專利名稱：注入模制成型噴嘴楔形密封件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及注入模制成型，更具體地講，涉及注入模制成型噴嘴。
背景技術：
在許多注入模制成型設備設計中，與噴嘴一起使用的密封件在工作或裝配期間發(fā)生故障。故障能夠具有幾種模式。第一，密封件可能未充分密封。如果密封件是主密封件， 則故障將很可能導致故障停工時間。故障可以是密封表面之間的不良配合、過應力和在高的模制成型壓力下可能的密封件的破損、或者另一原因的結果。第二，密封件可能意外地/ 非故意地與噴嘴分開/脫離接合并因此丟失或損壞。在裝配或維護期間，松動的密封零件可能從噴嘴脫落、或者變?yōu)榍度朐趪娮彀疾?nozzle well)里面。第三，密封件可能無法傳遞所希望的熱特性。例如，密封件可能不滿足對于噴嘴尖頭所需要的熱絕緣，從而導致需要快速利用另一密封件替換該密封件。這些和其它問題能夠一起或單獨發(fā)生，為了順利的注入模制成型操作最好避免這些和其它問題。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，一種注入模制成型噴嘴包括了噴嘴體和噴嘴尖頭，噴嘴體限定了用于模制成型材料的流動的通道，噴嘴尖頭聯(lián)接到噴嘴體。對噴嘴尖頭確定形狀以與模具部件一起限定出收斂間隙，噴嘴尖頭在使用期間被插入到所述模具部件中。具有楔形或楔狀部分的密封零件位于噴嘴尖頭和模具部件之間。作用在楔形部分的表面上的模制成型材料的壓力把楔形部分楔入到所述收斂間隙中。根據本發(fā)明的另一方面，一種注入模制成型噴嘴包括了噴嘴體和噴嘴尖頭，噴嘴體限定了用于模制成型材料的流動的通道，噴嘴尖頭聯(lián)接到噴嘴體。對噴嘴尖頭確定形狀以與模具部件一起限定出收斂間隙，噴嘴尖頭在使用期間被插入到所述模具部件中。密封零件位于噴嘴尖頭和模具部件之間。該密封零件具有一種保持部分，保持部分在裝配期間安裝在噴嘴尖頭的圓柱形部分上以把密封零件保持在噴嘴尖頭上的保持部分。該密封零件還具有一種圓環(huán)部分，該圓環(huán)部分具有至少兩個收斂表面。作用在圓環(huán)部分的向流表面或者迎流表面(flow-facing surface)上的模制成型材料的壓力推壓所述收斂表面抵靠著限定所述收斂間隙的表面。根據本發(fā)明的另一方面，一種注入模制成型的方法包括下述步驟把噴嘴安裝在模具中，該噴嘴包括密封零件，密封零件具有位于噴嘴尖頭和模具部件之間的楔形部分；通過噴嘴來注入經加壓的模制成型材料、并把經加壓的模制成型材料注入到由模具限定的模具腔中；模制成型材料作用在楔形部分的表面上以把楔形部分楔入到介于噴嘴尖頭和模具部件之間的收斂間隙中以便進行密封從而克服模制成型材料的泄漏；以及打開模具并從模具腔彈射出固化的模制成型材料。


現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實施例。圖1是根據本發(fā)明實施例的注入模制成型設備的剖視圖。圖2是在圖1的密封零件的附近的剖視圖。圖3是密封零件的橫截面的自由體受力圖。圖4是具有結合著冷卻澆口和腔鑲件而使用的密封零件的注入模制成型設備的剖視圖。圖5是閥控注入模制成型設備的剖視圖。圖6是在圖5的密封零件的附近的剖視圖。
