CN118596499B - 一种模具热交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具热交换系统，属于塑料加工模具技术领域，包括：与模具的换热流道连接的冷却循环系统和蒸汽循环系统，冷却循环系统用于将冷却水以雾化的状态送入换热流道内对模具进行降温；冷却循环系统包括真空泵，真空泵与换热流道连接，用于控制换热流道内的压力；蒸汽循环系统用于向模具的换热流道内送入蒸汽，利用蒸汽对模具进行加热；模具需要降温时本申请利用水的蒸发给热系数是对流传热系数的5‑10倍，降温速率很快，从而可对模具达到急冷的目的；模具需要升温时，通过模具温度与冷凝水输送泵形成温度‑流量联动，基于模具的温度控制冷凝水输送泵的流量，近而控制模具升温所需要的蒸汽量，达到急热的效果。

Description

一种模具热交换系统

技术领域

本发明涉及塑料加工模具技术领域，具体涉及一种模具热交换系统。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展，塑料制品被广泛应用于各行各业，渗透到人们生产生活的各个方面。近年来，汽车、建筑、家用电器、食品、医药卫生等领域对注塑制品日益增长的需求，显著推动了塑料注塑成型技术水平的快速发展和提高。在注塑加工过程中模具的温度是否适宜会直接影响到注塑产品的尺寸精度、外观、内在质量及产品生产效率，因此，模具的温度是注塑加工过程中非常重要的变量。

注塑加工需要模具温度调节系统来达到产品温度的要求，温度调节系统根据不同的情况可以分为冷却系统和加热系统两种。模具冷却的常用办法是在模具内开设冷却水通道，在模具脱模之前利用循环流动的冷却水，采用对流传热的方式带走模具的热量，其次模具直接通过外表面与周围空气进行换热，实现辅助降温。在现有模具冷却技术中，除使用冷却水降温外，还可将液化气体通入模具通道中利用相变来实现降温。在实际应用过程中，使用冷却水对模具进行降温，出现模具温度不均匀和降温慢的现象，不能达到急冷和精确温控的效果，导致生产效率低，塑件不良率高。使用液化气体进行降温是在高压的条件下，成本较高，容易造成安全事故，导致停产减产。加热系统是在模具加热通道内使用热水或蒸汽进行升温，还可在模具内部和周围安装电加热元件，使用蒸汽发生器产生蒸汽对模具进行加热是绿色环保的，因为蒸汽要充满通道，蒸汽用量只能通过流量进行调节，造成蒸汽浪费，导致成本增加和生产效率减低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种模具热交换系统，包括：冷却循环系统；

所述冷却循环系统的输出端与模具的换热流道的输入端连接，所述冷却循环系统的输入端与模具的换热流道的输出端连接，所述冷却循环系统用于将冷却水以雾化的状态送入所述换热流道内对模具进行降温；

真空泵，所述真空泵与模具的换热流道连接，用于控制模具的换热流道内的压力；

蒸汽循环系统；

所述蒸汽循环系统的输出端与模具的换热流道的输入端连接，所述蒸汽循环系统的输入端与模具的换热流道的输出端连接，所述蒸汽循环系统用于向模具的换热流道内送入蒸汽，利用蒸汽对模具进行加热；

对模具进行降温时，冷却水进入模具的换热流道内，以雾化的状态进行喷射，通过真空泵控制模具的换热流道内的压力，利用水的蒸发和温度相关，进而控制水的相变温度，实现在不同压力下控制不同的水的相变温度，用相变热来快速吸收模具热量，达到急冷的目的；

对模具进行升温时，水蒸气进入模具的换热流道后，利用真空泵控制模具的换热流道内的压力，使水蒸气稳定在蒸汽状态，通过改变进入换热流道内的蒸汽流量，从而控制模具温度，进而实现模具的急热目的。

进一步地，所述冷却循环系统包括：冷却器、冷却水输送泵、喷头和冷热流体输送管；

所述冷却器的输出端与所述冷却水输送泵的进水端管道连接，所述冷却水输送泵的出水端与所述冷热流体输送管的一端管道连接，所述冷热流体输送管的另一端与所述冷却器的输入端管道连接；

所述冷热流体输送管设置于所述换热流道内，且所述冷热流体输送管与所述换热流道的内壁之间留有间距，所述喷头均匀布置在所述冷热流体输送管的表面；

所述冷热流体输送管的两端与所述换热流道的两端处密封连接。

进一步地，所述喷头间隔均匀设置有多组，每组喷头至少设置有3个，且沿着轴向方向均匀布置在所述冷热流体输送管上。

进一步地，所述真空泵与所述换热流道之间管路连接，且在管路上并列安装有与所述真空泵联动的温度监控器和压力监控器；

所述温度监控器用于实时检测模具的温度，并将温度信号发送给所述真空泵，所述压力监控器用于实时检测所述换热流道内的压力，并将压力信号发送给所述真空泵，所述真空泵接收到温度信号和压力信号后，基于该温度信号和压力信号形成温度－压力联动，基于模具的温度调控所述换热流道内的压力和冷却水的流量，从而使雾化冷却水在整个模具内发生等温相变。

