CN107175799A - 热流道系统和相关的喷嘴加热装置 - Google Patents

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Abstract

一种热流道注射成型设备，其包括热流道喷嘴和耦接到喷嘴的喷嘴本体的第一加热器。单独的模具浇口插入件围绕喷嘴的喷嘴头区域，并且模具浇口插入件由与喷嘴本体加热器分开且独立的第二加热器加热。由第一加热器产生的温度通过第一热电偶测量，并且由第二加热器产生的温度通过第二热电偶测量。控制器用于在任何时间独立地调节第一加热器的温度和第二加热器的温度，第二加热器用于i)熔化并且因此使得能够在变色过程期间更快地移除绕喷嘴头积聚的较冷的熔融材料，或ii)从一个喷嘴到下一个喷嘴不同地降低或升高喷嘴头的温度。

Description

热流道系统和相关的喷嘴加热装置
技术领域
本发明涉及用于注射成型的热流道喷嘴和用于控制热流道喷嘴的温度的相关的加热装置。
背景技术
注射成型热流道系统是已知的。根据应用和其它考虑，热流道系统可用作热浇口喷嘴或阀式浇口喷嘴。在这方面参考示出了热浇口热流道喷嘴的美国专利6,609,902和美国专利6,921,257。在这方面进一步参考示出了阀式浇口热流道喷嘴的美国专利6,921,259和美国专利8,419,417。
已知的热浇口喷嘴或阀式浇口喷嘴对于一些可模制部件、对于一些塑料树脂和对于一些应用适当地起作用。然而，在许多实际应用和实例中，已知的热流道喷嘴被不同地设计，以确保改进控制沿着喷嘴并且特别是在绕喷嘴头的端部处和在模具浇口孔口附近的热分布。在这方面参考公开了热浇口热流道喷嘴的美国专利5,061,174、美国专利5,871,786和美国专利7,914,271。在这方面进一步参考公开了阀式浇口热流道喷嘴的美国专利5,470,219和WO 2015/105817。
在注射成型期间，由于至喷嘴头位于的模腔孔口附近的模具的热损失，喷嘴头区域大体上比喷嘴的中间部分更冷。因此，喷嘴的熔体预室例如比熔体通道更冷。如果在一些区域中、例如在喷嘴头和模腔孔口之间的接触表面的区域中在熔体通道中的温度太低，那么可能出现若干个加工问题，如例如启动方面或变色方面的困难。以相同的方式，可能出现模制产品质量的问题，如例如凸起的注射浇口或包含过早固化的熔体的“碎片”。
发明内容
基于此，需要进一步改进上述的热流道喷嘴以及用于需要在成批模制品之间更快速地变色的应用的类似的热流道喷嘴以便减少材料的浪费和提高生产率。
需要进一步改进上述的热流道喷嘴以及用于需要高精确度和视觉美观的模制品的应用的类似的热流道喷嘴以便减少不合格部件的数量并且还满足应用或客户的需求。
需要进一步改进上述的热流道喷嘴以及用于需要沿着喷嘴的更均衡的热分布的应用的类似的热流道喷嘴以便能够模制需要喷嘴的较宽操作窗口的各种材料的制品。
为了克服现有技术的限制，根据本发明的注射成型设备包括具有接收熔融塑料或树脂的歧管入口的歧管和包括多个歧管出口。注射成型设备包括多个热流道喷嘴，所述热流道喷嘴耦接到歧管出口并位于模板的各个孔中。每个热流道喷嘴包括喷嘴本体和喷嘴头。热流道喷嘴还包括耦接到喷嘴本体的第一加热元件和用于测量由第一加热元件产生的热量的第一热电偶。
注射成型设备还包括多个模具浇口插入件，模具浇口插入件位于模板的孔中并靠近喷嘴头。模具浇口插入件与喷嘴以及与喷嘴头隔开，以防止它们之间的直接接触和热传递，并允许经由相对于模具浇口插入件的轴向平移移除喷嘴。模具浇口插入件具有内表面和外表面以及形成与模具浇口孔口相邻的模腔的至少一部分的模腔表面。每个模具浇口插入件由第二加热元件加热，其中由第二加热元件产生的热量通过第二热电偶测量。
注射成型设备还包括耦接到喷嘴的多个喷嘴密封件。喷嘴密封件与模具浇口插入件的内表面接触，提供喷嘴相对于模具浇口孔口的密封以及对准。当第二加热元件被激活时，喷嘴密封件进一步限制从喷嘴到模具浇口插入件的热传递。注射成型设备还包括控制器，控制器被构造成从第一热电偶和第二热电偶接收温度数据，用于独立地调节第一加热元件和第二加热元件。
在本发明的注射成型机中，喷嘴布置在由第二加热元件加热的模具浇口插入件中。模具浇口插入件限定了热流道喷嘴和模具之间的接触面。第二加热元件的热的量通过可经由注塑成型设备的控制器独立调节的第二热电偶测量。至少基于从第二热电偶接收的数据，第二加热元件的热输出借助于控制器是可调的，用于补偿靠近模腔孔口的模具的热损失。
歧管入口接收熔融的塑料或树脂。在下面的说明书中，在熔融塑料的使用或树脂的使用之间没有区别。本发明的有利效果涉及热流道注塑成型设备，而无论是树脂或熔融塑料的加工。
