CN1092103C - 具有三位置阀元件的多层注塑装置 - Google Patents

Abstract

一种阀浇口注塑装置有用以多层模塑的三位置阀驱动机构。第一熔料通道通过环形通道伸至浇口，第二熔料通道环绕细长阀。啮合阀的齿条由与前缸体中的前活塞相连的齿轮驱动。后缸体中的后活塞有一短柱伸入前缸体。首先气压施于后活塞后将阀从第一关闭位置缩至第二部分打开位置，熔料只流经环形通道，然后气压施于前活塞后将阀缩至第三全部打开位置，熔料同时流经两条通道以实现三层模塑。腔快满时，将阀回复至第二位置，直至腔充满。最后释放气压将阀移至第一位置出坯。

Description

具有三位置阀元件的多层注塑装置

                       技术领域

本发明一般涉及阀浇口注塑装置，更特别的是涉及这样的装置，它具有三位置阀元件驱动机构，用以进行多层模塑。

                       背景技术

用于制作食品多层保护容器或饮料瓶预型件或塑料型坯的阀浇口注塑装置是人们所熟知的。内、外层常常由聚乙烯对苯二酸盐(PET)类型的材料制成，而一个或多个阻挡层则由诸如乙撑乙烯醇共聚物(EVOH)或尼龙的材料制成。例如，1987年4月14公开的Ozeki等人的美国专利4,657,496披露了一种驱动机构，它具有一个在外缸体中往复运动的外活塞和一个在内缸体中往复运动的内活塞。内活塞驱动细长的阀元件，而外活塞驱动一根环绕细长阀元件的短柱，它们按受控的注射周期运行，以便顺序地首先注射PET，然后注射阻挡层材料以模塑三层制品。虽然这对某些应用令人满意，但顺序模塑具有循环时间较长的缺点。

如公开于1990年4月24日的Gellert的美国专利4,919,606可见，齿条和齿轮阀元件驱动机构也是人们了解的。但是，其早先的缺点是只能提供打开和关闭位置，而这对多层模塑是不够的。

