Сопло для впрыскивания пластического вещества

 

Изобретение относится к соплам для впрыскивания потока расплавленного пластического материала в машинах, выполненных с возможностью одновременного формования нескольких пластмассовых предварительно отформованных заготовок. Сопло для впрыскивания расплавленных пластмасс содержит заднюю центральную часть, заканчивающуюся в центральной зоне плоской поверхностью, и внешний кольцеобразный элемент, заканчивающийся сзади соответствующей плоской поверхностью. Плоская торцевая поверхность центральной зоны выдвинута в направлении назад относительно плоской торцевой поверхности кольцеобразного элемента. Указанный элемент снабжен углубляющейся в направлении назад первой кольцевой канавкой в форме острого угла между внешним краем задней части и внешним краем кольцеобразного элемента. Последний снабжен углубляющейся в направлении вперед второй кольцевой канавкой, выполненной под острым углом внутри внешнего переднего края задней части. Две кольцевые канавки расположены напротив друг друга и расширяются в противоположные стороны. Соответствующие углы доходят сбоку друг от друга до одинаковой высоты сопла. Техническим результатом является обеспечение защиты при пуске из холодного состояния, использования широкого диапазона размерных допусков как для плит, так и для сопел; способности работать в широком температурном интервале, экономия материалов и технологий. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к особенному типу сопла для впрыскивания потока расплавленного пластического вещества в одну или несколько матриц пресс-формы.

Настоящее изобретение предпочтительно применимо для сопел, используемых в машинах, выполненных с возможностью одновременного формования нескольких пластмассовых деталей, а именно - так называемых преформ ("предварительно отформованных заготовок"), предназначенных для последующего формования раздувом в соответствующие готовые контейнеры, особенно пластиковые бутылки.

Хотя последующее описание, главным образом ради большей наглядности, будет относиться к машине с вертикальным прессованием для формования преформ из пластического материала, используемой в сочетании с предварительными операциями плавления и экструзии упомянутого пластического материала, будет совершенно очевидно, что настоящее изобретение следует понимать как применимое также в литьевых машинах с горизонтальным прессованием или даже в других случаях, если таковые не выходят за пределы объема прилагаемой формулы изобретения.

В данной области техники широко известно, что во время процесса формования преформы обычно используется литьевая машина, содержащая несущую сопла плиту и предусмотренную под ней плиту для так называемых горячих камер (или горячих литников, как они более известны в данной области техники). Эта плита обычно содержит горячие литники, т.е. каналы, предусмотренные для транспортировки расплавленного полимера из соответствующего экструдера. Несущая матрицы плита содержит некоторое множество матриц, в которые впрыскивается поступающий из опорной плиты поток пластического полимера, транспортируемый между упомянутыми элементами по подходящим соответствующим литьевым соплам, размещенным между упомянутой несущей матрицы плитой и упомянутой несущей сопла плитой.

Средства, обычно используемые для удержания упомянутых сопел в тесном контакте с поверхностями упомянутых плит, включают в себя снабжение упомянутых сопел резьбой с целью последующего закрепления их путем ввинчивания в плиты, либо, в качестве альтернативы, создание некоторой силы между параллельными поверхностями сопел и поверхностями упомянутых плит таким образом, чтобы можно было зафиксировать упомянутые сопла в нужном положении между ними сжатием.

Впрочем, все такие меры хорошо известны специалистам в данной области техники и вкратце рассматриваются здесь с единственной целью - более эффективно представить технический контекст настоящего изобретения.

Одна из самых значительных проблем, касающихся конструкции и использования таких сопел, связана с тем обстоятельством, что эти сопла устанавливаются в холодном состоянии и должны начинать работать с другими органами машины, еще не достигнув рабочей или установившейся температуры, не вызывая при этом потерь расплавленного полимера даже в начальных фазах процесса, когда установка еще не вошла в устойчивый режим работы.

Во время работы сопряженные с упомянутыми соплами плиты нагреваются и, в результате, начинают расширяться, сокращая тем самым имеющееся пространство для сопел и, следовательно, создавая напряжение сжатия, которое может повредить взаимодействующие с ними детали.

С целью ослабления такого сжимающего воздействия необходимо было бы изначально предусмотреть не очень плотное соединение. Это, однако, вполне могло бы привести к потерям полимера в начале рабочего цикла, т.е. возникновению ситуации, которую, напротив, следует предотвращать в любом случае ввиду необходимости немедленного устранения такой утечки полимера - из-за серьезных убытков вследствие простоя машины и обслуживающего персонала, связанного с выполнением такой задачи.

