ITTO20090984A1 - INJECTOR FOR PLASTIC INJECTION MOLDING EQUIPMENT - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:
“Iniettore per apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche” "Injector for plastic injection molding equipment"
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
Campo dell’invenzione Field of the invention
La presente invenzione si riferisce alle apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche, e riguarda più in particolare un iniettore per tali apparecchiature. The present invention relates to plastic material injection molding apparatuses, and more particularly relates to an injector for such apparatuses.
Stato della tecnica anteriore State of the prior art
Un siffatto iniettore comprende tradizionalmente un corpo generalmente cilindrico avente un’estremità prossimale ed un’estremità distale e sul quale sono avvolti mezzi a resistore elettrico di riscaldamento, con associati mezzi di controllo. Such an injector traditionally comprises a generally cylindrical body having a proximal end and a distal end and on which electric heating resistor means are wound, with associated control means.
Nel funzionamento di questi iniettori si rende necessario mantenere la temperatura della materia plastica, che attraverso l’iniettore viene immessa nello stampo, il più possibile uniforme. La zona del corpo nell’intorno della sua estremità prossimale, che nell’uso è disposta a contatto con lo stampo ed è quindi sottoposta ad una maggiore dissipazione di calore, richiede un riscaldamento più intenso rispetto alla restante parte dell’iniettore. In the operation of these injectors it is necessary to maintain the temperature of the plastic material, which through the injector is introduced into the mold, as uniform as possible. The area of the body around its proximal end, which in use is placed in contact with the mold and is therefore subjected to greater heat dissipation, requires more intense heating than the remaining part of the injector.
Per risolvere questo problema la Richiedente ha proposto, nella domanda di brevetto US-2009/0022842, di riscaldare in modo indipendente una prima porzione assiale del corpo dell’iniettore compresa fra la sua estremità distale fino ad una certa distanza dalla sua estremità prossimale, ed una seconda zona compresa fra il termine della prima zona e l’estremità prossimale del corpo. L’estensione assiale della seconda zona è sensibilmente inferiore a quella della prima zona, ed intorno a ciascuna delle due zone sono avvolte rispettive coppie di resistori controllati in modo indipendente fra loro, con funzione “fail safe”. To solve this problem the Applicant has proposed, in the patent application US-2009/0022842, to independently heat a first axial portion of the injector body comprised between its distal end up to a certain distance from its proximal end, and a second zone comprised between the end of the first zone and the proximal end of the body. The axial extension of the second zone is significantly lower than that of the first zone, and around each of the two zones there are respective pairs of resistors controlled independently of each other, with a "fail safe" function.
In questo modo le due zone dell’iniettore possono essere riscaldate con diverse densità di energia termica, maggiore nella seconda zona corrispondente al contatto con lo stampo e minore nella zona corrispondente alla parte centrale ed all’estremità distale dell’iniettore, in cui la dissipazione termica è inferiore. Con ciò si ottimizza il consumo energetico da parte dell’iniettore. In this way the two areas of the injector can be heated with different densities of thermal energy, greater in the second area corresponding to the contact with the mold and smaller in the area corresponding to the central part and the distal end of the injector, in which the dissipation thermal is lower. This optimizes the energy consumption by the injector.
Questa disposizione nota comporta tuttavia un problema relativo alla disposizione dei terminali elettrici per l’alimentazione dei resistori riscaldanti: mentre i terminali corrispondenti alla prima zona sono posizionati in corrispondenza dell’estremità distale del corpo dell’iniettore, quelli relativi alla seconda zona sporgono radialmente dall’iniettore in corrispondenza del termine di tale prima zona, con la conseguente necessità di provvedere lo spazio necessario entro l’apparecchiatura di stampaggio. However, this known arrangement entails a problem relating to the arrangement of the electrical terminals for powering the heating resistors: while the terminals corresponding to the first zone are positioned at the distal end of the injector body, those relating to the second zone protrude radially from injector at the end of this first zone, with the consequent need to provide the necessary space within the molding apparatus.