热流道注射成型设备包括热流道歧管和耦接到歧管的若干个喷嘴。每个喷嘴包括耦接到喷嘴本体的第一加热器。通过第一热电偶测量第一加热元件的热的量。至少基于从第一热电偶接收的数据，借助于控制器独立于第二加热元件的热输出来可调节第一加热元件的热输出，用于沿喷嘴本体、特别是沿着喷嘴本体内的熔体通道提供合适的热分布。
喷嘴头布置在由第二加热器加热的模具浇口插入件中。第二加热器独立于第一加热器并且放置在模具浇口插入件的外表面上。
每个喷嘴包括喷嘴头和喷嘴密封件。喷嘴密封件与模具浇口插入件的内表面接触。喷嘴密封件设置在喷嘴的前部，特别是在喷嘴头处或在喷嘴本体的前端处。喷嘴密封件限定喷嘴和模具浇口插入件之间的接触面，并且特别地根据应用分别用于相对于模具浇口插入件和模具孔口定位和密封喷嘴。
由第一加热器产生的温度通过第一热电偶测量，且由第二加热器产生的温度通过第二热电偶测量。控制器用于在任何时间独立地调节第一加热器的温度以及第二加热器的温度，第二加热器被用于i)加热和熔化并且从而使得能够更快地移除在变色过程期间围绕喷嘴头积聚的较冷的熔融材料，或用于防止和/或清除凸起的注射浇口，或ii)从一个喷嘴到下一个喷嘴不同地降低或增加喷嘴头的温度，或iii)在将熔体注射入模腔中之前的启动操作中。
根据应用和加工的材料，喷嘴密封件可由这样一种材料制造，所述材料i)具有比所述喷嘴头的材料更低的热导率以提供所述头部相对于所述模具浇口插入件的绝热，或ii)具有与所述喷嘴头的材料相同的热导率以允许从模具浇口插入件到喷嘴头的热传递，或iii)具有比所述喷嘴头的材料更高的热导率以增强从模具浇口插入件到所述喷嘴头的热传递。
在一个实施例中，热流道喷嘴是开放式浇口喷嘴。这里，第二加热元件被构造成加热限定在模具浇口插入件的内表面、喷嘴头的外表面以及喷嘴密封件之间的气泡区域，以提供移除在随后的注射步骤之间在气泡区域中积聚的树脂。
在另一个实施例中，热流道喷嘴是阀式浇口喷嘴。这里，第二加热元件被构造成将模具浇口孔口加热到取决于树脂/熔融材料的温度，所述温度允许移除在注射循环之间形成的树脂塞积(resin plug)。
如上所述的本发明适用于关于形式为开放式浇口喷嘴(也称为热浇口喷嘴)或形式为阀式浇口喷嘴(也称为阀式浇口或阀针式喷嘴)的热流道喷嘴。本发明还适用于包括热流道喷嘴的注射成型设备，其中喷嘴头与喷嘴本体一体形成或喷嘴头与喷嘴本体分开。本发明的有利效果对所有这些注射成型设备具有积极影响。
在一个实施例中，喷嘴头由与喷嘴本体材料不同的材料制成。由于不同的材料具有不同的热导率，可以借助于为喷嘴本体和喷嘴头选择合适的材料来影响喷嘴头和喷嘴本体之间的热流。
在一个实施例中，用于加热模具浇口插入件的第二加热元件是可移除的加热元件。可移除的元件在故障或如果对于不同的应用需要不同的热输出的情况下更容易维修以及更换。
在一个实施例中，用于加热模具浇口插入件的第二加热元件是嵌入式加热元件。嵌入式加热元件通常布置在模具浇口插入件处的特殊设计和定位的接收槽中，用于增强从加热元件到模具浇口插入件的热流。
用于加热模具浇口插入件的第二加热元件的一个实施例包括至少一个直线筒式加热器。在另一个实施例中，用于加热模具浇口插入件的第二加热元件包括具有盘绕式加热器或直线筒式加热器的至少一个加热元件。选择加热元件的类型取决于应用，特别取决于模具和模具浇口插入件(例如关于空间需求)的设计以及取决于用于相应应用的所需的热输出。
在一个实施例中，模具浇口插入件包括冷却装置。在注射步骤之后使用冷却装置，用于冷却邻近模具浇口孔口布置的模具浇口插入件的至少一部分，以允许模制部件的快速凝固，并因此也缩短注射成型周期。在一个实施例中冷却装置是基于水的，并且在另一个实施例中冷却装置是基于气体的。特别地，冷却装置是包括冷却管的嵌入式冷却装置，其中冷却流体流动通过冷却管。冷却管特别地形成在模具浇口插入件内或邻近模具浇口插入件、并且特别地邻近模具浇口孔口。
在一个实施例中，将绝热涂层施涂在模具浇口插入件的外表面上。借助于绝热涂层，可以限制从第二加热元件到模具浇口插入件的热传递。根据模具浇口插入件上的绝热涂层的位置，可以限定具有低热传递的区域(涂覆的区域)以及具有高热传递的区域(没有涂覆的区域)。
附图说明
从结合附图考虑的一个或多个优选实施例的以下详细描述中，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得显而易见。
图1A示出了用于注射成型加工的带有开放式喷嘴的本发明的热流道设备的示例性实施例；
图1B更详细地示出了来自图1A的示例性实施例的开放式喷嘴的剖视图。
图1C更详细地示出了来自图1A的示例性实施例的模具浇口区域的剖视图。
图2A-2C示出了来自图1A的示例性实施例的带有筒式加热器的模具浇口插入件的不同视图；
