帶有可拆式噴嘴頭和噴嘴頭保持器的熱流道噴嘴的製作方法
2023-05-23 02:08:31
專利名稱：帶有可拆式噴嘴頭和噴嘴頭保持器的熱流道噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種注射成型裝置的噴嘴，尤其涉及一種可拆式噴嘴頭的緊固裝置。
背景技術：
傳統注射成型噴嘴包括噴嘴本體和單獨的噴嘴頭。所述噴嘴頭一般由高導熱性材料製成，其與噴嘴本體連接，將熱量從加熱器轉移給流過所述噴嘴頭的熔體。所述噴嘴頭可以包括螺紋部分以允許與噴嘴本體上的螺紋直接聯接，或，可選地，可提供可拆式緊固裝置將噴嘴頭與噴嘴本體鄰接固定。緊固裝置一般包括與噴嘴本體上的螺紋緊密配合的螺紋部分。另外，除了將噴嘴頭緊固在噴嘴本體上之外，緊固裝置也能用於模腔板和噴嘴頭之間的絕緣。
緊固裝置一般由低導熱性材料製成，例如鋼或鈦，以使噴嘴頭與模腔板絕緣。緊固裝置還可與模腔板形成密封以防止加壓熔體溢入環繞噴嘴本體的絕緣空氣間隔中。
具有如上所述噴嘴的注射成型裝置，可能由於各種原因而需要停機。例如，定期常規檢修和操作錯誤時可能要停機。另外，用具有適合不同成型應用的構造的另一噴嘴頭更換所述噴嘴頭時可能要停機。
一般地，為了更換噴嘴頭，必須接近噴嘴前端。將緊固裝置從噴嘴本體脫開，也脫開了噴嘴頭。在噴嘴頭更換之後，將緊固裝置重新附接到噴嘴本體上，其將所更換的噴嘴頭固定在合適的位置。
噴嘴本體和緊固裝置的收縮和膨脹一般出現在每次注射成型裝置關閉和重啟的時候。這會引起在噴嘴本體和緊固裝置上的螺紋彼此之間的摩擦。所述摩擦能導致螺紋過度磨損。
在極端情況下，螺紋過度磨損能導致螺紋的咬住或冷焊。一旦螺紋咬住，任何企圖分開緊固裝置和噴嘴本體的嘗試都會導致螺紋不可挽救的損傷。
傳統緊固裝置通常不適合使用腐蝕性塑料，例如PVC(聚氯乙稀)或充滿聚醯胺的TEFLON。這樣的塑料易於腐蝕緊固裝置因而必須頻繁地更換，這是昂貴的。
傳統的噴嘴緊固裝置可用於一些應用中以提供與噴嘴相鄰的密封，這能用於限制存在於鑄口周圍的熔融材料的數量。在較低的溫度下，密封是通過緊固裝置和模具表面的直接接觸而達到的。
因此，所需要的是一種防止位於噴嘴本體和緊固裝置上的互補螺紋過度磨損的系統和方法。
發明內容
本發明的一個實施例提供了一種注射成型裝置的噴嘴。所述噴嘴包括噴嘴本體和噴嘴頭。所述噴嘴本體具有螺紋部分和噴嘴通道。所述噴嘴頭具有與噴嘴通道連通用於接收熔體流的噴嘴頭通道。所述緊固裝置將噴嘴頭固定到噴嘴本體上，並且所述緊固裝置包括與噴嘴本體的螺紋部分緊密配合的螺紋部分。所述螺紋部分由非金屬材料製成或至少有由非金屬材料製成的表面層或塗層。
本發明的另一個實施例提供了一種注射成型裝置，所述裝置包括歧管，具有噴嘴頭緊固裝置的噴嘴，和模腔。所述歧管具有歧管通道。所述噴嘴有噴嘴本體和噴嘴頭。所述噴嘴本體包括具有螺紋的下遊端和與歧管通道連通的噴嘴通道。所述噴嘴頭位於鄰近噴嘴本體的螺紋下遊端，所述噴嘴頭具有與噴嘴通道連通的噴嘴頭通道。所述緊固裝置將噴嘴頭緊固到噴嘴本體，並具有與噴嘴本體螺紋下遊端緊密配合且由非金屬材料製成的螺紋部分。將緊固裝置鄰近環繞鑄口的模腔板放置，以提供噴嘴和模腔板之間的密封。所述鑄口提供噴嘴頭通道和模腔之間的流體連通。
