CN1330442C - 注入装置和用来控制其中温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种用在模塑装置中的注入装置(51)，用于连接模塑机喷嘴(48)的熔体导管(89)和模塑装置(26)的浇道系统。该注入装置(51)包括用于调节多个热区温度的热量调节器，这些热区沿长度划分注入装置(51)，这是为了进行局部的温度控制以保证模塑过程。可以对多个热区进行热量调节，从而可将机器喷嘴和模塑装置基本无泄漏地连接起来。注入装置可以包括使加热的注入套管与承载力基本隔离的隔离联接器(53)。发现本发明在注射金属合金、例如处于触变状态的镁基合金时特别有用。

Description

注入装置和用来控制其中温度的方法

技术领域

从广义上说，本发明涉及用在模塑装置中的注入装置.更具体地说，本发明涉及用在注模机或铸模机中的注入装置，它尤其、但又不是唯一地可用于将处于触变状态的金属材料注射到模具的模腔内。

背景技术

模塑装置的注入套管在本领域是众所周知的。例如，Herbert Rees的《认识注模技术》(1994版，ISBNI-56990-130-9)一书就在61页描述了热注入口(sprue)。本质上，注入套管是将机器喷嘴和模具的浇道系统连接起来，从而将至少部分熔化的模塑材料注射到模具的模腔内。至少部分熔化的材料(有时称为熔体)从机器喷嘴前进到位于注入套管内的导管内，并进入模具的模腔。承载力(carriage force)的方向通常沿纵向通过注入套管，在模塑过程中，承载力用于密封机器喷嘴和注入套管之间的连接处.一般来说，有冷、热两种注入口。冷注入口未被加热。  冷注入口内任何停止流动的熔化材料都会在注入套管内的部分导管内固化。在随后的注入循环之前必须将固化的材料从注入套管内清除出去。固化的材料被废弃，由于是废料，它增加了制品的成本。

热注入口一般用电加热。热量可以作用到注入口的内部或外部。

一般来说，在通过单个热区的注入套管的导管内，热注入口可使材料保持熔化状态。

1999年3月23日公开的、属于Hotset的美国专利US5884687教导了一种铸模机所用的、具有加热腔的热注入口。进料套管包括用于接收材料熔体的中间通道。提供单个热区的加热器环绕着进料套管。进料套管的一端与液态金属的供源相接，而承载力的方向通过部分注入套管。在浇口附近形成固体材料检塞，并在模塑过程中，在注射力的作用下将它推出。

2000年8月1日公开的、属于Polyshot公司的美国专利US6095789教导了一种可调节的热注入套管。如该专利所述，电阻加热器包围着套管的本体。在套管的远端，电线缠绕的圈数增加，这就为套管的远端提供了更多的热能，从而补偿了远端的高导热或高热损。这是为了在单个的均匀热区内沿套管的整个长度提供恒定的温度。

Hotflo铸模公司的PCT申请WO01/19552教导了一种与单独的过渡槽结合在一起的注入端插入物。它显然是将整个注入口作为一个单独的均匀热区而对沿其整个长度的温度进行控制。注入口整个长度内的物料的温度高得足以确保流动。单独的配套模包括注入口下游的过渡槽。过渡槽的控制与注入口无关，因此可冷冻过渡槽内的物料。

2002年3月19日公开的、属于本发明的受让人的美国专利US6357511教导了一种套管接头(spigot junction)，它在注模机的熔化槽部件之间、尤其是在机器喷嘴和用于金属材料触变模塑的其他典型注入套管之间提供了一种改进的连接界面。该套管接头包括位于第二部件的圆柱形孔内的第一部件的圆筒形部分。套管接头的配合(fit)特点在于：在圆筒形部分的外表面和圆柱形孔的相应内表面之间有一个紧密的径向配合，紧密配合可以包括用于支撑初始熔体渗出物的环形小间隙和足够长的纵向啮合，从而允许有限的相对轴向移动，而又不会丧失密封性。套管接头通过该配合提供了克服熔体渗漏的密封，该密封可以被小间隙内形成的固化的模塑材料渗出物的密封增强。

