KR102070461B1 - 미세간극 시일을 갖는 밸브게이트 실린더와 하우징 - Google Patents

미세간극 시일을 갖는 밸브게이트 실린더와 하우징 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가소제통 수납수단을 갖는 상부 고정판; 가소제통의 용융물이 들어가는 용융물 분배채널을 갖는 용융물 분배 매니폴드를 지지하는 매니폴드 고정판; 상기 상부 고정판과의 사이에 매니폴드 고정판을 지지하도록 위치하고, 상기 용융물 분배채널과 연결되어 몰드 안으로 용융물을 사출하는 사출노즐을 끼우기 위한 형판; 상기 사출노즐 안으로 뻗고, 용융물의 흐름을 허용하는 개방위치와 용융물의 하름을 차단하는 폐쇄위치 사이로 축방향으로 움직이는 밸브스템; 및 상기 개방위치와 폐쇄위치 사이로 밸브스템을 움직이고, 피스톤이 들어있는 실린더를 갖는 액튜에이터;를 포함하는 사출성형기에 관한 것이다. 밸브스템은 피스톤에 연결되어 있고, 피스톤은 원통형 측벽을 가지며, 실린더와 피스톤은 실린더의 상부 챔버와 하부챔버 사이로 피스톤의 측벽을 따라 미세간극 시일이 형성된다.

Description

미세간극 시일을 갖는 밸브게이트 실린더와 하우징{VALVE GATE CYLINDER AND HOUSING WITH MICROGAP SEAL}
본 발명은 사출성형 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 미세간극 피스톤 시일을 갖는 밸브게이트 실린더와 하우징에 관한 것이다.
대형 부품을 만들기 위한 사출성형기는 일반적으로 몰드에 용융물을 빨리 채우기 위해 용융물의 유량이 커야 한다. 이를 위해 핫러너 몰드 노즐을 사용했는데, 가소제통에서 몰드 안으로의 용융물 사출을 제어하는데 밸브게이트 노즐을 사용한다. 밸브게이트의 종류는 아주 많고, 용융물의 흐름을 허용하는 개방위치와 그 흐름을 차단하는 폐쇄위치 사이에서 밸브스템을 축방향으로 작동시키는데 보통 유압이나 공압을 이용한다. 밸브게이트 자체는 일반적으로 밸브스템을 움직이는데 피스톤-실린더 배열을 이용한다.
몰드 내부의 높은 작동온도 때문에(흔히 용융물 온도는 300~400℃이고, 몰드 온도는 100~200℃임), 피스톤과 실린더는 용융물 채널에서 떨어져 있으며, 이런 채널은 용융물이 흐르기 때문에 높은 온도를 갖는다. 피스톤과 실린더가 용융물이 흐르는데 필요한 고온에 노출되면 피스톤 밀봉링이 고장나기 쉽다. 이때문에 실린더-피스톤과 사출기의 간격을 유지하거나 일종의 단열이 필요하다. 당업자라면 알 수 있듯이, 실린더와 피스톤을 사출기에서 멀리 두면 이상적인 몰드 구성보다 더 대형화된다. 또, 밸브스템이 고장나기 쉽고 필요한 것보다 더 크게될 수밖에 없다.
피스톤-실린더 구조의 밀봉을 개선하는 다양한 밸브게이트가 1980년 7월 22일자 Fernandez의 미국특허 4,213,751과, 2008년 12월 23일자 Jenko의 미국특허 7,467,941과, 2003년 4월 29일자 Jenko의 6,555,044 및 1997년 6월 3일자의 Whisenhunt의 5,635,227에 소개되어 있다.
이들 모두 피스톤-실린더 구조 내부에 시일을 여러가지 방법으로 배치한다. 대부분의 시일은 높은 작동온도 때문에 용융물분배 매니폴드내의 용융물 채널과 사출기에서 떨어져 있고, 피스톤-실린더는 이런 작동열은 물론 심지어 저온에 대해서도 단열되어야 한다. 주지하는 바와 같이, 열이 지나치게 높으면 피스톤 시일이 고장나기 쉽다.
