KR20160069115A - 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 수지 주입부의 중심축과 노즐의 중심축이 편심되어 이격 배치되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 노즐 중심축을 중심으로 밸브핀이 상하운동 하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링과 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더와 흐르는 용융 수지가 급격한 방향 전환을 해야 하는 부분과 밸브 핀이 관통하는 연결부에 적용되는 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시와 용융 수지에 와류현상을 발생시키기 위한 나선형 홈이 형성되는 밸브 핀을 제공하는 효과가 있다.

Description

편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템 {Hot runner single valve system for eccentric flow path}

본 발명은 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 수지 주입부의 중심축과 노즐의 중심축이 편심되어 이격 배치되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 핫 런너 시스템이란 융융 된 수지를 제품 성형 틀로 주입 시 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치를 말한다.

핫 런너 시스템에는 사출 게이트를 열고 닫기 위한 밸브 핀을 상하로 작동시키기 위한 실린더가 구비되며 보통 유압이나 공압을 이용하여 실린더를 작동한다. 실린더 내부의 피스톤이 상하 운동을 함에 따라 밸브 핀 역시 상하 운동을 하면서 밸브 핀이 열리거나 닫히며 수지가 외부로 사출되는 것을 제어한다.

종래의 핫런너 시스템의 원형 실린더는 가압할 수 있는 면적이 넓지 않아 피스톤의 상하 운동을 구현하기 위하여 많은 압력을 제공하여야 하며, 복수 개의 핫런너 장치가 요구될 시 서로 밀접하게 배치하지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 핫런너 시스템 중 매니폴드는 용융된 수지가 이동하는 유로가 형성되고, 밸브 핀과 노즐을 고정하는 역할을 한다. 일반적으로, 매니 폴드 금형 제작 시 유로와 밸브 핀이 지나가는 공간을 형성하기 위하여 천공 작업을 하고 플러그로 막는 방법을 이용하고 있다. 상기 방법은 복잡하거나 천공 작업으로 인하여 생긴 틈으로 용융 수지가 셀 수 있고 완만한 유로 형성이 힘든 단점이 있었다.

또한 일반적인 핫런너 시스템은 용융 수지 주입구의 중심축과 노즐 중심축이 일치하여 내부 구조가 복잡하며 유지 및 보수 관리가 힘들고 용융 수지의 유동성이 나쁜 문제점이 있었다.

또한 노즐 내의 밸브 핀이 피스톤의 상하 운동을 함에 따라 상하 운동하면서 용융 수지 배출구를 개폐할 시 밸브 핀이 노즐 축의 중심으로 정확히 상하 운동하지 않아 노즐의 용융 수지 배출구 주변부가 밸브 핀의 말단 팁에 의해 손상되어 부품의 수명이 줄어들고, 성형 제품 틀에 용융 수지가 불완전하게 주입되어 불량이 발생하는 단점이 있었다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 한국 등록특허 제 10-1393070호(핫런너 시스템)은 성형품의 성형 완료시 방열부에 의해 노즐캡의 관통구 인근 수지가 경화되어 용융된 수지가 관통구와 밸브핀 사이의 틈으로 토출되는 것을 방지하는 핫런너 시스템에 관한 것으로, 원형 실린더가 구비되어 가압할 수 있는 단위 면적이 좁아 보다 많은 압력이 가해져야 하며 핫런너 장치의 크기가 크고 금형 제작의 복잡함과 부품 교체의 어려움을 가지는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제 10-1393070호 (핫런너 시스템)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 용융 수지 주입부의 중심축과 노즐의 중심축이 편심되어 이격 배치되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 노즐 중심축을 중심으로 밸브핀이 상하운동 하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링이 구비되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더가 구비되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 흐르는 용융 수지가 급격한 방향 전환을 해야 하는 부분과 밸브 핀이 관통하는 연결부에 적용되는 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용융 수지에 와류 현상을 발생시키기 위하여 나선형 홈이 형성되는 밸브 핀을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템은 용융 수지가 주입되는 용융 수지 주입부와 상하로 운동하며, 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더와 상기 사변형 실린더와 동일한 축에 배치되며, 용융 수지를 성형 제품 틀으로 배출하는 용융 수지 배출구를 포함하는 노즐과 상기 노즐의 내부에 형성되며, 상기 사변형 실린더의 상하 운동으로 상기 노즐 내부의 용융 수지의 배출을 조절하는 밸브 핀을 포함한다.

