熔体调节器的制作方法

本文所公开的非限制性实施例大致涉及注塑系统，更具体地涉及一种在注塑系统中使用的熔体调节器。

背景技术：

模制是一种能够利用模制系统使模制材料形成为模制制品工艺。利用如注塑工艺等模制工艺能够形成各种模制制品。例如，可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的模制制品，这是适于随后进行吹塑制成最终形状容器的预成形坯。

典型的注塑系统包括(尤其)：(i)熔体制备设备、(ii)夹持组件、(iii)模具组件和(iv)熔体分配器，例如热流道。

在典型注塑系统运行中，熔体制备设备将所需量的熔体(即，熔化的模制材料)推入模具组件的模具型腔。熔体可以经由熔体分配器通过浇口进入模具型腔。熔体分配器和模具组件是可与注塑系统分开出售或一起出售的工具。

技术实现要素：

根据本文所公开的方面，提供了一种熔体调节器。熔体调节器包括熔体调节主体。熔体调节主体包括多个熔体调节通道。熔体调节通道位于至少一个歧管流动通道的上游。各熔体调节通道在使用时输送熔体子流，并且尺寸设计成在使用时提供热剖面占据歧管流动通道的下游几何结构的经调节的熔体子流。熔体调节主体能够配置为提供具有嵌入其中的热剖面阵列的可分调节熔体流。

作为示例，熔体调节器可以配置成熔体制备设备的机器喷嘴、熔体分配器的浇口衬套，或者熔体分配器。

现通过结合附图审阅以下对具体非限制性实施例的描述，非限制性实施例的这些及其他方面和特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

通过参照附图，将能更全面地理解非限制性实施例，其中：

图1是根据非限制实施例的注塑系统的示意图；

图2是配置为机器喷嘴的熔体调节器的非限制性示例的剖视图；

图3A是歧管组件的非限制性示例的平面图；

图3B是图3A的歧管组件的进气歧管流动通道的放大图，同时还图示了由叠加在其上的图2的熔体调节器所提供的非限制性可分调节熔体流的热剖面。

图3C是沿线3C-3C截取的图3A的歧管组件的中间歧管流动通道的剖视图，同时还图示了从叠加在其上的图3B的可分调节熔体流分出的调节熔体子流的非限制性实施例的热剖面；

图4A是配置为机器喷嘴的熔体调节器的另一个非限制性示例的透视图；

图4B是图4A的熔体调节器的剖视图；

图5A是歧管组件的另一个非限制性实施例的平面图；

图5B是图5A的歧管组件的一个进气歧管熔体通道的放大图，同时还图示了由叠加在其上的图4A和图4B的熔体调节器所提供的调节熔体子流的非限制性实施例的热剖面；

图5C是沿线5C-5C截取的图5A的歧管组件的歧管熔体通道的中间部的剖视图，同时还图示了从其中流过且叠加在其上的调节熔体子流的非限制性实施例的热剖面；

图6A是配置为机器喷嘴的熔体调节器的又一个非限制性示例的透视图；

图6B是图6A的熔体调节器的剖视图；

图7是配置为机器喷嘴的熔体调节器的另一个非限制性示例的剖视图；

图8是配置为浇口衬套的熔体调节器的非限制性示例的透视图；

图9是配置为浇口衬套的熔体调节器的非限制性示例的透视图；以及

图10是配置为熔体分配器的熔体调节器的非限制性示例的立体图；

附图未必按比例描绘，且可以由假想线、图形图示及局部视图来图解说明。在一些示例中，可能已省略对理解实施例来说不必要的或致使其他细节难以感知的细节。

具体实施方式

下面将详细参考用在注射模制系统中的熔体调节器的各种非限制性实施例。应当理解，考虑到本文公开的非限制性实施例，其他非限制性实施例、修改和等效方式对本领域普通技术人员是显而易见的，且这些变型应当认为在所附权利要求的范围之内。