주철 피스톤링과 같은 고온 밀봉기구를 사용해 고온 채널 가까이에 피스톤과 실린더와 시일을 배치하는 다른 시도도 있었다. 그러나, 이런 주철 밀봉링은 누수율이 아주 높다. 일반적으로 밀봉링은 조립을 위해 벌어지는 구조이기 때문에 시일의 한쪽에서 다른쪽으로 압축공기가 지나가기 쉽다. 이런 문제점을 해결하는 주철 밀봉링의 일례가 1989년 5월 23일자 Brown의 미국특허 4,832,593에 소개되었다. 여기서는 이 문제를 해결하기 위한 다른 해결법도 배경기술에서 소개하고 있다.
이런 종래의 모든 해결책은 정기점검이나 교체를 위해 시일에 접근하기가 상당히 어렵고, 게이트밸브는 물론 게이트밸브를 고정하는 매니폴드의 모든 부분들을 분해해야만 한다. Jenko의 '044 특허에서는 지지판을 분리하도록 하여 이런 어려움을 해결하고자 하지만, 여전히 실린더를 분리해야만 밸브에 접근할 수 있다. 이 특허는 실린더 내부의 작동온도를 낮춰 좀더 저렴한 시일을 좀더 장기간 사용하도록 하는 다른 방법도 제시하고 있다.
또, 실린더 온도를 작동온도 밑으로 내리기 위해 냉각채널을 사용하는 경우도 있다. 이런 냉각채널은 구조를 더 복잡하게 하여 제작비용의 상승요인이 되기도 한다. 또, 냉각채널은 고장나기 쉽고, 냉각채널에 미네랄이 쌓이면 냉각효과도 떨어진다. 조작자가 냉각시스템을 작동시키지 않는 문제가 생길 수도 있다. 예컨대, PEEK를 사출할 때 180℃ 정도의 몰드 온도와 400℃ 정도의 용융물 온도가 필요하다. Viton™ 시일과 같은 탄성 시일은 이런 온도에 반복적으로 노출되면 수축되어 고장난다. 또, 이런 시일에 사용되는 윤활유도 시일을 약화시킨다. 일반적으로 고체적 몰드는 연간 4~5백만번의 사출사이클로 동작한다. 이 경우, 시일이 몰드의 약점이 되어, 시일의 고장이나 윤활유의 열화 때문에 사출성형기 자체가 상당시간 정지하기도 한다.
어떤 경우에는 냉각채널과 냉가용 파이프를 연결하여 실린더의 시일과 윤활유를 열화온도 밑으로 유지하고 수개월 내지 수년 동안 작동수명을 보장하도록 냉각하기도 한다. 그러나, 냉각을 해도 시일은 노화하고 마모되며 윤활유는 분산되어 유지보수 문제나 고장 문제를 일으킨다. 다른 문제는 냉각수와 같은 냉매로 인해 냉각파이프 내부에 녹이나 오염물이나 칼슘이나 기타 미네랄이 쌓여 막히거나, 조작자의 부주의 때문에 냉각이 되지 않는 경우도 있다. 예컨대, 최대 작동온도가 200℃ 이상인 플로오로엘라스토머 시일을 단기간동안 사용할 수 있다. 대부분의 핫러너 매니폴드의 작동온도는 200~400℃이다. 기존의 밸브스템 실린더는 냉각되지 않으면 이런 시일의 고장 때문에 오작동한다.
본 발명의 목적은 종래에 비해 작동온도에 덜 민감하거나, 실린더-피스톤을 사출기에서 떨어뜨려 둘 필요가 없으며 유지관리 조건이 개선된 사출성형기에 사용할 게이트밸브를 제공하는데 있다.