La stessa Richiedente ha anche proposto nel brevetto US7,288,744 di predisporre almeno un primo resistore avvolto sul corpo dell’iniettore lungo la sua intera estensione assiale, ed almeno un secondo resistore estendentesi soltanto lungo la prima zona assiale del corpo, ovvero quella compresa fra la sua estremità distale ed una certa distanza dalla sua estremità prossimale. In tal modo i conduttori elettrici per l’alimentazione dei resistori di riscaldamento possono fare tutti capo all’estremità distale del corpo dell’iniettore, con il vantaggio di non comportare complicazioni o modifiche per l’alloggiamento dell’iniettore entro l’apparecchiatura di stampaggio. The same Applicant has also proposed in US patent 7,288,744 to provide at least a first resistor wound on the injector body along its entire axial extension, and at least a second resistor extending only along the first axial area of the body, i.e. the one between the its distal end and some distance from its proximal end. In this way the electrical conductors for powering the heating resistors can all end at the distal end of the injector body, with the advantage of not entailing complications or modifications for the injector housing within the molding equipment. .
Tuttavia, poiché nella disposizione nota dal brevetto US-7,288,744 sia l’almeno un primo resistore sia l’almeno un secondo resistore, ancorché controllati in modo indipendente l’uno dall’altro, nell’uso applicano congiuntamente calore alla prima zona del corpo, si verifica lungo tale zona una sovrapposizione di energie termiche che non solo è inutile, ma comporta uno spreco energetico. However, since in the known arrangement from US-7,288,744 both the at least one first resistor and the at least one second resistor, albeit controlled independently of each other, in use jointly apply heat to the first area of the body, along this zone an overlap of thermal energies occurs which is not only useless, but involves an energy waste.
Sintesi dell’invenzione Summary of the invention
Lo scopo della presente invenzione è allora quello di ovviare al suddetto inconveniente, e tale scopo viene conseguito mediante un iniettore per apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche così come definito nel preambolo della rivendicazione 1, la cui caratteristica peculiare risiede nel fatto che la porzione del suddetto almeno un secondo resistore elettrico di riscaldamento corrispondente a detta prima zona, compresa fra detta estremità distale e detta seconda zona del corpo dell’iniettore, è predisposta per non generare sostanzialmente calore. The object of the present invention is therefore to obviate the aforementioned drawback, and this object is achieved by means of an injector for injection molding equipment for plastic materials as defined in the preamble of claim 1, the peculiar characteristic of which lies in the fact that the portion of said at least one second electric heating resistor corresponding to said first zone, comprised between said distal end and said second zone of the injector body, is arranged so as not to generate substantially heat.
Grazie a questa idea di soluzione si ottiene il vantaggio di poter posizionare tutti i terminali di connessione dei resistori di riscaldamento in corrispondenza dell’estremità distale del corpo dell’iniettore, senza tuttavia che ciò comporti un’inutile sovrapposizione di energia termica, ovvero un inutile eccesso di riscaldamento, in corrispondenza della parte dell’iniettore remota rispetto alla sua estremità prossimale, ovvero quella parte soggetta a minore dissipazione termica e che richiede quindi la somministrazione di una densità di calore apprezzabilmente inferiore di quella richiesta da tale estremità prossimale. Thanks to this solution idea, the advantage is obtained of being able to position all the connection terminals of the heating resistors at the distal end of the injector body, without however causing an unnecessary superposition of thermal energy, or an unnecessary excess heating, in correspondence with the part of the injector remote with respect to its proximal end, i.e. that part subject to less thermal dissipation and which therefore requires the administration of a significantly lower heat density than that required by said proximal end.
Secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione sono previsti due primi resistori e due secondi resistori, alloggiati entro rispettive scanalature elicoidali del corpo dell’iniettore, la cui seconda zona presenta un’estensione assiale generalmente compresa fra 1/3 e 1/4 volte quella della prima zona. According to a preferred embodiment of the invention, two first resistors and two second resistors are provided, housed in respective helical grooves of the injector body, the second zone of which has an axial extension generally comprised between 1/3 and 1/4 times that of the first zone.
