CN1478644A - 用于热浇道系统的温度传感器和加热装置 - Google Patents

Abstract

一种用于热浇道系统的温度传感器，包括电阻元件，其可通过接触机构连接到加热装置的控制回路。加热装置包括至少一个电阻要大于其余部分的电阻元件部分，最好大2到100倍。电阻元件部分可形成U形的弓状、拱状或曲折往返状。两个相互重叠的电阻线由绝缘层即陶瓷介质层间隔开。电阻元件部分可由不同的材料构成。与加热装置连接的温度传感器位于集管或喷管主体上或其中，曲折往返和/或双线的热传导体的电阻在中部(B)小于顶部(O)和底部(E)区域。温度传感器部分在高电阻区被相邻的热传导体严密封闭。介质层不可拆卸地固定在集管或喷管主体，烧结后，其相对主体承受压预应力。

Description

用于热浇道系统的温度传感器和加热装置

技术领域

本发明涉及一种用于热浇道系统的温度传感器，其包括电阻元件，电阻元件可通过连接点连接到加热系统的控制回路；和热浇道系统的加热装置，具有与集管或喷管主体热力接触的加热元件和上述温度传感器。

背景技术

热浇道系统用于压铸模，可在高压下将在预定温度下流动的塑料化合物导入可分离的模体(空腔)中。通常要设置加热系统通过将塑料流体保持在恒定温度来防止热化合物在分配流道和喷管中过早冷却。热浇道模具的温度控制要求非常高，因为进行加工的大部分塑料的工艺范围非常窄，并且对温度波动的反应非常敏感，尤其是在喷管和浇口区域。这意味着，例如，在喷管区域发生几度的温度变化足以导致注射误差和造成不合格。因此，如果全自动热浇道模具要无误地工作，精确的温度控制是很重要的。

监测和控制温度一般是通过电阻导体形式的温度传感器(电阻传感器)来实现。温度传感器作为单独的元件安装在材料管或加热块的槽或孔中，如欧洲专利EP-A1-0 927 617或德国专利-U-201 00 840所公开的。此外，德国专利-A1-199 41 038和德国专利-A1-100 04 072还介绍了温度传感器和整个加热装置，如通过直接涂复，将厚膜技术应用到喷管或集管主体的表面来实现。

电阻传感器一般具有U形或曲折往返形式的电阻元件，电阻元件用电阻随温度上升或下降变化的金属或金属合金来制造。但是与之相关的测量技术的不足是只能记录较大空间范围内的平均温度值，尽管传感器仔细定位在热浇道系统上。因此，难以实现对集管端部或其附近、喷管端部、和类似位置的温度分布进行所要求水平的温度控制。特别地，压铸模要求知道喷管端部的准确温度，这样才能准确地保持温度和在必要时进行改变。

发明内容

因此，本发明的目的是采取简单的方法来改进对热浇道喷管、集管、或类似结构的选择部分温度的记录和影响。具体地，本发明目的是实现热浇道喷管端部区域工作温度的变量控制。本发明的另一个重要目的是提出一种热浇道系统的加热装置，浇道的温度可在限定范围内准确记录，该范围要限定的尽可能窄。

本发明的主要特征在权利要求1和权利要求13中给出。权利要求2到12和权利要求14到24给出了实施例。

关于热浇道系统的温度传感器，其中传感器带有连接到加热系统的电子控制部分的电阻元件，本发明提出的传感器具有至少一个在纵向或分段方向延伸部上的底部分，所述底部分的电阻大于电阻元件其余区域的电阻。这种简单和低成本的方法可使集管或热浇道喷管上记录的温度比从前的方式精确许多。

这是由于电阻元件的具有很大电阻的底部分的温度变化具有比电阻元件其他部分快的多和显著得多的作用。此外，适当定位的温度传感器可非常准确地跟踪精确定位位置处的温度发展变化，精确定位是通过将具有较高电阻的温度传感器底部分准确定位在加热系统或热浇道的适当区域。记录值可以更高的可靠度进行评估，以控制工作温度和被加热元件的工作状态。为此，所述电阻元件由至少一个部分22和至少一个底部分24组成，所述底部分的电阻在特定温度下大于所述部分的电阻。

底部分的电阻至少高出所述部分一个量级，最好大2到100倍。温度传感器这样形成的灵敏度意味着温度波动将导致热传感器的底部分即时出现电阻变化，适当定位的底部分(例如，位于热浇道喷管的端部区域)产生了快得多和改进的温度测定。

