專利名稱：具有螺旋槽的注射成型冷卻型芯的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及熱流道注射成型機，尤其涉及具有改善的型芯的注射成型裝置。
眾所周知，可以通過冷卻熱流道注射成型系統(tǒng)中的型芯而縮短生產(chǎn)周期。對于諸如飲料瓶預(yù)制件的制造等大量生產(chǎn)而言，周期即使縮短幾分之一秒也是非常重要的。如1992年3月10日公開的美國專利No.5,094,603所示，這通常使冷卻水通過并環(huán)繞一型腔內(nèi)的中央冷卻管進行循環(huán)而實現(xiàn)。雖然這種構(gòu)造能成功地用于許多地方，但它通常不能提供足夠的冷卻。中央冷卻管的另一個問題是如果沒有進行精確的中心定位，或者有其它任何原因使型腔中的熔料冷卻不均勻，不均勻的冷卻將會使型腔中產(chǎn)生不均勻的力，從而使型芯發(fā)生錯位。這會導(dǎo)致預(yù)制件的壁厚不一致，從而在預(yù)制件的吹氣中產(chǎn)生問題。
1996年3月12日公開的發(fā)明人為Check的美國專利No.5,498,150揭示了一種型芯，其具有一帶縱向延伸槽的外部件。雖然這增加了冷卻表面積，但在可以開啟模具前，還需要延遲很長的時間以等待熔料凝固。同時，因為型芯為型腔的一部分，所以它必須具有足夠的強度以承受高達10,000磅/英寸2的注射壓力，它限制了冷卻水管的尺寸。另外，冷卻水流經(jīng)型芯通常是分層的，這就降低了熔料的冷卻效率。題為“介紹主型箱封閉式模制零件”的母模(Mold Master)手冊揭示了一種型芯，其具有在芯頭處徑向向外延伸的冷卻液孔。這對于合箱比較適合，但不利于預(yù)制件。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是，通過型芯中冷卻液的紊流而提供一種具有提高的結(jié)構(gòu)強度和改善的冷卻效率的整體式型芯，從而至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為達到這一目的，在本發(fā)明的一個方面，提供了一種注射成型裝置，其模具中具有一細(xì)長型腔，以及一冷卻型芯，該型芯包括一空心細(xì)長的內(nèi)部件、一細(xì)長的外部件、具有一內(nèi)表面和一外表面的前端蓋。該細(xì)長內(nèi)部件包括具有敞開的前端的前部、外表面和用于輸送冷卻液的縱向延伸的中央管。該細(xì)長外部件包括具有敞開的前端的前部、外表面以及與內(nèi)部件前部的外表面配合的內(nèi)表面。至少細(xì)長外部件的前部的內(nèi)表面和細(xì)長內(nèi)部件的前部的外表面中的一個具有若干在其上縱向延伸的的冷卻液輸送槽。而且，外部件的外表面和前端蓋的外表面構(gòu)成了型腔的內(nèi)側(cè)。細(xì)長內(nèi)部件的前部、細(xì)長外部件的前部以及前端蓋整體地彼此連接在一起。前端蓋包圍著外部件的前部的敞開前端以形成一在內(nèi)部件前部的中央管和冷卻液輸送槽之間延伸的冷卻液輸送空間。內(nèi)部件前部的外表面和外部件前部的內(nèi)表面上均具有冷卻液輸送槽。內(nèi)部件前部的外表面上的槽和外部件前部內(nèi)表面上的槽的螺旋方向相反，以在槽內(nèi)使冷卻液產(chǎn)生紊流。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在下面結(jié)合附圖的描述中得出。
附圖的簡單說明

圖1是多型腔注射成型系統(tǒng)的部分剖視圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冷卻型芯；圖2是圖1所示的型芯的剖面圖；圖3是處于安裝位置以便裝配成圖2中型芯的內(nèi)部件和外部件的前部以及一個前端蓋的局部剖視圖，其中示出內(nèi)部件和外部件的前部的螺旋槽；圖4是同一型芯在切除一部分后的整體式前部的的局部剖視圖；圖5是沿圖4中的5-5線的剖視圖；圖6是沿圖4中的6-6線的剖視圖；圖7是冷卻型芯的局部剖視圖，其示出了螺旋槽內(nèi)冷卻液的紊流；圖8是沿圖7中8-8線的剖視圖；圖9是沿圖7中9-9線的剖視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述首先參照圖1和圖2，其示出了具有根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的冷卻型芯10的多型腔注射成型系統(tǒng)或裝置的一部分，用于模制飲料瓶預(yù)制件。