Сопла для впрыскивания пластических веществ представленного на фиг.1 и фиг.2 типа известны и обычно используются в данной области техники, и такое сопло содержит переднюю центральную часть 101 и заднюю кольцеобразную часть 102; причем внутри упомянутой задней кольцеобразной части 102 предусмотрена канавка 103, ограниченная внешней стенкой 104.

Когда сопло устанавливается, как обычно, между несущей сопла плитой 30 и плитой 40, содержащей горячие литники, оно подвергается воздействию противоположно направленных сил, обозначенных на фигурах буквами F и G.

Вследствие конструкции упомянутого сопла последнее реагирует на действие этих взаимно противодействующих сил посредством сжатия упомянутой стенки 104 и сплошной задней части упомянутой части 102.

Поскольку последняя является сплошной, ей присуще очень высокое сопротивление сжатию, и поэтому она практически лишена способности деформироваться в осевом направлении. Что касается стенки 104, то у нее довольно небольшой осевой размер и, как следствие, соответственно малая сжимаемость, даже при сильном сжатии. Поэтому на практике такого типа сопло в итоге демонстрирует лишь пониженную способность к упругой деформации и, в результате, пониженную способность компенсировать измения расстояний между упомянутыми плитами вследствие происходящих в них процессов теплового расширения.

Наиболее близкий уровень техники, касающийся сопел, устанавливаемых с натягом и замыкаемых между упомянутыми плитами, раскрыт в следующих патентных публикациях: патенты США 4558367, 5220154, 5554395, 5759595, 5820899.

Во всех этих публикациях используются разнообразные подходы к нахождению оптимального решения проблемы удовлетворения ряда взаимно противоречивых требований, а именно:

- обеспечение защиты при пуске из холодного состояния;

- широкий диапазон размерных допусков как для плит, так и для сопел;

- способность работать в более широком, чем обычно возникает или используется, температурном интервале, включая возможность перегрева до 50°С сверх обычной рабочей температуры.

Однако ни один из названных патентов, похоже, не в состоянии решить все вышеупомянутые задачи в удовлетворительной степени. Более того, в некоторых из них даже требуется использование дополнительных уплотнительных элементов, таких как прокладки и тому подобное, что не только не решает проблему окончательно, но скорее добавляет дополнительные проблемы.

В патента США 5316468 раскрыто сопло для впрыскивания расплавленного пластического вещества в пресс-форму, содержащее заднюю часть, переднюю часть и протянувшийся между ними внутренний канал для транспортировки расплавленного вещества в направлении по меньшей мере ведущего в матрицу литника, и в котором упомянутая передняя часть имеет продолговатую форму, а упомянутая задняя часть снабжена внешним кольцеобразным элементом, окружающим упомянутую переднюю часть и упомянутый внутренний канал и имеющим по существу цилиндрическую форму, в котором упомянутый внешний кольцеобразный элемент снабжен на обращенной вперед поверхности первой кольцевой канавкой, выполненной между внешним передним краем упомянутого кольцеобразного элемента и внешней поверхностью упомянутой передней части, причем упомянутая задняя часть заканчивается в своей центральной зоне плоской поверхностью, и упомянутый внешний кольцеобразный элемент заканчивается в своей задней части соответствующей по меньшей мере частично плоской поверхностью.

Это сопло, однако, отличается относительно сложной конструкцией. Кроме того, силы сжатия, возникающие при нагревании соответствующих плит, сопряженном с уменьшением пространства, в котором установлено сопло, могут привести к повреждению компонентов машины, расположенных в области, соответствующей уменьшающемуся пространству.

С учетом вышеизложенных соображений главная цель настоящего изобретения поэтому заключается в том, чтобы создать сопло, позволившее бы автоматически удовлетворить все три вышеупомянутые взаимно противоречащие требования.

Еще одна цель настоящего изобретения - предложить сопло вышеуказанного типа, которое легко изготовить, использовать и эксплуатировать, благодаря применению легкодоступных и, поэтому, экономичных материалов и технологий.

Такие цели настоящего изобретения, вместе с другими его отличительными особенностями, достигаются соплом, изготовленным и работающим, как раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.