因此，在所述實例中噴嘴頭緊固裝置必須由比環繞模腔板的導熱性更低的材料製成以充分減小或消除通過噴嘴頭緊固裝置的熱損失。
本發明的又一實施例提供了一種製造注射成型裝置的方法，包括步驟(a)形成噴嘴，所述噴嘴包括(i)具有帶螺紋的下遊部分和噴嘴通道的噴嘴本體和(ii)具有噴嘴頭通道的噴嘴頭；(b)將噴嘴與有歧管通道的歧管聯接，這樣噴嘴通道與歧管通道流體連通。(c)用緊固裝置將噴嘴頭緊固到噴嘴本體上，所述緊固裝置具有由非金屬材料製成並與噴嘴本體螺紋部分螺旋嚙合的螺紋部分；和(d)連接模腔，所述模腔有與噴嘴頭通道流體連通的鑄口。
下面將參照附圖，詳細描述本發明更進一步的實施例、特徵和優點以及本發明各種不同實施例的結構和操作。
在這裡結合併構成說明書一部分的附圖對本發明進行了圖解說明，並與文字描述一起進一步解釋了本發明的原理，並使本領域技術人員能夠製造並使用本發明。
圖1是本發明一實施例注射成型裝置的側面剖視圖。
圖2是圖1中注射成型裝置一部分的側面剖視圖。
圖3是本發明另一實施例注射成型裝置的局部側面剖視圖。
圖4是圖3中注射成型裝置一部分的側面剖視圖。
圖5和圖6表示了本發明其它實施例的噴嘴。
將參照附圖對本發明進行描述。在附圖中，類似的附圖標記表示相同或功能相似的元件。
具體實施例方式
綜述本發明的一個或多個實施例提供了一種有至少一個噴嘴的注射成型裝置，所述噴嘴具有噴嘴本體和噴嘴頭。緊固裝置通過非金屬螺紋或有非金屬塗層的螺紋與噴嘴本體上的互補金屬螺紋緊密配合而使噴嘴頭緊固到噴嘴本體上。在該實施例中，通過使用非金屬螺紋或有非金屬塗層的螺紋，緊固裝置比由鋼或鈦製成的傳統緊固裝置有更長的壽命。本實施例中的緊固裝置通過使用與互補螺紋不同的材料排除或充分減少了螺紋的過度磨損。
示範裝置圖1表示本發明一個實施例的注射成型裝置10。在該實施例中，注射成型裝置10包括具有歧管熔體通道14的歧管12，其接收在壓力下從注道襯套16來的可模壓材料的熔體流。注道襯套16與機械噴嘴(未示出)連通。
注射成型裝置10還包括一個或多個與歧管12各出口20聯接的噴嘴18。噴嘴通道22穿過每個噴嘴18的噴嘴本體19延伸以接收從歧管12來的可模壓材料的熔體流。噴嘴頭24與各噴嘴18的下遊末端聯接。每個噴嘴頭24包括與各噴嘴通道22對齊的熔體通道26以接收來自噴嘴通道中的熔體流。
鑄口30設置在模腔板32內。鑄口30打開以允許將熔體流輸送到各模腔34中。在所示實例中，鑄口30是熱控澆口。然而，在可選實施例中，鑄口30是閥控澆口。
為了使熔體流保持在要求的溫度，歧管加熱器40用於加熱歧管12而噴嘴加熱器42用於加熱噴嘴18。冷卻通道44設置在靠近鑄口30和模腔34處以利於模腔34中熔體流的冷卻。緊固裝置46設置在噴嘴18的下遊末端52處以將噴嘴頭24緊固到噴嘴18上。例如，緊固裝置46可以是，但不限於此，壓鑄密封(transfer seal)、噴嘴頭保持架、噴嘴密封、澆口密封等等。
