CN100448646C - 用于注塑装置中的热流道的阀针导向和对准系统 - Google Patents

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Abstract

在歧管中阀针具有邻近于其底端的密封面,该密封面可与浇口密封面相接合以限制熔体流入到模腔中。第一导向和对准结构与阀针相连,而第二结构从浇口的上游与模体相连。这两个结构均包括直径在下游方向上逐渐减小的第一和第二导向面,以及第一和第二圆柱形的对准面。第一导向面定位成在下游紧邻于第一对准面,而第二导向面定位成在上游紧邻于第二对准面。第二导向面定位成可在阀针与浇口接触之前完成阀针与浇口的对准。另外,它定位成可在朝向浇口的运动期间与第一对准面接合,从而使阀针保持为与浇口对准。

Description

用于注塑装置中的热流道的阀针导向和对准系统
发明领域
本发明涉及一种注塑装置,更具体地涉及用于注塑装置上的阀针的阀针导向和对准系统。
发明背景
已经知道,热流道注塑装置中的喷嘴包括在各浇口处通到各模腔中的阀针浇注机构。阀针通常在喷嘴的熔体通道内朝向或背离浇口运动,以控制熔体到熔体腔中的流动。为了在浇口处提供良好的密封,阀针的尖头部分和浇口上的相应密封面通常都必须被机加工到具有非常严格的公差。
然而,出于多种原因,阀针的尖头在其进入浇口时可能会与浇口不对准。例如,阀针在其中运动的喷嘴可能会与浇口不对准。另外,在注塑运动期间反复发生的注塑装置部件的热膨胀和收缩会导致部件移动,最终导致喷嘴和阀针与浇口不对准。熔体自身的不均匀性会导致熔体在阀针本体上施加不均匀的流体压力,这会将阀针的密封端推动到不与浇口对准。
当未对准的阀针进行运动以关闭浇口时,阀针会与浇口碰撞,并导致阀针和/或浇口上的密封面划伤。这便最终导致了在浇口周围具有瑕疵的不良制品,并且会导致与注塑操作有关的其它问题。此外,更换受损的阀针或浇口需要很长时间,并且成本很高。这种损伤可能会在打开和关闭阀针的许多周期之后瞬间地发生,或者是逐步地发生。
已经针对这一问题所提出的解决方案通常包括导向件,其朝向喷嘴熔体通道的底部定位,以便捕获和对准阀针的自由端。由于熔体需要在阀针处于打开位置时流经对准件/阀针界面,因此通常在阀针或对准件中设置了多个周向隔开的槽。这些槽可能会造成呈现于模制品中的熔接线,其原因是喷嘴熔体通道中的熔体流会分开来地在导向件周围流过,并之后在导向件的下游重新汇合在一起。此外,这种导向件在喷嘴熔体通道中的存在通常会使喷嘴熔体通道的清理更加困难,从而阻碍了例如调整机器以注射新的熔体。
其它解决方案提供了偏置的喷嘴熔体通道,其具有偏离于喷嘴中心的主要部分,以及与浇口对齐的最下方部分。阀针穿过喷嘴本体,并仅延伸到喷嘴熔体通道的最下方部分中。这样,阀针在其大部分长度上被捕获,这使其更不容易出现不对准。然而,由于喷嘴熔体通道的大部分偏离于喷嘴的中心,因此分配到从中流过的熔体中的热量是不均匀的,这导致了很难控制熔体的温度。参见美国专利No.5834041(Sekine等人)和No.5895669(Seres Jr等人),它们公开了这类所提出方案的实施例。
还存在有源于喷嘴本身的制造而非熔体流动特性的问题。在喷嘴中存在有制造误差,这会在阀针和浇口之间引入“固有的”不对准。上述导向件构建于喷嘴自身中,对于纠正不对准的这种特殊成因没有任何帮助。
关于阀针的另一问题是喷嘴和模板的传热性能。通常来说,在喷嘴下游端和模板的浇口之间存在有间隙。该间隙部分地由模板、部分地由喷嘴的部件形成。该间隙通常在注塑运动的开始填充了熔体。在喷嘴和模板的一些结构中,间隙中的熔体因来自模板的冷却以及来自喷嘴部件的不足传热的组合效果而固化。在一些情况下,该间隙中的固化熔体可延伸到被阀针占据的朝向模板中的浇口的路径中。因此,在那些情况下,在阀针朝向浇口的运动期间,阀针与该间隙中的固化熔体接触。与固化熔体的接触会将阀针前缘推动到不与浇口对准。此外,尤其是如果熔体是填充有玻璃的塑料或是一些其它的磨料,固化熔体就会导致阀针的前缘磨损。因此,即使处于绝对对准,阀针也可能在其前缘和密封面上产生磨损,这取决于注塑操作和待注射材料的热性能。
因此,需要一种可提供阀针朝向浇口的更佳导向的注塑装置。
发明概要
在第一方面中,本发明涉及一种注塑装置,其包括歧管、喷嘴、模体、阀针、第一导向和对准结构,以及第二导向和对准结构。歧管具有用于从熔体源中接受熔体的入口。歧管限定了处于入口下游和歧管出口上游的流道。喷嘴限定了喷嘴熔体通道。喷嘴熔体通道处于歧管出口的下游。喷嘴包括喷嘴本体、嘴头、密封件和加热器,加热器与喷嘴本体热连接以便加热喷嘴熔体通道中的熔体。嘴头和密封件与喷嘴本体相连。嘴头形成了喷嘴熔体通道的一部分。嘴头的热导率高于喷嘴本体的热导率。密封件的热导率低于喷嘴本体的热导率。模体形成了模腔。模体形成了通到模腔中的浇口。浇口处于喷嘴熔体通道的下游。浇口包括浇口密封面。模体具有至少一个位于其中的冷却通道,用于在其中传递冷却剂以冷却模腔。模体和密封件相互接合,以便阻止它们之间的熔体泄漏。在模体、嘴头和密封件之间形成了一个腔室。