专利名称：注射成形机的改进的混合器设备和方法
技术领域：
在熔料流中具有鱼雷形件或阀杆的热浇注注射喷嘴，由于熔料流被这些障碍物分开而必须在其下游重新成形，通常会在成品中造成熔合线缺陷。本发明提出一种改进的注射喷嘴和方法，包括改进的流道几何形状，以消除或大大减小这些熔合线，同时可以允许更快速的变色性能。
背景技术：
当塑料熔料通过一个热浇注系统流向一个型腔时，有时必须从一个单股圆柱形熔料流实体进行分流，流经障碍物例如鱼雷形件、支承翼片和叶片、阀杆、杆导向件或支承叶片。这样被分开时，随着分散流动的熔料流再度结合在一起，受扰的熔料流在障碍物的下游重新结合，在那里形成至少一条熔合线。这种熔合线除非再进行均匀混合，否则会继续存在在熔料流中，并且作为一个缺陷或一根线条出现在从型腔成形的模制件中。而且，当改变熔料的颜色时，在彻底清洗附着在这些障碍物上的旧颜色中，会浪费相当数量的树脂。
Osuna-Diaz的美国专利US4266723以及Gellert的美国专利US4279588提出了导热鱼雷形件。Manner的德国专利DE3249486和Krummenacher的欧洲专利EP0638407提出了由喷嘴端部导向的阀杆，喷嘴端部具有延伸到熔料流中的翼片。所有这些都是熔料流障碍物的例子。
Babin的美国专利US5405258提出一种具有一个鱼雷形件的热浇注喷嘴，该鱼雷形件用于对沿其至浇口区的长度从上游熔料吸收的热进行传导。所述鱼雷形件定位于熔料流中，由螺旋形叶片加以支承，这些螺旋形叶片使熔料流经它们时产生漩流运动，以便在浇口区提供更为稳固的生成物。熔料流从鱼雷形件上游的一种圆柱形熔料流分流成一种流经鱼雷形件的环形熔料流。熔料流又再分成流经螺旋形叶片侧边的所述环形熔料流。在叶片的下游，熔料简单地在环形流道中重新结合，形成熔合线，这种熔合线可能作为若干线条出现在模制件中。
Gellert等人的美国专利US5849342提出一种阀控喷嘴，该喷嘴具有一个杆导向喷嘴端部，使熔料从一种圆柱形熔料流分流成首先通过阀杆的环形熔料流，然后又分流通过在喷嘴端部支承阀杆的螺旋形翼片。在美国专利US5405258提出的鱼雷形件实施例中，熔料必须进行再分流，流经螺旋形叶片，又进行重新结合。
在所有前述实例中，熔料流的再度结合通常导致在模制件中出现熔合线，颜色变换时间也长，成本又高。
Maus等人的美国专利US4965028、McGrevy的美国专利US5513976、Gellert的欧洲专利EP0546554以及Gellert的德国专利DE3201710提出在热浇注喷嘴中混合熔料的若干实例。Hehl的奥地利专利231696提出在一个注射成形机喷嘴中包括一个螺旋槽混合器。所有这些实施例要使熔料流再分成若干不同的支流，这些支流必须在障碍物的下游重新结合，这样，就会在模制件中造成熔料流缺陷。
Hume等人的美国专利US5545028提出一种热浇注喷嘴端部，但是未提出在喷嘴端部主体的内侧上布置槽，未提出布置任何初始间隙以消除阻塞现象，未提出布置一个缓冲区以减小来自开槽段流量变换的残余应力，也未提出布置一个流量限定区以减小在开槽区产生的厚度变化。
在挤压成形所使用的螺旋形芯模中，单股或多股圆柱形进入熔料流可以在像吹制薄膜挤压成形这样的连续成形工艺中转变成一股单股环形流出熔料流。Teng的美国专利US5783234和US5900200提出将这种方法应用于热浇注阀控喷嘴中，其中，螺旋形构件在一个直径较大的阀杆中形成，其位置距型腔浇口较远。参考资料如下“挤压模设计的分析”，B.Proctor，SPE ANTEC，华盛顿，哥伦比亚特区，第211-218页，1971年；“吹制薄膜的螺母螺栓设计”，C.Rauwendaal，《塑料世界》，第85-87页，1991年；“塑料和橡胶的挤压模具”，W.Michaeli，Carl Hanser Verlag，慕尼黑，ISBN3-446-16190-2，1992年。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提出一种用于位于整个注射成形机中的改进型熔料流混合器的方法和设备。
本发明还旨在提出一种消除或大大减小成品中熔合线的改进型喷嘴和方法。
本发明还旨在提出一种可以允许快速变色性能的改进型喷嘴和方法。
本发明还旨在提出一种消除或大大减小模制件中熔合线的改进型共注喷嘴和方法，也提出一种两种或多种材料的同时共注的改进方法。
本发明的其它目的和优越性将在下面述及。
根据本发明，上述目的很容易达到。
本发明的混合器包括一条树脂流流道，它具有一个接纳熔融树脂的入口区、一个将熔融树脂输送到一个型腔的出口区及一个外表面；一个长杆，它作为一个活动阀杆或阀杆导向件或鱼雷形件在流道中延伸至出口区附近；至少一个螺旋槽，它形成在流道的外表面上，与长杆相对，朝着出口区深度减小，槽脊邻近所述槽，朝着出口区间隙增大，所述槽最好形成在流道的外表面上，其中，树脂的一条螺旋流动路径布置成贯穿螺旋槽，而树脂的一条轴向流动路径布置在槽脊的上面。长杆可以是一个鱼雷形件或一个阀杆或一个阀杆导向件。一个套筒最好布置在流道中，邻近长杆，其中，槽形成在套筒上。一部分槽脊压配合或锥度配合地连接到长杆上或者固定到长杆上，槽脊相对长杆的间隙朝着出口区增大。