此外，本领域普通技术人员将认识到，以下将论述的非限制性实施例的某些结构和操作细节可以被修改或完全地省略。在其他示例中，已经详细描述了公知的方法、程序和部件。

与熔体制备设备相关的机器喷嘴、和与熔体分配器相关的浇口衬套常用于注射模制系统。通常已知的是，典型地，当其经由熔体分配器(比如热浇道)、机器喷嘴和浇口衬套中的至少一个进入模具腔室时，熔融模制材料比如诸如PET不是热均匀的。缺乏热均匀性可以归因于当熔体流经一个或多个熔体流动通道时熔体的剪切热。熔体的剪切热产生具有热熔体的边界层的不均匀的热流前沿，该热熔体邻近熔体流动通道的表面，其在熔体流动通道的中心围绕冷却器熔体的核心。一些注射模制系统结合了作为熔体调节器的静态混合器以重新混合这种不均匀的热流前沿。然而，已经发现，由于混合缺乏效率，静态混合器不能获得完全均匀的热流前沿。

图1是根据非限制实施例的注射模制系统900的示意图。通常，注射模制系统900包括(除其他以外)：(i)熔体制备设备902、(ii)夹持组件904、(iii)模具组件906和(iv)熔体分配器922。熔体制备设备902可包括往复式螺杆型注射单元，如所示，该往复式螺杆型注射单元包括(除其他以外)：(i)机筒912，(ii)进料斗914，(iii)机筒加热器916，和(iv)螺杆918。模具组件906可包括(除其他以外)：(i)可移动模具部分910，和(ii)固定模具部分908。可移动模具部分910与固定模具部分908配合以限定模具腔室920。熔体分配器922包括限定至少一个歧管流动通道926的歧管组件924，该至少一个歧管流动通道926配置成在使用中将熔体传送到模具组件906。根据非限制性实施例，歧管流动通道926是不间断地的，即，歧管流动通道926具有在歧管组件924的入口和出口之间的至少一个分路。根据另一个非限制性实施例，歧管流动通道926是不间断地的，即，歧管流动通道926在歧管组件924的入口和出口之间是连续的。

在操作中，夹持组件904关闭模具组件906使得模具腔室920被限定。夹持组件904配置成施加夹持力，当采用来自熔体制备设备902的熔体喷射模具腔室920时，该夹持力将模具组件906挤压在一起。熔体可经由机器喷嘴919进入熔体分配器922。熔体可以经由熔体分配器922进入模具腔室920。

图2描绘了被配置为机器喷嘴的熔体调节器100的非限制性实施例的截面图。因此，熔体调节主体110具有上游端160，其被配置成通过本领域中已知的手段连接到熔体制备设备902。熔体调节主体110进一步包括下游端170，其被配置成通过本领域中已知的手段连接到熔体分配器922。熔体调节器100包括熔体调节主体110。如所示，熔体调节主体110可以大体上是圆柱形形状。熔体调节主体110可以由用于机器喷嘴的任何合适材料制成。

熔体调节主体110包括壳体140和分流器插入件150。壳体140限定熔体通路142，当使用时该熔体通路142将熔体从上游端传送到下游端170处的出口112。所示，熔体通路142可以大体上是圆柱形形状。熔体通路142的直径可以沿着熔体通路142的长度而变化。

分流器插入件150至少部分地位于壳体140的熔体通路142内并与其配合来限定出多条熔体调节通道120。分流器插入件150配置为在使用时将通过熔体通路142的熔体流分成多个熔体子流。分流器插入件150可以具有与熔体通路142和/或壳体140的纵向轴线基本上重合的纵向轴线。此外，壳体140和分流器插入件150可以配合来限定出通向出口112的合流室130。分流器插入件150可以由连接至分流器插入件150的加热元件(未示出)来进行加热。同样地，壳体140能够由连接至壳体140的加热元件(未示出)来进行加热。如图2所示，分流器插入件150的长度与壳体140的长度基本上相同。根据非限制性实施例(未示出)，分流器插入件150的长度小于壳体140的长度。根据另外其他非限制性实施例(未示出)，分流器插入件150的长度大于壳体140的长度。

分流器插入件150包括细长中心部152。细长中心部152可以是鱼雷状构件。分流器插入件150还包括多个从细长中心部152径向延伸的翅片154。多个翅片154至少部分地限定出多条熔体调节通道120。照此，各熔体调节通道120具有基本上呈三角形或扇形的横截面。

