專利名稱：用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體分開的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體有目的地分開的裝置。
背景技術(shù)：
在注射成型時，熔融合成材料(例如熱塑性材料)流經(jīng)例如熱流道分流系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一些特定的點處帶有分支，在所述分支中，供應(yīng)至一個流道中的熔融材料被分流到兩個排出流道段中。這樣的分支主要采用T形(三通)構(gòu)造的形式。
在流經(jīng)圓形流道的牛頓液體的情況下，固有地存在拋物線流速分布，其可細分為假想的同軸中空圓柱形層，在流道的中心流速為最大值。在這種液體中，液體的多個假想中空圓柱形層之間的剪力基本相等。
另一方面，非牛頓液體，例如(熱)液態(tài)塑料，具有不同的表現(xiàn)。在這種情況下，粘滯度取決于剪力，剪力在圓形流道的壁附近最大。粘滯度越低，剪力越大。結(jié)果，靠近圓形流道的壁處粘滯度最小。熔融材料在整個橫截面中的粘滯度分布類似于急劇平滑化的拋物面。在簡化的近似圖中，這意味著流動的中央?yún)^(qū)域，相對粘滯的流動熔融材料表現(xiàn)得就像一個插塞，其流速基本上與徑向位置無關(guān)，而在周邊區(qū)域，熔融材料由于剪力更大而更為流體化，并且流動得更慢。
流動行為顯示于圖1a-1c中。圖1a示出了圓形流道，非牛頓液體例如熔融塑料流經(jīng)其中。圖1b示出了在整個橫截面上的流速“V”的分布。圖1c示出了剪力的分布。區(qū)域“d”大致上對應(yīng)于前述插塞。
如果圖1所示類型的非牛頓液體流在流道的矩形(T形)分支T1中轉(zhuǎn)向，并且分流為兩個分開的液流S1和S2，如圖2所示，則液體的高粘滯性部分和流體部分將分布在流道的整個橫截面上。橫截面上的分布顯示于圖3a-3c中，其中區(qū)域HV代表高粘滯性液體，剩下的區(qū)域LV代表低粘滯性液體。在圖2至5所示的坐標(biāo)系中，坐標(biāo)軸x和y位于圖頁所在平面中，坐標(biāo)軸z垂直于圖頁所在平面延伸。因此，非牛頓液體的高粘滯性區(qū)域HV部分大致上集中在圖2中的流道段2a和2b的下部(就圖中而言)。這一點容易看出，因為從流道段1的中央?yún)^(qū)域供應(yīng)的粘滯性流體(熔融材料)會前進到T形分支的底部6，然后再如圖2中的箭頭“a”所示轉(zhuǎn)向到圖2中的左側(cè)和右側(cè)，在流道1的周邊區(qū)域中流動的其它流體性液體將在流道最開始分支時就會轉(zhuǎn)向，如圖中的箭頭“b”所示。
如果圖2所示的流道段2a和2b很長，則圖3a所示的自然分布會逐漸被重新建立。然而，在實際中，流道段都較短，因此圖3b和3c所示的分布會一直存續(xù)到在下一T形分支處轉(zhuǎn)向。
如果在流道段2a中流動的液體遇到縱向軸線沿y方向延伸的T形分支T2，則在排出流道段3a和3b中會自然建立圖4所示的分布。所述圖是沿所述排出流道段中的流動方向所作的。在排出流道段中，可以看到標(biāo)記出來的不均衡的粘滯性和流體性部分，以及標(biāo)記出來的這些部分相對于流道中心的對稱情況。
圖2中的T形分支T3具有兩個垂直于圖頁所在平面(沿z方向)延伸的排出流道段4a和4b。參看圖2a，其顯示了圖2中的這個部分的俯視圖。在液體在T形分支T3中轉(zhuǎn)向后，會導(dǎo)致如圖5a和5b所示的液體的粘滯性和流體性部分的分開情況。在從圖2的圖頁所在平面向上伸出的排出流道段4b中，會建立圖5c所示的分布，而在伸向圖2的圖頁所在平面內(nèi)的排出流道段4a中，會建立圖5b所示的分布，圖中同樣是由T形分支沿排出流道段的流動方向限定的。
在注射成型中，如果連接著注射成型工具(模具)的注射噴嘴被從這樣的流道進行供應(yīng)，即流道中粘滯度不同的熔融材料部分的分布量不均衡(例如見圖4b和4c)，和/或流道中的熔融材料的分布不再是相對于縱向軸線旋轉(zhuǎn)對稱的(例如見圖3b和5b)，這可能導(dǎo)致注射成型制品具有缺陷。
假定要注射成型一個板，通過分布在板的整個區(qū)域上的多個噴嘴來成型，則可能出現(xiàn)下述缺陷。
