CN1520991A - 具有平面加热器的注射喷嘴 - Google Patents
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Abstract
一种用来制造模制品的系统和方法，包括一个或多个平面加热器，该加热器被连接、固定或者可拆卸地固定在一个或多个喷嘴的一个或多个侧面上。所述可拆卸的固定连接使得加热器装置可以被直观的检测、测试、拆卸和/或更换。该平面加热器装置可以具有一个其上模制有电阻通道的支撑装置。该电阻通道可以包括任何间距或者数量的电阻线，使得当喷嘴在使用时，沿着一个或多个喷嘴的熔料流通道产生纵向上均匀的热分布。
Description
相关申请的交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求以美国临时申请No.60/424,004为优先权，该临时申请在2002年11月6日提出，名称为“具有平面加热器的注射喷嘴(Injection Nozzle With PlanarHeater)”，它的全文在这里被结合参考。
技术领域
本申请涉及用于注射喷嘴的加热和加热器，更具体的是用于注射成型的注射喷嘴。
背景技术
喷嘴、喷嘴列以及微喷嘴列可以用作许多用途。一种应用就是注射成型。理想的是，注射成型操作要保持通过一个或者多个喷嘴的可塑材料的熔料流具有恒定或者一致的粘性和速度。当粘性和熔料流速度保持恒定值时，可以生产出外观上均匀一致的产品。控制或者保持粘性和理想熔料流速度的一种方法是沿着用来生成产品的每一个喷嘴的喷嘴通道具有均匀一致的加热。
在一种具有圆形截面的喷嘴中，加热装置可以包括围绕圆柱形喷嘴体缠绕的螺旋状线圈。
图13显示了传统的喷嘴1302。在具有非圆形截面的喷嘴1302中，加热可以通过沿着喷嘴通道1308的整个长度上插入一个加热棒1304来完成。加热棒1304被固定在包括喷嘴通道1308的壳体1302内。这种布置产生了几乎理想的粘度均匀性和熔料流速度。然而，由于热量传送仅仅沿着喷嘴通道1308的一侧进行，并且棒1304只有较小的表面积邻近于喷嘴通道1308，因此仍然存在熔料流的一些区域具有不同的粘性和流动速度。当在喷嘴1302之间使用小的或者紧密的间距时，这种情况尤为明显。
平面喷嘴的一些例子为由Mold MastersLimited，GuntherHotrunner Systems，和Heitec所制造的那些喷嘴。一种典型的平面喷嘴可以在美国专利US4,923,387(以下称为“专利‘387”)中看到，其中显示了一个连接到喷嘴上的电加热盘。喷嘴的外形没有确定。另一种典型的平面喷嘴可以在美国专利US4,793,795(以下称为“专利‘795”)中看到，其中显示了一个通过卷绕的加热器加热的平面喷嘴，其中加热器被嵌入平面喷嘴的圆柱体表面。在转让给本发明的受让人的专利‘387和‘795中，加热器的加热部件为一个卷绕线圈，它是一个三维(3D)结构，围绕喷嘴或者在喷嘴内占据了相当大的空间。这使得专利‘387和‘795中所示的喷嘴在某种程度上显得笨重并且不适用于内部浇口结构和小间距应用领域。这两篇文献的全文在这里作为参考。
具有全部平面的侧表面的小间距喷嘴在发明人为Drach的德国专利19723374(以下称为“文献‘374”)中示出，该文献在1997年12月18日公开，并且转让给Heitec Heisskanaltechnik GmbH，其全文在这里作为参考。为了消除加热器沿着一个方向对喷嘴尺寸的影响，德国文献‘374显示了一个喷嘴，其具有矩形主体、熔料通道、以及位于沿着熔料通道仅一侧的管状加热器。相对于熔料通道在侧面放置圆柱形卷绕加热器，增加了喷嘴沿着一个方向的尺寸并且限制了喷嘴沿着另一个方向的尺寸。
一个类似的矩形喷嘴在发明人为Gunther的美国公开专利申请第2002/0102322 A1中示出(以下称为“‘322 PPA”)，它在2002年8月1日公开，其全文在这里作为参考。在‘322 PPA中沿着熔料通道一侧放置圆柱形加热器。类似于德国文献‘374，‘322 PPA，增加了沿着一个方向的喷嘴尺寸，使得它不适用于小零件的内部浇口结构。这是因为德国文献‘374和‘322 PPA提供了圆柱形或者三维加热装置。这些加热装置也造成沿着喷嘴熔料通道方向的不均匀热量分布。