本发明的注射成形方法包括向一条流道供给熔融树脂，流道在一个注射喷嘴中具有一个外表面，流道在所述喷嘴中从一个入口区延伸到一个出口区，将所述熔融树脂输送到一个型腔；在邻近出口区的流道中布置一个长杆；将熔融树脂输送到至少一个螺旋槽，槽脊邻近所述槽，所述槽形成在流道的外表面上，将树脂从该槽输送到出口区；使槽的深度朝出口区减小，并且使槽脊的间隙朝出口区增大；从而使树脂在一条贯穿螺旋槽的螺旋流动路径中流动，并且在一条位于槽脊上面的轴向流动路径中流动。
本发明的其它特征将在下面述及。
参照附图，本发明将得到更好地理解。
附图如下图1是本发明一个实施例的局部剖视图；图1A是本发明另一实施例的局部剖视图；图2是本发明另一实施例的剖视图；图3、4和5分别是沿图2中线III-III、IV-IV和V-V的剖视图；图6、7、8和9是本发明其它实施例的局部剖视图；图10是本发明的一个共注实施例的局部剖视图；图11和11A是本发明的其它共注实施例的局部剖视图；图12和12A是本发明的其它共注实施例的局部剖视图；图13和14是本发明的其它共注实施例的局部剖视图；图15是安装在一个成形机浇口杆上的本发明另一实施例的局部剖视图；图16是本发明另一实施例的局部剖视图；图17是本发明另一实施例的局部剖视图；图18是安装在一个热浇注系统的流道内各个不同位置的本发明的立体图。
最佳实施例的描述在挤压成形所使用的螺旋形芯模中，熔料流首先由一个星形或环形分配器分成几股分开的熔料流。然后，这些熔料流输送到像多头螺纹一样形成在型芯上的分开的螺旋流道中。这些流道的深度沿熔料流方向恒定减小，型芯和内模壁之间的间隙沿熔料流方向恒定增大。这使一股起初限定在一个封闭螺旋槽中的熔料流随着进入加宽的间隙中而分成两股熔料流。一股熔料流继续沿一个螺旋方向在邻近型芯壁的螺旋流道中流动，而另一股熔料流在螺旋流道分流槽的槽脊上面沿一个轴向方向流动。随着螺旋流道深度的减小，越来越多的树脂加入到轴向流动方向。因此，熔料流逐渐从一个螺旋流动方向变成一个轴向流动方向，这样，就不会形成熔合线，而且提高了机械均质性和熔料温度的一致性。美国专利US4965028没有提出这个运转功能，没有提出在增大贯穿喷嘴端部环形流动段的壁间隙的同时减小流道的深度。
螺旋芯模设计理论应用于热浇注喷嘴端部时发现，螺旋流道形成在一个鱼雷形插入件的外表面上，熔合线完全从相邻于同浇口相对的模芯表面的模制件表面消除，而在邻近浇口的型腔表面附近所形成的相对的表面上仍然可能存在缺陷。这种方法已在美国专利US5783234和US5900200中给出。相反，当根据本发明，螺旋流道形成在同鱼雷形件相对的喷嘴流道的外表面上时，熔合线完全从同邻近浇口的型腔表面相邻的模制件的表面消除，而在同浇口相对的模芯表面附近形成的相对的表面上仍然可能存在缺陷。因为在多数情况下这种型腔形成的表面是模制件的外露表面，所以这种喷嘴结构具有更好的效果。
类似的是，为了获得一种两个表面都没有熔合线的模制件，需要一种在环形流道段的两侧具有螺旋流道的喷嘴端部结构，这也是本发明的一个优选实施例。
其它的结构变化通过下面的详细描述将变得显而易见。
如图1所示，一个鱼雷式注射喷嘴10包括一个热浇注喷嘴壳12以及一条位于壳中的圆柱形熔料流道14。流道14包括一个外表面15、一个接纳熔融树脂的入口区16和一个将熔融树脂输送到型腔20的出口区18。用螺钉拧入喷嘴壳前端或喷嘴端部22的是喷嘴端部保持器24，保持器24通常由一种绝热材料例如钛制成，也形成一个支座26，抵着浇口插入件30的泡区28，使得流经喷嘴的熔融树脂注入泡区28后再通过浇口32进入型腔20。支座26还防止熔融树脂泄漏到喷嘴壳12周围的绝缘空间34中。
长鱼雷形件36布置成在邻近出口区18的流道14中进行延伸。鱼雷形件具有一个后弯区38和一个延伸至浇口32的前尖区40。喷嘴端部保持器24通过连接套筒42将鱼雷形件36安装就位，套筒42在连接区44焊接或钎焊到鱼雷形件上。鱼雷形件最好由一种导热材料例如铍铜或者碳化钨制成，而套筒可以由任何耐磨材料例如钢或碳化钨制成，可以采用放电加工、金属粉末成形、车削、扩孔、铸造和开孔或者任何其它适当的工艺进行制造。
鱼雷形件36的外表面呈圆柱形。套筒42的明表面包括至少一个螺旋槽46。由于套筒42的明表面至少局部形成流道14的外表面15，因此，所述至少一个螺旋槽46形成在流道的外表面上，如图1所示。此外，所述螺旋槽面对鱼雷形件36。
槽脊48布置成邻近所述槽。所述槽开成其深度朝出口区18以及朝浇口32减小。槽脊48在连接区44在套筒42的上游端连接到鱼雷形件36上。槽脊48具有一个初始间隙，相对鱼雷形件36的间隙朝着出口区18以及浇口32增大。初始间隙是可选的，最好至少为0.05mm。这个初始间隙对于变色性能来说是很重要的，因为它可以清理可能阻塞在螺旋槽之间一些死角的树脂。否则，树脂会充满部分小初始间隙，阻塞在那里较长时间，使变色需要很长时间。而且，树脂可能阻塞在那里直至性能下降并回流到熔料流中。但是，如果初始间隙至少为0.05mm，那么，在槽脊和杆之间接触区的末端这种确定的陡峭间隙可以使部分熔料流在槽间周围流动清理一些死角。
