camara caliente para moldes destinados a maquinas de moldeo por

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REGISTRO DE LA
PROPIEDAD INDUSTRIAL
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ESPAÑA
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ES 2 028 695
kNúmero de solicitud: 9100523
kInt. Cl. : B29C 45/73
11 N.◦ de publicación:
PATENTE DE INVENCION
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73 Titular/es: Jaime Luis Serra Tarradell
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72 Inventor/es: Serra Tarradell, Jaime Luis
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74 Agente: Ponti Grau, Ignacio
22 Fecha de presentación: 01.03.91
45 Fecha de anuncio de la concesión: 01.07.92
45 Fecha de publicación del folleto de patente:
01.07.92
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C. del Coll de la Manya, 23
Granollers, Barcelona, ES
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kResumen:
54 Tı́tulo: Cámara caliente para moldes destinados a máquinas de moldeo por inyección.
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Cámara caliente para moldes destinados a máquinas de moldeo por inyección.
Comprende un bloque de distribución (1), que se
mantiene caliente mediante resistencias (14), estructurado en varios niveles (2, 3), y se caracteriza
por el hecho de que cada uno de dichos niveles (2,
3) comprende por lo menos dos placas (2a, 2b, 3a,
3b), y una pluralidad de piezas (5, 6, 7, 8, 9, 10)
independientes de dichas placas (2a, 2b, 3a, 3b)
y montadas entre ellas, en cuyas piezas (5, 6, 7,
8, 9, 10) están formados los conductos (5c, 6c,
7c, 8c, 9c, 10c) que comunican en cada nivel (2,
3) el orificio de entrada con la pluralidad de orificios de salida, comprendiendo dichas piezas (5,
6, 7, 8, 9, 10) unas primeras piezas o núcleos (5,
6, 8, 9) que contienen cada una o bien el orificio
de entrada o bien uno de los orificios de salida, y
unas segundas piezas de distribución o casquillos
(7, 10) cuyos conductos interiores se comunican
con los de los núcleos (5, 6, 8, 9), fluyendo el material por el interior de dichos núcleos (5, 6, 8, 9)
y casquillos (7, 10).
Permite inyectar el material en el molde con uniformidad de temperatura y presión, por uno o varios puntos.
Venta de fascı́culos: Registro de la Propiedad Industrial. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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DESCRIPCION
La presente invención se refiere a una cámara
caliente para máquinas de moldeo por inyección,
en particular para plásticos y similares, que permite inyectar el material en el molde con uniformidad de temperatura y presión, por uno o varios
puntos.
En el moldeo por inyección de materiales
plásticos o similares se plantea el problema de uniformizar al máximo la temperatura y la presión
del material en la totalidad del recorrido del
mismo, asegurando un ı́ndice de fluidez muy concreto, sobre todo cuando se moldean piezas de
geometrı́a comprometida, como pueden ser piezas
en las que coexisten paredes delgadas con partes
gruesas, o cuando se utilizan materiales que son
particularmente sensibles a la degradación o a las
pérdidas de carga.
Son conocidos sistemas para moldeo de plásticos por inyección en los cuales se mantiene uniforme la temperatura del material en su recorrido entre la boquilla de inyección y los puntos
de inyección del molde, mediante el sistema llamado de canal caliente - molde frio, en el cual
los canales de llenado contienen resistencias de
calentamiento llamadas torpedos que calientan el
material, mientras que el molde se mantiene frı́o.
En estos sistemas, los canales están formados en
un único bloque de distribución, compuesto por
dos placas.
En estos sistemas, el material se calienta de
modo desigual, por estar caliente el material
próximo al torpedo y frı́o el que se encuentra
próximo a la pared, de modo que presente un gradiente de temperaturas importante, entre el torpedo y la pared del molde. Como consecuencia,
se forma alrededor del torpedo una vena fluida,
rodeada por una capa progresivamente solidificada. De esta manera se consigue un buen efecto
de aislamiento térmico del exterior, pero existe
el inconveniente de que la vena fluida arranca y
arrastra hacia el molde partı́culas de material solidificado o con un ı́ndice de fluidez bajo, lo cual
no es admisible en piezas comprometidas, porque
producirı́a imperfecciones en las piezas acabadas.