圖2表示包括螺紋部分48的緊固裝置46，所述螺紋部分在其內壁58上形成螺紋50。在一個實例中，螺紋部分48的外壁60是可與工具緊密配合的六角螺母形以允許緊固裝置46的緊固和鬆開。為了將緊固裝置46聯接到噴嘴18上，螺紋部分48的螺紋50與形成在噴嘴18下遊末端52外表面56上的螺紋54緊密配合。
在該例中，緊固裝置46進一步包括朝噴嘴頭24向內延伸的肩部62。肩部62包括緊靠噴嘴頭24外表面66的傾斜表面64。應該認識到，在其它實例中，肩部62可以是水平或以任何角度傾斜的以適應不同噴嘴頭設計。緊固裝置46的密封部分70從肩部62在下遊方向延伸。密封部分70包括密封面72，其緊靠模腔板32內開口74的環繞壁76。
在一實例中，緊固裝置46由非金屬例如陶瓷材料製成。陶瓷材料的合適類型包括，但不限於，氧化鋁、氧化鋯、金剛砂、氮化矽、氮化鋁和碳化硼。適當類型的陶瓷可以從英國Crewe的Dynamic-Ceramic公司、印度的Industrial Jewels，Pvt公司、以色列的Micro Tools公司和日本的Kyocera Corporation公司購買到。
在另一個實例中，緊固裝置46可以由聚醯亞胺例如美國德拉瓦杜邦公司的VESPEL、藍寶石或其它合適的晶體材料製成。
在另一實例中，緊固裝置46由金屬材料製成，而螺紋部分48包括非金屬材料如上述陶瓷材料的塗層或鍍層。其能通過在螺紋部分48上噴射薄膜潤滑劑經由化學氣相沉澱或其它已知的方法形成。
在本發明的實施例中，緊固裝置46利用了陶瓷材料，磨損較少出現在配合螺紋48和50之間。這是因為陶瓷不會與通常用在這樣的應用中的材料膨脹和收縮到同樣的程度。因此，具有陶瓷螺紋部分48更有利於緊固裝置46的拆卸和延長緊固裝置46和噴嘴18的壽命。這能降低維修和/或替換的頻率，因此降低緊固裝置46與噴嘴頭24的成本。
同樣地，因為密封面72提供模腔板32和噴嘴頭24之間的絕緣，所以陶瓷材料的特性使之成為用於密封部分70密封面72的合適材料。在一實例中，因為緊固裝置46與熱噴嘴頭24和冷模腔板32都接觸，所以緊固裝置46要求有低熱傳導率。
在該實施例中，在操作過程中，熔體流在壓力下流過歧管14的歧管通道16並進入注射成型裝置10多個噴嘴18的噴嘴通道22。熔體從噴嘴通道22流進各噴嘴頭24的熔體通道28，經過鑄口30，流入模腔34。然後，模腔34被流過冷卻管44的冷卻劑冷卻。一旦經過預定的時間，模製件就從模腔34被推出。
在所示實施例中，緊固裝置46保持噴嘴頭24和噴嘴18之間的鄰接並提供模腔板開口74的環繞壁76和密封面72之間的密封。該布置可防止熔體溢流入環繞著噴嘴18的絕緣空氣間隔75中。此外，在該實施例中，緊固裝置46使熱噴嘴頭24與冷模腔板32絕熱。
圖3表示本發明另一實施例的注射成型裝置10a。在該實施例中，注射成型裝置10a包括具有歧管熔體通道14a的歧管12a，其接收在壓力下從注道襯套16a來的可模壓材料的熔體流。注道襯套16a與機械噴嘴(未示出)連通。噴嘴18a與歧管12a的各出口20a聯接。噴嘴通道22a穿過每個噴嘴18a噴嘴本體19a延伸以接收從歧管12a的出口20a來的可模壓材料熔體流。噴嘴頭24a與每個噴嘴18a的下遊末端聯接。每個噴嘴頭24a包括與各噴嘴通道22a對齊的熔體通道26a以接收來自噴嘴通道的熔體流。鑄口30a設置在模腔板32a中。鑄口30a可打開以允許熔體流輸送到各模腔34a中。