因此，在工作中，熔料通过流道的环形部分从流道14的入口端16向流道14的出口端18流动。熔料进入一个或多个螺旋槽46，再到达出口端18。螺旋槽使熔料沿一条螺旋形流动路线进行流动。随着熔料逐渐向浇口32前进，因为槽脊的间隙增大和槽的深度减小，所以越来越多的熔料溢流到槽脊48上，致使螺旋形流动方向逐渐变成一个在套筒42长度上的轴向流动方向。在螺旋槽段的末端，熔料进入直径较大的槽46下游流道14的第一环形段50，然后进入直径缩小的位于喷嘴端部保持器24末端之前的第一环形段50下游流道14的又一个环形段52，使得熔料流由于通过环形段50而得到缓冲。缓冲段有助于使应力和流量的不均匀性减至最小，并且使熔料均匀化。最后，熔料通过浇口32，装满型腔20。
流道缓冲端部设计可以由下述五个区域加以确定附着区(鱼雷件型或杆导向件)或者槽脊和杆之间的滑动接触区(阀杆型)，可以配有一个锥形支座，这个支座对杆进行锁紧，在一个鱼雷形件的情况下，起到抗压力作用。这个区域提供对鱼雷形件或阀杆导向件的支承和/或校准或者阀杆的导向。
有限初始间隙区，它在于急速消除套筒槽脊和杆之间的接触。这一特性防止间隙从零开始增大时可能发生的树脂阻塞现象。初始间隙允许部分熔料在周围流动，清理间隙开始增大处槽间产生的死角。初始间隙值取决于加工的材料和工艺参数(流速等等)。
流动变换区，其中，熔料流逐渐变成环流而不会形成在模制件上出现的熔合线。在这个区域，槽的深度逐渐减小，杆和槽脊之间的间隙逐渐增大。
缓冲区，这个区域使聚合物的分子从前一个区域流动变换过程中积聚的应力得到松弛。缓冲区也可以用作加工工具的空刀。
整合区，该区挤压熔料使之通过一个紧密环形段，以减小由于流动变换期间的连续溢流而可能产生的厚度变化。这个区域可以是一个环形段，如果实际应用中需要的话，使之朝浇口收敛。
图1A类似于图1，其中，鱼雷形件或杆36包括一个或多个翼片37，例如2、3或4个翼片，使鱼雷形件支承在喷嘴壳12上。翼片37包括一个连接喷嘴壳的环形部分39。在图1A所示的实施例中，鱼雷形件不像图1所示的那样在连接区44进行焊接或钎焊，而只是在连接区45进行连接或压配合。因此，很容易进行牢固连接。在其它实施例中，如果配有一个导孔或导槽，鱼雷形件可以用作一个阀杆导向件。
图2示出本发明其它实施例中一个鱼雷形件型注射喷嘴，其中，去除图1中的喷嘴端部保持器24，螺旋流道直接形成在喷嘴壳或喷嘴端部上。因此，图2示出鱼雷形件36’、具有一个前端或喷嘴端部22’的喷嘴壳12’、流道14’和浇口32’。根据图2所示的实施例，螺旋槽46’直接形成在喷嘴端部22’上，该喷嘴端部由一种材料例如铍铜、钢、碳化钨或其它适当的材料制成。如果需要，喷嘴端部可以用螺钉固定到一个分开的喷嘴壳上。喷嘴端部22’可以采用例如扩孔、铸造、开孔、车削、电火花加工、金属粉末成形或者任何其它适当的工艺进行制造。此外，取消泡区28，代之以绝缘件54，绝缘件54邻近浇口32’，可以用一种适当的聚合物材料制成。这样，有效地使熔料可能受阻塞和降低性能的区域减至最小。导体鱼雷形件36’通过焊接、钎焊、压配合或锥形座连接到喷嘴端部22’上，如图1所示。图3、4和5是分别沿III-III、IV-IV和V-V的剖视图，示出螺旋槽的几何形状如何变化。槽脊48’布置成邻近槽46’。按照图1所示的方式，螺旋槽的深度朝着出口区18’减小，槽脊相对鱼雷形件的间隙朝着出口区18’增大。也像图1所示的那样配有第一环形段50’和另一个环形段52’。
图6所示的实施例示出喷嘴壳56，它具有喷嘴壳前端或喷嘴端部58，其包括一个螺纹帽60，使套筒62固定就位。螺旋槽64形成在套筒62上。套筒62也起活动阀杆66的一个导向件的作用，活动阀杆66位于流道68内，其中，阀杆在接触区72与槽脊70相接触。在接触区72的下游，随着螺旋槽的深度朝阀浇口74减小以及槽脊同阀杆的间隙朝阀浇口74增大，接触停止。帽60由绝缘件78与浇口插入件76隔开，绝缘件78可以用一种适当的聚合物材料制成，如需要，可用例如一种钛密封绝缘件80进行支持。
在工作中，当阀杆66由适当的动力件(未示出)缩回时，熔料从流道68的环形部分流入一个或多个螺旋槽64，形成螺旋形流动路线。随着熔料朝阀浇口74前进，由于槽脊同阀杆的间隙增大以及槽的深度减小，因此越来越多的熔料溢流到槽脊70上，以致螺旋流动方向逐渐变成在套筒62长度上的轴向流动方向。在螺旋槽部分的末端，有流道68的一个第一环形部分82，直径较大，接着是另一个环形部分，直径减小，熔料流通过第一环形部分时得到缓冲。缓冲段有助于使熔料在流动变换期间积聚的应力减至最小，使流量的不均匀性减至最小，并且使熔料均匀化。缓冲区也可以作为某些加工工艺例如开孔、车削等的刀具的空刀。最后，熔料通过浇口74装满型腔。
如图7所示，在其它实施例中，本发明包括双螺旋槽。根据图7，注射喷嘴86包括喷嘴端部88和流道90，流道90包括其外表面92。鱼雷形件94布置在流道中。一个双螺旋槽布置成在喷嘴端部88在流道90的外表面92上形成一个外槽段98，在鱼雷形件94的邻接外表面102上形成一个内槽段100，以形成一个基本呈圆形的槽96。槽脊104、105布置成邻近这些槽。根据图7，鱼雷形件94在上游槽脊接触区106钎焊或焊接到喷嘴端部88上。显然，可以进行其它一些校准工作。例如，可以使用一种校准工具例如定缝销钉使套筒的槽同鱼雷形件的槽进行校准。此后，螺旋槽96的深度朝流道出口区108逐渐减小，槽脊104、105之间的间隙朝出口区108逐渐增大。缓冲区110和直径减小区112如同前述一些实施例那样布置在螺旋槽的下游。如果需要，螺旋槽可以具有不同的构形、角度或相反的方向。