                      发明内容

因此，本发明的一个目的是通过提供一种阀浇口注塑装置，它具有三位置的齿条和齿轮阀元件驱动机构来进行多层模塑，以便至少局部克服现有技术的缺点。

为此目的，根据其一个方面，本发明提出一种多层模塑用的阀浇口注塑装置，它具有一块或多块导管板，以及安装在模具中的一个或多个加热过的喷嘴。加热过的喷嘴具有后端、前端、一个伸展至前端的中心熔料通道、以及一个或多个环绕中心熔料通道伸展至喷嘴前端的环形熔料通道。加热过的喷嘴从导管板向外伸展，其中心熔料通道与引向模具中腔的浇口对准并相邻。第一熔料通道由第一熔料源通过导管板及加热过的喷嘴中的熔料通道中的一条通道伸展至对准的浇口。一根具有后端和前端的细长阀元件通过加热过的喷嘴中的中心熔料通道而伸展。齿条和齿轮驱动机构使每一细长阀元件在第一关闭位置、第二部分打开位置和第三全部打开位置之间往复移动。驱动机构包括一个齿条元件，它可滑移地安放在导管板中以啮合具有一列面向外的齿的细长阀元件的后端。可绕轴转动地安装着的齿轮元件具有外端和内端，并具有若干啮合齿条元件齿的齿。驱动机构还包括一个前缸体、一个与前缸体相邻并对准的后缸体、装配在前缸体中并与齿轮元件的外端相连接的前活塞和装配在后缸体中的后活塞。后活塞具有一根短柱，它从后缸体伸出进入前缸体以维持在前、后活塞之间至少一个预定的最小距离。第一和第二流体管线从流体压力源连接至前缸体中活塞的相对两侧，而第三流体管线则从流体压力源连接至后缸体中的后活塞的后侧。通过第一、第二和第三流体压力管线施加流体压力使细长阀元件根据连续注射循环在第一关闭位置、第二部分打开位置和第三全部打开位置之间往复移动。假如首先从第一流体管线中释放流体压力，而从第三流体管线施加流体压力以便将后活塞驱动至完全向前的位置，从而短柱将前活塞驱动至一个中间位置。这将细长阀元件从第一关闭位置向后驱动至第二部分打开位置，此时细长阀元件的前端缩回到足以使熔料得以从第一熔料源通过外环形熔料通道流过至少一个加热过的喷嘴和浇口。在一个短暂的时间间隔后，从第二流体管线施加流体压力以便将前活塞驱动至完全向前位置。这将细长阀元件向后驱动至第三全部打开位置，这时细长阀元件的前端缩回至足以使熔料从第二熔料源通过中心熔料通道和浇口同时流动。当腔被几乎充满时，从第二流体管线释放流体压力，而从第一流体管线施加流体压力，以使前活塞回复至中间位置，这将细长阀元件回复至第二部分打开位置直至腔被充满。然后从第三流体管线释放流体压力，以便将前、后活塞驱动至完全缩回位置。这将细长阀元件驱动至第一关闭位置，这时细长阀元件的前端装配在浇口中使已模塑零件得以出模。优选的是，至少一个加热过的喷嘴具有一个环绕中心熔料通道而伸展的环形熔料通道，第一熔料通道从第一熔料源通过环形通道而伸展，第二熔料通道从第二熔料源通过中心熔料通道而伸展，当细长阀元件处于第二部分打开位置时，熔料由第一熔料源通过环形熔料通道流出，当细长阀元件处于第三全部打开位置时，熔料由第二熔料源通过中心熔料通道同时流出。优选的是，上述注塑装置可以用作单腔模具，只包括一块导管板，并只包括一个从导管板伸出的加热过的喷嘴。优选的是，上述注塑装置有一个装配在至少一个喷嘴中的阀元件套管，阀元件套管具有一个向后伸展并进入至少一块导管板中的部分；一个阀元件孔，此孔由此穿过并与通过至少一个加热过的喷嘴的中心熔料通道对准，以安放由此通过的细长阀元件；以及至少一个面向外的表面，其特征在于齿条元件至少有一个面朝内的表面，此表面可滑移地紧靠着阀元件套管的至少一个面向外的表面。

                         附图说明

结合附图由下述说明可使本发明的其它目的及优越性变得更为清晰。

图1是根据本发明最佳实施例提出的一种阀浇口注塑装置的一部分的截面图；

图2是沿图1中2-2线截取的截面图，它表示细长阀元件处于第一关闭位置；

图3是一个类似视图，它表示细长阀元件处于第二部分打开位置；以及

图4是一个类似视图，它表示细长阀元件于第三全部打开位置。

                具体实施方式的详细描述

首先请参考图1和2，图中表示了一种阀浇口单腔注塑模具的一部分，这种注塑模具通过依次和同时进行的共同注塑方法的组合以模塑三层预型件和其它产品。加热的钢喷嘴10安装在喷嘴夹持板14的孔12中，此夹持板14构成模具16的部分。虽然根据用途的不同，模具16可具有好几块板，但是在此实施例中，为展示方便起见，只展示了由螺栓20连接在一起的一块喷嘴夹持板14和一块导管板夹持板18，以及一块腔夹持板22。加热过的喷嘴10具有一个整体式电加热元件24和一个环绕中心融熔液通道28而伸展的环形融熔液通道26。加热过的喷嘴10具有一个环领部分30，它安放在环绕孔12的环形座32中。这使加热过的喷嘴10及其中心融熔通道28置于与通过冷却浇口插入板36伸至腔38的浇口34对准的位置。并在加热过的喷嘴10及周围的模具16之间形成一个空气绝缘空间40，模具16由通过冷却管道42泵送的冷却水的冷却。腔38用于制作饮料瓶预型件，并按一般的方法伸展于腔插入物44及模具芯46之间。