图3A-3C示出了带有开放式喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例的带有盘绕式加热器的模具浇口插入件的不同视图；
图4A-4C示出了带有开放式喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例的带有嵌入盘绕式加热器和冷却装置的模具浇口插入件的不同视图；
图5示出了用于注射成型加工的带有阀针式喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例；
图6A-6D示出了来自图5的示例性实施例的带有筒式加热器的模具浇口插入件的不同视图；
图7A-7C示出了带有阀式浇口喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例的带有筒式加热器和可替换头部的模具浇口插入件的不同视图；
图8A-8C示出了带有阀式浇口喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例的带有盘绕式加热器的模具浇口插入件的不同视图；
图9A-9C示出了带有阀式浇口喷嘴的本发明的热流道设备的另一示例性实施例的带有嵌入盘绕式加热器和冷却装置的模具浇口插入件不同视图；以及
图10示出了根据本发明的热流道设备的示例性实施例的示意图，热流道设备包括用于至少调节第一和第二加热元件的热输出的控制器。
具体实施方式
图1A示出了用于注射成型加工的带有热浇口/开放式喷嘴的本发明的热流道设备12的示例性实施例。热流道设备12用于注射成型加工，并且包括耦接至热流道歧管19的开放式喷嘴组件20(在示例性实施例中具有四个喷嘴；包括在开放式喷嘴组件中的喷嘴的数量取决于应用并且也可以是两个或多于四个、多至64或128个喷嘴也是可能的)，所述热流道歧管具有接收熔融塑料的歧管入口17以及具有多个歧管出口(未示出)。热流道喷嘴20a位于模板的各个孔30a中，模板包括在图1A的示例性实施例中的凹模30。在每个凹模30中布置印模，所述印模形成模腔32的一部件。
每个热流道喷嘴20a包括喷嘴本体22和喷嘴头23，热流道喷嘴20a还包括耦接到喷嘴本体22的第一加热元件21以及包括测量由第一加热器21产生的热量的第一热电偶18。示例性热流道设备12包括四个位于孔30a中的模具浇口插入件28。在喷嘴头23的附近，模具浇口插入件28具有内表面28a和外表面28b以及形成模腔32的一部分的模腔表面35。每个模具浇口插入件28由第二加热元件25加热。由第二加热元件25产生的热量通过第二热电偶31测量。
示例性热流道设备12还包括四个喷嘴密封件26，每个喷嘴密封件耦接至喷嘴20a。喷嘴密封件26与模具浇口插入件28的内表面28a接触，并且提供各自的喷嘴20a相对于模具浇口孔口34的密封以及对准。控制器137(图1A中未示出)连接到热流道设备12，控制器被构造成从第一热电偶18以及第二热电偶31接收温度数据，并且用于彼此独立地调节第一加热元件21和第二加热元件25的热输出。
图1B更详细地示出了由图1A中的竖直椭圆表示的示例性实施例的开放式喷嘴20a的剖视图，在开放式喷嘴20a的图示的左侧，绘制了在歧管19处源自喷嘴20a的凸缘的热流道喷嘴20a的长度L上在熔体通道内的温度T的级别的图。该图以虚线示出了在不使用第二加热元件25的情况下的温度级别。从该图可以看出，热流道喷嘴20a的熔体通道内的温度从喷嘴的凸缘到喷嘴头23恒定地降低，其中，越靠近相对于温度最低的喷嘴头23布置的位置，温度下降越多。喷嘴头23布置成邻近模具浇口孔口34，并且从而紧邻具有比热流道喷嘴20a低的温度的凹模30。
该图以实线示出了在使用第二加热元件25的情况下的温度级别。从该图可以看出，在使用第二加热元件25的情况下，喷嘴本体22的熔体通道内的温度大体上较高。在从喷嘴的凸缘到喷嘴头23的第一区域中，温度相对恒定。仅在更靠近热流道喷嘴20a的喷嘴头23的区域中，温度沿朝向模具浇口孔口34的方向降低，但与在没有来自第二加热元件25的加热的情况下相比较仅是较小程度。
第一加热元件21布置在喷嘴本体22的周围处。热的流出从喷嘴头23发生进入凹模30中，这导致沿朝向喷嘴头23的方向的温度降低，并且还降低位于这些区域中的热流道喷嘴20a的熔体通道内的熔体的温度。
图1C中更详细地示出了由图1A中的水平椭圆所示的喷嘴端部29的剖视图。该图特别示出了喷嘴头23的区域，其中喷嘴密封件26连同第二加热元件25一起布置在模具浇口插入件28内、靠近模具浇口孔口34。用于开放式浇口喷嘴25的第二加热元件被构造成加热限定在模具浇口插入件28的内表面28a、喷嘴头23的外表面23a和喷嘴密封件26之间的气泡区域39，以在随后的注射循环之间提供移除气泡区域39中的树脂积聚。
