CN110997272A - 用于塑料材料注射成型的具有闭合销的注射单元，具有恢复热膨胀和避免塑料材料泄漏的功能 - Google Patents

Abstract

一种用于塑料材料(MP)注射成型的注射单元(10；110；210)，包括：‑注射喷嘴(11)，与热分配板(20)相关联，适于将熔融状态的塑料材料(MP)分配并供给(f1)到注射单元(10)；‑闭合销(12)，与驱动或控制板(30)相关联并可轴向移动，该驱动或控制板(30)容纳用于驱动闭合销(12)的轴向运动(f2)的装置(31)；以及‑引导和冷却组件(14；114；214)，置于控制板(30)和热分配板(20)之间，进而包括：‑用于在闭合销(12)的轴向运动(f2)中引导闭合销(12)的引导和密封元件(14a)；‑冷却环(14b)；‑弹簧(14c‑1)或O形环(14c‑2)形式的压力装置(14c)，将冷却环(14b)直接压抵控制板(30)；其中引导和密封元件(14a)在其相应的上端部分(14a”)与冷却环(14b)的中心孔(14b')可滑动地联接，并在其另一端(14a”')一体固定到热分配板(20)的主体上；并且其中被压力装置(14c)压抵控制板(30)的冷却环(14b)在注射单元的操作中能够相对于控制板(30)侧向滑动(f4)，以恢复温度较高(T1)的热分配板(20)和温度较低(T2)的控制板(30)之间的热膨胀差异，从而避免闭合销(12)承受着危险的应力，并有效地将热量从引导和密封元件(14a)传递(f3)至控制板(30)，以防止引导和密封元件(14a)区域内的高温导致由热分配板(20)供给到注射单元的熔融状态下的塑料材料(MP)的损失和泄漏到注射单元的外部。

Description

用于塑料材料注射成型的具有闭合销的注射单元，具有恢复 热膨胀和避免塑料材料泄漏的功能

技术领域

本发明总体上涉及塑料材料注射成型领域，并且更具体地，本发明涉及一种注射单元或组件，根据第一独立权利要求的前序，该注射单元或组件表现出比目前使用和在市场上提供的那些注射单元或组件更好和优越的性能，诸如提高了恢复和吸收集成了本发明的注射单元的更广泛的模制系统各部件的不同热膨胀的能力，减少作用在同一注射单元上的应力的能力，以及进一步避免供应到注射单元的熔融状态的塑料材料的泄漏和损失的能力。

更具体地，如从以下描述中将变得清楚的，本发明的注射单元特别地是包括能够在相应的衬套或引导元件中轴向滑动以选择性地打开和关闭注入孔的闭合杆或销或针的类型，并且注射单元与适于将熔融状态的塑料材料分配并供应到注射单元的热分配板相关联，注射单元还包括控制板，该控制板容纳用于控制闭合销的轴向运动的装置，其中有利地，注射单元在其操作中具有下述的功能，既避免闭合销承受由于较高温度的分配板和较低温度的控制板的不同热膨胀引起的危险应力，进而避免闭合销的引导衬套的区域中的高温出现在由热分配板供给到注射喷嘴中的熔融状态下的塑料材料通过同一引导衬套泄漏的起点处。

本发明还涉及一种间隔件和引导组件，其适于在用于塑料材料的注射成型的模具中分离热分配板和控制板，该热分配板和控制板与置于它们之间的一个或多个注射组或单元相关联，并且适于引导包括在每个注射单元中的可轴向地运动的杆或销，其中，间隔件和引导组件两者均具有下述的能力，恢复在模具操作过程中热分配板和控制板的不同热膨胀，从而防止注射单元的闭合销承受可能会损害其正常操作的危险应力，以及在较高的温度下有效地将热量从闭合销的引导衬套排散并传递到较低温度的控制板，从而避免在闭合销的这种引导衬套的区域内达到太高的温度，该温度会导致通过热分配板供应到注射单元的熔融塑料材料的外部泄漏和损失，以及还可以恢复包括热分配板和控制板的组成模具的各个部分的组装中可能出现的任何误差和结构上的定心不准确。

背景技术

塑料材料的热流道或热通道注射成型技术规定，将熔融状态的塑料材料供给到一个或多个注射喷嘴或注射单元，然后注入到模具中以形成并模制塑料件。

特别地，处于熔融状态的塑料材料通过术语通常称为“歧管”的分配板分配并供给到各个注射单元，该分配板限定了通道的网络或系统，处于熔融状态的塑性材料在该通道中流动并行进以供给到各个注射单元。

如该注射成型技术的名称所建议的那样，形成在分配板内部的该网络的通道通过合适的加热装置保持“热”，即处于一定温度，加热装置诸如例如为结合入分配板中并与将熔融状态的塑性材料流传递和分配到各个注入单元的相应通道相邻布置的电阻器。

这样，防止了塑料材料在分配板的通道中固化从而阻塞通道，特别是在在一个注射循环与下一个注射循环之间的停滞期间，此时处于熔融状态的塑料材料保持静止并因此在分配板上形成的通道中没有流动地静止不动。

同样，从分配板接收处于熔融状态的塑料材料的注射单元可以结合合适的电阻器，该电阻器具有使它们保持“热”的功能，从而防止塑料材料在同一注射单元内部固化，因此允许将塑料材料正确并正常地注入模具以形成部件。

在这种热流道注射成型技术中，各个注射单元可以是包括可在两个操作位置之间轴向移动的闭合销的类型，该闭合销具有当其设置在这些操作位置时选择性地打开或关闭注入孔，也称为“浇口”的功能，以便使熔融状态的塑料材料能够流动入模具中以形成塑料模制件或不流入模具中。

每个注射单元的闭合销进而被适当地引导，并且闭合销能够在两个用于打开和关闭注入孔的操作位置之间的轴向运动中滑动到衬套或引导元件中，该衬套或引导元件通常还用作密封元件，用于保持由分配板供给到注射喷嘴的熔融塑料材料，并因此防止该塑料材料泄漏到注射喷嘴的外部。