또한, 상기 용융 수지 주입부에서 상기 용융 수지 배출구까지 형성되며, 용융 수지가 이동하는 관이 되는 유로와 상기 유로와 상기 밸브 핀이 관통하는 연결부가 되는 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시를 포함하며, 상기 용융 수지 주입부의 중심축은 상기 노즐의 중심축에 편심되어 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사변형 실린더는 평행사변형 형태를 갖는 피스톤과 상기 피스톤이 상하 운동하는 영역의 외부 측면에 형성되는 피스톤 하우징과 상기 피스톤의 상하 운동에 가이드 역할을 하는 피스톤 가이드를 포함한다.

또한, 상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시는 상기 밸브 핀이 관통하는 밸브 핀 가이드 홀과 상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 측면에 형성되며, 상기 유로가 관통하는 유로 홀을 포함하며, 상단의 지름에 비해 하단의 지름이 점점 작아지는 원뿔대 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐은 상기 노즐의 중심축을 중심으로 상기 밸브 핀이 상하 운동하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링을 더 포함한다.

또한, 상기 밸브 핀은 상기 밸브 핀의 소정의 위치에 형성되는 나선형 홈을 더 포함하며, 상기 나선형 홈에 의하여 용융된 수지가 와류 현상을 일으키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 용융 수지 주입부의 중심축과 노즐의 중심축이 편심되어 이격 배치되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 노즐 중심축을 중심으로 밸브 핀이 상하운동 하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 흐르는 용융 수지가 급격한 방향 전환을 해야 하는 부분과 밸브 핀이 관통하는 연결부에 적용되는 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 의하면 용융 수지에 와류 현상을 발생시키기 위하여 나선형 홈이 형성되는 밸브 핀을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 사변형 실린더의 구성을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 노즐을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀 가이드 링을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀에 형성되는 나선형 홈을 도시한 도면.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 수지 주입부의 중심축과 노즐의 중심축이 편심되어 이격 배치되는 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 구성을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 사변형 실린더의 구성을 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 노즐을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀 가이드 링을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀에 형성되는 나선형 홈을 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 구성을 도시한 것으로서, (a)는 분해 측면도이고 (b)는 외부 측면도이다.

편심 유로 구조의 일체형 핫 런너 싱글 밸브 시스템은 용융 수지가 주입되는 용융 수지 주입부(10)와 상하로 운동하며, 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더(20)와 상기 사변형 실린더와 동일한 축에 배치되며, 용융 수지를 성형 제품 틀(71)로 배출하는 용융 수지 배출구(37)를 포함하는 노즐(30)을 포함한다.

또한, 상기 노즐(30)의 내부에 형성되며, 상기 사변형 실린더(20)의 상하 운동으로 상기 노즐 내부의 용융 수지의 배출을 조절하는 밸브 핀(40)과 상기 용융 수지 주입부(10)에서 상기 용융 수지 배출구(37)까지 형성되며, 용융 수지가 이동하는 관이 되는 유로(50)와 상기 유로와 상기 밸브 핀이 관통하는 연결부가 되는 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시(60)를 포함한다.

종래의 핫런너 시스템은 용융 수지 주입부와 노즐의 축이 일치하거나, 유로를 중심축 중심으로 우회하여 구비함으로써, 용융 수지의 유동성의 저하와 핫런너 시스템의 구조의 복잡함과 및 제작의 어려움을 가지는 문제점이 있었다.

하지만 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템은 용융 수지 주입부의 중심축(A)을 노즐의 중심축(B)에 편심되어 이격 배치하여 사변형 실린더(20)의 효율적인 가압 및 용융 수지의 주입 제어가 용이하고 온도 안정성을 높일 수 있는 이점을 가지게 된다.