该腔室位于喷嘴熔体通道的下游和浇口的上游。嘴头具有处于腔室中的足够的表面积,以便将腔室中的熔体维持在基本上熔融的状态下。阀针可运动到浇口中和从中运动出来,以控制经过浇口的熔体流量。阀针具有底端。阀针具有邻近于底端的阀针密封面。阀针密封面可与浇口密封面相接合,以阻止熔体流入到模腔中。第一导向和对准结构与阀针相连。第一导向和对准结构包括第一导向面和第一对准面。第一导向面具有沿下游方向逐渐减小的截面直径。第一对准面是大致圆柱形的。第一导向面定位成在下游紧邻于第一对准面。第二导向和对准结构在浇口的上游与模体相连。第二导向和对准结构包括第二导向面和第二对准面。第二导向面具有沿下游方向逐渐减小的直径。第二对准面是大致圆柱形的。第二导向面定位成在上游紧邻于第二对准面。第二导向面定位成与第一导向面接合,以便在阀针朝向浇口的运动期间在阀针与浇口不对准时使阀针滑动到与浇口对准。第二导向面定位成可在于阀针和浇口之间形成接触之前完成阀针与浇口的对准。第二对准面定位成与第一对准面接合,以便在阀针朝向浇口的运动期间保持阀针与浇口的对准。
在第二方面中,本发明涉及一种注塑装置,其包括喷嘴本体、阀针、嘴头、密封件和模具浇口嵌件。喷嘴本体具有熔体通道,并由第一材料制成。阀针至少部分地位于熔体通道中。阀针具有位于其上的第一导向和对准结构。嘴头与喷嘴本体相连。密封件与喷嘴本体相连。模具浇口嵌件具有浇口。模具浇口嵌件与密封件相接触。嘴头由热导率高于第一材料的第二材料制成。密封件由热导率低于第一材料的第三材料制成。模具浇口嵌件由热导率高于第三材料的第四材料制成。模具浇口嵌件包括位于其上的第二导向和对准结构,其在阀针与浇口接触之前与第一导向和对准结构相接触。
在第三方面中,本发明涉及一种引导注塑装置的阀针与所述注塑装置的浇口相接合的方法,包括:
在所述阀针上提供第一导向面,其相邻于所述阀针的密封面但处于其上游,在所述注塑装置上提供第二导向面,其相邻于所述浇口但处于其上游;
在所述阀针上提供第一对准面,其相邻于所述阀针的密封面但处于其上游,在所述注塑装置上提供第二对准面,其相邻于所述浇口但处于其上游;和
在所述阀针朝向所述浇口向下游运动时,通过在所述阀针关闭所述浇口之前的所述第一和第二导向面的相互作用以及所述第一和第二对准面的相互作用来引导所述阀针。
附图简介
为了更好地理解本发明并更清晰地显示如何实施本发明,下面将借助于示例并参考附图,在图中:
图1是现有技术的注塑装置的剖视图;
图2a、2b、2c和2d是显示了现有技术的阀针和模板的操作的放大侧剖视图;
图3是根据本发明第一实施例的具有多个阀针导向和对准系统的注塑装置的剖视图;
图4a、4b、4c和4d是如图3所示的阀针导向和对准系统的放大侧剖视图;
图5是根据本发明一个备选实施例的阀针导向和对准系统的放大侧剖视图;
图6是图3所示注塑装置的一部分的侧剖视图,该部分包括未对准的阀针和如图4a-4d所示的阀针导向和对准系统,显示了相对于通到模腔中的浇口而处于打开位置的阀针;
图7是如图6所示的注塑装置部分的侧剖视图,显示了阀针与一部分导向和对准系统的初次接触;
图8是如图6所示的注塑装置部分的侧剖视图,显示了相对于浇口处于关闭位置的阀针;
图9是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了可包括在阀针导向和对准系统中的可选排放通道;
图10是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了根据本发明另一备选实施例的未对准的阀针与阀针导向和对准系统,此时阀针相对于通到模腔中的浇口而处于打开位置;
图11是图10所示的注塑装置部分的侧剖视图,显示了阀针与一部分导向和对准系统之间的初次接触;
图12是图10所示的注塑装置部分的侧剖视图,显示了在阀针初次接触到导向和对准系统的另一部分时的情形;
图13是图10所示的注塑装置部分的侧剖视图,显示了相对于浇口处于关闭位置的阀针;
图14是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了如图6、7和8所示喷嘴的一种变型;
图15是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了如图6、7和8所示喷嘴的另一变型;
图16是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了如图6、7和8所示喷嘴的另外一种变型;
图17是通过图4d中的剖面17-17的放大剖视图;
图18是通过图4d中的剖面18-18的放大剖视图;
图19a和19b是图4a-4d所示的一部分导向和对准结构的变型的放大侧视图;和
图20是注塑装置的一部分的侧剖视图,显示了如图6、7和8所示喷嘴的另外一种变型。
优选实施例的描述
参见图1,图中显示了现有技术的注塑装置1010。注塑装置1010包括一个或多个流道1012,它们可将熔体从入口1014传送到一个或多个喷嘴1016中。流道1012形成在一个或多个注塑装置板如歧管1018内。入口1014可与熔体源(未示出)流体式相连。
