專利名稱：具有加熱和冷卻件的真空鑄造陶瓷纖維絕緣帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及真空鑄造陶瓷纖維絕緣體，具體地涉及通過在低溫裝置中利用加熱和/或冷卻控制而具有升高、降低或保持溫度的能力的真空鑄造陶瓷纖維絕緣體。
本申請要求在2000年11月1日申請的、名稱為“具有加熱和冷卻件的真空鑄造陶瓷纖維絕緣帶”的美國專利申請09/704130的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
使用注射成型/擠出機來生產(chǎn)塑料零件是眾所周知的，塑料復(fù)合物受熱以便使它變?yōu)榱黧w狀態(tài)，在它達到流體狀態(tài)后，然后在壓力下迫使復(fù)合物進入鑄型腔或通過模具。在本領(lǐng)域中眾所周知，通過注射或擠出料筒將流體樹脂復(fù)合物引入到鑄型腔或模具中。為了確保復(fù)合物的最佳流動特性，料筒配備有加熱機構(gòu)以便控制復(fù)合物的溫度。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了多種類型的加熱帶，最常用的是加熱盤管，其環(huán)繞料筒并在復(fù)合物流過料筒時將熱量傳導(dǎo)到復(fù)合物。
流體復(fù)合物的流動特性的最優(yōu)化取決于在流體復(fù)合物經(jīng)過料筒時，控制施加到料筒上的熱量的能力，因而，需要改進的加熱和冷卻機構(gòu)以在實現(xiàn)流體復(fù)合物的最佳流動特性的嘗試中改進效率。
本發(fā)明針對陶瓷絕緣和加熱/冷卻帶。現(xiàn)有技術(shù)沒有論證這種帶在低于1000℃/1600°F的范圍中關(guān)于低溫裝置的使用，因而，對在低溫裝置如注射成型/擠出機中使用的溫度控制機構(gòu)存在一種需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般針對在有效絕緣的同時更有效地加熱和/或冷卻流體塑料復(fù)合物的裝置，具體地，本發(fā)明針對一種裝置，其能使與低溫裝置的注射成型/擠出處理有關(guān)的流體塑料復(fù)合物的溫度可控性最大化，低溫裝置例如是注射成型和擠出機。
按順序討論在此使用的具體術(shù)語。術(shù)語“陶瓷帶”同義地指真空鑄造陶瓷纖維加熱帶、可加工的陶瓷纖維板或其它陶瓷類材料。盡管擠出機可能不同于注射成型機，但本發(fā)明的利用可以與兩種類型的機器相關(guān)，因而，參考一種類型的機器應(yīng)該被視作參考兩種類型的機器。術(shù)語“低溫”和“低溫裝置”的使用在此涉及那些不能獲得1000℃/1600°F和更高溫度的裝置。
本發(fā)明利用一種陶瓷帶，其環(huán)繞注射成型/擠出機的料筒。陶瓷帶充當(dāng)包括在料筒上或料筒內(nèi)的熱量的絕緣體。此外，陶瓷帶結(jié)合加熱件和真空急速冷卻機構(gòu)以提供精確和迅速地改變料筒溫度的能力。
加熱/冷卻機構(gòu)可以但不是必須被鑄造在提供有效溫度控制單元的陶瓷帶內(nèi)。
陶瓷帶能采取多種不同形式，包括但不局限于半段(half-section)構(gòu)形或單個塊體構(gòu)形。在任一種構(gòu)形中，陶瓷帶都安裝在料筒的外部周圍，并將加熱和/或冷卻作用提供給該料筒，從而加熱或冷卻流過該料筒的流體塑料復(fù)合物。
關(guān)于加熱機構(gòu)，標準的加熱件被鑄造在陶瓷帶內(nèi)。關(guān)于冷卻機構(gòu)，能利用空氣或流體來降低料筒的溫度，用來提供空氣或流體冷卻能力的合適裝置通過一個歧管裝置被提供在陶瓷帶的內(nèi)部中或外部上。
另外，能利用監(jiān)測裝置如LED燈來監(jiān)測本發(fā)明，并通知操作者其當(dāng)前的工作情況。
本發(fā)明的主要目的是提供一種與低溫塑料注射成型/擠出機聯(lián)系使用的自絕緣加熱和冷卻單元。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種裝置，其使注射成型和擠出機的料筒部分絕緣并為該料筒部分提供改進的穩(wěn)定可控性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種更快的響應(yīng)裝置，其利用絕緣、加熱件、強迫通風(fēng)、真空或液體冷卻裝置以改變注射成型和擠出機的料筒部分的受控溫度。本發(fā)明的再一個目的是實現(xiàn)注射成型和擠出機的料筒部分溫度的迅速降低，使在所述料筒的外表面和包括本發(fā)明的帶的塊體之間急速進入真空誘導(dǎo)氣流。下面結(jié)合附圖進行詳細的說明，本發(fā)明的其它目的和其它適用范圍將變得很明顯，在附圖中，相同的部分由相同的附圖標記表示。