발명의 요약
본 발명은, 가소제통 수납수단을 갖는 상부 고정판; 가소제통의 용융물이 들어가는 용융물 분배채널을 갖는 용융물 분배 매니폴드를 지지하는 매니폴드 고정판; 상기 상부 고정판과의 사이에 매니폴드 고정판을 지지하도록 위치하고, 상기 용융물 분배채널과 연결되어 몰드 안으로 용융물을 사출하는 사출노즐을 끼우기 위한 형판; 상기 사출노즐 안으로 뻗고, 용융물의 흐름을 허용하는 개방위치와 용융물의 하름을 차단하는 폐쇄위치 사이로 축방향으로 움직이는 밸브스템; 및 상기 개방위치와 폐쇄위치 사이로 밸브스템을 움직이고, 피스톤이 들어있는 실린더를 갖는 액튜에이터;를 포함하고, 밸브스템은 피스톤에 연결되어 있고, 피스톤은 원통형 측벽을 가지며, 상기 실린더와 피스톤은 실린더의 상부 챔버와 하부챔버 사이로 피스톤의 측벽을 따라 미세간극 시일이 형성되는 크기를 갖는 사출성형기를 제공한다.
피스톤과 실린더 사이의 미세간극 시일의 폭이 10㎛ 미만일 수 있다.
또, 상부 고정판에서 시작해 매니폴드 고정판을 관통하는 보어가 형성되고, 이 보어에 상기 액튜에이터가 배치될 수 있다.
또, 실린더의 챔버가 밀폐 상단부와 개방 하단부를 갖는 챔버하우징 안에 제공되고; 상기 하단부를 막는 하우징캡을 더 포함하며, 이 하우징캡과 피스톤의 밑면 사이에 하부 챔버가 형성되며; 상기 밸브스템이 관통하는 스템보어가 상기 하우징캡에 형성될 수 있다.
또, 챔버하우징에 압축공기를 상부 챔버에 출입시키는 제1 공기로가 있고; 상기 하우징캡에는 압축공기를 하부 챔버에 출입시키는 제2 공기로가 있을 수 있다.
또, 챔버하우징의 하단부와 하우징캡 사이에 링을 배치하고; 하우징캡에는 링 안으로 뻗는 돌출부가 있으며; 링과 돌출부 사이에 제2 미세간극 시일이 형성될 수 있다.
또, 용융물 분배채널이 밸브스템의 축선에 직각인 제1 채널과 밸브스템과 동축인 제2 채널을 갖고; 밸브스템이 통과하는 스템보어가 용융물 분배 매니폴드에 형성되고, 이 스템보어를 통해 밸브스템이 제2 채널 안으로 들어가 사출노즐까지 뻗을 수 있다.
또, 밸브스템과 스템보어 사이에 제3 미세간극 시일이 형성될 수 있다.
또, 피스톤이 상부 돌출부와 보스캡을 갖고, 밸브스템의 스토퍼를 수용하는 시트가 상기 상부 돌출부에 달려있으며, 상기 보스캡은 상부 돌출부 내부에서 상기 스토퍼를 둘러싸고; 상기 밸브스템이 상부 돌출부 안에서 움직이게 지지될 수 있다.
또, 피스톤의 측벽이 매끈한 것이 좋다.
또, 피스톤의 측벽의 표면에 하나 이상의 홈이 형성될 수 있다.
또, 밸브스템이 통과하는 실린더보어가 상기 실린더에 형성되고, 밸브스템이 실린더보어를 통해 실린더 밖으로 뻗을 수 있다.
본 발명은 또한 용융물을 몰드 안으로 사출하기 위한 사출노즐이 달린 사출성형기에 사용하는 밸브게이트를 제공한다. 이 밸브게이트는 용융물이 흐를 수 있는 개방위치와 용융물의 흐름을 차단하는 폐쇄위치 사이를 축방향으로 움직일 수 있고, 사출노즐 안까지 뻗는 밸브스템; 및 개방위치와 폐쇄위치 사이로 밸브스템을 움직이고, 피스톤이 들어있는 실린더를 갖는 액튜에이터;를 포함한다. 밸브스템은 피스톤에 연결되어 있고, 피스톤은 원통형 측벽을 가지며, 상기 실린더와 피스톤은 실린더의 상부 챔버와 하부챔버 사이로 피스톤의 측벽을 따라 미세간극 시일이 형성되는 크기를 가지며; 미세간극 시일의 폭이 10㎛ 미만이고; 실린더의 챔버가 밀폐 상단부와 개방 하단부를 갖는 챔버하우징 안에 제공되고; 상기 하단부를 하우징캡으로 막아, 하우징캡과 피스톤의 밑면 사이에 하부 챔버가 형성되며; 상기 밸브스템이 관통하는 스템보어가 상기 하우징캡에 형성되고; 상기 챔버하우징의 하단부와 하우징캡 사이에 링이 배치되며; 이 링의 내부까지 뻗는 돌출부가 하우징캡에 형성되고; 상기 링과 돌출부 사이에 제2 미세간극 시일이 형성될 수 있다.