1991年9月4日公开的、属于Boekel等人的欧洲专利公开0444748描述了一种模具注入套管，它包括布置在它沿线的多个热量控制区。

属于Atsuki等人的日本专利公开2002-059456描述了一种和金属模塑系统一起使用的机器喷嘴，它包括可控制冷栓塞在它里面形成的结构。

已知的注入装置存在许多问题，这是由于沿注入套管的热量调节差、只有单个热区用于保持流过注入套管的模塑材料的条件。例如，用单个热量控制区对模塑材料进行热量调节以保证模塑过程，就不可能对配套的熔体槽零部件之间的接头进行独立的热量调节，而套管接头需要独立的热量调节，从而确保可靠的密封以避免模塑材料泄漏。在处理轻质合金、例如处于触变状态的镁合金时，尤其需要注意模塑材料的泄漏问题，这是由于在处理温度高的条件下可能会出现快速且不受控制的氧化。此外，还需要对注入装置沿长度进行局部的温度控制以克服诸如模塑温度不受欢迎的波动之类的问题、控制注入栓塞的形成或提供通用的处理灵活性。另一个问题涉及到已知注入装置在受到纵向施加的承载力时发生永久变形的灵敏度，这是为了保持机器喷嘴和注入装置之间的密封，尤其是当注入装置在镁发生触变所需的高操作温度下被削弱时。特别的是，注入装置在使用中被限制在机器喷嘴和模塑装置之间的长度沿线，因此在外加的通过机器喷嘴的承载力的作用下注入装置受到压缩。注入装置因压缩容易发生永久变形，这是由于它的结构细长；注入装置的细长结构提供的导热路径短，因此沿注入装置以及位于它的熔体导管内的模塑材料的长度方向布置的加热器之间的热响应速度快。另外一个问题涉及到不受欢迎的过程波动，这是由于会形成并排出长度不定的注入栓塞，注入栓塞的变化可能归因于热量调节不充分以及熔体槽的构造。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种将模塑机喷嘴的熔体导管和模塑装置的浇道系统连接起来的注入装置。该注入装置安装在模塑装置内，并且包括：位于第一端的喷嘴连接界面，构造成和机器喷嘴上互补的连接界面形成接头；穿过注入装置并从第一端延伸到第二端的熔体导管；以及位于第二端的模具连接界面，构造成和模塑装置上互补的连接界面形成接头，用于连接熔体导管和模具的浇道系统。注入装置还包括沿注入装置布置的多个热量调节器，这些热量调节器调节沿长度划分注入装置的多个热区的温度，以便对封闭在熔体导管部分内的模塑材料进行局部的温度控制。注入装置可以是用配合部件之间的接头连接在一起的一组部件。此外，可以对任何接头进行热量调节，从而确保机器喷嘴和模塑装置的浇道系统之间的连接基本无泄漏。

注入装置的连接界面可以如US6357511所述构造成套管接头。

本发明的另一方面提供了一种控制沿注入装置的温度的方法，该注入装置连接机器喷嘴的熔体导管与模塑装置的浇道系统，包括如下步骤：i)构造多个热区，这些热区沿长度划分注入装置；ii)构造一个或多个热量调节器，用于调节多个热区的至少部分热区内的温度；iii)操作一个或多个控制器，并根据模塑过程中相应热区的温度反馈来驱动至少部分热量调节器。

优选的是，控制沿注入装置的温度的方法还包括将多个热区中的一个构造成喷嘴密封区的步骤，该喷嘴密封区将喷嘴连接界面和位于注入装置第一端的熔体导管部分包围起来，其特征在于保持喷嘴连接界面处的温度低于模塑材料的熔点，同时保持熔体导管部分内的模塑材料处于任何想要的处理温度。该方法可能还包括将多个热区中的一个构造成位于喷嘴密封区附近的调节区的步骤，其特征在于被包围的熔体导管部分内的模塑材料被保持在任何想要的处理温度。该方法还可以包括将多个热区中的一个构造成位于注入装置第二端的循环区的步骤，用于在一个被包围的熔体导管部分内受控制地形成一个固化的模塑材料局部栓塞。

本发明的注入装置的各实施例的优点在于对沿注入装置的多个截然不同的热区进行热量调节和控制，用于将熔体导管内的模塑材料保持在想要的温度和物理状态，从而保证模塑过程。多个热区也可以对套管接头进行热量调节，从而确保机器喷嘴和模塑装置之间可靠的密封连接。

本发明的注入装置的各实施例的另一个优点在于结构耐用，甚至是在镁的触变模塑所需的高操作温度下。特别的是，注入装置的敏感部件可以基本不受外加承载力的影响。

本发明的注入装置的各实施例的另一个优点在于提供了循环区，循环区控制模塑材料栓塞的形成，后者用于流动控制。循环区的构造和控制要保证注射栓塞的尺寸恒定并且尺寸最小，这样每次注射之间就很少有过程波动。

已经发现在注模系统中用金属合金、例如处于触变状态的镁基合金进行模塑时，本发明特别有用，尽管不难理解该概念可广泛应用于任何模塑系统中，只要模塑材料在被输送给模具之前已被塑化或至少部分被融化。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的典型实施例，其中：