L’invenzione ha pure per oggetto un procedimento per il riscaldamento di un iniettore per apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche del tipo suddetto, includente le fasi di: The invention also relates to a process for heating an injector for injection molding equipment of plastic materials of the aforementioned type, including the steps of:
- predisporre almeno un primo resistore elettrico di riscaldamento avvolto su una prima zona del corpo dell’iniettore la quale si estende a partire dalla sua estremità distale fino ad una data distanza dalla sua estremità prossimale, - prepare at least a first electric heating resistor wound on a first area of the injector body which extends from its distal end up to a given distance from its proximal end,
- predisporre almeno un secondo resistore elettrico di riscaldamento avvolto sulla prima zona del corpo e su una seconda zona del corpo la quale si estende al termine della prima zona fino all’estremità prossimale del corpo, - prepare at least a second electric heating resistor wound on the first area of the body and on a second area of the body which extends at the end of the first area to the proximal end of the body,
- controllare l’attivazione dell’almeno primo resistore e dell’almeno secondo resistore, indipendentemente l’uno dall’altro, in modo da riscaldare dette prima e seconda zona, caratterizzato dal fatto che la generazione di calore da parte della porzione dell’almeno un secondo resistore lungo la prima zona, compresa fra l’estremità distale e la seconda zona del corpo, viene sostanzialmente inibita. - controlling the activation of the at least first resistor and of the at least second resistor, independently of each other, so as to heat said first and second zones, characterized in that the generation of heat by the portion of the at least a second resistor along the first zone, comprised between the distal end and the second zone of the body, is substantially inhibited.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
L’invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali: The invention will now be described in detail with reference to the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:
la figura 1 è una vista prospettica schematica che mostra il corpo di un iniettore per apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche secondo una prima forma di attuazione dell’invenzione, e Figure 1 is a schematic perspective view showing the body of an injector for plastic injection molding equipment according to a first embodiment of the invention, and
la figura 2 mostra una variante della figura 1. Figure 2 shows a variant of Figure 1.
Descrizione dettagliata dell’invenzione Detailed description of the invention
Riferendosi inizialmente alla figura 1, con 1 è indicato il corpo, di forma generalmente cilindrica allungata, di un iniettore per apparecchiature di stampaggio ad iniezione di materie plastiche. Il corpo 1 presenta un’estremità di testa o estremità distale 2 ed un’estremità di punta o estremità prossimale 3 che, nell’impiego, è destinata a disporsi direttamente o indirettamente a contatto con la parete di uno stampo, in corrispondenza di un passaggio di ingresso (“gate”) della materia plastica immessa all’interno della sua cavità. Referring initially to Figure 1, 1 indicates the body, generally of an elongated cylindrical shape, of an injector for injection molding equipment for plastic materials. The body 1 has a head end or distal end 2 and a tip end or proximal end 3 which, in use, is intended to be arranged directly or indirectly in contact with the wall of a mold, in correspondence with a passage entrance ("gate") of the plastic material introduced into its cavity.
Sul corpo 1 sono avvolte una prima coppia di resistori elettrici riscaldanti 4 ed una seconda coppia di resistori elettrici riscaldanti 5 atti ad essere alimentati e controllati in modo indipendente, sia per ciò che riguarda ciascuna coppia sia in relazione ai due resistori di ogni coppia. On the body 1 are wound a first pair of electric heating resistors 4 and a second pair of electric heating resistors 5 suitable to be powered and controlled independently, both as regards each pair and in relation to the two resistors of each pair.
Le due coppie di resistori 4, 5 sono alloggiate entro rispettive scanalature elicoidali a passo variabile 6, 7 delle quali le scanalature 6 corrispondenti ai resistori 4 si estendono lungo una prima zona, a partire dall’estremità distale 2 del corpo 1, fino ad una posizione indicata genericamente con 8, situata ad una certa distanza dall’estremità prossimale 3. Tale distanza potrà essere tipicamente compresa fra 1/3 e 1/4 della distanza fra la posizione 8 e l’estremità distale 2 del corpo 1. The two pairs of resistors 4, 5 are housed in respective helical grooves with variable pitch 6, 7 of which the grooves 6 corresponding to the resistors 4 extend along a first zone, starting from the distal end 2 of the body 1, up to a position generally indicated with 8, located at a certain distance from the proximal end 3. This distance can typically be between 1/3 and 1/4 of the distance between position 8 and the distal end 2 of the body 1.
