CN102458792B

CN102458792B - 用于注射热塑性材料的喷嘴和系统

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Publication number: CN102458792B
Application number: CN201080027338.6A
Authority: CN
Inventors: E·德里切
Original assignee: Runipsys Europe
Current assignee: Runipsys Europe
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: WO2010146124A1; US8597019B2; BRPI1010094A2; FR2946914B1; KR20120037457A; CN102458792A; CA2765302A1; EP2442958B1; EP2442958A1; FR2946914A1; US20120100242A1

Abstract

本发明涉及一种用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，所述喷嘴包括：以密封方式相对于彼此滑动的两个部分，第一部分，包括喷嘴体(2)，所述喷嘴体(2)在注射的纵向(X)上包括纵向通道(20)，其中，热塑性材料穿过所述纵向通道(20)；第二部分，包括连接环(61)，所述连接环(61)具有管道(26)，其中，所述喷嘴体能够以密封方式在所述管道(26)中滑动；以及与所述两个部分协作的弹性负载装置(6)，用于在纵向(X)向前的方向上将负载施加到所述喷嘴体(2)上并且在纵向(X)向后的方向上将负载施加到所述连接环(61)上。

Description

用于注射热塑性材料的喷嘴和系统

技术领域

本发明涉及一种用于将流体状态下的热塑性材料注射到铸型腔的喷嘴和系统。

背景技术

通常，“热块”或“热流道”型注射系统包括：

·刚性铸造模具，具有：部分地界定铸型腔的前端面，后端面以及从模具的后端面向所述模具的前端面穿过所述模具的至少一个纵向管道；

·纵向注射喷嘴，共轴地设置在所述管道内并且包括纵向通道；

·歧管(manifold)，向喷嘴的通道给进流体状态下的热塑性材料，所述歧管位于模具的后端面的后方，并且机械地连接到该模具的后端面上，所述歧管包括纵向给料通道，该纵向给料通道通向与所述喷嘴的纵向通道具有流体关系的前端。

这种类型的注射系统还包括能够为歧管提供要注射的材料的给料装置。

为了将材料符合要求地注射到铸型腔中，该材料必须保持在流体状态，这种状态是在使材料达到确定的极限温度时获得的，该极限温度高于环境空气的温度。

为此，众所周知，所述歧管包括这样一种装置：该装置保持该歧管温度，并因此使在该歧管的分配通道中传输的材料的温度保持在所谓的“注射温度”，该注射温度高于使材料转变为流体状态的极限温度。

处于流体状态的材料经由给料装置被设置在歧管的分配通道中，并且进入注射喷嘴的传输管道。

所述注射喷嘴还具有加热装置，该加热装置通常是由缠绕在喷嘴周围的电阻构成。

此外，必须确保喷嘴后端相对于歧管密封，以及确保喷嘴前端相对于模具的前端面密封。

然而，用于确保喷嘴两个端处的密封的现有方式并不完全令人满意。

图1A至图1C示出了用于固定喷嘴的三种普遍模式。

在这三种系统中，在喷嘴的前部21的直径D处，确保了喷嘴2的前端相对于模具1的密封。

在图1A中所示的配置中，通过螺钉V将喷嘴经由喷嘴的后端22固定于歧管3。

在注射系统的温度改变期间，歧管3交叉膨胀至螺钉V的柔度范围。

然而，此外，在不损害直径D处的密封的情况下，喷嘴可稍微弯曲。

喷嘴2能够在方向X上纵向膨胀，沿着直径D滑动。

因此，相对于模具中的孔口(orifice)14的所述喷嘴的尖端23的位置，可以依赖于喷嘴的膨胀而改变。

具体地说，对于较小的注射浇口(注射浇口是一种管道，热塑性材料通过该管道从喷嘴移动到铸型腔中)来讲，注射浇口可能发生堵塞或者可能失去平衡。

此外，如果对材料进行过分加热使其过量流动，则喷嘴因此而膨胀并且甚至进一步趋于封闭所述注射浇口。

因此，所述系统特别难以调整。

此外，在多腔系统中，喷嘴可以进行不同的膨胀，从而在很大程度上多样化地填充这些腔。

图1B中的系统也发生这些问题，在图1B的系统中，通过螺钉V(在这里仅示出了一个螺钉)将歧管3固定于模具1；并且，图1C中的系统也发生这些问题，在图1C中的系统中，弹性垫圈R向歧管3推动喷嘴的后端22。