具體實施例方式圖1顯示根據本發(fā)明實施例的注入模制成型設備100。針對其它實施例描述的特征和方面能夠相應地與本實施例一起使用。該注入模制成型設備包括墊板102、模板104、腔板106、芯板108、入口部件110、 歧管112和多個噴嘴114。注入模制成型設備100可在任何構造中包括任何數量的歧管和噴嘴。在這個實施例中，為簡單起見顯示了一個歧管。注入模制成型設備100其中可特別包括另外的部件，諸如板、定位銷釘、模具澆口鑲件和冷卻通道。墊板102部分地限定了空氣隙116，并具有容納著入口部件110的中心開口。模板 104具有凹穴，所述凹穴進一步限定了用于容納歧管112的空氣隙116、并部分地限定了用于容納噴嘴114的凹槽118。腔板106(模具部件)進一步限定凹槽118，部分地限定模具腔120，并限定通向模具腔120內的模具澆口 122。螺栓(未示出)通常用于把這些板夾合在一起。存在有墊板102、模板104和腔板106的許多構造，并且這些板的形狀和尺寸可變化。所使用的板的特定數量不重要，并且可使用比顯示的板更多或更少的板。芯板108進一步限定了其中形成注入模制成型產品的模具腔120。芯板108能夠與腔板106分開以彈射出這種產品。正如腔板106—樣，芯板108的設計可以變化。腔板 106具有用于使冷卻液循環(huán)的一個或多個冷卻通道123。芯板108也可以包括冷卻通道(未示出)。入口部件110包括用于從一定來源(諸如，注入模制成型機器的塑化螺桿(未示出))接收模制成型材料(例如，塑料熔融物)的入口通道124。歧管112限定歧管通道1 并包括歧管加熱器128。分支歧管通道1 從入口通道1 接收模制成型材料，并把模制成型材料分配給噴嘴114。歧管加熱器1 能夠具有任何設計，諸如示出的嵌入式絕緣電阻絲。通過由周圍的板限定的空氣隙116使歧管112熱絕緣。通過噴嘴114和定位環(huán)130使歧管112相對于模板104偏移，定位環(huán)130也使歧管112定位于正確的位置。通過壓力墊圈132使歧管112相對于墊板102偏移，壓力墊圈132 能夠彈性變形以吸收歧管112和噴嘴114相對于板102、104的不同熱膨脹。噴嘴114聯(lián)接到歧管112并由壓力墊圈132承座于凹槽118中。凹槽118中的空氣用來使噴嘴114與周圍的板絕緣。每個噴嘴114與模具澆口 122相關聯(lián)，并限定出與歧管通道1 相連通的噴嘴通道134以便把流動的模制成型材料傳送到模具澆口 122。每個噴嘴114包括噴嘴體136 ；噴嘴凸緣138，用于在凹槽118中支撐噴嘴體136 ；噴嘴加熱器 142，嵌入在噴嘴體136中；熱電偶144 ；終端146，用于引導加熱器142和熱電偶144的配線 /布線；噴嘴尖頭148，；和尖頭保持器150，用于以可去除的方式把噴嘴尖頭148聯(lián)接到噴嘴體136。噴嘴加熱器142能夠具有任何設計，諸如示出的嵌入式絕緣電阻絲。噴嘴體136 限定了與噴嘴尖頭148的尖頭通道152 —起形成噴嘴通道134的通道。尖頭保持器150以螺紋方式旋擰到噴嘴體136，并包括圓周密封表面IM以用于封閉住凹槽118并克服模制成型材料的回流。噴嘴114與歧管112結合在一起可稱為熱流道。密封零件160設置于噴嘴尖頭148處。在這個實施例中，密封零件160用作一種防備模制成型材料泄漏到凹槽118內的主密封件，而尖頭保持器150的圓周密封表面IM 用作一種防備進一步泄漏到凹槽118內的次要或備用密封件。密封零件160不需要設計為防漏密封件，并且可主要用于以下描述的一個或多個它的其它特性。在另一實施例中，省略了尖頭保持器150的密封表面154。圖2是在密封零件160的附近的注入模制成型設備100的全貌圖/特寫圖。對噴嘴尖頭148的表面202確定形狀，用以當噴嘴尖頭148在使用期間插入到腔板106內時與附近的腔板106的表面204—起限定收斂的間隙，如圖中所描繪。具體地講， 在這個剖視圖中限定著表面202、204的線條或曲線收斂于一個點處。在這個實施例中，噴嘴尖頭148的表面202是環(huán)形的，并且通常垂直于模制成型材料的流動的方向，并且腔板 106的表面204通常是截頭圓錐形。密封零件160具有位于噴嘴尖頭148和腔板106之間的楔形或楔狀部分206。位于模具澆口 122附近的氣泡區(qū)域208中的模制成型材料的壓力作用在楔形部分206的向流表面210上，并傾向于把楔形部分206楔入到由表面202、204限定的收斂間隙中。