熱平衡的熱流道噴嘴的製作方法
2023-04-24 23:31:41
專利名稱：熱平衡的熱流道噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及模製機，尤其涉及模製機用的噴嘴。
背景技術：
模製機包括熱流道噴嘴，熱流道噴嘴限定一個熔融物通道，用於將熔融材料傳遞到諸如模腔的預定位置。熔融材料保持所需的溫度以確保它合適地流動和固化是十分重要的。通常，熱流道噴嘴通過繞著噴嘴本體外表面纏繞的電阻加熱器被加熱。在噴嘴本體內設置有一個熱電偶以檢測本體溫度，並且通過一個控制系統來運行電阻加熱器以便使本體保持所需溫度。
這種現有噴嘴的問題是，噴嘴內的溫度在噴嘴本體的長度上發生變化。通常，由於在噴嘴端部出現熱量損失，噴嘴端部趨於比噴嘴中部涼得多。因此，難於將熔融物通道內的熔融物保持在恆定的所需溫度。這對於對溫度的微小變化比較敏感的熔融材料尤其成問題。如果溫度升高太多，熔融物將在噴嘴中部燃燒；如果溫度被降低以避免燃燒，熔融物可能具有流動方面的問題或影響熔融物在模腔內合適地固化的能力的其它問題。
因此，需要一種裝置用於將噴嘴本體內的熔融物通道加熱到所需溫度，該溫度在噴嘴長度上保持相對恆定。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種用於模製機的噴嘴，該噴嘴包括限定熔融物通道的噴嘴本體；沿著所述噴嘴本體的至少一部分長度連接到所述噴嘴本體的加熱器；以及連接到所述噴嘴本體的至少一個熱量分布裝置，所述熱量分布裝置由傳導材料製成，用於沿著所述噴嘴本體分布來自所述加熱器的熱量。
附圖簡述為了更好地理解本發明並且更清楚地顯示本發明如何被實施，以下將參照附圖對本發明的實施例進行描述。附圖顯示了本發明的優選實施例，其中
圖1是在噴嘴長度上的噴嘴溫度分布線；圖2是根據本發明的噴嘴的剖視圖；圖3是沿著圖2中線3-3截取的噴嘴的橫截面圖；圖4是根據本發明的噴嘴第二實施例的剖視圖；圖5是沿著圖4中線5-5截取的噴嘴的橫截面圖；圖6是根據本發明的噴嘴第三實施例的剖視圖；圖7是沿著圖6中線7-7截取的噴嘴的橫截面圖；圖8是沿著圖6中線8-8截取的噴嘴的橫截面圖；
圖9是沿著圖6中線9-9截取的噴嘴的橫截面圖；圖10是根據本發明的噴嘴第四實施例的剖視圖；圖11是沿著圖10中線11-11截取的噴嘴的橫截面圖；圖12是根據本發明的噴嘴第五實施例的剖視圖；圖13是沿著圖12中線13-13截取的噴嘴的橫截面圖；圖14是根據本發明的噴嘴第六實施例的剖視圖；以及圖15是具有根據本發明的噴嘴的注入模製機的示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，在現有熱流道噴嘴長度上的溫度分布線用標號10表示。溫度分布線10顯示在噴嘴端部具有較低的溫度12，而在噴嘴中部具有較高的溫度14。根據本發明的噴嘴的所需溫度分布線用標號16表示。該所需溫度在噴嘴長度上是相對恆定的。
參照圖2和3，根據本發明第一實施例的噴嘴大體上以標號20表示。噴嘴20包括限定熔融物通道24的本體22。噴嘴本體通常是由鋼或者本領域技術人員所知的其它合適材料製成。噴嘴具有限定在第一端28的入口26和限定在第二端32的出口30。第二端32通常被限定成平截圓錐尖端。套管34被限定在第一端，用於將噴嘴20安裝到集流腔36上。
噴嘴20包括限定在其外表面上的連續槽道40，用於容納電阻加熱器，例如螺管加熱器42。合適的電阻加熱器的示例公開在美國專利4557685、5266023和5704113中，這些專利在此作為參考引入本申請。電阻螺管加熱器42沿著噴嘴長度方向纏繞並且優選地完全設置在槽道40中，使得加熱器42的外表面與噴嘴本體22的外表面大體上齊平。加熱器42可以通過擠壓摩擦配合、或者通過諸如釺接的冶金連接方式或者本領域技術人員公知的其它固定方式被固定到槽道40上。熱電偶44被設置在噴嘴本體22中，用於檢測鄰近熔融物通道24的噴嘴本體22的溫度。加熱器42連接到給加熱器46供電的電源46上。熱電偶44和加熱器42連接到一個控制系統(未示出)上，該控制系統監測噴嘴本體22的溫度並且根據需要來運行加熱器42，以保持所需的溫度分布線16。集流腔加熱器48設置在集流腔36中以便類似地加熱流過集流腔熔融物通道52的熔融材料。
熱量分布裝置60沿著噴嘴本體長度的所需部分設置在噴嘴本體22上。熱量分布裝置60由諸如銅或者銅合金的傳導材料製成，以便將加熱器42產生的熱量沿著熱量分布裝置60的長度方向傳導。熱量分布裝置60可以被預製成一個中空套筒，該中空套筒可通過摩擦裝配、或者通過釺接、焊接或者本領域技術人員公知的其它安裝方式緊緊地裝配到噴嘴本體上。替代地，可以通過將傳導材料直接噴射或者浸漬在噴嘴本體22上而將熱量分布裝置60施加到噴嘴本體22的外表面上。優選地，熱量分布裝置60與加熱器42以及噴嘴本體22直接接觸以實現最佳的熱量傳遞和分布。因此，熱量分布裝置60的作用是在其長度方向充分地分布熱量，以便在噴嘴20對應的長度方向上形成相對恆定的溫度分布線16。