Otro sistema conocido consiste en una cámara
caliente, que comprende un bloque de distribución que se mantiene a temperatura mediante
resistencias, y está formado por varios niveles, de
acuerdo con la disposición geométrica de los puntos de inyección. Este sistema permite mantener
uniforme la temperatura del material a lo largo
de toda la distribución. Sin embargo, los dispositivos de este tipo que se conocen hasta ahora
tienen algunos inconvenientes.
En primer lugar, cada nivel está formado por
un bloque único, lo cual impide mecanizar los conductos de forma óptima, no pudiéndose evitar por
ejemplo que en los cambios de dirección de los
conductos queden caras planas, con el inconveniente de que el material no fluye cómodamente,
sino que una parte del mismo queda retenido en
las esquinas y se degrada por el exceso de calor. Por el mismo motivo, no pueden hacerse los
conductos de sección variable de acuerdo con las
ramificaciones de la distribución, con el objeto de
mantener la velocidad y la presión uniformes.
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Otro inconveniente de los dispositivos conocidos es que las resistencias calefactoras suelen ser
dos para cada nivel, y se unen a la cámara caliente
mediante adhesivos, por ejemplo resinas epoxi,
que absorben humedad cuando el dispositivo no
está funcionando, pudiendo quedar dañadas las
resistencias.
El objetivo de la presente invención es proponer una cámara caliente que, permitiendo inyectar en varios puntos con una temperatura y una
presión concretas, evite los inconvenientes mencionados.
Dicho objetivo se alcanza con la cámara caliente de la presente invención, que se caracteriza
por el hecho de que cada nivel del bloque de distribución comprende por lo menos dos placas, unidas por medios amovibles de fijación, y una pluralidad de piezas independientes de dichas placas y
montadas entre ellas, en cuyas piezas están formados los conductos que comunican en cada nivel el
orificio de entrada con la pluralidad de orificios de
salida, comprendiendo dichas piezas unas primeras piezas o núcleos que contienen cada una o bien
el orificio de entrada o bien uno de los orificios de
salida, y unas segundas piezas de distribución o
casquillos, cuyos conductos interiores se comunican con los de los núcleos, fluyendo el material
por el interior de dichos núcleos y casquillos.
Dichos casquillos pueden tener sustancialmente la forma de un cilindro.
Debido a la estructura modular de la cámara
caliente de la invención, formada por los citados
núcleos y casquillos, es sencillo construir conductos de sección variable, de acuerdo con las ramificaciones de la distribución, para conseguir mantener constantes la velocidad y la presión del material, cuando el flujo se divide en varias ramas,
pudiendo incluso dichos conductos ser cónicos, si
es necesario.
Esta caracterı́stica también facilita la inyección de piezas complicadas, ya que permite asegurar un ı́ndice de fluidez muy concreto en cada
punto de inyección.
También pueden evitarse fácilmente las curvas
con caras planas.
Ventajosamente, los núcleos comprenden asientos adecuados para alojar los correspondientes extremos de los casquillos, y, también ventajosamente, dichos asientos permiten un pequeño
deslizamiento axial de dichos casquillos con respecto a dichos núcleos.
De este modo, se consigue absorber las diferencias lineales que se producen como efecto de
la dilatación térmica provoca por los cambios de
temperatura en las diferentes piezas, y se mantiene el posicionado correcto de los puntos de
inyección.
Ventajosamente, las resistencias que mantienen caliente el bloque de distribución son por lo
menos una para cada nivel, y están alojadas en
una cavidad que forman a tal efecto las dos placas,
rodeando dicha cavidad el conjunto de núcleos y
casquillos del nivel correspondiente, asegurándose
ası́ una distribución uniforme de temperaturas en
las diferentes piezas y en el material.