进一步地，蒸汽循环系统包括：疏水器，冷凝水输送泵，蒸汽发生装置；

所述蒸汽发生装置的输出端与所述冷热流体输送管的一端管路连接，所述冷热流体输送管的另一端与所述疏水器的输入端管路连接，所述疏水器的输出端与所述冷凝水输送泵的输入端管路连接，所述冷凝水输送泵的输出端与所述蒸汽发生装置的输入端管路连接；

所述冷凝水输送泵还与所述温度监控器连接。

进一步地，水蒸气经由所述蒸汽发生装置送入所述热流体输送管中，然后从所述喷头喷出，通过真空泵控制换热流道内压力，使换热流道内的蒸汽达到饱和状态，使蒸汽的温度在当前饱和状态下实现稳定，通过模具温度反馈给所述冷凝水输送泵，基于所述温度监控器发送温度信号，对冷凝水输送泵的流量进行调节，形成温度－流量联动，从而控制模具升温所需的蒸汽量，进而精确控制模具温度。

进一步地，所述疏水器还与所述冷却器连接，用于将存储的冷凝水送入所述冷却器中。

进一步地，所述冷热流体输送管与所述疏水器之间的管路上设置有阀门，所述冷热流体输送管与所述冷却器之间的管路上设置有阀门，所述蒸汽发生装置与所述冷热流体输送管之间的管路上设置有阀门，所述冷却水输送泵与所述冷热流体输送管之间的管路上设置有阀门。

本发明的有益效果：

模具需要降温时，模具常规降温方式为冷却水与模具发生对流传热，降温速率低，本申请利用水的蒸发给热系数是对流传热系数的5-10倍，降温速率很快，进而对模具达到急冷的目的。

模具需要升温时，通过模具温度与冷凝水输送泵形成温度-流量联动，基于模具的温度控制冷凝水输送泵的流量，近而控制模具升温所需要的蒸汽量，达到急热的效果。

传统模具降温方式出现冷却水在进口温度低，出口温度高，导致模具在水路进口处温度低，水路出口温度高，整体温度不均匀，对产品的品质量有一定影响，本申请通过控制换热流道内水的相变压力一致，从而使模腔内水的蒸发温度一致，整个模具降温均匀，同时，使用真空泵将蒸汽吸走，实现模具持续均匀降温目的。

模具升温时，利用真空泵将换热流道压力控制一致，使蒸汽在整个模腔内温度稳定在该饱和蒸汽压下，从而使模具整体升温均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是模具换热系统原理框图；

图2是本发明提供的模具侧视示意图。

附图标记：1为模具，2为却水循环系统，3为蒸汽循环系统，4为冷热流体输送管，5为喷头，6为换热流道，7为真空泵，8为冷却器，9为冷却水输送泵，10为疏水器，11为冷凝水输送泵，12为蒸汽发生装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

参见图1至图2，一种模具热交换系统，包括：

注塑模具1，生产注塑产品核心部件，脱模前需对熔体进行加热或冷却，模具温度均匀使塑件温度均匀，从而生产出合格塑件；

冷却循环系统2；

所述冷却循环系统2的输出端与模具1的换热流道6的输入端连接，所述冷却循环系统2的输入端与模具1的换热流道6的输出端连接，所述冷却循环系统2用于将冷却水以雾化的状态送入所述换热流道6内对模具1进行降温；

真空泵7，所述真空泵7与模具的换热流道6连接，用于控制模具的换热流道6内的压力；

所述冷却循环系统2包括：冷却器8、冷却水输送泵、喷头5和冷热流体输送管4；

所述冷却器8的输出端与所述冷却水输送泵的进水端管道连接，所述冷却水输送泵的出水端与所述冷热流体输送管4的一端管道连接，所述冷却器8的输入端与所述冷热流体输送管4的另一端管道连接；