在这种形式的热流道注射成型技术中，每个都包括一个闭合销的注射喷嘴通常附加地且另外地与具有已经说明的将熔融状态的塑料材料分配并供给到各个注射喷嘴的功能的分配板关联，注射喷嘴还与支撑或命令或或控制或驱动板，有时甚至称为“背板”关联，该板容纳通常由气动或液压活塞构成的装置，该装置控制和驱动每个注射单元的闭合销的轴向运动以选择性地打开和关闭相应的注入孔。

由于这两个分配板和控制板在各自的操作中处于非常不同的温度下，其中塑料材料以流体态在其内部流动的分配板处于较高温度，甚至高于200℃的温度，控制板不被流体态的塑料材料经过并且通常与冷却回路相关联，处于较低的温度，例如25℃，因此两个板由间隔空间或间隙隔开，该间隔空间或间隙适于允许这两个板在其操作中相对于彼此变形和热膨胀，特别是在其延伸的意义上，以免在注射单元中产生危险的应力，这可能会危害正常和正确地通过注射单元将塑料材料注射到模具中。

因此，在具有包括闭合销的喷嘴的热流道注射成型技术中出现的第一个问题是回收和补偿，即有效地吸收与各个注射单元相关联的热分配板和控制板的不同热变形和膨胀，这种变形和膨胀是在注射单元是其中的部分并且集成在其中的更广泛的模制系统的操作中发生的，以便避免由于热分配板和控制板的这些不同的热变形和膨胀，整个注射单元，尤其是每个单个注射单元的闭合销承受危险的应力，这可能会影响控制熔融状态塑料材料向模具的流动的正常操作。

还有，在以具有闭合销的注射喷嘴为特征的热流道注射成型技术中总是出现的第二个进一步的问题是，要实现从衬套或引导元件的良好的热排散和传递，闭合销在衬套或引导元件中延伸并轴向地滑动且衬套或引导元件通常还用作供应给注射喷嘴的处于熔融状态的塑料材料的密封元件，从而限制该区域中的温度，因此避免引导衬套中的温度值过高，这会降低引导衬套用作密封元件的能力，并因此可能导致由热分配板供应到注射喷嘴的熔融状态的塑料材料通过同一引导衬套的泄露。

当前由已知技术提供的直接或间接面对和解决上述问题的解决方案是多种多样的，并且基于不同的方法。

例如，提到了专利文件EP 1 790 455 B1提出的解决方案，该解决方案包括利用压缩空气，该压缩空气用于操作气动活塞，该气动活塞进而控制闭合销在注入孔的打开和打开位置之间的轴向运动，该压缩空气还可以用于从闭合销的引导衬套区域中排散热量。

在以申请人的名义的专利EP 1 178 881 B1中也描述了类似的解决方案，根据该解决方案，供给控制闭合销的轴向运动的气动活塞的空气流也被提供用于围绕同一闭合销的引导件的区域，从而冷却该区域。

文献WO2011/119791 A1替代地提出了一种不同的解决方案，以便基于冷却块或冷却装置从喷射喷嘴的区域排散热量，该冷却装置进而在其中包括冷却通道，冷却流体在该冷却通道中流动，其中该冷却装置设置在控制注射单元的闭合销轴向运动的活塞和热分配板之间，该冷却装置与适于传递热量的板相关联，该板被压抵在容纳命令闭合销的活塞的控制板的表面上并与该表面配合。

美国专利文献7,753,676 B2进而描述了一种解决方案，该解决方案包括闭合销的引导衬套，该引导衬套具有薄壁，该薄壁适于由于由热分配板供应的熔融状态的塑性材料的压力而被压缩并因此变形，以便引导衬套闭合在闭合销上，从而提高引导衬套的密封能力，以防止熔融状态下的塑料材料的可能的外部泄漏和损失。

由文献EP 1 223 018 B1提出的解决方案提出通过被冷却流体在其中流动的通道经过的板来使用于致动注射单元的闭合销的缸体的区域与热分配板的区域绝热，以防止致动缸体暴露在热分配板的高温下。

由文献US 5,022,846提出的解决方案替代地提供了具有有凸缘部分的闭合销的引导衬套，该凸缘部分压抵在容纳带有控制活塞的缸体的控制板的前表面上，该控制活塞命令闭合销的往复运动，由此引导衬套除了密封闭合销之外，还进行往复运动，因此避免了由热分配板供应的熔融塑料材料泄漏并从注射单元的区域溢出，引导衬套也构成了容纳控制闭合销轴向运动的活塞的缸体的一部分。

文献US 6,599,116 B2提出了一种用于模制塑料材料的注射单元，其中，控制闭合销的往复轴向运动的活塞和闭合销的头部以一定的间隙联接，以避免将熔融状态的塑料材料供给到注射单元的热分配板和容纳命令闭合销的活塞的控制板的不同的热膨胀，不同的热膨胀在注射单元的操作过程中会产生很大的侧向载荷，作用在闭合销上。

此外，文献US2008/0187617 A1提出了一种可轴向移动的闭合销的特殊的引导衬套，该引导衬套的形状使得当其承受由热分配板供应的熔融状态的塑料材料的压力时，沿其纵向延伸方向径向变形，以使其径向压抵在闭合销上，因此有效地减少了由热分配板供应的熔融塑料材料在引导衬套和闭合销之间的泄漏。

最后，参考文献EP 0 907 486 B1，该文献描述了一种用于塑料材料共注射成型的热流道组件，该热流道组件包括闭合杆和两个块件，闭合杆沿该两个块件延伸，其中，两个块件设置在热分配板和控制板之间，并且由导热率低的材料制成的中间元件隔开，并且其中，这两个块件通过由多个盘簧组成的弹性装置彼此压抵，这允许两个块件在共注射成型组件的操作中轴向热膨胀。