因此，在所有这些情况下，注射浇口的大小取决于系统的温度。

在文献WO 2007/051857中描述了另一种系统。

在该文献中，所述喷嘴水平地支撑在不能压缩的环上。

为了弥补喷嘴的热膨胀，喷嘴的后部可通过在歧管内滑动来移动。

弹性盘推动喷嘴的前部至不能压缩的环上。

然而，因为歧管的温度的强烈变化，因此，在横向方向，即垂直于喷嘴的轴线方向上仍观察到了歧管的膨胀。

通过横向扩大，歧管随之推动封装在歧管中的喷嘴的后部，使喷嘴弯曲。

然而，特别是如果喷嘴较短，则这种弯曲使喷嘴的前端面失去喷嘴的部分水平支撑，并且因此失去密封。平的表面密封比在直径上的密封更易受损坏。

此外，弹性盘创建了热桥，该热桥对在喷嘴中流动的材料进行局部冷却。

此外，不能压缩的环受到对其有害的切力。

因此，要设计出用于确保喷嘴两个端处的密封，同时避免前述问题的装置。

具体地说，注射系统必须允许获得对喷嘴尖端的准确的、可重复的定位，并同时容忍注射系统的不同部件的热膨胀，尤其是歧管的横向膨胀。

发明内容

根据本发明，提出了一种用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，所述喷嘴包括：以密封方式相对于彼此滑动的两个部分，

-第一部分，包括喷嘴体，所述喷嘴体在注射的纵向上包括纵向通道，其中，热塑性材料穿过所述纵向通道；

-第二部分，包括连接环，所述连接环具有管道，其中，喷嘴体可以以密封方式在所述管道中滑动；

以及与所述两个部分协作的弹性负载装置，用于在纵向向前的方向上推进喷嘴体并在纵向向后的方向上推动所述连接环。

有利的是，所述弹性负载装置包括设置为使所述连接环向后推动的第一弹性元件和设置为将所述喷嘴体向前推动的第二弹性元件；所述第二弹性元件设置在所述连接环与固定于所述喷嘴体的支撑元件之间。

本发明的另一主题涉及一种用于在注射的纵向将流体状态下的热塑性材料注射到铸型腔中的系统，所述系统包括：

·刚性铸造模具，具有：部分地界定所述铸型腔的前端面，后端面和从所述模具的后端面向所述模具的前端面穿过所述模具的至少一个纵向管道；

·纵向注射喷嘴，共轴地设置在所述管道内并包括纵向通道；

·歧管，向所述喷嘴的通道给进流体状态下的热塑性材料，所述歧管位于所述模具的后端面的后方，并机械地连接到所述模具的后端面，所述歧管包括通向所述前端的纵向给料通道。

所述系统的特征在于，所述喷嘴包括：以密封的方式相对于彼此滑动的两个部分，

-第一部分，包括喷嘴体，所述喷嘴体的前端区域支撑在所述模具上，

-第二部分，包括连接环，以及相对所述歧管的前端面滑动接触的后端面，其中，所述连接环具有所述喷嘴体能够以密封的方式在其中滑动的管道；

以及与所述两个部分协作的弹性负载装置，用于在纵向向前的方向上推动所述喷嘴体并纵向向后的方向上推动所述连接环。

优选地，所述喷嘴的所述前端面通过肩部水平支撑在环形密封圈上。

根据本发明的一个优选的实施例，所述弹性负载装置包括：

·第一弹性元件，设置在所述模具的后端面与所述连接环之间，以确保对所述连接环的纵向向后的反作用力；

·支撑垫圈，刚性固定到所述喷嘴体；

·第二弹性元件，设置在所述连接环与所述支撑垫圈之间，以确保对所述支撑垫圈的纵向向前的反作用力。

在特别有利的方式中，在环境温度下，所述歧管的通道的轴线，相对于所述喷嘴的通道的轴线横向偏移，横向偏移的距离基本上等于当使所述歧管从环境温度变为注射温度时所述歧管的横向膨胀量，以使在注射时，使所述歧管的通道和所述喷嘴的通道共轴。

