆分离。在此可以规定：至少两个优选环形的绝缘元件在装料区域内围绕可在塑化缸中设置的塑化螺杆。
由于不必用实际的绝缘元件填满夹板与塑化缸之间的整个区域，优选可以规定：在装料区域内附加地在夹板与塑化缸之间构成至少一个绝缘的空心区域。在该实施形式中，在夹板与塑化缸之间也不产生任何的金属-金属接触。
原则上按照本发明优选规定：夹板横向于螺杆轴线完全围绕塑化缸。但当然可以设置至少在局部减轻重量的一些槽口。
一般而言，只须在夹板与塑化缸之间的这样一些区域内设置绝缘元件，它们对于整个塑化单元的稳定性和固定以及对于足够的力传递是必需的。在夹板与塑化缸之间可以空出全部受载荷很小或者不受载荷的区域，这样，一方面带来了材料和重量的节省，而另一方面通过处于其中间的空气也能够实现良好的热绝缘。
为了在夹板上实现冷却或者说调温，可以规定：夹板可通过一调温装置进行温度调节。
几乎任何种类的陶瓷材料、陶瓷纤维复合材料和/或硅酸盐作为适合的层或者元件适于绝缘元件的构造，由于其具备高的抗压强度、热稳定性和绝缘能力(导热系数约为钢的1/10)，同时具备几乎与钢基材料相同的热膨胀以及达到相应层厚度的可能性。在此优选的是，陶瓷原料选自氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)和/或碳化硅(SiC)这组材料。作为硅酸盐，优选考虑硅灰石(硅酸钙)、云母和/或皂石。另选地或者附加地，也可以规定：绝缘元件具有硅树脂浸渍的云母纸、聚酯树脂、耐火混凝土和/或金属化的玻璃织物。
在此，针对一种注射成型机也要求得到权利保护，其包括机架和如上所述的塑化单元，其中，该塑化单元经由其夹板固定在注射成型机的机架(连接件)上。
附图说明
以下参照附图中所示的实施例，通过针对附图的描述更详细地阐述本发明的其他细节和优点。其中示出：
图1塑化单元的一部分的剖视图，包括一个整体式的绝缘元件，
图2塑化单元的剖视图，包括多件式的绝缘元件，
图3对图2剖切的剖面B-B，
图4塑化单元的一部分的剖视图，包括三件式的绝缘元件，以
图5塑化单元的一部分的剖视图，包括一个环形的和一个套筒形的绝缘元件。
具体实施方式
图1中示出了塑化单元的后面部分，在其中，在塑化缸1的塑化空间13中实现塑料原料向塑化螺杆2的输送。整个塑化缸1通常经由夹板4(装料元件)固定保持于注射成型机的在图中未示出的连接件(机架)上。相对于该机架，并且因此也相对于塑化缸1，塑化螺杆2可通过未示出的驱动装置旋转并优选也可以平移运动。在大多数已知的塑化单元设计形式中，在该夹板4中也构造装料口5，因此优选夹板4和装料元件是同一构件。为了通过在塑化缸1中的塑化螺杆2及其螺杆叶片10实现装入的塑料原料在塑化空间13中很好的熔化，(在该情况下)围绕塑化缸设置了调温装置3用以加热或冷却塑化缸1。或者，也可以在塑化缸1中设计一些调温通道。为了保持尽可能小的热量损失和防止向优选受冷却的夹板4的流入，在塑化缸1与夹板4之间设置非金属的热绝缘元件6。由此导致没有任何的直接接触(没有任何的金属-金属接触)，从而阻止在塑化缸1与夹板4之间发生强的热量传递，整个塑化单元为了达到相同的塑化功率只需较少的能量。
在该图1中，在夹板4中调温装置8构造为钻孔，通过它例如可以引导调温介质。在装料区域E内，绝缘元件6构造为整体式的、优选陶瓷的、横向于螺杆轴线A基本上完全围绕螺杆的套筒6a，在其中直接构造装料口5。该套筒6a在装料区域E内绝大部分代替塑化缸1并经由紧固件9被固定(夹紧)在固定元件11、夹板4和塑化缸1之间。在套筒6a与塑化缸1之间的搭接区域内构成定心配合12，借其能够实现绝缘元件6在塑化缸1上的中心固定。通过该定心配合12，绝缘元件6相对于塑化缸1虽然仍能轴向运动，但不再可以进行径向运动(横向于螺杆轴线A)。然后利用紧固件9也实现的轴向位置固定并且产生形状锁合性。装料区域E在该图1中基本上就是夹板4(横向于缸体轴线A)设置于塑化缸1上所处的区域。代替或者是附加于构造为单独的预成型构件的绝缘元件6，也可以将绝缘元件6作为较窄的绝缘层6f至少部分地喷镀或喷涂在塑化缸1上或夹板4上。原则上也有可能将绝缘元件6通过粘结或喷涂加设到塑化缸1上。
在图2中，绝缘元件6是构造成多件式的并且具有绝缘环6b、6c、6d和6e，它们(分别)横向于螺杆轴线A围绕塑化螺杆2。在这些单环之间构成空心区域7，该空心区域同样阻止在塑化缸1与夹板4之间发生过强的热量传递。
如在图3的剖面B-B中可见，绝缘环6e围绕装料口5并且与其连贯地邻接。基本上这些绝缘元件6只在这样一些区域内是需要的，在这些区域，一方面必须阻止在塑化缸1与夹板4之间的力递以及另一方面必须阻止塑化物的流出。据此，在图3中只是在直接围绕装料口5的区域内设计了环形的绝缘元件6e，而塑化缸1与夹板4之间的其余区域则构造为空心区域7。如果图2中这个剖面B-B平行向左对绝缘元件6c错开，则通过绝缘元件6构成塑化缸1与夹板4之间的整个区域。按照图2示出了三个绝缘元件6，其中，绝缘元件6c和6e优选相互连接。或者作为选择，可以独立于在上面示出的绝缘环6e而在下面的区域中构造绝缘元件6c。
对于图4中在装料区域E(也可以称作在夹板4与塑化缸之间的间接接触区域)内设置的绝缘元件6b、6c和6d或者对于图1中的绝缘层6f，也同样如此。
图5中示出了另一可选方案，其中，绝缘元件6的右部基本上构造成围绕着塑化缸1的整体式套筒6a，而在左边区域内，一绝缘环6b用作夹板4在通过固定元件11相对塑化缸1夹紧时的止挡环。