보다 상세하게는, 용융된 수지가 용융 수지 주입부(10)를 통하여 유입되어 유로(50)를 따라 이동하게 되고, 압력 가압부(23)에 의해 상기 사변형 실린더(20)내부의 피스톤(24)이 상하 운동하게 된다.

피스톤(24)의 상하 운동으로 상기 피스톤과 연결된 밸브 핀(40)이 상하 운동을 하게 되며, 밸브 핀의 상하 운동으로 용융 수지 배출구(37)를 개폐하여 용융된 수지가 성형 제품 틀(71)로 배출되게 된다.

매니폴드(70) 내에는 용융 수지가 이동하는 유로(50)와 밸브 핀(40)이 관통하는 연결부가 되는 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)가 형성되어, 흐르는 용융 수지가 급격한 방향 전환을 해야 하는 부분에 적용되어 용융 수지가 완만하게 방향을 전환되도록 적용되게 된다.

상기 노즐(30)은 상기 노즐 중심축을 중심으로 상기 밸브 핀(40)이 정확히 상하 운동하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링(31)을 더 포함하여, 밸브 핀의 직진성을 개선시켜 밸브 핀의 말단 및 용융 수지 배출구(37) 주변부의 내벽의 손상과 손상에 따른 성형 제품의 불완전한 가공과 불량을 방지할 수 있다.

(b)는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 외부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 핫 런너 시스템이 일체형으로 구비되어 단일로 고정하여 사용하거나 일정 크기로 규격화하여 다수의 핫런너 시스템이 필요한 곳에 설치될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 사변형 실린더의 구성을 도시한 것으로서, 사변형 실린더(20)는 사변형 몸체를 형성하며 상기 몸체 내부의 일측 모서리 및 상기 일측 모서리에 대응되는 대각선 위치의 모서리에 결합공(22)을 형성하는 실린더 커버(21)와, 상기 실린더 커버의 하단에서 상하 운동하며 평행사변형 형태를 갖는 피스톤(24)을 포함한다.

또한, 상기 피스톤(24)이 상하 운동하는 영역의 외부 측면에 형성되는 피스톤 하우징(25)과, 상기 피스톤의 상하 운동에 가이드 역할을 하는 피스톤 가이드(26)를 포함한다.

결합공(22)은 나사가 결합되기 위한 나사홈이며 상기 실린더 커버(21)의 각 모서리에 모두 형성될 수도 있으나 대각선 방향의 두 군데 모서리에만 형성되는 것이 실린더 커버 하단의 피스톤의 표면적을 효율적으로 형성하는 데 있어서 바람직하며, 결합공의 크기는 본 발명에 따른 실린더의 사용 용도에 따라 요구되는 나사의 크기에 맞춰서 형성될 수 있다.

또한 상기 실린더 커버(21)에는 실린더 내부의 피스톤(24)에 유압이나 공기압 등과 같은 압력을 제공하기 위한 압력 공급부(도1에 도시)가 포함될 수도 있다.

피스톤(24)은 상기 실린더 커버(21) 하단에서 유압이나 공기압에 의해 상하 운동되면서 상기 피스톤 하단부와 결합될 수 있는 밸브 핀이 열리거나 닫힐 수 있도록 제어할 수 있도록 한다.

또한 피스톤(24)은 상기 실린더 커버(21)의 형태와 같이 일반적인 사변형 형태로 형성될 수도 있으나 상기 실린더 커버의 일측 모서리 및 상기 일측 모서리에 대응되는 대각선 위치의 모서리에 형성된 결합공(22) 영역을 제외한 영역 이내에서 평행사변형 형태를 형성할 수도 있다.

또한 피스톤(24)은 유압이나 공기압이 상기 피스톤과 피스톤 하우징(25)의 사이로 빠져나가지 않도록 오링(O-ring) 등과 같은 밀봉용 도구가 상기 피스톤 외부 면에 포함될 수 있다.