图1是可以支持本发明的模塑系统的局部侧剖视图，它包括夹模单元和注射单元；

图2A是如本发明的优选实施例所述的注入装置更详细的横截面图，所示的注入装置位于图1的模塑系统内的原有位置处；

图2B是如图2A的优选实施例所述的注入装置另一个更详细的横截面图；

图3是分解图，展示了如图2B的优选实施例所述的注入装置的各零部件；

图4A和4B是图3的注入装置的前外壳的透视图；

图4C是图4A的前外壳的端视图；

图4D是沿图4C的线4D-4D得到的前外壳的侧面横截面图；

图4E是图4A的前外壳的另一端的视图；

图5A是图3的前外壳的备选实施例的透视图；

图5B是图5A的外壳的截面图；

图6是沿图3的线6-6得到的注入套管的横截面图；

图7是图3的注入装置的冷却芯的透视图；

图8是图7中的冷却芯面对注射单元时的端视图；

图9是图7中的冷却芯面对模具时的另一个端视图；

图10是沿图9的线10-10得到的冷却芯的横截面图；

图11是图7中的冷却芯的底侧视图；

图12是沿图11中的线12-12得到的插入芯的横截面图；

图13是沿图11中的线13-13得到的插入芯的横截面图。

具体实施方式

如图1所示，下面将就典型的注模系统10(并且位于其内的最初位置)说明本发明的实施例。

注模系统10包括注射单元14和夹模单元12。注射单元14处理模塑材料以将它注射到模具内。注射单元14包括框架32，框架32通常支撑着控制和操作机器的电气部件(未示)的外壳以及电源组(未示)的外壳。一个支架(未示)支撑着包括圆筒42在内的圆筒组件34。在一对支架滚筒(未示)的作用下，该支架相对框架32可以移动。一根螺杆40被定位在圆筒42的内孔内。在操作中，以本领域公知的方式在螺杆驱动器36的作用下，螺杆40旋转，并且通常在圆筒42内沿轴向平移。螺杆驱动器36可以是旋转螺杆40的电动机和平移螺杆40以注射的液压部件的组合。本领域熟练技术人员可以理解完全的液压驱动系统或完全的电动机驱动系统都可以应用于注射单元14。另外，尽管展示的是单级的往复螺杆注射单元，但本领域熟练技术人员不难理解也可以使用两级注射单元。

夹模单元12打开、关闭模具，并将合模力施加到模具上。夹模单元12包括安装在框架18上的静压板16和活动压板20，以及相对静压板16冲击活动压板20的夹模驱动器(未示)。静压板16和该驱动器通常由四根拉杆38互连，图中只画出了两根。第一半模24被连接到活动压板20上，第二半模26被连接到静压板16上。

本领域熟练技术人员不难理解夹模单元12可以被液压驱动单元、完全的电动机夹模驱动器或电动机和液压部件的组合驱动。

对于典型的触变模塑系统，镁片178或其他合适的材料被供给到料斗180内，并通过圆筒42的进料喉132进行计量。螺杆40旋转，从而将模塑材料从进料喉132沿圆筒42、经螺杆40端部的截止阀46输送到圆筒头部和喷嘴48前端的积累区82。随着螺杆将材料输送到积累区82和喷嘴48，螺杆40在圆筒42内后移，从而积累出一次注射的材料。当足够的材料被输送到积累区82内时，一次注射的材料通过注入装置被注射到模具24、26内。为了完成这次注射，螺杆驱动器36内的液压执行机构推动螺杆40向模具前进，从而通过喷嘴48将材料从积累区82注射到模具内。当螺杆40向前移动时，截止阀46可防止材料回流到圆筒42内。加热器44沿圆筒42和喷嘴48放置(见图2A)，从而实现并保持模塑材料理想的处理温度和物理状态。

下面参照图2A和2B的实施例举例说明本发明的注入装置。注入装置51将注射单元14的机器喷嘴48的熔体导管和第二半模26的浇道系统(未示)连接起来。注入装置51在构造上被接收在第二半模26内，并且在第一端处包括一个喷嘴连接界面94，该界面在构造上与机器喷嘴48的互补的连接界面接合在一起。熔体导管89通过注入装置51从第一端延伸到第二端。第二端处的模具连接界面93在构造上与第二半模26上互补的连接界面接合在一起，从而将熔体导管89和模具浇道系统连接起来。注入装置51还包括多个沿注入装置51布置的热量调节器，这些热量调节器调节注入装置51上沿长度划分注入装置51的多个热区的温度，其目的是为了对被包围的熔体导管部分内模塑材料的温度进行局部控制。注入装置可以是将配套部件接合起来的部件的组合。另外，可以调节任何接头的温度，从而可将机器喷嘴48和第二半模26的浇道系统基本无泄漏地连接起来。

机器喷嘴48的连接界面由国柱形套管延长端92的纵向表面提供。喷嘴连接界面94和机器喷嘴48的连接界面之间的接头包含一个小的间隙，模塑材料允许渗到该间隙内，并且固化以密封该间隙，这是一种典型的套管接头。热量调节保持接头的温度低于模塑材料的凝固点。使用该方案，注入装置51可以膨胀收缩，而不会丧失与喷嘴48或第二半模26的密封接触。

优选的是，注入装置还包括位于隔离联接器53内的注入套管52。注入套管52包括位于第一端的喷嘴连接界面94，第一隔离联接器连接界面72靠近喷嘴连接界面94。熔体导管89通过注入套管52从第一端延伸到第二端。第二隔离联接器连接界面74位于第二端处。第一和第二隔离联接器连接界面72和74被构造成与隔离联接器53上提供的互补的第一和第二注入套管连接界面76和78形成接头。隔离联接器53被构造成至少部分被接收在第二半模26内，并且还被构造成将注入套管52的熔体导管89与第二半模26的浇道系统相互连接起来。隔离联接器53最好与注入套管52连接在一起，从而分散从注入套管52的第一端一直作用到第二半模26上的纵向施加的承载力，从而使注入套管52的主体部分不受承载力的作用。特别的是，隔离联接器53沿纵向限制注入套管52的第一端，而允许它的其余部分在纵向上不受限制地移动。通过提供一个或多个热量调节器来提高或降低多个热区中的一个或多个的温度，隔离联接器还有助于对多个热区中的至少一个进行热量调节，这些热区沿长度划分注入装置51。