因此，通过本发明披露了这样一种塑化单元，其中，通过绝缘元件6显著减少或完全阻止了在与塑化缸1连接的部件(夹板或装料元件4)中调温的(受到加热的)塑化缸1的热量损失，因为在塑化缸1与夹板4之间不存在任何直接的接触点。同时，绝缘元件6也用作在夹板4与塑化缸1之间优选唯一的直接的连接元件。对此重要的是，在绝缘元件6在塑化缸1上安装时，这两个部件经由定心配合12相互精确地定位，此后通过固定元件9建立最终固定的形状锁合连接。

Claims (24)

1.用于注射成型机的塑化单元，包括：
-塑化缸(1)，在该塑化缸中设置一塑化螺杆(2)，
-调温装置(3)，用以加热或冷却塑化缸(1)，以及
-在塑化缸(1)上设置的、将塑化缸(1)固定住的夹板(4)，其中，通过在该夹板内构造的装料口(5)能将塑料原料装入塑化单元，
其中，在塑化缸(1)与夹板(4)之间设置有一非金属的、空出装料口(5)的热绝缘元件(6)；其特征在于，通过所述绝缘元件(6)，在塑化缸(1)和夹板(4)之间不发生任何的金属-金属接触，从而该绝缘元件(6)将所述夹板(4)与所述塑化缸(1)热隔离。
2.按照权利要求1所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)将夹板(4)和塑化缸(1)相连接。
3.按照权利要求2所述的塑化单元，其特征在于，仅仅所述绝缘元件(6)将夹板(4)和塑化缸(1)相连接。
4.按照权利要求1所述的塑化单元，其特征在于，所述塑化缸(1)和所述绝缘元件(6)分别具有一个定心配合(12)的相互匹配的一部分，绝缘元件(6)和塑化缸(1)是通过该定心配合连接的。
5.按照权利要求4所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)和塑化缸(1)通过所述定心配合(12)同轴于螺杆轴线(A)地相互连接。
6.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)通过紧固件(9)安装在一固定元件(11)与塑化缸(1)之间。
7.按照权利要求6所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)通过能够螺旋拧紧的紧固件(9)安装在所述固定元件(11)与塑化缸(1)之间。
8.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)成环形围绕装料口(5)并且与其邻接。
9.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)设置在塑化单元的装料区域(E)内，其中，该装料区域(E)就是所述设置在塑化缸(1)上的夹板(4)所处的区域。
10.按照权利要求9所述的塑化单元，其特征在于，除了空出装料口(5)，所述绝缘元件(6)在装料区域(E)内完全包围所述在塑化缸(1)中设置的塑化螺杆(2)。
11.按照权利要求10所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)构造为套筒(6a)。
12.按照权利要求11所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)构造为陶瓷的套筒(6a)。
13.按照权利要求9所述的塑化单元，其特征在于，至少两个绝缘元件(6b，6c，6d，6f)在装料区域(E)内围绕所述在塑化缸(1)中设置的塑化螺杆(2)。
14.按照权利要求13所述的塑化单元，其特征在于，所述至少两个绝缘元件(6b，6c，6d，6f)是呈环形构造的。
15.按照权利要求9所述的塑化单元，其特征在于，塑化缸(1)在装料区域(E)内横向于螺杆轴线(A)至少局部地围绕所述在塑化缸(1)中设置的塑化螺杆(2)，其中，塑化缸(1)将装料口(5)空出。
16.按照权利要求15所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)在装料区域(E)内至少局部地成环形围绕塑化缸(1)。
17.按照权利要求15所述的塑化单元，其特征在于，在装料区域(E)内，在夹板(4)和塑化缸(1)之间构造至少一个绝缘的空心区域(7)。
18.按照权利要求16所述的塑化单元，其特征在于，在装料区域(E)内，在夹板(4)和塑化缸(1)之间构造至少一个绝缘的空心区域(7)。
19.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，夹板(4)通过一调温装置(8)能进行温度调节。
20.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)具有陶瓷原料、陶瓷纤维复合材料和/或硅酸盐。
21.按照权利要求20所述的塑化单元，其特征在于，所述陶瓷原料选自氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)和/或碳化硅(SiC)。
22.按照权利要求20所述的塑化单元，其特征在于，所述硅酸盐选自硅灰石、云母和/或皂石。
23.按照权利要求1至5之一项所述的塑化单元，其特征在于，所述绝缘元件(6)具有硅树脂浸渍的云母纸、聚酯树脂、耐火混凝土和/或金属化的玻璃织物。
24.注射成型机，其包括按照权利要求1至23之一项所述的塑化单元。
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