CN1526537B - 伸缩式歧管喷嘴密封件 - Google Patents
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Abstract
一种注塑成型设备包括一具有歧管熔化通道的歧管、一具有喷嘴熔化通道的喷嘴、一可滑动密封件和一推压件，该密封件在喷嘴熔化通道和歧管熔化通道之间具有密封熔化通道，该推压件提供可滑动密封件和歧管及喷嘴之间的密封力，确保一条穿过歧管、密封件和喷嘴的密封的熔化通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种注塑成型设备，尤其涉及一种位于歧管和喷嘴之间的改进的密封件。
背景技术
热流道注塑成型系统所遇到的一个常见问题就是在歧管和喷嘴之间发生的熔化塑料的泄漏。泄漏通常是由于热流道注塑成型系统的操作超出了系统的设计范围。现有许多不同的用于防止发生泄漏的喷嘴设计。
例如，在一种设计中，在歧管和盖板或热流道板之间具有一对间隔件，例如专利号为6,309,207、6,062,846的美国专利和公开号为2001/0011415的美国专利申请所公开的内容，这对间隔件在喷嘴体和歧管之间施加一个接触压力，以实现彼此的密封。间隔件串连设置，第一间隔件与歧管相邻，第二间隔件与盖板相邻。第二间隔件与第一间隔件针对压缩压力具有不同的响应特性。
WO01/87570A1(专利号为6,669,462的美国专利)公开了一种位于喷嘴和歧管之间的非平面密封界面。一个弹簧将喷嘴压靠在歧管上，使得该压力分配中，邻近喷嘴和歧管熔化通道位置的密封压力最大。同样，专利号为5,896,640的美国专利公开了一种邻接喷嘴肩部的密封插件。该密封插件产生倾斜的密封力，并使喷嘴和歧管通道之间保持密封接触。该密封插件使在邻近喷嘴和歧管通道的位置上密封力最大。
虽然已有上述设计，但仍然需要提高歧管和喷嘴之间密封的可靠性和降低成本。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种注塑成型设备，其包括：一歧管件，其具有歧管熔化通道，用于通过所述歧管熔化通道的出口输送可成型材料的熔流；一喷嘴件，其具有喷嘴熔化通道，用于将熔流输送到型腔；一位于所述歧管件和所述喷嘴件接触面上的密封件。所述密封件具有密封熔化通道，所述密封熔化通道的第一端连接所述歧管熔化通道，第二端连接所述喷嘴熔化通道，用于从所述歧管熔化通道接收熔流并将熔流输送到所述喷嘴熔化通道。所述密封件可相对于所述歧管件和喷嘴件中的一个移动，使得所述密封熔化通道的一部分与所述密封件相对移动的部件的熔化通道的一部分保持流通。一推压件使所述密封件抵靠在所述歧管件和所述喷嘴件的另一个上，以保持它们之间的密封压力。
按照本发明的另一个方面，提供了一种注塑成型设备，该设备包括一具有歧管熔化通道的歧管，一具有喷嘴熔化通道的喷嘴，一可滑动密封件和一推压件。所述密封件在所述喷嘴熔化通道和所述歧管熔化通道之间具有密封熔化通道，所述推压件在所述可滑动密封件和所述歧管及所述喷嘴之间提供密封力，确保一条穿过所述歧管、所述密封件和所述喷嘴的密封的熔化通路。
按照本发明的另一个方面，提供一种对注塑成型设备上具有歧管熔化通道的歧管和具有喷嘴熔化通道的喷嘴之间的熔化通路进行密封的方法，该方法包括：在所述歧管和所述喷嘴之间设置一密封件，所述密封件的至少一部分可沿与熔流流过喷嘴熔化通道的流向平行的轴线上移动，并具有一个与所述喷嘴熔化通道和所述歧管熔化通道连通的密封熔化通道；设置一推压件，在围绕所述密封件的熔化通道以及所述歧管和所述喷嘴中至少一个的熔化通道的配合表面之间产生密封压力。
本领域的技术人员可以通过下面结合附图对于具体实施例的描述而清晰的了解按照本发明的其他的方面和特征。
附图说明
下面将参照附图更全面地描述本发明的实施例，其中相同的附图标记代表相同的部件。
图1为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明一个实施例的密封系统；
图2为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明的又一个实施例的密封系统；