這種形狀配合方式的楔入或卡入動作幫助形成防漏密封件。也就是說，當模制成型材料的壓力增加時，密封效果也增加。在這個實施例中，在模制成型壓力下，密封零件160 (主要是其楔形部分206)直接與噴嘴尖頭148和腔板106接觸。在三維幾何構造方面，當圍繞噴嘴的縱向軸線旋轉布置密封零件160的楔形部分 206時，密封零件160的楔形部分206限定了具有與表面202、204配合的至少兩個收斂表面的圓環(huán)部分。密封零件160還具有裝配在噴嘴尖頭148的大體上圓柱形部分214上的保持部分 212。具體地講，在裝配期間、當噴嘴114尚未插入到腔板106中時，保持部分212用于把密封零件160保持在噴嘴尖頭148上。在這個實施例中，通過間隙218明顯地把保持部分212 與模具部件的內側圓柱形壁216分開。在這個實施例中，密封零件160的保持部分212和噴嘴尖頭148的圓柱形部分214 之間的接觸力設計為超過了介于密封零件160和腔板106之間的粘附力。通過間隙218減小該粘附力的可能量值。結果是當諸如在維護期間從凹槽118取出噴嘴114時，密封零件160保留在噴嘴尖頭148上、而非繼續(xù)嵌入在凹槽118中。通過使用壓入配合、摩擦配合、 過盈配合或類似配合把密封零件160的保持部分212安裝到噴嘴尖頭148的圓柱形部分 214，則能夠實現(xiàn)這個接觸力。這個配合可以是足夠松弛的以允許可從噴嘴尖頭148移除密封零件160、從而使得密封零件160能夠容易地被替換，但該配合仍然足夠緊以對抗所述粘附力。在一些構造中，這種配合可通過手工實現(xiàn)。另外，因為向流表面210的角度，氣泡區(qū)域208中的任何固化的模制成型材料也可以幫助把密封零件160保持固定在噴嘴尖頭148 上。在這個實施例中，密封零件160具有整體式或一體式構造，并且以上描述的部分 206、212是同一零件的限定的部分。在其它實施例中，密封零件能夠具有多件式或組合式構造，且各部分是分開的子部件。在這個實施例中，密封零件160由非金屬材料制成，更具體地講，全部由聚酰亞胺 (諸如，按照名字PLAVIS或者VESPEL銷售的聚酰亞胺)制成。尖頭148由鈹銅合金或適合注入模制成型的另一金屬制成，這意味著密封零件160的材料在導熱性能方面低于噴嘴尖頭148的材料。因此，密封零件160用于使噴嘴尖頭148熱絕緣以防備熱量損耗到由金屬 (諸如，鋼)制成的通常較冷的腔板106。根據填料含量，聚酰亞胺通常在環(huán)境溫度(環(huán)境溫度通常也是模具組件溫度)的情況下具有2，000到3，500 MPa Γ300, 000-500, 000 psi)的范圍中的壓縮彈性模量。這個相對較低的剛度能夠增加密封效果，因為模制成型材料壓力推壓相對可壓縮的楔形部分 206抵靠在相對剛硬的噴嘴尖頭148和腔板106上。更剛硬的材料可用于密封零件160，只要考慮到密封效果的任何變化即可。適合用于密封零件160(或者至少其楔形部分206)的其它材料包括熱固性材料、 陶瓷和金屬陶瓷復合物。在另一實施例中，密封零件160包括這樣的材料其在剛度或剛硬程度方面低于噴嘴尖頭148的材料，并且在模具組件溫度的情況下具有小于10，000 MPa (1,450,000 psi)的壓縮彈性模量。在其它實施例中，密封零件160與除腔板之外的模具部件接觸。這種模具部件包括模板、模具澆口鑲件和模具澆口和腔鑲件。返回參照圖1，現(xiàn)在描述注入模制成型的方法。首先，把至少一個噴嘴114安裝在注入模制成型設備100中，注入模制成型設備 100可進一步與另外的部件組裝以形成模具。接下來，把經加壓的模制成型材料注入到入口部件110中。模制成型材料沿下游方向流經過經加熱的歧管112和噴嘴114，流到模具澆口 122，并流入到模具腔120中。