但是，已知技术提供的各种解决方案，诸如上面提到并简要评论了的解决方案，至少总体上没有出现完全令人满意的效果，并且所有这些解决方案都受到局限和缺点的影响，因此这些已知的解决方案为进一步的改进留有余地。

此外，作为对当前技术的进一步限制，应当注意，已知的解决方案通常要求非常精确的结构及符合非常窄的制造公差，具有不可忽略的相应制造成本，以便确保在其中集成了注射单元的包括热分配板和控制热板的模制系统的组装阶段中，不会因结构上的不准确而出现问题。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提供一种特定类型的用于塑料材料注射成型的注射单元或组或组件，其包括闭合销或杆或针，还与具有将熔融状态的塑料材料供给到注射单元的功能的热分配板以及容纳用于控制闭合销的轴向运动的控制装置的控制板相关联，其中该注射单元相对于在本领域中已知的和使用的注射单元表现出改进的特性和性能，并且特别适合于有效地恢复与注射单元相关联的热分配板和控制板的不同的热膨胀和变形，该热膨胀和变形在注射单元的操作中发生，从而不会产生危险的张力和应力，特别是在注射单元的闭合销上，该张力和应力可能会影响注射单元的正确和正常操作。

然而，本发明的第二个目的是与第一个目的相联系的，该目的是实现一种用于塑料材料注射成型的注射单元或组，该注射单元或组仍包括闭合销并且总是与具有将熔融状态的塑料材料供给到注射单元的功能的热分配板和容纳用于控制注射单元中包括的闭合销的轴向运动的控制装置的控制板相关联，其中注射单元允许限制闭合销的引导衬套的区域中的温度，引导衬套也用作由热分配板供应的熔融塑料材料的密封元件，以防止这种塑料材料泄漏到注射组的外部。

本发明的又一个第三目的还是提供一种用于塑料材料注射成型的注射单元，该注射单元仍是包括闭合销的类型，其中该注射单元适于容易且快速地组装在更广泛的模制系统中，该更广泛的模制系统包括与注射单元相关联的热分配板和控制板，特别是在此组装过程中，适于恢复待组装在一起的部件的结构中和定心时可能出现的误差。

前述目的可以被认为是通过具有第一独立主权利要求所述的特征的用于塑料材料注射成型的注射单元完全实现的。

本发明的注射单元或组件的特定实施方式在从属权利要求中限定。

本发明的注射单元或组件具有几个重要的优点，其中一些优点已经在前面进行了说明，例如，列举了其中的以下优点：

-在注射单元操作期间，有效地和有用地从引导闭合销并被闭合销轴向延伸穿过的衬套或引导元件的区域中排散和传递热量，从而避免在该区域中过高的温度导致由热分配板供给到注射单元的处于熔融状态的塑料材料的泄漏和损失；

-有效密封以防止由热分配板供应的熔融状态的塑料材料泄漏到注射单元的外部；

-在注射单元的操作过程中，在注射单元的各个区域实现最佳的热条件，以便将塑料材料正确注射到模具中；

-在注射单元的操作中不存在通常由热分配板和控制板的不同热膨胀引起的侧向力和应力，该侧向力和应力作用在闭合销上，从而对其操作产生负面影响；

-随着时间流逝的磨损减少，从而延长闭合销的使用寿命，对注射单元和装有注射单元的模具的维护成本产生积极影响；

-用途广泛，对于通过注射成型塑料件，可以使用广泛范围的塑料材料，并且在相应的广泛的成型温度范围内使用；

-包括注射单元在内的模制系统的简单并快速组装，并且可恢复在组装过程中构成要安装的模制系统的部件的任何误差和结构上的不准确性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的仅以示例方式提供的优选实施方式的描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得清楚和明显，其中：

图1是根据本发明的第一优选实施方式的模具的局部剖视图，该模具包括至少一个根据本发明的用于塑料材料注射成型的注射单元，其中注射单元与热分配板以及控制板或后驱动板相关联，以恢复这两个板的不同的热膨胀，并避免任何塑料材料泄漏到注射单元的外部；

图1A是根据本发明的第一实施方式的注射单元的区域的剖视图和放大图，该区域在图1中用点划线圆圈表示；

图1B是用点划圆指示的区域的放大图。图1C是从不同视角观看的图1中的本发明的注射单元的细节放大图；

图2是根据本发明的第二优选实施方式的模具的局部剖视图，该模具包括至少一个根据本发明的用于塑料材料注射成型的注射单元，该注射单元也与热分配板以及后驱动板或控制板相关联，并且具有恢复这两个板的不同热膨胀，并避免任何塑料材料泄漏到注射单元的外部的功能；

图2A是本发明的第二实施方式的注射单元的在图2中用点划圆指示的区域的放大剖视图；

图2B是图2A中用点划圆指示的区域的放大图；

图3是结合了本发明的第三简化实施方式的用于塑料材料注射成型的注射单元的模具的局部剖视图，该注射单元与热分配板和控制板相关联，并且具有恢复这两个板的不同热膨胀，并避免任何塑料材料泄漏到注射单元的外部的功能；以及

图3A进而示出了图3的第三简化实施方式的变型。

具体实施方式

用于实施本发明的第一最佳方式或优选实施方式的详细描述

参照附图，具有本发明的特征并且符合本发明的第一优选实施方式的用于塑料材料注射成型的注射单元或组或组件总体上用10指示。

本发明的注射单元10通常与其他类似的注射单元或组10一起集成到模具中，该模具总体上用ST指示(例如，图1示出了集成到同一个ST模具中的这些注射单元10中的两个)，而模具则进而是更广泛的模制系统SS的一部分，并且通常包括：

–注射喷嘴11，其沿相应的轴线X延伸，并且如箭头f1所示，适于被供以熔融状态的塑料材料MP；和

-闭合针或销12，其布置在注射喷嘴11中，并且沿着双箭头f2所指示的相应轴线X在第一操作位置和在图1中用点划线指示的第二操作位置之间轴向往复运动，在第一操作位置闭合销12释放和打开注入孔13，以使处于熔融状态的塑料材料MP流穿过注入孔13流向模具ST的型腔，以及在第二操作位置，闭合销12闭合注入孔13，从而中断塑料材料MP的流穿过相同的注入孔13流向模具ST的型腔。