通过以下喷嘴结构，可以实现将圆柱形三维薄和厚膜加热器用于内部浇口设计和小的紧密间距应用领域，这些喷嘴结构在发明人为Godwin等人的美国专利US6,305,923中和发明人为Godwin等人的美国专利第6,341,954中示出，它们都被转让给Husky注射成型系统有限公司(Husky Injection Molding Systems Ltd.)。类似的具有三维分层加热器部件的圆喷嘴在发明人为Noguchi的美国专利US5,504,304中，和发明人为Juliano的美国专利US5,973,296中，以及发明人为Gunther的专利文献WO01/17317中公开。所有这些专利的全文在这里作为参考，并且指导了各种三维分层的耐热部件，它们提供了一种紧凑的设计。然而在圆柱形或者三维表面上制造分层的耐热部件，一方面是一种花费时间的方法，另一方面该方法不能同时批量生产大数量加热部件，这些加热部件供给具有相同几何和功能特征的加热器。使用固定连接到平面喷嘴的平面加热装置在发明人为Gunther的美国公开专利申请第2003/0003188 A1中被揭示(以下称为“专利‘188 PPA”)，其全文在这里作为参考。然而，专利‘188 PPA需要加热器装置固定连接到平面喷嘴上，如果加热器或者喷嘴损坏，这就增加了维护和更换成本。
因此，所需要的是平面加热器装置或者挠性平面加热器装置可以容易地从具有至少一个平面外表面的喷嘴上拆卸，并且保持一致的粘度以及从喷嘴流过的熔料流的流速。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种系统，该系统包括一个或多个具有至少一个平面外表面的喷嘴，以及一个可拆卸地固定的模制的平面加热器(例如，刚性的，挠性的，膜片的，等等)装置，该装置连接到一个或者多个平面喷嘴上。该一个或多个平面喷嘴可以具有至少一个平面外表面和一个弯曲外表面，一个正方形截面，一个矩形截面，或者一个三角形截面。平面加热器装置可以包括一个模制在一个支撑装置上的电阻通道。该模制的电阻通道可以构造为沿着熔料流通道产生纵向均匀的热量分布。平面加热器装置可以连接到一个或多个侧面以及一个或多个喷嘴中每一个的一个或多个部分。
本发明的其它实施方式提供了一种制造方法，包括：制造包含一个或多个模制平面加热器装置的薄片，相应于一个或多个平面喷嘴的尺寸去除薄片的一部分，以及可拆卸地将该部分薄片连接到一个或多个平面喷嘴上。该方法也可以包括在一个或多个模制的平面加热器装置每一个上面模制一个电阻通道。该方法也包括使用电阻通道沿着一个或多个平面喷嘴的熔料流通道产生纵向均匀的热量分布。
本发明进一步的实施方式、特征和优点，以及本发明不同实施方式的结构和操作，将在下面参照附图详细讲述。
附图简介
在这里所结合的附图构成说明书的一部分，显示了本发明，并且和说明书一起，进一步用来解释本发明的原理，并使得相关技术领域的普通技术人员能够实现本发明，其中：
图1和图2显示了根据本发明实施例的不同喷嘴和加热器装置的侧视图。
图3、4、5和6显示了根据本发明不同实施例的喷嘴的不同剖视图。
图7是一个侧视图，显示了根据本发明一个实施例，具有单个加热器装置的一组喷嘴。
图8是一个侧视图，显示了根据本发明一个实施例，具有多个加热器装置的一组喷嘴。
图9和10是剖视图，显示了根据本发明的一个实施例，具有平面加热器的喷嘴组。
图11是一个剖视图，显示了根据本发明的一个实施例的一个喷嘴。
图12是沿图11的A-A线的图11所示喷嘴的剖面图。
图13是一个传统的喷嘴和加热器装置的剖视图。
现在将参照附图描述本发明。在图中，相同的附图标记可以指示相同或者功能类似的部件。另外，附图标记的最左侧的数字表明该标记第一次出现的附图。
具体实施方式
综述
本发明的实施方式提供一种系统和方法，包括一个或多个平面加热器装置(例如，刚性的，挠性的，薄膜或者厚膜的，等等)，该装置连接、固定或者可拆卸地固定(以下均称为“连接”)在一个或多个喷嘴(例如平面喷嘴)的一个或多个侧面上。该连接可以通过使用粘结剂、连接装置、固定装置等类似方式(以下均称为“连接装置”)进行。这些连接装置可以提供对加热器装置的直观检查、测试、拆卸和/或更换。从而，相对于具有安置在还包括一个喷嘴的壳体内的加热棒这种传统系统来说，如果一种应用的实施方式或者具体要求需要这些功能的话，该平面加热器装置是可接触的并易于拆卸和更换的。
根据本发明实施方式的另一方面，平面加热器装置可以具有一个支撑装置(例如电介质支撑)，在其上模制有电阻通道。电阻通道可以包括任何间距或者数量的电阻线，使得沿着一个或多个喷嘴的熔料流通道产生纵向均匀的热量分布。
根据本发明实施方式的平面加热器装置可以是任何挠性的或者刚性的平面加热器，例如但并不限定为：电阻加热器，印刷电路加热器，卡普顿加热器(kapton heater)，硅橡胶加热器，云母加热器，几何加热器，卷绕线圈加热器，蚀刻箔加热器，陶瓷加热器，冲压箔加热器，导电墨水加热器，膜片加热器，不锈钢加热器，热敏箔加热器，带加热器，等等。这些加热器可以由以下公司生产：高级陶瓷公司(Advanced Ceramics Corporation)，Minco公司，Ogden公司，卡尔顿工业控制有限公司(Carlton IndustrialControls Ltd.)，Translogic股份有限公司，Tayco公司，Johanson公司，Watlow公司，快速加热公司(Fast Heat)，Mitsui集团Seiki公司，Kyocera公司，等等。