所述冷热流体输送管设置于所述换热流道6内，且所述冷热流体输送管4与所述换热流道6的内壁之间留有间距，所述喷头5均匀布置在所述冷热流体输送管4的表面；

所述冷热流体输送管4的两端与所述换热流道6的两端处密封连接。

所述喷头5间隔均匀设置有多组，每组喷头5至少设置有3个，且沿着轴向方向均匀布置在所述冷热流体输送管上。

所述真空泵7与所述换热流道6之间管路连接，且在管路上并列安装有与所述真空泵7联动的温度监控器和压力监控器；

所述温度监控器用于实时检测模具1的温度，并将温度信号发送给所述真空泵7，所述压力监控器用于实时检测所述换热流道6内的压力，并将压力信号发送给所述真空泵7，所述真空泵7接收到温度信号和压力信号后，基于该温度信号和压力信号形成温度－压力联动，基于模具1的温度调控所述换热流道6内的压力和冷却水的流量，从而使雾化冷却水在整个模具1内发生等温相变。

该过程具体是，冷却水经由冷却水输送泵9输送到模具1中，使用真空泵7对换热流道6进行压力控制，使雾化冷却水在整个模具内发生等温相变，吸收模具1热量，通过温度检测器降模具温度反馈给真空泵7，形成温度-压力联动，从而控制换热流道内压力，实现精确控制模具温度。

其中，冷热流体输送管4中的冷却水由喷头5进行雾化，形成雾化冷却水，喷头5水雾对换热流道6表面覆盖角度为360°，如图2所示，对模具1进行降温时，冷热流体输送管上多个喷头同时喷出水雾，雾化冷却水发生相变吸收模具热量，由于相变给热系数远远大于常规对流给热系数，实现对注塑模具急冷的目的，与此同时模具1温度整体均匀降低，达到模具温度均匀的效果，冷却水蒸汽经冷却器8进行降温并储存，通过冷却水输送泵9输送到模具1中形成水雾，形成注塑模具冷却系统闭路循环。

蒸汽循环系统3；

所述蒸汽循环系统3的输出端与模具1的换热流道6的输入端连接，所述蒸汽循环系统3的输入端与模具1的输出端连接，所述蒸汽循环系统3用于向模具1的换热流道6内送入蒸汽，利用蒸汽对模具1进行加热；

对模具1进行降温时，冷却水进入换热流道6内，雾化的状态进行喷射，通过真空泵7控制模具1的换热流道6内的压力，利用水的蒸发和温度相关，进而控制水的相变温度，实现不同压力下不同水的相变温度，用相变热来快速吸收模具1热量，达到急冷的目的；

对模具1进行升温时，水蒸气进入模具1的换热流道6后，利用真空泵7控制模具1的换热流道6内的压力，使水蒸气稳定在蒸汽状态，通过改变进入换热流道6内的蒸汽流量，从而控制模具1温度，进而实现模具1的急热目的。

所述蒸汽循环系统3包括：疏水器10，冷凝水输送泵11，蒸汽发生装置12；

所述蒸汽发生装置12的输出端与所述冷热流体输送管4的一端管路连接，所述冷热流体输送管4的另一端与所述疏水器10的输入端管路连接，所述疏水器10的输出端与所述冷凝水输送泵11的输入端管路连接，所述冷凝水输送泵11的输出端与所述蒸汽发生装置12的输入端管路连接；

所述冷凝水输送泵11还与所述温度监控器连接。

水蒸气经由所述蒸汽发生装置12送入所述热流体输送管中，然后从所述喷头5喷出，通过真空泵7控制换热流道6内压力，使蒸汽稳定在该饱和蒸汽压下的温度，通过模具1温度反馈给所述冷凝水输送泵11，基于所述温度监控器发送温度信号，对冷凝水输送泵11的流量进行调节，形成温度－流量联动，从而控制模具1升温所需的蒸汽量，进而精确控制模具1温度。

该过程具体是，水蒸气经由蒸汽发生装置输送到模具1中，利用喷头将蒸汽喷出，使用真空泵7控制换热流道内压力，使蒸汽稳定在该饱和蒸汽压下的温度，通过模具温度反馈给冷凝水输送泵11，调节冷凝水输送泵11流量，形成温度-流量联动，控制模具1升温所需的蒸汽量，从而精确控制模具1温度。汽液混合物经过疏水器10进行汽液分离后，用冷凝水输送泵11输送到蒸汽发生装置12，通过热流体输送管道将水蒸气输送到模具1中，形成注塑模具加热系统闭路循环。

所述疏水器10还与所述冷却器8连接，用于将存储的冷凝水送入所述冷却器8中。

所述冷热流体输送管4与所述疏水器10之间的管路上设置有阀门，所述冷热流体输送管4与所述冷却器8之间的管路上设置有阀门，所述蒸汽发生装置12与所述冷热流体输送管4之间的管路上设置有阀门，所述冷却水输送泵与所述冷热流体输送管4之间的管路上设置有阀门。