在工作中，随着熔料朝喷嘴端部的浇口端逐步前进，由于槽脊的间隙增大和槽的深度减小，因此，越来越多的熔料溢流到槽脊上，以致螺旋形流动方向逐渐变成一个轴向流动方向。因为熔料在两侧溢流到槽脊上，所以在流道的边缘只有螺旋流，直至随着螺旋流道相汇合，这个螺旋流也变成轴向流。因此，邻近光滑壁的同流量有关的熔料缺陷在模制件的两侧不存在。鱼雷形件和喷嘴端部可以是相同或者类似的材料，例如用铍铜、钢、碳化钨或其它任何适当的导热耐磨材料制成。也可以用金属粉末成形、失芯法成形或其它任何适当的加工方法制成一个一件式的整件。
图8所示的实施例类似于图7所示的实施例，包括一个双螺旋槽96’。但是，图8所示的实施例在一条流道90’中包括活动阀杆114，由鱼雷形插入件116进行滑动导向。鱼雷形插入件如同使用一种校准件例如定缝销钉一样在槽脊接触区106’焊接或钎焊或连接到喷嘴端部88’上。这个实施例的工作方式类似于图7所示的实施例。
图9所示的实施例类似于图8所示的实施例，包括一个双螺旋槽96″以及在一条流道90″中由鱼雷形插入件116’进行滑动导向的活动阀杆114。鱼雷形插入件在槽脊接触区106″焊接或钎焊或连接到喷嘴端部88″上。但是，在图9所示的实施例中，螺旋槽96″只形成在喷嘴端部88″上，鱼雷形件116″没有开槽，起一个阀杆导向件的作用。
位于喷嘴的泡罩和浇口端的各种密封和绝缘件可以在各实施例之间进行互换。例如，喷嘴端部保持器24、聚合物绝缘件54和78以及钛密封绝缘件80可以使用在所有实施例中。
如图10所示，一个阀浇口式共注喷嘴100包括一个热浇注喷嘴壳112以及一个位于壳中的第一圆柱形熔料流道114。流道114包括一个外表面115、一个接纳第一熔融树脂的入口区116以及一个将第一熔融树脂输送到型腔120的第一出口区118。共注喷嘴100包括一个前端或喷嘴端部124，喷嘴端部124位于喷嘴壳112的下游，并且与之相连接。
长鱼雷形件或阀杆136布置成在流道114中延伸到第一出口区118附近。如果需要，鱼雷形件可以具有一个如图所示的前平区或者一个后弯区和一个延伸至浇口132的前尖区。鱼雷形件或阀杆136最好可以活动，以便逐渐封闭或开启浇口132或第一出口区118以及使第一流道114连接到第一出口区118上。因此，如果需要，长杆或鱼雷形件136可以是一个活动阀杆，对它进行操作即可允许或停止树脂流动。显然，鱼雷形件或阀杆可以具有任何适当的或方便的构形。
喷嘴端部124使套筒142固定就位在喷嘴壳112上，鱼雷形件或阀杆136位于套筒142之内，并在接触区144与之相连接。鱼雷形件或阀杆最好用钢制成，也可以例如用一种导热材料例如铍铜或碳化钨制成，而套筒可以用任何耐磨材料例如钢或碳化钨制成，可以采用电火花加工、金属粉末成形、车削、扩孔、铸造和开孔或者任何其它适当的工艺进行制造。
鱼雷形件136的外表面最好呈圆柱形。套筒142的明表面包括至少一个第一螺旋槽146。由于套筒142的明表面至少局部形成流道114的外表面115，因此，所述至少一个螺旋槽146形成在流道的外表面上，如图10所示。此外，所述螺旋槽面对鱼雷形件136。
槽脊148布置成邻近所述槽。所述槽开成其深度朝第一出口区118以及朝浇口132减小。槽脊148最好在接触区144在套筒142的上游端接触鱼雷形件136。槽脊148具有一个初始间隙，相对鱼雷形件136的间隙朝着第一出口区118以及浇口132增大。
此外，喷嘴100包括一条第二流道214，第二流道214位于第一流道114的周围，包括一个接纳第二熔融树脂的入口区216和一个第二流道出口区218，出口区218与第一出口区118连通，以便将第二熔融树脂通过浇口132输送到型腔120。第二流道214在喷嘴端部124的外表面上包括至少一个螺旋槽246，其形成在第二流道214的内表面上，并且面对外喷嘴壳212。
槽脊248布置成邻近所述第二槽。而且，类似于第一槽146，第二槽开成其深度朝出口区218和118以及朝浇口132减小。槽脊248可以在喷嘴端部124的上游端同第二流道214的外壁215相连接或者与之相接触，如同在第一流道114中那样。
但是，在图10所示的实施例中，槽脊248具有一个相对于外壁215的初始间隙，并且间隙朝着出口区218和118以及浇口132增大。初始间隙最好具有与第一流道中相同的尺寸，具有相同的优越性。
因此，在第二流道的工作中，第二熔料通过流道的环形部分从流道214的入口端216流向流道214的出口端。第二熔料进入一个或多个螺旋槽246，再通过最好与螺旋槽的起始位校准的入口到达第二流道出口区218。可以使用定缝销钉或定位销钉进行喷嘴壳112和外喷嘴壳212之间的校准。螺旋槽使熔料沿着一条螺旋形流动路线流动。随着熔料逐步朝浇口132前进，由于槽脊在间隙上增大以及槽的深度减小，因此，越来越多的熔料溢流到槽脊248上，以致螺旋流动方向逐渐变成在槽246长度上的轴向流动方向。