在更广泛的模制系统SS中，模具ST和集成在同一模具ST中的各个注射组10，与热分配板20和控制板30相关联，其中，热分配板20也称为“歧管”，适于将熔融状态的塑料材料MP分配并供给到每个注射单元10，即相应喷嘴11，并注射到模腔ST中，从而形成和模制成模制件，其中，控制板30也称为“后板”或“后驱动板”，容纳用于命令和驱动每个注射单元的闭合销12在相应的打开位置和关闭位置之间交替地轴向运动的装置。

注射喷嘴11和热分配板20都包括合适的加热装置，通常由电阻构成，并邻近在注射喷嘴11和热分配板20中形成的通道设置，塑料材料MP流过该通道，被提供用于注入到模具ST的型腔中以形成塑料模制件。

总体上用31指示控制装置，其容纳在控制板30中并且能够控制每个注射单元10的闭合销12的轴向运动，该控制装置包括致动器，例如通常为气动或液压圆柱形活塞，用32指示，可在形成在控制板30上的相应的圆柱形座30a中轴向滑动，其中活塞32连接到与闭合销12的下端12b相对的同一闭合销12的上端或头部12a，闭合销12的下端12b适于与注入孔13配合以打开或关闭它。

控制装置31的活塞32设计成由具有已知特性因此没有详细描述的液压或气动回路驱动，以便沿着行程C在座30a中来回滑动，从而控制闭合销12在其两个用于打开和关闭注入孔13的操作位置之间的轴向运动。

在注射组件10的操作中，热分配板20从更广泛的模制系统SS接收处于熔融状态的塑料材料MP，并且将塑料材料MP分配并供应到同一注射单元10，从而将塑料材料MP注射到模具ST的型腔中，其中，集成到模具ST中的注射单元10是更广泛的模制系统SS的一部分。

随之而来的是，通常，热分配板20的温度和工作温度明显高于容纳闭合销12的控制装置31的控制板30的温度。

实际上，除了不直接经受处于熔融状态的塑料材料MP，其温度甚至可以达到数百度，的加热以外，控制板30通常还被冷却，以保护控制单元31的功能性，为此，控制板30例如可以在其中包括图1和图1A中由18指示的冷却回路，冷却流体沿该冷却回路流动。

示意性地，热分配板20在可达到并超过200℃的温度下操作，而如所述通常被冷却的控制板30在例如25℃的明显较低的温度下操作。

更精确地，控制板30的稳态温度可以在20℃至150℃之间的范围内变化，这取决于所使用的塑料材料的类型，而热分配板20的稳态温度可以在160℃至230℃之间变化，因此，两块板之间的温度差或温度区别可在160℃至230℃之间变化。

因此，这两个板20和30在其操作中经受彼此非常不同的热膨胀和变形，因此需要彼此相互地并且在它们所组成的模制系统SS中适当地被约束，从而能够相对于彼此自由变形，从而不会产生危险的应力，该应力可能会影响用于将塑料材料MP注入模具的各个注射单元10的正确操作。

例如，相对于作为其的一部分的模制系统SS的固定结构，热分配板20可被刚性地限制在中心点或区域或在端点或端部区域中，以便热分配板20就其延伸而言在相对于控制板30的两个相反侧或仅一侧上自由地膨胀。

当然，热分配板20相对于控制板30的相对膨胀取决于这两个板的长度延伸，并且作为指示，也可以是十分之几毫米。

此外，为了总是防止在注射单元10中产生危险的应力，通过将闭合销12的上端12a容纳在形成在活塞32中的相应的座32a中，并通过在座32a和闭合销12的上端12a之间提供图1A和图1B中的L1所指示的适当的缝隙(light)来实现闭合销12的上端12a和活塞32之间的连接，其中该缝隙的方向正交于注射喷嘴11和相应的闭合销12的延伸轴线X，即沿控制板30的延伸方向。

以这种方式，即，由于该缝隙L1，在注射单元10的操作中，如下文所详细描述的，闭合销12的上端12a跟随在较高的温度下的热配板20的热膨胀，可自由地在形成于活塞32中的相应座32a中滑动，而座32a进而跟随在较低温度下的控制板30的热膨胀，而不会由于两个相应的分配板20和控制板和30的不同的温度以及不同热膨胀而引起作用在闭合销12上的危险应力和张力，这可能会导致注射单元10的错误操作。

如图所示，以公知的方式使用多个用标号17指示的垫圈，用于连接和密封构成注射单元10并将同一注射单元10集成到模具ST中的各个部件。

根据本发明的基本特征，注射单元或组件10包括置于控制板30和热分配板20之间的引导件和冷却组件14，其中该引导件和冷却组件14进而包括：

-引导元件14a，特别是由引导衬套构成，限定了引导孔14a'，闭合销12沿着该引导孔14a'轴向延伸，该引导孔14a'适于引导同一闭合销12在相应的第一操作位置和第二操作位置之间轴向运动，以打开并关闭注入孔13；

-冷却元件14b，特别是环形的，因此也称为冷却环，具有中心孔14b'，引导衬套14a的端部插入中心孔14b'中，以将冷却环14b和引导衬套14a相互联接；和

-压力装置，总体上用14c指示，设计成将冷却环14b直接压抵在控制板30的平坦表面30'上并与之接触。

由引导衬套14a限定的引导孔14a'除了具有用于在相应的第一操作位置和第二操作位置之间引导闭合销12沿其轴向运动的引导功能之外，在下面的描述中将清楚地明白，它还具有密封功能，以防止由热分配板20分配和供应的熔融状态下的塑料MP泄漏到外部，其中，引导衬套14a也称为引导件和密封衬套。