圖1是本發(fā)明與注射成型機聯(lián)系在一起的透視圖；圖2是塊體構(gòu)形的本發(fā)明的透視圖；圖3是本發(fā)明的單個塊體的透視圖；圖4是如圖3中所示本發(fā)明沿線A-A的剖視圖；圖5是如圖3中所的本發(fā)明沿線B-B的剖視圖；圖6是本發(fā)明的剖視圖，具有矩形橫截面；圖7是本發(fā)明的透視圖，具有圓形橫截面；圖8是本發(fā)明與注射成型機聯(lián)系在一起的透視圖，其中多個互相連接的管道塊體在周向上圍繞注射成型機的料筒的外圍，以形成可單獨尋址的加熱/冷卻區(qū)；圖9是一個備選實施方式，其中多組兩個或更多相鄰的管道塊體在周向上圍繞注射成型機的料筒的外圍，以形成可單獨尋址的加熱/冷卻區(qū)；圖10表示沒有任何冷卻管的單個管道塊體的前視、后視和底視圖；圖11是圖示冷卻管的存在前視、后視和底視圖，其用來通過嵌入的冷卻管實現(xiàn)真空誘導(dǎo)氣流。
具體實施例方式
現(xiàn)在參見附圖，大致示出了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。如圖大致所示，帶10包圍液體樹脂機器20的料筒22部，以便提供絕緣作用以及有效地控制流過料筒22的液體塑料的溫度。機器20可以是為模塑成型或其它成型準備樹脂的任一種類型的機器，這種機器包括但不局限于塑料注射成型機或擠出機。
在塑料部件的形成中，在機器20內(nèi)混合和準備構(gòu)成塑料的原材料，在混合過程中，將成分加熱到可流動狀態(tài)，可流動的塑料材料通過機器20的料筒22部流入期望的模子或流過期望的擠壓模。
在該過程中，為了關(guān)于可流動的塑料材料保持最高的質(zhì)量水平，對材料溫度保持控制的能力是關(guān)鍵的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例用帶10包圍料筒22，其中帶10由絕緣材料制成，還具有鑄造在帶10內(nèi)的加熱件和冷卻件。加熱/冷卻件提供精確且迅速地改變料筒22的溫度的能力，這又在材料經(jīng)過料筒22的通道24時改變了材料的溫度，通道24有時被稱為料筒22的“螺旋”腔部。通常帶10由真空鑄造陶瓷纖維材料制成，然而，應(yīng)該理解其它的相容材料也處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
如圖進一步所示，加熱件40被嵌入帶10內(nèi)并產(chǎn)生針對料筒22的加熱效果。通常，加熱件40是標準的加熱件，其具有能產(chǎn)生所期望水平的熱量的電連接裝置42。然而，應(yīng)該理解，其它能產(chǎn)生所期望水平的熱量的相容加熱裝置也處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合了帶10，帶10采用一個完全包圍料筒22的塊體帶70，如圖所示。塊體帶70由多個管道塊體72構(gòu)成，并由緊固裝置74緊固。緊固裝置74可以是由耐高溫材料構(gòu)成的纜索或類似類型的緊固裝置，并能通過連接管道76連接每個塊體70。管道塊體72包括加熱件40和冷卻件50。在該類型的帶的優(yōu)選實施例中，管道塊體具有外表面80和內(nèi)表面82，內(nèi)表面82具有凹入部84，內(nèi)表面82靠在料筒22上。
加熱件40位于凹入部84的表面下方，這種定位保護元件不受傷害和過度磨損，同時允許元件將熱量提供給料筒22。
在優(yōu)選實施例中，使用了兩個冷卻件。在圖4和5中，它們被稱為第一冷卻件52和第二冷卻件54，然而，由于該數(shù)量是出于說明性的目的，所以冷卻件的數(shù)量不局限于兩個。
兩個元件52和54形成從塊體72的外部到塊體72的凹入部84的通道。在工作中，空氣和/或液體通過元件52引入凹入部84中，空氣和/或液體填充由凹入部84形成的空腔，然后，空氣和/或液體通過元件54退出。該過程是連續(xù)的過程，使得冷卻效果被施加到料筒22上。