在螺旋槽段的末端，熔料进入槽246下游流道214的第二流道环形段251，然后进入第二流道出口区218、出口区118、浇口132以及型腔120。第一和第二熔料流最好按顺序流动，虽然需要时可以同时流动或部分同时流动。
图11所示的实施例类似于图10所示的实施例，只是第二螺旋槽246形成在与喷嘴端部124相对的第二流道214的外表面215上。另外，第二槽246的深度朝着出口区218和118减小，槽脊248的间隙朝着出口区218和118增大。
图11A所示的实施例类似于图11所示的实施例，示出外喷嘴壳212上的槽246，这些槽形成在由定位销钉122定位并由喷嘴帽125保持就位的一个分开的插入件213上。
图12所示的实施例在注射喷嘴200中包括一条第三流道260。注射喷嘴200包括喷嘴壳212和内喷嘴222。第一熔融树脂流的第一流道114包括第一套筒142，第一套筒142由内喷嘴222保持就位，并形成第一螺旋槽146。第二内喷嘴224在第二熔融树脂流的第二流道214中形成第二螺旋槽246。第三熔融树脂通过由外喷嘴端部223和定位销钉122保持就位的外套筒243，在喷嘴200最外部分上的第三流道260中流动。
第一螺旋槽146的深度朝第三出口区318和出口区118’减小，第一槽脊148在间隙上朝第三出口区318和出口区118’增大。第二螺旋槽246的深度朝出口区318和118’减小，第二槽脊248在间隙上朝出口区318和118’增大。同样，第三螺旋槽346的深度朝出口区318和118’减小，第三槽脊348在间隙上朝出口区318和118’增大。
在图12所示的实施例中，如果需要，第一套筒142和第一螺旋槽146在上游距离第二螺旋槽的位置可以比图10和11所示的实施例中远一些。同样，在图12所示的实施例中，熔融树脂从第一螺旋槽146直接流向第一流道114。同样，树脂流最好按顺序流动。
因此，第一、第二和第三树脂的流动路线是通过其槽的深度朝出口区减小且槽脊的间隙朝出口区增大的螺旋槽流动，以获得这些树脂通过各自螺旋槽的一条螺旋流动路线以及在各自槽脊上的一条轴向流动路线。而且，图12所示的具有三条树脂流的共注喷嘴具有本发明前述相当多的优越性，例如消除熔合线，使流量均匀并使环流速度一致以导致均匀成层，消除浸渍效应，减少喷嘴偏移。
图12A所示的实施例类似于图12所示的实施例，示出在插入件244内表面上的第三螺旋槽346。
图13和14所示的实施例如同图12所示的实施例示出一个具有三条熔融树脂流的三条流道114、214和260的共注喷嘴200。但是，在图13所示的实施例中，第二螺旋槽246形成在内喷嘴222上第二流道214的内表面217上，槽脊248和槽246与喷嘴壳212相对。同样，第一流道114中的第一螺旋槽146形成在第一套筒142上，第一套筒142由第一保持器149保持就位在第一流道114的前端，其形成第一流道114的一个外表面115。
在图14所示的实施例中，第二螺旋槽246形成在喷嘴壳212上第二流道214的外表面215上，槽脊248和槽246与内喷嘴端部222相对。
图15(其中相同构件使用相同标号)示出其它最佳实施例中本发明混合器300，其中，混合器安装在一个注射成形机的一个浇口杆12a上。如图所示，一个鱼雷形件型的熔料混合器300包括一个圆柱形流道浇口杆12a和一条在浇口杆中的熔料流道14a。流道14a包括一个内表面15a、一个接纳熔融树脂的入口区16a以及一个将熔融树脂进一步向一个热浇注流道52a下游输送的出口区18a。
长鱼雷形件36a布置成在流道14a中延伸至出口区18a附近。鱼雷形件36a具有一个后弯区38a和一个前尖区40a。鱼雷形件由插入到流道壳12a中的一个套筒42a进行固定定位。鱼雷形件36a在连接区44a由套筒42a进行连接，通过焊接、钎焊或类似的固定方法将鱼雷形件牢固地固定到套筒上。
鱼雷形件36a的外表面呈圆柱形。套筒42a的明表面包括至少一个螺旋槽46a。由于套筒42a的明表面至少部分形成流道14a的内表面15a，因此，至少一个螺旋槽46a形成在流道的内表面上。此外，所述螺旋槽面对鱼雷形件36a。
槽脊48a布置成邻近螺旋槽46a。所述槽开成其深度朝出口区18a减小。槽脊48a在邻近入口区16a的连接区44a连接到鱼雷形件36a上。槽脊48a具有一个初始间隙，相对鱼雷形件36a的间隙朝着出口区18a增大。初始间隙可选，最好至少为0.05mm。
图16所示的实施例类似于图15所示的实施例(因此，相同的标号用于标示相同的构件)，其中，鱼雷形件36a是一个具有一个螺旋槽的锥形杆。鱼雷形件36a也可以呈圆柱形，螺旋槽46a的深度朝出口区18a减小。熔料流入鱼雷形件36a的一个环形入口区16a，然后进入位于鱼雷形件36a外表面上的至少一个螺旋槽46a。与图15所示的实施例相类似，螺旋槽46a的深度朝出口区18a减小。邻近槽46a的是同套筒42a面接的槽脊48a。槽脊48a的高度朝出口区18a减小。这个实施例与图15所示的实施例的最大差别在于，螺旋槽46a位于鱼雷形件36a的外表面上，面对套筒42a的圆柱形平面。套筒42a的圆柱形表面也可以呈锥形，以便同槽脊48a的间隙逐渐变化。