图3为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明的另一个实施例的密封系统；
图4为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明的另一个实施例的密封系统；
图5为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明的另一个实施例的密封系统；
图6为注塑成型系统的一部分的剖面图，图示了按照本发明的另一个实施例的密封系统。
具体实施方式
图1图示了一台注塑成型设备10的一部分，由附图标记10表示。注塑成型设备10包括一个歧管12，一个歧管熔化通道14穿过该歧管。歧管熔化通道14是用于可成型材料的熔流的管道，该熔流沿箭头16所示方向流过歧管熔化通道14并从通道出口18流出。歧管12具有加热器20，以便将熔流保持在需要的温度。
喷嘴24位于歧管12和型腔(未示出)之间。喷嘴24包括一个喷嘴熔化通道22，用来接收来自歧管熔化管道14的熔流，并且将熔流通常通过与喷嘴24末端26相邻的浇口(未示出)提供给型腔。喷嘴24具有一个加热器28，用于当熔流流经喷嘴管道22时使熔流保持所需要的熔流热状态。加热器28可以采用多种不同的结构，包括例如，如图1所示的在喷嘴24附近或者外表面上的螺旋加热丝。虽然图1中只示出了一个喷嘴，但是注塑成型系统10通常却具有多个这样的喷嘴。
喷嘴24装配在腔板30上的喷嘴腔32中。喷嘴24的外表面通常与喷嘴腔32的内表面之间具有间隔。在图示的实施例中，喷嘴24包括一个增大的头部34，一法兰件或者间隔件36从该头部延伸出来在腔板30上支撑喷嘴24。
在注塑成型设备10的操作过程中，如箭头38所示，由于部件的热膨胀，喷嘴24和歧管12之间会产生沿竖直方向有时沿横向的相对运动。本发明提供一种密封结构，用来防止或减少发生在歧管12和喷嘴24之间的熔流泄漏，其用附图标记40表示。密封结构40包括一个配合密封件42和一个推压件44。密封件42可伸缩地安装在喷嘴24上，并且包括一个筒形壁52，该筒形壁52形成一个密封熔化通道46，通道46具有与歧管熔化通道14相连的入口48，用于接收来自歧管通道的熔流，通道46还具有一个与喷嘴通道22相连的出口50，用于将熔流供给喷嘴通道22。筒形壁52的一部分可滑动地装配在喷嘴管道22的上部，并且可以相对移动。筒形壁52的外表面与喷嘴通道22的内表面交叠并且充分紧密地配合，从而阻止了熔流的回流泄漏。如图1所示，在出口50附近，密封熔化通道46可以具有外大内小的锥度。
密封件42包括一个增大的上端，在本实施例中是一个圆柱形的环54，由筒形壁52的上端沿径向向外延伸，且密封通道46从中穿过。圆柱形环54具有一个围绕密封入口48的平面上表面，该表面与歧管12的围绕出口18的平面底表面相互密封配合。圆柱形环54还具有一个平面下表面58，该表面围绕筒形壁52，且与喷嘴24的头部34的上表面60相对并间隔一定距离。这里所说的指示方位的术语“上”“下”只用于解释说明的目的，实际上在这些部件的应用过程中也可以具有其他的方位。
图1中所示的推压件44是位于相对的表面58和60之间的弹簧或者弹性环，并且具有呈倒置“U”形的弓形截面。推压件44将喷嘴24下压，同时使密封件42的圆柱形环54抵靠歧管12，从而提供密封件42和歧管12之间的密封力。推压件44最好具有预负载，使其不仅在注塑成型系统处于热状态时可以提供密封力，而且在注塑成型系统处于冷却状态下也能提供密封力。推压件44可以由多种适用于特定成型条件的材料或材料组合物制成。其中的一个实施例为，推压件44由高导热性的材料制成，如高强度钢，当然也可以应用其他的弹性金属和材料。推压件44可以具有多种结构和截面。例如，除了上述结构之外，它还可以是侧向的“V”形截面、“C”形截面或者“O”形截面。
如上文所述，喷嘴24包括增大的头部34，间隔件36从头部34延伸，将喷嘴支撑在腔板30上。在一个实施例中，间隔件36是独立于喷嘴24的筒形壁，并具有相对的支撑末端，其中一个末端与围绕增大的头部34底部的环形肩部64相配合，另一个末端与腔板30上的环形肩部64相配合。间隔件36由与喷嘴24的导热性不同的材料制成，在一些成型应用中，间隔件36可以由钛、钛合金或者陶瓷等比喷嘴24的导热性低的材料制成，例如，通常是由像H13或P20钢等工具钢制成。在一些成型应用中，间隔件36可以由具有比喷嘴24更高导热性的材料制成，如铜、铍铜、黄铜、或者一些钢种。间隔件36材料的选择取决于具体的成型应用。