模制成型材料作用在楔形部分206的向流表面210上以把楔形部分206楔入到介于噴嘴尖頭 148和腔板106(或其它模具部件)之間的收斂間隙中以便進行密封從而防止模制成型材料的泄漏。然后，在模具腔120中的模制成型材料被冷卻以固化之后，從腔板106撤走芯板 108以打開模具，并且成品產品彈射出，因此完成一個周期的一系列操作。以上方法也適用于本文描述的其它實施例。任何省略的步驟是已知的。圖3是密封零件160的橫截面的一部分的自由體受力圖。虛線302劃分開上方的保持部分212和下方的楔形部分206?？梢钥闯觯ㄐ尾糠?06的截面形狀近似地為三角形。水平箭頭指示了通過把密封零件160的保持部分212裝配在噴嘴尖頭148的圓柱形部分214上而引起的保持接觸壓力。該保持接觸壓力利用自身而在徑向方向上平衡，并具有至少部分地由保持部分212的剛度和該配合的幾何構造導致的量值。對保持部分212 使用更剛硬的材料或者增加該配合的過盈將會傾向于增大保持接觸壓力，并且因此減小密封零件160意外地與噴嘴尖頭148分開的可能性。傾斜箭頭指示出了作用在向流表面210上以把楔形部分206推入到收斂間隙中的模制成型材料壓力。在與噴嘴尖頭148和腔板106的接觸處的密封反作用壓力平衡了模制成型材料壓力。顯示的壓力的強度和分布是說明性的，并且可根據特定設計和工作條件而不同。 例如，來自模具部件的密封反作用壓力可以如圖中所示不延伸到保持部分212。在圖3中還顯示了指示著收斂表面202、204的邊緣相交處的收斂的點304?？梢钥闯觯諗康狞c304位于向流表面210的對面，楔形部分206的大部分位于它們之間。圖4顯示根據本發(fā)明另一實施例的具有與冷卻澆口和腔鑲件相結合而使用的密封零件的注入模制成型設備400。針對其它實施例描述的特征和方面能夠相應地與本實施例一起使用。針對這個實施例中的相似部件，能夠參考針對其它實施例給出的描述。注入模制成型設備400包括了布置于模板402、404的裝置中的噴嘴114(示出一個)。模板402具有用于使冷卻劑循環(huán)的冷卻通道406。模具澆口和腔鑲件408(模具部件)插入到模板404的開口中。模具澆口和腔鑲件408限定了利用0形環(huán)412密封的、并用于使冷卻劑循環(huán)的冷卻通道410。模具澆口和腔鑲件408結合芯側416 (沒有陰影線)限定模具腔414。在這個實施例中，模具腔414限定瓶子的罩(或蓋)。芯側416包括已知的冷卻結構和彈出機構，省略掉了它們的細節(jié)。噴嘴114包括如其它實施例中所述的密封零件160。因為冷卻通道410接近相對較熱的噴嘴尖頭148，所以對于維持所希望的成型條件而言，密封零件160的熱絕緣特性可能變得更加重要。涂層418可布置在噴嘴尖頭148和密封零件160之間，并且可用于進一步調節(jié)導熱性、或者增強噴嘴尖頭148上的密封零件160的配合。涂層418可涂覆于噴嘴尖頭148、 涂覆于密封零件160、或者涂覆于二者。例如，涂層418能夠是經由物理氣相淀積(PVD)而布置的陶瓷涂層。圖5顯示本發(fā)明的閥控實施例。針對其它實施例描述的特征和方面能夠相應地與本實施例一起使用。針對這個實施例中的相似部件，能夠參考針對其它實施例給出的描述。注入模制成型設備500包括噴嘴502。噴嘴502包括為噴嘴114提供的相同部件中的許多部件，并另外包括閥銷504、適合與閥銷504—起使用的噴嘴尖頭506、以及安置在噴嘴尖頭506的下游上的密封零件508。為了方便，閥銷504圖示為在關閉和打開位置，在噴嘴502的縱向軸線的左側上顯示關閉，并且在右側上顯示打開。使用致動器(未示出)能夠上下驅動所述閥銷504以打開和關閉模具澆口 122。噴嘴尖頭506具有下游開口，經該下游開口，閥銷504移動并且模制成型材料流動。密封零件508是具有大體上梯形截面的圓環(huán)。密封零件508是楔形部分。