为了这个目的，在衬套14a的引导区域中，在相应的引导孔14a'与闭合销12之间的径向间隙非常小，例如约为0.002mm-0.006mm。

特别地，在本发明的注射单元的第一实施方式10中，这些压力装置14c由呈环形的金属弹性弹簧14c-1构成，如稍后更详细描述的。

引导和密封衬套14a具有沿着闭合销12的X轴的细长形状，以及具有上端部，用14a”表示，该上端部可滑动地容纳在形成于冷却环14b中的中心孔14b'中，从而以滑动方式联接引导和密封衬套14a以及冷却环14。

这种滑动联接在引导衬套14a的上部14a”与冷却环14b的中心孔14b'之间沿着闭合销12的X轴进行，使得注射单元10与控制板30容易组装，并且此外，确保冷却环14b在沿着压力装置14c的弹簧14c-1的轴线X的作用下与控制板30的表面完美接触。

此外，在引导和密封衬套14a的上部14a”与冷却环14b之间的滑动联接有利地允许这两个部件相对于彼此沿着轴线X滑动，从而恢复并补偿热膨胀并因此避免在注射单元10的操作中产生危险的张力，如下文中所述。

引导和密封衬套14a在与其与冷却环14b的中心孔14b'滑动联接的上端14a”相对的下端14a”'刚性地固定在热分配板20上，邻近注射喷嘴11接收由热分配板20供应的处于熔融状态的塑料材料MP的区域。

特别地，引导和密封衬套14a的下端14a”'通过螺纹套筒20a固定并刚性地锁定在热分配板20中，该螺纹套筒20a旋入热分配板20的主体中。

因此，牢固地固定在热分配板20上的引导和密封衬套14a，适于在模制系统SS或注射单元10的操作中跟随同一热分配板20的热膨胀，特别是在热分配板20的延伸方向上，并且因此在正交于注射喷嘴11和闭合销12的轴线X的方向上跟随。

在引导和密封衬套14a的上端14a”上制有多个用16指示的孔或开口，其功能是允许由于在注射单元10的操作过程中注射喷嘴11中达到的高温所形成的气体排出。

包括在引导和冷却单元14中的冷却环14b，具有平坦的上部面14b，该平坦的上部面14b沿着相应的平坦环形部分并且在压力装置14c的弹簧14c-1施加在冷却环14b上的压力下配合接触控制板30的平坦表面30'，以便将冷却环14b从在较高温度下的引导和密封衬套14a接收的热量传递到较低温度下的控制板30。

有利地，从附图中可以看出，尽管仅指示实际和真实尺寸，但是与控制板30的平坦表面30'直接接触的冷却环14b的平坦上部面14b”的平坦环形部分对应于冷却环14b的平坦上部面14b”的整个表面的很大一部分，以便在注射单元10的操作过程中从冷却环14b到控制板30的热量传递更加有效并改善该热量传递，如进一步所述。

例如，如图1B所示，与控制板30接触的冷却环14b的上部平坦面14b”的环形部分的由D1指示的外径和由D1'指示的内径可以彼此成比例地确定并限定，以便环形部分至少高于冷却环14b的整个圆形面14b”的表面的一半表面。

图1C详细示出了构成压力装置14c的弹簧14c-1，其将引导和冷却组件14的冷却环14b压抵控制板30。

从图1C中可以看出，弹簧14c-1具有特殊的环形形状，其特征在于多个花瓣状或指状物，其沿着弹簧14c-1的面限定了一系列突出的径向突片或翅片，用14c-1'指示。

如进一步详细描述，这些径向翅片14c-1'适于在冷却环14b上施加预定的力，以便在任何情况允许在同一冷却环14b和控制板30之间的沿着平坦面30'的相对滑动，该相对滑动由于在注射单元10的操作中不同的操作温度以及在较高温度下的热分配板20相对于在较低温度下的控制板30的不同热膨胀导致。

弹簧14c-1的尺寸确定为施加数十N(牛顿)的力，以将冷却环14b压抵在控制板30上，特别是为了获得最佳性能，经过仔细测试得出的结果，力值约为90N。

因此，总而言之，在本发明的注射单元的第一优选实施方式10中，包括在引导和冷却组件14中的冷却环14b被压力装置14c的弹簧14c-1直接压抵在控制板30上，并适于从与冷却环14b的孔14b'滑动联接的在较高的温度下的引导和密封衬套14a的上部14a”接收热量，并将热量从引导和密封衬套14a的上部14a”传递至在较低的温度下的控制或驱动板30。

以此方式，冷却环14b适于冷却或至少限制引导和密封衬套14a的区域中的温度，从而避免该区域中的高温降低同一引导和密封衬套14a的密封能力，并因此冷却或至少限制由热分配板20供应到喷嘴11的熔融状态的塑料材料MP沿着闭合销12轴向延伸的相应孔14a'泄露的起点处的温度。

在本发明的注射单元的该第一优选实施方式10中，除了已经提到的部件和元件之外，相应的引导和冷却组件14还包括其他元件，但是不是必需的，因此，在下面描述的本发明的其他优选实施方式中没有示出，它包括：

-中空的外部主体14d，被置于并压在控制板30和热分配板20之间，以使它们隔开并在它们之间限定一个分隔空间15。

特别地，限定分隔空间15的该中空外部主体14d构造成允许控制板30和热分配板20相对于彼此热变形，而不会刚性地约束和连接至彼此，以避免在注射单元10操作期间在注射单元10中产生危险的应力。

为此目的，中空的外部主体14d的一端刚性地固定在形成在热分配板20中的相应的座20b中，以便与座20b集成一体并跟随相应的热变形，并且中空的外部主体14d在相对的一端具有平坦的环形表面14d”'，其与控制板30的平坦表面配合接触，该平坦平面对应于并且是与冷却环14b配合接触的相同的平坦平面30'，如图1B中清楚示出。

因此，在注射单元10的操作中，如下面详细描述的，当控制板30和热分配板20经受由于各自的不同的操作温度导致的不同热变形时，引导和冷却组件14的中空的外部主体14d跟随热分配板20的热变形，并利用平坦的环形表面14d”在控制板30的相应的平坦表面30'上滑动，从而热分配板20和控制板30可以相对于彼此自由地热变形而不引起注射单元10中的危险应力。

