CN102343645A - 注射成型喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种注射成型喷嘴，其包括细长的基体(1)，熔体的通道通过该基体延伸，并且在该基体上设置有细长的调温元件(3)，该调温元件具有加热元件(4a、4b、4c)，用以将热量导入基体(1)中，所述加热元件在调温元件(3)的两端具有加热线圈(4a、4b)；其特征在于，设有用于减少向基体(1)中导热的装置(5)。

Description

注射成型喷嘴

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的注射成型喷嘴，其包括细长的基体，熔体的通道通过该基体延伸，并且在该基体上设置有细长的调温元件，该调温元件具有加热元件，用以将热量导入基体中，所述加热元件在调温元件的两端具有加热线圈。

背景技术

本专利申请人多半以来从事于制造和销售这样的注射成型喷嘴。在已知的注射成型喷嘴中，有一加热线圈设置在一套筒上，可以将该套筒推套到通常为圆柱形的基体上。借助于加热线圈，可以加热注射成型喷嘴的基体，从而使通过通道流动的熔体保持为液态。

由于注射成型喷嘴的基体通常在其用于固定的端部区域与注射成型模具相连接，因而在基体的端部区域便出现一种从注射成型喷嘴至注射成型模具中的热流，由此使注射成型喷嘴的基体的端部区域得到冷却。这是很不利的，因为熔体在该端部区域可能会冻结，这样就无法实现其可加工性。

此外，由于在注射成型喷嘴的基体的中间区域内不能散热，故而在该区域内产生热量积聚，这样可能会导致温度过高。这种情况同样也是不利的，因为对于熔体乃至待制造之产品的质量非常重要的是：熔体温度尽可能早在通道中就是均匀的。

为了克服这些缺点，注射成型喷嘴在与模具的连接点处设有一种导热性差的元件，例如陶瓷环，例如由DE 102004009806B3已知的那样。另一可能方案是，加热线圈在注射成型喷嘴的基体的端部区域比在中间区域更为紧密地卷绕。借此，注射成型喷嘴的基体的端部区域与中间区域相比更强地受到加热。

这样，例如由DE 202009011904U1已知一种加热元件，它具有一套筒，在其上安装一加热线圈。加热线圈的圈匝在套筒的端部具有很小的斜度，而它们在套筒的中间区域内则具有很大的斜度。因此在中间区域内比在端部区域内有更少的圈数，从而，套筒的中间区域与套筒的两端部区域相比更少地受到加热。

尽管通过已知的措施也达到了下述结果：即减小在注射成型喷嘴基体两端处向注射成型模具的排热，或者说，注射成型喷嘴的基体两端比基体的中间区域更强地受到加热，然而，在注射成型喷嘴的基体的中间区域内的温度由于热量积聚仍然有时会达到相当大的数值，而可能损害处于通道中的熔体。因此，熔体沿着通道的温度分布仍然不能令人满意。

发明内容

本发明的目的是，设计一种开头所述注射成型喷嘴，以改善处于通道中的熔体的温度分布。

实现上述目的解决方案可由权利要求1特征部分的特征得到。由从属权利要求可得出本发明的有利改进。

按照本发明，注射成型喷嘴包括细长的基体，用于熔体的通道通过该基体延伸，并且在该基体上设置有细长的调温元件，该调温元件具有加热元件，用以将热量导入基体中，所述加热元件在调温元件的两端具有加热线圈；其特征在于，设有用于减少向基体中导热的装置。

由于存在着用于减少向基体中导热的装置，故而可以调节沿着熔体通道的温度分布。这样，通过在基体的中间区域内减少向基体中的导热，可以实现：基体的温度在该区域内不高于预定的值。通过向基体中导热的有针对性的局部减少甚至可以实现：基体沿着通道的温度保持近似相同。这一点对于要借助于该注射成型喷嘴制造的注射成型构件的质量有着极其有利的作用。

向基体中的导热可以按简单的方式这样来减少，即，借助于平行于基体轴线延伸的连接导线将两加热线圈相连接。借此，加热线圈的长度在基体的中间区域内是最小化的，从而将相应少的热量导入基体的中间区域内。

非常有利的是，加热元件设置在一支承套筒上并且连接导线绝热地设置于一第一凹槽中。通过连接导线在第一凹槽中的绝热设置，再次减少了由连接导线导入基体中间区域的热量。所述绝热可以借助于微小导热的材料来实现，或者通过使连接导线与第一凹槽的壁部不发生接触来实现。