密封零件508粘附于噴嘴尖頭506 (例如，通過使用膠合劑、環(huán)氧樹脂、高溫粘合劑等)以防止密封零件508嵌入在模具澆口和腔鑲件408中。能夠選擇密封零件508的導熱性以滿足模制成型要求。例如，密封零件508可由具有比噴嘴尖頭506的導熱性更低導熱性的材料制成。圖6顯示密封零件508的全貌圖/特寫圖。當閥銷504打開時，密封零件508的向流表面602暴露于模制成型材料的壓力。這種壓力用于把密封零件508楔入到在噴嘴尖頭506和模具澆口和腔鑲件408之間所限定的收斂間隙中，用以當閥銷504打開時實現(xiàn)密封。另外，可對密封零件508確定尺寸，以在閥銷504關閉時使得能實現(xiàn)閥銷504的圓柱形外表面抵對著向流表面602的強有力接觸、從而促進類似的楔入動作。如上所述，實施例的特征方面能夠相互混合以獲得另外的實施例。下面是一些例子。密封零件160能夠粘附于噴嘴尖頭148。密封零件508能夠具有用于裝配在噴嘴尖頭 506的對應形狀部分上的保持部分。能夠使用不同的楔形橫截面。三角形和梯形是例子，且能夠使用具有多邊形和/或彎曲邊緣的任何橫截面形狀，所述多邊形和/或彎曲邊緣具有允許發(fā)生楔入動作的兩個或更多個收斂側。另外，能夠從適合用于注入模制成型的任何材料選擇用來構造出任何密封零件的材料(包括涂層)。在以上的任何實施例中，噴嘴尖頭能夠通過與噴嘴體形成為整體而聯(lián)接到噴嘴體。本文描述的任何密封零件能夠與這種一體式構造一起使用。另外，雖然本文描述的實施例針對熱流道噴嘴，但本發(fā)明同樣適合于用于其它種類的注入模制成型(諸如，熱固注入模制成型、熔融金屬注入模制成型和冷流道注入模制成型)的噴嘴。雖然已描述了本發(fā)明的許多實施例，但本領域技術人員將應該理解到，在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出其它變化和修改。本文討論的所有專利和公布的全部內容通過援引包含于此。
權利要求
1.一種注入模制成型噴嘴，包括噴嘴體，限定用于模制成型材料的流動的通道；噴嘴尖頭，聯(lián)接到噴嘴體，所述噴嘴尖頭的形狀確定為使得所述噴嘴尖頭與模具部件一起限定出收斂間隙，噴嘴尖頭在使用期間插入到所述模具部件中；和密封零件，具有位于噴嘴尖頭和模具部件之間的楔形部分，其中作用在楔形部分的表面上的模制成型材料的壓力把楔形部分楔入到所述收斂間隙中。
2.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件是非金屬的。
3.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括在導熱性能方面弱于噴嘴尖頭的材料的材料。
4.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括熱固性材料。
5.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括聚酰亞胺。
6.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括陶瓷。
7.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括金屬陶瓷復合物。
8.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括在剛硬程度方面比噴嘴尖頭的材料更低的材料。
9.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括在模具組件溫度的情況下具有小于10，000 MPa的壓縮彈性模量的材料。
10.根據權利要求9所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括在模具組件溫度的情況下具有在2，000到3，500 MPa的范圍中的壓縮彈性模量的材料。