分流器插入件150可以另外包括位于多个翅片154的上游的分流器156。分流器156配置为有助于将熔体流转向至多条熔体调节通道120。作为示例且如图示出，分流器156可以基本上呈圆锥形。

分流器插入件150可以还包括位于多个翅片154的下游的合流导向器158。合流导向器158配置为有助于将多个经过调节的熔体子流进行组合，以产生经过可分调节熔体流。合流导向器158可以基本上呈圆锥形。

如所说明，熔体调节主体110可以是若干部分的组件，例如，壳体140、细长中心部152、多个翅片154、分流器156和合流导向器158可以被制作为分离部分，接着组装在一起。或者，一些或所有熔体调节主体110可以一体地形成。例如，一些或所有熔体调节主体110可以使用固体自由成形制造工艺(又称为附加制造工艺)制成。固体自由成形制造(SFF)是指用于通过将能量和/或材料循序地输送到指定空间点制造固体物品以生产所述固体的技术集合中的任何一种技术。SFF有时候称为“快速成型”、“快速制造”、“分层制造”和“附加制造”。应当明白的是，SFF有时候称为自由成形制造(FFF)。以下是用于SFF的数种典型的技术：(A)电子束熔化，其用于由粉末原料生产完全熔融的无空隙固体金属部分；(B)电子束自由成形制造，其用于由线材原料生产完全熔融的无空隙固体金属部分；(C)，熔融沉积建模，其中热塑料被挤压通过喷嘴以建立模型；(D)层压物品制造，其中纸板或塑料膜是通过所喷射的胶水、加热或嵌入式粘合剂附接到先前层，且接着通过激光或刀片切割层的期望轮廓以生产外观和行为通常如同木材的成品；(E)激光工程化净成形，其中使用激光以将金属粉末熔化并且将其直接沉积在所述部分上，这具有所述部分完全是固体且金属合金成分可随着所述部分的体积而动态改变的优点；(F)POLYJET MATRIXTM，其实现多种类型的材料的同时喷射；(G)选择性激光烧结，其使用激光以将粉末金属、尼龙或弹性体熔融，但是另外的处理对于生产完全致密金属部分来说是必要的；(H)形状沉积制造，其中部分和支撑材料是由打印头沉积并且接着被机械加工成接近最终形状；(I)固体研磨固化，其将UV光照射在静电掩模上以将一层光聚合物固化并且使用固体蜡来支撑；(J)立体光刻法，其使用激光以将液态光聚合物固化；(K)三维打印，其涵盖现代3D打印机的许多技术(所有现代3D打印机均使用喷墨式打印头以将材料沉积在层中)且通常包括(但不限于)热相变喷墨和光聚合物相变喷墨；和/或(L)自动注浆成型技术，其涉及沉积来自机器人控制的注射器或挤压头的材料。

本领域技术人员应当明白的是，各个部分可以个别地由任何合适材料制成并且可以具有任何合适表面光洁度。根据非限制性实施例，分流器插入件150可以包括热导率不同于壳体140所包括材料的材料。根据非限制性实施例，分流器插入件150可以包括热导率基本上与壳体140包括的材料相同的材料。

分流器插入件150可以关于或相当于歧管组件924对准使得歧管流动通道926中的熔体流(已经由熔体调节主体110进入歧管流动通道926)具有关于位于熔体调节通道120下游的歧管流动通道926的分裂几何体正确定向的预定形状的热剖面。

每个熔体调节通道120被配置成施加热剖面于传送到其中的熔体流。因而，多个熔体调节通道120提供多个受调节熔体子流。

每个熔体调节通道120均可以是非中断的，即，每个熔体调节通道120可以是不分裂、无混合器或被设计成分裂或以其他方式扰动熔体流的其他这些特征的连续通道。另外，多个熔体调节通道120中的每个熔体调节通道120可以基本上彼此平行。另外，每个熔体调节通道可以具有基本上平行于熔体调节主体110的纵向轴线的纵向轴线。或者，根据非限制性实施例(未描绘)，多个熔体调节通道120或其子组可以跟踪任何其他合适进程的路径，例如上游端160与下游端170之间的螺旋或盘旋路径。