向基体中导热的另一减少措施可以这样实现，即，平行于第一凹槽设置至少一个第二凹槽，正如在本发明的另一特别的实施形式中所规定的那样。有利的是，在第一凹槽的两侧设置另外两个凹槽。借此便中断了通过连接导线导入第一凹槽的壁部中的热流。也就是说，套筒的设置第一凹槽的区域通过所述另外两个凹槽而与套筒其余部分绝缘。

代替或附加于上述措施，也可以这样实现向基体中导热的减少，即增大支承套筒的横截面。通过横截面增大部，一方面使得导入支承套筒中的热量分配到较大的体积上，从而使温升变得较小。另一方面也增加了支承套筒的表面，借此可以向周围环境释放更多的热量。此外，通过横截面增大部，还减小了支承套筒到在所涉及的注射成型模具内构造的空隙(在该空隙中通常设置注射成型喷嘴)的壁部的间距，从而使热量向注射成型模具释放。

横截面的增大可以连续地实现，但也可以阶梯式地实现，此时也可以存在多个横截面增大部。有利的是，支承套筒在通道的温度呈现最大值的位置具有最大的横截面。这通常可能就是在支承套筒中部的情况。

可以有利地这样实现横截面增大，即，在支承套筒上安装至少一个套装套筒。借此可以按简单的方式达到横截面增大，这样对成本控制有着非常有利的作用。

向基体中导热的另一减少措施可以这样达到，即，支承套筒或必要时套装套筒具有一些冷却筋条。通过冷却筋条增大了调温元件的表面，借此向周围环境释放更多的热量。各冷却筋条可以不同高度地构造。借此可以调节向周围环境的放热。在冷却筋条具有较大高度的区域内，向周围环境释放的热量就相应地多。在冷却筋条具有小高度的地方，向周围环境释放的热量相应地少。

所述冷却筋条可以沿支承套筒的轴向方向或沿其圆周方向延伸。但它们也可以具有一种螺旋形的延伸走向，类似于具有较小导程的螺纹线。后一方案对于冷却筋条的制造是有利的。

代替冷却筋条或附加于冷却筋条，支承套筒或必要时套装套筒也可以具有沿径向方向延伸的销。

有利的是，所述冷却筋条或所述销具有这样的高度，即，使它们与在其内通常设置注射成型喷嘴的空隙的壁部处于热接触。借此可将更多的热量导入注射成型模具中。

本发明的一种实施形式已证明是很有利的，其中，支承套筒和/或套装套筒由这样一种材料构成，该材料具有与方向有关的热传导系数。如果支承套筒或套装套筒沿轴向方向具有很高的热传导系数，则可以将热量从例如过热的中间区域导入温度较低的端部区域。作为所说材料，可以采用例如HS400Heatsink Material(HS400散热材料)或者GrafTec公司(www.graftec.com)的HAT-700。

借助于上述措施能够达到的向基体中导热的减少可以如此之大，以致例如在支承套筒的中间区域内没有从加热线圈的位于支承套筒中间区域的部分发出的热量被导入基体中，并且此外从加热线圈的位于支承套筒端部中的区域导入基体的热量(其进入基体的中间区域)被排走。也就是说，在这种情况下，在基体的中间区域内是负导热，即存在着散热。

特别是，也可以特别这样来实现散热，即，调温元件具有主动作用的(有源的)冷却元件。借此可以非常有效地降低基体的在中间区域内的温度。

该主动作用的冷却元件可以构造为管道，通过它可引导冷却介质。借此可以简单地从注射成型喷嘴的基体中排走热量。作为冷却介质，例如可以采用空气、水或二氧化碳。

如果所述管道在支承套筒的中间区域内具有横截面增大部，正如在本发明的另一特别的实施形式中规定的那样，则可以按照压缩机冰箱的原理来冷却注射成型喷嘴的基体。在此，通过一压缩机绝热地压缩气态的冷却剂并将其供给所述管道的横截面增大的区域。通过该横截面增大部形成了一膨胀室，在该膨胀室中冷却剂得以卸压，因而便产生了冷却。在卸压以后将其重新供给压缩机。