加热过的喷嘴10具有前端48和后端50，后端50抵靠着加热钢导管板54的前表面52。在这一通常作为制作整个多腔系统前试验的单腔实施例中，加热过的导管板54具有由螺栓60连接在一起的前板部分56和后圆柱形部分58。在其它一些单腔模具的实施例中，导管板54全然为一整件。在另一些具有不同温度特性的两种材料的多腔模具的实施例中，存在两块导管板，且其一块伸展到另一块之前。导管板54由整体式电加热元件62进行加热。导管板54由模具定位环64固定在位，定位环64则由螺丝65连接至导管板夹持板18上。加热过的导管板54由定位销钉68精确定位，并在其与相邻的冷却模具16之间具有一个空气绝缘空间70。

一根细长的钢质阀元件72从中心熔料通道28向后伸入导管板54后部分58的窄缝74中。细长阀元件72的前端76装配在浇口34中，而其后端78则与下述的齿条齿轮驱动机构80啮合。细长阀元件72通过中心孔82装配在阀套管84中，该套管84从加热过的喷嘴10向后伸入导管板54前板部分56中的匹配支座86中。溢流孔88从支座86伸出以排放熔料或由于细长阀元件72在孔82中往复运动时摩擦可能产生的腐蚀性气体。细长阀元件72还向后通过导管板54前板部分56中的对准孔90及固定安装在导管板54的另一套管94中的对准中心孔92而伸展。

在此实施例中，第一熔料通道96通过第一入口98接受熔料，并如图所示地通过加热过的导管板54及加热过的喷嘴10而延伸以便与阀套管84之前的环形熔料通道26相连接。第二熔料通道100通过第二入口102接受熔料，并如图示地通过加热过的导管板54的前板部分56及加热过的喷嘴10而延伸以便与阀套管84之前的中心熔料通道28相连接，并环绕细长阀元件72伸展至浇口34。一块绝热且有弹性的隔块66承受来自第二入口102的机械压力。这样，如下文将详细描述的那样，来自第一入口98的熔料通过环形熔料通道26环绕来自第二入口102、流过中心熔料通道28的熔料流至浇口34。

还请参看图2，阀元件驱动机构80包括一件齿条元件104，它装配在导管板54后部分58的窄缝74中；和一件齿轮元件106，它伸入在窄缝74中。齿条元件104具有一个啮合细长阀元件72头部110的T形缺口108。齿条元件104还具有两个面向内的滑动平面112，它们抵靠在阀元件套管94上的两个面向外的滑动表面114上，以及一列面向外的齿116。齿轮元件106绕轴可转动地安装在销钉118上，并且有一个由窄缝74向外伸出的外端120和一个内端122，该内端122具有啮合齿条元件104上的齿116的齿124。

阀元件驱动机构80还包括一个前缸体126、一个与前缸体126对准的后缸体128、一个安装在前缸体126中的前活塞130、和一个安装在后缸体128中的后活塞132。如图所示，对准的缸体126、128由销钉136装配至固定安装的支架134上，在运行期间销钉136使对准缸体126、128得以绕轴转动。前缸体126具有第一和第二空气管线138、140，它们连接至前活塞130的相对两侧。后缸体128具有一个在后活塞132前侧上伸展的排放孔142和一条连接在后活塞132后侧上的第三空气管线144。虽然表示的是一个气压驱动机构80，但在其它实施例中，液压驱动机构也可应用。前活塞130由一根连杆146连至齿轮元件106的外端120。后缸体128的长度短于前缸体126的长度，后活塞132具有一根短柱148，它通过壁152中的孔150突出并伸入前缸体126，以便在前、后活塞130、132之间至少保持一个预定的最小距离。