平面加热器和喷嘴装置
图1显示了根据本发明一种实施方式的系统100。系统100可以用在由熔化树脂生成注射成型产品的注射成型中。系统100包括一个喷嘴102(例如平面喷嘴)和一个可拆卸地固定的加热器装置104(例如，平面加热器装置，例如刚性的，挠性的，薄膜或厚膜等加热器装置)。如上所述，加热器装置104可以使用任何已知的紧固或连接装置来固定，使得它容易拆卸和替换。
加热器装置104可以包括一个第一加热器部分104A和一个第二加热器部分104B。第一加热器部分104A可以用来加热喷嘴102的第一部分102A(例如喷嘴头)，第二加热器部分104B可以用来加热喷嘴102的第二部分102B(例如喷嘴体)。通过使用加热装置104，与传统的系统相比，更大的加热器表面区域邻近于纵向穿过喷嘴102的流动通道(未示出)。应当理解，在一种实施方式中，加热器装置104可以连接在喷嘴102的第一和第二部分相反侧，这可以增加热量和通过整个流动通道的热量均匀性。从而，使用这种结构的加热器装置104，流动通过流动通道的材料在粘性和流动率方面可以具有相对高水平的一致性。
图2显示了根据本发明一种实施方式的系统200。系统200在功能上类似于系统100。系统200和100之间的主要区别在于系统200包括加热器装置204，该加热器装置覆盖了作为一个整体的喷嘴头202A和喷嘴体202B。
图3、4、5和6显示了根据本发明不同实施方式的不同的喷嘴300、400、500和600的截面图。应当理解，喷嘴100和200可以包括图3-6中任何一个截面。
图3显示了根据本发明一种实施方式的喷嘴300的截面图。喷嘴300包括喷嘴体302，其具有至少一个弯曲(例如，大致平面的)侧面或者表面306(例如，凸面(朝向熔料通道308弯曲)，凹面(从熔料通道308向外弯曲)，等等)。在第一种实施方式中，加热器装置304可以是一个刚性的平面加热器，它和邻近喷嘴通道308一侧的弯曲侧306间隔一定距离地被连接。在第二种实施方式中，加热器装置304可以是一个挠性的平面加热器或者是一个具有弯曲形状的平面加热器，该加热器抵靠着弯曲侧306被连接，弯曲侧306邻近喷嘴通道308的一侧。在这些构造中，喷嘴通道308比在传统系统中，有更大表面积通过平面加热器304被加热，从而保持粘性和熔料流(未示出)的速度。并且在第二种实施方式中，如果使用了弯曲的加热器装置304，该形状可以用来在弯曲侧306“锁定”加热器装置304，这样可以使得滑动减少。
图4显示了根据本发明一种实施方式的喷嘴400的截面图。喷嘴400包括连接到喷嘴体402(例如，正方形或者矩形喷嘴体)一侧406的加热器装置404，该侧406邻近喷嘴通道408。在这种结构中，喷嘴通道408比在传统系统中，有更大表面积通过平面加热器404被加热，从而保持粘性和熔料流(未示出)的速度。
图5显示了根据本发明一种实施方式的喷嘴500的截面图。喷嘴500包括喷嘴体502(例如，正方形或者矩形喷嘴体)，其分别具有至少第一和第二相对侧506A和506B。加热器装置504具有至少一个连接到第一侧506A的第一部分504A和一个第二部分504B，第二部分连接到喷嘴体502的第二相对侧506B，使得它们位置邻近于喷嘴通道508。在这种结构中，喷嘴通道508比在传统系统和如上所述的包括喷嘴300和400的系统中，有更大表面积通过使用加热器装置504被加热，从而保持粘性和熔料流(未示出)的速度。
图6显示了根据本发明一种实施方式的喷嘴600的截面图。喷嘴600包括喷嘴体602(例如，部分圆形和部分平面的喷嘴体)，其具有第一侧606A和第二相对侧606B。加热器装置604包括第一部分604A和第二部分604B。第一部分604A连接到第一侧606A，第二部分604B连接到第二侧606B，使得第一和第二部分604A和604B邻近于喷嘴通道608。在这种结构中，类似于喷嘴500，喷嘴通道608比在传统系统和系统300和400中，有更大表面积通过使用加热器装置604被加热，从而保持粘性和熔料流(未示出)的速度。
应当理解，如上所述，加热器装置304、404、504和/或604被可拆除地安装在侧面306、406、506A/B和/或606A/B上。这可以提供对加热器装置304、404、504和/或604的直观的检查，方便的检测，拆卸和/或更换。
喷嘴组和平面加热器装置
图7显示了根据本发明一种实施方式的系统700。系统700包括具有Z个喷嘴702(例如，Z是一个比1大的整数，例如Z＝3)的部分。在一种实施方式中，喷嘴702可以是一个热浇口喷嘴列。一个适当尺寸的加热器装置704被连接到喷嘴702上来形成一个沿着喷嘴702纵向均匀的热分布。加热器装置704在结构和操作上类似于上面讲述的加热器装置。