温度传感器的所述部分22和/或所述底部分24形成U形的弧状或拱状，可使具有高电阻的底部分具有最佳的定位或对准。部分22和底部分24可具有曲折往返状，为其他设计提供了更大的选择范围。

为了确定电阻值，温度传感器的几何形状最好是部分22覆盖温度传感器长度的大部分，其分段方向上的尺寸大于底部分24的横截面。实际实施可通过简单方式实现，所述部分和底部分形成厚度均匀的电阻路线，所述部分的宽度大于所述底部分的宽度。

电阻路线由烧结导电胶组成。部分22和/或底部24还可通过互相叠放的至少两个电阻路线形成，电阻路线由绝缘层间隔开。这样就可以在很低的结构中形成任何特定的电阻值。部分22和底部分24还可以被绝缘层覆盖或嵌入绝缘层。绝缘层可以是陶瓷介质层，这样可保证在温度传感器和被测量物体壁之间建立持久的固体连接。此外，加热系统和温度传感器得到了有效保护，可防止吸收潮气。

此外，本发明的部分22和底部分24具有不同的材料成分。这有利于在电阻路线上形成各种电阻值，产生空间敏感的温度记录。

本发明在独立权利要求13要求保护的是一种具有特别优越性的热浇道系统的加热装置，其具有与集管或喷管主体热力接触的加热元件和温度传感器。根据这个实施例，温度传感器是加热系统的整体部分，作为测量元件安装在集管或喷管主体上或其中。

根据本发明，加热系统的加热元件由满足性能要求的电热传导路径组成。其可以不同的密度和形状安装在集管或喷管主体，这取决于相关的性能和温度分布。具体地，该热传导路径至少部分具有曲折往返形式和/或是双线。

根据本发明，在集管或喷管主体的中间区域的热传导路径的电阻低于顶部区域或端部区域的电阻。因此，可在集管或喷管主体的中部释放能量，以得到特定的温度分布。在各种情况下温度都是朝两端集中，例如，在集管或喷管主体的入口或出口附近。

热传导路径形成至少一个其电阻大于热传导路径上其余部分电阻的区，温度传感器的灵敏的底部分插入所述高电阻的热传导区的凹进部分，即，其可以设定在非常靠近喷管或集管主体的自由端。在这个关键区域的温度改变可即时测定，有效地避免出现注射错误。热传感器的底部分在高电阻区中被紧密组合的热传导路径包围。

热传导路径可定位在绝缘层上并被另一个绝缘层覆盖。此外，所述温度传感器与热传导路径可设置在绝缘层的相同水平面上。这意味着结构高度低也可没有困难地实现温度传感器与热传导路径的设置。

所述热传导路径和绝缘层由烧结薄膜和/或烧结厚膜导电胶组成。至少绝缘层是陶瓷介质层。整个加热系统以及温度传感器，因此，可通过简单和有成本优势的方式来制造。此外，与喷管或集管主体之间形成的整体连接可保证有最佳的热交换。

介质涂层永久性地施加到集管或喷管的主体并在至少一个烧结过程后相对所述集管或喷管主体具有预应力(变坚韧)。例如，由于与热浇道喷管形成的这种层状粘接以及加热元件的设置，与传统的结构相比具有非常紧凑的尺寸，同时仍具有相同的性能。

另外一种方式是，可以使介质涂层永久性地施加到基体上，基体通过热力接触粘接到所述集管或喷管的主体。

附图说明

从权利要求的内容和下面通过附图对实施例的介绍，对本发明的其他特点、细节和优点将有更清楚的认识，其中：

图1是具有热传导路径和温度传感器的加热装置的前视图；

图2是温度传感器的平面图；

图3是沿图2中A-A截面的剖视图；

图4是温度传感器的另一个实施例；

图5是带有温度传感器的加热装置的另一个实施例；和

图6是带有温度传感器的加热装置的另一个实施例。附图标记表

B   中间部分           E  端部区域

K   集管/喷管主体      L  长度

O   顶部区域

10  温度传感器         20  电阻元件

22  部分               24  底部分

26  绝缘层             30  连接触点

40  加热系统/加热装置  42  加热元件

44  热传导路径         46  区

47  凹进部分           50  连接部分

52  曲折往返带         53  接头

54  纵向导线           55  会聚处

56  曲折往返带         58  绝缘层

59  绝缘层

具体实施方式

在图1中，标记10表示的温度传感器是热浇道系统(未在图中详细显示)，具体地是热浇道喷管(也未显示)，的加热装置40的部件。温度传感器有电阻元件20，是用电阻可随温度上升或下降而改变的材料制造。这些构成了通过适当的电子控制电路(未显示)记录和适当调节加热装置40产生的温度的基础。