Para su correcto posicionado con respecto a
las placas, los núcleos pueden comprender un elemento centrador, que se aloja en correspondencia
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con un asiento adecuado formado en las placas.
Ventajosamente, entre dichos elementos centradores y dichos asientos se intercalan anillos de material aislante térmico, por ejemplo de un material
cerámico, de manera que se reducen al máximo
las pérdidas de calor hacia el exterior.
En una realización preferida, la cámara comprende por lo menos un dispositivo de estanqueidad, situado en cada punto de inyección, que incluye un anillo cuya superficie exterior es sensiblemente toroidal, provisto de una prolongación para
el acoplamiento con el nucleo correspondiente al
orificio de salida, de manera que al llenarse de
material sometido a presión el espacio interior del
anillo, éste se deforma, cerrando de forma estanca
la comunicación entre el bloque de distribución y
el molde.
Alternativamente, se puede situar una boquilla de inyección directamente acoplada al núcleo
correspondiente al orificio de salida.
Preferentemente, las placas que forman cada
nivel son de una aleación de aluminio, que siendo
un buen conductor reparte con facilidad el calor
generado por las resistencias, y al mismo tiempo
presenta la ventaja de no desprender gran cantidad de calor al exterior, reduciendo de este modo
las pérdidas calorı́ficas. Sin embargo podrı́an ser
de cualquier otro metal.
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a tı́tulo de ejemplo
no limitativo, se representa un caso práctico de
realización.
En dichos dibujos,
la figura 1 es una vista en planta de una
cámara caliente de dos niveles de acuerdo con la
invención, representando la parte derecha de la
figura un primer nivel y la parte izquierda un segundo nivel;
la figura 2 es una vista en alzado de la cámara
caliente de la figura 1, parcialmente seccionada
según la lı́nea I-I de la figura 1;
la figura 3 es una sección axial de un elemento
de estanqueidad de acuerdo con la invención; y
la figura 4 es una sección en alzado de un detalle de la cámara caliente de la figura 1, con el
elemento de estanqueidad de la figura 3, acoplada
a un molde de inyección.
En el ejemplo de realización preferida representada en las figuras, la cámara caliente objeto
de la invención está formada, como puede verse en
las figuras 1 y 2, por un bloque de distribución (1)
de dos niveles (2) y (3), estando formado el primer nivel (2) por dos placas (2a, 2b), y el segundo
nivel por dos conjuntos idénticos de dos placas
(3a, 3b) cada uno; cada par de placas se mantiene unido por ejemplo mediante tornillos (4).
A continuación se describirá en detalle la estructura modular de la cámara de la invención,
con referencia a las figuras 1 y 2.
El nivel superior (2) comprende, entre las placas (2a) y (2b) e independientes de ellas, un
núcleo (5) en el que se forma el conducto (5c) de
entrada de material, que se divide en dos ramas,
dos núcleos (6) en los que se forman los conductos de cambio de nivel (6c), y dos casquillos (7)
en los que se forman los conductos (7c), que unen
cada rama del conducto (5c) de entrada con los
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conductos de cambio de nivel (6c).
En el nivel inferior (3), entre cada conjunto de
placas (3a, 3b) e independientes de ellas, existen
un núcleo (8) en el cual se forma el conducto (8c),
que en la entrada se une con el conducto (6c) y en
la salida se divide en cuatro ramas, cuatro núcleos
(9) en los cuales se forman los conductos (9c) de
salida hacia las boquillas de inyección en el molde,
y cuatro casquillos (10) en los que se forman los
conductos (10c) que unen las cuatro ramas del
conducto (8c) con los conductos de salida (9c).
Por lo tanto, existen un único orificio de entrada, en la entrada del conducto (5c) del nivel
superior (2), y ocho orificios de salida o puntos de
inyección, a la salida de los ocho conductos (9c)
del nivel inferior (3), cuatro en cada conjunto de
placas (3a, 3b).