피스톤 하우징(25)은 상기 피스톤(24)이 상하 운동하는 영역의 외부 측면에 형성되며 상기 피스톤의 상단 공간이나 하단 공간에 유압이나 공기압 등과 같은 압력이 제공되기 위한 압력 공급부가 형성될 수도 있다.

따라서 유압이나 공기압 등을 제공하는 압력 공급부는 상기 실린더 커버(21) 중앙이나 피스톤 하우징(25)의 측면 일부분 중 어느 하나에 형성될 수 있다.

상기 피스톤 하우징(25)은 상기 피스톤(24)의 측면으로 유압이나 공기압이 빠져나가지 않도록 피스톤 하우징의 내부 영역 중에 피스톤의 상위 영역과 하위 영역이 서로 단절된 상태를 유지해야 한다. 이에 따라 상기 피스톤 하우징과 피스톤 사이의 피스톤 외부 면에 밀봉을 위한 오링(O-ring) 등이 더 포함될 수 있으며, 상기 오링은 높은 압력에 견디며 내구성이 우수한 메탈 소재로 구성된 메탈 오링이 사용될 수도 있다.

피스톤 가이드(26)는 상기 피스톤(24)의 하단과 밸브 핀이 연결되는 부위에 형성되며, 정확히 상하 운동하도록 안내하는 역할을 한다.

피스톤의 표면적을 넓게 하면 표면적이 넓은 피스톤과 표면적이 좁은 피스톤에 동일한 압력이 제공될 때 상기 표면적이 넓은 피스톤이 표면적이 좁은 피스톤에 비해 더 큰 힘을 받게 된다. 이로써 같은 압력이 제공될 때 표면적이 넓은 피스톤이 더 많이 움직일 수 있다. 피스톤에 제공되는 압력이 한정적일 때 피스톤의 표면적을 넓게 형성하면 낮은 압력으로도 피스톤의 상하 운동을 구현시킬 수 있게 된다.

상기 결합공(22)이 형성된 부분을 제외한 모든 영역에 걸쳐 형성된 피스톤이 평행사변형 형태의 피스톤보다 표면적이 넓지만 너무 많은 곡선이 포함되는 피스톤은 제작하기가 까다로워 제작 단가가 상승될 수 있으므로 단순한 평행사변형 형태의 피스톤(24)이 이용하기에 가장 적절할 것이다.

실린더의 형태를 사변형으로 형성함으로써, 종래의 원형 실린더와 비교하였을 때 가압할 수 있는 면적이 넓어 작은 압력으로도 상하 운동을 구현할 수 있으며, 복수개의 핫런너 장치가 밀접하게 배치될 때 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 구성을 도시한 것으로서, 상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)는 매니폴드(70) 내에 적용된다.

용융된 수지의 흐름 방향이 급격하게 전환되는 부분은 일부 수지의 흐름이 정체될 수 있으며 정체되는 수지는 온도가 낮은 외부 벽면부터 굳어져 달라붙기 쉽다. 수지가 벽면에 점차 쌓여 굳어지면서 유로가 좁아지게 되고 흐름이 원활하게 이루어지지 않게 될 수 있다.

따라서 수지의 흐름 방향이 급격하게 전환되는 부분에 완만한 유로를 형성하는 것이 바람직하나 일반적으로 매니폴드 내부의 유로 방향이 전환되는 부분을 곧은 유로와 연속하여 완만하게 천공하기는 어렵기 때문에 본 발명에 따른 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)의 내부에 완만하게 방향이 전환되기 위한 유로가 포함되어 매니폴드의 유로 방향이 전환되는 부분에 고정될 수 있다.

상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)는 밸브 핀(40)이 관통하는 밸브 핀 가이드 홀(61)과 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 측면에 형성되며, 유로(50)가 관통하는 유로 홀(62)을 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 밸브 핀 가이드 홀(61)은 상하 운동되는 밸브 핀(40)에 가이드 역할을 제공하기 위하여 형성되며, 상기 유로 홀(62)은 흐르는 용융된 수지가 완만하게 방향이 전환되기 위하여 완만한 모서리를 가지는‘┌’자 홀로, 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)의 측면에 형성된다.