如果在板的外部區(qū)域中由噴嘴排出的流體熔融材料部分多于在板的內(nèi)部區(qū)域中由噴嘴排出的流體熔融材料部分，則在注入熔融材料的瞬時壓力作用下，在板的外部區(qū)域中會有比中間區(qū)域中更多的熔融材料被迫進入注射工具(模具)中。這意味著板的外部區(qū)域中被供應(yīng)的每單位面積中的材料多于內(nèi)部區(qū)域，結(jié)果導(dǎo)致注射成型的板具有波紋形邊緣。相反，如果在內(nèi)部區(qū)域中有更多的流體熔融材料被迫進入，則在熔融材料冷卻后，內(nèi)部區(qū)域中的每單位面積中更多的材料將導(dǎo)致板在內(nèi)部區(qū)域鼓出。
如果向噴嘴進行供應(yīng)的流道段中的熔融材料部分的分布不均勻，則會產(chǎn)生類似的情況，盡管造成的麻煩要小一些。
作為示例，如果熱流道分流系統(tǒng)的多個注射噴嘴中的每個分別注射成型杯子，則各個噴嘴中的不均衡量的粘滯性和流體性熔融材料的分布將導(dǎo)致各個杯子具有不同的壁厚。熔融材料部分的不對稱分布可能導(dǎo)致杯子的熔融材料優(yōu)先流動側(cè)比杯子的相反側(cè)更厚，結(jié)果造成杯子鼓出，和/或在粘滯性材料進入模具的位置處材料不能到達模具底部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種裝置，其中如前所述由于轉(zhuǎn)向?qū)е碌恼硿炔煌囊后w部分的不對稱和/或不均衡量分布被盡可能最小化或消除，和/或防止其出現(xiàn)。
為了實現(xiàn)此目的，提供了用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體有目的地分開的裝置的第一實施例。所述材料在流經(jīng)用于使流體流轉(zhuǎn)向并分流的大致T形流道分支時，在其橫截面中具有沿向外方向降低的流動相關(guān)粘滯度(flow-conditioned viscosity)，所述裝置包括間隔件，其靠近所述流道分支中的供應(yīng)流道段安置，用于將來自供應(yīng)流道段的液流分為兩半，間隔件的角位置具有適合于供應(yīng)流道段中的粘滯度不同的各液體部分的設(shè)定值。借助于本發(fā)明，可以實現(xiàn)將液體分流到流道分支的各排出流道段中，而不存在粘滯度不同的液體部分的顯著不同分布。
利用本發(fā)明的這個實施例，在優(yōu)選為或大致為T形的流道分支的供應(yīng)流道段中，粘滯度不同的熔融材料部分可以不是旋轉(zhuǎn)對稱分布的。事實上，在流道分支的兩個排出流道段中，粘滯度不同的液體部分的比例是基本相等的。
在本發(fā)明的第二實施例中，設(shè)有偏轉(zhuǎn)器，用于分開材料流。
在第二種形式的所述裝置中，在優(yōu)選為或大致為T形的流道分支的供應(yīng)流道段中，粘滯度不同的熔融材料部分在量上的分布是旋轉(zhuǎn)對稱的。在流道分支的兩個排出流道段中，所述旋轉(zhuǎn)對稱分布被基本上維持下來，同樣，在流道分支的兩個排出流道段中，粘滯度不同的液體部分的比例是基本相等的。因此，排出流道段中的分布模式基本上與供應(yīng)流道段中相同。
排出流道段的橫截面可以與供應(yīng)流道段相同，從而排出流道段中的流速減小到一半；或者，排出流道段的橫截面可以減小，從而流速不會急劇減小或根本不會減小。


下面將以舉例的方式參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖1a-1c中示出了圓柱形流道中的非牛頓液體的流動情況。
圖2中示出了具有三個T形流道分支的流道分流系統(tǒng)。
圖2a中以俯視圖示出了圖2中的一部分。
圖3a-3c中示出了在第一流道分支T1之后的粘滯性和流體性液體部分的第一對稱分布。
圖4a-4c中示出了由第一流道分支T1連續(xù)流出然后經(jīng)過位于與前述流道分支T1相同的平面中的流道分支T2后的熔融材料分布。
圖5a-5c中示出了與圖4類似的經(jīng)過位于與前述流道分支T1垂直的平面中的流道分支T3后的熔融材料分布。
圖6a和6b以舉例的方式示出了本發(fā)明裝置的第一實施例，其具有本發(fā)明裝置的第一種形式的結(jié)構(gòu)。
圖7中示出了根據(jù)圖6的裝置的第一實施例內(nèi)置于T形流道分支中的實際例子。
圖8a和8b以透視圖示出了圖7中所用的間隔件插塞的一個實施例的實際應(yīng)用例子。
