专利名称：具有螺旋槽的注射成型冷却型芯的制作方法
背景技术：
本发明涉及热流道注射成型机，尤其涉及具有改善的型芯的注射成型装置。
众所周知，可以通过冷却热流道注射成型系统中的型芯而缩短生产周期。对于诸如饮料瓶预制件的制造等大量生产而言，周期即使缩短几分之一秒也是非常重要的。如1992年3月10日公开的美国专利No.5,094,603所示，这通常使冷却水通过并环绕一型腔内的中央冷却管进行循环而实现。虽然这种构造能成功地用于许多地方，但它通常不能提供足够的冷却。中央冷却管的另一个问题是如果没有进行精确的中心定位，或者有其它任何原因使型腔中的熔料冷却不均匀，不均匀的冷却将会使型腔中产生不均匀的力，从而使型芯发生错位。这会导致预制件的壁厚不一致，从而在预制件的吹气中产生问题。
1996年3月12日公开的发明人为Check的美国专利No.5,498,150揭示了一种型芯，其具有一带纵向延伸槽的外部件。虽然这增加了冷却表面积，但在可以开启模具前，还需要延迟很长的时间以等待熔料凝固。同时，因为型芯为型腔的一部分，所以它必须具有足够的强度以承受高达10,000磅/英寸2的注射压力，它限制了冷却水管的尺寸。另外，冷却水流经型芯通常是分层的，这就降低了熔料的冷却效率。题为“介绍主型箱封闭式模制零件”的母模(Mold Master)手册揭示了一种型芯，其具有在芯头处径向向外延伸的冷却液孔。这对于合箱比较适合，但不利于预制件。
发明概述因此，本发明的一个目的是，通过型芯中冷却液的紊流而提供一种具有提高的结构强度和改善的冷却效率的整体式型芯，从而至少部分地克服现有技术的不足。
为达到这一目的，在本发明的一个方面，提供了一种注射成型装置，其模具中具有一细长型腔，以及一冷却型芯，该型芯包括一空心细长的内部件、一细长的外部件、具有一内表面和一外表面的前端盖。该细长内部件包括具有敞开的前端的前部、外表面和用于输送冷却液的纵向延伸的中央管。该细长外部件包括具有敞开的前端的前部、外表面以及与内部件前部的外表面配合的内表面。至少细长外部件的前部的内表面和细长内部件的前部的外表面中的一个具有若干在其上纵向延伸的的冷却液输送槽。而且，外部件的外表面和前端盖的外表面构成了型腔的内侧。细长内部件的前部、细长外部件的前部以及前端盖整体地彼此连接在一起。前端盖包围着外部件的前部的敞开前端以形成一在内部件前部的中央管和冷却液输送槽之间延伸的冷却液输送空间。内部件前部的外表面和外部件前部的内表面上均具有冷却液输送槽。内部件前部的外表面上的槽和外部件前部内表面上的槽的螺旋方向相反，以在槽内使冷却液产生紊流。
本发明的其它目的和优点将在下面结合附图的描述中得出。
附图的简单说明
图1是多型腔注射成型系统的部分剖视图，其具有根据本发明的优选实施例的冷却型芯；图2是图1所示的型芯的剖面图；图3是处于安装位置以便装配成图2中型芯的内部件和外部件的前部以及一个前端盖的局部剖视图，其中示出内部件和外部件的前部的螺旋槽；图4是同一型芯在切除一部分后的整体式前部的的局部剖视图；图5是沿图4中的5-5线的剖视图；图6是沿图4中的6-6线的剖视图；图7是冷却型芯的局部剖视图，其示出了螺旋槽内冷却液的紊流；图8是沿图7中8-8线的剖视图；图9是沿图7中9-9线的剖视图。
本发明的详细描述首先参照图1和图2，其示出了具有根据本发明的一个优选实施例的冷却型芯10的多型腔注射成型系统或装置的一部分，用于模制饮料瓶预制件。在这种构造中，模具16的开口14中设有若干热喷嘴12，每个热喷嘴12的后端18紧邻钢制熔料分配歧管22的前表面20。每个喷嘴12被一整体式电加热元件24加热，并具有一延伸进入喷嘴的前端28的热电偶元件26以便监控和控制操作温度。每个热喷嘴12具有位于开口14的环型定位座32内的圆柱形定位凸缘30。它在热喷嘴12和环绕其四周的模具16之间提供了一绝缘的空间34，其由从冷却管36中抽吸的冷却水而冷却。
熔料分配歧管22还由整体式电加热元件38加热。熔料分配歧管22设于歧管板40和夹紧板42之间，后两者通过螺栓44而紧固在一起。熔料分配歧管22由一中央定位环46和若干弹性调整垫48而定位，弹性调整垫48与环绕的冷却模具16之间确定出一隔绝空气的空间50。
熔料通道52从熔料分配歧管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内分支以延伸穿过每个热喷嘴12内的中央熔料孔58。熔料通道52延伸穿过一与浇口62对齐的两件式喷嘴密封件60，其中浇口62从冷却浇口嵌件64延伸至型腔66中。用于制造饮料瓶预制件的型腔66在外部的型腔嵌件68、拼合式螺纹嵌件70以及根据本发明是位于内部的冷却型芯10之间延伸。浇口嵌件64和型腔嵌件68位于型腔板74的开口72内，冷却水管路(未示出)通过型腔板74而延伸到冷却浇口嵌件64。