为了完整起见，应注意的是，保持控制板30压抵在热分配板20上并由中空外部主体14d支撑并形成对立的力，当然与喷嘴的数量并因此与置于两个板20和30之间因此在它们之间用作间隔和对立元件的注射单元10的数量成正比。

示意性地，该力必须足以在模制系统的操作中确保喷嘴与两个板20和30之间的密封，该力建立成对应于中空外部主体14d——即，中空外部主体14d为热的——在控制板30中大约0.05mm的干涉或热穿透，而控制板30应该是易弯曲的，在外部主体14d为钢的情况中，该力可以根据喷嘴大小采取几十KN的值。

因此，在本发明的注射单元或组件的该第一优选实施方式10中，除了在轴向运动中引导闭合销12以及将热量从引导和密封衬套14a的区域传递到控制板30的功能外，包括中空的外部主体14d并且置于容纳控制闭合销12的轴向运动的控制装置31的控制板30与将熔融状态的塑料材料MP供给到同一注射单元10的热分配板20之间的引导和冷却组件14，还具有将以使热分配板20与控制板30保持一定间隔开的功能，从而限定空隙或分隔空间，如所述用15所指示且由它们之间的确定距离D限定，适于允许两个板20和30在模制系统SS并且因此在注射单元10的操作中一个相对于另一个热膨胀。

详细地，在本发明的注射单元的该第一优选实施方式10中，其中相应的引导和冷却组件14包括中空的外部主体14d，冷却环14b借助于卡环型或“塞格”型环14e被保持在形成在中空主体14d中的相应的座14d'中，该环14e与形成在外部中空主体14d内部并用作弹簧14c-1的支撑基座的环形突起14d”配合。

此外，有利地，包括在注射单元10中继而包括中空的外部主体14d的引导和冷却组件14，构造成恢复在组装包括热分配板20和控制板30的模制系统期间的任何定心误差并且通常恢复任何结构不准确。

为此，例如如图1B所示，由弹簧14c压抵在控制板30上的冷却环14b的外径D1略小于相应的圆柱形座14d'的外径D2，圆柱形座14d'形成在引导和冷却单元14的中空外部主体14d中并且冷却环14b容纳在圆柱形座14d'中，以在冷却环14b的直径D1与相应的座14d’的直径D2之间限定了径向缝隙，用L2指示，该径向缝隙适于允许冷却环14b和中空主体14d恢复并补偿在由热分配板20和控制板30形成的模制系统的组装中的任何结构定心误差。

如图1B所示，在中空外部主体14d的用作弹簧14c-1的支撑的环形突起14d”与沿冷却环14b的X轴延伸的套筒形状的部分14b”之间还限定了类似的L2缝隙，其始终旨在允许冷却环14b和中空主体14d恢复在由热分配板20和控制板30形成的模制系统的组装中的可能的结构定心误差。

现在将详细描述根据本发明的第一实施方式的注射单元10的操作，以便进一步突出其创新特征。

在注射单元10执行的正常注射成型循环中，如箭头f1所指示，将熔融的塑料MP从热分配板20供给到注射单元10的注射喷嘴11。

当如双箭头f2所指示沿相应的轴线X轴向前后运动的闭合销12打开注入孔13时，处于熔融状态的塑料材料MP注入到模具ST的型腔中，从而形成和模制塑料件。

因此，如已经说明的那样，在塑料件的模制循环过程中，热分配板20由于沿其内部通道被供给至注射喷嘴11的处于熔融状态的塑料材料MP穿过，热分配板20通常处于明显高于未被熔融状态下的塑料材料MP穿过的控制板30中存在的温度T2的温度T1。

在这种操作情况下，引导和冷却组件14通过在压力装置14c施加的压力下与控制板30直接接触的相应冷却环14b有效地操作，以将热量从由于从热分配板20接收到的热量而处于较高温度的引导和密封衬套14a的上端部分14a”的部分直接排散到处于较低温度的控制板30的区域，如流线f3所示，以避免在引导和密封衬套14a的区域中存在过高的温度，该温度可能是造成由热分配板20供给到注射喷嘴11的熔融塑料材料MP沿着闭合销12在其中延伸的同一引导和密封衬套14a的孔14a'损失和泄漏的原因。

实际上，正如已经通过实验验证的那样，由于引导和冷却组件14的这种构造，包括在引导和冷却组件14中的引导和密封衬套14a的区域中的温度有利地保持在临界阈值以下，以避免由热分配板20供应的、在邻近引导和密封衬套14a处循环的塑料材料MP的温度过高，从而使塑料材料MP流动性过大，因此能够沿着闭合销12在其中滑动的引导和密封衬套14a的孔14a'渗出到喷嘴11的外部。

特别地，实验测试的结果得出，本发明的引导和冷却组件14由于这种有效的热传递和由相应的冷却环14d执行的热桥功能的作用，而允许显着降低引导和密封衬套14a的区域的温度，例如示例地，相对于在没有该引导和冷却组件14的情况下在相同区域中将出现的温度降低大约60℃。

此外，承受压力装置14c的压力的冷却环14b与冷却环14b与之配合接触以从引导和密封衬套14a传递热量的控制板30的表面30'之间的滑动联接，以及中空主体14d与这样的表面30'之间的滑动联接，允许有效地恢复在最高温度T1下的热分配板20和在最低温度T2下的控制板30的不同热膨胀，如双箭头f4所指示。

因此，如已经预期的那样，在注射单元10的操作中，这两个板20和30可以相对于彼此自由地膨胀和变形，而不会由于这些不同的热膨胀而引起危险的应力和张力作用在同一注射单元10内，特别是作用在闭合销12上，该张力会在闭合销12的轴向运动中产生阻力，因此不允许注射组件10正确操作以将塑料材料MP注射到模具ST中。