圖9a和9b以彼此呈直角的透視圖示出了本發(fā)明裝置的第二實施例內(nèi)置于T形流道分支中的實際應(yīng)用例子。
圖10a和10b中以彼此呈直角并且放大了的視圖示出了圖9a和9b中的偏轉(zhuǎn)器的實施例配有緊固部分的實際應(yīng)用例子。
圖11中示出了圖10所示的偏轉(zhuǎn)器安裝在T形分支中的情形。
具體實施例方式
圖6a和6b以舉例的方式示出了本發(fā)明裝置的第一實施例，其具有本發(fā)明裝置的第一種形式的結(jié)構(gòu)。在流道分支中，定向于供應(yīng)的熔融材料中的間隔件(分隔板)11被安裝成可將由供應(yīng)流道段1的熔融材料流分開。在此，間隔件11被布置在這樣的轉(zhuǎn)動角度，即它將到來的熔融材料-其中粘滯度不同的液體部分不相對于流道的縱向軸線旋轉(zhuǎn)對稱分布-分開，以使得兩個分流中包含的粘滯度不同的液體部分具有相等的量。
假定沒有間隔件11，則熔融材料自身將對應(yīng)于圖6a所示的線“t”分配到各排出流道段，而以圖6b所示的角位置安置著的間隔件11可以將到達的熔融材料以下述方式分開，即兩個排出流道段中非供應(yīng)相同比例的粘滯性和流體性液體。間隔件11可以以適宜的方式布置在流道分支中，即被固定設(shè)置或可被調(diào)節(jié)角位置。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施例以示例的方式顯示于圖7和8中。在圖7中，從T形流道分支的底部6開始，一個孔(通孔)12形成在T形流道分支中。其上剛性連接著間隔件11的間隔件插塞10嵌裝在這個孔12中，并且一直延伸到排出流道段22a、22b的中部。這里，作為示例，間隔件插塞通過六角槽13而被旋轉(zhuǎn)到如圖6b所示的預(yù)期角位置。為了防止插塞10在使用時因壓力作用而被推出，其通過螺塞14而被固定在軸向位置，該螺塞14可以通過例如六角槽15而擰入孔12中。插塞10優(yōu)選為實心體，在其靠近間隔件11的端部具有拱形凹槽16，插塞11以其背對著供應(yīng)流道段1的一側(cè)以任何方式剛性固定在該端部中。間隔件插塞10插入孔12中的旋轉(zhuǎn)位置決定了間隔件11的所需角位置。該角位置的保持可以通過任何傳統(tǒng)方式例如壓配而實現(xiàn)，或通過其它任何適宜的附加防旋轉(zhuǎn)緊固技術(shù)實現(xiàn)。
有利地，在前述插塞被安裝到流道分支中后，在其拱形凹槽16的區(qū)域中，間隔件插塞10從排出流道段22a、22b被鉆削，鉆削直徑等于排出流道段的直徑，以形成(見透視圖)半圓形流通開口17。當(dāng)然，也可以在安裝間隔件插塞之前提供出這些流通開口。
在圖7中，為了清楚起見，間隔件11顯示于與圖頁所在平面垂直的角位置上，鉆削形成的開口17顯示于圖頁所在平面中。可以理解，在實際應(yīng)用中，這些流通開口17位于轉(zhuǎn)動了90°的角位置上，而間隔件11的角位置是相對于圖頁呈一定角度的位置。如圖6b所示，以適合于分配供應(yīng)流道段1中的粘滯度不同的液體部分。
在圖7中，流道分支的底部6被顯示出具有加強部18。只有在商業(yè)供應(yīng)的T形流道分支或是帶有流體流道的熱流道分流板的壁存在壁厚不足的問題時，才需要這種加強部。
圖8a和8b示出了前述帶有間隔件11的實心間隔件插塞10的兩個透視圖。圖8a中示出了被鉆削形成拱形凹槽16之前的插塞10，顯示了六角槽13。圖8b中示出了在安裝之后有利地鉆削后的插塞以及所形成的流通開口17。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施例中，所要達到的目標(biāo)是將液體流分開并轉(zhuǎn)向，其中圖3a所示的粘滯度不同的液體部分被對稱分布，所述分布被基本上維持在流道分支的排出流道段中。
在圖9b中，假定供應(yīng)流道段21中的液體以圖3a所示的方式分布，則排出流道段22a、22b中的分布將基本上完全對應(yīng)于圖3b和3c。但是，在將管道21中供應(yīng)的均衡流動的液體供應(yīng)到在圖頁上方延伸的流道分支以及在圖頁下方延伸的流道分支中時，容易看到，在圖9b中，被強制分流到排出流道段22a、22b中的粘滯性流體部分將在假想的流向排出流道段22a、22b中央的額外流體的作用下偏移。