이로써, 용융된 수지는 상기 유로 홀(62)의 측면 입구를 따라 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60) 내부에 흘러들어오고 유로 홀의 하단의 출구를 따라 노즐(30) 및 유로(50)로 이동될 수 있다.

또한, 상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)는 상단의 지름에 비해 하단의 지름이 점점 작아지는 원뿔대 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시(60)가 하단의 지름이 점점 작아지는 원뿔대 형태이면 상기 유로 일체형 밸브 핀 가이드 부시의 하단 부분만 아니라 측면부에서도 고정되기 위한 힘을 받을 수 있어 상기 매니폴드(70)에 더욱 단단하게 체결될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 노즐을 도시한 것으로서, 노즐(30)은 기둥 형태와 상기 기둥 형태의 하단에 지름이 점점 좁아지는 첨형이 더해진 형태이며 상기 첨형에 결합 골(36)을 가지는 노즐 몸체(35)와 유로와 연결되어 성형 제품 틀(도1에 도시)로 용융된 수지를 사출하는 용융 수지 배출구(37)를 포함한다.

또한, 상기 유로 내부의 수지에 지속적으로 열을 가하기 위하여 상기 노즐 몸체 외부 면에 형성되는 발열체(38)와 상기 노즐 몸체의 열전도율을 최소화하기 위하여 상기 결합 골(36)에 체결되는 메탈 링(39)을 포함한다.

결합 골(36)은 메탈 링(39)이 결합되기 용이하도록 우묵하게 패인 골(valley) 형태이며 상기 기둥 형태 하단의 첨형이 시작되는 부위에 형성될 수 있다.

상기 노즐 몸체(35) 내부로 높은 온도를 가지는 용융된 수지가 이동되므로 상기 노즐 몸체 자체의 온도도 매우 높으며 상기 노즐 몸체는 열팽창률에 따라 팽창될 수 있다.

발열체(38)는 유로(50) 내부를 흐르는 용융된 수지의 온도가 떨어져 굳어지는 현상을 방지하기 위하여 구비되며, 상기 유로를 흐르는 수지의 온도를 측정하기 위하여 열 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 열 감지 센서에는 상기 노즐 몸체(35) 외부의 온도를 직접 측정하는 온도 센서나 적외선 촬영으로 상기 노즐 몸체 각 부분의 온도를 추정하는 광학적 온도 센서가 사용될 수도 있다.

발열체(38)는 저항이 높은 물질로 이루어져 전기가 흐르면 열을 발산시키는 열선이 이용될 수 있다. 열선은 상기 노즐 몸체(35)의 외주면에 권취되어 노즐 몸체 전체에 열을 발산할 수도 있다.

노즐 몸체(35) 내부의 수지는 상단부나 하단부와 같이 중심부에서 먼 바깥쪽 영역일수록 열을 빼앗기기 쉬우므로 상기 열선을 노즐 몸체의 상단부나 하단부에 더욱 밀집하여 권취될 수 있다.

메탈 링(39)은 상기 노즐 몸체(35)의 열전도율을 최소화하기 위하여 상기 결합 골(36)에 체결될 수 있다. 금속 소재의 메탈 링(39)은 고무 소재의 링으로는 적용이 불가능한 고온, 고압, 내화학성 등이 요구되는 환경에서 사용될 수 있다.

상기 메탈 링(39)은 복원력과 반발탄성이 우수하며 열전도성이 낮은 티타늄 합금, 스테인리스 스틸, 철-니켈 합금(invar), 니켈 합금(inconel) 소재 중 어느 하나로 구성되어 뛰어난 내구성을 가진다.

본 발명에 따른 핫런너 시스템이 핫 런너 시스템을 고정하는 금형이 되는 몰드 베이스(미도시)에 고정될 때 메탈 링(39)을 사이에 두고 간접적으로 닿은 상태를 유지할 수 있으므로 열전도율을 매우 떨어뜨릴 수 있다.