不难看出，根据本发明实施例的冷却型芯10具有一中空的细长内部件78，其配合在一中空的细长外部件80之内。型芯10从型腔66向后延伸通过型芯锁定件84内的一开口82，型芯锁定件84通过螺钉88与型芯支持板86相连。型芯锁定件84延伸通过滑动件92的开口90以及一防磨板94，防磨板94由螺钉98紧固于脱模板96。冷却液供给管100和回流管102在型芯支持板86内延伸，并且分别连接到内部件78的纵向延伸的中央导管104和在内部件78的后部108和外部件80的后部110之间延伸的外部冷却液导管106。当然，在其它的用途中，模具10能根据所需的配置具有不同数量和形状的元件和板。
下面参照图3和图4描述根据本发明该实施例的冷却型芯10。内部件78和外部件80具有前部112和114，它们分别有敞开前端116和118。内部件78的前部112内延伸有一中央冷却液管104，并具有外表面120，其上环绕有螺旋槽122。外部件80的前部114具有外表面124和内表面126，其中内表面126与内部件78的前部112的外表面120配合。外部件80前部114的内表面126上也具有围绕其旋转的螺旋槽128，但是螺旋槽128的螺旋方向与内部件78前部112外表面120上的螺旋槽122的方向相反。
从图3中可明显看出，内部件78前部112的外表面120上的螺旋槽122和外部件80前部114的内表面126上的螺旋槽128与敞开的前端116和118之间断开有一小段距离。从而，如图4所示，当内部件78插入外部件80中时，在敞开的前端116和118之间形成了一U型的环型通道130，以容纳一圆顶形的前端盖132。圆顶形前端盖132包围着外部件80的敞开前端118，并提供一冷却液输送空间134以将冷却液从内部件78的中央导管104输送到内部件和外部件78、80的螺旋槽122、128。圆顶形的前端盖132具有外表面136和内表面138，在内表面138上具有若干曲棱140，从而在它们之间形成弧形槽142。外部件80前部114的外表面124与前端盖132的外表面136形成了型腔66的一内侧144。在该实施例中，前端盖132内表面138上的弧形槽142与内部件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对齐，从而将冷却液从内部件78的中央导管104引导至内部件和外部件78、80中的螺旋槽122、128。
通过一适宜的工艺，例如真空炉钎焊或热等静压，可将内部件78的前部112、外部件80的前部和后部114、110以及圆顶形前端盖132组装并整体连接在一起。在该实施例中，被称作气泡管的内部件78的后部108被压配到合适的位置，并具有一装配于内部件78的前部112的套筒件146。外部件80的前部和后部114、110以及圆顶形前端盖132与内部件78的前部112整体地结合在一起，它们共同提供了一具有更大强度的冷却型芯10，其使得外部件80的螺旋槽128可离型腔66更近。它同时保证中央冷却液管104精确定位在冷却型芯10的中心，沿相反方向延伸的螺旋槽122和128保证冷却液平稳地流过其中。以上两点都保证了对型腔66中的熔料的冷却是非常均匀的，而不是一侧比另一侧大。从图7-9中可以看出，沿相反方向延伸的螺旋槽122和128还迫使冷却液向前向后、进入和流出彼此相通的槽128和122，从而导致大的紊流，更有效地冷却了型腔66内的熔料。
在使用中，当系统如图1所示安装后，对加热元件24和38通电以便对喷嘴12和熔料分配歧管22进行加热以达到一预定的操作温度。通过泵(未示出)使水等适宜的冷却液循环通过模具16的冷却导管36以及通向型腔嵌件68的管道。通常，更加清洁的冷却液，比如乙二醇通过供给管和回流管100、102被抽吸到一密闭的环形冷却系统，从而循环通过型芯10。来自造型机(未示出)的压缩熔料然后根据一预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内，从这里它又流经每个热喷嘴12的中央熔料孔58、两件式喷嘴密封件60和浇口62，然后填充型腔66。型腔66被填满后，即刻在喷射压力下进行压紧，随后撤除压力。经过短时间冷却以后，模具16被开启以取出预制件。预制件出型后，模具16被关闭，再次施加喷射压力以再次填充型腔66。这种循环以一定的周期不断地重复着，因为型芯10改善了冷却，从而周期被缩短了。