在使用中，注塑系统如图1和2所示地加以组装，并进行运行以制作三层预型件或其它产品，其中一层如以EVOH或尼龙等材料制成的阻挡层位于两层如下述的PET类型材料层之间。电功率施加在喷嘴10的加热元件24和导管板54的加热元件62上，以便将它们加热至适当的运行温度。水供应至冷却管道42和模具核心46以冷却模具16、浇口插入板36和腔38。第一注塑缸体(未示出)安装在第一入口98上，将如聚乙烯对笨二酸盐(PET)类型材料的压力熔料注射进第一熔料通道96中，而第二注塑缸体(未示出)则安装在第二入口102上，按照预定的注射周期将适于作阻挡层材料的如乙撑乙烯醇共聚物(EVOH)或特殊尼龙等的压力熔料注射进第二熔料通道100中。如上所述，当模塑材料是如那些具有不同熔点的材料时，使用两块导管板，一块安装在另一块之前，且加热至不同温度。来自压力源的受控气动压力也施加至空气管线138、140、144，以根据注塑周期往复移动细长阀元件72。

首先，将空气压力从第一空气管线138放出，然后通过第三空气管线144施加空气压力，它将后活塞132驱动至完全向前的位置。短柱148突入前缸体126中，它将前活塞130驱动至一个中间位置，转而又将细长阀元件72从图2所示的第一关闭位置往后驱动至图3所示的第二部分打开位置。在此第二位置，细长阀元件72的前端76向后缩到足以使PET得以从第一熔料通道96流动通过加热过的喷嘴10中的环形熔料通道26。在少量PET被注射进入腔38之后，通过第二空气管线140施加空气压力以将前活塞130驱动至完全向前的位置。这将细长阀元件72向后驱动至图4所示的第三全部打开位置，在此位置细长阀元件72的前端76向后缩到足以使阻挡层材料得以从第二熔料通道100流过中心熔料通道28，并与从第一熔料通道96流过环形熔料通道26的PET同时流过浇口34。与PET同时流动的阻挡层材料将PET流动一分为二，并在两层PET外层之间设置了一阻挡层材料的中心层。

当腔38几乎被充满时，从第二空气管线140释放空气压力，并从第一空气管线138施加空气压力，以便将前活塞130回复至中间位置，这又将细长阀元件72回复至第二部分打开位置。这关掉阻挡层材料通过中心熔料通道28的流动，且只使PET得以从第一熔料通道96通过环形熔料通道26流出直至腔38被充满。在短暂的灌注期后，空气压力从第三空气管线144释放，从而将两个活塞130、132驱动到完全收回的位置。这反过来将细长阀元件72驱动至图2所示的第一关闭位置，这时其前端76装配在浇口34中，使模具得以打开进行出坯。出坯之后，模具16关闭，且每15至30秒钟连续重复进行循环，其频率则根据壁厚、腔38的数目及尺寸、以及模塑的材料而定。

虽然对具有三位置齿条和齿轮阀元件驱动机构的阀浇口注塑装置的描述是相对最佳实施例进行的，但只要不偏离由以下权利要求限定的发明范围，显然可能有其它各种改进方案，这对该技术领域的技术人员来说是可理解的。例如，给出的三位置驱动机械的说明是针对应用一块单独导管板以进行三层模塑的，但也可应用具有分隔的前、后导管板的装置。还可通过有两条PET熔料通道以及一个阀以进行五层模塑，如本申请人1997年10月23日申请的名称为“铸口五层注塑装置”的加拿大专利2,219,257中所示。此外，通过对每一加热过的喷嘴10设置一个分隔的驱动机构，此三位置驱动机构可用于多腔场合。

Claims (4)

1、一种用于多层模塑的阀浇口注塑装置，其中至少有一块导管板及至少有一个安装在模具中的加热过的喷嘴，此至少一个加热过的喷嘴具有一个后端、一个前端、一个伸展至前端的中心熔料通道、以及至少一个环绕中心熔料通道而伸展至喷嘴前端的环形熔料通道，该至少一个加热过的喷嘴从至少一块导管板向外伸展，该至少一块导管板带有与通向模具中腔的浇口对准并相邻的中心熔料通道，第一熔料通道由第一熔料源通过至少一块导管板及至少一个加热过的喷嘴中的熔料通道中的至少一个通道伸展至对准的浇口，第二熔料通道由第二熔料源通过至少一块导管板及至少一个加热过的喷嘴中的熔料通道中的至少一个通道伸展至对准的浇口，一根细长阀元件具有后端和前端，并通过至少一个加热过的喷嘴中的中心熔料通道而伸展，其改进还包括：