该主动作用的冷却元件也可以构造为珀尔帖(Peltier)元件。借此可以针对性地从支承套筒中或从注射成型喷嘴的基体中排走热量。

附图说明

参照附图由下文针对特别实施例的描述可得出本发明的其他细节、特征和优点。其中：

图1A  按照本发明设计的注射成型喷嘴，包括第一实施形式的调温元件，

图1B  图1A中所示的注射成型喷嘴的剖视图，

图2   按照本发明设计的调温元件的第二实施形式，

图3A  按照本发明设计的调温元件的第三实施形式，

图3B  图3A中所示的调温元件的剖视图，

图4A  按照本发明设计的调温元件的第四实施形式，

图4B  图4A中所示的调温元件的剖视图，

图5A  按照本发明设计的调温元件的第五实施形式，

图5B  图5A中所示的调温元件的剖视图，

图6A  按照本发明设计的调温元件的第六实施形式，

图6B  图6A中所示的调温元件的剖视图，

图7A  按照本发明设计的调温元件的第七实施形式，

图7B  图7A中所示的调温元件的剖视图，

图7C  图7A中所示的调温元件的俯视图，

图8A  按照本发明设计的调温元件的第八实施形式，以及

图8B  图8A中所示的调温元件的剖视图。

具体实施方式

如图1A和图1B所示，注射成型喷嘴的基本上圆柱形的基体1具有一条沿着注射成型喷嘴1的轴向方向延伸的通道2。通过该通道2将熔体导向注射成型喷嘴的基体1的排出口1a。

在基体1上设置有调温元件3，它具有一支承套筒3a，在该支承套筒上设置有加热线圈4a、4b、4c。将支承套筒3a推套到基体1上并且与基体1处于良好的热接触。加热线圈包括上面的区域4a和下面的区域4b。这两个区域4a、4b借助于连接导线4c相互连接。连接导线4c沿着注射成型喷嘴的基体1或支承套筒3a的轴向方向延伸。上面的加热线圈4a和下面的加热线圈4b的圈匝设置于凹槽中，而使它们与支承套筒3a处于良好的热接触。连接导线4c设置于一凹槽5中，使其与支承套筒3a具有微小的热接触。

若有电流流过加热线圈，便将其加热。由于加热线圈在其上面的区域4a和其下面的区域4b内与支承套筒3a具有良好的热接触，因此加热线圈在这些区域内向支承套筒3a并从而也向注射成型喷嘴的基体1释放其热量。由于连接导线4c与支承套筒3a具有微小的热接触，因此连接导线4c向支承套筒3a释放很少的热量。

支承套筒3a具有一些横截面大小不相同的的区域。最大横截面的区域8是处在支承套筒3a的中部。在最大横截面的区域8的两侧具有第二最大(即第二大)横截面的区域9。在两个端部区域，支承套筒3a具有最小横截面。在第二最大截面的区域9内设置有一个用于装配工具的孔3b。

通过横截面的增大，可以将通过连接导线导入支承套筒3a的热量或从端部区域进入中间区域的热量分配到较大的体积上，借此，在热量相同的情况下发生较小的温升。此外，通过横截面的增大，增加了支承套筒3a的表面(即表面积)，借此支承套筒3a在增大的横截面8、9的区域内可以向周围环境释放更多的热量。此外，通过横截面增大部，减小了支承套筒3a到注射成型模具的一空隙(注射成型喷嘴通常是设置在该空隙中)的壁部的间距，借此将热量导入注射成型模具中。

在图2所示的调温元件3的实施形式中，有利地，平行于第一凹槽5设置有其他的凹槽6、7。通过这两个凹槽6、7，使得第一凹槽5处于一窄的板条中。通过凹槽6、7中断了从该板条进入支承套筒3a其余区域的热流。借此，只有更少的热量进入支承套筒3a的其余区域内以及进入注射成型喷嘴基体1的相关区域内。

图3A和3B中所示的调温元件3的实施形式基本上相当于图1A和图1B中所示的调温元件。各相同的元件配有相同的附图标记。

不同于图1A和1B中所示的调温元件，横截面增大是这样实现的，即，在支承套筒3a上套装上一个第一套装套筒9a。在该第一套装套筒9a上套装上一个第二套装套筒8a。套装套筒9a、8a相互间以及与支承套筒3a处于良好的热接触。

该实施形式的优点是，它可以特别简单地制造。

为了更好地组装/拆卸，所述套装套筒可以是轴向开口的。因而，通过将其内径制造得比支承套筒的外径稍小，也可实现一种夹紧作用。

如图4A和4B所示，调温元件3的支承套筒3a可以具有一些冷却筋条10a、10b。在支承套筒3a中部设置的冷却筋条10a的高度大于在该较大冷却筋条10a两侧设置的冷却筋条10b的高度。在支承套筒3a的端部区域没有设置冷却筋条。通过这样的设置方式，支承套筒3a在其中间区域内与在两邻接的区域内或者在端部区域内相比向周围环境释放更多的热量。

在图5A和5B所示的调温元件3的实施形式中，支承套筒3a代替冷却筋条具有一些沿径向方向延伸的销11。通过这些销11可以达到一种很好地分配的、向周围环境的放热。借此便有可能非常精确地调节在注射成型喷嘴基体1中的温度分布。