隔离联接器53最好是包括连接到冷却芯56上的前外壳54的一个组件。

前外壳54装配到第二半模26内，冷却芯56被定位环84保持在合适的位置。螺栓130(见图3)穿过保持环58，并延伸到螺纹孔136内，从而将注入套管52保持在隔离联接器53内。只要喷嘴48与注入套管52脱离接触，(保持环58上的)延伸内缘就将注入套管52保持在隔离联接器内。

优选的是，前外壳54为冷却的第二半模26与注入套管52的第二端之间的热传导提供了热导管，该热导管用作热量调节器，用于控制第二隔离联接器连接界面74和第二注入套管连接界面78之间的接头的温度，该接头位于前外壳的第二端附近。优选的是，该接头是套管接头，其中热量调节为上述固化的模塑材料的密封的形成作好了准备。

冷却芯56还用作热量调节器。冷却管66以及具有套管168的连接器70向冷却芯56提供冷却流体(优选为油)，从而能有选择地冷却注入套管52，这将在下面详细解释。

诸如加热器96a、96b、96c和96d之类的热量调节器也定位在注入套管52的纵向轴线沿线，并且被制造成适于确保并保持热接触的形状。可以根据需要有选择地控制加热器，从而调节模塑材料的温度。加热器96d可以环绕注入套管52的狭窄部分。在当前的例子中，注入套管52的狭窄部分在加热器96d和熔体导管部分89d内的模塑材料之间提供了一个较短的导热路径，从而提供了快速的热响应。应该指出的是，加热器的数目和加热器的位置可以改变。另外，注入套管52的主体部分的直径从头到尾可以是唯一的，因此所有加热器的内圆周相同。

位于注入套管52长度沿线的热电偶就各个热区向至少一个控制器(未示)提供温度反馈，该控制器控制至少一部分热量调节器的热量调整。

以现有技术中已知的方式，压板定位环30与模具定位环84配合以确定第二半模26的位置，使第二半模26与注射单元14正确对齐。

喷嘴48由螺检60连接到圈筒头部50上。圆筒头部50由螺检188连接到回筒42上。

现在来看图3，该图展示的是优选实施例中的注入装置51的零部件的分解图。前外壳54包括允许加热器96b、96c和96d以及热电偶的电线通过的通道槽100。螺检68穿过前外壳54的增大环102延伸，从而将外壳54结合到冷却芯56上。冷却芯56包括用于接收加热器96a的电线的狭槽104和用于接收冷却线路“的第二狭槽106(见图7)。

加热器元件96b、96c和96d装配在外壳54内，而加热元件96a装配在冷却芯56内。在图3所示的实施例中只是以举例的方式展示了四个加热器元件，因此不难理解加热器元件的数目和位置可以根据需要或必需而改变。此外，所用加热器的类型全部可以随意选择，并且可以没有限制地包括电阻、电感、感应电阻的任何组合，还可以包括薄的或厚的薄膜加热器。

如上所述，注入套管52装配在加热元件内，并且被保持环58保二持在加热元件内以及前外壳54和冷却芯56之间，保持环58被螺检130紧固到冷却芯56上。位环84靠在冷却芯56的肩部108上，并且被螺检62固定到模具支撑板64(见图ZA)上。第二半模26可以包括位于支撑板“和定位环84之间的绝热板110(见图ZA)，从而在静压板16和第二半模26之间提供热量隔离。

图4A、4B、4C、4D和4E更详细地展示了前外壳54。如这里所示，前外壳包括在构造上适于被接收在第二半模26内的外表面。前外壳54的位于第二端附近的部分提供了一个模具连接界面93，可确保与第二半模26的密封连接。钻孔90从第一端到第二端贯穿前外壳。钻孔90提供了一个环绕注入套管52主体长度的孔洞(pocket)，该主体长度位于第一和第二隔离联接器连接界面72和74之间。注入套管52和隔离联接器53之间的孔洞内的间隙空间为注入套管提供了一个与相对较冷的第二半模26隔离的空间，并提供了供加热器和热电偶导线95通过的空间。钻孔90还包括靠近前外壳54第二端的圆柱表面，该表面提供了第二注入套管连接界面78，用于接收注入套管52的互补的第二隔离联接器连接界面。紧靠第二端的外向锥体延伸了熔体导管89，该外向锥体的作用在于允许形成模塑材料的栓塞，下面再解释这一点。前外壳54的内壁上的槽114为和加热器96b、96c和96d一起使用的线夹提供了空间。孔118和对齐销一起可使外壳54相对冷却芯56适当地定向。提供了与冷却芯56上的相应突脊(ridge)120(见图9)配合的肩部112，从而在外壳54和冷却芯56之间提供密封连接。螺孔116接收螺栓68，从而将外壳54连接到冷却芯56上。

图5A和5B展示了前外壳54的另一个实施例。在该实施例中，外壳154在整个长度方向上的主体部分是一个基本均匀的圆筒体184，靠近模具26的那一端的直径减小，因此可以装配在第二半模26内。在圆筒体184的每一侧上都提供有切口182，这提供了进出螺孔186的通道，从而能将外壳54连接到冷却芯56上。