喷嘴1016将熔体从流道1012经由一个或多个浇口1020传送到形成于模板1024中的一个或多个模腔1022内。加热器1025可加热各喷嘴1016。各喷嘴1016形成了喷嘴熔体通道1026,其与流道1012流体式相通,并因此与熔体源流体式相通。
阀针1028可在各喷嘴熔体通道1026内运动以打开和关闭其中一个浇口1020,从而允许或限制熔体流入到模腔1022中。阀针1028的端部和浇口1020及其接合的构造在图2a、2b、2c和2d中更详细地示出。阀针1028通常包括大致圆柱形的本体1030、圆柱形的密封面1031和端面1032,其中密封面1031通常处于本体1030的末端部分上。端面1032和密封面1031之间的边缘由标号1034示出,并通常被倒角以便促进阀针1028到浇口1020中的引入。
由于端面1032和倒角边1034最终将构成模腔1022的一部分表面,因此对倒角边1034的角度存在一些设计限制。例如,倒角边1034可被限制为相对于端面1032具有相对较平坦的角度,以便为模制品提供一定的形状。
浇口1020通常包括与模腔1022相邻的圆柱形密封面1036,还包括被倒角的引入面1038。密封面1036接受阀针1028的密封面1031并与之配合操作,从而密封浇口1020使得熔体不能流入到模腔1022中。引入面1038与阀针1028上的倒角边1034配合操作,从而促进阀针1028到浇口1020中的引入。
下面将介绍阀针1028的运动。在图2a中,阀针1028显示为与浇口1020间隔开。阀针1028可能会与浇口1020不对准至任何程度。当阀针1028运动而关闭浇口1020时,如果在阀针1028和浇口1020之间存在任何不对准,阀针1028便以如图2b所示的方式初次接触到浇口1020。初次接触通过倒角边1034和引入面1038来进行。当阀针1028向前运动以关闭浇口1020时,倒角边1034在引入面1038上滑动,从而引导阀针1028与浇口1020对准。阀针1028然后如图2c所示地向前运动到浇口1020的密封面1036中,直到抵达如图2d所示的“关闭”位置。可以理解,阀针1028的“关闭”位置不必如图2d所示。在一些注塑周期之后,阀针1028和浇口1020的入口表面1036之间的重复性接触最终会导致阀针1028的密封面1031和浇口1020的密封面1036中的一个或两者被划伤、磨掉或以其它方式受损。
阀针1028和浇口1020的受损部分分别以标号1039a和1039b示出。这种损伤会导致熔体在浇口1020关闭后仍经过浇口1020泄漏出去,还会导致模制品上的瑕疵。因此,根据注塑操作的需要,可能会要求修理或更换阀针1028和浇口1020。应当注意的是,标号1039a和1039b所示的划伤或操作可能会几乎马上发生,这取决于注塑操作的特性,因此马上就会得到质量不佳的模制品。如果阀针1028上的倒角边1034的角度较平坦,这一问题就会恶化,这是因为阀针1028和引入面1038之间的接触力会进一步导致磨损、划伤或其它损伤。
参见图3,图中显示了根据本发明第一实施例的注塑装置40。注塑装置40可以是任何适当类型的注塑装置,并且大体上与注塑装置1010类似,不同之处在于,注塑装置40包括阀针42以及导向和对准系统44。阀针导向和对准系统44延长了阀针42和浇口20的寿命,这是通过在浇口20的闭合期间减少或消除阀针42和浇口20之间的接触并且通过减少因与磨蚀性的固化熔体接触而造成的对阀针42的磨损来实现的。
注塑装置40包括一个或多个流道12,其可将熔体从入口14输送到一个或多个喷嘴16中。流道12形成在一个或多个注塑装置的板如歧管18内。入口14适于与熔体源(未示出)流体式相连。
喷嘴16将熔体从流道12经由一个或多个浇口20输送到一个或多个形成在模体24内的模腔22中。在模体24中显示了多个冷却通道24a。模体可由任何适当的传热材料如模具钢制成。
加热器25可加热各喷嘴16,可采用热电偶25a来检测喷嘴16的温度。各喷嘴16限定了喷嘴熔体通道26,其与其中一个流道12流体式相通,因此与熔体源流体式相通。
其中一个阀针42可在各喷嘴熔体通道26内运动以打开和关闭其中一个浇口20,从而允许或限制熔体流到其中一个模腔22中。
参见图4a、4b、4c和4d,图中显示了阀针42的端部、阀针导向和对准系统44以及浇口20的构造。阀针42包括本体46、密封面48、端面50以及第一导向和对准结构52。本体46可具有任何适当的形状,例如为大致圆柱形的。密封面48可类似于图2a-2d中所示阀针1028上的密封面1031,并可与浇口20的密封面36配合操作以关闭浇口20。
第一导向和对准结构52位于本体46和密封面48之间,并包括第一锥形导向面54和第一对准面56。第一锥形导向面54和第一对准面56与第二导向和对准结构62上的第二锥形导向面58和第二对准面60配合操作,以使阀针42与浇口20对准。
