[发明专利]注射成型喷嘴和包括注射成型喷嘴的注射器

说明书

背景技术

陶瓷材料的正温度系数(PTC)效应包括：比电阻率ρ作为温度T的函数而产生变化。尽管在一定温度范围内，电阻率ρ随温度T的升高而产生的变化较小，但从所谓居里温度T_c开始，电阻率ρ随着温度的升高而增加。在该第二温度范围内，作为电阻率在给定温度下的相对变化的温度系数可处在50％/K直至100％/K的范围内。

发明内容

本发明描述了一种注射成型喷嘴，所述喷嘴包括基体，所述基体具有被连接至流体入口和流体出口的流体通道。所述基体包括陶瓷材料，所述陶瓷材料具有其欧姆电阻的正温度系数，这种陶瓷在下文中被称作“PTC陶瓷”。在施加了电流之后，基体以使得可被接收在流体通道中的流体产生气化的方式受到加热。流体出口具有使得能够将流体作为蒸气喷射流喷出的形状。

所述喷嘴适于使流动通过其中的流体直接气化，所述流体例如为可以化学方式燃烧的燃料，从而使得燃料可以蒸气形式被释放进入另一种介质内或被释放到另一种介质上。例如，气化的燃料可被喷射进入燃烧室内，在所述燃烧室中，所述燃料与空气混合以便形成可燃烧的混合物，从而例如实现使内燃机的气缸移置的目的。可在所述喷嘴的作用下气化的燃料特别地包括乙醇。然而，所述喷嘴的PTC性质，即，所述PTC陶瓷的成分，还可被调节，以使其它燃料如汽油或柴油产生气化。

由于喷嘴本身构成了用以使流动通过其中的任何流体气化的装置的一部分，因此无需设置附加的加热或气化手段，如附加的热交换器，而使其与流体接触或将其设置在喷嘴本身内，所述热交换器例如以配线杆、敷设管道杆或加热杆的形式存在。这大大简化了用以对流体进行加热的装置的构造、形式和成本。此外，由于喷嘴本身构成了流体的加热手段，因此所述喷嘴的与流体接触的整个表面可被用作热交换装置以便实现使流体气化的目的。这有利于在特别短的时间量内使流体气化。

包括所述PTC陶瓷材料的所述基体具有自调节性质。如果所述基体的温度达到临界水平，则所述PTC陶瓷的电阻也会升高且因此减少了经过所述陶瓷的电流。结果是，所述基体的所述PTC陶瓷停止加热且可进行冷却。因此，无需设置外部调节系统。

根据喷嘴的一个实施例，其基体包含小于百万分之十(10ppm)的金属杂质。金属杂质是会与PTC陶瓷的所需加热性质产生冲突的金属材料。所述所需性质包括使流体在尽可能最短的时间内气化的能力。

本申请人已经找到了将喷嘴基体中的金属杂质含量保持在10ppm的上限的方式，即提供用于制备喷嘴基体的陶瓷材料，如陶瓷给料，的工具，所述工具具有硬涂层以便防止工具产生磨损而进入陶瓷材料内。确定的适当涂层包括碳化钨(WC)。基体本身由给料模制而成，因此包含小于10ppm的金属材料，所述金属材料被包含在可与陶瓷材料接触的工具的任何表面上。

在给料的处理过程中使用的典型工具是混合装置，如双辊磨机。该双辊磨机可包括两个对转的且其间的辊隙可调的差速辊，且当所述给料通过所述辊隙时，所述双辊磨机将强大的剪切应力施加在所述给料的材料上。其它工具包括单螺杆挤出机或双螺杆挤出机以及球磨机或叶片式混合器。

喷嘴的一个实施例包括具有陶瓷材料的基体，所述陶瓷材料具有PTC陶瓷，所述PTC陶瓷具有介于-30℃至340℃之间的居里温度。特别地，优选使用具有这样的PTC陶瓷的基体，所述PTC陶瓷在25℃下的电阻率处在3Ωcm至30000Ωcm的范围内。

包括具有与电阻率和居里温度相关的上述性质的PTC陶瓷的基体适于使流动通过其流体通道的流体尽可能迅速地产生气化。

喷嘴的基体优选包含钛酸钡(BaTiO₃)、钙钛矿陶瓷(ABO₃)。特别是，根据一个实施例，该基体包括以下结构：

Ba_1-x-yM_xD_yTi_1-a-bNMn_bO₃

其中x处在介于0与0.5之间的范围内，且y、a和b分别处在介于0与0.01之间的范围。在该结构中，M代表二价阳离子，如Ca、Sr或Pb，D代表三价或四价供体(施主)，如Y、La或稀土元素，且N代表五价或六价阳离子，如Nb或Sb。

根据一个实施例，基体优选由具有以下成分的PTC陶瓷注射成型而成：

ABO₃+SiO₂