또, 피스톤이 상부 돌출부와 보스캡을 갖고, 밸브스템의 스토퍼를 수용하는 시트가 상기 상부 돌출부에 달려있으며, 상기 보스캡은 상부 돌출부 내부에서 상기 스토퍼를 둘러싸고; 상기 밸브스템이 상부 돌출부 안에서 움직이게 지지될 수 있다.
또, 피스톤의 측벽의 표면에 하나 이상의 홈이 형성될 수 있다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 사출성형기의 단면도;
도 2는 도 1의 사출성형기에 사용되는 밸브게이트의 전개사시도;
도 3은 도 2의 밸브게이트의 부분파단 전개도;
도 4는 본 발명에 따른 미세간극 시일을 보여주는 도 1의 일부분의 상세단면도.
도 1은 본 발명의 밸브게이트를 적용한 사출성형기의 일례를 보여준다. 이 사출성형기(10)의 상부 고정판(20)에 가소제통과 노즐(40)의 수납수단(30)이 있다. 가소제통과 그 노즐(40)은 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다. 수납수단(30)은 용기나 개구부나 기타 접근구역을 포함하고, 이런 수납수단을 통해 노즐(40)을 녹여 분배 매니폴드(60)의 분배채널(50)에 보낼 수 있다. 분배 매니폴드(60)는 매니폴드 고정판(70)을 통해 사출성형기(10)에 지지된다. 끝으로, 형판(80)은 사출기(90)를 끼우는 크기를 갖는다. 사출기(90)는 용융물 분배채널(50)에 연결되어 가소제 노즐(40)로부터 용융물을 받는데, 용융물은 채널(50)을 통해 사출기(90)에 들어간다. 매니폴드 고정판(70)은 형판(80)과 상부 고정판(20) 사이에서 독립적으로 작용하여, 용융물이 흐르는 통로를 제공하기도 한다 이런 식으로, 용융물 분배채널(50)은 밸브게이트의 액튜에이터에서 먼쪽에 위치하는데, 이에 대해서는 후술한다. 용융물 분배 매니폴드(60)는 독립 스페이서(100)에 의해 제자리를 유지하고, 이때문에 사출노즐(90)이 형판(80)에 제대로 위치할 수 있다. 주지하는 바와 같이, 사출노즐(90)은 사출성형을 위해 용융물을 몰드(도시 안됨)에 사출한다.
상부 고정판(20)의 개구부(110)에 밸브게이트(120)를 배치한다. 유지관리나 점검이 필요할 때, 이 개구부(110)를 통해 사출성형기의 윗쪽에서 밸브게이트(120)에 쉽게 접근할 수 있다.
도 2~3은 밸브게이트의 전개사시도로서, 본 발명의 이해를 돕기위해 도 1과 관련해 함께 설명한다. 밸브게이트(120)의 밸브스템(130)은 사출노즐(90) 안으로 뻗고, 용융물이 흐르는 개방위치와 용융물 흐름을 차단하는 폐쇄위치 사이를 축방향으로 움직인다. 폐쇄 위치에서의 밸브스템(130)은 사출노즐(90)의 출구(140)를 막는데, 이에 대해서는 배경기술에서 설명한 바와 같다. 밸브스템(130)을 개폐위치 사이로 움직이는 액튜에이터(150)의 실린더(160) 안에 피스톤(170)이 들어있다. 밸브스템(130)은 피스톤에 연결되고, 이때 가급적 부유가능하게 결합되는데, 이에 대해서는 후술한다.