当阀针42从如图4a所示的位置朝向浇口20运动时,如果在阀针42和浇口20之间有任何不对准,那么在第一导向面54和第二导向面58之间就会发生如图4b所示的初次接触。第一导向面54和第二导向面58可设有任何选定角度的锥度。因此,分别由Θ1和Θ2示出的锥角选择成可降低在初次接触或在任何随后的滑动接触时导向面54和58中之一或两者被划伤或以其它方式受损的危险。
可以注意到,第一结构52和第二结构62上的导向面54和58以及对准面56和60具有比图2a-2d所示浇口1020和阀针1028上的表面1036,1038,1034和1031更大的直径。与图2a-2d所示的较小直径的表面1036,1038,1034和1031相比,通过在这些较大直径表面54,58,56和60上进行接触和滑动,第一结构52和第二结构62便可在需要修理或更换之前具有更长的使用寿命。
第一导向面54和第二导向面58中之一或两者可通过任何适当的表面处理来硬化,以便进一步降低划伤的危险。第一导向面54和第二导向面58中之一可选择成比另外一个更硬,使得这两个导向面中的更软那个在注塑运动期间发生的重复性接触和滑动过程中被“牺牲”。选择成用来牺牲掉的表面54或58例如可以是这两个表面中成本更低的、更容易制造的或者是更换耗时更少的那个表面。
当阀针42朝向浇口20运动时,第一导向面54和第二导向面58配合操作,以便使阀针42与浇口20对准。一旦第一导向面54运动越过第二导向面58,第一对准面56和第二对准面60便相互接触,以保持阀针42与浇口20对准。然后阀针42朝向浇口20运动并进入到其中,以便关闭浇口20,如图4d所示。
第一对准面56和第二对准面60可通过与第一导向面54和第二导向面58类似的方式进行表面处理,并且也可包括被选择成用来牺牲掉的一个表面56或60。
可以注意到,由于阀针42在进入浇口20之前与浇口20对准,因此在端面50和密封部分48之间不需要有倒角边。通过不对边缘进行倒角,就可在实际中消除模制品上的任何瑕疵,这是通过使阀针42运动到浇口20中以使端面50与模腔22的内表面平齐来实现的。
然而也可以选择性地包括倒角边,其由标号61示出。然而,倒角边61可根据需要而具有任何适当的形状以满足模制品在美学上的要求,而不会影响阀针42进入到浇口20中并关闭浇口20的能力。
在图4a-4d中以标号64a和64b显示了会导致磨损和损伤的部件上的部位,它们定位成远离密封面48和36。因此,通过结合第一导向和对准结构52以及第二导向和对准结构62,阀针42的使用寿命便可延长到超过阀针28的使用寿命。此外,由于源于不对准的损伤减少或消除,因此因这种损伤所带来的产生于模制品上的瑕疵也被减少或消除。
第一导向和对准结构52以及第二导向和对准结构62一起构成了阀针导向和对准系统44。在图中已经示出,第一导向和对准结构52以及第二导向和对准结构62整体地结合到阀针42和模体24中,然而结构52和62可制成为单独的零件,它们可通过任何适当的方式连接到阀针42和模体24上。例如参见图5,第一结构52可制成为包括有螺纹部分66的环件,该螺纹部分66可与阀针42上的相应螺纹部分68啮合。通过将结构52制成为可从阀针42上取下来的单独零件,结构52便可由具有任何所需机械性能的任何适当材料更容易地制成。结构52可制成为更硬一些并且耐磨,或者,如果如上所述地选择例如结构52是要被牺牲的,那么结构52可制成为更软一些。第一结构还可包括工具接合面69,其用于将第一结构52安装到阀针42上和从中拆下来。
通过与结构52类似的方式,结构62可制成为单独的零件,例如环件,并且可制成为通过结构62上的配合螺纹部分70和模体24上的配合螺纹部分72而可拆卸地连接到模体24上。第二结构还可包括突起的工具接合面73,其用于将第二结构62安装到模体24上和从中拆下来。作为单独的可拆式相连的零件,可根据需要来选择第二结构62的机械性能。
参见所有的实施例,第二结构62必须定位成离浇口20足够远,使得阀针42可在阀针42的任何部分接触到浇口20之前通过第一导向面54和第二导向面58的配合操作来对准。然而,参见上述情况,第二结构62可有利地定位成离浇口20尽可能地近,以便减少阀针42在与第二结构62对准之后再次变得与之不对准。这种不对准例如可因第二结构62下游处的熔体中的不均匀性而再次产生。
参见图17,图中显示了第一对准面56和第二对准面60的放大截面视图。在图17中,阀针42显示为在圆柱形的对准面60中理想地对中。第一对准面的直径显示为D1。第二对准面60的直径显示为D2。
参见图18,图中显示了阀针密封面48和浇口密封面36的放大截面视图。在图18中,阀针42显示为在圆柱形的浇口密封面36中理想地对中。阀针密封面48的直径显示为D3。浇口密封面36的直径显示为D4。
一起来看图17和18,阀针42和浇口20以及第二导向和对准结构62优选制造成使得D1和D2之间的差异小于D3和D4之间的差异。为了实现这一点,第一对准面56和第二对准面60的公差需要比阀针密封面48和浇口密封面36的公差更严格一些。通过使第一对准面56和第二对准面60的直径差比密封面48和36的直径差更小一些,就可以保证阀针42与浇口20对准而实现无碰撞的进入。即使阀针42严重脱离对准而使对准面56和60相互接触,也可以保证端面50(见图4d)无碰撞地进入到浇口20中。实际上,D1和D2之间的直径差(见图17)至少部分地限制了阀针42能够脱离与浇口20理想地对准(见图4c)的量。