图8显示了根据本发明一种实施方式的系统800。系统800包括具有Z个喷嘴802的部分(例如Z＝3)。喷嘴802可以是具有与阀销812相连接的活塞810的阀浇口结构的喷嘴，阀销812在阀浇口814中安置和移位。销812的安置和移位可以控制熔化材料流动(未示出)(例如液体树脂)进入型腔816中。销812的安置和移位可以使用活塞810来控制，活塞沿箭头818的方向移动。各个加热器装置804连接各个喷嘴802。加热器装置804在布置和操作上类似于上面讲述的加热器装置。
因此，根据本发明不同的实施方式，图7和8显示了被一个加热器装置704或者一组加热器装置804加热的一组喷嘴702或者802(例如喷嘴列)。加热器装置704或者804列可以被制成长的薄片(未示出)(例如100英尺，1000英尺，等等)。然后，当顾客需要一个特定的注射成型产品时，可以选择预定数量的喷嘴702或者802，从而实现所需的具体要求。一旦选定了喷嘴702或者802的数量，需要覆盖该数量喷嘴的加热器装置704或804薄片的一部分被切割下来或者从该薄片上去除。一旦被去除，薄片的该部分被可拆卸地安装到喷嘴702或802的一个或者多个侧面(表面)上。
在一种仅仅是说明而并非限制的实施例中，一种生产工艺可以生产包括加热器装置704或804列的100英尺的薄片。当顾客定购生产需要5个喷嘴的产品时，相应于5个喷嘴长度的薄片部分被去除。这种去除可以通过以不同间隔在薄片上打孔的方法而辅助实现，例如以5个或10个喷嘴长度的增量间隔。因此，使用上述方法和布置，对于顾客的定购来说，生产时间和出货时间可以大量减少。
图9显示了根据本发明一种实施方式的系统900的截面图。系统900包括喷嘴902，喷嘴902具有加热器装置904和与一个或多个侧面906相结合的涂层920(例如绝缘涂层)。在这种实施方式中，喷嘴902可以是三面喷嘴。应当理解，每一个喷嘴902可以分别具有一个、两个、或者三个加热器装置904以及一个、两个、或者三个涂层920。喷嘴902也包括喷嘴通道908。也应当理解，基于最终使用者的具体要求，任何数量的喷嘴都可以包括在系统900中。
继续参照图9，显示了间距P，它是邻近喷嘴902纵向轴之间的距离。当使用了多于一个的喷嘴902时，一种优选布置产生了紧密的间距或者小间距系统，通过阅读本说明书，这一点对于本领域普通技术人员来说是明显的。使用加热器装置904，系统900的间距P可以比传统系统小更多，同时保持纵向均匀一致的分布。
图10显示了根据本发明一种实施方式的系统1000的截面图。系统1000包括总共三种形状的喷嘴1002A/B/C。例如，喷嘴1002A可以是三面喷嘴，喷嘴1002B可以是正方形喷嘴，喷嘴1002C可以是矩形喷嘴。当如这种实施方式布置时，喷嘴1002A的间隔为间距P1，喷嘴1002B的间隔为间距P2，喷嘴1002C的间隔为间距P3。这些间距P1、P2和/或P3中每一个都可以产生紧密间距或者小间距布置，在阅读本说明书的基础上，这一点对于本领域普通技术人员来说是明显的。喷嘴1002A、1002B和1002C被可拆卸地连接到一个和四个之间的适当的加热器装置1004上。
具有多个加热器装置的示范系统
图11显示了根据本发明一种实施方式的系统1100的截面图。系统1100包括一个喷嘴1102，其具有总共四个加热器装置1104(见图12，加热器装置1104A-D)，它们可拆卸地连接在第一到第四侧面或壁1106上(见图12，侧面或壁1106A-D)。喷嘴通道或者熔料通道1108在纵向上穿过喷嘴1102，使得熔料流(未示出)通过喷嘴1102的端部1118被传送到型腔1116中。
图12显示了沿线A-A的系统1100的截面图。如该视图所示，喷嘴1102的侧面1106A-D具有连接到其上的加热器装置1104A-D。
应当理解，可以在本发明范围之内设想平面加热器和喷嘴的其它布置。平面加热器也可以安装在喷嘴的任何一个表面上，并且如果一个表面上没有加热器，其上可以具有一层热绝缘材料，例如陶瓷。在一些情况下，膜片加热器可以由热绝缘涂层覆盖。
结论
上面已经讲述了本发明不同的实施方式，应当理解它们仅仅作为实施例的方式被提供，而并非限制性的。对于相关技术领域的普通技术人员来说，很明显可以在形式和细节上对本发明进行各种修改，但这并不脱离本发明的精神实质和范围。从而，本发明所要求保护的宽度和范围不应当局限于上述示范的实施方式中任何一个，而应当只能依照下面的权利要求和它们的等同物来限定。
Claims (25)
1、一种为制造模制品而构造的注射成型系统，包括：
一个或多个具有至少一个平面外表面的喷嘴；以及
一个可拆卸地固定的模制的平面加热器装置，该装置连接到所述一个或者多个平面喷嘴的至少一个平面外表面上。
2、权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括一个模制在一支撑装置上的电阻通道。
3、如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支撑装置包括一个电介质支撑装置。
