專利名稱：一種用于模制塑料材料的加熱噴嘴部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模制塑料材料的加熱噴嘴部件。
按照常規(guī)來說，用于模制塑料材料的注射噴嘴包括一個圓柱狀的管形鋼芯，所述鋼芯形成一個中心的縱向注射管，用以將熔化的塑料材料通過一個或多個注射孔注射到模具的模腔中。電阻器呈螺旋型盤繞在管形芯上，用以加熱從注射管中流過的塑料材料并且保持受材料流動影響的這部分噴嘴處在一個受控制的溫度，以便避免所述材料產(chǎn)生固化。電阻器通常在靠近注射孔的區(qū)域彼此間纏繞得更加緊密，所述區(qū)域由于更靠近模腔從而傾向于比噴嘴的中央?yún)^(qū)域冷卻得更加迅速。利用一個毛細(xì)熱電偶來檢測注射孔附近的噴嘴溫度。由電阻器提供的熱量傾向于在噴嘴的中央?yún)^(qū)域集聚，在這一區(qū)域就會達(dá)到比注射孔區(qū)域更高的溫度；有時，這些更高的溫度對于這種類型的進行加工的塑料材料而言是不允許的，而是應(yīng)當(dāng)將這種類型的進行加工的塑料材料控制在一個十分有限的溫度范圍內(nèi)以避免塑料材料產(chǎn)生降解。因此，一旦熱電偶檢測到的注射孔區(qū)域的溫度低于預(yù)先設(shè)定的最小值，電阻器就啟動，但是即使中央?yún)^(qū)域注射管的溫度是可接受的，也會由于電阻器接通致使該溫度持續(xù)升高直到超過所述材料的最大許可值。
在這些已公知的解決方案中，主要使用具有矩形剖面的螺旋形電阻器從而增大電阻器與周圍纏繞著電阻器的管形噴嘴插芯之間的接觸區(qū)域。然而，接觸區(qū)域僅自然地構(gòu)成電阻器總表面的一小部分，以致于電阻器產(chǎn)生的絕大部分熱量并未真正傳送至噴嘴，而是散逸進入周圍的模具中從而損失掉了。事實上，模具進而也得到冷卻以便保持模腔壁的溫度盡可能地低，從而加速所述熔化材料的固化過程，由此縮短模制周期。
為了散逸來自噴嘴中央部分的熱量，并且使熱量能夠更均勻地沿注射管分布，已經(jīng)建議將電阻器結(jié)合在一個被裝配在管形噴嘴插芯外部的管形金屬擴散器元件中。根據(jù)這種解決方法，一個溝槽狀的基座形成在圓柱狀的管形元件外表面上，并且將電阻器插入到其中。然而再一次，從電阻器外表面向周圍模具產(chǎn)生過量的散熱；此外，并未在電阻器與管形噴嘴插芯之間形成直接接觸(和由此的通過傳導(dǎo)進行的直接傳熱)。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的加熱噴嘴部件，所述改進的加熱噴嘴部件主要解決以下問題-在預(yù)先設(shè)定且有限的溫度范圍內(nèi)，均勻地加熱噴嘴的注射管；-防止熱量發(fā)生累積從而導(dǎo)致噴嘴中央部分中的溫度過高，并且-優(yōu)化提供給電阻器的電能消耗，以及減少由此向安裝噴嘴的模具散逸的熱量。
通過具有由所附權(quán)利要求限定的特征的加熱噴嘴部件，可實現(xiàn)通過以下說明書能更好地理解的這些以及其它目的和優(yōu)點。
參照附圖并借助對僅通過非限制性實例的方式給出的本發(fā)明的一個實施例進行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的加熱噴嘴部件的剖視圖，所述加熱噴嘴部件包括噴嘴和加熱器/散熱器裝置，圖2和圖3分別是用以形成圖1所示類型的加熱器/散熱器裝置的板狀半成品的平面圖和沿線III-III截取的剖視圖，圖4是裝配有電阻器的圖2所示平板的平面圖，圖5-圖7是用以形成加熱器/散熱器裝置的三個獨立的彎曲步驟的示意圖，圖8是加熱器/散熱器裝置的剖視圖，圖9是圖8所示細(xì)節(jié)的放大視圖，圖10是沿圖1中線X-X截取的剖視圖，和圖11和圖12是根據(jù)本發(fā)明的另外兩個散熱器實施例的與圖2相似的平面圖。
下面參照圖1可知，用以模制塑料材料的注射噴嘴10被安裝在具有模腔21的模具20中。
噴嘴10包括一個鋼制本體11，所述鋼制本體與一個具有外側(cè)面13的圓柱狀管形芯12形成一個整體。