在這種構(gòu)造中，模具16的開口14中設(shè)有若干熱噴嘴12，每個熱噴嘴12的后端18緊鄰鋼制熔料分配歧管22的前表面20。每個噴嘴12被一整體式電加熱元件24加熱，并具有一延伸進入噴嘴的前端28的熱電偶元件26以便監(jiān)控和控制操作溫度。每個熱噴嘴12具有位于開口14的環(huán)型定位座32內(nèi)的圓柱形定位凸緣30。它在熱噴嘴12和環(huán)繞其四周的模具16之間提供了一絕緣的空間34，其由從冷卻管36中抽吸的冷卻水而冷卻。
熔料分配歧管22還由整體式電加熱元件38加熱。熔料分配歧管22設(shè)于歧管板40和夾緊板42之間，后兩者通過螺栓44而緊固在一起。熔料分配歧管22由一中央定位環(huán)46和若干彈性調(diào)整墊48而定位，彈性調(diào)整墊48與環(huán)繞的冷卻模具16之間確定出一隔絕空氣的空間50。
熔料通道52從熔料分配歧管22的入口部56中的一中央入口54延伸并在熔料分配歧管22內(nèi)分支以延伸穿過每個熱噴嘴12內(nèi)的中央熔料孔58。熔料通道52延伸穿過一與澆口62對齊的兩件式噴嘴密封件60，其中澆口62從冷卻澆口嵌件64延伸至型腔66中。用于制造飲料瓶預(yù)制件的型腔66在外部的型腔嵌件68、拼合式螺紋嵌件70以及根據(jù)本發(fā)明是位于內(nèi)部的冷卻型芯10之間延伸。澆口嵌件64和型腔嵌件68位于型腔板74的開口72內(nèi)，冷卻水管路(未示出)通過型腔板74而延伸到冷卻澆口嵌件64。
不難看出，根據(jù)本發(fā)明實施例的冷卻型芯10具有一中空的細(xì)長內(nèi)部件78，其配合在一中空的細(xì)長外部件80之內(nèi)。型芯10從型腔66向后延伸通過型芯鎖定件84內(nèi)的一開口82，型芯鎖定件84通過螺釘88與型芯支持板86相連。型芯鎖定件84延伸通過滑動件92的開口90以及一防磨板94，防磨板94由螺釘98緊固于脫模板96。冷卻液供給管100和回流管102在型芯支持板86內(nèi)延伸，并且分別連接到內(nèi)部件78的縱向延伸的中央導(dǎo)管104和在內(nèi)部件78的后部108和外部件80的后部110之間延伸的外部冷卻液導(dǎo)管106。當(dāng)然，在其它的用途中，模具10能根據(jù)所需的配置具有不同數(shù)量和形狀的元件和板。
下面參照圖3和圖4描述根據(jù)本發(fā)明該實施例的冷卻型芯10。內(nèi)部件78和外部件80具有前部112和114，它們分別有敞開前端116和118。內(nèi)部件78的前部112內(nèi)延伸有一中央冷卻液管104，并具有外表面120，其上環(huán)繞有螺旋槽122。外部件80的前部114具有外表面124和內(nèi)表面126，其中內(nèi)表面126與內(nèi)部件78的前部112的外表面120配合。外部件80前部114的內(nèi)表面126上也具有圍繞其旋轉(zhuǎn)的螺旋槽128，但是螺旋槽128的螺旋方向與內(nèi)部件78前部112外表面120上的螺旋槽122的方向相反。
從圖3中可明顯看出，內(nèi)部件78前部112的外表面120上的螺旋槽122和外部件80前部114的內(nèi)表面126上的螺旋槽128與敞開的前端116和118之間斷開有一小段距離。從而，如圖4所示，當(dāng)內(nèi)部件78插入外部件80中時，在敞開的前端116和118之間形成了一U型的環(huán)型通道130，以容納一圓頂形的前端蓋132。圓頂形前端蓋132包圍著外部件80的敞開前端118，并提供一冷卻液輸送空間134以將冷卻液從內(nèi)部件78的中央導(dǎo)管104輸送到內(nèi)部件和外部件78、80的螺旋槽122、128。圓頂形的前端蓋132具有外表面136和內(nèi)表面138，在內(nèi)表面138上具有若干曲棱140，從而在它們之間形成弧形槽142。外部件80前部114的外表面124與前端蓋132的外表面136形成了型腔66的一內(nèi)側(cè)144。在該實施例中，前端蓋132內(nèi)表面138上的弧形槽142與內(nèi)部件78前部112上的螺旋槽122以及外部件80前部114上的螺旋槽128對齊，從而將冷卻液從內(nèi)部件78的中央導(dǎo)管104引導(dǎo)至內(nèi)部件和外部件78、80中的螺旋槽122、128。