图6更详细地展示了图3的注入套管52。位于注入套管52第一端的是凹进的圆柱孔87，它的内表面提供了喷嘴连接界面94。圆柱形法兰86也位于注入套管52的第一端处，第一隔离联接器连接界面72位于法兰86的外径上。圆柱形法兰86的内面上的肩部138提供了与冷却芯56配合的配合表面。加热扼流件(heat choke)124被形成为在法兰86的内面上的一个槽。加热扼流件124在与冷却芯56接触的那部分注入套管52和注入套管52的其余部分之间提供了一定程度的热量隔离，从而减少了从熔体导管89到冷却芯56的热量传导。

熔体导管89穿过注入套管52并从第一端延伸到第二端，并且可以包括一个向内收缩且与钻孔87相邻的锥形部分，该锥形部分使熔体导管89的直径逐渐减小，从而使喷嘴熔体导管与注入套管熔体导管匹配。熔体导管也可以包括一个位于主熔体导管部分和向外膨胀的锥形部分之间且紧邻注入套管52第二端的阶梯状的过渡段170。从一个注射循环到下一个注射循环，阶梯状的过渡段170在外加的注射压力下可剪下一段长度恒定的栓塞，而在每个注射循环开始，向外膨胀的锥形熔体导管部分89d在外加的注射压力下还有助于注入栓塞的形成和易于排出。喷射出长度恒定的栓塞的能力允许适当确定第二半模26内注入收集器(未示)的尺寸和模塑装置浇道系统的构造，从而优化熔体流量以稳定模塑过程。

位于注入套管52第二端的是延长的圆形套管环部分88，它的外表面提供了第二隔离联接器连接界面74。热电偶安装点(例如122a、122b和122c)沿注入套管52的长度分布，并且在特定的控制区域内提供温度反馈，这在下面再详细说明。

图7是冷却芯56放大的透视图。热电偶安装点128位于狭槽106的底部，狭槽106是冷却芯的侧壁内的槽，通过冷却芯底部的狭槽106可以接近该热电偶安装点。热电偶安装点128的位置最好如图10所示。穿过冷却芯的侧壁纵向延伸的狭槽104允许与加热器96a(未示)的电接近。纵向延伸的狭槽114b穿过冷却芯56内的内孔，并且为螺杆夹(未示)提供一个空间，螺杆夹以现有技术中已知的方式将加热器96a保持在注入套管52的周围。

图8展示了面对定位环84和保持环58的冷却芯56的端视图。螺栓130(见图3)穿过保持环58并延伸到冷却芯56内的螺孔136内以保持注入套管52。参照图2B和6，注入套管52的法兰86的内面上的肩部138(见图6)与冷却芯56内形成的凹孔91的内面上的表面140啮合，并且被保持环58保持。圆柱孔91的内径的表面提供第一注入套管连接界面76，用于接收注入套管52的第一隔离联接器界面。

图9展示了面对前外壳54的冷却芯56的端视图。螺栓68穿过前外壳54内的狭槽116(见图3)，并延伸到冷却芯56内的螺纹狭槽134内，从而使前外壳54保持与冷却芯56相连。前外壳54的肩部112(见图4A)接收冷却芯56的环形部分120，以确保冷却芯56和外壳54紧密连接。保持狭槽172在产生冷却槽的过程中形成，并且包含有栓塞以封闭冷却槽，通过随后的说明会明白这一点。

图10是沿图9中的剖面线10-10得到的冷却芯56的横截面图。冷却槽使冷却流体、优选为油通过冷却芯56循环。热电偶安装点128位于冷却芯56和注入套管52(见图2B)之间的界面区域附近，这是由于这一点的温度对于注模过程的合适操作是关键的，下面再说明这一点。孔174接收与注入套管52上的相应孔(未示)相接合的销子176(见图3)，从而确保注入套管52与冷却芯56对齐。

图11、12和13展示了冷却芯56的冷却槽特别合适的布局。冷却芯56的两个单独的平面上具有冷却槽，这些槽由垂直的槽连接件连接。槽144、146和148在图13中以剖面图展示，而槽150和152在图12中以剖面图展示。垂直的槽连接件154、156、158、160、162和164将槽144、146和148连接到槽150和152以及冷却管66上。

冷却管和槽以下述方式相互连接。将一根冷却管66连接到垂直的槽连接件164上。再将垂直的槽连接件164连接到槽144上。冷却剂通过槽144流到垂直的槽连接件162。垂直的槽连接件162将冷却剂运送到槽150。冷却剂通过槽150流到垂直的槽连接件160。垂直的槽连接件160将冷却剂运送到槽146。冷却剂通过槽146流到垂直的槽连接件158。垂直的槽连接件158将冷却剂运送到槽152。冷却剂通过槽152流到垂直的槽连接件156。垂直的槽连接件156将冷却剂运送到槽148。冷却剂通过槽148流到垂直的槽连接件154，从这里开始它通过其他的冷却管66运输。冷却流体以这种方式沿纵向流过冷却芯56，并绕冷却芯56的周围流动，从而为冷却芯56和相连的前外壳54提供有效而实用的冷却。