虽然根据优选实施例的描述，冷却型芯10具有方向相反的螺旋槽，但对于本领域的普通技术人员而言，在下面所提供的的基础上，显然可以进行各种改变，而不背离本发明的范围。
权利要求
1.一种注射成型装置，其具有一在模具(16)中的细长型腔(66)，以及由中空细长内部件(78)、中空细长外部件(80)以及具有内表面(138)和外表面(136)的一前端盖(132)组成的冷却型芯(10)，其中上述细长内部件(78)包括带有一敞开前端(116)的前部(112)、外表面(120)、以及纵向延伸以输送冷却液的中央管道(104)，上述细长外部件(80)包括带有一敞开前端(118)的前部(114)、外表面(124)、以及环绕着内部件(78)的前部(112)的外表面(120)而配合的内表面(126)，至少细长外部件(80)前部(114)的内表面(126)和细长内部件(78)前部(112)的外表面(120)中的一个具有若干冷却液输送槽(122，128)，从而外部件(80)前部(114)的外表面和前端盖(132)的外表面(136)构成型腔(66)的一内侧(126)，其特征在于，细长内部件(78)的前部(112)、细长外部件(80)的前部(114)、以及前端盖(132)彼此连接在一起，从而前端盖(132)包围着外部件(80)前部(114)的敞开前端(118)，以形成在内部件(78)的中央管道(104)和冷却液输送通道(122，128)之间延伸的冷却液输送空间(134)，另外提供了一装置以在冷却液输送通道(122，128)中产生冷却液的紊流。
2.如权利要求1所述的注射成型装置，其特征在于，选择冷却液输送通道(122，128)的形状和尺寸，以放置在该通道(122，128)中产生冷却液紊流的所述装置。
3.如权利要求2所述的注射成型装置，其特征在于，冷却液输送通道的整个流动横截面至少沿型芯(10)的纵向变化。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的注射成型装置，其特征在于，冷却液输送通道(122，128)由槽(122，128)构成，内部件(78)前部(112)的外表面(120)和外部件(80)前部(114)的内表面(126)上均有若干冷却液输送槽(122，128)，内部件(78)前部(112)的外表面(120)上的槽(122)与外部件(80)前部(114)的内表面(126)上的槽(128)的螺旋方向相反，从而在所述槽(122，128)内产生冷却液的紊流。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的注射成型装置，其特征在于，冷却液输送通道(122，128)在外部件(80)的内表面(126)上和/或内部件(78)前部(112)的外表面(120)上纵向延伸。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的注射成型装置，其特征在于，细长外部件(80)的前部(114)与前端盖(132)整体连接在一起。
7.一种注射成型装置，其具有一在模具(16)中的细长型腔(66)，以及由中空细长内部件(78)、中空细长外部件(80)以及具有内表面(138)和外表面(136)的一前端盖(132)组成的冷却型芯(10)，其中细长内部件(78)包括带有一敞开前端(116)的前部(112)、外表面(120)、以及纵向延伸以输送冷却液的中央管道(104)，细长外部件(80)包括带有一敞开前端(118)的前部(114)、外表面(124)、以及环绕着内部件(78)前部(112)的外表面(120)而配合的内表面(126)，至少细长外部件(80)的前部(114)的内表面(126)和细长内部件(78)的前部(112)的外表面(120)中的一个具有若干在其上纵向延伸的冷却液输送槽(122，128)，从而外部件(80)的前部(114)的外表面和前端盖(132)的外表面(136)构成型腔(66)的一内侧(126)，其特征在于，细长内部件(78)的前部(112)、细长外部件(80)的前部(114)、以及前端盖(132)彼此整体地连接在一起，从而前端盖(132)包围着外部件(80)的前部(114)的敞开前端(118)，以形成在内部件(78)的中央管道(104)和冷却液输送槽(122，128)之间延伸的冷却液输送空间(134)，并且内部件(78)前部(112)的外表面(120)和外部件(80)前部(114)的内表面(126)上具有若干冷却液输送槽(122，128)，内部件(78)的前部(112)的外表面(120)上的槽(122)与外部件(80)的前部(114)的内表面(126)上的槽(128)的螺旋方向相反，从而使通过所述槽(122，128)的冷却液产生紊流。