利用根據(jù)本發(fā)明的第二種類型的裝置以及常規(guī)的流道分支，可以達到這一效果。在根據(jù)本發(fā)明的第二種類型的裝置中，在供應(yīng)流道段中央流動的粘滯性液體部分被分開，所形成的兩部分被轉(zhuǎn)向并且基本上均以直角方位在排出流道段的入口處彼此匯合，它們在匯合位置的流動方向基本上垂直于排出流道段的縱向。
為了實現(xiàn)這一點在流道分支中設(shè)有偏轉(zhuǎn)器23，其葉片24進入供應(yīng)流道段21中，并將在供應(yīng)流道段21中央流動的粘滯性液體部分基本上分開為兩部分，一部分繼續(xù)流向偏轉(zhuǎn)器23的左側(cè)，另一部分則流向右側(cè)。所述部分被轉(zhuǎn)向，并且均盡可能以直角方位在圖中所示的流道分支的底端7彼此匯合。
腹板27被用于實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)器23在流道分支中的機械連接，所述兩個粘滯性部分撞擊腹板的兩側(cè)。對于本發(fā)明的效果而言，該腹板并非必需的。實際的偏轉(zhuǎn)器23優(yōu)選在其整個外周都不接觸流道段21。
圖10a和10b使出了偏轉(zhuǎn)器23的實際實施例。所述腹板27結(jié)合在圓柱形部分31上，后者延續(xù)形成加大直徑的圓柱形部分32。通過所述部分31，偏轉(zhuǎn)器穿過流道分支中的孔一直延伸到圖9a和9b所示的位置并且被密封緊固。
實際中，可以采用任何可將偏轉(zhuǎn)器23緊固在流道分支中的方法，例如利用圖9a所示的支柱28，當(dāng)然這種方式在流道直徑較小時存在困難。
帶有腹板27和圓柱形部分31的偏轉(zhuǎn)器23可以由連續(xù)的圓柱體制成，其前端被加工出葉片24，后端通過在兩側(cè)形成彼此相對并且與葉片24平行的刻槽而產(chǎn)生用于構(gòu)成腹板27的結(jié)構(gòu)。偏轉(zhuǎn)器的相對兩側(cè)面25優(yōu)選位于從葉片24延伸至腹板27的圓形或類似彎曲的表面中，并且形成與原始圓柱形部分31的外表面之間的過渡。
圖11中示出了一種安裝在T形流道分支中的偏轉(zhuǎn)器。圖11中的附圖標(biāo)記對應(yīng)于圖9和10中所示的那些，它們在不同的圖中表示相同的部件。
本發(fā)明的要點、優(yōu)點和特征將在權(quán)利要求書中限定。
權(quán)利要求
1.一種用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體材料分開的裝置，所述材料在流經(jīng)用于使流體流轉(zhuǎn)向并分流的大致T形流道分支(T)時，在其橫截面中具有沿向外方向降低的流動相關(guān)粘滯度，所述裝置包括間隔件(11)，其靠近所述流道分支(T)中的供應(yīng)流道段安置，用于將來自供應(yīng)流道段(1)的液流分為兩半，間隔件(11)的角位置具有適合于供應(yīng)流道段(1)中的粘滯度不同的各液體部分的設(shè)定值，其中，流入各排出流道段中的液體彼此之間不存在粘滯度不同的液體部分的顯著不同分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述間隔件(11)的角位置可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述間隔件(11)通過間隔件插塞(10)經(jīng)由流道分支(T)中的孔(12)安置在流道分支(T)中，間隔件(11)連接在所述間隔件插塞(10)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述間隔件(11)通過間隔件插塞(10)經(jīng)由流道分支(T)中的孔(12)安置在流道分支(T)中，間隔件(11)連接在所述間隔件插塞(10)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述間隔件(11)在其靠近供應(yīng)流道段(1)的第一端具有拱形凹槽(16)，間隔件(11)固定在所述拱形凹槽(16)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述拱形凹槽(16)被沿著排出流道段(2a，2b)鉆開。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，一個螺塞(14)被從間隔件插塞的后面擰入孔(12)中，以固定間隔件插塞(10)的長度方向位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，一個螺塞(14)被從間隔件插塞的后面擰入孔(12)中，以固定間隔件插塞(10)的長度方向位置。