通過一適宜的工藝，例如真空爐釬焊或熱等靜壓，可將內(nèi)部件78的前部112、外部件80的前部和后部114、110以及圓頂形前端蓋132組裝并整體連接在一起。在該實施例中，被稱作氣泡管的內(nèi)部件78的后部108被壓配到合適的位置，并具有一裝配于內(nèi)部件78的前部112的套筒件146。外部件80的前部和后部114、110以及圓頂形前端蓋132與內(nèi)部件78的前部112整體地結(jié)合在一起，它們共同提供了一具有更大強度的冷卻型芯10，其使得外部件80的螺旋槽128可離型腔66更近。它同時保證中央冷卻液管104精確定位在冷卻型芯10的中心，沿相反方向延伸的螺旋槽122和128保證冷卻液平穩(wěn)地流過其中。以上兩點都保證了對型腔66中的熔料的冷卻是非常均勻的，而不是一側(cè)比另一側(cè)大。從圖7-9中可以看出，沿相反方向延伸的螺旋槽122和128還迫使冷卻液向前向后、進入和流出彼此相通的槽128和122，從而導(dǎo)致大的紊流，更有效地冷卻了型腔66內(nèi)的熔料。
在使用中，當(dāng)系統(tǒng)如圖1所示安裝后，對加熱元件24和38通電以便對噴嘴12和熔料分配歧管22進行加熱以達到一預(yù)定的操作溫度。通過泵(未示出)使水等適宜的冷卻液循環(huán)通過模具16的冷卻導(dǎo)管36以及通向型腔嵌件68的管道。通常，更加清潔的冷卻液，比如乙二醇通過供給管和回流管100、102被抽吸到一密閉的環(huán)形冷卻系統(tǒng)，從而循環(huán)通過型芯10。來自造型機(未示出)的壓縮熔料然后根據(jù)一預(yù)定的注射周期被引入熔料分配歧管22熔料通道52中的中央入口54內(nèi)，從這里它又流經(jīng)每個熱噴嘴12的中央熔料孔58、兩件式噴嘴密封件60和澆口62，然后填充型腔66。型腔66被填滿后，即刻在噴射壓力下進行壓緊，隨后撤除壓力。經(jīng)過短時間冷卻以后，模具16被開啟以取出預(yù)制件。預(yù)制件出型后，模具16被關(guān)閉，再次施加噴射壓力以再次填充型腔66。這種循環(huán)以一定的周期不斷地重復(fù)著，因為型芯10改善了冷卻，從而周期被縮短了。
雖然根據(jù)優(yōu)選實施例的描述，冷卻型芯10具有方向相反的螺旋槽，但對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在下面所提供的的基礎(chǔ)上，顯然可以進行各種改變，而不背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種注射成型裝置，其具有一在模具(16)中的細(xì)長型腔(66)，以及由中空細(xì)長內(nèi)部件(78)、中空細(xì)長外部件(80)以及具有內(nèi)表面(138)和外表面(136)的一前端蓋(132)組成的冷卻型芯(10)，其中上述細(xì)長內(nèi)部件(78)包括帶有一敞開前端(116)的前部(112)、外表面(120)、以及縱向延伸以輸送冷卻液的中央管道(104)，上述細(xì)長外部件(80)包括帶有一敞開前端(118)的前部(114)、外表面(124)、以及環(huán)繞著內(nèi)部件(78)的前部(112)的外表面(120)而配合的內(nèi)表面(126)，至少細(xì)長外部件(80)前部(114)的內(nèi)表面(126)和細(xì)長內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)中的一個具有若干冷卻液輸送槽(122，128)，從而外部件(80)前部(114)的外表面和前端蓋(132)的外表面(136)構(gòu)成型腔(66)的一內(nèi)側(cè)(126)，其特征在于，細(xì)長內(nèi)部件(78)的前部(112)、細(xì)長外部件(80)的前部(114)、以及前端蓋(132)彼此連接在一起，從而前端蓋(132)包圍著外部件(80)前部(114)的敞開前端(118)，以形成在內(nèi)部件(78)的中央管道(104)和冷卻液輸送通道(122，128)之間延伸的冷卻液輸送空間(134)，另外提供了一裝置以在冷卻液輸送通道(122，128)中產(chǎn)生冷卻液的紊流。