图17示出本发明的另一个实施例。该实施例类似于图15和16所示的实施例，最大差别在于，一个第二螺旋槽58a形成在套筒42a的内表面上，第二螺旋槽与鱼雷形件36a相对，第二槽脊60a邻近第二螺旋槽58a。槽脊48a邻近第二槽脊60a，槽脊48a和60a之间的间隙朝出口区18a增大。第二螺旋槽58a邻近螺旋槽48a，从而形成一个使熔料流向出口区18a的连续螺旋槽。
如图18所示，本发明混合器300可以在一个注射成形机和一个热浇注系统中安装在许多位置。由于热浇注流道52a中不均匀熔料的分流会造成最大的流量不平衡，因此，如果本发明混合器安装在成形机每个分支部分的上游，则效果最佳。本发明混合器在熔料分流前增大熔料的均匀性，从而减小流量的不平衡性。如前所述，减小流量不平衡性，就会减少形成熔合线的机会，同时确保型腔等量注满。
本发明具有很大优越性。试验表明，本发明消除了熔合线，使熔料均匀，具有快速变色能力，使模制件更为坚固，在浇口区尤其如此。
本发明的重要特征包括其深度减小和槽脊间隙增大的螺旋流道。具有有限长度的初始间隙使间隙始点可能发生的阻塞现象减至最小或者予以消除。初始间隙由于能清理可能阻塞在螺旋槽间一些死角的熔料，因此对于变色性能来说很重要。如果不存在初始间隙，那么，树脂就会充满一部分小间隙，阻塞在那里较长时间，使变色操作花费很长时间。树脂也可能阻塞在那里，直至降低性能并回流到熔料流中。尤其是如果不布置初始间隙，本发明则会消除流动路线或者基本使之减至最少。但是，当在槽脊和杆之间接触区的末端布置一个确定的陡峭间隙时，可以使部分熔料流在槽间周围流动以清理一些死角。此外，在螺旋流道的下游布置一个缓冲空间。本发明也适合于使用双销点鱼雷形件、杆导向鱼雷形件和滑动阀杆结构，而且尤其是通用的。
显然，本发明不限于所述和所示的实施例，这些实施例只是示出实施本发明的最佳实施方式，可以对零部件的形式、尺寸和布置加以改进。本发明包括所有在本发明权利要求书所限定的范围内的改进。
权利要求
1.一种用于注射成形机的熔料流混合器，它包括一条树脂流流道(14)，它具有一个接纳熔融树脂的入口区(16)、一个将熔融树脂输送到一个型腔(20)的出口区(18)，所述流道包括一个外表面(15)；一个长件(36)，它在邻近出口区(18)的流道(14)中延伸；以及至少一个螺旋槽(46)，所述螺旋槽在流道(14)的外表面(15)上形成，与长件(36)相对，且深度朝着出口区(18)减小，槽脊(48)邻近所述槽(46)，且间隙朝着出口区(18)增大；其中，树脂的一条螺旋流动路径通过螺旋槽(46)来提供，而树脂的一条轴向流动路径通过槽脊(48)的上面来提供。
2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述槽(46)在流道的外表面(15)上切出。
3.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器在出口区(18)包括一个将树脂输送到一个型腔(20)的浇口(32)。
4.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器在邻近长件(36)的流道(14)中包括一个套筒(42)，所述槽(46)在套筒(42)上形成。
5.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，槽脊(48)的一部分连接到长件(36)上，槽脊(48)相对长件(36)的间隙朝着出口区(18)增大。
6.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述长件(36)是一个活动阀杆(74)，对它进行操作即可允许或停止树脂流流动。
7.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述长件(36)是一个鱼雷形件或阀杆导向件。
8.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器在所述螺旋槽(46)的下游包括所述流道(14)的一个第一环形段(50)。
9.根据权利要求8所述的混合器，其特征在于，这种混合器在所述第一环形段(50)的下游包括所述流道(14)的直径缩小的另一个环形段(52)。
10.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，这种混合器包括一个邻近流道(68)出口区的喷嘴端部(58)以及一个连接喷嘴端部(58)并使套筒(62)保持就位的喷嘴端部保持器(60)。
11.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器包括一个邻近流道(14’)的出口区(18’)的喷嘴端部(22’)，所述螺旋槽(46’)形成在所述喷嘴端部(22’)上。
12.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述螺旋流动路径逐渐变成一条轴向流动路径。
13.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述螺旋槽(96)在流道(90)的外表面(92)和所述长件(94)的外表面上形成。