图2A示出了来自图1A的用于注射成型加工的带有开放式喷嘴组件20的热流道设备12的示例性实施例的带有筒式加热器45a的模具浇口插入件28的剖视图。模具浇口插入件28布置在孔30a中。孔30a布置在凹模30中，凹模在示例性实施例中形成模板的一部件。开放式热流道喷嘴20a布置在模具浇口插入件28中，模具浇口插入件具有布置在开放式热流道喷嘴的喷嘴本体22处的第一加热元件21，并且开放式热流道喷嘴带有耦接到喷嘴20a的前端的喷嘴密封件26。喷嘴密封件26密封地布置在模具浇口插入件28的内表面28a处，从而分别相对于模具浇口插入件28和模具浇口孔口34定位喷嘴头23。
在图1a至图9c所示的所有实施例中，模具浇口插入件28与热流道喷嘴20a、27a并且与头部23隔开，以防止它们之间的直接接触和热传递，并允许经由相对于模具浇口插入件28的轴向平移移除喷嘴20a、27a。模具浇口插入件28具有内表面28a、外表面28b以及形成模腔32和相邻模具浇口孔口34的至少一部分的模腔表面35。
因为模具浇口插入件28被加热并且喷嘴密封件26接触模具浇口插入件28，所以本发明为喷嘴头23和喷嘴密封件26选择材料提供了新的可能性，以对许多喷嘴使用相同的几何形状并且仅改变针对每种特定应用和针对每种待模制的特定树脂的材料。
在图1A至图9c所示的所有实施例中，喷嘴密封件28的材料适于根据待模制的树脂/熔融塑料、需要的循环时间以及其他加工因素减少、保持或增强来自通过所有加热元件25a、45a加热的模具浇口插入件28的热传递。因此，喷嘴密封件26的材料可以是与喷嘴头23的材料相同/相似或等效的材料或不同材料。喷嘴密封件26的材料例如是铜或铜合金、诸如H13或不锈钢的钢或更绝热的材料，更绝热的材料诸如例如钛及其合金、各种组合物的陶瓷或聚酰胺(诸如Vespel)或高性能塑料(诸如PEEK)并且例如在维基百科和其它资源中定义的。在一些实施例中，头喷嘴头23由具有耐磨性和良好热导率的诸如碳化钨或类似/等效材料的材料制成。在这种情况下，喷嘴密封件26由钛、Vespel、PEEK或陶瓷制成。这些组合物适于开放式浇口以及阀式浇口喷嘴。
模具浇口插入件的材料还取决于各种诸如树脂/熔融塑料的类型的因素。例如，如果工程热塑性塑料或日用品是用于通常在耐热性、耐化学性、冲击性、阻燃性或机械强度的领域中需要更高性能的应用中使用的塑料的子集，则不同的材料被用于模具浇口插入件28。工程热塑性塑料被如此命名，因为工程热塑性塑料在一个或多个领域具有比日用品材料更高性能的性能，并且适用于需要工程学来设计在工程热塑性塑料预期用途中实施的部件的应用。
模具浇口插入件28与用于在喷嘴端部29中的热均衡的筒式加热器45a一起装配在凹模30的孔30a内。筒式加热器45a嵌入在凹模30中、在布置在图2A的剖视平面中的相应的凹模槽36内。在图2A所示的示例性实施例中，模具浇口插入件28以及喷嘴密封件26两者都是高导热材料，允许热流入喷嘴端部29中。筒式加热器45a借助于布置在相应凹模槽36中的隔离元件33来限制热流入凹模30中。绝热涂层99施涂在模具浇口插入件28的外表面上，以限制到凹模30的热传递。
图2B示出了带有模具浇口孔口34的模具浇口插入件28的三维视图。在示例性实施例中，包括三个筒式加热器45a的筒式加热器组件45布置在每个模具浇口插入件28的外表面28b处。图2B示出了筒式加热器45a连同第二热电偶31以及筒式加热器45a的电线45b的位置。第二热电偶31布置在头部区域29附近，用于测量由筒式加热器组件45产生的热量。
图2C示出了来自图2A的示例性实施例的开放式喷嘴20a、模具浇口插入件28以及凹模30的剖视分解图，模具浇口插入件在右边具有筒式加热器45a和隔离元件33并且在左边具有第二热电偶31。凹模槽36布置在凹模30的孔30a中，用于接收隔离元件33和筒式加热器45a。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图3A示出了根据用于注射成型加工的带有开放式喷嘴组件20的热流道设备12的另一示例性实施例的带有盘绕式加热器55的模具浇口插入件28的剖视图。模具浇口插入件28布置在孔30a中。孔30a布置于在示例性实施例中形成模板的部件的凹模30中。开放式热流道喷嘴20a布置在模具浇口插入件28中，模具浇口插入件具有布置在开放式热流道喷嘴的喷嘴本体22处的第一加热元件21，并且开放式热流道喷嘴带有耦接到喷嘴20a的前端的喷嘴密封件26。喷嘴密封件26密封地布置在模具浇口插入件28的内表面28a处，从而分别相对于模具浇口插入件28和模具浇口孔口34定位喷嘴头23。