在注塑成型设备10的工作过程中，由于设备10中不同部件的热膨胀和收缩，歧管12和喷嘴24之间的相对位置发生改变，因此密封件42相对喷嘴24移动，带动密封件42的筒形壁52相对喷嘴24来回伸缩。推压件44对密封件42上端施加一个力，这样就在圆柱形环54的上表面和歧管12的下表面之间保持了一个密封力。推压件44被设置为，在保持合适的密封力的情况下，发生弹性变形而不损害注塑成型系统的部件。间隔件36的导热性被选择为适合密封结构40的工作。例如，如果推压件44在冷起动时被施加预负载以提供密封力，那么就需要使用比喷嘴24的导热性低的间隔件36，这样，在喷嘴24加热时，施加在推压件44上的增加的压力就小于间隔件36采用与喷嘴24相同或更高的导热性材料制造时的压力。在一些实施例中，间隔件36可以与喷嘴24整体成形，和/或使用与喷嘴24相同的材料制造。
图2图示了注塑成型设备的另一个实施例设备80，该设备具有与注塑成型设备10相似的结构和操作过程，而它们之间的不同将通过附图和下面描述而清晰。与注塑成型设备10相似，设备80包括推压件44，比如弹性件或弹簧，用于将密封件42抵靠在歧管12上。如图2所示，推压件44是一个具有“O”形截面的环，但实际上它可以具有任意多个弹簧结构。与注塑成型设备10不同，设备80的喷嘴24包括一个与喷嘴24的头部34采用相同材料整体成形的制成的环形间隔件82，而不是采用具有不同导热性的材料制成的单独的构件。设备80的喷嘴24包括一个位于头部34上的环绕喷嘴通道22上端的环形插槽或凹槽88。一个筒形推压件84插入插槽88中，该筒形推压件环绕密封件42的筒形壁52的一部分。筒形推压件84包括相对两端的支撑表面，其中一端抵靠推压件44，而相反方向的另一端抵靠插槽88一端的环形支撑肩部90。筒形推压件84可以具有比插槽88的圆周小的外围圆周，这样就在筒形推压件84和凹槽88之间形成了一个平行于熔流流动方向的间隙92，从而允许在设备80工作过程中出现的一些相对横向运动。
在一些实施例中，筒形推压件84由与喷嘴24的制造材料的导热性不同的材料制成。在一些成型应用中，筒形推压件84可以由钛、钛合金或者陶瓷这些具有比喷嘴的导热性低的材料制成。在一些成型应用中，筒形推压件84可以由铜、铍铜、黄铜或者一些钢种等具有比喷嘴的导热性高的材料制成。筒形推压件84的材料的选择取决于具体的成型应用。
在操作过程中，从开始的冷却状态到正常的工作温度，筒形推压件84和推压件44相互串联配合，以一定的密封压力将密封件42的圆柱形环54压靠在歧管12上。筒形推压件84和推压件44具有不同的热性能、以及压力响应特性，这就允许选择出匹配的组合，使得在一定温度和压力范围的条件下可以保持歧管12和密封件42的圆柱形环54之间的密封。通常，筒形推压件84基本上不会受到压力改变的影响，而且由具有比喷嘴24的材料导热性低的材料制成，从而缓和在设备80操作过程中推压件44所承受的压力范围。
虽然附图中未示出，但众所周知，歧管12可以是一个可动的歧管，其中具有一个位于歧管与喷嘴24相对的一侧的间隔件，该间隔件在歧管上施加一个朝向喷嘴24的推压力，如美国专利No.5,125,827所示，在此引入该申请作为参考。
虽然在图示和所描述的实施例中，密封件42可密封地压靠在歧管12上，并且相对喷嘴24可伸缩地安装，但是在另一些实施例中，密封件的结构可以刚好相反，那就是密封件相对歧管可伸缩地安装，与其相对运动，并可密封地抵靠在喷嘴24上。
图3和图4图示了按照本发明的注塑成型设备的另两个实施例，分别由附图标记100和110表示。参照图3，注塑成型设备100具有与注塑成型设备10相似的结构和操作过程，而它们之间的不同将通过附图和下面描述而清晰。在设备100的密封结构40中，密封件42的筒形壁52延伸过圆形柱环54的上表面，与歧管12相配合。在一些实施例中，特别是在小型的喷射歧管结构中，所要密封的歧管的横向运动是可以忽略的，筒形壁52的上端能够插入到歧管12中相应的环形插槽中。