管形芯12具有一根中央縱向注射管14，所述中央縱向注射管在上部區(qū)域15和下部區(qū)域16之間延伸，所述的上部區(qū)域15用以輸入熔化的材料，而在所述的下部區(qū)域16中插入了一個用于形成注射管14端部部分的常規(guī)尖端17。一個毛細(xì)熱電偶19延伸至在注射管14的下部區(qū)域16附近，用以檢測塑料材料呈熔融狀態(tài)注射進入模腔中的區(qū)域附近的溫度。
一個管形圓柱狀散熱器30被安裝在管形芯12的側(cè)面13上；散熱器30具有限定出與管形芯側(cè)面13匹配的中心型腔的開口環(huán)狀剖面。由于下述原因，如圖8和圖10所示，散熱器30具有相對的、間隔的自由縱向邊30e、30f，它們之間限定出一個沿散熱器30的圓柱面母線延伸的縱向空間30g。
散熱器30是由具有高熱導(dǎo)率的金屬或者金屬合金制成的，如黃銅、銅或者鋁，且當(dāng)如圖1所示被安裝在一個噴嘴上時，散熱器大體上沿著鋼制管形芯12的全部長度延伸。
在其內(nèi)圓柱面30d上，散熱器30具有一個凹入的溝槽狀的基座32，所述基座容納用以直接加熱管形芯12的電阻器40。溝槽32沿著圍繞管形芯側(cè)面延伸的路徑，從而使得電阻器40與散熱器30共同作用向管形芯12均勻傳熱。由于其具有高的熱導(dǎo)率，因此散熱器30也能夠確保沿著管形芯12維持大體上均勻的溫度，從而避免熱量累積以及噴嘴中央?yún)^(qū)域溫度過高。
一種制造加熱器/散熱器裝置30并將其安裝在噴嘴10上的方法如下所述。
由一個平的金屬板開始，制造一個如圖2和圖3中的30a所示的大體矩形平板。平板30a具有與噴嘴插芯12的長度相對應(yīng)的高度h，散熱器被裝配到噴嘴插芯上，平板30a還具有略小于噴嘴插芯側(cè)面13圓周長的寬度w。平板的厚度t是這樣選定的從而使得后續(xù)形成在平板的兩個表面中的一個之上的溝槽32適于容納繞線式電阻器40，該繞線式電阻器的直徑是根據(jù)所需要的電特性預(yù)先選擇好的。例如，約2mm厚的平板可以用來容納直徑為1mm的導(dǎo)線。在圖示的優(yōu)選實施例中，平板30a的兩個相對的縱向邊30e、30f沿朝向平板的一個面30d收斂的平面傾斜，它們在使用中將會面向噴嘴的內(nèi)部。
然后例如采用銑削、放電機械加工、或者其它的可以形成溝槽32的已公知的加工方法加工平板30a的內(nèi)表面30d，所述溝槽32具有大體呈C形或者U形的剖面，以精確地容納電阻器40，或者具有預(yù)定的間隙。另一種可選方式是，在被切割成大量的小塊平板之前可以在初始平板上根據(jù)溝槽的數(shù)量進行所述形成溝槽32的步驟。
然后將電阻器40裝配在溝槽32中(圖4)。為了確保在安裝條件下與噴嘴插芯表面直接接觸，電阻器的表面與具有溝槽32的面30d相齊平，或者略微超出該面。
裝配了電阻器的平板30a然后被放置到第一彎曲工具P1中(圖5)，其中平板上的兩條相對的縱向邊30e、30f沿朝向面30d面對的方向被彎曲。平板接下來被放置到第二彎曲工具P2(圖6)中，其中可賦予平板C形或者U形。最后，在第三彎曲工具P3(圖7)中，形成具有平行于相對邊30e、30f的縱向中心軸線x的最終開口管形圓柱狀本體30。
在該彎曲步驟中使用一個圓柱形成型工具P4，該圓柱形成型工具被安放在與內(nèi)表面30d接觸的位置上。工具P4的直徑略小于待裝配散熱器的噴嘴管形芯12的圓柱面13的直徑。
在如圖6和圖7所示的彎曲步驟中，散熱器30的彎曲還至少在溝槽32平行于散熱器縱向軸延伸的部分中，有利地致使溝槽32的相對面32a、32b略微收斂靠近。相對面32a、32b向散熱器中央的收斂靠近(圖8和圖9)所具有的效果是將電阻器40夾緊在溝槽32中。自然地，在這種情況下，必須精確選擇溝槽32和電阻器40的形狀和尺寸以達(dá)到這種夾緊效果。
如圖10所示意性示出的，毛細(xì)熱電偶19被牢固地容納和約束在兩條邊30e和30f與管形芯12的外表面13之間所限定出的空間中。熱電偶19的直徑大于自由邊30e和30f之間的最大距離。這一最大距離是指噴嘴處于冷卻狀態(tài)時的距離。