도 2와 4에 자세히 도시된 바와 같이, 피스톤(170)의 매끈한 원통형 측벽(180)은 양단부가 모따기되어 있다. 측벽(180)이 매끈하기 때문에, 실린더(160)와 피스톤(170) 사이의 탄송 밀봉을 지원하는데 다른 변형이나 변경을 가할 필요가 없다. 실린더(160)와 피스톤(170) 사이의 구성을 이렇게 하면 장점이 배가된다. 한편, 원통형 측벽(180)의 표면에 하나 이상의 홈을 가공할 수도 있다. 이런 홈은 미세틈새에서 발견되는 모든 불순물이나 먼지나 입자들을 캡처하는 크기를 갖는다. 미세틈새의 밀봉상태를 유지하기 위한 홈의 폭은 50~100㎛가 바람직하다.
무엇보다도, 밀봉장치가 없으면, 주기적으로 밀봉상태를 유지관리하고 점검하기 위해 실린더를 매번 개방할 필요가 없는 피스톤-실린더 구성이 이루어지며, 밀봉장치의 고장도 신경쓸 필요가 없고, 밸브게이트로 인한 문제 대문에 장치를 정지시키는 것도 최소화된다. 이와 함께, 실린더 내부를 윤활할 필요도 없다. 다음, 이런 밀봉구조가 없어서, 밸브게이트가 온도의 영향을 받지 않는다. 단열된 밸브게이트가 필요했던 종래의 구조에서는 피스톤-실린더와 용융물 분배채널의 간격을 최대로 해야만 했다. 반면에 본 발명은 사출성형 구조를 가능한한 줄이는 한편, 온도에 민감해 고장나기 쉬운 밀봉구조를 없애 밸브게이트의 유지관리와 점검을 최소화할 수 있다.
피스톤(170)이 흡기구/배기구(190a~b)를 통해 공압에 의해 원활하게 전후진하려면 피스톤(170)과 실린더(160) 사이에 밀봉기능을 부여할 필요가 여전히 있다. 흡기구/배기구(190a~b)에는 실린더의 각 챔버에 압축공기를 공급하기 위한 이음쇠가 있는 것으로 도시되어 있다. 실린더(160)의 내벽면과 피스톤(170)의 측벽(180) 사이에 미세간극 시일(200)이 존재하도록 실린더의 내경과 피스톤의 외경을 정해 밀봉을 이루도록 한다. 미세간극 시일(200)은 실린더의 상부 챔버(210)와 하부 챔버(220) 사이에 존재하고, 그 폭은 1~10 ㎛가 좋지만, 4~6 ㎛이면 더 좋다. 일반적인 작동압력인 5~10 바의 압력으로 이런 미세간극 시일을 시험했더니 100 ㎖/min 미만의 누설을 보였다. 작동시에, 게이트밸브의 내부 작동온도가 200~400℃에서 피스톤의 사이클이 백만회 이상일 때에 이런 정도의 누설은 무시할 수 있다. 피스톤(170)과 실린더(160)는 열팽창율이 같거나 아주 비슷한 재료로 제작하는 것이 좋다. 몰드 내부의 작동온도 때문에, 실린더와 피스톤의 팽창율이 달라 미세간극 시일이 손상되거나 피스톤이 실린더 안에서 멈추버릴 가능성은 피하는 것이 좋다.
미세간극 시일은 밸브스템의 작동온도에서 밸브스템이 필요한 작은 범위의 운동에 효과적이다.