开放式喷嘴20a与用于在喷嘴端部29中热均衡的盘绕式加热器55一起装配在模具浇口插入件28中。在图3A中，模具浇口插入件28和喷嘴密封件26两者都是高导热材料，允许热流入端部29中。然而如之前已经提及，根据待模制的树脂，也可以使用不同的材料组合。盘绕式加热器55的盘管环绕邻近模具浇口孔口34的模具浇口插入件28的外表面28b。用于测量由盘绕式加热器55产生的热量的第二热电偶31布置在喷嘴端部29附近，第二热电偶也容纳在凹模30的孔30a中的凹模槽36内。孔30a设计有凹模槽36，用于分别接收盘绕式加热器55和第二热电偶31。在盘绕式加热器55处，布置隔离元件33用于限制热流入凹模30中。同样在图3A中实施例中所示，绝热涂层99施涂在模具浇口插入件28的外表面上，以限制凹模30中的热传递。第二加热元件25a被构造成加热限定在模具浇口插入件28的内表面28a、喷嘴头23的外表面23a以及喷嘴密封件26之间的气泡区域39，以在随后的注射步骤之间提供去除气泡区域39中的树脂积聚。
图3B示出了带有模具浇口孔口34的模具浇口插入件28的三维视图。在图3A的示例性实施例中，盘绕式加热器55布置在每个模具浇口插入件28的外表面28b处。如图3B中所示，盘绕式加热器55的盘管环绕模具浇口插入件28的邻近模具浇口孔口34的外表面28b，并触及模具浇口插入件28。凹模30的孔30a设计有相应的凹模槽36，凹模槽用于分别接收盘绕式加热器55和第二热电偶。在图3B中，示出了盘绕式加热器55连同第二热电偶31以及盘绕式加热器55的电线55a。图3B示出了盘绕式加热器55连同布置在喷嘴端部29附近的热电偶31的位置。
图3C示出了来自图3A的示例性实施例的开放式喷嘴20a、带有盘绕式加热器55和隔离元件33的模具浇口插入件28、第二热电偶31和凹模30的剖视分解图。在凹模30的孔30a中，凹模槽36周向地布置于模具浇口孔口34，用于接收隔离元件33和卷绕加热器55。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图4A示出了根据用于注射成型加工的带有开放式喷嘴组件20的热流道设备12的另一示例性实施例的带有嵌入盘绕式加热器55和冷却装置37的模具浇口插入件28的剖视图。模具浇口插入件28连同嵌入盘绕式加热器55和形式为冷却管37a的冷却装置37一起装配在孔30a中，用于在模具浇口插入件28的喷嘴端部29中的热均衡。孔30a布置于在示例性实施例中形成模板的部件的凹模30中。开放式热流道喷嘴20a布置在模具浇口插入件28中，模具浇口插入件具有布置在开放式热流道喷嘴的喷嘴本体22处的第一加热元件21，并且开放式热流道喷嘴带有耦接到喷嘴20a的前端的喷嘴密封件26。喷嘴密封件密封地布置在模具浇口插入件28的内表面28a处，从而分别相对于模具浇口插入件28和模具浇口孔口34定位喷嘴头23。
开放式喷嘴20a装配在模具浇口插入件28中。在图4A中，模具浇口插入件28和喷嘴密封件26两者都是高导热材料，允许热流入喷嘴端部29中。然而如之前已经提及，根据待模制的树脂，可以使用不同的材料组合。盘绕式加热器55的若干个盘管螺旋地布置在模具浇口插入件28的锥形外表面28b上的邻近模具浇口孔口34形成的相应凹部内。冷却管37a螺旋地布置在盘绕式加热器55的盘管之间、在模具浇口插入件28的锥形外表面28b的邻近模具浇口孔口34处。同样，冷却管37a嵌入模具浇口插入件28的外表面28a内。冷却气体通过冷却装置的入口38提供。
用于测量由盘绕式加热器55产生的热量的第二热电偶31布置在喷嘴端部29附近，第二热电偶被容纳在凹模30的孔30a中的凹模槽36内。孔30a也设计有用于接收第二热电偶31的凹膜槽36。在盘绕式加热器55处，布置隔离元件33以限制热流入凹模30中。
图4B示出了具有模具浇口孔口34的模具浇口插入件28的三维视图。在图4A的示例性实施例中，盘绕式加热器55和冷却管37a被嵌入每个模具浇口插入件28的外表面28b中。盘绕式加热器55的盘管和冷却装置的热管37被嵌入模具浇口插入件28的的外表面28b中邻近模具浇口孔口34。凹模30的孔30a设计有用于接收第二热电偶31的相应凹模槽36。在图4B中，示出了盘绕式加热器55连同第二热电偶31以及盘绕式加热器55的电线55a。图4B示出了盘绕式加热器55连同布置在喷嘴端部29附近的热电偶31一起的位置。