此外，如图所示，每个熔体调节通道120的横截面积可沿其长度而变化。根据替代的非限制性实施例(未示出)，每个熔体调节通道120的横截面积可沿其长度基本恒定。每个熔体调节通道120的长度可以大于其宽度。进一步地，每个熔体调节通道120的长度足以调节熔体流。每个熔体调节通道120尺寸设计成(即形状和大小设计成)形成所考虑的热剖面或者熔体热流前沿，并可以优化成位于熔体调节通道120下游的歧管熔体通道926的几何结构。例如，经调节的熔体子流的热剖面可以优化成利用歧管流动通道926的分体式几何结构以便减弱模具腔体920间的模制材料热量和质量的不平衡性。因此，经调节的熔体子流的热剖面可以不是热均匀的，但却是可预测或预先确定的。

如图2中所示，熔体调节主体110限定紧接地位于多个熔体调节通道120下游的合流室130。在使用中，多个经调节的熔体子流在合流室130中组合以产生可分调节熔体流，其热剖面是可预测或预先确定的。

本文中所使用术语“可分调节熔体流”限定为已经通过以下而产生的熔体流：(i)将熔体流分流成多个熔体子流，(ii)调节每个熔体子流使得热剖面被赋予其中,和(iii)将多个经调节的熔体子流合流成具有嵌入其中的热剖面阵列的可分调节熔体流。

图3A是歧管组件924A的非限制性实施例的平面图。歧管组件924A限定歧管流动通道926a、926b、926c，用于将从熔体调节器(比如图2的熔体调节器100)接收的熔体传输到多个歧管流动通道出口928(有时称为分支)。进气歧管流动通道926a接受来自熔体调节器100的可分调节熔体流。在第一分路186，进气歧管流动通道926a分支成六个中间或分支歧管流动通道926b。每个中间歧管流动通道926b在第一分路188分支成十二个分支歧管流动通道926c。本领域技术人员将明白，歧管组件924A可以设计成具有歧管流动通道926a、926b、926c中任何合适数量的分支，以及任何合适数量的歧管流动通道出口928。

图3B是图3A的歧管组件924A的进气歧管流动通道926a的放大图，叠加其上的是使用中的由第一分路186上游的熔体调节器100(图2)提供的可分调节熔体流的热剖面180的示意图。如图所示，由熔体调节器100提供的可分调节熔体流具有嵌入其中的六个大致三角形或扇形热剖面的阵列，每个热剖面对应于每个分支歧管流动通道926b。在其他实施例中(未示出)，由熔体调节器100提供的可分调节熔体流可以具有嵌入其中的七十二个热剖面的阵列，对应于歧管流动通道出口928的数量，为六的倍数。热剖面阵列的每个热剖面可以但不必大致相同。由于熔体调节器100的熔体调节通道120的壁传递到每个熔体子流的剪切热，热剖面180中热剖面阵列中的每个热剖面可以分为至少第一热区域182和第二热区域。第一热区域182可以围绕第二热区域184，第一热区域182可以比第二热区域184相对较热。

在该实施例中，通过在第一分路186将进气歧管流动通道926a分成或分支成中间歧管流动通道926b，将由熔体调节器100提供的可分成多个经调节的熔体流分成多个经调节的下游熔体子流。图3C是中间歧管流动通道926b的横截面视图，叠加在其上的是从可分调节熔体流分出且由一个中间歧管流动通道926b输送的一个经调节下游熔体子流的热剖面190图示。每个下游调节熔体子流的热剖面190可以，但不是必需的，具有大致相同的热剖面。由于由熔体调节通道120和歧管流动通道926a，926b的壁传递到多个经调节的熔体子流的剪切热，每个调节熔体子流的热剖面可以分成至少第一热区域192和第二热区域194。第一热区域192和第二热区域194可以是同心的，并且第一热区域192可以环绕第二热区域194，第一热区域192比第二热区域194相对更热。