冷卻件50鑄造在加熱帶10內(nèi)，并沿著料筒22提供冷卻效果。冷卻件50能利用空氣或液體來降低料筒22的溫度，從而降低從料筒22中流過的可流動的塑料材料的溫度。一個歧管裝置將空氣或液體提供給冷卻件50，該歧管裝置能鑄造在加熱帶10內(nèi)或沿著加熱帶10的外部定位。
在加熱帶10的周圍放置著保護性覆蓋物，其能放置成包圍整個裝置。此外，由于溫度可能非常高，所以加熱帶10充當(dāng)絕緣體以便當(dāng)可流動的塑料材料穿過料筒22時，吸收從料筒22放出的大多數(shù)溫度。
在工作中，控制裝置(未示出)與帶10聯(lián)系，控制裝置能確定材料的溫度是否處于可接受的水平，如果不是，材料應(yīng)該被加熱還是被冷卻。如果將發(fā)生加熱或冷卻，這該控制器用信號向帶10發(fā)出一個命令，以便增大或減小料筒22上的熱量。一旦帶10收到該命令，它就通過啟動加熱件40或冷卻件50來加熱或冷卻料筒22。
能將一監(jiān)測裝置(未示出)連接到本發(fā)明，其確定可流動的塑料材料是否正保持一個期望的溫度。該裝置能向本發(fā)明警告材料溫度的增加或降低，以便本發(fā)明起動加熱件40或冷卻件50。當(dāng)在手動操作設(shè)置中使用時，能利用監(jiān)測燈如LED燈來將本發(fā)明的狀態(tài)通知給注射成型/擠出機的操作者。當(dāng)在自動操作設(shè)置中使用時，該裝置能與計算機系統(tǒng)通信，如有必要，計算機系統(tǒng)能自動起動加熱件40或冷卻件50。
工作中的優(yōu)選實施例表示如下。帶10的塊體帶70沿著料筒22的外圍定位，假定料筒22的長度被帶10的一個單元包圍，應(yīng)該理解，能采用多個單元以便完全包圍料筒。當(dāng)可流動的塑料材料穿過料筒22的通道24時，為了期望的溫度而對其進行監(jiān)測。如果需要增加溫度，就起動加熱件40，加熱件40提供針對料筒22的加熱效果。如果需要降低可流動的塑料材料的溫度，就接合冷卻件50。如果冷卻件50利用空氣，則帶10會配有空氣冷卻入口56和空氣冷卻出口58，通過普通的熱力學(xué)原理將來自料筒22的熱量從料筒22帶走。
本發(fā)明的其它實施方式采用半圓形構(gòu)形90，如圖7中所示，和矩形構(gòu)形92，如圖6中所示。這些構(gòu)形包括與先前所述相同的內(nèi)部加熱和冷卻件控制?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8。
在圖8中，本發(fā)明的帶大致上稱為元件10。所述帶包括一個或多個區(qū)15，所述區(qū)15包括多個互相連接的管道塊體18，管道塊體18在周向上圍繞注射成型或擠壓成型料筒21的外圍。襯墊23在周向上圍繞料筒，且定位在相鄰的多個互相連接的管道塊體18之間。真空管31被連接到所述多個管道塊體的至少一個上，響應(yīng)一個溫度感測機構(gòu)，且提供一個真空誘導(dǎo)氣流，該真空誘導(dǎo)氣流吸入所述料筒21的外表面和所述塊體的凹入?yún)^(qū)域(圖8中未示出)之間的空氣。真空處理裝置33與真空系統(tǒng)35一起使用，以引入并維持真空管線31，具有對本領(lǐng)域技術(shù)人員是眾所周知的真空誘導(dǎo)裝置。還公開能以同樣的方式連接歧管38到分開的次歧管39、40和41，允許通過所選的區(qū)吸入真空誘導(dǎo)氣流，所選的區(qū)由連接到閥的真空管線31代表，所述閥具有電磁線圈39、40或41。
圖9表示替換實施例，其中多組兩個或更多直接相鄰的管道塊體在周向上圍繞注射成型機的料筒的外圍，以形成加熱/冷卻區(qū)45。在圖9中，公開了本發(fā)明的替換實施例，其中示出了三個帶和三個區(qū)45、47和49，每個區(qū)包括一個組或多個組的管道塊體18，管道塊體18在周向上圍繞注射成型或擠壓成型料筒21的外表面。然而，圖9圖示這樣一種裝置通過該裝置，只有一個真空誘導(dǎo)氣流通過真空管線31急速進入，真空管線31又連接到溫度調(diào)節(jié)和真空裝置(圖9中未示出)。圖9所示為每個區(qū)45、47和49的在周向上圍繞的一串管道塊體18，而圖8所示為由單一的多個在周向上圍繞的帶表示每個區(qū)。圖10是沒有任何冷卻管的單個管道塊體的前視、后視和底視圖?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖10。