参见图6,图中显示了包括有可选浇口嵌件74的注塑装置40的那一部分,其中浇口嵌件74设于模体24中。在本发明实施例的整篇描述中,具有类似功能的类似部件采用相同的标号来表示。在该实施例中,第二导向和对准结构62及浇口20包括于浇口嵌件74中,而不是直接包括于模体24中。浇口嵌件74可由任何适当的传热材料如模具钢制成。浇口嵌件74是可传热的,以便帮助冷却容纳于模腔22中的熔体。浇口嵌件74优选具有比密封件16c更高的热导率。
在图6中,喷嘴16显示为由若干子部件构成。喷嘴16包括喷嘴本体16a、嘴头16b和密封件16c。喷嘴本体16a可具有嵌入到其中的螺旋槽内的加热器25。喷嘴本体16a具有位于其中的熔体通道26的第一部分26a。喷嘴本体16a可由任何适当的传热材料如模具钢制成。
嘴头16b与喷嘴本体16a相连,并具有位于其中的熔体通道26的第二部分26b。嘴头26b可由传热材料制成,例如钢、铍铜、无铍铜如Ampco940TM、碳化钨、TZM(碳化钛/锆)、铝或铝基合金、InconelTM、钼或适当的钼合金、H13、模具钢或AerMet100TM或任何其它的适当材料。通过将嘴头16b制成为与喷嘴本体16a分开的零件,嘴头16b便可由不同的材料制成。例如,嘴头16b可由热导率比喷嘴本体16a更高的材料制成。作为另选或附加,嘴头16b可由比喷嘴本体16a更耐磨的材料制成。
嘴头16b可拆卸地连接到喷嘴本体16a上。该可拆式连接可由任何适当的方式来形成。例如,嘴头16b可安放在喷嘴本体16a的孔75内,并可通过密封件16c固定住。由于嘴头16b可从喷嘴本体16a上取下来,因此在磨损时可以更换嘴头16b,而不必更换整个喷嘴本体16a。
密封件16c可通过喷嘴本体16a上的配合螺纹面76a和密封件16c上的配合螺纹面76b之间的螺纹连接来连接到喷嘴本体16a上。密封件16c可与模体24接触,并与之形成密封以防止熔体泄漏。此外,密封件16c可将喷嘴16的下游端相对于浇口20对准。
密封件16c可由传热性比喷嘴本体16a更差一些的材料制成。例如,密封件16c可由钛、H13、不锈钢、铬钢或其它适当的材料制成。
密封件16c可包括整体式的工具接合部分73,其有助于在拆卸或安装密封件16c的期间用工具固定住密封件16c。
在备选实施例中,喷嘴本体16a、嘴头16b和密封件16c可以如美国专利No.5299928和No.5421716所示的任何方式连接在一起,这两项专利均通过引用结合于本文中。另外,对于构造喷嘴本体16a、嘴头16b和密封件16c的适当材料来说,也引用了这两项专利。
在密封件16c、嘴头16b和模体24之间形成了腔室77。在注塑操作期间腔室77被填充熔体。根据熔体的组分,腔室77中的熔体可在整个注射周期中有利地保持在熔融状态下。通过防止腔室中的熔体固化,就可以保证阀针42在其穿过腔室77朝向或离开浇口20运动时仅穿过熔融熔体而非固化熔体。与阀针42穿过固化熔体相比,阀针42穿过熔融熔体使得阀针42的磨损更少。此外,熔融熔体具有更低的推动阀针脱离与固化熔体对准的可能性。
为了保证在阀针42从中穿过时腔室77中的熔体是熔融的,嘴头16b应当有处于腔室77中的足够表面积以加热其中的熔体,并且抵消由模体24维持的任何冷却效果。
在未示出的一个备选实施例中,嘴头和密封件均可通过螺纹连接而连接到喷嘴本体上。或者,可通过一些适当的方式如螺纹连接来使密封件与嘴头相连,并且使嘴头与喷嘴本体相连。
在未示出的另一实施例中,嘴头和密封件均可被压配到喷嘴本体中或其上。该压入配合可适当地紧密,以便即使在注射压力下也能使该组件保持连接。或者,该压入配合可更松一些,以便于在需要时进行拆卸,在这种情况下,可通过模体和喷嘴之间的销连接来固定住这些零件。
在图6所示的实施例中,阀针42包括可选择的排放通道78,其沿着本体46的一部分纵向地延伸。排放通道78的功能将在下文中进一步说明。
在图6所示的位置中,阀针42处于打开位置并与浇口20间隔开。参见图7,当阀针42朝向浇口20运动时,如果阀针42相对于浇口20不对准,那么阀针42的初次接触将处于第一导向面54和第二导向面58之间。阀针42被第一导向面54和第二导向面58之间的配合操作所引导,并形成对准,该对准由第一对准面56和第二对准面60保持,直到阀针42如图8所示地关闭浇口20为止。
当阀针42接近如图8所示的位置时,包括在第一对准面56中的排放通道78为在阀针42朝向浇口20运动而使之关闭时被阀针42的端部所排出的熔体提供了通道。
参见图9,第二对准面60也可以包括排放通道79,而非阀针42上的排放通道78。
在图9中显示了喷嘴本体16a、嘴头16b和密封件16c的一种备选结构。图9所示喷嘴本体16a中的孔75带有螺纹,其可与嘴头16b的螺纹外表面啮合。因此,螺纹末端16b可与喷嘴本体16a直接相连。密封件16c可以任何适当的方式安装在嘴头16b上。