图4图示的注塑成型设备110具有与注塑成型设备10相似的结构和操作过程，而它们之间的不同将通过附图和下面描述而清晰。在注塑成型设备110中，密封结构40由弹簧推压件114和密封件42形成一整体。筒形壁52的上端112插入歧管12上的环形插槽中，这样，密封熔化通道46的上端就与歧管熔化通道14的出口部分相重叠。如图所示的弹簧推压件114具有多个连为一体的同心环，每个都具有“U”形或“C”形截面。然而，推压件还可以采用许多其它不同的结构，包括，美国专利No.5,125,827中的“V”形截面。在设备110中，弹簧推压件114直接抵靠在歧管12和喷嘴24上。在使用中，弹簧推压件114可以发生变形，以允许筒形壁52相对喷嘴24运动，从而补偿歧管12和喷嘴24之间竖直方向的位置改变。
图5示出根据本发明另一实施例的注塑成型设备120，其具有与注塑成型设备10相似的结构和操作过程，而它们之间的不同将通过附图5和下面描述而清晰。与注塑成型设备10相似，设备120包括弹性或弹簧推压件44，用于将密封件42压靠在歧管12上。推压弹簧44可以是任何多个上面提到的弹簧结构。
与注塑成型设备10不同，设备120的推压密封件42具有一个非扁平或非平面的上表面122。更具体的，上表面122是一个具有一定半径的球状或圆顶状的形状。在进一步的实施例中，上表面122还可以具有圆锥形状。在图5所示的本发明的实施例中，冷却状态下的歧管12具有平坦的下表面124，该下表面124与推压密封件42的上表面122相接触。然而，当在一种注塑成型的高温高压的苛刻工作环境下，整个歧管12发生弯曲时，非平面的推压密封件42的上表面122还具有优势。在这样的成型条件下，在与歧管相流通的多个喷嘴24中，每个喷嘴之间所需的密封力都可能不同，这是因为在高温高压的操作环境下歧管可以形成稍微凸起和/或凹陷的下表面。因此，每个喷嘴24可能需要不同的密封力，以保证它们每一个都与歧管12密封连接，这由非平面的推压密封件42的上表面122来调节。
另外，如图5和图6所示，设备120可以包括一个喷嘴口密封件126，用于限制喷嘴向浇口128的热膨胀。喷嘴口密封件126还提供对整个喷嘴24的附加支撑。
图6示出根据本发明又一实施例的注塑成型设备130，其具有与注塑成型设备10相似的结构和操作过程，而它们之间的不同将通过附图6和下面描述而清晰。与注塑成型设备10相似，设备130包括弹性或弹簧推压件44，用于使密封件42抵靠住歧管12。推压弹簧44可以采用任何多个上述弹簧结构。与注塑成型设备10不同，歧管12包括一歧管密封插件132，其位于每个歧管熔化通道出口处和与每个喷嘴24的推压密封件42的相接触的接触面上。另外，如针对图5的描述，设备130的推压密封件42具有非扁平或非平面的上表面122。更具体的，上表面122是一个具有一定半径的球状或圆顶状形状。上表面122还可以具有圆锥形状。歧管密封插件132具有非扁平或非平面的下表面134，与推压密封件42的上表面122相应配合。
在本文所述的所有的注塑成型系统中，无论是在冷还是热的条件下，由弹簧推压件44提供的密封力施加在推压密封件42上。在很宽的工作条件范围下，包括高温或低温环境，弹簧推压件44保证推压密封件42与歧管12的永久连接。另外，弹簧推压件44还防止了由于歧管12弯曲在歧管的接触面上出现了较宽缝隙所造成的每个喷嘴24的局部泄漏。另外，当在喷嘴24与歧管12的接触面出现较宽缝隙时，如图5和图6中描述的推压密封件42的上表面122和如图6描述中的歧管密封插入件132提供了防止泄漏的附加保护。
在本文所述的所有的注塑成型系统中，由弹簧推压件44所提供的密封力只作用在推压密封件42上而不是作用在整个喷嘴24上。只有推压密封件42抵住歧管12，因为推压密封件42在喷嘴熔化通道22内可伸缩，因此在操作条件变换时能够沿纵向自由滑动。
在本申请所公开的内容的前题下，本领域的技术人员可以在本发明的实施过程中作出许多显而易见的改变和变化，而不脱离本申请权利要求所要求包括的范围。因此，本发明的范围由下明的权利要求所确定。
Claims (18)
1.一种注塑成型设备，包括：
一歧管件，其具有歧管熔化通道，用于通过所述歧管熔化通道的出口输送可成型材料的熔流；
