CN1646292B - 具有加热头部的注射喷嘴 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于注塑装置的注射喷嘴(14)。该注射喷嘴包括整体式喷嘴，所述整体式喷嘴具有圆柱形头部(24)、主体部分(26)和贯穿它们的喷嘴熔体通道，所述头部具有基本上恒定的外径。头部(24)具有头部外表面(24a)。头部(24)可与处于比头部(24)更低的温度下的注塑装置部件相接触。主体部分(26)具有主体部分外表面(26a)。在头部外表面(24a)和主体部分外表面(26a)中形成有螺旋形沟槽(50)。在该沟槽(50)中设有加热线(42)。加热器(40)围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热喷嘴熔体通道(28)中的熔体，所述头部和所述主体部分沿纵向方向延伸，所述头部的横截面大于所述主体部分的横截面。
Description
发明领域
本发明涉及用于注塑装置的注射喷嘴，更具体地涉及一种具有绕线式加热器的注射喷嘴。
发明背景
已经知道了一种用于热流道注塑装置的喷嘴，其包括可传热的主体部分、可传热的头部以及加热器。通常来说，头部具有第一直径，主体部分具有小一些的第二直径。头部和主体部分之间的过渡区域为台肩。喷嘴的头部通常安放在集料管本体上，使得喷嘴可接受来自集料管本体的流道中的熔体。通常来说，该台肩靠在隔块上，而隔块又靠在包含有多个模腔的模体上。模体通常保持在比喷嘴温度低很多的温度下，以便冷却和固化模腔内的熔体。
用于喷嘴的加热器的形式可以是缠绕在主体部分上的导线。加热器通常并不缠绕在头部上。然而，喷嘴会通过头部和模体之间经由隔块的接触而将热量传递到模体中，因而丧失了一部分热量。结果，头部内的熔体温度低于喷嘴长度上其它一些点处的熔体的温度。通常优选使熔体在喷嘴的长度上具有尽可能均匀的温度，这是因为这样便可降低使喷嘴较热部分中的熔体偶发性燃烧或以其它方式受损的危险，或者降低了使熔体过度冷却的危险，这种过度冷却会使喷嘴较冷部分中的熔体产生流动困难。
已经提出了一些喷嘴来提高头部内的熔体温度。例如，美国专利No.44771164公开了一种喷嘴，其具有主体部分以及与该主体部分相连的单独的头部。加热线沿着主体部分的长度缠绕，这一长度部分包括了靠近其顶端的部分。然后将该头部连接到主体部分上，覆盖了绕线式加热器的一部分。这样，加热器便能够加热主体部分的顶端中的一部分喷嘴熔体通道。
然而，一直需要有一种具有改进的加热系统的喷嘴。
发明概要
在第一方面中，本发明涉及一种用于注塑装置的注射喷嘴。该注射喷嘴包括整体式喷嘴，所述整体式喷嘴具有圆柱形头部、主体部分和贯穿它们的喷嘴熔体通道，所述头部具有基本上恒定的外径。头部和主体部分相互连接并一起限定了喷嘴熔体通道。所述头部和主体部分相互连接，头部具有头部外表面。在使用中，头部可与处于比所述头部更低的温度下的注塑装置部件相接触。主体部分具有主体部分外表面。在头部外表面和主体部分外表面中形成有螺旋形沟槽。在该螺旋形沟槽中设有加热器。该加热器围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热喷嘴熔体通道中的熔体，其中，所述头部和所述主体部分沿纵向方向延伸，所述头部的横截面大于所述主体部分的横截面。
一种用于注塑装置的注射喷嘴，包括：整体式喷嘴，所述喷嘴具有圆柱形头部，主体部分和贯穿它们的喷嘴熔体通道，所述头部和主体部分相互连接，在使用中所述头部可与处于比所述头部更低的温度下的注塑装置部件相接触，所述头部具有基本上恒定的外径，其中所述头部具有头部外表面，所述主体部分具有主体部分外表面，在所述头部外表面和所述主体部分外表面内形成有螺旋形沟槽；和位于所述螺旋形沟槽中的加热器，其中所述加热器围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热所述喷嘴熔体通道中的熔体，其特征在于，所述沟槽具有一沟槽深度，过渡处的沟槽深度从头部到主体部分逐渐增加。