11.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件還包括保持部分，保持部分在裝配期間裝配到噴嘴尖頭上用以把密封零件固定在噴嘴尖頭上。
12.根據權利要求11所述的注入模制成型噴嘴，其中所述保持部分在使用期間與模具部件的內側圓柱形壁分開。
13.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件的楔形部分是圓環(huán)， 所述圓環(huán)具有有著至少兩個收斂邊緣的橫截面。
14.根據權利要求13所述的注入模制成型噴嘴，其中所述橫截面是三角形。
15.根據權利要求13所述的注入模制成型噴嘴，其中所述橫截面是梯形。
16.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件直接與噴嘴尖頭接觸以及與模具部件接觸。
17.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件可從噴嘴尖頭移除。
18.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件粘附至噴嘴尖頭。
19.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，還包括涂層，位于噴嘴尖頭和密封零件之間。
20.根據權利要求19所述的注入模制成型噴嘴，其中所述涂層涂覆于噴嘴尖頭。
21.根據權利要求19所述的注入模制成型噴嘴，其中所述涂層涂覆于密封零件。
22.根據權利要求1所述的注入模制成型噴嘴，其中從包括以下各項的組中選擇所述模具部件腔板、模板、模具澆口鑲件以及模具澆口和腔鑲件。
23.一種注入模制成型噴嘴，包括噴嘴體，限定用于模制成型材料的流動的通道；噴嘴尖頭，聯(lián)接到噴嘴體，噴嘴尖頭的形狀確定為使得所述噴嘴尖頭與模具部件一起限定收斂間隙，噴嘴尖頭在使用期間插入到所述模具部件中；密封零件，設置于噴嘴尖頭和模具部件之間，該密封零件包括保持部分，保持部分在裝配期間裝配在噴嘴尖頭的圓柱形部分上以把密封零件保持于噴嘴尖頭上，該密封零件還包括具有至少兩個收斂表面的圓環(huán)部分，其中，作用在圓環(huán)部分的向流表面上的模制成型材料的壓力推壓所述收斂表面抵靠在限定著收斂間隙的表面上。
24.根據權利要求23所述的注入模制成型噴嘴，其中所述密封零件包括在導熱性能方面低于噴嘴尖頭的材料的非金屬材料。
25.一種注入模制成型的方法，包括下述步驟把噴嘴安裝在模具中，該噴嘴包括密封零件，密封零件具有安置于噴嘴尖頭和模具部件之間的楔形部分；通過噴嘴注入經加壓的模制成型材料，并把經加壓的模制成型材料注入到由模具限定的模具腔中；模制成型材料作用在楔形部分的表面上以把楔形部分楔入到介于噴嘴尖頭和模具部件之間的收斂間隙中以便進行密封從而防止模制成型材料的泄漏；以及打開模具并從模具腔彈出固化的模制成型材料。
全文摘要
一種注入模制成型設備包括注入模制成型噴嘴，該注入模制成型噴嘴具有噴嘴體和噴嘴尖頭，噴嘴體限定用于模制成型材料的流動的通道，噴嘴尖頭聯(lián)接到噴嘴體。對噴嘴尖頭確定形狀以使所述噴嘴尖頭與模具部件一起限定收斂間隙，噴嘴尖頭在使用期間插入到所述模具部件中。具有楔形或楔狀部分的密封零件設置于噴嘴尖頭和模具部件之間。作用在楔形部分的表面上的模制成型材料的壓力把楔形部分楔入到所述收斂間隙中。
文檔編號B29C45/20GK102414005SQ201080019856
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權日2009年3月5日
發(fā)明者尤爾素 D., 考沙爾 H. 申請人:馬斯特模具(2007)有限公司