此外，在引导和密封衬套14a的上部14a”与冷却环14b的中心孔14b'之间沿X轴的滑动联接还导致引导和密封衬套14a和冷却环14b在注射单元10的操作中彼此自由变形，从而避免了危险的应力和应力的发生。

因此，从前面的描述中可以清楚地看出，本发明完全实现了预期的目的，特别是提出了一种新的和创新的包括闭合销的注射单元或组或组件，其有利地解决了恢复和吸收与注射单元关联的热分配板和控制板之间由于热分配板和控制板之间的不同的操作温度导致的不同热膨胀的问题，从而避免发生作用在注射单元中并且特别是在相应的闭合销上的危险的张力和应力，以及解决了将引导衬套或闭合销的类似引导元件的区域中的温度保持在临界阈值以下的问题，从而避免了通过热分配板供给到注射单元的熔融状态下的塑料材料可能通过该引导衬套泄漏的风险。

进一步的实施方式和变型

当然，在不损害本发明的基本原理和概念的情况下，注射单元的实施方式和细节可以相对于已经描述和示出的内容而广泛地变化，而不脱离本发明的范围。

例如，图2、图2A和图2B示出了本发明的注射单元或组件的第二优选实施方式，用110指示，其中，为了清楚和对应起见，与第一实施方式10相同或相似的部件用相同的附图标记表示，而新的部件的附图标记增加了100。

特别地，在本发明的注射单元110的第二实施方式中，包括在引导和冷却单元114中的压力装置14c由O形环类型的密封环构成，而不是如在第一实施方式中14那样，由呈现环形结构的金属弹簧构成。

对于其余部分，注射单元110与之前描述的注射单元10没有区别，因此，出于简洁的原因，将省略其描述。

图3仍然示出了本发明的注射单元的第三优选实施方式，用210指示，其包括用于塑料材料的注射成型的引导和冷却组件214，引导和冷却组件214相对于分别包括在本发明的注射单元的第一优选实施方式10和第二优选实施方式110中的引导和冷却组件14和114呈现简化的构造。

与上述先前的第一优选实施方式10和第二优选实施方式110相似，根据该第三优选实施方式210，注射单元210置于热分配板20和控制板30之间并与热分配板20和控制板30相关联，并且具有既可以恢复这两个板的不同热膨胀，又可以避免任何塑料材料泄漏到注射单元的外部的能力。

然而，如已经提到的，与实施方式10和110不同，注射单元210不包括包含在引导和冷却单元中的外部中空主体，其充当热分配板20和控制板30之间的分隔元件和间隔件，并限定将它们分开的距离D。

特别地，如图3所示，包括在引导和冷却组件214中的，将冷却环14b压抵在控制板30上的压力装置14c由用14c-3指示的螺旋压缩弹簧构成。

同样在该实施方式210中，类似于实施方式10，弹簧14c-3的尺寸确定为施加几十N的力(牛顿)以将冷却环14b压抵在控制板30上，特别是，为了获得最佳结果，如进行的测试所示，力值约为90N。

因此，在该优选实施方式210中，本发明的注射单元即使被置于热分配板20和控制板30之间，并且尽管两个板20和30彼此隔开宽度D的间隙，以便它们在操作中可以一个相对于另一个热膨胀，但是本发明的注射单元不承受并且因此不支撑并抵抗将两个板20和30夹紧在一起的夹紧力。

还可以得出结论，在本发明的注射单元的第三实施方式210中，热分配板20和控制板30通过不同于注射组件210的包括在注射组件210集成在其中的更广泛的模制系统中的其他部件和元件彼此分开。

例如，如图3所示，热分配板20和控制板30可以通过包括在注射单元210中的与引导和冷却组件214独立的其他不同的约束，或者通常通过将这两个板20和30约束到它们集成在其中的模制系统SS的其他部分中的方式，通过宽度D的间隙彼此分开，而不是通过这种引导和冷却组件214分开。

特别地，仅通过示例的方式，图3示出了模制系统SS的构造，该模制系统SS集成了注射单元或组件210，其中与同一注射单元210关联的热分配板20的一端被约束，通过螺栓或螺钉V约束到模制系统SS的固定结构上，并且其中该螺钉V容纳在形成于热板20中的相应的座中，该座构造成允许热板20自由膨胀和变形，以便在注射单元214的有效操作中不会产生危险的张力。

图3A进而示出了压力装置14c的构造的变型，其在第三简化实施方式210中包括在引导和冷却组件214中，用于将冷却环14b压抵控制板30，其中，在该变型中压力装置14c不是由单个弹簧而是由两个或更多个用14c-3'指示的螺旋压缩弹簧构成，每个螺旋压缩弹簧围绕固定在热板20上的相应螺钉19安装。

注意在该变型中，螺钉19不是必需的元件，并且简单地具有将弹簧14c-3'保持在适当位置并便于其组装的功能。

同样，在本发明的发明构思的范围内，除了上述的那些14、114、214之外或作为其替代，引导和冷却组件的其他构造是可能的，以便允许引导和冷却组件集成在其中的注射单元，既可以恢复热分配板20和控制板30在其操作中的不同热膨胀，还可以避免或至少限制熔融状态的塑料材料泄漏到注射单元的外部。

Claims (9)

1.一种用于塑料材料的注射成型的注射单元(10；110；210)，所述注射单元在更广泛的模制系统或设备(SS)中与热分配板(20)和后驱动或控制板(30)相关联，包括：

-注射喷嘴(11)；

-闭合销(12)，能够在所述注射喷嘴(11)中在第一操作位置和第二操作位置之间轴向移动，在所述第一操作位置中，所述闭合销(12)释放并打开注入孔(13)，以允许熔融状态下的所述塑料材料(MP)穿过所述注入孔(13)流向模具(ST)，在所述第二操作位置中，所述闭合销(12)关闭所述注入孔(13)，以中断所述塑料材料(MP)穿过所述注入孔(13)流向所述模具(ST)；和