2.如權(quán)利要求1所述的注射成型裝置，其特征在于，選擇冷卻液輸送通道(122，128)的形狀和尺寸，以放置在該通道(122，128)中產(chǎn)生冷卻液紊流的所述裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的注射成型裝置，其特征在于，冷卻液輸送通道的整個流動橫截面至少沿型芯(10)的縱向變化。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的注射成型裝置，其特征在于，冷卻液輸送通道(122，128)由槽(122，128)構(gòu)成，內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)和外部件(80)前部(114)的內(nèi)表面(126)上均有若干冷卻液輸送槽(122，128)，內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)上的槽(122)與外部件(80)前部(114)的內(nèi)表面(126)上的槽(128)的螺旋方向相反，從而在所述槽(122，128)內(nèi)產(chǎn)生冷卻液的紊流。
5.如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的注射成型裝置，其特征在于，冷卻液輸送通道(122，128)在外部件(80)的內(nèi)表面(126)上和/或內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)上縱向延伸。
6.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的注射成型裝置，其特征在于，細(xì)長外部件(80)的前部(114)與前端蓋(132)整體連接在一起。
7.一種注射成型裝置，其具有一在模具(16)中的細(xì)長型腔(66)，以及由中空細(xì)長內(nèi)部件(78)、中空細(xì)長外部件(80)以及具有內(nèi)表面(138)和外表面(136)的一前端蓋(132)組成的冷卻型芯(10)，其中細(xì)長內(nèi)部件(78)包括帶有一敞開前端(116)的前部(112)、外表面(120)、以及縱向延伸以輸送冷卻液的中央管道(104)，細(xì)長外部件(80)包括帶有一敞開前端(118)的前部(114)、外表面(124)、以及環(huán)繞著內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)而配合的內(nèi)表面(126)，至少細(xì)長外部件(80)的前部(114)的內(nèi)表面(126)和細(xì)長內(nèi)部件(78)的前部(112)的外表面(120)中的一個具有若干在其上縱向延伸的冷卻液輸送槽(122，128)，從而外部件(80)的前部(114)的外表面和前端蓋(132)的外表面(136)構(gòu)成型腔(66)的一內(nèi)側(cè)(126)，其特征在于，細(xì)長內(nèi)部件(78)的前部(112)、細(xì)長外部件(80)的前部(114)、以及前端蓋(132)彼此整體地連接在一起，從而前端蓋(132)包圍著外部件(80)的前部(114)的敞開前端(118)，以形成在內(nèi)部件(78)的中央管道(104)和冷卻液輸送槽(122，128)之間延伸的冷卻液輸送空間(134)，并且內(nèi)部件(78)前部(112)的外表面(120)和外部件(80)前部(114)的內(nèi)表面(126)上具有若干冷卻液輸送槽(122，128)，內(nèi)部件(78)的前部(112)的外表面(120)上的槽(122)與外部件(80)的前部(114)的內(nèi)表面(126)上的槽(128)的螺旋方向相反，從而使通過所述槽(122，128)的冷卻液產(chǎn)生紊流。