在一个备选的例子中，隔离联接器的热量调节器可以包括用于使流体循环的管状蛇管，管状蛇管设置在喷嘴连接界面的周围。另一个备选的例子可以提供设置在喷嘴连接界面周围、用于使流体循环的外罩(wrap)。热量调节器可以包括设置在喷嘴连接界面周围、用于使流体循环的中空外罩(hollow jacket)，或者可以提供许多用于对流热传输的翅片。本发明并不局限于用特定的方式调节热量调节器内的温度。

为了更好地理解本发明，下面将特别参照图1和2A并以镁合金的触变模塑操作为例来说明注模装置、尤其是注入装置51的优选操作。

如上所述，通过进料喉132输送模塑材料，在进料喉处模塑材料被螺杆40接收。螺杆40在圆筒42内剪切模塑材料，同时对轻金属合金的触变模塑而言，它还被加热到触变状态。触变材料经过截止阀46被输送到上述的积累区82。喷嘴48和圆筒42内的加热器44以及注入套管52上的加热器96a、96b、96c和96d使触变熔体材料保持在触变状态。当足够的材料被输送到积累区82内时，螺杆驱动装置36施加承载力，并向前驱动螺杆，从而通过注入装置51将一次注射的材料注射到模具24、26内。注射之后，注入套管52端部的小栓塞就以注模领域熟练技术人员公知的方式被驱动到模具的栓塞收集器(未示)内。在前面的注射循环过程中，让熔体导管内靠近环状部分88的熔体固化并堵塞导管，从而防止熔体材料进一步外泄，这样即可形成栓塞。

承载力抵消了注射产生的分离力，  从而保持注射喷嘴48与注入装置51密封连接。在各实施例中，承载力通过机器喷嘴48作用到限定在喷嘴48的肩部和冷却芯56之间的那部分注入套管52上，然后通过冷却芯56作用到前外壳54上，并作用到第二半模26内。该方案将限定在喷嘴48和冷却芯56之间的那部分注入套管附近的一部分注入套管52与承载力隔离开来。此外，由于注入套管52可以在钻孔90内横向移动，因此可以减小任何传输到套管52内的压力。因此注入套管52的力隔离部分的结构可以相对较薄，这可相应提高热响应特性，而不用考虑外加的承载力的效果，并且在镁的触变模塑特有的高操作温度下，这一点特别重要。

图2B的注入装置51包括在典型的过程中对多个热区的划界。本发明并不局限于多个热区的特定数目或结构，而在另外的过程中可能需要这样的热区。

多个热区包括位于注入装置51第一端的喷嘴密封区Z1，它包括了喷嘴连接界面94和熔体导管部分89a。调节喷嘴密封区Z1内的温度，以保持喷嘴连接界面94以及注入套管52和机器注射喷嘴48之间的接头处于理想的密封温度，同时保持熔体导管部分89a内的模塑材料处于任何所需的温度，从而保证模塑过程。在注入套管52和机器喷嘴48之间形成接头的套管接头的热量调节需要将连接界面94处的温度保持得足够低，从而固化可能会渗入接头的任何模塑材料，从而形成密封。因此，为了实现喷嘴密封区Z1内的热量调节需要，需要在相邻的注入套管调节区Z2和冷却芯56的热量调节器之间建立平衡的导热流动，其中注入套管调节区Z2本身由热量调节加热器96b和96c调节。提供带有加热扼流件(图6中的124)的注入套管52有助于平衡加热流的建立，其中加热扼流件位于第一隔离联接器连接界面和喷嘴连接界面之间，因此源自相邻调节区Z2的加热流优先流入熔体导管部分89a，并且源自喷嘴接头的加热流优先流向冷却芯56。冷却芯56包括使冷却剂流循环的流动路径，调温器使用热电偶的温度反馈对冷却剂进行热量调节，热电偶嵌入在冷却芯56上的安装点128和注入套管法兰86上的安装点122c内。

如上所述，多个热区包括沿注入装置51的中心部分布置且与喷嘴密封区Z1相邻的调节区Z2，其中被包围的熔体导管部分89b内的模塑材料被保持在所需的处理温度，从而保证模塑过程。热区内的热量调节由热量调节器/加热器96a、96b和96c根据安装在安装点122b(见图6)内的热电偶的反馈而进行。

多个热区包括沿注入装置51的缩径部分布置且与调节区Z2相邻的调节区Z3，其中被包围的熔体导管部分89c内的模塑材料被保持在所需的处理温度，从而保证模塑过程。如上所述，由缩径部分提供的较短的导热路径可对熔体导管部分89d内的模塑材料的温度调节作出相对较快的热响应，所述温度调节由热量调节器/加热器96d根据安装在安装点122a(见图6)内的热电偶的反馈而进行。快速的热响应补偿了相邻循环区Z4内频繁的温度变化。