在第二方面中，本发明涉及一种包括有至少一个上述注射喷嘴的注塑装置。所述注塑装置包括：集料管本体，所述集料管本体形成有至少一个从中穿过的流道，所述流道处于熔体源的下游并与熔体源流体式相通，至少一个注射喷嘴，所述至少一个注射喷嘴包括圆柱形头部、主体部分和加热器，其中，所述头部和主体部分是整体式的，所述头部和主体部分相互连接，所述头部和主体部分一起限定了喷嘴熔体通道，所述头部具有头部外表面，在使用中所述头部可与处于比所述头部更低的温度下的注塑装置部件相接触，所述主体部分具有主体部分外表面，在所述头部外表面和所述主体部分外表面内形成有沟槽；所述加热器位于所述沟槽中，所述加热器围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热所述喷嘴熔体通道中的熔体，所述头部和所述主体部分沿纵向方向延伸，所述头部具有基本上恒定的外径并且所述头部的横截面大于所述主体部分的横截面。
附图简介
为了更好地理解本发明并更清楚地显示如何实施本发明，下面将借助于示例并参考附图来进行介绍，在图中：
图1是具有根据本发明第一实施例的喷嘴的注塑装置的剖视图；
图2是图1所示一个喷嘴的放大侧视图；
图3是图2所示喷嘴的正视图；
图4是加热器元件在安装到图2所示喷嘴上之前的侧视图；
图5是图2所示喷嘴在安装图4所示加热器元件之前的侧视图；和
图6是图2所示喷嘴的一种变型的放大侧视图。
发明的详细描述
参见图1，图中显示了注塑装置10，其具有集料管本体12、多个根据本发明第一实施例的喷嘴14，并且具有模体16。集料管本体12具有多条流道18，其从入口20延伸穿过集料管本体12而到达多个出口22处。集料管本体12可包括用于加热流道18中的熔体的加热器23。
参见图2。各喷嘴14具有头部24和主体部分26，它们例如通过从单件材料中机加工出来而整体地连接在一起。头部24可以是大致圆柱形的，并具有直径D1。头部的外表面显示为24a。
与头部24一样，主体部分26也可以是大致圆柱形的，并具有直径D2。头部24的直径D1大于主体部分26的直径D2。主体部分26的外表面显示为26a。
在头部24和主体部分26为圆柱形的那些实施例中，纵向轴线CL在头部24和主体部分26的中心处纵向地延伸。
头部24包括有台肩27，其在头部24和主体部分26的外表面24a和26a之间以任何适当的角度延伸。台肩27例如可以垂直于头部24和主体部分26的外表面24a和26a。
台肩27包括用于容纳隔块38的隔块承座27a。隔块38将喷嘴14与模体16隔开。隔块38可由任何绝热材料如钛制成，以便阻止喷嘴14和模体16之间的热传递。
如图1所示，喷嘴熔体通道28穿过头部24和主体部分26，其从头部24中的入口30延伸到主体部分26中的出口32。头部24靠在集料管本体12的表面上，集料管流道的一个出口22与喷嘴熔体通道28的入口30相通。喷嘴熔体通道28可大致处于头部24和主体部分26的纵向中心，即熔体通道28可大致沿着轴线CL延伸。或者，喷嘴熔体通道28可以完全地或部分地偏离轴线CL。
参见图1，模体16包括多个其中可形成注塑件的模腔34。各模腔34通过与喷嘴14之一的出口32相通的浇口36来接受熔体。模体16可通过流经多个冷却通道37的流体来冷却，以便使模腔34中的熔体固化，从而形成了注塑件(未示出)。
参见图2和3，各喷嘴14包括缠绕在头部24和主体部分26上的加热器40。加热器40可包括加热线42，其从电源(未示出)中延伸到头部24上的进入点44处，并且围绕着头部24和主体部分26到达主体部分26上的最低点46。加热线42自身从最低点46处往回折， 并大致沿着围绕着喷嘴14向下到最低点46的路径而围绕着主体部分26和头部24往回向上延伸。导线42从离开点48处离开头部26，并可往回延伸到电源中。离开点48可位于喷嘴14的头部24上的进入点44的附近。
如美国专利No.4945630所示，通过由一件整体式材料来制出头部24和主体部分26，从加热器40到熔体通道28的热传递将优于头部和主体部分是单独零件的情况。当头部和主体部分是单独零件时，配合面被较小的气隙隔开，该气隙虽然较小，但却可用作绝热体，并因此降低了加热器和熔体通道之间的传热效率。
应当注意的是，加热器40的进入点44和离开点48也可设置在喷嘴14上的除头部24以外的位置。例如，进入点44和离开点48可位于主体部分20上。此外，进入点44和离开点48可相互间隔开任何所需的距离，而不是相互间并置。例如，进入点44可设在头部24上，而离开点48可设在主体部分26上。