图4A和4B描绘了被配置成为机器喷嘴的熔体调节器200的另一非限制性实施例，熔体调节器200在许多方面与上述的熔体调节器100类似。因此，熔体调节主体210包括被配置成连接到熔体制备设备902(图1)的上游端260，以及被配置成连接到熔体分配器922(图1)的下游端270。

熔体调节器200包括熔体调节主体210。熔体调节主体210限定多个熔体调节通道220。如图所示，每个熔体调节通道220基本上呈圆柱形，其横截面大致成圆形。可替代地，熔体调节通道220中的一个或多个的横截面可以是椭圆形或其他任何适当形状。

熔体调节主体210还限定上游端260的分流器256。在例示的实施例中，分流器256与熔体调节主体210一体形成。熔体调节主体210还限定了下游端270的多个熔体出口212。每个熔体调节通道220与相应的熔体出口212相关联。在例示的实施例中，熔体调节通道220是不间断的，并且经调节熔体子流在进入熔体分配器922(图1)之前不会合流。

图5A是歧管组件924B的另一非限制性实施例的平面图。歧管组件924B限定歧管流动通道926d、926e、926f，用于将从熔体调节器(如图4A和图4B的熔体调节器200)接收的熔体输送至多个歧管流动通道出口928。在该实施例中，六个进气歧管流动通道926d从熔体调节器200的六个熔体出口212接收六个调节熔体子流。在例示的实施例中，在各进气歧管流动通道926d中有第一重定向或弯曲部286。各进气歧管流动通道926d的中间部926e输送熔体到第一分路296，在此进气歧管流动通道926d分支成通向歧管流动通道出口928的十二个分支歧管流动通道926f。

图5B是图5A的歧管组件924B的其中一个进气歧管流动通道926e的放大视图，叠加在其上的是由熔体调节器200(图4A与图4B)提供的调节熔体子流的热剖面280图示，其在使用中上游为第一弯曲部286。由于由熔体调节器200的熔体调节通道220壁传递到各个调节熔体子流的剪切热，每个热剖面280可以分成至少第一热区域282和第二热区域284。第一热区域282可以环绕第二热区域284，并且第一热区域282比第二热区域284相对较热。第一热区域282和第二热区域284可以是同心的。

图5C是其中一个进气歧管流动通道926d的中间部926e的剖视图，叠加在其上是由中间部926e输送的其中一个调节熔体子流的热剖面290图示。各调节熔体子流的热剖面290可以，但不是必需的，具有基本上相同的热剖面。各经调节的熔体子流的热剖面290可以分为至少第一热区域292和第二热区域294。第一热区域292和第二热区域294可以是同心的，并且第一热区域292可以环绕第二热区域294，第一热区域292比第二热区域294相对更热。

通过在第一分路296处将进气歧管流动通道926d的中间部926e分成或分支成分支歧管流动通道926f，将每个经调节熔体子流分成多个经调节下游熔体子流。

图6A和6B描绘了被配置为机器喷嘴的熔体调节器300的另一实施例。熔体调节器300包括熔体调节主体310，其除下文描述的区别之外基本上与熔体调节主体210相同。如同在熔体调节主体210中一样，熔体调节主体310限定多个熔体调节通道320、被配置成连接到熔体制备设备902(图1)的上游端360和被配置成连接到熔体分配器922(图1)的下游端370。

然而，熔体调节主体310不包括分流器156、256(图2和图4B)。因此，熔体流必须分成熔体调节器300上游的熔体子流。熔体调节主体310限定上游端360处多个熔体入口314以接收熔体子流并且限定出口312。每个熔体调节通道320与相应熔体入口314相关联。

类似于熔体调节器100，熔体调节主体310还限定紧邻地位于多个熔体调节通道320下游的合流室330。在下游端370处，熔体调节主体310包括至少部分限定合流室330的合流导向器358。在使用中，多个经调节熔体子流在合流室130中组合以产生可分调节熔体流，其经由出口312离开熔体调节主体310。可分调节熔体流可通过熔体分配器922(图1)(诸如通过以类似于图3A中所示的方式分成或分支进气歧管流动通道)分成多个经调节下游熔体子流。另外或替代地，可分调节熔体流可通过浇口衬套(未示出)分成多个受调节下游熔体子流。例如，限定在浇口衬套中的进气流动通道可以被分支或分成限定在浇口衬套中的多个出口流动通道。限定在浇口衬套中的出口流动通道的数量与限定在歧管组件中的进气歧管流动通道的数量相对应，歧管组件的示例性实施例可以在图5A中示出。