9.一種用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體材料分開的裝置，所述液體材料在流經(jīng)用于使流體流轉(zhuǎn)向并分流的大致T形流道分支(T)時，在其橫截面中具有沿向外方向降低的流動相關(guān)粘滯度，所述裝置包括偏轉(zhuǎn)器(23)，其安置在所述流道分支(T)中，用于在來自供應(yīng)流道段(21)的液體材料轉(zhuǎn)向進入各排出流道段(22a，22b)之前將液體材料中的中央粘滯性部分分為兩部分，所述兩部分在排出流道段(22a，22b)前面的區(qū)域被轉(zhuǎn)向，并隨后優(yōu)選彼此徑向朝向?qū)Ψ搅鲃?，其中，流入各排出流道?22a，22b)中的液體彼此之間不存在粘滯度不同的液體部分的顯著不對稱分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，彼此朝向?qū)Ψ搅鲃拥乃鰞刹糠值牧鲃臃较蚧旧洗怪庇谂懦隽鞯蓝?22a，22b)的縱向軸線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)伸入供應(yīng)流道段(21)的末端中，并且從葉片(24)開始，首先沿著垂直于葉片的方向加寬，然后再縮窄。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)伸入供應(yīng)流道段(21)的末端中，并且從葉片(24)開始，首先沿著垂直于葉片的方向加寬，然后再縮窄。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)被安置成不接觸供應(yīng)流道段(21)的壁。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)通過腹板(27)固定在流道分支(T)中，所述腹板設(shè)于偏轉(zhuǎn)器在流動方向上的后端上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)通過腹板(27)固定在流道分支(T)中，所述腹板設(shè)于偏轉(zhuǎn)器在流動方向上的后端上。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)器(23)的形狀是從一個圓柱體成形出來的，在偏轉(zhuǎn)器的前端設(shè)有所述葉片(24)，在葉片后面是由基本上平行于葉片延伸的兩個側(cè)面(25)形成的結(jié)構(gòu)，接下來形成所述腹板(27)，然后延續(xù)為圓柱形部分(31)，通過該圓柱形部分，所述偏轉(zhuǎn)器(23)可以穿過流道分支(T)的底部中的孔而插入并緊固在流道分支(T)的底部中。
全文摘要
一種用于將流經(jīng)流道的非牛頓液體材料分開的裝置，所述材料在流經(jīng)用于使流體流轉(zhuǎn)向并分流的大致T形流道分支(T)時，在其橫截面中具有沿向外方向降低的流動相關(guān)粘滯度。在第一實施例中，間隔件(11)靠近流道分支(T)中的供應(yīng)流道段安置，用于將來自供應(yīng)流道段(1)的液流分為兩半，間隔件(11)的角位置具有適合于供應(yīng)流道段(1)中的粘滯度不同的各液體部分的設(shè)定值。在第二實施例中，偏轉(zhuǎn)器(23)安置在流道分支(T)中，用于在來自供應(yīng)流道段(21)的液體材料轉(zhuǎn)向進入各排出流道段(22a，22b)之前將液體材料中的中央粘滯性部分分為兩部分，這兩部分在排出流道段(22a，22b)前面的區(qū)域優(yōu)選彼此徑向朝向?qū)Ψ搅鲃印?br> 文檔編號F17D1/00GK101033764SQ20061005896
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者邁克爾·戈因斯基 申請人:英科公司