參照圖4和5，顯示了根據本發明噴嘴的第二實施例。為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
在噴嘴20的第二實施例中，噴嘴本體22具有設置在其外表面上的熱量分布裝置60。中空加熱器套筒70隨後設置在熱量分布裝置60的外表面上。加熱器套筒70限定有用於容納加熱器42的連續槽道40。加熱器42連接到用於給加熱器42供電的電源46上。第二熱量分布裝置60』設置在加熱器套筒70外部以有助於進一步沿著噴嘴本體22的所需長度方向分布熱量。諸如陶瓷或者本領域技術人員公知的其它合適絕熱材料製成的絕熱體72在某些情況下可以設置在熱量分布裝置60』的外部。
參照圖6-9，顯示了根據本發明噴嘴的第三實施例。同樣，為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
第三實施例的噴嘴20包括噴嘴本體22，噴嘴本體在其外表面限定有用於容納加熱器42的連續槽道40。噴嘴本體22製作成包括位於噴嘴20的第一和第二端26，32之間的中部區域的直徑減小部分80。直徑減小部分80提供了一個熱量損失區域，以減小在噴嘴20的中部區域出現較高溫度14的可能性。直徑減小部分80提供了更小的質量，以便從加熱器42向流過熔融物通道的熔融材料傳遞熱量損失。
加熱器42也設置在噴嘴本體22的第二端32，用於保持噴嘴本體22中的熔融物從出口30流出之前的溫度。
熱量分布裝置60設置在噴嘴本體22上，用於沿著噴嘴本體22的長度方向分布熱量以獲得相對恆定的溫度分布線16。熱量分布裝置60包括在對應噴嘴本體22的直徑減小部分80處的開孔82，以便在噴嘴本體22的中部區域上具有熱量損失。熱量分布裝置60也設置在噴嘴本體22的第二端32上以便在第二端32的長度方向上分布熱量。當第二端32形成為平截圓錐尖端時，在這種情況下難於設置鄰近出口30的加熱器42，位於第二端32上的熱量分布裝置60的位置十分重要。
參照圖10-11，顯示了根據本發明噴嘴的第四實施例。同樣，為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
第四實施例的噴嘴20包括帶有熔融物通道24的噴嘴本體22。加熱器42為諸如公開在專利EP963829、EP312029、WO0023245和WO0117317中的薄膜加熱器，這些專利在此作為參考引入。環繞薄膜加熱器42是一個保護薄膜加熱器42的電絕緣體90。熱量分布裝置60設置在電絕緣體90上。
參照圖12-13，顯示了根據本發明噴嘴的第五實施例。同樣，為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
第五實施例的噴嘴20包括限定有熔融物通道24的噴嘴本體22。噴嘴加熱器42為電阻絲形式，它設置在繞著噴嘴本體22設置的絕緣材料中。噴嘴加熱器42包括設置在噴嘴本體22上的第一絕緣層92。電阻絲94繞著噴嘴本體22纏繞在第一絕緣層92上。隨後在電阻絲94和第一絕緣層92上設置第二絕緣層96。這種加熱器42更詳細地描述在PCT申請PCT/CA01/00274中，在此將其作為參考引入。熱量分布裝置60設置在第二絕緣層96上，以使來自電阻絲加熱器42的熱量沿著熱量分布裝置60的長度方向分布。
參照圖14，顯示了根據本發明噴嘴的第六實施例。同樣，為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
噴嘴20的第六實施例類似於上述第一實施例。噴嘴20包括在其外表面限定有用於容納加熱器42的連續槽道40的噴嘴本體22。熱量分布裝置60在噴嘴本體22的所需部分上設置在噴嘴本體22上。熱量分布裝置60包括一個縱向槽98用於容納熱電偶44，從而使熱電偶44可以靠著噴嘴本體22設置。
參照圖15，示意地顯示了帶有根據本發明噴嘴20的注入模製機100。同樣，為了方便起見，與上述相對應的元件用對應參考標號來表示。
注入模製機100包括與集流腔36連接的入口噴嘴102。集流腔36包括用於將來自入口噴嘴102的熔融物分配到注入噴嘴20的熔融物通道104。注入噴嘴20包括用於將注入噴嘴20安裝到集流腔36上的套管34。注入噴嘴20以公知方式連接到模腔106，以便將熔融材料引入模腔106。注入噴嘴20包括由加熱器42加熱的噴嘴本體22。熱量分布裝置60設置在噴嘴本體22上，用於將來自加熱器42的熱量沿著熱量分布裝置60的長度方向分布。熱量分布裝置60的作用是在其長度方向充分地分布熱量，以便在噴嘴20對應的長度方向上形成相對恆定的溫度分布線16。
應理解的是，已經描述的僅僅是優選實施例。在不脫離本發明權利要求範圍的情況下，對本發明所作出的各種修改、替換等也應包括在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於模製機的噴嘴，包括限定熔融物通道的噴嘴本體；沿著所述噴嘴本體的至少一部分長度連接到所述噴嘴本體的加熱器；以及連接到所述噴嘴本體的至少一個熱量分布裝置，所述熱量分布裝置由傳導材料製成，用於沿著所述噴嘴本體分布來自所述加熱器的熱量。