图4C示出了来自图4A的示例性实施例的开放式喷嘴20a、带有盘绕式加热器55和第二热电偶31的模具浇口插入件28以及凹模30的剖视分解图。隔离元件33在模具浇口插入件的锥形前部处布置在槽内用于盘绕式加热器55。凹模槽36布置在凹模30的孔30a中，用于接收第二热电偶31。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图5示出了用于注射成型加工的带有阀式浇口喷嘴27a(也称为阀针式喷嘴或阀式浇口喷嘴)的本发明的热流道设备14的另一示例性实施例。以与如图1A至4C所示的热流道设备12相同的方式，热流道设备14用于注射成型加工，并且包括耦接到热流道歧管62的阀式浇口喷嘴组件27(在示例性实施例中为四个喷嘴；在阀式浇口喷嘴组件中的喷嘴数量取决于应用，并且可以是两个或多于四个、也可以多达64个或128个喷嘴)，热流道歧管具有接收熔融塑料材料的歧管入口67以及具有多个歧管出口(未示出)。在图5的示例性实施例中，热流道喷嘴27a位于包括凹模30的模板的各个孔30a中。在每个凹模30中，布置了形成模腔32的部件的印模。阀式浇口喷嘴27a的阀针24借助于气动系统61致动，用于控制熔体流入印模中，并且从而流入模腔32中。
每个阀式浇口热流道喷嘴27a包括喷嘴本体22以及与喷嘴本体22一体形成的喷嘴头23。与图1A至4C的示例性实施例中所示的开放式喷嘴20a相对应，每个阀式浇口热流道喷嘴27a还包括耦接到喷嘴本体22的第一加热元件21以及包括测量由第一加热器21产生的热量的第一热电偶18。示例性热流道设备14包括位于凹模30的孔30a中的四个模具浇口插入件28。凹模30以及热流道设备14的模具浇口插入件28被设计成对应于图1A至4C所示的热流道设备12。喷嘴27a的前端布置在模具浇口插入件28的内表面28a附近。每个模具浇口插入件28由第二加热元件25加热。由第二加热元件25产生的热量通过第二热电偶31测量。
示例性热流道设备14还包括四个喷嘴密封件26，每个喷嘴密封件耦接到阀式浇口喷嘴27a。喷嘴密封件26与模具浇口插入件28的内表面28a接触，并且提供相对于模具浇口孔口34的相应的喷嘴20a的密封以及对准，并限制从喷嘴27a至模具浇口插入件28的热传递。控制器137(图5中未示出)连接到热流道设备12，控制器构造成从第一热电偶18和第二热电偶31接收温度数据，并且用于彼此独立地调节第一加热元件21和第二加热元件25。
图6A至6D示出了来自图5的示例性实施例的带有筒式加热器45a的模具浇口插入件28的不同视图。图6A至6D所示的元件的设计和功能在很大程度上对应于图2A至2C所示的元件的设计和功能。因此，在下面的描述中将集中在这两个实施例之间的差异。
图6A和6B示出了来自图5的用于注射成型加工的带有阀式浇口喷嘴组件27的热浇道装置14的示例性实施例的带有筒加热器45a的模具浇口插入件28的剖视图。图6A和6B彼此对应，除了图6A示出了阀针24处于熔体流入模腔32被中断的闭合位置、而图6B示出了阀针24处于熔体可流入模腔32的打开位置。
模具浇口插入件28布置在形成模板的部件的凹模30的孔30a中。第一加热元件21和第一热电偶18布置在喷嘴本体22处。喷嘴密封件26耦接到喷嘴头23，密封地布置在模具浇口插入件28的内表面28a处，从而将喷嘴头23定位。
为了在喷嘴端部29中的热均衡，模具浇口插入件28与嵌入在凹模30中的筒式加热器45a一起装配在凹模30内。模具浇口插入件28和喷嘴密封件26两者都是高导热材料，允许热流入喷嘴端部29中。筒式加热器45a借助于隔离元件33隔离，隔离元件限制热流入凹模30中。绝热涂层99施涂在模具浇口插入件28的外部表面28b上以限制到凹模30的热传递。然而如之前已经提及，根据待模制的树脂，可使用不同的材料组合。第二加热元件45a被构造成将模具浇口孔口34加热到取决于树脂的温度，该温度允许移除在注射循环之间形成的树脂塞积。
图6C示出了来自图6A至6C的示例性实施例的阀式浇口喷嘴27a、模具浇口插入件28以及凹模30的剖视分解图，模具浇口插入件在左边带有筒式加热器45a和隔离元件33并且在右边带有第二热电偶31。凹模槽36布置在孔30a中，用于接收隔离元件33和筒式加热器45a。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图6D示出了模具浇口插入件28的三维视图。包括三个筒式加热器45a的筒式加热器组件45与第二热电偶31一起布置在外表面28b处。第二热电偶31布置在喷嘴端部29附近，用于测量由筒式加热器组件45产生的热量。
图7A至7C示出了带有阀式浇口喷嘴27a的本发明的热流道设备14的另一示例性实施例的带有筒式加热器45a和可替换的喷嘴头23的模具浇口插入件28的不同视图。图7A至7C中所示的元件的设计和功能对应于图6A至6C中所示的元件的设计和功能，除了阀式浇口喷嘴27a包括喷嘴本体22和安装到喷嘴本体22的单独的喷嘴头23。与图6A至6C的实施例相比，喷嘴头23可由具有与喷嘴本体不同的热导率的材料制成。这允许增加或减少喷嘴头23内以及在喷嘴头23和喷嘴本体22之间的热流。