齿条和齿轮驱动机构，用以使每一细长阀元件在第一关闭位置、第二部分打开位置和第三全部打开位置之间往复运动，驱动机构包括：

(a)一齿条元件，此齿条元件可滑移地安放在至少一块导管板中，以啮合细长阀元件的后端，此齿条元件具有一列面朝外的齿；

(b)一件可绕轴转动地安装的齿轮元件，该齿轮元件具有外端和内端，内端具有若干啮合齿条元件上齿的齿；以及

(c)一个前缸体、一个与前缸体相邻并对准的后缸体、一个装配在前缸体中并与齿轮元件的外端连接的前活塞、一个装配在后缸体中的后活塞，此后活塞具有一根从后缸体突出并进人前缸体的短柱，用以维持在前、后活塞之间至少一个预定的最小距离，由流体压力装置出发的第一和第二流体管线连接至前缸体中前活塞的相对两侧，而从流体压力装置出发的第三流体管线则连接至后缸体中后活塞的后侧，从而通过第一、第二和第三流体压力管线施加流体压力，使细长阀元件按照连续注射循环在第一关闭位置、第二部分打开位置和第三全部打开位置之间往复运动，其特征在于，假如首先从第一流体管线释放流体压力，并从第三流体管线施加流体压力以将后活塞驱动至完全向前的位置，从而短柱将前活塞驱动至一个中间位置，它将细长阀元件从第一关闭位置向后驱动至第二部分打开位置，其中细长阀元件的前端缩回到足以使熔料得以从第一熔料源通过至少一个环形熔料通道中的一个外通道流过至少一个加热过的喷嘴和浇口，在一个短暂的预定时间间隔后，从第二流体管线施加流体压力，以便将前活塞驱动至一个完全向前位置，这将细长阀元件向后驱动至第三全部打开位置，其中细长阀元件的前端缩回到足以使熔料得以从第二熔料源通过中心熔料通道和浇口同时流出，当腔被几乎充满时，从第二流体管线释放流体压力，而从第一流体管线施加流体压力以便将前活塞回复至中间位置，这将细长阀元件回复至第二部分打开位置直至腔被充满，然后从第三流体管线释放流体压力，以便将前、后活塞都驱动至完全缩回位置，这将细长阀元件驱动至第一关闭位置，其中细长阀元件的前端安放在浇口中以使已模塑零件得以出坯。

2、如权利要求1所述的用于多层模塑的注塑装置，其特征在于，至少一个加热过的喷嘴具有一个环绕中心熔料通道而伸展的环形熔料通道，第一熔料通道从第一熔料源通过环形通道而伸展，第二熔料通道从第二熔料源通过中心熔料通道而伸展，当细长阀元件处于第二部分打开位置时，熔料由第一熔料源通过环形熔料通道流出，当细长阀元件处于第三全部打开位置时，熔料由第二熔料源通过中心熔料通道同时流出。

3、如权利要求2所述的注塑装置，其特征在于，它可用作单腔模具，只包括一块导管板，并只包括一个从导管板伸出的加热过的喷嘴。

4、如权利要求1所述的注塑装置，其特征在于，它有一个装配在至少一个喷嘴中的阀元件套管，阀元件套管具有一个向后伸展并进入至少一块导管板中的部分；一个阀元件孔，此孔由此穿过并与通过至少一个加热过的喷嘴的中心熔料通道对准，以安放由此通过的细长阀元件；以及至少一个面向外的表面，其特征在于齿条元件至少有一个面朝内的表面，此表面可滑移地紧靠着阀元件套管的至少一个面向外的表面。

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