电阻元件20主要沿热浇道喷管或加热系统40的纵向延伸。其可分成三个部分22、24、22，三个部分共同形成了较窄的U形弧状。部分22形成两个相同的电阻支路，其沿热浇道喷管的主体K平行延伸，底端连接到底部分24。底部分24在特定温度下的电阻大于部分22的电阻，可大2到100倍。这可通过使各个部分22的截面尺寸至少为底部分24的两倍来实现。但是最好的设置是使部分22和底部分24具有厚度均匀的U形电阻路线。如图2所示，部分22区域的宽度要大于底部分24的宽度。温度传感器10或电阻元件20的长度L大致上等于热浇道喷管主体K的长度。

设置了连接触点30用于连接温度传感器10到电子评价和控制电路。这些触点可具有焊接触点的形式。连接线或电缆固定在这些焊接触点30上，连接线或电缆通过喷管主体或连接法兰显现。

加热装置40最好包括加热元件42，加热元件是电热传导路径44。曲折往返带52的连接部分50位于顶部区域O，顶部区域可位于热浇道喷管的基体或法兰的前部(未显示)。该带的平行热传导路径被大致等于各传导路径宽度的距离互分隔开。上部的带52在接点53改变成框架状分支或纵向导线54，导线54在加热装置40或喷管主体k的中间部分B延伸。这些纵向导线或分支54在其下端55处会聚，在喷管主体K的端部区域E形成下曲折往返带56，尤其是在喷管端部区(未显示)。上曲折往返带52区域及分支和纵向导线54区域的热传导路径44的宽度大于下曲折往返带56的热传导路径44的宽度，因此，下曲折往返带56的热传导路径44的电阻高于热传导路径44的其余部分的电阻。从而，加热功能集中在喷管端部的区域E。

从图1可以看出，热传导路径42，44是对称设置的，其相对应的半边围绕中心定位的温度传感器10。其与底部分24一起构成作为高敏感测量区的发夹状弯曲部分。底部分被位于高电阻热传导区46的凹进部分47中的下曲折往返带56的紧密的热传导路径44围绕，因此，位于热浇道的喷管端部区域E，从而任何在该区域的温度波动会非常大地影响到电阻元件20。

加热装置40的热传导路径42，44是厚度均匀的平面带，厚度在0.02和0.5毫米之间。热传导路径最好由在绝缘层52上烧结形成的导电膜或导电胶构成，绝缘层事先粘接到集管或喷管的主体K上。绝缘层最好是陶瓷介质涂层，在至少一次烧结过程后形成相对集管或喷管主体K的预应力。温度传感器10的电阻元件20也利用厚膜技术固定到介质涂层58，最好与热传导路径42，44位于相同的水平面上。温度传感器10可以是铂或其他适合的电阻随温度变化的金属合金来制成。设置了另外的绝缘层59来保护加热系统40和温度传感器10，防止受到外部影响。绝缘层形成了共同的保护性绝缘混合物，能够施加到热浇道喷管的侧向表面或圆柱形套的表面。

在热浇道喷管的端部区域E(对温度变化敏感的区域)的电阻元件20的独立底部分24的形成和定位使得可以精确和即时地记录热扩散。与名义温度的偏差可导致本发明的温度传感器10产生比传统温度传感器快得多和显著得多的电阻变化，即可以快速和精确地记录与名义温度的偏差，使加热系统40产生即时调节。

图3显示了图2的温度传感器10的剖视图。加热系统40位于喷管主体K的外壁上。加热系统设计成平面层形式，带有直接施加到金属层上作为绝缘层的陶瓷介质涂层58，可包括热传导路径44的加热层42然后通过曲折往返和/或框架的形式(如图1所示)施加到陶瓷介质层上，覆盖热传导路径44和下面的介质层58的外涂层59提供了外部屏蔽和电绝缘。还有一个绝缘层26施加到外涂层59上，绝缘层中嵌入了温度传感器10。

在图4所示的实施例中，温度传感器的底部分24具有曲折往返的形状，形成了非常敏感的测量区。其位于热浇道喷管上可尽可能快速记录所在位置温度的区域。图5和图6分别显示了热传导路径44的设计和温度传感器10的设置和位置的不同选择，其中测量端部24总是位于希望的温度测量区。

本发明并不限于上面介绍的实施例，而是可通过许多方式进行改进。例如，温度传感器10的部分22和底部分24可通过两个互相层叠由绝缘薄层隔开的电阻路径20来形成，这可实现更高的电阻值，如当要求测量更高的温度时所要求的高电阻值。同样很重要的是，在需要即时和精确记录温度波动的区域的电阻元件20的电阻值应当比电阻路径20上的其余区域高很多，即高2到100倍。其结果是热传感器10将以最小的热延迟测定和影响选定区域的温度改变。