4、如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模制的电阻通道被构造为沿着熔料流通道产生纵向上均匀的热分布。
5、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括一个或多个注射成型喷嘴。
6、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热器装置包括一个或多个单个平面加热器，其被连接到一个或多个喷嘴中的各个上。
7、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热器装置包括一个或多个单个平面加热器，其被连接到一个或多个喷嘴中各个的一个或多个部分上。
8、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置被连接到所述一个或多个喷嘴的一侧。
9、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括：
第一部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的第一侧；以及
第二部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的相对的第二侧。
10、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括：
第一部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的头部；以及
第二部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的主体部分。
11、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括：
第一和第二部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的头部的相对侧；以及
第三和第四部分，其连接到所述一个或多个喷嘴的主体部分的相对侧。
12、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括一个刚性的平面加热器。
13、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括一个柔性的平面加热器。
14、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括一个膜片加热器。
15、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置被构造为可直观地检查缺陷。
16、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括一个或多个平面微喷嘴。
17、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括至少一个平面外表面和一个弯曲外表面。
18、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括一个正方形截面。
19、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括一个矩形截面。
20、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个喷嘴包括一个三角形截面。
21、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面加热器装置包括挠性的或刚性的膜片加热器之一。
22、如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述膜片加热器包括厚膜加热器和薄膜加热器之一。
23、一种用于在注射成型过程中加热喷嘴的方法，包括：
制造包括一个或多个模制的平面加热器装置的薄片；
相应于一个或多平面喷嘴的尺寸去除薄片的一部分；以及
可拆卸地将该部分薄片连接到一个或多个具有至少一个平表面的喷嘴上。
24、如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述一个或多个模制的平面加热器装置的每一个上面模制一个电阻通道。
25、如权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包括：
利用电阻通道沿着所述一个或多个平面喷嘴的熔料流通道产生纵向均匀的热量分布。
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