此外，加热器40可沿着足以加热喷嘴熔体腔28内的熔体的任意路径而缠绕在喷嘴14上。因此，并不必采用大致螺旋形的路径。
来看图4。加热线42通过电阻与从中流过的电流的相互作用而产生了热量。加热线42被用作加热线42周围的绝缘体的外皮43所覆盖。一般来说，加热线所产生的热量取决于其长度。如果其它变量相同的话，例如流经长、短导线的电流相同的话，那么较长的加热线会发出比较短的加热线更多的热量。
加热线42可围绕着其一部分或整个长度来卷绕，以便调节发散到喷嘴14的不同部分中的热量。给定线长的卷绕加热线42可以产生比相同线长的未卷绕线更多的热量。其原因是，给定线长的卷绕线42具有比给定线长的未卷绕线更多的导线。
参见图5。用于容纳加热器40的沟槽50在头部24和主体部分26的外周上延伸，其可构造成大致螺旋形的。沟槽50始于进入点44处，并围绕着喷嘴头部24和主体部分26螺旋式地向下延伸到U形 部分51中，在这里加热线42自身在最低点46处往回折。沟槽50从U形部分51中围绕着头部24和主体部分26往回向上延伸到离开点48，加热线42在此处离开头部24。沟槽50中的从进入点44延伸到U形部分51的部分和从U形部分52延伸到离开点48的部分并不必恒定地相互间偏开。
沟槽50和加热器40可具有沿着喷嘴14的长度为变化的卷绕密度。例如，沟槽50的第一部分52可具有沟槽50和加热器40的连续卷绕部分靠近在一起的结构。这种较高的卷绕密度导致了有更多的生成热量被传递到喷嘴熔体通道28的相邻部分中。还可设置第二部分54，其中沟槽50和加热器40的连续卷绕部分相隔得比较远，使得更少的热量会传递到喷嘴熔体通道28的相邻部分中。在出口32处或其附近，第三部分56可具有比第二部分54更大的卷绕密度，使得有更多的热量传递到喷嘴熔体通道28的相邻部分中。
与如美国专利No.5266023(Renwick)所示的加热器40位于头部内的结构相比，通过将加热器40定位在头部24的外周上，加热器40在头部24上的长度将增加。已经进行了对比试验来比较具有缠绕在头部24外周上的加热器的喷嘴14以及具有与如美国专利No.5266023所示类似的嵌入在头部中的加热器的喷嘴的性能。试验包括测量两个喷嘴(即喷嘴14和具有嵌入式加热器的喷嘴)的头部中的熔体通道的温度。温度测量表明，与具有嵌入式加热器的结构相比，将加热器40定位在头部24的外周上可以提高熔体的温度。令人惊奇的是，温度测量表明，即使头部24上的加热器的整体长度与嵌入在对比喷嘴的头部中的加热器40的整体长度相同，情况也是一样的。为了使加热器40的整体长度与嵌入式加热器的一样长，加热器40在头部24上的卷绕圈数较少，然而加热器40仍能将较嵌入式加热器更多的热量传递到熔体通道中。
沟槽50可通过凹槽部分60而从头部24过渡到主体部分26中。凹槽部分60是通过铣削或其它方式在喷嘴14中加工出的凹槽，其穿 过头部24进入到主体部分26中。凹槽部分60可以任何适当的方式在头部24和主体部分26之间延伸。凹槽部分60可在头部24和主体部分26之间以任何适当的角度延伸，或者直接地纵向延伸。作为另一种选择，凹槽部分60可在头部24和主体部分26之间围绕着它们螺旋式地且纵向向下地延伸。在图2所示的头部24和主体部分26被横向台肩27间隔开的实施例中，凹槽部分60具有进入到头部24的表面内的一定深度，其从头部24的外周上的沟槽50的深度DEP1开始增加，一直到达到深度DEP2为止。在深度DEP2处，凹槽部分60与头部24和主体部分26的轴线CL径向地间隔开，其间隔量与沟槽50沿着主体部分26的部分的间隔量相同。
在另一实施例(未示出)中，沟槽50制成为可容纳加热线42的从进入点44延伸到最低点46的部分以及从最低点46延伸到离开点48的部分。在该实施例中，加热线42的这些部分在沟槽50内并排设置，或者它们设置成一个处于另一个之上，即其中一部分加热线42在沟槽50中覆盖在另一部分上。