圖10示出了沒有真空冷卻管道塊體的單個管道塊體的孤立視圖。在圖10中，提供了關(guān)于空氣通道77的細節(jié)，空氣通道77允許空氣被吸入到所述管道塊體75的底部和擠壓成型或注射成型料筒(未示出)的表面之間。圖11所示為本發(fā)明的管道塊體83，其中示出了冷卻管道79。管道79橫穿所述塊體的厚度，從塊體的內(nèi)表面81橫穿到塊體的外表面83。當(dāng)真空管31(圖11中未示出)插入或以別的方式連接到所述冷卻管道79時，響應(yīng)溫度控制裝置，便于真空誘導(dǎo)氣流穿過其中，真空誘導(dǎo)氣流通過空氣通道77允許空氣被吸入多個在周向上圍繞擠壓成型或注射成型機的料筒的塊體之間。
權(quán)利要求和說明書描述了提出的發(fā)明，在權(quán)利要求中采用的術(shù)語的含意可以從這些術(shù)語在說明書的使用中提取。在現(xiàn)有技術(shù)中采用的相同術(shù)語在意義上可以比在此特定采用的更廣泛。每當(dāng)在現(xiàn)有技術(shù)中使用的這種術(shù)語的更廣泛定義與術(shù)語在此更具體的使用之間出現(xiàn)問題時，意指更具體的意義。
盡管已經(jīng)在某種特定程度上對本發(fā)明進行了描述，但顯然，在不背離本公開的精神和范圍的情況下，在部件的構(gòu)造和布置的細節(jié)上可以作出許多改變。應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于在此為了舉例的目的闡明的實施方式，而僅僅受到所附權(quán)利要求的范圍的限制，權(quán)利要求包括等價方案的全部范圍，其每個元件都被要求給予權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種用于控制在處于可流動狀態(tài)中的塑料材料流過料筒時的溫度的裝置，該裝置包括與所述料筒的外表面聯(lián)系的帶，所述帶具有至少一個溫度控制裝置和多個互相連接且在周向上圍繞所述料筒外圍的管道塊體，所述溫度控制裝置控制所述流過料筒的塑料材料的溫度，所述多個管道塊體中的每個塊體都具有外表面、內(nèi)表面、厚度、便于真空誘導(dǎo)氣流穿過其中的空氣通道，所述空氣通道從每個所述塊體的凹入?yún)^(qū)域延伸到前側(cè)、第一側(cè)、第二側(cè)和每個所述塊體的后部外表面，加熱件被嵌入所述塊體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述在周向上圍繞所述料筒外圍的多個管道塊體中的至少一個塊體還包括冷卻管道，該冷卻管道從所述塊體的內(nèi)表面到其外表面地橫穿所述塊體的厚度。
3.如權(quán)利要求1和2所述的裝置，其中所述通道便于通過溫度感應(yīng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的真空誘導(dǎo)氣流穿過其中。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中還包括在周向上圍繞所述料筒的襯墊，其位于相鄰的多個互相連接的管道塊體之間，所述管道塊體在周向上圍繞所述料筒的外圍。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置通過輻射加熱控制所述塑料材料的溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個所述互相連接的塊體都可單獨更換。
7.一種用于控制在處于可流動狀態(tài)中的塑料材料流過料筒時的溫度的裝置，該裝置包括與所述料筒的外表面連通的帶，所述帶具有至少一個溫度控制裝置和多個互相連接的在周向上圍繞所述料筒外圍的管道塊體，所述溫度控制裝置控制所述流過料筒的塑料材料的溫度，所述多個管道塊體中的每個塊體都具有外表面、內(nèi)表面、厚度、便于真空誘導(dǎo)氣流穿過其中的空氣通道，所述空氣通道從每個所述塊體的凹入?yún)^(qū)域延伸到前側(cè)、第一側(cè)、第二側(cè)和每個所述塊體的后部外表面，加熱件嵌入在每個塊體內(nèi)，在周向上圍繞所述料筒的襯墊，其位于相鄰的多個互相連接的管道塊體之間，所述管道塊體在周向上圍繞所述料筒的外圍，所述在周向上圍繞所述料筒外圍的多個管道塊體中的至少一個塊體還包括冷卻管道，該冷卻管道從所述塊體的內(nèi)表面到其外表面地橫穿所述塊體的厚度。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述通道便于通過溫度感應(yīng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的真空誘導(dǎo)氣流穿過其中。