14.根据权利要求13所述的混合器，其特征在于，所述槽(96)基本呈圆形。
15.根据权利要求13所述的混合器，其特征在于，这种混合器在流道(90’)中包括一个活动阀杆(114)，其由一个鱼雷形插入件(116’)进行导向，螺旋槽(96’)在流道(90’)的外表面和鱼雷形插入件(116’)的外表面上形成。
16.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器在流道(90″)中包括一个活动阀杆(114)，其由一个鱼雷形插入件(116″)进行导向，螺旋槽(96″)仅在流道(90″)的外表面上形成。
17.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，这种混合器在长件(36)和槽脊(48)之间包括一个至少为0.05mm的初始间隙。
18.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述长件(36)包括至少一个支承翼片(37)。
19.一种注射成形方法，它包括向一条流道(14)供给熔融树脂，这条流道在一个注射喷嘴中具有一个外表面(15)，所述流道(14)在所述喷嘴中从一个入口区(16)延伸到一个出口区(18)，将所述熔融树脂输送到一个型腔(20)；在邻近所述出口区(18)的所述流道(14)中布置一个长件(36)；将所述熔融树脂输送到至少一个螺旋槽(46)，槽脊(48)邻近所述槽(46)，所述槽(46)在所述流道(14)的外表面(15)上形成，将所述树脂从所述槽(46)输送到所述出口区(18)；以及使所述槽(46)的深度朝着出口区(18)减小，并且使所述槽脊(48)的间隙朝着出口区(18)增大；从而使所述树脂在一条通过螺旋槽(46)的螺旋流动路径中流动，并且在一条位于槽脊(48)上面的轴向流动路径中流动。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括将所述树脂从螺旋槽(46)输送到出口区(18)的浇口(32)，以便将树脂输送到一个型腔(20)。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括将所述树脂输送到所述槽(64)，该槽面对一个活动阀杆(74)，对该阀杆进行操作即可允许或停止树脂流流动。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，它包括将所述树脂输送到所述槽(64)，该槽面对一个鱼雷形件或阀杆导向件(74)。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，它包括在所述流道(68)的外表面上切割所述槽(64)的步骤。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，它包括在邻近阀杆(74)的流道(68)中布置一个套筒(62)并且在所述套筒(62)上形成所述槽(64)的步骤。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，它包括将一部分槽脊(48)连接到长件(38)上并且使槽脊(48)相对长件(38)的间隙朝着出口区(18)增大的步骤。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，它包括将所述树脂从螺旋槽(46)输送到所述螺旋槽(46)下游所述流道(14)的一个第一环形段(50)。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，它包括将所述树脂从所述第一环形段(50)输送到直径缩小的另一个环形段(52)。
28.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括在流道(14’)的出口区(18’)附近布置一个喷嘴端部(22’)并且在喷嘴端部(22’)上形成所述螺旋槽(46’)。
29.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括使所述流动路径逐渐从一条螺旋流动路径变成一条轴向流动路径。
30.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括在流道(90)的外表面(92)和所述长件(94)的外表面上形成所述槽(96)。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，它包括形成一个基本呈圆形的槽。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，它包括用一个鱼雷形插入件(116’)对流道(90’)中的一个活动阀杆(114)进行导向，并且在流道(90’)的外表面和鱼雷形插入件(116’)的外表面上形成所述槽(96’)。
33.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括用一个鱼雷形插入件(116″)对一个活动阀杆(114)进行导向，并且仅在流道(90″)的外表面上形成所述槽(96″)。