下面一點是重要的，即當(dāng)在冷卻狀態(tài)下散熱器30與結(jié)合在一起的電阻器40被安裝在噴嘴上時，縱向邊30e和30f沿周向間隔開預(yù)定距離“d”，例如，間隔大約0.5mm。由于這樣進行布置，當(dāng)利用提供電流通過電阻器40而使噴嘴得到加熱時，散熱器30通過在圍繞噴嘴的周向方向上延伸而產(chǎn)生自由熱膨脹，而不會象當(dāng)散熱器是一個具有閉合環(huán)狀剖面的管形件或者邊30e和30f相對于彼此受到剛性約束時會發(fā)生的那樣，沿徑向產(chǎn)生膨脹從而遠(yuǎn)離噴嘴的外表面13。因此根據(jù)本發(fā)明，散熱器內(nèi)表面30d的直徑在冷卻和加熱循環(huán)期間大體上保持不變。這就確保了電阻器40總是與噴嘴插芯12的表面13保持直接接觸。同樣應(yīng)該注意的是，在加熱階段，鋼制芯12(其具有閉合的環(huán)狀剖面)同樣會沿徑向產(chǎn)生膨脹，并且噴嘴的這種徑向膨脹會因此改進了與電阻器40的接觸，而不必考慮事實上制造噴嘴所用的鋼材料的熱膨脹系數(shù)，比制造散熱器30優(yōu)選使用的黃銅材料的熱膨脹系數(shù)更低。
在最大加熱條件下，相對的邊30e和30f仍然可以略微彼此分開，或者彼此雖然有接觸但是不會導(dǎo)致散熱器產(chǎn)生徑向膨脹從而使散熱器面30d以及電阻器40發(fā)生明顯移動遠(yuǎn)離噴嘴的外表面13。
如上面所提到的，在彎曲平板30a的步驟中，優(yōu)選使用工具P4，工具P4的直徑略小于噴嘴插芯12的圓柱面13的直徑。一旦彎曲形成其最終曲面形狀，散熱器的內(nèi)表面30d便會具有這樣的直徑，即在自由的或無形變的條件下，該直徑略小于管形芯12的外徑。為了把散熱器裝配到噴嘴插芯上，可以借助合適的工具(未示出)利用將散熱器30彈性地展開而產(chǎn)生的略微徑向過盈而將散熱器30安置在管形芯12上。借助這種過盈配合，散熱器可彈性地夾緊在噴嘴上，并且進一步確保噴嘴與電阻器之間的連續(xù)接觸。
應(yīng)注意的是，與前面說明書的背景技術(shù)部分中所討論的常規(guī)散熱器相比，根據(jù)本發(fā)明，除噴嘴插芯和散熱器所用材料的熱膨脹系數(shù)不同外，電阻器40與噴嘴插芯12直接、連續(xù)地接觸。電阻器環(huán)繞散熱器內(nèi)圓柱面的均勻分布確保了向注射管的均勻傳熱，尤其是在其最靠近注射孔的區(qū)域內(nèi)。此外，由于電阻器40與噴嘴插芯的圓柱形壁13直接接觸，因此就有可能在消耗較低電流的條件下，使注射溝槽達(dá)到并維持規(guī)定的溫度。與溝槽32的壁相接觸的電阻器40的表面部分將熱量傳給散熱器30而不是模具。申請人進行的實驗已經(jīng)顯示，本發(fā)明可以節(jié)約60％或者更多的電能。
這里所列的實施例應(yīng)被認(rèn)為是噴嘴部件結(jié)構(gòu)的實例，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。相反地，本發(fā)明可以在形狀、部件布置、結(jié)構(gòu)和操作細(xì)節(jié)上有所改進。例如，如圖11和圖12所示，沿散熱器內(nèi)表面的溝槽32延伸的路徑可以依據(jù)噴嘴的類型、尺寸和操作要求而改變。圖11和圖12示出了兩個實例，其中溝槽32(以及由此的電阻器40)在散熱器的上端和下端區(qū)域分布得更加緊密，而在中間區(qū)域分布的相對不緊密些以避免在這一區(qū)域中產(chǎn)生熱量累積。
權(quán)利要求