圖4表示包括螺紋部分48a的緊固裝置46a，所述螺紋部分有形成在其外壁60a上的螺紋50a。為了將緊固裝置46a聯接在噴嘴18a上，螺紋部分48a的螺紋50a與形成在噴嘴18a下遊末端52a內表面56a上的螺紋54a緊密配合。
在該實例中，緊固裝置46a更進一步包括朝噴嘴頭24a向內延伸的肩部62a。肩部62a包括緊靠噴嘴頭24a外表面66a的傾斜表面64a。應該認識到，在其它實例中，肩部62a可以是水平或以任何角度傾斜的以適應各種噴嘴頭設計。緊固裝置46a的密封部分70a從肩部62a在下遊方向延伸。密封部分70a包括密封面72a，其緊靠模腔板32a內開口74a的環繞壁76a。
在一實例中，緊固裝置46a由非金屬例如陶瓷材料製成。陶瓷材料的合適類型包括，但不限於此，氧化鋁、氧化鋯、金剛砂、氮化矽、氮化鋁和碳化硼。適當類型的陶瓷可以從英國Crewe的Dynamic-Ceramic公司、印度的Industrial Jewels，Pvt公司、以色列的Micro Tools公司和日本的Kyocera Corporation公司購買到。
在另一個實例中，緊固裝置46a可以由聚醯亞胺例如美國德拉瓦杜邦公司的VESPEL、藍寶石或其它合適的晶體材料製成。
在另一實例中，非金屬材料的熱傳導率小於6.5W/mK，優選小於4W/mK，和/或是介電材料。
在另一實例中，緊固裝置46a由金屬材料製成，而螺紋部分48a包括非金屬材料(例如，如上述的陶瓷材料)的塗層或鍍層。其可通過在螺紋部分48a上噴射薄膜潤滑劑經由化學氣相沉澱或其它已知的方法或通過簡單地使用固定在螺紋部分48a芯部上的螺紋套筒而形成。
在本發明的實施例中，緊固裝置46a利用了陶瓷材料，磨損較少出現在配合螺紋48a和50a之間。這是因為陶瓷不會與通常用在這樣的應用中的材料膨脹和收縮到同樣的程度。因此，具有陶瓷螺紋部分48a更有利於緊固裝置46a的拆卸和延長緊固裝置46a和噴嘴18a的壽命。這能降低維修和/或替換的頻率，因此降低緊固裝置46a與噴嘴頭24a的成本。
同樣地，因為密封面72a提供模腔板32a和噴嘴頭24a之間的絕熱，所以陶瓷材料的特性使之成為用在密封部分70a密封面72a上的合適材料。在一實例中，因為緊固裝置46a與熱噴嘴頭24a和冷模腔板32a都接觸，所以緊固裝置46a要求有低熱傳導率。
在該實施例中，在運行過程中，熔體流在壓力下流過歧管14a的歧管通道16a並進入注射成型裝10a多個噴嘴18a的噴嘴通道22a。熔體從噴嘴通道22a流進各噴嘴頭24a的熔體通道28a，經過鑄口30a，流入模腔34a。然後，模腔34a被流過冷卻管44a的冷卻劑冷卻。一旦經過預定的時間，模製件就從模腔34a被推出。
在所示實施例中，緊固裝置46a保持噴嘴頭24a和噴嘴18a之間的鄰接並提供模腔板開口74a的環繞壁76a和密封面72a之間的密封。該布置可防止熔體溢流入環繞著噴嘴18a的絕緣空氣間隔75a中。更進一步，在該實施例中，緊固裝置46a使熱噴嘴頭24a與冷模腔板32a絕熱。