L’altra scanalatura elicoidale 7, corrispondente alla coppia di resistori riscaldanti 5, si estende invece per l’intera estensione assiale del corpo 1, dall’estremità distale 2 fino all’estremità terminale 3, ovvero anche lungo una seconda zona compresa fra la posizione 8 e l’estremità prossimale 3. The other helical groove 7, corresponding to the pair of heating resistors 5, instead extends for the entire axial extension of the body 1, from the distal end 2 to the terminal end 3, or also along a second zone between the position 8 and the proximal end 3.
Le spire dei resistori di entrambe le coppie 4, 5 in prossimità dell’estremità distale 2, e le spire della coppia di resistori 5 in prossimità dell’estremità prossimale 3 sono, come appare evidente dalla figura, disposte in immediata adiacenza l’una dell’altra. The coils of the resistors of both pairs 4, 5 near the distal end 2, and the coils of the pair of resistors 5 near the proximal end 3 are, as is evident from the figure, arranged in immediate proximity to each other. 'other.
Sia i resistori 4 sia i resistori 5 sono fra loro affiancati entro le relative scanalature 6, 7, risultando così disposti alla medesima distanza radiale dall’asse del corpo 1, ovvero dal passaggio della materia plastica al suo interno. Both the resistors 4 and the resistors 5 are side by side within the relative grooves 6, 7, thus being arranged at the same radial distance from the axis of the body 1, or rather from the passage of the plastic material inside it.
Alle due coppie di resistori riscaldanti 4, 5 sono di norma associate rispettive termocoppie, non illustrate nella figura, anch’esse fra loro indipendenti. The two pairs of heating resistors 4, 5 are usually associated with respective thermocouples, not shown in the figure, which are also independent of each other.
Per la loro alimentazione elettrica, le due coppie di resistori riscaldanti 4, 5 sono dotate di rispettivi terminali di connessione, 9, 10 sporgenti dal corpo 1 in prossimità della sua estremità distale 2: grazie a questa disposizione non vi sono elementi sporgenti dal corpo 1 lungo la sua estensione, ed in particolare nella zona della posizione 8. For their electrical power supply, the two pairs of heating resistors 4, 5 are equipped with respective connection terminals, 9, 10 protruding from the body 1 near its distal end 2: thanks to this arrangement there are no elements protruding from the body 1 along its extension, and in particular in the area of position 8.
Se, nel funzionamento, sia la prima coppia di resistori 4 sia la seconda coppia di resistori 5 fossero entrambe alimentate in modo tale da applicare calore all’intera estensione del corpo 1, si produrrebbe una situazione tale per cui la prima zona di tale corpo 1, come detto compresa fra l’estremità distale 2 e la posizione 8, verrebbe sottoposta ad un riscaldamento inutilmente eccessivo, tenuto conto che tale prima zona è soggetta ad una dissipazione termica modesta e comunque inferiore a quella alla quale è sottoposta la seconda zona prossima al contatto con lo stampo, ovvero come detto quella compresa fra la posizione 8 e l’estremità prossimale 3, il cui riscaldamento è autonomamente controllato tramite la seconda coppia di resistori 5. If, in operation, both the first pair of resistors 4 and the second pair of resistors 5 were both powered in such a way as to apply heat to the entire extension of the body 1, a situation would arise whereby the first zone of this body 1 , as said between the distal end 2 and the position 8, would be subjected to an unnecessarily excessive heating, taking into account that this first zone is subject to a modest thermal dissipation and in any case lower than that to which the second zone is subjected close to the contact with the mold, or, as mentioned, the contact between the position 8 and the proximal end 3, the heating of which is autonomously controlled by means of the second pair of resistors 5.