一喷嘴件，其具有喷嘴熔化通道，用于将熔流输送到型腔；
一位于所述歧管件与所述喷嘴件之间的密封件，所述密封件具有密封熔化通道，所述密封熔化通道的第一端连接所述歧管熔化通道，第二端连接所述喷嘴熔化通道，用于从所述歧管熔化通道接收熔流并将熔流输送到所述喷嘴熔化通道；
一推压件，其不依赖于喷射压力，与所述喷嘴件和所述密封件接触，使所述歧管件和所述密封件之间保持持续的密封压力。
2.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件和所述推压件被分别形成。
3.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件和所述推压件被连接成一体。
4.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件可伸缩地连接在所述喷嘴件上。
5.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述推压件包括第一和第二推压件，它们相互配合，将所述密封件抵靠在所述歧管件上，所述第一和第二推压件具有不同的压力响应特性。
6.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述推压件包括一弹簧件。
7.如权利要求6所述的注塑成型设备，其特征在于：所述弹簧件具有预负载，以便在所述设备处于起动温度时提供密封压力。
8.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件相对于所述歧管件和所述喷嘴件之中的一个可移动。
9.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件包括一个从圆柱形环延伸的筒形壁，所述筒形壁至少部分插入所述喷嘴熔化通道内。
10.如权利要求9所述的注塑成型设备，其特征在于：所述推压件位于所述喷嘴的喷嘴顶部的上表面和所述密封件的所述圆柱形环之间。
11.如权利要求1所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件具有非平面的上表面。
12.如权利要求11所述的注塑成型设备，其特征在于：所述歧管件还包括一歧管密封插件，所述歧管密封插件具有与所述密封件的非平面上表面相配合的非平面表面。
13.一种注塑成型设备包括：
一歧管，所述歧管具有歧管熔化通道，用于接收可成型材料熔流；
一具有喷嘴熔化通道的喷嘴；
一密封件，该密封件具有位于所述歧管熔化通道和所述喷嘴熔化通道之间的密封熔化通道，用于将熔流从所述歧管熔化通道输送到所述喷嘴熔化通道；
一推压件，在所述喷嘴和所述密封件之间定位，所述密封件具有延伸进喷嘴熔化通道的一部分，所述推压件连续地推压所述密封件使其靠着所述歧管，以提供所述密封件与所述歧管之间的密封接触，从而在所述歧管熔化通道和所述喷嘴熔化通道之间保持一密封的熔化通路。
14.如权利要求13所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件相对所述歧管和所述喷嘴可滑动。
15.如权利要求14所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件在所述喷嘴熔化通道内可伸缩。
16.一种注塑成型设备，包括：
一歧管，其具有歧管熔化通道，用于接收可成型材料熔流；
一喷嘴，其具有喷嘴熔化通道和顶部；
一密封件，其具有位于所述歧管熔化通道和所述喷嘴熔化通道之间的密封熔化通道；
一推压件，其与所述顶部存在第一接触，与所述密封件之间存在第二接触，从而在所述喷嘴密封件和所述歧管之间提供密封力。
17.如权利要求16所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件包括从圆形环延伸的筒形壁，并且所述推压件的第二接触是与所述圆形环的表面。
18.如权利要求17所述的注塑成型设备，其特征在于：所述密封件的筒形壁在所述喷嘴熔化通道内可伸缩。
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