参见图10,图中显示了阀针导向和对准系统44,其还包括可选择的第三导向和对准结构80以及第四导向和对准结构87,它们可配合操作以使阀针42相对于浇口20进一步对齐。
第三导向和对准结构80位于阀本体46上并处于第一结构52的上游。用语“上游”针对流经喷嘴16的熔体的方向来使用。第三结构80可类似于第一结构52,不同之处在于第三结构80具有一般比第一结构52更大的直径。第三结构80包括第三导向面84和第三对准面86。
第四结构87可类似于第二结构62,并可包括第四导向面88和第四对准面90。第四结构87可设于任何适当的位置,例如设于嘴头16b上。
在图10所示实施例中尤其优选的是,喷嘴16、具体而言是嘴头16b与浇口20对齐,使得第三结构80和第四结构87与第一结构52和第二结构62相互配合,以便提供阀针42的改善的对准。
第三结构80和第四结构87可如图10所示地整体地包括在阀针42和嘴头16b上,或者其中之一或两者可与阀针42和嘴头16b分开,并且可拆卸地连接到其上。
如图11所示,如果阀针42不对准,阀针42的初次接触便产生于第四结构87的导向面88上。导向面88可形成有比较平缓的锥度,以降低流经嘴头16b的熔体中的压力损失。必须谨慎设计以保证第三导向面84和第四导向面88相互配合,以保证阀针42的其它表面如密封面48不会接触到嘴头16b。
在阀针42通过第三对准面86和第四对准面90的配合操作而对准之后,阀针42接着与第一结构52和第二结构62接触,如图12所示。对准面56和60与对准面86和90相互配合,使得阀针42比较直地进入到浇口20中,不会相对于浇口20的轴线形成一定角度,如图13所示。这进一步降低了划伤或以其它方式损伤阀针42和浇口20上的密封面36和48的危险。
参见图14,图中显示了喷嘴16的一种变型。在该变型中,嘴头16b未设螺纹,并且安放在喷嘴本体16a的孔75中。喷嘴本体16a具有螺纹面76a,其带有外螺纹。密封件16c具有可与螺纹面76a啮合的内螺纹面76b。
密封件76c将嘴头16a固定在孔75中,但并不与嘴头16a直接接触。相反,在密封件16c和嘴头16b之间设置了第二密封件16d。
第二密封件16d的存在维持了密封件16c和嘴头16b之间的气隙94。由于嘴头16b和密封件16c在任意点处均不相互间直接接触,相对它们直接相互接触的构造来说,它们之间的整体传热便下降。
此外,气隙94还减少了嘴头16b和密封件16c之间的传热。由于空气具有比熔体更低的热导率,因此与气隙94被熔体充满的情况相比,气隙94更好地隔绝了嘴头16b和密封件16c之间的传热。通过减少离开嘴头16a的热损耗,嘴头16a中的熔体就可在注射到模腔22中之前更容易地保持在受控的温度下。
第二密封件16d可以是O形密封圈96,其位于嘴头16b中的第一沟槽和密封件16c中的第二沟槽内。或者,嘴头16b和密封件16c中的一个可包含有足够深的沟槽以安放O形密封圈96,而零件16b和16c中的另一个根本就没有沟槽。
第二密封件16d可由适于密封以防熔体泄漏的材料制成。例如,对于O形密封圈72的形式来说,适当的材料包括不锈钢如Inconel。第二密封件16d也可由热导率低于嘴头16b的材料制成,以便降低从嘴头16b到密封件16c的热损耗。更优选的是,第二密封件16d具有低于喷嘴本体16a的热导率。还更优选的是,第二密封件16d具有低于密封件16c的热导率。
第二密封件16d的具体截面形状已经显示为大致圆形,然而也可以使用其它的截面形状。
导向和对准面54,56,58和60以及密封面36和48以类似于针对图6-8所示实施例所述的方式进行操作。
参见图15,图中显示了与图14所示变型类似的喷嘴16的另一变型。然而在图15所示的变型中,密封件16c的内螺纹面76b与绝缘件16e上的外螺纹面76c啮合。绝缘件16e还具有可与喷嘴本体16a的外螺纹面76a相啮合的内螺纹面76d。
可选的绝缘件16e连接到喷嘴本体82上,并且可容纳嘴头环绕件86。绝缘件16e可由热导率比密封件16c更低一些的材料制成,以降低从喷嘴本体16a经过绝缘件16e、从而经过密封件16c到模具部件24中的路径的整体热导率。
通过具有设于密封件16c和喷嘴本体16a之间的绝缘件16e,密封件16c便可由具有任何所需耐磨性的材料制成,而与它具有比喷嘴本体16a更高或更低的热导率的关系不大。
导向和对准面54,56,58和60以及密封面36和48以类似于针对图6-8所示实施例所述的方式进行操作。
参见图16,图中显示了与图14所示变型类似的喷嘴16的另外一种变型。然而在图16所示的变型中,喷嘴本体16a中的孔75具有螺纹部分76e,其可与嘴头16b上的相应螺纹面76f啮合。该实施例中的密封件16d还具有内螺纹面76b,其可与喷嘴本体16a的外螺纹面76a啮合。
导向和对准面54,56,58和60以及密封面36和48以类似于针对图6-8所示实施例所述的方式进行操作。