이상 설명한 미세간극 시일을 갖춘 본 발명의 실시예에 대해 자세히 설명한다. 실린더(150)의 침버하우징(230) 안에 내부 챔버(155)가 있고, 챔버하우징(230)은 밀폐 상단부(240)와 개방 하단부(250)를 갖는다. 하단부를 하우징캡(260)으로 닫으면 실린더 챔버가 형성된다. 구체적으로는 피스톤(170)의 바닥면(172)과 하우징캡(260) 사이에 하부 챔버(220)가 형성되고, 피스톤(170)의 윗면(174)과 상단부(240)의 내면(157) 사이에 상부 챔버(210)가 형성된다. 하우징캡(260)에는 스템보어(270)가 있고, 이 스템보어를 통해 밸브스템(130)이 챔버하우징(230)의 밖으로 뻗는다. 밸브스템 구멍 안에 있는 부싱(275)에 의해 지지판(390)이 제자리에 고정되는데, 이에 대해서는 후술한다(도 1 참조). 부싱(275)에 밸브스템(130)도 움직일 수 있게 지지된다. 또, 부싱은 밸브게이트로 용융물이 들어가지 못하게 하는 시일 기능도 한다. 밸브스템(130)이 축방향으로 움직이면서 소량의 용융물이 밸브스템을 가로지를 수 있는데, 이는 채널 내부압력이 600~2000 바 정도로 높기 때문이다. 따라서, 부싱(275)과 밸브스템(130) 사이의 틈새를 미세하게 하여 용융물이 밸브스템(130)을 타고오르지 못하도록 한다.
챔버하우징(230)은 고압기체를 상부 챔버(210)에 출입시키기 위한 제1 공기로(280)를 갖고, 하우징캡(260)은 하부 하우징(220)에 고압기체를 출입시키기 위한 제2 공기로(285)를 갖는다. 전술한 이음쇠(190a~b)는 공기로(280,290)와 각각 유체가 통하게 연결된다. 한편, 하우징캡(260)의 내면에 돌출부(295)를 형성하고, 하우징(230)의 하단부(250)와 하우징캡(260) 사이에 링(300)을 배치한다. 이 링(300)은 하우징과 하우징캡을 정렬시키는 기능을 한다. 이런 돌출부(295)와 링(300)은 하우징(230)과 하우징캡(260) 사이의 접촉을 좀더 잘 조절하기 위한 것으로, 하우징/하우징캡 및 링에 따라서는 링(300)의 두께를 더 얇은 것을 사용하거나 재료를 다른 것으로 할 수도 있다. 하우징캡(260)을 용융물 분배 매니폴드(60) 위에 배치할 수 있도록 하우징캡(260)에 지지판(390)을 부착할 수 있다(도 1 참조).
피스톤(170)의 윗면(174)에 상부 돌출부(310)가 달려있다. 돌출부(310) 안쪽에 밸브스템(130)의 스토퍼(320)를 지지하는 시트(315)가 달려있다. 돌출부(310) 내부의 스토퍼(320)를 보스캡(330)으로 감싼다. 상부 돌출부(310)와 피스톤(170)의 내부 보어(340)는 밸브스템(130)이 피스톤(170) 안에서, 구체적으로는 상부돌출부(310) 안에서 움직일 수 있도록 하는 크기를 갖는다. 스토퍼(320)는 밸브스템(130)의 나사에 맞물리는 암나사를 갖는다. 또, 이때문에 돌출부(310) 내부에서 밸브스템(130)의 높이를 조절할 수 있다. 밸브스템(130)을 스토퍼(320)에 대해 고정하는데는 세트스크루(325)를 이용한다. 이때문에, 돌출부(310)에 대해 밸브스템(130)을 움직일 수 있게 지지하면서도 스토퍼(320)에 대해서는 밸브스템(310)을 고정할 수 있다. 상부 돌출부(310)를 수용하는 돌출부 수납부(350)가 하우징(230)에 형성된다. 스토퍼(320)는 밸브스템(130)에서 착탈 가능한 것이 바람직하다. 이런 식으로 밸브스템(130)을 움직일 수 있게 지지함으로써, 용융물에 불순물이 있거나 노즐(90) 내부의 용융물이 비대칭이라도 노즐 출구(140)의 밀봉상태를 일정하게 유지할 수 있다. 특히, 밸브스템(130)이 여러 구멍을 통과하면서도 움직일 수 있게 지지될 수 있다. 이런 구조는 전술한 미세간극에 특히 유용한데, 이는 밸브스템(130)이 억지끼워맞춤되지 않기 때문이다. 이때문에, 내부의 엉킴이 방지되고 장치가 정지할 가능성도 없어진다. 즉, 밸브스템(130)은 노즐(90)을 밀봉할 때 밸브게이트 전체를 통해 셀프-센터링을 이룰 수 있다.