图8A至8C示出了带有阀式浇口喷嘴27a的本发明的热流道设备14的另一示例性实施例的带有盘绕式加热器25a的模具浇口插入件28的不同视图。图8A至8C中所示的元件的设计和功能在很大程度上对应于图3A和3C中所示的元件的设计和功能。因此，在下面的描述中将集中在这两个实施例之间的差异。
与图3A和3C的实施例相比，图8A至8C的实施例包括带有阀式浇口喷嘴27a的阀式浇口热流道喷嘴组件27，阀式浇口喷嘴具有与喷嘴本体22一体形成的喷嘴头23。图8A和8B示出了来自图5的用于注射成型加工的带有阀式浇口喷嘴组件27的热流道设备14的示例性实施例的带有盘绕式加热器25a的模具浇口插入件28的剖视图。图8A和8B彼此对应，除了图8A示出了阀针24处于熔体流入模腔32被中断的关闭位置，而图8B示出了阀针24处于熔体可流入模腔32中的打开位置。
图8C示出了来自图8A和8B的示例性实施例的阀式浇口喷嘴27a、带有盘绕式加热器55和隔离元件33的模具浇口插入件28、第二热电偶31以及凹模30的剖视分解图。在凹模30的孔30a中，凹模槽36周向地布置于模具浇口孔口34，用于接收隔离元件33和盘绕式加热器55。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图9A至9C示出了带有阀针式喷嘴的本发明的热流道设备14的另一示例性实施例的带有嵌入盘绕式加热器55和冷却装置37的模具浇口插入件28的不同视图。图9A至9C中所示的元件的设计和功能在很大程度上对应于图4A和4C所示的元件的设计和功能。因此，在下面的描述中将集中在这两个实施例之间的差异。
与图4A和4C的实施例相比，图9A至9C的实施例包括带有阀式浇口喷嘴27a的阀式浇口热流道喷嘴组件27，阀式浇口喷嘴具有与喷嘴本体22一体形成的喷嘴头23。图9A和9B示出了来自图5的用于的注射成型加工的带有阀式浇口喷嘴组件27的热流道设备14的示例性实施例的带有盘绕式加热器55的模具浇口插入件28的剖视图。图9A和9B彼此对应，除了图9A示出了阀针24处于熔体流入模腔32中被中断的关闭位置、而图9B示出了阀针24处于熔体可流入模腔32中的打开位置。
图9C示出了来自图9A和9B的示例性实施例的阀式浇口喷嘴27a、带有盘绕式加热器55和第二热电偶31的模具浇口插入件28以及凹模30的剖视分解图。隔离元件33在模具浇口插入件的锥形前部处布置在的凹槽内用于盘绕式加热器55。元件以箭头所示的组装顺序示出。
图10示出了本发明的热流道设备的示例性实施例的示意图，热流道设备包括用于至少调节第一和第二加热元件的热输出的控制器。
图10示出了热流道注射成型系统10。注射成型系统10包括注射成型机102，注射成型机包括模板104。注射成型机102包括注射单元108和夹持单元110。夹持单元110可包括使第一压板116和第二压板118彼此朝向和远离的多个液压油缸114。一个示例性实施例的热流道设备12或14可布置在第一压板116处。热流道设备12、14还包括控制器137，控制器被构造成从第一热电偶18和第二热电偶31接收来自每个喷嘴20a、27a的温度数据，用于彼此独立地调节第一加热元件21和第二加热元件25。第一热电偶18和第二热电偶31布置在喷嘴20a、27a处，并且连接到控制器137。控制器137可以集成在热流道注射成型系统10的一般控制器中。除了别的之外，还可以提供多个加工传感器120以检测熔融材料的压力、电机上的电机电流消耗以及任何其他合适的加工信息。传感器120是用于另外的注射成型机传感器的示例，并且可以附加地或替代地提供任何其他类型的传感器，用于控制热流道注射成型系统10以及第一加热元件21和第二加热元件25的热输出。

Claims (13)

1.一种注射成型设备(12、14)，其包括：
歧管(19、62)，所述歧管具有接收熔融塑料或树脂材料的歧管入口(17、67)以及具有多个歧管出口；
耦接到所述歧管出口的多个热流道喷嘴(20a、27a)，所述热流道喷嘴(20a、27a)位于模板的各个孔(30a)中，每个热流道喷嘴(20a、27a)包括喷嘴本体(22)和喷嘴头(23)，所述热流道喷嘴(20a、27a)还包括耦接到所述喷嘴本体(22)的第一加热元件(21)以及包括测量由所述第一加热元件(21)产生的热量的第一热电偶(18)；