在图中显示了注塑装置的一个具体例子。可以理解,注塑装置可以是任何适当类型的注塑装置。此外,注塑装置可具有少至一个流道或具有多个流道,以及具有少至一个模腔或具有多个模腔。此外,各模腔可设有超过一个浇口。另外,可将超过一种材料同时经由注塑装置输送到各模腔中,例如在制造具有多层不同材料的模制品时。
在上述实施例中,第一和第二导向面已经介绍成是截头锥形的,然而可以理解,其它形状的表面也是合适的。例如,第一和第二导向面可具有弧形轮廓(见图19a和19b)。如图19a所示,第一导向面54可平缓地曲线过渡到第一对准面56中。平缓曲线消除了存在于如图3-16所示实施例中的第一导向面54和第一对准面56之间的角边。因此,平缓曲线消除了对阀针以及第二导向和对准结构的可能损伤源。
如图19b所示,第二导向面58可平缓地曲线过渡到第二对准面60中,从而消除了存在于如图3-16所示实施例中的角边。因此,平缓曲线消除了可能的损伤源。作为另一选择,可在第一表面54和56与第二表面58和60之间应用平缓曲线。
在一些上述实施例中,第二导向和对准结构整体地包括在模体中,而在其它一些实施例中,第二导向和对准结构包括在单独的浇口嵌件中,包括在可拆卸地安装于模体24上并与浇口分开的单独零件中(见图5和6)。对于上述任一实施例中的模体来说,在本发明的范围内还可选择性地包括任何能够可拆卸地或固定地安装于其中的结构,其可具有形成于其中的第二导向和对准结构,或者具有整体式地直接形成于模体中的第二导向和对准结构。参见图20,浇口20例如可形成在与喷嘴本体16a和模体24均相连的浇口嵌件98中。在如图20所示的实施例中,浇口嵌件98代替了设于图3-16所示实施例中的密封件。在该实施例中,第二导向面58和第二对准面60位于浇口嵌件98中的浇口20的上游。浇口嵌件98通过螺纹连接与喷嘴本体16a相连。如图20所示,浇口嵌件98可连接在喷嘴本体16a的外表面上。在未示出的任一备选实施例中,浇口嵌件可连接到喷嘴本体中的内孔上。
在所示实施例中,喷嘴包括可传热的喷嘴本体和嘴头,以及传热性差一些并且与喷嘴本体和/或嘴头直接相连的密封件。或者,密封件也可连接到与喷嘴本体或嘴头相连的另一零件上。由于不与模体24直接接触,因此如果需要的话,该另一零件本身可由传热材料制成。
虽然上述描述构成了优选实施例,然而可以理解,在不脱离所附权利要求的清楚含义的前提下,可以对本发明进行修改和变更。

Claims (20)

1.一种注塑装置,包括:
歧管,所述歧管具有用于从熔体源中接受熔体的入口,所述歧管限定了流道,所述流道处于所述入口的下游,并且所述流道处于歧管出口的上游;
喷嘴,所述喷嘴限定了喷嘴熔体通道,其中所述喷嘴熔体通道处于所述歧管出口的下游,所述喷嘴包括喷嘴本体、嘴头、密封件和加热器,所述加热器与所述喷嘴本体热连接以便加热所述喷嘴熔体通道中的熔体,所述嘴头和所述密封件与所述喷嘴本体相连,所述嘴头形成了所述喷嘴熔体通道的一部分,所述嘴头的热导率高于所述喷嘴本体的热导率,所述密封件的热导率低于所述喷嘴本体的热导率;
模体,所述模体形成了模腔,所述模体形成了通到所述模腔中的浇口,所述浇口处于所述喷嘴熔体通道的下游,所述浇口包括浇口密封面,所述模体具有至少一个位于其中的冷却通道,以用于在其中传递冷却剂来冷却所述模腔,所述模体和所述密封件相互接合,以便阻止它们之间的熔体泄漏,
在所述模体、所述嘴头和所述密封件之间形成了腔室,所述腔室位于所述喷嘴熔体通道的下游和所述浇口的上游,所述嘴头具有处于腔室中的足够表面积,以便维持所述腔室中的熔体处于基本上熔融的状态,
阀针,所述阀针可运动到所述浇口中和从中出来,以控制经过所述浇口的熔体流量,所述阀针具有底端,所述阀针具有邻近于所述底端的阀针密封面,所述阀针密封面可与所述浇口密封面相接合,以阻止熔体流入到所述模腔中;
与所述阀针相连的第一导向和对准结构,所述第一导向和对准结构包括第一导向面和第一对准面,所述第一导向面具有沿下游方向逐渐减小的截面直径,所述第一对准面是大致圆柱形的,所述第一导向面定位成在下游紧邻于所述第一对准面;和
处于所述浇口的上游并与所述模体相连的第二导向和对准结构,所述第二导向和对准结构包括第二导向面和第二对准面,所述第二导向面具有沿下游方向逐渐减小的直径,所述第二对准面是大致圆柱形的,所述第二导向面定位成在上游紧邻于所述第二对准面,所述第二导向面定位成与所述第一导向面接合,以便在所述阀针朝向所述浇口的运动期间在所述阀针与所述浇口不对准时使所述阀针滑动到与所述浇口对准,所述第二导向面定位成可在所述阀针和所述浇口之间形成接触之前完成所述阀针与所述浇口的对准,所述第二对准面定位成与所述第一对准面接合,以便在所述阀针朝向所述浇口的运动期间保持所述阀针与所述浇口的对准;
其中,所述嘴头通过所述密封件保持在所述喷嘴本体中。
2.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第二导向和对准结构包括排放通道,其沿着所述第一导向面的至少一部分和所述第一对准面的至少一部分延伸。
3.根据权利要求2所述的注塑装置,其特征在于,所述第二导向和对准结构包括排放通道,其沿着所述第二导向面的至少一部分和所述第二对准面的至少一部分延伸。