8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的注射成型裝置，其特征在于，前端蓋(132)為圓頂形，其內(nèi)表面(138)上具有若干曲棱(140)，從而在曲棱(140)之間形成弧形槽(142)，弧形槽(142)與型芯(10)的內(nèi)部件(78)的前部(112)的外表面(120)上的槽(122)以及型芯(10)的外部件(80)的前部(114)的內(nèi)表面(126)上的槽(128)中的至少一個對齊。
9.如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的注射成型裝置，其特征在于，冷卻型芯(10)的細(xì)長內(nèi)部件(78)具有一后部(108)，中央管道(104)延伸通過后部(108)，冷卻型芯(10)的細(xì)長外部件(80)具有一貫穿其中并帶有中央開口的后部(110)，其中內(nèi)部件(78)的后部(108)容納在該中央開口內(nèi)以形成外部冷卻液管(106)，其環(huán)繞著內(nèi)部件(78)的后部(108)并從螺旋槽(122，128)向后延伸，通過內(nèi)部件(78)的中央管道(104)以及環(huán)繞著內(nèi)部件(78)后部(108)沿伸的外部冷卻液管(106)均與冷卻液管(100，102)連通，以提供型芯(10)內(nèi)冷卻液的連續(xù)流動。
10.一種具有改善的冷卻特性的整體式注射成型型芯，包括-與熔融材料接觸的外部(112)；-與流入的冷卻液接觸的內(nèi)部(124)；-一圓頂形上部(136)，其特征在于，所述內(nèi)部(124)、外部(112)和圓頂形上部(136)彼此結(jié)合在一起，以形成所述的整體式型芯(10)，并且內(nèi)部(112)和外部(124)形成冷卻槽(124-128)以在所述型芯內(nèi)部引導(dǎo)冷卻液。
11.如權(quán)利要求10所述的整體式注射成型型芯，其特征在于，所述冷卻槽(124-128)的橫截面是變化的。
12.如權(quán)利要求10或11所述的整體式注射成型型芯，其特征在于，圓頂形部(136)包括冷卻棱(140)。
13.如權(quán)利要求10至12中任一權(quán)利要求所述的整體式注射成型型芯，其特征在于，冷卻液具有紊流。
14.如權(quán)利要求10至13中任一權(quán)利要求所述的整體式注射成型型芯，其特征在于，冷卻槽(126，128)由形成于所述內(nèi)部(124)和所述外部(112)上的螺旋槽構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求10至14中任一權(quán)利要求所述的整體式注射成型型芯，其特征在于，所述三個部分(124，112，136)被釬接在一起。
16.一種提高型芯(10)的冷卻效率的方法，其包括步驟-提供一內(nèi)芯部(124)-提供一外芯部(112)-提供一圓頂形上芯部(136)-通過連接所述內(nèi)部、外部和上部(124，112，136)而形成冷卻通道(122，128)，其特征在于，流經(jīng)所述冷卻通道(122，128)的冷卻液具有紊流。
17.一種制造具有改善的冷卻效率的型芯的方法，包括步驟-制造包括冷卻槽部(122)的內(nèi)芯部(124)-制造外芯部(112)-制造圓頂形上芯部(136)-通過連接所述內(nèi)芯部、外芯部和上芯部(124，112，136)而形成整體式冷卻通道。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，外部/上部(112，136)具有冷卻槽(128，142)。
全文摘要
一種注射成型裝置,其每個細(xì)長冷卻型芯(10)具有位于中空細(xì)長外部件(80)內(nèi)的中空細(xì)長內(nèi)部件(78),以及一整體式的圓頂形前端蓋(132)。內(nèi)部件(78)的外表面(120)和外部件(80)的內(nèi)表面(126)上分別具有相反螺旋方向的冷卻液輸送槽(122,128)。它提供了非常均勻的冷卻,并迫使冷卻液紊流通過槽(122,128),從而提高了冷卻效率。它還使型芯(10)提高了結(jié)構(gòu)強度,以承受更高的注射壓力。
文檔編號B29C45/26GK1329538SQ99814219
公開日2002年1月2日 申請日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月7日
發(fā)明者喬布斯特·烏爾里克·蓋勒特 申請人:喬布斯特·烏爾里克·蓋勒特