용융물 분배 매니폴드(50)에서, 제1 채널(360)이 밸브스템(130)의 중심축선에 직각이고 제2 채널(370)은 밸브스템(130)과 동축을 이루도록 분배채널을 형성하는 것이 바람직하다. 밸브스템(130)이 사출노즐(90)에 대한 제2 채널(370) 안으로 들어갈 수 있도록 매니폴드 안에 스템보어(380)를 형성한다. 밸브스템(130)과 스템보어(380) 사이에 세번째 미세간극 시일이 제공된다. 이런 배열에서, 사출성형기를 분해하지 않고도 밸브게이트를 완전히 분리할 수 있다. 또, 밸브게이트의 성능을 높이는 등의 업그레이드를 할 때에도, 밸브게이트를 분리하고 새것을 끼워넣어 밸브게이트를 쉽게 교체할 수 있다. 몰드에서의 복잡한 연결이나 작업이 필요 없다.
사용중에, 노즐에서의 용융물의 배출을 중단시키려면, 피스톤의 윗면과 하우징의 내면 사이로 상부 챔버에 압축공기를 공급한다. 이렇게 되면 피스톤이 하강하고, 용융물을 배출하는 사출노즐의 출구 안으로 밸브스템이 들어간다. 밸브스템이 셀프-센터링되기 대문에, 노즐의 출구를 완전히 막아 몰드 안으로의 용융물의 공급이 중단된다. 당업자라면 알 수 있겠지만, 실린더-피스톤 배열에 이상과 같은 미세간극 시일을 구현하면, 밸브게이트의 어떤 부분도 사출성형기 내부의 200~400℃ 정도의 작동온도의 영향을 받지 않는다. 또, 실린더-피스톤 배열에서의 윤활의 필요성을 없앴기 때문에, 수년동안 당 기술분야에서 문제가 되었던 시일의 유지관리와 점검과 교환의 조건도 크게 완화할 수 있다. 또, 다른 이유로 유지관리가 필요한 경우에도, 밸브게이트의 대부분의 부분이 실린더 챔버에서 떨어져 있고, 실린더에서 피스톤을 분리하지 않고도 밸브게이트를 유지관리, 점검, 교환할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 기존에 일상적이었던 밸브게이트 주변의 단열도 불필요하고, 용융물 분배채널의 위치나 공기통로 배치에도 훨씬 더 큰 융통성을 발휘할 수 있다.

Claims (15)

  1. 가소제통 수납수단을 갖는 상부 고정판;
    가소제통의 용융물이 들어가는 용융물 분배채널을 갖는 용융물 분배 매니폴드를 지지하는 매니폴드 고정판;
    상기 상부 고정판과의 사이에 매니폴드 고정판을 지지하도록 위치하고, 상기 용융물 분배채널과 연결되어 몰드 안으로 용융물을 사출하는 사출노즐을 끼우기 위한 형판;
    상기 사출노즐 안으로 뻗고, 용융물의 흐름을 허용하는 개방위치와 용융물의 흐름을 차단하는 폐쇄위치 사이로 축방향으로 움직이는 밸브스템; 및
    상기 개방위치와 폐쇄위치 사이로 밸브스템을 움직이고, 피스톤이 들어있는 실린더를 갖는 액튜에이터;를 포함하고,
    상기 밸브스템은 피스톤에 연결되어 있고, 피스톤은 원통형 측벽을 가지며, 상기 실린더와 피스톤은 실린더의 상부 챔버와 하부 챔버 사이로 피스톤의 측벽을 따라 간극 구조의 제1 시일이 형성되는 크기를 가지고;
    상기 제1 시일의 상기 간극 폭은 10㎛ 미만이며, 5 내지 10 바의 작동압력에서 100ml/min 미만으로 유체의 누설을 허용하고;
    상기 실린더의 챔버는 밀폐 상단부와 개방 하단부를 갖는 챔버하우징 안에 제공되고; 상기 하단부를 막는 하우징캡을 더 포함하며, 상기 하우징캡과 상기 피스톤의 밑면 사이에 하부 챔버가 형성되며; 상기 밸브스템이 관통하는 스템보어가 상기 하우징캡에 형성되고;
    상기 챔버하우징의 하단부와 상기 하우징캡 사이에 링을 배치하고; 상기 하우징캡에는 상기 링 안으로 뻗는 돌출부가 있으며; 상기 링과 상기 돌출부 사이에 간극 구조의 제2 시일이 형성되고;