所述冷却筋条10a、10b以及所述销11可以被构造为，使得它们抵碰到注射成型模具的空隙的壁部上，注射成型喷嘴通常就是设置在该空隙中。通过由此达到的良好导热接触，可以将很多的热量导入模具中。此外，还允许非常有针对性地从支承套筒3a或注射成型喷嘴基体1的某些特定区域排走热量。

冷却筋条10a、10b以及销11如同支承套筒3a或套装套筒8a、9a那样，是由这样一种材料构成，该材料具有与方向有关的热传导系数。这样，冷却筋条10a、10b和销11的材料沿径向方向应该具有很高的热传导系数。相反，支承套筒3a和套装套筒8a、9a沿轴向方向应该具有很高的热传导系数。

图6A和6B中所示的调温元件3的实施形式在其中间区域内具有一种构成为管道13的主动作用的冷却元件。管道13绕支承套筒3a旋绕并且与支承套筒3a处于良好的导热接触。在管道13的输入端13a将载热介质导入管道13中，该载热介质在其输出端13b再次离开管道13。所述载热介质例如可以是空气、水或二氧化碳。通过导入管道13中的载热介质的温度，可以很好地调节从支承套筒3的中间区域或者说注射成型喷嘴基体1的中间区域的散热。

如图7A至7C所示，支承套筒3a可以由一些并联的管道13′成环形围绕。在其连接于管道的输入端13a′的末端13c′处，各管道13′的横截面小于其面向管道13′的输出端13b′的末端13d′。这一点特别是从图7C可以看出。通过管道13′的横截面增大部增加了管道13′的容积。

管道13′的容积增大部可以作为膨胀室，用于通常为气态的冷却剂。也就是说，经由输入端13a′将一种处于高压下的液态的冷却剂供给管道13′，该冷却剂在膨胀室可以卸压，由此使其重新变成气态的并降低其温度。卸压的冷却剂经过由蛇形管13′引出的输出端13b′并且可以被供给压缩机，在那里它重新被压缩。

因此，图7A至7C中所示的调温元件3的实施形式是按照压缩机冰箱的原理工作。

在图8A和图8B所示的调温元件3的实施形式中，在支承套筒3a的中间区域内代替图6A和6B所示实施形式中存在的蛇形管13而设置有一珀尔帖元件14。通过该珀尔帖元件14可以针对性地从支承套筒3a中以及因此从注射成型喷嘴的基体1中排走热量。

Claims (14)

1.注射成型喷嘴，其包括细长的基体(1)，熔体的通道(2)通过该基体延伸，并且在该基体上设置有细长的调温元件(3)，该调温元件具有加热元件(4a、4b、4c)，用以将热量导入基体(1)中，所述加热元件在调温元件(3)的两端具有加热线圈(4a、4b)；其特征在于，设有用于减少向基体(1)中导热的装置(5、6、7、8、9、8a、9a、10a、10b、11、13、13a、14)。

2.按照权利要求1所述的注射成型喷嘴，其特征在于，两加热线圈(4a、4b)通过平行于所述加热元件(4a、4b、4c)的轴线(4)延伸的连接导线(4c)相连接。

3.按照权利要求2所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述加热元件(4a、4b、4c)设置在一支承套筒(3a)上并且所述连接导线(4c)绝热地设置于第一凹槽(5)中。

4.按照权利要求2或3所述的注射成型喷嘴，其特征在于，平行于第一凹槽(5)设置有至少一个第二凹槽(6、7)。

5.按照权利要求1至4之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，用于减少导热的装置(8、9)通过所述调温元件(3)的横截面增大部(8、9)而构成。

6.按照权利要求5所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述横截面增大部(8、9)是由至少一个套装套筒(8a、9a)构成的。

7.按照权利要求1至6之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述调温元件(3)具有至少一个冷却筋条(10a、10b)。

8.按照权利要求1至7之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述调温元件(3)具有至少一个销(11)。

9.按照权利要求7或8所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述至少一个冷却筋条(10a、10b)或所述至少一个销(11)构造为，使得该冷却筋条或者该销在背离所述调温元件(3)的末端与一个在其内设置所述注射成型喷嘴的空隙的壁部有接触。

10.按照权利要求1至9之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述调温元件(3)至少部分地由一种具有与方向有关的热传导系数的材料构成。

11.按照权利要求1至10之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述调温元件(3)具有主动作用的冷却元件(13、13a、14)。

12.按照权利要求11所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述主动作用的冷却元件(13、13a)是构造为管道，冷却介质可导过该管道。

13.按照权利要求12所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述管道(13a)具有横截面增大部(13c′、13d′)。

14.按照权利要求11至13之一项所述的注射成型喷嘴，其特征在于，所述主动作用的冷却元件(14)是构造为珀尔帖元件(14)。

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