Per evitare tale effetto negativo, e quindi ottimizzare il consumo energetico per il corretto riscaldamento del corpo 1 dell’iniettore, secondo l’aspetto peculiare dell’invenzione le porzioni dei secondi resistori 5 comprese fra l’estremità distale 2 e la posizione 8, ovvero estendentisi lungo la prima zona del corpo 1 dell’iniettore, sono predisposte per non generare sostanzialmente calore. In order to avoid this negative effect, and therefore to optimize the energy consumption for the correct heating of the injector body 1, according to the peculiar aspect of the invention, the portions of the second resistors 5 comprised between the distal end 2 and the position 8, i.e. extending along the first zone of the injector body 1, they are designed not to generate substantially heat.
Ciò può essere ottenuto mediante svariati accorgimenti: il più semplice consiste nel modificare l’usuale conformazione tradizionale dei resistori riscaldanti cosiddetti bifilari, includenti una corazza esterna entro la quale si estendono due fili elettricamente isolati formanti rispettive resistenze spiraliformi. Per l’attuazione dell’invenzione è sufficiente eliminare le spire dei fili nei tratti dei due resistori 5 compresi fra l’estremità distale 2 e la posizione 8 del corpo 1, rendendoli sostanzialmente rettilinei, e riducendone anche la sezione trasversale in rapporto a quella dei tratti compresi fra la posizione 8 e l’estremità prossimale 3. This can be achieved by various measures: the simplest is to modify the usual traditional conformation of the so-called bifilar heating resistors, including an external armor within which two electrically insulated wires extend, forming respective spiral resistors. For the implementation of the invention it is sufficient to eliminate the turns of the wires in the portions of the two resistors 5 between the distal end 2 and the position 8 of the body 1, making them substantially rectilinear, and also reducing their cross section in relation to that of the tracts between position 8 and proximal end 3.
Grazie a questa disposizione è così possibile mantenere il vantaggio relativo alla posizione dei terminali di connessione 9, 10 nella zona dell’estremità distale 2 del corpo 1, senza tuttavia che ciò comporti un’inutile sovrapposizione delle energie termiche applicate alla prima zona del corpo 1 compresa fra la posizione 8 e l’estremità distale 2 la quale, come detto, è soggetta a minori dissipazioni termiche. Thanks to this arrangement it is thus possible to maintain the advantage relating to the position of the connection terminals 9, 10 in the area of the distal end 2 of the body 1, without, however, resulting in an unnecessary superimposition of the thermal energies applied to the first area of the body 1. between the position 8 and the distal end 2 which, as mentioned, is subject to less heat dissipation.
L’invenzione è applicabile anche al caso in cui la funzione “fail safe”, attuata grazie alla duplicazione dei resistori 4, 5, non sia presente: questa soluzione è rappresentata nella figura 2, in cui parti identiche o simili a quelle già descritte con riferimento alla figura 1 sono indicate con gli stessi riferimenti numerici. Come si vede, in tale variante sono previsti un unico resistore riscaldante 4 ed un unico resistore riscaldante 5, e la porzione di quest’ultimo compresa fra l’estremità distale 2 e la posizione 8 è anche in questo caso sostanzialmente inibita dal generare calore, ad esempio con le modalità chiarite in precedenza. The invention is also applicable to the case in which the "fail safe" function, implemented thanks to the duplication of resistors 4, 5, is not present: this solution is represented in figure 2, in which parts identical or similar to those already described with reference to figure 1 are indicated with the same numerical references. As can be seen, in this variant a single heating resistor 4 and a single heating resistor 5 are provided, and the portion of the latter comprised between the distal end 2 and the position 8 is also in this case substantially inhibited from generating heat, for example with the procedures explained above.
Naturalmente, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variate rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono. Of course, the construction details and the embodiments may be widely varied with respect to what is described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention, as defined in the following claims.
Così, ad esempio, i resistori 4 e 5 potranno essere avvolti direttamente sulla superficie del corpo 1 priva di scanalature, oppure entro di un elemento tubolare esterno inserito coassialmente sul corpo 1. Thus, for example, the resistors 4 and 5 can be wound directly on the surface of the body 1 without grooves, or within an external tubular element inserted coaxially on the body 1.
Claims (6)
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2009
- 2009-12-14 IT IT000984A patent/ITTO20090984A1/en unknown
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