在一项具有优越性的研发中，以适当绝缘方式连接到传导集管或喷管主体的整个装置具有均匀的厚度。这使厚膜能够容易和可靠地嵌入。厚膜可利用已知方法来烧结，玻璃陶瓷金属系统含有至少一种玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷组分，其可在各自的烧结温度下润湿金属表面，至少一部分可转换成结晶态。

在权利要求、说明书和附图中公开的所有的特征和优点，包括设计细节和空间设置，是本发明的发明实质，可以单独实施或以组合变化的方式实施。

Claims (24)

1.一种用于热浇道系统的温度传感器(10)，其电阻元件(20)可通过连接触点(30)连接到加热系统(40)的控制回路；其特征在于，所述电阻元件有至少一个在纵向或分段方向延伸部的底部分(24)，所述底部分的电阻大于所述电阻元件(20)其余区域(22)的电阻。

2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻元件(20)由至少一个部分(22)和至少一个底部分(24)组成，所述底部分(24)的电阻在预定温度大于所述部分(22)的电阻。

3.根据权利要求1或2所述的温度传感器，其特征在于，所述底部分(24)的电阻至少高出所述部分(22)一个量级，最好大2到100倍。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和/或所述底部分(24)形成U形的弧状或拱状。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和/或底部分(24)至少部分处于曲折往返状。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)的分段方向尺寸覆盖了所述温度传感器(10)长度(L)的大部分，所述尺寸大于所述底部分(24)的横截面。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和底部分(24)形成厚度均匀的电阻路线，所述部分(22)的宽度大于所述底部分(24)的宽度。

8.根据权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，所述电阻路线由烧结的导电胶组成。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和/或所述底部分(24)由互相叠放的至少两个电阻路线形成，所述电阻路线由绝缘层间隔开。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和所述底部分(24)被绝缘层(26)覆盖或嵌入绝缘层(26)。

11.根据权利要求9或10所述的温度传感器，其特征在于，所述绝缘层是陶瓷介质层。

12.根据权利要求1到11中任一项所述的温度传感器，其特征在于，所述部分(22)和所述底部分(24)具有不同的材料成分。

13.一种热浇道系统的加热装置，具有与集管或喷管主体(K)热接触的加热元件(42)和上面权利要求1到12中任一项所述的温度传感器(10)，其中所述温度传感器(10)是位于所述集管或喷管主体(K)上或其中的测量元件。

14.根据权利要求13所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件(42)由满足性能要求的电热传导路径(44)组成。

15.根据权利要求13或14所述的加热装置，其特征在于，所述热传导路径(44)至少部分具有曲折往返形式和/或是双线。

16.根据权利要求14或15所述的加热装置，其特征在于，在所述集管或喷管主体(K)的中间部分(B)的所述热传导路径(44)的电阻低于顶部区域(O)或端部区域(E)的电阻。

17.根据权利要求14到16中任一项所述的加热装置，其特征在于，在所述集管或喷管主体(K)的端部区域(E)，所述热传导路径具有或形成至少一个区(46)，其电阻大于所述热传导路径(44)上其余部分的电阻，所述温度传感器(10)的所述底部分(24)插入所述高电阻的热传导区(46)的凹进部分(47)。

18.根据权利要求17所述的加热装置，其特征在于，所述热传感器的底部分(24)在高电阻区(46)中被紧密组合的热传导路径(44)包围。

19.根据权利要求14到18中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述热传导路径(44)施加到绝缘层(58)上，并被另一个绝缘层(59)覆盖。

20.根据权利要求19所述的加热装置，其特征在于，所述温度传感器(10)与所述热传导路径(44)设置在所述绝缘层(58)的同一水平面上。

21.根据权利要求19或20所述的加热装置，其特征在于，所述热传导路径(44)和所述绝缘层(26，58，59)由烧结薄膜和/或烧结厚膜导电胶组成。

22.根据权利要求19到21中任一项所述的加热装置，其特征在于，至少所述绝缘层(58)是陶瓷介质层。

23.根据权利要求19到22中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述介质涂层(58)永久性地施加到所述集管或喷管的主体(K)并在至少一个烧结过程后相对所述集管或喷管的主体具有预应力(变坚韧)。

24.根据权利要求19到23中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述介质涂层(58)永久性地施加到基体上，所述基体可通过热力接触粘接到所述集管或喷管的主体(K)。

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