34.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括在长件(36)和槽脊(48)之间布置一个至少为0.05mm的初始间隙的步骤。
35.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，它包括为所述长件(36)配置支承翼片(37)的步骤。
36.一种共注喷嘴，包括一条第一流道(114)，该流道用于一条第一树脂流，与一个第一出口区(118)相连通，以输送熔融的第一树脂，所述第一流道(114)包括一个外表面(115)、一个长杆(136)和至少一个第一螺旋槽(146)，所述长杆(136)在第一流道中延伸至第一出口区(118)附近，所述螺旋槽(146)在第一流道(114)的外表面(115)上形成，并且面对杆(136)，朝着第一出口区(118)深度减小，槽脊(48)邻近所述第一槽(146)，朝着第一出口区(118)间隙增大，其中，所述第一树脂的一条螺旋流动路径通过第一螺旋槽(146)，所述第一树脂的一条轴向流动路径通过槽脊(148)的上面；以及至少一条第二流道(214)，该流道用于一条第二树脂流，与一个第二出口区(218)相连通，以输送熔融的第二树脂，至少一个第二螺旋槽(246)位于第二流道(214)中，朝着第二出口区(218)深度减小，槽脊(248)邻近所述第二槽(246)，朝着第二出口区(218)间隙增大，其中，所述第二树脂的一条螺旋流动路径通过第二螺旋槽(246)，所述第二树脂的一条轴向流动路径通过槽脊(248)的上面。
37.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，第一流道(114)中的一部分槽脊(148)与杆(136)相接触，槽脊(148)相对杆(136)的间隙朝着第一出口区(118)增大。
38.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，所述杆(136)是一个活动阀杆，对它进行操作即可允许或停止树脂流流动。
39.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，它在所述第一螺旋槽(146)的下游包括所述第一流道(114)的一个第一环形段(150)。
40.根据权利要求39所述的喷嘴，其特征在于，它在所述第一环形段(150)的下游包括所述第一流道(114)的另一个环形段(152)，所述另一个环形段(152)具有减小的直径。
41.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，所述第一和第二流道(114，214)中的所述螺旋流动路径逐渐变成轴向流动路径。
42.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，所述第二流道(214)在所述第一流道(114)的周围流动。
43.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，它在邻近长杆(136)的第一流道(114)中包括一个套筒(142)，所述第一槽(146)在套筒(142)上形成。
44.根据权利要求43所述的喷嘴，其特征在于，它在第一流道的前端附近包括一个喷嘴端部(124)，使套筒(142)固定就位。
45.根据权利要求44所述的喷嘴，其特征在于，所述第二槽(246)在所述喷嘴端部(124)的外表面上形成。
46.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，它在所述第二槽(246)的下游包括一个第二环形段(251)。
47.根据权利要求36所述的喷嘴，其特征在于，第二槽(246)在所述第二流道(214)的外表面(215)上形成。
48.根据权利要求36所述的喷嘴，它包括至少一条第三流道(260)，该流道用于一条第三树脂流，与一个第三出口区(318)相连通，以输送熔融的第三树脂，至少一个第三螺旋槽(346)位于第三流道(260)中，朝着第三出口区(318)深度减小，槽脊(348)邻近所述第三槽(346)，朝着第三出口区(318)间隙增大，其中，所述第三树脂的一条螺旋流动路径通过第三螺旋槽(346)，其一条轴向流动路径通过槽脊(348)的上面。
全文摘要
本发明涉及一种用于注射成形机的熔料混合器。在一个注射成形机壳(12)中布置有至少一条树脂流流道(14),所述流道具有一个接纳树脂的入口区(16)以及一个将树脂输送到一个型腔(20)或者进一步向下游输送的出口区(18)。一个长杆(36)或阀浇口(74)在流道(14)中延伸。至少一个螺旋槽(46)布置在流道中,与长杆(36)相对,且朝着出口区深度减小,从而对熔融树脂进行混合。
文档编号B29C45/46GK1387472SQ00815136
公开日2002年12月25日 申请日期2000年9月12日 优先权日1999年11月8日
发明者艾伯德斯拉姆·布提 申请人:赫斯基注射器成型系统有限公司