附图说明

通过下面参照附图给出的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚，其中：

图1A至图1C示出了三种用于固定注射喷嘴的常规方式；

图2为根据本发明的注射系统的整体视图；

图3示出了喷嘴的前端抵靠密封圈支撑的细节；

图4示出了根据本发明第一实施例的喷嘴后部处的弹性负载装置的细节；

图5示出了根据本发明优选实施例的喷嘴后部处的弹性负载装置的细节。

具体实施方式

在图2中示出了注射系统。

箭头X指示注射的纵向方向，并且在注射方向上从注射系统的后部指向前部。

在已知的方式中，注射系统包括刚性模具1，该刚性模具1具有部分地界定铸型腔4的前端面10。

模具1还具有与前端面10相对的后端面11。

至少一个纵向管道12，其从该模具1的后端面11向模具1的前端面10穿过模具1，以容纳注射喷嘴。

当然，模具1可以包括数个纵向管道12以容纳数个注射喷嘴，所述喷嘴能够为单个铸型腔或几个不同的铸型腔给料。

此外，模具1不必形成单个块，而是可以由数块板的堆叠形成。

这些变形对于本领域技术人员而言是已知的，并且因此将不以详细的方式来描述。

所述注射系统进一步包括至少一个纵向注射喷嘴，该纵向注射喷嘴被共轴地设置在模具1的管道12内。

注射喷嘴包括两个部分2、61，这两个部分2、61设置为使其以密封的方式相对于彼此滑动。

所述喷嘴的第一部分包括喷嘴体2，该喷嘴体2在内部包括纵向通道20，热塑性材料以流体状态通过纵向通道20，该通道(在喷嘴的前部21处)经由注射孔口14通向铸型腔4。

所述注射喷嘴还包括加热装置，该加热装置用于将纵向通道20中流动的热塑性材料维持在适当的注射温度。

这些加热装置本身对于本领域技术人员而言是已知的，并且将在下面详细地描述特别有利的实施例。

所述注射系统还包括给喷嘴的纵向通道20给进流体状态下的热塑性材料的歧管3。

歧管3位于模具1的后端面11的后方，并且与后端面11机械连接。

歧管3包括给料通道的内部线路，该内部线路连接到通向歧管3的前端的纵向给料通道30，使得给料通道与喷嘴的通道20对准，以给喷嘴的通道20给进热塑性材料。

因此，当在操作中时，即当使注射系统处于注射温度时，通道20和通道30是共轴的。

通常，所述歧管的通道30形成在固定于歧管3的嵌件31中，且该嵌件31以其前端面32为底。所述嵌件的前端面32通常相对于歧管的前端面33向前伸出。因此，前端面32被认为形成了歧管的前端面33的一部分。

环形密封圈

在喷嘴体2的前部21处，喷嘴体2靠着环形密封圈5，在模具1的外壳中设置的环形密封圈5便是用于此目的。

所述密封圈5用不能压缩的、热绝缘材料如陶瓷制成。

从图3可以看出，经由通过喷嘴的肩部25支撑的平表面实现喷嘴体的前部21与所述密封圈5之间的接触。

所述密封圈5在所述模具的壳体内也处于水平状态。

与现有技术的解决方案相比，所述密封圈5能够确保喷嘴2的出口孔口的精确的、可重复的且不受温度影响的定位，这是因为所述密封圈5位于与该孔口尽量近的位置处。

此外，所述密封圈5仅受到压缩应力。

弹性负载装置

所述喷嘴还包括第二部分，该第二部分包括具有管道26的连接环61，在该管道26中，喷嘴体能够以密封的方式滑动。

连接环61被设置在喷嘴体的后部区域22中，使得喷嘴体2与连接环61之间的相对纵向滑动成为可能。

图4示出了本发明的第一实施例，从图4可以更好地看出，连接环61的后端面60支撑歧管(并且更准确地说，支撑嵌件31的前端面32)，使得所述端面60与端面32之间的相对滑动成为可能。

所述喷嘴还包括弹性负载装置6，该弹性负载装置6的功能是在纵向向前的方向上给喷嘴体2施加力并且在纵向向后的方向上给连接环61施加力，以确保分别相对于密封圈5和歧管3的密封不受歧管的膨胀的影响。

此外，弹性负载装置6包括支撑垫圈65，支撑垫圈65固定于喷嘴体的后部22，例如通过压入到为此目的提供的凹槽，并由诸如弹性挡圈66等的弹性环的支撑来固定支撑垫圈65。根据一种变形，支撑垫圈65是喷嘴的组成部分，并且是通过设置在喷嘴上的肩部形成的。