多个热区还包括位于注入装置51第二端的循环区Z4，用于在被包围的熔体导管部分89d内受控制地形成一个固化的模塑材料局部栓塞。该栓塞可用于防止模塑材料在模塑处理循环的各间隔期间泄漏，并且可以不再需要机械的熔体关闭器。为循环区提供的热量调节是位于相邻注入套管调节区Z3和前外壳54的热量调节器/热量导管之间的导热流，其中注入套管调节区Z3本身由热量调节加热器96d调节。尽管前外壳54的热量导管不受有效的控制，但它再次在冷却的第二半模26和注入套管之间提供了一条导热路径。在备选的例子中，循环区Z4可以被调节温度以至少部分再次熔化模塑材料，并且其他的热量调节器可以帮助它。

多个热区还包括第二密封区(未示)，它与第二隔离联接器连接界面74和第二注入套管连接界面78之间且靠近前外壳54的第二端的接头结合在一起。在该实施例中，第二密封区位于循环区Z4内。接头是套管接头，在使用中对它进行温度调节，从而使可以渗入到接头内的任何模塑材料固化，从而形成密封。

这样，上述的注入装置是一种新颖的注入装置，它可以用在需要温度调节并需要控制多个不同热区的模塑装置中。本发明发现在注射金属合金时特别有用，例如处于触变状态的镁基合金。

作为参考，上述所有的美国和外国的专利文献和文章在此处都被并入详细说明的优选实施例中。

轮廓线中展示的或在附图中以块表示单个的零部件在注模领域都是公知的，并且它们特定的结构或操作对执行本发明的操作或最佳模式并不重要。

Claims (29)

1.一种位于模塑装置内的注入装置(51)，用于连接模塑机喷嘴(48)的熔体导管(89)和模塑装置的浇道系统，该注入装置(51)包括：

用于与隔离联接器(53)配合的注入套管(52)；

注入套管(52)包括：

具有第一和第二端的管体；

位于管体第一端的管体内表面上的喷嘴连接界面(94)，用于和机器喷嘴(48)上互补的连接界面连接；

用于接收多个热量调节器的管体外表面，所述热量调节器界定多个热区；

位于管体第一端的管体外表面上的第一隔离联接器连接界面(72)，它充分靠近喷嘴连接界面(94)；

位于管体第二端的管体外表面上的第二隔离联接器连接界面(74)；

从第一端到第二端穿过管体并且位于管体内表面上的熔体导管(89)；

隔离联接器(53)包括：

具有第一和第二端的管体；

位于管体第一端的管体内表面上的第一注入套管连接界面(76)，用于接收注入套管(52)上的第一隔离联接器连接界面(72)；

位于靠近管体第二端的管体内表面上的第二注入套管连接界面(78)，用于接收注入套管(52)上的第二隔离联接器连接界面(74)；

位于管体第二端的模具连接界面(93)，用于和模塑装置上互补的连接界面连接；

第一隔离联接器连接界面(72)和第一注入套管连接界面(76)相配合以使注入套管(52)与机器喷嘴(48)施加的承载力基本隔离。

2.如权利要求1所述的注入装置(51)，其特征在于喷嘴连接界面(94)被构造成圆柱形套管界面。

3.如权利要求2所述的注入装置(51)，其特征在于多个热区中至少有一个是热量调节密封区，它保持喷嘴连接界面(94)处的温度低于模塑材料的液相线温度，使得与机器喷嘴(48)基本无泄露地连接起来。

4.如权利要求1或2所述的注入装置(51)，其特征在于模具连接界面(93)被构造成圆柱形套管界面。

5.如权利要求4所述的注入装置(51)，其特征在于多个热区中至少有一个是热量调节密封区，它保持模具连接界面(93)处的温度低于模塑材料的液相线温度，使得与模塑装置基本无泄露地连接起来。

6.如权利要求4所述的注入装置(51)，其特征在于隔离联接器(53)包括沿管状元件的内表面布置并且位于管状元件第二端的熔体导管延长部，所述熔体导管延长部将注入套管(52)的熔体导管(89)与模塑装置的浇道系统相互连接起来。

7.如权利要求6所述的注入装置(51)，其特征在于注入套管(52)的第二隔离联接器连接界面(74)和隔离联接器(53)的第二注入套管连接界面(78)之间的连接是套管接头。

8.如权利要求7所述的注入装置(51)，其特征在于多个热区中至少有一个是热量调节密封区，它保持模具连接界面(93)处的温度低于模塑材料的液相线温度，使得与模塑装置基本无泄露地连接起来。

9.如权利要求7所述的注入装置(51)，其特征在于隔离联接器(53)还包括与冷却芯(56)连接在一起的前外壳(54)，冷却芯(56)用作喷嘴连接界面(94)附近的热量调节器。

10.如权利要求9所述的注入装置(51)，其特征在于冷却芯(56)包括用于使冷却流体循环的冷却槽(142)。

11.如权利要求10所述的注入装置(51)，其特征在于冷却芯(56)包括位于安装点(128)内的热电偶，安装点(128)位于冷却芯(56)和注入套管(52)之间的一个界面区附近。

12.如权利要求9所述的注入装置(51)，其特征在于前外壳(54)为一第二密封区内冷却的模塑装置和注入套管(52)的第二端之间的热传导提供了热导管，所述热导管用作注入套管(52)的第二隔离联接器连接界面(74)和隔离联接器(53)的第二注入套管连接界面(78)之间的连接附近的热量调节器。