Las placas (2a, 2b, 3a, 3b) tienen una forma
adecuada para alojar los núcleos y casquillos mencionados.
La estructura modular permite realizar los
conductos en el interior de los núcleos (5, 6, 8,
9) con la forma adecuada, como se representa en
la figura 2, para evitar que el material quede retenido en algunos puntos y se pueda llegar a quemar. Como puede verse en la figura 2, en las zonas
en que cada conducto (5c, 8c) se divide en varias
ramas, se ha formado una protuberancia (A) que
facilita el flujo del material. Similarmente, en los
cambios de dirección de los conductos se ha previsto paredes redondeadas (B).
Como se puede ver en la figura 2, los núcleos
(5, 6, 8, 9) están provistos, en los extremos de
sus conductos respectivos, de alojamientos adecuados para recibir los extremos de los casquillos (7, 10) que les corresponden; ventajosamente,
en este acoplamiento entre casquillos y núcleos se
permite un cierto juego axial (no representado),
para absorber los pequeños desplazamientos provocados por las dilataciones térmicas de las diferentes piezas y mantener ası́ el correcto posicionamiento de los puntos de inyección, evitando al
mismo tiempo tensiones internas.
Los núcleos (5, 6, 8, 9) están provistos además
de elementos centradores (11), que se alojan en
asientos correspondientes del molde (16) con la
interposición de anillos (12) de material aislante
térmico, por ejemplo un material cerámico. De
este modo, se mantiene en todo momento el posicionado de los núcleos con respecto a las placas, y
por lo tanto de los diferentes puntos de inyección
entre sı́ y respecto al orificio de entrada.
Cada par de placas (2a, 2b) y (3a, 3b) definen
entre sı́ una cavidad sustancialmente tabular (13),
que recorre todo el contorno de las placas, en la
cual se aloja una resistencia eléctrica (14), cuya
finalidad es la de mantener caliente las placas, los
núcleos y los cilindros, y por lo tanto el material
que fluye por los conductos.
El control de la temperatura se realiza por
procedimientos conocidos, a partir por ejemplo
de las lecturas de pirómetros (15) que miden la
temperatura en los núcleos.
A la salida de los conductos (9c) el material de
inyecta en el molde (16) por medio de boquillas de
inyección (17). Dichas boquillas (17) se acoplan a
los núcleos (9) correspondientes a los orificios de
salida.
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Una realización preferida de la invención comprende dispositivos de estanqueidad (18) interpuestos entre los núcleos (9) y el molde (16).
Dichos dispositivos de estanqueidad se representan en la figura 3, y comprenden un anillo
(19) cuya superficie exterior es sustancialmente
toroidal, provisto de una prolongación (20) para
el acoplamiento con los núcleos (9). Pueden ser
fabricados, por ejemplo, de acero.
Durante la inyección, y debido a las altas presiones a las que está sometido el material en los
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puntos de inyección, se podrı́an producir fugas
de material en las uniones entre los núcleos (9)
y el molde (16); para evitarlo, se interponen los
dispositivos de estanqueidad (18), como se representa en detalle en la figura 4, entre los núcleos
(9) y el molde (16), de manera que el material a
presión llena el espacio interior del anillo (19) y
lo obliga a expansionarse, con la consecuencia de
que la pared exterior del anillo (19) queda presionada contra la pared del molde en los puntos
(21), impidiendo cualquier fuga de material.