9.一種用于控制在處于可流動狀態(tài)中的塑料材料從注射成型或擠出裝置通過料筒流入鑄型腔或擠壓模時的溫度，并且用于使所述料筒絕緣的裝置，該裝置包括與所述料筒的外表面連通的帶，所述帶具有至少一個溫度控制裝置和多個互相連接的在周向上圍繞所述料筒外圍的管道塊體，所述溫度控制裝置控制所述流過料筒的塑料材料的溫度，所述多個管道塊體中的每個塊體都具有外表面、內(nèi)表面、厚度、便于真空誘導(dǎo)氣流穿過其中的空氣通道，所述空氣通道從每個所述塊體的凹入?yún)^(qū)域延伸到前側(cè)、第一側(cè)、第二側(cè)和每個所述塊體的后部外表面，加熱件被嵌入所述塊體內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述在周向上圍繞所述料筒外圍的多個管道塊體中的至少一個塊體還包括冷卻管道，該冷卻管道從所述塊體的內(nèi)表面到其外表面地橫穿所述塊體。
11.如權(quán)利要求9和10所述的裝置，其中所述通道便于通過溫度感應(yīng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的真空誘導(dǎo)氣流穿過其中。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括在周向上圍繞所述料筒的襯墊，其位于相鄰的多個互相連接的管道塊體之間，所述管道塊體在周向上圍繞所述料筒的外圍。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述裝置通過輻射加熱控制所述塑料材料的溫度。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中每個所述互相連接的塊體都可單獨更換。
15.一種用于控制在處于可流動狀態(tài)中的塑料材料從注射成型或擠出裝置通過料筒流入鑄型腔或擠壓模時的溫度，并且用于使所述料筒絕緣的裝置，該裝置包括與所述料筒的外表面連通的帶，所述帶具有至少一個溫度控制裝置和多個互相連接的在周向上圍繞所述料筒外圍的管道塊體，所述溫度控制裝置控制所述流過料筒的塑料材料的溫度，所述多個管道塊體中的每個塊體都具有外表面、內(nèi)表面、厚度、便于真空誘導(dǎo)氣流穿過其中的空氣通道，所述空氣通道從每個所述塊體的凹入?yún)^(qū)域延伸到前側(cè)、第一側(cè)、第二側(cè)和每個所述塊體的后部外表面，加熱件嵌入在每個塊體內(nèi)，所述在周向上圍繞所述料筒外圍的多個管道塊體中的至少一個塊體還包括冷卻管道，該冷卻管道從所述塊體的內(nèi)表面到其外表面地橫穿所述塊體。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述通道便于通過溫度感應(yīng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的真空誘導(dǎo)氣流穿過其中。
全文摘要
一種陶瓷纖維帶(10)，其能與注射成型或擠出裝置(20)的注射成型和/或擠出處理一起實現(xiàn)多種功能(即加熱、冷卻和絕緣)，從而減小總能量成本并創(chuàng)造更安全的工作環(huán)境。陶瓷帶(10)是一個絕緣體并具有包括在其中的具有更快響應(yīng)的加熱和/或冷卻件(40、50)，陶瓷帶將期望的加熱/冷卻效果施加在注射成型/擠出機的料筒部分(22)上，從而升高、降低或保持穿過料筒(22)的流體塑料復(fù)合物的溫度。通過使在所述料筒的外表面和包括所述帶的塊體之間急速進入真空誘導(dǎo)氣流，實現(xiàn)注射成型或擠出機(20)的料筒部分(22)的溫度迅速降低。
文檔編號B29C47/82GK1723110SQ200380105328
公開日2006年1月18日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
發(fā)明者戈登·M·彭德格拉夫特 申請人:戈登·M·彭德格拉夫特