圖5表示本發明的另一個實施例的噴嘴500。除非另有說明，所有元件具有與上述實施例中類似組件相似的附圖標記。在Babin等的WO03/028973的圖2中發現了類似的噴嘴，其全部內容在此結合併作參考。與專利WO03/028973圖2中的噴嘴相比，噴嘴500包括非金屬緊固裝置546或在緊固裝置546的螺紋部分548上有非金屬鍍層或塗層，更多細節如上所述。上述實施例和圖5中所示的實施例的主要區別是由間隙G或空氣間隔592在模腔密封表面576和緊固裝置密封部分570之間構成間隙密封594來執行緊固裝置546和模具532之間的密封功能。另外，在圖5中示出了噴嘴500的軸線580以及噴嘴本體518內腔582和模具532的內腔586。示出了任選調整裝置584以及鑄在外壁560內的任選工具結合部分。因此，在該實施例中緊固裝置546沒有直接與模具532接觸。另外，在該實施例中，間隙G中充滿了擔當部分或全部密封的冷熔料薄膜。
圖6表示本發明另一實施例的噴嘴600。所有元件具有與上述實施例中類似組件相似的附圖標記，除非另有說明。在公布的Olaru的美國專利申請2003/0086997 A1圖11中發現了類似的噴嘴，其全部內容在此引用並作參考。與公布申請2003/0086997圖1中的噴嘴相比，噴嘴600包括非金屬緊固裝置646或在緊固裝置646的螺紋部分648上有非金屬鍍層或塗層，更多細節如上所述。上述實施例和圖6中所示的實施例的主要區別是緊固裝置646和模具632之間的密封功能通過使用密封和定位裝置698來執行，所述裝置有多個能執行密封和/或定位功能的側面。另外，在圖6中示出了噴嘴600的軸線680，以及位於鄰近加熱裝置642的可選熱電偶裝置696。因而，在該實施例中，緊固裝置646不直接與模具632接觸。
結論雖然已經在上面敘述了本發明的各種實施例，但是應當理解的是，其僅僅是作為舉例而提供的，並非限制。對於本領域技術人員來說在不脫離本發明的精神和範圍內作出各種形式和細節上的變化是很容易的。因此，本發明的寬度和範圍不應當限於上述任何示範實施例，而是應當僅由下面的權利要求和其等效物所限定。
權利要求
1.一種注射成型裝置的噴嘴，其特徵在於包括具有螺紋部分和噴嘴通道的噴嘴本體，具有與噴嘴通道連通的噴嘴頭通道的噴嘴頭，和緊固裝置，用於將噴嘴頭緊固到噴嘴本體上並具有由非金屬材料製成的或至少表面層或塗層由非金屬材料構成的螺紋部分，其中緊固裝置的螺紋部分與噴嘴本體的螺紋部分緊密配合。
2.如權利要求1的噴嘴，其特徵在於，所述非金屬材料選自陶瓷材料、聚醯亞胺材料和晶體材料。
3.如權利要求2的噴嘴，其特徵在於，所述陶瓷材料是氧化鋁、氧化鋯、金剛砂、氮化矽、氮化鋁或碳化硼。
4.如權利要求2的噴嘴，其特徵在於，所述聚醯亞胺材料是高耐熱聚醯亞胺。
5.如權利要求2的噴嘴，其特徵在於，所述晶體材料是藍寶石。
6.如權利要求1到5之一的噴嘴，其特徵在於，所述緊固裝置全部由非金屬材料製成。
7.如權利要求1到6之一的噴嘴，其特徵在於，所述緊固裝置的螺紋部分位於其內表面上，以與噴嘴本體外表面的螺紋部分緊密配合。