连接环61安装在喷嘴体的后部22上，抵抗支撑在模具1的后端面11上的第一弹性元件63朝向后方的推动，更准确地说，抵靠于形成在模具的后端面11上的外壳的底部13上。底部13被认为形成了模具的后端面11的一部分。

例如，第一弹性元件63为设置在垫圈62上的弹性垫圈的形式，诸如“贝尔维尔(Belleville)”垫圈等。

因此，第一弹性元件63的功能是将连接环61水平压靠在歧管上。因此，维持了连接环的后端面60与歧管的前端面32之间的滑动接触。

弹性负载装置6还包括第二弹性元件64，该第二弹性元件64设置在支撑垫圈65与连接环61之间。

第二弹性元件64(如弹簧)向支撑垫圈65施加纵向上向前的力。

因此，该第二弹性元件的功能是使喷嘴体2的前部21抵靠于密封圈5。

弹性负载装置因此能够确保喷嘴的两个端分别抵靠于密封圈和歧管的前端面。

图5示出了本发明的优选实施例。

在该实施例中，第二弹性元件64设置在连接环61的前端面与设置在喷嘴体2上的肩部65之间，拧到连接环61上的螺母67也围绕于第二弹性元件64，该第二弹性元件64因此向前推动喷嘴。

此外，第一弹性元件63支撑在于模具的后端面11上形成的外壳的底部13上。在特别有利的方式中，由不能压缩的且热绝缘的材料制成的垫圈62嵌入在底部13与第一弹性元件63之间，以避免第一弹性元件63与模具1之间的任何热桥。

第一弹性元件63推动螺母67，进而将连接环61向后抵靠在歧管的前端面上。

该实施例具有简化维护操作的优点，这是因为当注射喷嘴被卸下时，弹性负载装置的所有组件保留在螺母67中。

可以理解的是，不论注射系统是否受到膨胀应力都能够使用弹性负载装置。

即使在系统处于环境温度时，弹性负载装置仍向喷嘴有效地施加“预应力”。

然而，当所述系统的不同组件受到热膨胀时，该弹性负载装置是特别有利的：能够确保喷嘴的两个端处的密封。

当歧管在垂直于注射纵向的横向上膨胀时，该歧管在连接环61的后端面60上滑动。

因此，这不会使喷嘴产生任何弯曲，这确保水平支撑所述密封圈5，并且因此确保了该水平面上的密封。

此外，当喷嘴体2纵向膨胀时，由第二弹性元件64施加的力增大，其效果是增强对喷嘴的前部的推动。

因此，所述喷嘴的两个部分的密封滑动使喷嘴的热膨胀被吸收。

因此，所述注射系统的大小必须考虑到从环境温度增加到注射温度时不同组件各自的膨胀。

具体地说，因为歧管3趋于在垂直于纵向的横向方向上膨胀，因此环境温度下歧管的纵向通道30必须稍微偏离喷嘴的通道20。

通道20和通道30的轴线之间的偏移距离必须与歧管将经受的膨胀量(即，通道30的轴线将移动的距离)相对应，使得在注射温度下通道20和通道30的轴线是成一线的。

在本领域技术人员能够获知的范围内，该偏移的确定需要考虑的内容涉及所使用的材料、歧管的大小和喷嘴的位置。

通常，所述偏移是几百毫米至几毫米的量级。

用于加热注射喷嘴的设备

为了将在喷嘴的纵向通道20中的塑料材料维持在期望的温度，所述喷嘴包括加热装置。

优选地，所述加热装置由加热套24构成，加热套24围绕喷嘴体2的大体上整个高度。

在已知的方式中，所述加热套包括如由绢印(serigraphy)形成的电阻。

所述电阻连接到导电垫(未示出)，该导电垫被设置为与设置在模具1上的供电装置(例如，导电带)(未示出)接触。

在特别有利的方式中，所述电阻与位于模具上的接触带的连接可通过文献WO 2007/006899中所描述的设备来实现。

简单地回顾的是，在该设备中，多个导电垫位于所述加热套的后部，即，在喷嘴体的后部。

所述加热套还包括分度装置(例如，纵向刻痕)，所述导电垫相对于该分度装置被设置在确定的角位置处。

此外，所述模具还包括一些适合于与分度装置和导电垫协作的装置。优选地，这些装置由电绝缘材料的环圈形成，被可移除地嵌入到设置在注射喷嘴的纵向管道12的周围的凹槽内，并位于其后部。