13.如权利要求12所述的注入装置(51)，其特征在于前外壳(54)包括从前外壳的第一端到第二端贯穿前外壳(54)的钻孔(90)，钻孔(90)提供了一个沿长度方向环绕注入套管主体部分的孔洞。

14.如权利要求13所述的注入装置(51)，其特征在于钻孔(90)还包括靠近前外壳(54)第二端的国柱表面和紧靠第二端的外向锥体，其中所述圆柱表面提供了第二注入套管连接界面(78)，而外向锥体提供了熔体导管延长部分。

15.如权利要求14所述的注入装置(51)，其特征在于前外壳(54)包括一个外表面，该外表面被构造成用于提供模具连接界面(93)。

16.如权利要求1所述的注入装置(51)，其特征在于喷嘴连接界面(94)由位于注入套管(52)第一端的凹进的圆柱形的钻孔(87)的内表面提供。

17.如权利要求16所述的注入装置(51)，其特征在于第一隔离联接器连接界面(72)由位于注入套管(52)第一端的圆柱形法兰(86)的外径上的表面提供。

18.如权利要求17所述的注入装置(51)，还包括形成为在法兰(86)的内表面上的一个槽的加热扼流件(124)。

19.如权利要求18所述的注入装置(51)，其特征在于熔体导管(89)还包括与钻孔(87)相邻的一个向内收缩锥形部分、以及位于主熔体导管部分和紧邻注入套管(52)第二端的向外膨胀锥形部分之间的阶梯状过渡段(170)。

20.如权利要求19所述的注入装置(51)，其特征在于注入套管(52)还包括位于第二端的延长的团形套管环部分(88)，它的外表面提供了第二隔离联接器连接界面(74)。

21.如权利要求20所述的注入装置(51)，其特征在于注入套管(52)包括沿注入套管(52)的纵向轴线布置的加热器(96a、96b、96c、96d)，并且可以有选择地对注入套管(52)进行控制，加热器用作热量调节器，用于有选择地加热密封区之间的至少一个调节区。

22.如权利要求21所述的注入装置(51)，其特征在于注入套管(52)还包括安装在沿其长度布置的用于容纳热电偶的安装点(122a、122b、122c)内的热电偶，在使用中所述热电偶向至少一个控制器提供关于沿注入套管(52)的长度的热状态的温度反馈，所述至少一个控制器控制热量调节器的热量设定。

23.如权利要求22所述的注入装置(51)，其特征在于注入套管(52)包括靠近其第二端的狭窄部分，以使得模塑材料的温度快速变化。

24.一种控制沿着如权利要求1所述的注入装置(51)的温度的方法，所述注入装置(51)连接机器喷嘴(48)的熔体导管与模塑装置的浇道系统，该方法包括如下步骤：

构造多个热区(Z1，Z2，Z3，Z4)，所述热区沿长度方向划分注入装置(51)；

所述多个热区包括喷嘴密封区(Z1)，它将喷嘴连接界面(94)和注入装置(51)第一端的熔体导管部分(89a)包围起来；

构造一个或多个热量调节器(54，56，96a，96b，96c，96d)，用于调节多个热区中的温度；

操作控制器，根据来自相应热区的温度反馈和所需要的温度设置来驱动至少一部分热量调节器；

所述控制器驱动所述喷嘴密封区(Z1)内的所述热量调节器，从而保持模具连接界面(93)处的温度低于模塑材料的液相线温度，使得提供与机器喷嘴(48)基本无泄露的连接。

25.如权利要求24所述的控制沿着注入装置(51)的温度的方法，还包括将多个热区中的至少一个构造成位于喷嘴密封区(Z1)附近的调节区(Z2、Z3)的步骤，其特征在于被包围的熔体导管部分(89b、89c)内的模塑材料被保持在任何想要的处理温度。

26.如权利要求25所述的控制沿着注入装置(51)的温度的方法，还包括将多个热区中的一个构造成位于注入装置(51)第二端的循环区(Z4)的步骤，用于在一个被包围的熔体导管部分(89d)内受控制地形成一个固化的模塑材料局部检塞。

27.如权利要求26所述的控制沿着注入装置(51)的温度的方法，其特征在于注入装置(51)包括位于隔离联接器(53)内的注入套管(52)，隔离联接器(53)本身包括和冷却芯(56)连在一起的前外壳(54)，冷却芯(56)用作热量调节器，用于有选择地冷却喷嘴密封区(Z1)。

28.如权利要求27所述的控制沿着注入装置(51)的温度的方法，其特征在于注入套管(52)包括沿注入套管(52)的纵向轴线布置的加热器(96a、96b、96c、96d)，并且可以有选择地对注入套管(52)进行控制，加热器用作热量调节器，用于有选择地加热至少一个调节区(Z2、Z3)。

29.如权利要求28所述的控制沿着注入装置(51)的温度的方法，其特征在于隔离联接器(53)为包含在循环区(Z4)内的第二密封区内的冷却模塑装置和注入套管(52)第二端之间的热传导提供了热导管，所述热导管用作热量调节器。

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