4.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述注塑装置还包括:
与所述阀针相连的第三导向和对准结构,其中所述第三导向和对准结构包括第三导向面和第三对准面,所述第三导向面具有沿下游方向逐渐减小的截面直径,所述第三对准面是大致圆柱形的,所述第三导向面定位成在下游紧邻于所述第三对准面,并处于所述第三对准面的下游;和
与所述嘴头相连的第四导向和对准结构,所述第四导向和对准结构包括第四导向面和第四对准面,所述第四导向面具有沿下游方向逐渐减小的直径,所述第四对准面是大致圆柱形的,所述第三导向面定位成在上游紧邻于所述第四对准面,所述第四导向面定位成与所述第三导向面接合,以便在所述阀针朝向所述浇口的运动期间在所述阀针与所述浇口不对准时使所述阀针滑动到与所述浇口对准,所述第四导向面定位成可在所述阀针和所述浇口之间形成接触之前完成所述阀针的对准,所述第四对准面定位成与所述第三对准面接合,以便在所述阀针朝向所述浇口的运动期间保持所述阀针与所述浇口的对准。
5.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述嘴头通过螺纹连接而连接到所述喷嘴本体上。
6.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述密封件是第一密封件,其中第二密封件将所述第一密封件和所述嘴头分隔开并密封在它们之间,从而在所述第一密封件和所述嘴头之间提供了气隙。
7.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第一导向和对准结构可拆卸地连接到所述阀针上。
8.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第二导向和对准结构可拆卸地连接到所述模体上。
9.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第二导向和对准结构设于包含有所述浇口并可拆卸地连接到所述模体上的浇口嵌件中。
10.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第一导向面平缓地曲线过渡到所述第一对准面中。
11.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述第二导向面平缓地曲线过渡到所述第二对准面中。
12.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述浇口以及所述第二导向和对准结构形成在与所述喷嘴本体及所述模体相连的浇口嵌件中。
13.根据权利要求1所述的注塑装置,其特征在于,所述歧管具有多个所述歧管出口,并具有多个处于所述入口下游和所述多个歧管出口上游的所述流道,所述注塑装置包括多个所述喷嘴,各喷嘴处于所述多个歧管出口中之一的下游,所述模体限定了多个所述模腔,并限定了多个通到所述多个所述模腔中的所述浇口,所述模体、所述嘴头和各喷嘴上的所述密封件形成了一个所述腔室,所述注塑装置包括用于各浇口的一个所述阀针、用于各阀针的一个第一导向和对准结构,以及用于各浇口的一个第二导向和对准结构。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的注塑装置,其特征在于,包括:
具有浇口的模具浇口嵌件,所述模具浇口嵌件与所述密封件相接触;
其中,所述喷嘴本体由第一材料制成,所述嘴头由热导率高于所述第一材料的第二材料制成,
其中,所述密封件由热导率低于所述第一材料的第三材料制成,
其中,所述模具浇口嵌件由热导率高于所述第三材料的第四材料制成,
其中,所述模具浇口嵌件包括位于其上的第二导向和对准结构,其在所述阀针与所述浇口接触前与所述第一导向和对准结构相接触。
15.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述嘴头具有嘴头导向和对准结构,其在所述阀针朝向所述浇口孔的运动期间与所述第一导向和对准结构接触。
16.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述嘴头螺纹连接到所述喷嘴本体上。
17.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述密封件螺纹连接到所述喷嘴本体上。
18.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述密封件固定了所述嘴头。
19.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述阀针的导向部分制成为单独的零件。
20.根据权利要求14所述的注塑装置,其特征在于,所述浇口嵌件限定了所述浇口以及所述第二导向和对准结构,所述浇口嵌件与所述喷嘴本体相连并与所述模体相连。
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