8.如權利要求1到7之一的噴嘴，其特徵在於，所述緊固裝置的螺紋部分位於其外表面上，以與噴嘴本體內表面的螺紋部分緊密配合。
9.如權利要求1到8之一的噴嘴，其特徵在於，所述緊固裝置包括壓鑄密封、噴嘴頭保持架、噴嘴密封、澆口密封之一。
10.如權利要求1到9之一的噴嘴，其特徵在於，所述噴嘴本體具有位於噴嘴本體下遊末端的螺紋部分和適合與歧管相連通的噴嘴通道，所述噴嘴頭設置在相鄰噴嘴本體下遊末端處，噴嘴頭具有與噴嘴通道相連通的噴嘴頭通道。
11.如權利要求1到10之一的噴嘴，其特徵在於，所述非金屬材料的熱傳導率小於6.5W/mK，優選小於4W/mK。
12.如權利要求1到11之一的噴嘴，其特徵在於，所述非金屬材料是介電材料。
13.一種注射成型裝置，包括具有歧管通道的歧管；如權利要求1到12之一所述的噴嘴；和模腔，所述模腔有與噴嘴頭通道流體連通的鑄口。
14.如權利要求13的注射成型裝置，其特徵在於，所述緊固裝置進一步包括緊靠噴嘴頭外壁至少一部分的肩部。
15.如權利要求14的注射成型裝置，其特徵在於，所述肩部包括與噴嘴頭外壁至少一部分緊密配合的傾斜表面。
16.如權利要求14或15的注射成型裝置，其特徵在於，所述緊固裝置更進一步包括具有密封面的密封部分，所述密封面緊靠圍繞鑄口的模腔板；和所述肩部位於密封部分的上遊末端。
17.如權利要求13的注射成型裝置，其特徵在於，所述緊固裝置緊靠圍繞鑄口的模腔板。
18.如權利要求13的注射成型裝置，其特徵在於，所述緊固裝置進一步包括具有密封面的密封部分，所述密封面緊靠模腔板。
19.如權利要求18的注射成型裝置，其特徵在於，所述緊固裝置的肩部位於螺紋部分和密封部分之間，並且其中密封部分從肩部在下遊方向上延伸，並包括密封面。
20.如權利要求18或19的注射成型裝置，其特徵在於，所述密封面由熱絕緣材料製成。
21.如權利要求20的注射成型裝置，其特徵在於，所述密封面熱絕緣材料包括非金屬材料、陶瓷材料、氧化鋁、氧化鋯、金剛砂、氮化矽、氮化鋁、藍寶石、碳化硼或聚醯亞胺之一。
22.一種製造注射成型裝置的方法，包括(a)形成噴嘴，所述噴嘴包括(i)具有帶螺紋的下遊部分和噴嘴通道的噴嘴本體和(ii)具有噴嘴頭通道的噴嘴頭；(b)將噴嘴與具有歧管通道的歧管聯接，從而使噴嘴通道與歧管通道流體連通；(c)用一緊固裝置將噴嘴頭緊固到噴嘴本體上，所述緊固裝置具有由非金屬材料製成並與噴嘴本體螺紋部分螺旋嚙合的螺紋部分；和(d)連接模腔，所述模腔具有與噴嘴頭通道流體連通的鑄口。
全文摘要
本發明公開了一種注射成型裝置的噴嘴，所述噴嘴具有噴嘴本體和噴嘴頭。緊固裝置通過非金屬螺紋或有非金屬塗層的螺紋與噴嘴本體的互補螺紋緊密配合將噴嘴頭緊固在噴嘴本體上。在本發明實例中，通過使用非金屬螺紋或有非金屬塗層的螺紋，由於消除或充分減小了螺紋的磨損，緊固裝置比傳統緊固裝置具有較長的壽命。
文檔編號B29C45/27GK1550307SQ20041004775
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月8日 優先權日2003年5月8日
發明者漢斯·岡瑟, 漢斯 岡瑟 申請人:標準模具有限公司