1.一種用于模制塑料材料的注射噴嘴部件，包括具有形成中央縱向注射管(14)和基本呈圓柱狀的外側(cè)面(13)的管形金屬芯(12)的噴嘴，加熱器/散熱器裝置，所述加熱器/散熱器裝置包括-被安裝在芯(12)的圓柱面(13)周圍的具有開口環(huán)形剖面的呈管形圓柱狀的金屬散熱器(30)，具有與所述噴嘴插芯的圓柱面(13)相配合的大體呈圓柱狀的內(nèi)表面(30d)，具有兩個相對的縱向自由邊(30e、30f)，所述縱向自由邊沿周向隔開(d)，并且彼此獨立(d)，并且在它們之間限定出一個沿所述散熱器(30)的圓柱面母線延伸的縱向空間(30g)，還具有在所述散熱器元件的表面(30d)中形成的凹入的溝槽狀基座(32)，以及-容納在所述溝槽狀基座(32)中的電阻器(40)，所述縱向自由邊(30e、30f)之間的距離(d)是這樣的，即當(dāng)利用提供電流通過電阻器(40)而使噴嘴部件得到加熱時，所述散熱器(30)通過在圍繞噴嘴的周向方向上延伸而產(chǎn)生自由熱膨脹，而不會沿徑向移動遠(yuǎn)離所述噴嘴插芯的外表面(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴部件，其中所述散熱器(30)利用徑向過盈被安裝在所述噴嘴插芯(12)的外表面(13)上，以便彈性地夾緊所述噴嘴插芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴部件，其中所述相對的縱向邊(30e、30f)與所述噴嘴插芯的外表面(13)限定出一個用以放置毛細(xì)熱電偶(19)的空間，所述熱電偶具有比所述噴嘴為冷卻狀態(tài)時所述自由邊(30e)和(30f)之間最大距離還要厚的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴嘴部件，其中所述散熱器(30)的兩個相對的縱向邊(30e、30f)沿平行于所述中央噴嘴的縱向中心軸線(x)的平面傾斜，朝向所述噴嘴的外部收斂靠近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴部件，其中所述凹入的溝槽狀基座(32)是在與所述噴嘴插芯(12)的外圓柱面(13)相接觸的所述散熱器元件的內(nèi)圓柱表面(30d)上形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴部件，其中被容納在所述溝槽狀基座(32)內(nèi)的電阻器(40)被布置成與所述噴嘴插芯的外表面(13)基本齊平或者相接觸，以便直接向其傳熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴部件，其中所述溝槽狀基座(32)具有大體呈C形或U形的剖面，以便利用預(yù)定的最小間隙或者輕微過盈可以精確地容納電阻器(40)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴部件，其中所述溝槽狀基座(32)具有相對的表面(32a、32b)，它們朝向所述散熱器(30)的中心略微收斂靠近，以便將所述電阻器(40)約束在所述基座(32)內(nèi)。
全文摘要
一種具有形成中央注射管(14)和呈圓柱狀的外側(cè)面(13)的管形金屬芯(12)的噴嘴。一種加熱器/散熱器裝置，包括被安裝在芯(12)的圓柱面(13)周圍的具有開口環(huán)形剖面的呈管形圓柱狀的金屬散熱器(30)。散熱器(30)具有與所述噴嘴插芯的圓柱面(13)相配合的呈圓柱狀的內(nèi)表面(30d)，兩個相對的縱向自由邊(30e、30f)，所述縱向自由邊沿周向隔開(d)，并且彼此獨立(d)，并且在它們之間限定出一個沿所述散熱器(30)的圓柱面母線延伸的縱向空間(30g)，還具有在所述散熱器元件的表面(30d)中形成的凹入的溝槽狀基座(32)。一個電阻器(40)被設(shè)在溝槽狀基座(32)中。所述縱向自由邊(30e、30f)之間的距離(d)是這樣的，即當(dāng)利用提供電流通過電阻器(40)而使噴嘴部件得到加熱時，所述散熱器(30)通過在圍繞噴嘴的周向方向上延伸而產(chǎn)生自由熱膨脹，而不會沿徑向移動遠(yuǎn)離所述噴嘴插芯的外表面(13)。
文檔編號B29C45/74GK1964831SQ200580012373
公開日2007年5月16日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者皮耶羅·恩列蒂 申請人:皮耶羅·恩列蒂