所述环圈承载导电带，这些导电带的一端连接到设置在模具中的电连接器，另一端要确保与加热套的导电垫电接触。

所述环圈位于相对于所述模具的确定位置处。

所述环圈还包括分度装置(例如，指示针)，所述环圈的分度装置能够与加热套的分度装置协作，使得只有当加热套位于具有期望方向的位置处时，才建立导电垫与导电带之间的电接触。

该设备还能够简化维护操作，尤其是加热套的替换。

当然，不需要偏离本发明的范围，即可使用任何其它加热装置，甚至不使用加热装置。

因此，根据本发明的系统的设计具有允许使用尺寸非常小的喷嘴尤其是直径小的喷嘴的优点。

因此，可以在内侧即不可见侧上注入凹部(例如，塞栓(plug))，这改进了铸造部分的令人满意的外观。

此外，由于规避了会导致材料局部冷却的风险的所有热桥，因此，考虑到热量的因素优化了所述系统。

因此，通过与歧管接触来对连接环61进行加热。通过基本上位于从支撑垫圈65开始直到位于注射点附近的密封圈5为止的喷嘴体整个高度上的套24，对喷嘴体进行加热。最后，垫圈62由不能压缩的且热绝缘的材料制成。

Claims

1.一种用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括：以密封方式相对于彼此滑动的两个部分，

-第一部分，包括喷嘴体（2），所述喷嘴体（2）在注射的纵向（X）上包括纵向通道（20），其中，热塑性材料穿过所述纵向通道（20）；

-第二部分，包括连接环（61），所述连接环（61）具有管道（26），其中，所述喷嘴体能够以密封方式在所述管道（26）中滑动；

以及与所述两个部分协作的弹性负载装置（6），用于在纵向（X）向前的方向上推动所述喷嘴体（2）并在纵向（X）向后的方向上推动所述连接环（61）。

2.根据权利要求1所述的用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，其特征在于，所述弹性负载装置（6）包括设置为将所述连接环（61）向后推动的第一弹性元件（63）。

3.根据权利要求1或2所述的用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，其特征在于，所述弹性负载装置（6）包括设置为将所述喷嘴体（2）向前推动的第二弹性元件（64）。

4.根据权利要求3所述的用于注射流体状态下的热塑性材料的喷嘴，其特征在于，所述第二弹性元件（64）设置在所述连接环（61）与固定于所述喷嘴体（2）的支撑垫圈（65）之间。

5.一种用于在注射的纵向（X）上将流体状态下的热塑性材料注射到铸型腔中的系统，所述系统包括：

·刚性铸造模具（1），具有：部分地界定铸型腔（4）的前端面（10），后端面（11）和从所述模具的后端面（11）向所述模具的前端面（10）穿过所述模具的至少一个纵向管道（12）；

·纵向注射喷嘴，共轴地设置在所述管道（12）内并包括纵向通道（20）；

·歧管（3），向所述喷嘴的纵向通道（20）给进所述流体状态下的热塑性材料，所述歧管（3）位于所述模具（1）的后端面（11）的后方，并机械地连接到所述模具的后端面（11），所述歧管（3）包括通向前端的纵向给料通道（30）；

其特征在于，所述喷嘴包括：以密封的方式相对于彼此滑动的两个部分，

-第一部分，包括喷嘴体（2），所述喷嘴体（2）的前部（21）支撑在所述模具（1）上；

-第二部分，包括连接环（61），以及相对所述歧管的前端面滑动接触的后端面（60），其中，所述连接环（61）具有所述喷嘴体（2）能够以密封的方式在其中滑动的管道（26）；

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述喷嘴的前部（21）通过肩部（25）水平支撑在环形密封圈（5）上。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述弹性负载装置（6）包括：

·第一弹性元件（63），设置在所述模具（1）的后端面（11）与所述连接环（61）之间，以确保对所述连接环（61）的纵向向后的反作用力；

·支撑垫圈（65），刚性连接到所述喷嘴体（2）；

·第二弹性元件（64），设置在所述连接环（61）与所述支撑垫圈（65）之间，以确保对所述支撑垫圈（65）的纵向向前的反作用力。

8.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，在环境温度下，所述歧管的纵向给料通道（30）的轴线，相对于所述喷嘴的纵向通道（20）的轴线，横向偏移的距离基本等于当使所述歧管从环境温度变为注射温度时所述歧管的横向膨胀量，以便在注射时使所述喷嘴的纵向通道（20）和所述歧管（3）的纵向给料通道（30）共轴。