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的注射成型装置，其特征在于，前端盖(132)为圆顶形，其内表面(138)上具有若干曲棱(140)，从而在曲棱(140)之间形成弧形槽(142)，弧形槽(142)与型芯(10)的内部件(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)的内表面(126)上的槽(128)中的至少一个对齐。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的注射成型装置，其特征在于，冷却型芯(10)的细长内部件(78)具有一后部(108)，中央管道(104)延伸通过后部(108)，冷却型芯(10)的细长外部件(80)具有一贯穿其中并带有中央开口的后部(110)，其中内部件(78)的后部(108)容纳在该中央开口内以形成外部冷却液管(106)，其环绕着内部件(78)的后部(108)并从螺旋槽(122，128)向后延伸，通过内部件(78)的中央管道(104)以及环绕着内部件(78)后部(108)沿伸的外部冷却液管(106)均与冷却液管(100，102)连通，以提供型芯(10)内冷却液的连续流动。
10.一种具有改善的冷却特性的整体式注射成型型芯，包括-与熔融材料接触的外部(112)；-与流入的冷却液接触的内部(124)；-一圆顶形上部(136)，其特征在于，所述内部(124)、外部(112)和圆顶形上部(136)彼此结合在一起，以形成所述的整体式型芯(10)，并且内部(112)和外部(124)形成冷却槽(124-128)以在所述型芯内部引导冷却液。
11.如权利要求10所述的整体式注射成型型芯，其特征在于，所述冷却槽(124-128)的横截面是变化的。
12.如权利要求10或11所述的整体式注射成型型芯，其特征在于，圆顶形部(136)包括冷却棱(140)。
13.如权利要求10至12中任一权利要求所述的整体式注射成型型芯，其特征在于，冷却液具有紊流。
14.如权利要求10至13中任一权利要求所述的整体式注射成型型芯，其特征在于，冷却槽(126，128)由形成于所述内部(124)和所述外部(112)上的螺旋槽构成。
15.如权利要求10至14中任一权利要求所述的整体式注射成型型芯，其特征在于，所述三个部分(124，112，136)被钎接在一起。
16.一种提高型芯(10)的冷却效率的方法，其包括步骤-提供一内芯部(124)-提供一外芯部(112)-提供一圆顶形上芯部(136)-通过连接所述内部、外部和上部(124，112，136)而形成冷却通道(122，128)，其特征在于，流经所述冷却通道(122，128)的冷却液具有紊流。
17.一种制造具有改善的冷却效率的型芯的方法，包括步骤-制造包括冷却槽部(122)的内芯部(124)-制造外芯部(112)-制造圆顶形上芯部(136)-通过连接所述内芯部、外芯部和上芯部(124，112，136)而形成整体式冷却通道。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，外部/上部(112，136)具有冷却槽(128，142)。
全文摘要
一种注射成型装置,其每个细长冷却型芯(10)具有位于中空细长外部件(80)内的中空细长内部件(78),以及一整体式的圆顶形前端盖(132)。内部件(78)的外表面(120)和外部件(80)的内表面(126)上分别具有相反螺旋方向的冷却液输送槽(122,128)。它提供了非常均匀的冷却,并迫使冷却液紊流通过槽(122,128),从而提高了冷却效率。它还使型芯(10)提高了结构强度,以承受更高的注射压力。
文档编号B29C45/26GK1329538SQ99814219
公开日2002年1月2日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月7日
发明者乔布斯特·乌尔里克·盖勒特 申请人:乔布斯特·乌尔里克·盖勒特