图7描绘了被配置为机器喷嘴的熔体调节器400的另一非限制性实施例。熔体调节器400包括熔体调节主体410，其除下文描述的区别之外基本上与熔体调节主体210和310(图4A和6A)相同。正如在熔体调节主体210和310中一样，熔体调节主体410限定多个熔体调节通道420。熔体调节主体410具有被配置成连接到熔体制备设备902(图1)的上游端460和被配置成连接到熔体分配器922(图1)的下游端470。

然而，熔体调节主体410不包括分流器156、256(图2和4B)或合流室130、330(图2和6B)。因此，熔体流必须被分成熔体调节器400上游的熔体子流。熔体调节主体410限定上游端460处多个熔体入口414以接收熔体子流。熔体调节主体410还限定下游端470处多个熔体出口412。每个熔体调节通道420与相应熔体入口414和相应熔体出口412相关联。

图8描绘了被配置为浇口衬套的熔体调节器500的非限制性实施例。熔体调节器500包括熔体调节主体510。熔体调节主体510包括被配置成通过本领域中已知的手段连接到熔体制备设备902(图1)的机器喷嘴的上游端560。熔体调节主体510进一步包括被配置成通过本领域中已知的手段连接到歧管组件924(图1)的下游端570。熔体调节主体510可以由用于浇口衬套的任何合适材料制成。

熔体调节主体510可以基本上为圆柱形形状并且包括壳体540和位于壳体540内的分流器插入件550。分流器插入件550类似于分流器插入件150(图2)并且因此被配置成在使用中将熔体流分成多个熔体子流。如同在熔体调节器100(图2)中一样，分流器插入件550配合壳体540限定多个熔体调节通道520。

图9描述了配置为浇口衬套的熔体调节器600的另一个非限制性实施例。因此，熔体调节主体610包括上游端660和下游端670，该上游端660配置成通过本领域已知的手段连接到熔体制备设备902(图1)，该下游端670配置成通过本领域已知的手段连接到歧管组件924(图1)。

熔体调节器600包括类似于熔体调节主体410(图7)的熔体调节主体610。熔体调节主体610包括多个熔体调节通道620。熔体调节通道620由熔体调节主体610限定。熔体调节通道610还限定其上游端660处限定的多个熔体入口614以及限定其下游端670处的多个熔体出口612。每个熔体调节主体620与相应熔体入口614和相应熔体出口612相关。

图10描绘了配置为熔体分配器(比如诸如热流道)的熔体调节器700的非限制性实施例。熔体调节器700包括熔体调节主体710，其可以配置为歧管组件。熔体调节主体710包括壳体74和位于壳体740内的分流器插入件750。分流器插入件750配置成在使用中将熔体流分成多个熔体子流。壳体740和分流器插入件750配合以限定歧管流动通道926g上游的多个熔体调节通道702，每个歧管流动通道926g包括进入分支歧管流动通道926h的三通第一分路786。

应注意，以上已经描述了一些较为相关的非限制性实施例。本领域技术人员应清楚，对所公开非实施例作出的修改在不脱离其精神和范围的条件下可以实现。因此，所描述非限制性实施例应当认为仅说明一些较突出的特征和应用。其他有益效果可以通过以不同手段应用非限制性实施例或者以本领域技术人员已知的方式修改本发明来实现。这包括，在此可清楚地预料各个非限制性实施例之间的特征、元件和/或功能的混合和匹配，使得本领域普通技术人员根据本公开应理解，一个实施例的特征、元件和/或功能可以被包含在另一实施例中，如本领域技术人员根据本公开所理解，一个实施例的特征、元件和/或功能可适当地被包含在另一实施例中，除非以上以其他方式描述。虽然对特定的配置和方法作出了描述，但其意图和概念可以适合和适用于其他配置和应用。