Настоящее изобретение может быть реализовано в форме предпочтительного, хотя и не единственного, варианта осуществления, подробно описанного и иллюстрируемого ниже посредством не являющегося ограничивающим примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.3 - перспектива срединного сечения предлагаемого согласно настоящему изобретению сопла;

фиг.4 - вид спереди сечения сопла, представленного на фиг.3;

фиг.5 - вертикальная проекция срединного сечения одного из вариантов осуществления настоящего изобретения в двух его отдельных рабочих фазах;

фиг.6 - вертикальная проекция срединного сечения того же самого варианта осуществления настоящего изобретения в двух других его отдельных рабочих фазах, одна из которых является общей с фазой, представленной на фиг.5;

фиг.7 - вертикальная проекция срединного сечения вышеупомянутого варианта осуществления настоящего изобретения, изображающая все три рабочие фазы, показанные на предшествующих фигурах;

фиг.8 - вид, демонстрирующий кольцеобразную часть, подвергающуюся деформации в условиях предельного напряжения.

Как показано на вышеперечисленных фигурах, предлагаемое согласно настоящему изобретению сопло содержит заднюю часть 1, переднюю часть 2 и внутренний канал 3, проходящий через обе упомянутые части и обычно выполненный с возможностью транспортировать поток расплавленного пластичного полимера к одному или более литьевых сопел 4, размещенных на несущей сопла плите 30.

Вертикальное срединное сечение такого сопла имеет конфигурацию, по существу симметричную относительно вертикальной оси X, проходящей по центру упомянутого внутреннего канала.

Передняя часть 2 имеет по существу продолговатую форму, тогда как задняя часть 1 снабжена внешним кольцеобразным элементом 5, имеющим по существу цилиндрический внешний профиль, окружающим упомянутую переднюю часть и упомянутый внутренний канал 3.

Задняя часть внешнего кольцеобразного элемента 5 заканчивается плоской торцевой поверхностью 7, а задняя часть 1 заканчивается соответствующей плоской поверхностью 6, которая, в отличие от описанного выше уровня техники, выдвинута в направлении назад относительно плоской торцевой поверхности 7 упомянутого кольцеобразного элемента.

Как показано на двух сечениях, представленных на фиг.3 и фиг.4, между упомянутым кольцеобразным элементом 5 и внешней поверхностью упомянутой передней части предусмотрена кольцевая канавка 12, которая, в соответствии с одной из отличительных особенностей настоящего изобретения, выполнена под острым углом h, внутренняя сторона 13 которого по существу параллельна оси Х упомянутого сопла, а внешняя сторона 14 наклонена относительно этой же оси таким образом, что канавка расширяется в направлении переднего конца упомянутого сопла.

Между упомянутым кольцеобразным элементом 5, а именно - его плоской торцевой поверхностью 7, и плоской поверхностью 6 согласно настоящему изобретению предусматривается вторая кольцевая канавка 8, по существу соосная оси Х сопла.

Предпочтительно такая вторая канавка выполнена таким образом, что ее срединное осевое сечение образует острый угол m, внешняя сторона 9 которого по существу параллельна оси Х упомянутого сопла, а внутренняя сторона 10 наклонена относительно той же оси таким образом, что канавка расширяется в направлении заднего конца упомянутого сопла.

При обычном использовании это сопло устанавливается с натягом и замыкается между плитами, верхней частью к упомянутой несущей сопла плите 30 и нижней частью к поверхности 11, ограничивающей сверху плиту 40, содержащую горячие литники.

Как можно заключить из взаимного сравнения двух сечений, представленных на фиг.5, после поднятия опорной поверхности 11 такое строение сопла позволяет кольцевой части, в целом обозначенной А, упомянутого кольцеобразного элемента прогибаться, позволяя упомянутым плоским торцевым поверхностям 6 и 7 выравниваться в одной плоскости с общей опорной поверхностью 11.

Во всяком случае отсюда следует, что возникающее во время работы тепловое расширение, вызывающее упомянутый подъем упомянутой поверхности, не создает никаких проблем и, в частности, никак не нарушает плотность посадки сопла, поскольку при первоначальной сборке, и, следовательно, в условиях работы "в холодную" такой уплотняющий эффект может быть обеспечен путем надлежащего прижима сопла к упомянутой опорной поверхности 11, тогда как в нормальном, т.е. установившемся рабочем режиме, тепловое расширение автоматически компенсируется деформацией упомянутой кольцевой части, в целом обозначенной А, что, собственно, становится возможным благодаря наличию упомянутой канавки 8 и, предпочтительно, благодаря приданию ей особенной формы, описанной выше.

Более того, как можно заметить при сравнении между собой двух сечений, представленных на фиг.6, вследствие дальнейшего увеличения температуры упомянутых двух плит сверх нормального значения установившегося режима и соответствующего дальнейшего подъема общей опорной поверхности 11, вызывающего еще большую сжимающую силу, такая конструкция позволяет упомянутой кольцевой части, в целом обозначенной В, упомянутого внешнего кольцеобразного элемента соответственно изгибаться, обеспечивая тем самым как прочное удержание сопла в его положении, так и сохранение его герметичности в отношении утечек расплавленного полимера, без каких-либо чрезмерных деформаций других вовлеченных в процесс элементов конструкции.