상기 노즐(30)이 몰드 베이스와 닿는 영역이 넓으면 노즐의 열이 상기 몰드 베이스에 쉽게 전달될 수 있다. 열전도가 높아 상기 노즐(30)의 열이 상기 몰드 베이스에 지속적으로 전달되면 상기 노즐에 닿는 상기 몰드 베이스의 일부 영역만 편중 가열되어 열 팽창될 수 있어 일부 영역의 형태 변형이나 손상이 일어날 수도 있다.

노즐(30)이 몰드 베이스에 닿는 영역이 넓을수록 상기 노즐의 열이 상기 몰드 베이스에 더 많이 전달되어 열손실이 커지며 상기 발열체(38)는 노즐을 소정의 온도로 발열하기 위하여 더 많은 에너지를 소모시켜야 한다.

상기 발열체(38)가 열이 지속적으로 손실되는 노즐 몸체(30)로 인해 자주 작동하게 되면 상기 발열체와 노즐의 수명이 짧아질 수 있다.

그리고 상기 편중 가열된 상기 몰드 베이스로 인해 상기 몰드 베이스의 하단에 결합되는 성형 제품 틀의 불규칙적인 영역에 열이 전달되어 열 팽창되면서 발생한 가스로 인하여 성형 제품 틀의 내부로 유입되는 수지를 일부 밀어내면서 공극을 형성하여 성형 가공품의 품질이 저하될 수 있다.

메탈 링(39)을 구비함으로써, 열전도율을 떨어뜨려 상기 노즐과 상기 몰드 베이스의 손상과 성형 가공품을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀 가이드 링을 도시한 것으로서, 노즐(30)은 상기 노즐의 중심축을 중심으로 밸브 핀(40)이 정확히 상하 운동을 하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링(31)을 더 포함한다.

보다 상세하게는, 밸브 핀(40)이 정확하게 상하 운동을 하지 않으면 노즐(30)의 용융 수지 배출구(37) 주변부의 내벽에 부딪히게 되어 밸브 핀의 말단과 용융 수지 배출구 주변부의 내벽이 마모 및 손상되게 된다.

밸브 핀 가이드 링(31)이 구비됨으로써, 밸브 핀(40)의 직진성을 개선시켜 밸브 핀의 말단이 노즐의 용융 수지 배출구(37)에 정확히 상하 운동하여, 밸브 핀의 말단 및 용융 수지 배출구 주변부의 내벽의 손상과 손상에 따른 성형 제품의 불완전한 가공과 불량을 방지할 수 있다.

또한, 노즐(30)의 수명을 높여, 부품을 자주 교체해야 하는 번거로움을 줄일 수 있는 효과가 있다.

밸브 핀 가이드 링(31)은 밸브 핀(40)이 관통하여 상하 운동하는 밸브 핀 관통부(32)와 용융 수지가 지나가는 밸브 핀 가이드 링 수지 통과부(33) 및 밸브 핀을 고정하는 밸브 핀 고정부(34)를 포함한다.

표시된 A는 밸브 핀이 관통하는 축, B는 용융 수지가 통과하는 축, C는 밸브 핀 가이드 링의 가로 축을 나타낸다.

상기 A와 C를 90도로 형성하여 밸브 핀이 정확하게 상하 운동을 하도록 안내하고, 상기 B와 C는 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성하여 용융 수지가 나선형으로 흐르게 한다.

B와 C가 소정의 각도만큼 기울어지도록 형성함으로써 밸브 핀 가이드 링 수지 통과부(33)를 지나는 용융 수지가 나선형으로 흐르게 되어 용융 수지의 체류 및 유동저항을 개선시킬 수 있다.

상기 밸브 핀 관통부(32)는 밸브 핀(40)의 가로축의 형상과 동일한 형상으로 형성되며, 상기 밸브 핀이 상기 밸브 핀 관통부에 끼워져 상하 운동하도록 상기 밸브 핀과 소정의 간격만큼 작게 형성되는 것이 바람직하다.