参见图6，图中显示了作为图2所示喷嘴14的一种变型的喷嘴14′。应当注意的是，在图6所示的实施例中，与图2所示实施例中相似的零件采用相同的标号来表示。喷嘴14′具有处于头部24′上的外表面24a′和主体表面26′上的外表面26a′之间的台肩27′。台肩27′在外表面24a′和26a′之间倾斜地延伸，而不是与它们垂直。在头部24′和主体部分26′为大致圆柱形的所示实施例中，台肩27′的形状为大致圆锥形。台肩27′具有用于容纳隔块38′的承座27a′，而隔块38′用于将喷嘴14′与模板16隔开。喷嘴14′包括加热器40′，其可包括电阻式加热线42′，该加热线42′围绕着头部24′和主体部分26′而卷绕于沟槽50′中。
参见图1。喷嘴14可包括可选的阀针62。阀针62可通过促动器64而在喷嘴熔体通道28中运动。或者，阀针62可以是固定的。或者，喷嘴14可以是热浇口，因此不包括阀针。
在使用中，熔体从熔体源(未示出)中流出，经由入口20、流道18、喷嘴熔体通道28和浇口36，并流入到熔体腔34中。
可以理解，喷嘴14可用于不同于图1所示的注塑装置的结构中。例如，喷嘴14可用于具有单模腔的注塑装置中。喷嘴14也可用于具有多个集料管本体12的共注塑装置中。喷嘴14还可用于叠箱造型机中。
在上文中已经介绍了头部和主体部分例如可通过从单件材料中机加工出来而整体式地连接在一起。或者，头部和主体部分也可由两个或多个相连在一起的零件制成。优选在这些零件之间加入传热材料，并覆盖位于加热器和喷嘴熔体通道之间的任何配合面。该传热材料优选基本上占据了任意对配合面之间的任何间隙，并且用作它们之间的热桥，以便降低它们之间的传热效率损耗。
或者，头部和主体部分可以是两个单独的零件，它们并不如上所述地整体式连接在一起。
虽然上述描述构成了优选实施例，然而可以理解，在不脱离所附技术方案的实际意义的前提下，可以对本发明进行多种变更和修改。
Claims (8)
1.一种用于注塑装置的注射喷嘴，包括：
头部和主体部分，所述头部和主体部分相互连接，所述头部和主体部分一起限定喷嘴熔体通道，
所述头部大致圆柱形，并且具有基本上恒定的外径，其中所述头部具有头部外表面，在使用中所述头部可与处于比所述头部更低的温度下的注塑装置部件相接触，所述主体部分具有主体部分外表面，在所述头部外表面和所述主体部分外表面内形成有螺旋形沟槽；和
位于所述螺旋形沟槽中的加热器，其中所述加热器围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热所述喷嘴熔体通道中的熔体，
其中，所述头部和所述主体部分沿纵向方向延伸，所述头部的横截面大于所述主体部分的横截面。
2.根据权利要求1所述的注射喷嘴，其特征在于，所述头部包括台肩，所述台肩从所述头部外表面延伸到所述主体部分外表面上，其中，所述台肩通过由绝热材料制成的隔块与模体隔热。
3.根据权利要求1所述的注射喷嘴，其特征在于，所述加热器包括加热线，其中至少一部分所述加热线是卷绕式的。
4.根据权利要求1所述的注射喷嘴，其特征在于，所述沟槽围绕所述头部和主体部分的外围延伸，其中所述头部的直径大于所述主体部分的直径。
5.一种用于注塑装置的注射喷嘴，包括：
头部和主体部分，所述头部和主体部分相互连接，所述头部和主体部分一起限定喷嘴熔体通道，
所述头部大致圆柱形，并且具有基本上恒定的外径，在使用中所述头部可与处于比所述头部更低的温度下的注塑装置部件相接触，其中所述头部具有头部外表面，所述主体部分具有主体部分外表面，在所述头部外表面和所述主体部分外表面内形成有螺旋形沟槽，该沟槽具有在所述头部和所述主体部分之间延伸的凹槽部分；和
位于所述螺旋形沟槽中的加热器，其中所述加热器围绕所述头部和主体部分的外周延伸以加热所述喷嘴熔体通道中的熔体，
其特征在于，所述沟槽具有一沟槽深度，过渡处的沟槽深度从头部到主体部分逐渐增加。
6.根据权利要求5所述的注射喷嘴，其特征在于，所述头部包括台肩，所述台肩从所述头部外表面延伸到所述主体部分外表面上，其中，所述台肩通过由绝热材料制成的隔块与模体隔热。
7.根据权利要求5所述的注射喷嘴，其特征在于，所述加热器包括加热线，其中至少一部分所述加热线是卷绕式的。
8.根据权利要求5所述的注射喷嘴，其特征在于，所述沟槽围绕所述头部和主体部分的外围延伸，其中所述头部的直径大于所述主体部分的直径。
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