    상기 제2 시일은 상기 하부 챔버 내의 유체의 누출을 방지하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 고정판에서 시작해 매니폴드 고정판을 관통하는 보어가 형성되고, 이 보어에 상기 액튜에이터가 배치되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 챔버하우징에 압축공기를 상부 챔버에 출입시키는 제1 공기로가 있고; 상기 하우징캡에는 압축공기를 하부 챔버에 출입시키는 제2 공기로가 있는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 용융물 분배채널이 밸브스템의 축선에 직각인 제1 채널과 밸브스템과 동축인 제2 채널을 갖고; 상기 밸브스템이 통과하는 스템보어가 용융물 분배 매니폴드에 형성되고, 이 스템보어를 통해 밸브스템이 제2 채널 안으로 들어가 사출노즐까지 뻗는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 밸브스템과 스템보어 사이에 간극 구조의 제3 시일이 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 피스톤이 상부 돌출부와 보스캡을 갖고, 밸브스템의 스토퍼를 수용하는 시트가 상기 상부 돌출부에 달려있으며, 상기 보스캡은 상부 돌출부 내부에서 상기 스토퍼를 둘러싸고; 상기 밸브스템이 상부 돌출부 안에서 움직이게 지지되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 측벽이 매끈한 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 측벽의 표면에 하나 이상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 밸브스템이 통과하는 실린더보어가 상기 실린더에 형성되고, 밸브스템이 실린더보어를 통해 실린더 밖으로 뻗는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  13. 용융물을 몰드 안으로 사출하기 위한 사출노즐이 달린 사출성형기에 사용하는 밸브게이트에 있어서:
    용융물이 흐를 수 있는 개방위치와 용융물의 흐름을 차단하는 폐쇄위치 사이를 축방향으로 움직일 수 있고, 사출노즐 안까지 뻗는 밸브스템; 및
    상기 개방위치와 폐쇄위치 사이로 밸브스템을 움직이고, 피스톤이 들어있는 실린더를 갖는 액튜에이터;를 포함하고,
    상기 밸브스템은 피스톤에 연결되어 있고, 피스톤은 원통형 측벽을 가지며, 상기 실린더와 피스톤은 실린더의 상부 챔버와 하부챔버 사이로 피스톤의 측벽을 따라 간극 구조의 제1 시일이 형성되는 크기를 가지며;
    상기 제1 시일의 상기 간극의 폭이 10㎛ 미만이며, 5 내지 10 바의 작동압력에서 100ml/min 미만으로 유체의 누설을 허용하고;
    상기 실린더의 챔버가 밀폐 상단부와 개방 하단부를 갖는 챔버하우징 안에 제공되고; 상기 하단부를 하우징캡으로 막아, 하우징캡과 피스톤의 밑면 사이에 하부 챔버가 형성되며; 상기 밸브스템이 관통하는 스템보어가 상기 하우징캡에 형성되고; 상기 챔버하우징의 하단부와 하우징캡 사이에 링이 배치되며; 이 링의 내부까지 뻗는 돌출부가 하우징캡에 형성되고; 상기 링과 돌출부 사이에 간극 구조의 제2 시일이 형성되고, 상기 제2 시일은 상기 하부 챔버 내의 유체의 누출을 방지하는 것을 특징으로 하는 밸브게이트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 피스톤이 상부 돌출부와 보스캡을 갖고, 밸브스템의 스토퍼를 수용하는 시트가 상기 상부 돌출부에 달려있으며, 상기 보스캡은 상부 돌출부 내부에서 상기 스토퍼를 둘러싸고; 상기 밸브스템이 상부 돌출부 안에서 움직이게 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브게이트.
  15. 제13항에 있어서, 상기 피스톤의 측벽의 표면에 하나 이상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브게이트.
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