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REIVINDICACIONES
1. Cámara caliente para moldes destinados
a máquinas de moldeo por inyección, en particular para plásticos y similares, del tipo que comprende un bloque de distribución (1) del material a inyectar en el molde, cuyo bloque se mantiene caliente mediante resistencias (14), y está
formado por varios niveles (2,3), cada uno provisto de por lo menos un orificio de entrada y una
pluralidad de orificios de salida, unidos por los correspondientes conductos (5c, 6c, 7c, 8c, 9c, 10c)
y dispuestos de acuerdo con la situación de los
puntos de inyección en el molde, caracterizada
por el hecho de que cada nivel (2,3) comprende
por lo menos dos placas (2a, 2b, 3a, 3b), unidas
por medios amovibles de fijación (4), y una pluralidad de piezas (5, 6, 7, 8, 9, 10) independientes
de dichas placas (2a, 2b, 3a, 3b) y montadas entre ellas, en cuyas piezas (5, 6, 7, 8, 9, 10) están
formados los conductos (5c, 6c, 7c, 8c, 9c, 10c)
que comunican en cada nivel (2,3) el orificio de
entrada con la pluralidad de orificios de salida,
comprendiendo dichas piezas (5, 6, 7, 8, 9, 10)
unas primeras piezas o núcleos (5, 6, 8, 9) que
contienen cada una o bien el orificio de entrada
o bien uno de los orificios de salida, y unas segundas piezas de distribución o casquillos (7,10)
cuyos conductos interiores se comunican con los
de los núcleos (5, 6, 8, 9), fluyendo el material
por el interior de dichos núcleos (5, 6, 8, 9) y
casquillos (7,10).
2. Cámara caliente según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que dichos casquillos (7,10) tienen sustancialmente la forma de
un cilindro.
3. Cámara caliente según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que los
núcleos (5, 6, 8, 9) comprenden asientos adecuados para alojar los correspondientes extremos de
los casquillos (7,10).
4. Cámara caliente según la reivindicación
3, caracterizada por el hecho de que los asientos previstos en los núcleos (5, 6, 8, 9) para el
alojamiento de los correspondientes extremos de
los casquillos (7,10) permiten un pequeño deslizamiento axial de dichos casquillos (7,10) con respecto a dichos núcleos (5, 6, 8, 9).
5. Cámara caliente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el
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hecho de que la sección de los conductos (5c, 6c,
7c, 8c, 9c, 10c) es variable, de acuerdo con las
ramificaciones de la distribución, para conseguir
mantener constantes la velocidad y la presión del
material, cuando el flujo se divide en varias ramas.
6. Cámara caliente según la reivindicación 5,
caracterizada por el hecho de que algunos o la
totalidad de los conductos (5c, 6c, 7c, 8c, 9c, 10c)
son cónicos.
7. Cámara caliente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el
hecho de que las resistencias (14) que mantienen
caliente el bloque de distribución (1) son por lo
menos una para cada nivel (2,3), y están alojadas
en una cavidad (13) que forman a tal efecto las
dos placas (2a, 2b, 3a, 3b), rodeando dicha cavidad tubular (13) el conjunto de núcleos (5, 6, 8, 9)
y casquillos (7,10) del nivel (2,3) correspondiente.
8. Cámara caliente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el
hecho de que cada núcleo (5, 6, 8, 9) comprende
por lo menos un elemento centrador (11) que se
aloja en correspondencia con un asiento adecuado
formado en el molde (16).
9. Cámara caliente según la reivindicación 8,
caracterizada por el hecho de que entre dichos
elementos centradores (11) y dichos asientos formados en el molde (16) se intercalan anillos (12)
de material aislante térmico.
10. Cámara caliente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el
hecho de que comprende dispositivos de estanqueidad (18), que incluyen un anillo (19) cuya superficie exterior es sensiblemente toroidal, provistos de una prolongación (20) para el acoplamiento
con los núcleos (9) correspondientes a los orificios
de salida, de manera que al llenarse de material
sometido a presión el espacio interior del anillo
(19), éste se deforma, cerrando de forma estanca
la comunicación entre el bloque de distribución
(1) y el molde (16).
11. Cámara caliente según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por el
hecho de que las placas (2a, 2b, 3a, 3b) que forman cada nivel (2,3) son de una aleación de aluminio.
12. Cámara caliente según la reivindicación
7, caracterizada por el hecho de que dichos anillos (12) de material aislante térmico son de un
material cerámico.
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