2.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，還包括限定在所述噴嘴本體上的連續槽道，用於容納所述加熱器。
3.如權利要求2所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器設置在所述連續槽道中，使得所述加熱器與所述噴嘴本體的外表面大體上齊平。
4.如權利要求2所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器被壓入在所述連續槽道中。
5.如權利要求2所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器被釺接在所述連續槽道中。
6.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述熱量分布裝置是預製的中空套筒。
7.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述熱量分布裝置流體化地澱積在所述噴嘴本體上。
8.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，還包括設置在所述熱量分布裝置的至少一部分上的絕熱體。
9.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述熱量分布裝置被釺接到所述噴嘴本體上。
10.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器是薄膜加熱器。
11.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器是設置在絕緣材料中的電阻絲加熱器。
12.如權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述加熱器是以冶金方式連接到所述噴嘴本體。
13.如權利要求6所述的噴嘴，其特徵在於，所述套筒限定有縱向槽，用於緊接所述噴嘴本體設置熱電偶。
14.一種注入模製機，包括用於將熔融材料引入模製機的入口噴嘴；與所述入口噴嘴連通的集流腔，用於接收和分配所述熔融材料；與所述集流腔連通的多個注入噴嘴，用於接收所述熔融材料，所述注入噴嘴與對應模腔連通，每個所述注入噴嘴具有沿著噴嘴本體的至少一部分長度連接到噴嘴本體的加熱器、和連接到噴嘴本體的至少一個熱量分布裝置，熱量分布裝置用於沿著所述噴嘴本體分布來自所述加熱器的熱量。
15.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，還包括限定在所述噴嘴本體上的連續槽道，用於容納所述加熱器。
16.如權利要求15所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器設置在所述連續槽道中，使得所述加熱器與所述噴嘴本體的外表面大體上齊平。
17.如權利要求15所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器被壓入在所述連續槽道中。
18.如權利要求15所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器被釺接在所述連續槽道中。
19.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述熱量分布裝置是預製的中空套筒。
20.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述熱量分布裝置流體化地澱積在所述噴嘴本體上。
21.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，還包括設置在所述熱量分布裝置的至少一部分上的絕熱體。
22.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述熱量分布裝置被釺接到所述噴嘴本體上。
23.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器是薄膜加熱器。
24.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器是設置在絕緣材料中的電阻絲加熱器。
25.如權利要求14所述的模製機，其特徵在於，所述加熱器是以冶金方式連接到所述噴嘴本體。
26.如權利要求19所述的模製機，其特徵在於，所述套筒限定有縱向槽，用於緊接所述噴嘴本體設置熱電偶。
全文摘要
本發明涉及注入模製機用的噴嘴。該噴嘴包括限定熔融物通道的噴嘴本體。加熱器連接到噴嘴本體。熱量分布裝置也連接到噴嘴本體。熱量分布裝置由傳導材料製成，用於沿著噴嘴本體分布來自加熱器的熱量。
文檔編號B29C45/20GK1436118SQ01811271
公開日2003年8月13日 申請日期2001年6月18日 優先權日2000年6月16日
發明者丹尼斯·巴賓, 喬納森·費希爾, 漢斯·岡瑟 申請人:標準模具有限公司