位于所述孔(30a)中并且邻近所述喷嘴头(23)的多个模具浇口插入件(28)，所述模具浇口插入件(28)与所述喷嘴(20a、27a)以及与所述喷嘴头(23)隔开以防止所述模具浇口插入件、所述喷嘴、所述喷嘴头之间的直接接触和热传递、并且允许经由相对于所述模具浇口插入件(28)的轴向平移移除喷嘴(20a、27a)，并且所述模具浇口嵌入件(28)具有内表面(28a)、外表面(28b)以及形成与所述模具浇口孔口(34)相邻的模腔(32)的至少一部分的模腔表面(35)，每个模具浇口插入件(28)由第二加热元件(25、25a、45a、55)加热，由所述第二加热元件(25、25a、45a、55)产生的热量通过第二热电偶(31)测量；
耦接到所述喷嘴(20a、27a)的多个喷嘴密封件(26)，所述喷嘴密封件(26)与所述模具浇口插入件(28)的内表面(28a)接触并且提供所述喷嘴相对于所述模具浇口孔口(34)的密封以及对准，并且由此当所述第二加热元件(25、25a、45a、55)被激活时，所述喷嘴密封件(26)进一步限制从所述喷嘴(20a、27a)到所述模具浇口插入件(28)的热传递；
控制器(137)，所述控制器被构造成从所述第一热电偶(18)和所述第二热电偶(31)接收温度数据，并且独立地调节所述第一加热元件(21)和所述第二加热元件(25、25a、45a、55)。
2.根据权利要求1所述的注射成型设备，其中，所述喷嘴密封件(26)由这样一种材料制成，所述材料
具有比所述喷嘴头(23)的材料更低的热导率以提供所述头部(23)相对于所述模具浇口插入件(28)的绝热，或
具有与所述喷嘴头(23)的材料相同的热导率以允许从所述模具浇口插入件(28)到所述喷嘴头(23)的热传递，或
具有比所述喷嘴头(23)的材料更高的热导率以增强从所述模具浇口插入件(28)到所述喷嘴头(23)的热传递。
3.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，所述热流道喷嘴(20a、27a)是开放式浇口喷嘴(20a)，并且所述第二加热元件(25、25a)被构造成加热在所述模具浇口插入件(28)的内表面(28a)、所述喷嘴头(23)的外表面(23a)以及所述喷嘴密封件(26)之间限定的气泡区域(39)，以在随后注射步骤之间提供移除在所述气泡区域(39)中的树脂积聚。
4.根据权利要求1或2任一项所述的注射成型设备，其中，所述热流道喷嘴(20a、27a)是阀式浇口喷嘴(27a)，并且所述第二加热元件(45a、55)被构造成将所述模具浇口孔口(34)加热到取决于树脂的温度，所述温度允许移除在注射循环之间形成的树脂塞积。
5.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，所述喷嘴头(23)与所述喷嘴本体(22)一体形成，或者所述喷嘴头(23)与所述喷嘴本体(22)分开。
6.根据权利要求5所述的注射成型设备，其中，所述喷嘴头(23)由与所述喷嘴本体(22)不同的材料制成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，用于加热所述模具浇口插入件(28)的第二加热元件(25、25a、45a、55)是能够移除的加热元件(25a、45a)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的注射成型设备，其中，用于加热所述模具浇口插入件的第二加热元件(25、25a、45a、55)是嵌入式加热元件(55)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，用于加热所述模具浇口插入件(28)的第二加热元件(25、25a、45a、55)包括至少一个直线筒式加热器(45a)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的注射成型设备，其中，用于加热所述模具浇口插入件(28)的第二加热元件(25、25a、45a、55)包括至少一个具有盘绕式加热器(25a、55)或直线筒式加热器(45a)的加热元件(25a、45a、55)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，所述模具浇口插入件(28)包括用于在所述注射步骤之后使用的冷却装置(37)。
12.根据权利要求11所述的注射成型设备，其中，所述冷却装置(37)是基于水的，或者所述冷却装置是基于气体的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的注射成型设备，其中，在所述模具浇口插入件(28)的外表面(28b)上施涂绝热涂层(99)。
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