밸브 핀 가이드 링(31)은 노즐(30)의 소정의 위치에 구비될 수 있지만 용융 수지 배출구(37)의 주변부에 구비하여 상하 운동을 안내하는 것이 바람직하며, 하나 이상 구비되어 밸브 핀(40)의 직진성을 더 향상시킬 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템의 밸브 핀에 형성되는 나선형 홈을 도시한 것으로서, 밸브 핀(40)은 상기 밸브 핀의 소정의 위치에 형성되는 나선형 홈(41)을 더 포함하며, 상기 나선형 홈에 의하여 용융된 수지가 와류 현상을 일으키는 것을 특징으로 한다.

와류 현상이란 유체의 회전운동에 의하여 소용돌이가 발생하는 현상을 말하며, 상기 나선형 홈(41)은 유로 내의 용융된 수지의 체류를 방지하고 유동성을 향상시키기 위하여 밸브 핀(40)에 형성된다.

유로(미도시) 내에 용융된 수지가 오래 머무르게 되면 흐름성이 감소되며, 용융 수지가 점성이 증가하여 불량이 발생할 가능성이 높아지게 된다.

상기 밸브 핀(40)의 나선형 홈(41)은 용융 수지가 체류되기 쉬운 밸브 핀과 유로의 교차지점 및 용융된 수지가 흐름 방향을 전환하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

10 : 용융 수지 주입부
20 : 사변형 실린더 21 : 실린더 커버
22 : 결합공 23 : 압력 공급부
24 : 피스톤 25 : 피스톤 하우징
26 : 피스톤 가이드
30 : 노즐 31 : 밸브 핀 가이드 링
32 : 밸브 핀 관통부 33 : 밸브 핀 가이드 링 수지 통과부
34 : 밸브 핀 고정부 35 : 노즐 몸체
36 : 결합 골 37 : 용융 주시 배출구
38 : 발열체 39 : 메탈 링
40 : 밸브 핀
41 : 나선형 홈
50 : 유로
60 : 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시
61 : 밸브 핀 가이드 홀
62 : 유로 홀
70 : 매니폴드
71 : 성형 제품 틀

Claims (5)

1. 편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템에 있어서,
   용융 수지가 주입되는 용융 수지 주입부와;
   상하로 운동하며, 압력을 가하는 피스톤의 상위 표면적을 최대화하기 위한 사변형 실린더와;
   상기 사변형 실린더와 동일한 축에 배치되며, 용융 수지를 성형 제품 틀으로 배출하는 용융 수지 배출구를 포함하는 노즐과;
   상기 노즐의 내부에 형성되며, 상기 사변형 실린더의 상하 운동으로 상기 노즐 내부의 용융 수지의 배출을 조절하는 밸브 핀과;
   상기 용융 수지 주입부에서 상기 용융 수지 배출구까지 형성되며, 용융 수지가 이동하는 관이 되는 유로와;
   상기 유로와 상기 밸브 핀이 관통하는 연결부가 되는 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시를 포함하며,
   상기 용융 수지 주입부의 중심축은 상기 노즐의 중심축에 편심되어 이격 배치되는 것을 특징으로 하는
   편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 사변형 실린더는
   평행사변형 형태를 갖는 피스톤과;
   상기 피스톤이 상하 운동하는 영역의 외부 측면에 형성되는 피스톤 하우징과;
   상기 피스톤의 상하 운동에 가이드 역할을 하는 피스톤 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는
   편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시는
   상기 밸브 핀이 관통하는 밸브 핀 가이드 홀과;
   상기 유로 일체형 밸브핀 가이드 부시의 측면에 형성되며, 상기 유로가 관통하는 유로 홀을 포함하며,
   상단의 지름에 비해 하단의 지름이 점점 작아지는 원뿔대 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는
   편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐은
   상기 노즐의 중심축을 중심으로 상기 밸브 핀이 상하 운동하도록 안내하는 밸브 핀 가이드 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 밸브 핀은
   상기 밸브 핀의 소정의 위치에 형성되는 나선형 홈을 더 포함하며,
   상기 나선형 홈에 의하여 용융된 수지가 와류 현상을 일으키는 것을 특징으로 하는
   편심 유로 구조의 일체형 핫런너 싱글 밸브 시스템.
   

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