Фактически фиг.8 ясно иллюстрирует виды предпочтительного изгиба упомянутой зоны или части В в режиме максимального перегрева, тогда как такой изгиб был бы невозможен для сопел предшествующего уровня техники.

Описанное предлагаемое согласно настоящему изобретению решение, кроме того, предлагает возможность ряда полезных усовершенствований: экспериментально было обнаружено, что максимальный результат по способности деформироваться при повышенных нагрузках достигается, если упомянутые острые углы h и m соответственно упомянутой первой кольцевой канавки и упомянутой второй кольцевой канавки, находятся по существу на одном уровне С относительно оси упомянутого сопла, что создает достаточно тонкую, и поэтому упругую, стенку между упомянутыми двумя канавками; кроме того, экспериментально было установлено, что оптимальный компромисс между упругостью и максимально возможной деформацией, являющейся функцией максимально допустимого перегрева, достигается в том случае, если глубина упомянутой первой канавки 12 по меньшей мере в два раза больше глубины упомянутой второй канавки 8.

Наконец, особенно преимущественная конструкция упомянутого сопла была также получена в том случае, когда упомянутый острый угол h упомянутой канавки 12 был меньше упомянутого острого угла m упомянутой второй канавки 8.

Формула изобретения

1. Сопло для впрыскивания расплавленного пластического вещества в пресс-форму, содержащее заднюю часть (1), переднюю часть (2) и протянувшийся между ними внутренний канал (3) для транспортировки расплавленного вещества в направлении по меньшей мере ведущего в матрицу (4) литника и в котором упомянутая передняя часть имеет продолговатую форму, а упомянутая задняя часть снабжена внешним кольцеобразным элементом (5), окружающим упомянутую переднюю часть и упомянутый внутренний канал и имеющим, по существу, цилиндрическую форму, в котором упомянутый внешний кольцеобразный элемент (5) снабжен на обращенной вперед поверхности первой кольцевой канавкой (12), выполненной между внешним передним краем упомянутого кольцеобразного элемента и внешней поверхностью упомянутой передней части, причем упомянутая задняя часть заканчивается в своей центральной зоне плоской поверхностью (6) и упомянутый внешний кольцеобразный элемент (5) заканчивается в своей задней части соответствующей по меньшей мере частично плоской поверхностью (7), отличающееся тем, что yпoмянyтaя плocкaя тopцeвaя поверхность (6) упомянутой центральной зоны выдвинута в направлении назад относительно упомянутой по меньшей мере частично плоской торцевой поверхности (7) упомянутого внешнего кольцеобразного элемента и упомянутый внешний кольцеобразный элемент (5) снабжен на обращенной назад поверхности второй кольцевой канавкой (8), выполненной между упомянутой плоской торцевой поверхностью (6) упомянутой задней части и упомянутой по меньшей мере частично плоской торцевой поверхностью (7) упомянутого внешнего кольцеобразного элемента.

2. Сопло по п.1, отличающееся тем, что срединное осевое сечение упомянутой второй кольцевой канавки (8) имеет форму острого угла, внешняя сторона (9) которого, по существу, параллельна оси (X) упомянутого сопла, а внутренняя сторона наклонена относительно той же оси таким образом, что канавка расширяется в направлении заднего конца упомянутого сопла.

3. Сопло по п.2, отличающееся тем, что срединное осевое сечение упомянутой первой кольцевой канавки (12) имеет форму острого угла, внутренняя сторона (13) которого, по существу, параллельна оси (X) упомянутого сопла, а внешняя сторона (14) наклонена относительно той же оси таким образом, что канавка расширяется в направлении переднего конца упомянутого сопла.

4. Сопло по п.3, отличающееся тем, что упомянутые острые углы упомянутой первой кольцевой канавки (12) и упомянутой второй кольцевой канавки (8) находятся, по существу, на одном уровне (С) относительно оси (X) упомянутого сопла.

5. Сопло по п.3 или 4, отличающееся тем, что глубина упомянутой первой канавки (12) по меньшей мере вдвое больше глубины упомянутой второй канавки (8).

6. Сопло по любому из предшествующих пп.3-5, отличающееся тем, что упомянутый острый угол упомянутой первой канавки (12) меньше упомянутого острого угла упомянутой второй канавки (8).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8