-引导和冷却组件(14；114；214)，置于所述后驱动板(30)和所述热分配板(20)之间；

其中所述热分配板(20)适于将熔融的所述塑料材料(MP)分配并供给(f1)到所述注射喷嘴(11)以便注入到所述模具(ST)中，并且所述驱动板(30)容纳用于驱动所述闭合销(12)在所述第一操作位置和所述第二操作位置之间的轴向运动(f2)的驱动装置(31)；

其特征在于，所述引导和冷却组件(14；114；214)进而包括：

-引导和密封元件(14a)，特别是以衬套的形式，所述引导和密封元件限定了引导孔(14a')，所述闭合销(12)沿所述引导孔轴向延伸，所述引导孔(14a')具有引导同一所述闭合销(12)在所述第一操作位置和所述第二操作位置之间的所述轴向运动(f2)的引导功能，并具有防止由所述热分配板(20)分配并供应的熔融状态下的所述塑料材料(MP)泄露到外部的密封功能；

-冷却元件(14b)，特别是以环或冷却环的形式；以及

-压力装置(14c，14c-1；14c-2；14c-3)，特别是以弹性弹簧或O形环的形式，用于将所述冷却环(14b)直接压抵所述驱动板(30)并与所述驱动板接触；

其中，所述引导和密封元件(14a)在一端(14a”)与所述冷却环(14b)的中心孔(14b')可滑动地联接，并在另一端(14a”')固定附接到所述热分配板(20)；以及

其中，在所述注射单元(10)的操作中，由所述压力装置(14c，14c-1；14c-2；14c-3)压抵在所述驱动板(30)上的所述冷却环(14b)适于：

-由于在较高温度(T1)下的所述热分配板(20)和在较低的温度(T2)下的所述驱动板(30)的不同的操作温度以及因此不同的热膨胀，相对于所述驱动板(30)侧向滑动(f4)，以便恢复两个所述板(20、30)之间的热膨胀差异，从而避免产生作用在所述注射喷嘴(11)上，特别是作用在相应的所述闭合销(12)上的危险应力；和

-有效地将热量从所述引导和密封元件(14a)的至少一部分(14a”)排散和传递(f3)到驱动板(30)，从而避免在所述引导和密封元件(14a)的区域中，在熔融状态下的所述塑料材料(MP)泄露到所述注射喷嘴(11)的外部的起点处达到高温。

2.根据权利要求1所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(10；110),其特征在于，所述引导和冷却组件(14；114)还包括：

-外部中空主体(14d)，容纳所述冷却环(14b)，所述外部中空主体(14d)置于并被按压在所述驱动板(30)和所述热分配板(20)之间，从而隔开所述驱动板和所述热分配板并在它们之间限定给定的分隔空间(15，D)，并且能够允许所述热分配板(20)和所述驱动板(30)相对彼此热变形而不受刚性约束，以避免在所述注射单元(10；110)操作过程中出现危险应力，

从而，包括所述外部空心体(14d)的所述引导和冷却组件(14；114)还用作用于隔开和分离所述板(20；30)使所述板之间有所述给定的分隔空间(15，D)的间隔件元件。

3.根据权利要求2所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(10；110)，其中，由所述压力装置(14c)压抵在所述驱动板(30)上的所述冷却环(14b)的直径(D1)略小于形成在容纳同一所述冷却环(14b)的所述外部中空主体(14d)中的圆柱形座(14d')的直径(D2)，以便在所述冷却环(14b)的所述直径(D1)和形成于所述外部中空主体(14d)中的相应阀座(14d')的所述直径(D2)之间限定径向缝隙(L2)，所述径向缝隙(L2)适于允许恢复在包括所述热分配板(20)、所述驱动板(30)以及置于两个所述板(20、30)之间的一个或多个所述注射单元(10；110)的所述模制系统的组装阶段中的任何可能的定心误差。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(10；110；210)，其中，所述冷却环(14b)具有平坦顶面(14b”)，所述平坦顶面沿着相应的平坦环形部分并在所述压力装置(14c)在同一所述冷却环(14b)上的作用下，与所述驱动板(30)的相应的平坦表面(30')配合，以便将所述冷却环(14b)从所述引导和密封元件(14a)接收的热量传递给所述驱动板(30)；

其中，与所述驱动板(30)的所述平坦表面(30')直接接触的所述冷却环(14b)的所述平坦顶面(14b”)中的所述平坦环形部分对应于所述冷却环(14b)的所述平坦顶面(14b”)总面积的相关部分，以便在所述注射单元(10；110；210)操作期间从所述引导和密封元件(14a)到所述驱动板(30)的热传递更有效并改善该热传递。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(10；210)，其中，包括在所述引导和冷却组件(14；214)中并且被设置用于将所述冷却环(14b)压抵在所述驱动板(30)上的所述压力装置(14c)由金属弹性弹簧(14c-1；14c-3)构成，特别是环形或螺旋压缩类型。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(110)，其中，包括在所述引导和冷却组件(114)中并且被设置用于将所述冷却环(14b)压抵在所述驱动板(30)上的所述压力装置(14c)由O形环型密封环(14c-2)组成。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于塑料材料的注射成型的注射单元(10)，其中，所述闭合销(12)具有上端(12a)，所述上端(12a)以特定缝隙(L1)容纳在相应的座(32a)中，所述座(32a)形成在容纳在所述驱动板(30)中并驱动同一所述闭合销(12)的所述轴向运动(f2)的所述驱动装置(31)中，特别地形成在所述驱动装置(31)的活塞(32)中，从而允许所述热分配板(20)和所述驱动板(30)在所述注射单元(10)的操作过程中相对于彼此变形并热膨胀而不会产生危险应力。

8.一种用于塑料材料(MP)的注射成型的模具(ST)，其特征在于，所述模具(ST)包括并结合有一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的注射单元(10；110；210)。

9.一种用于塑料材料(MP)的注射成型的注射成型系统或设备(SS)，其特征在于，所述注射成型系统或设备(SS)包括并结合有根据权利要求8所述的模具(ST)。

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