其中，本发明发明点在于，在传统模具换热形式的基础上进行创新，冷却加热系统通过控制换热流道内压力，使水雾汽化，通过真空泵控制模具换热流道内压力，利用水的蒸发和温度相关，进而控制水的相变温度，实现不同压力下不同水的相变温度，用相变热来快速吸收模具热量，达到急冷的目的，在换热流道内控制水的相变压力一致，整个流道内水的相变温度一致，使模具整体温度降温均匀，达到精确控温的目的。

对模具进行升温时，通过真空泵控制模具换热流道内压力，使水蒸气稳定在蒸汽状态，通过温度反馈调节冷凝水输送泵流量，近而控制模具温度，从而更高效与模具进行换热，实现注塑模具急冷急热、精确控温、安全可靠目的，进而达到改善塑件质量,降低生产成本,提高生产效率的多重效果,实现塑件的高效、绿色化生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模具热交换系统，其特征在于，包括：

冷却循环系统；

所述冷却循环系统的输出端与模具的换热流道的输入端连接，所述冷却循环系统的输入端与模具的换热流道的输出端连接，所述冷却循环系统用于将冷却水以雾化的状态送入所述换热流道内对模具进行降温；

所述冷却循环系统包括：冷却器、冷却水输送泵、喷头和冷热流体输送管；

所述冷却器的输出端与所述冷却水输送泵的进水端管道连接，所述冷却水输送泵的出水端与所述冷热流体输送管的一端管道连接，所述冷热流体输送管的另一端与所述冷却器的输入端管道连接；

所述冷热流体输送管设置于所述换热流道内，且所述冷热流体输送管与所述换热流道的内壁之间留有间距，所述喷头均匀布置在所述冷热流体输送管的表面；所述喷头在换热流道的表面覆盖角度为360°；

所述冷热流体输送管的两端与所述换热流道的两端处密封连接；

真空泵，所述真空泵与模具的换热流道连接，用于控制模具的换热流道内的压力；

所述真空泵与所述换热流道之间管路连接，且在管路上并列安装有与所述真空泵联动的温度监控器和压力监控器；

所述温度监控器用于实时检测模具的温度，并将温度信号发送给所述真空泵，所述压力监控器用于实时检测所述换热流道内的压力，并将压力信号发送给所述真空泵，所述真空泵接收到温度信号和压力信号后，基于该温度信号和压力信号形成温度－压力联动，基于模具的温度调控所述换热流道内的压力和冷却水的流量，从而使雾化冷却水在整个模具内发生等温相变；

蒸汽循环系统；

所述蒸汽循环系统的输出端与模具的换热流道的输入端连接，所述蒸汽循环系统的输入端与模具的换热流道的输出端连接，所述蒸汽循环系统用于向模具的换热流道内送入蒸汽，利用蒸汽对模具进行加热；

所述蒸汽循环系统包括：疏水器，冷凝水输送泵，蒸汽发生装置；

所述蒸汽发生装置的输出端与所述冷热流体输送管的一端管路连接，所述冷热流体输送管的另一端与所述疏水器的输入端管路连接，所述疏水器的输出端与所述冷凝水输送泵的输入端管路连接，所述冷凝水输送泵的输出端与所述蒸汽发生装置的输入端管路连接；

所述冷凝水输送泵还与所述温度监控器连接；

对模具进行降温时，冷却水进入模具的换热流道内，以雾化的状态进行喷射，通过真空泵控制模具的换热流道内的压力，利用水的蒸发和温度相关，进而控制水的相变温度，实现在不同压力下控制不同的水的相变温度，用相变热来快速吸收模具热量，达到急冷的目的；

对模具进行升温时，水蒸气进入模具的换热流道后，利用真空泵控制模具的换热流道内的压力，使水蒸气稳定在蒸汽状态，通过改变进入换热流道内的蒸汽流量，从而控制模具温度，进而实现模具的急热目的；

水蒸气经由所述蒸汽发生装置送入所述冷热流体输送管中，然后从所述喷头喷出，通过真空泵控制换热流道内压力，使换热流道内的蒸汽达到饱和状态，使蒸汽的温度在当前饱和状态下实现稳定，通过模具温度反馈给所述冷凝水输送泵，基于所述温度监控器发送温度信号，对冷凝水输送泵的流量进行调节，形成温度－流量联动，从而控制模具升温所需的蒸汽量，进而精确控制模具温度。

2.根据权利要求1所述的模具热交换系统，其特征在于，所述喷头间隔均匀设置有多组，每组喷头至少设置有3个，且沿着轴向方向均匀布置在所述冷热流体输送管上。

3.根据权利要求1所述的模具热交换系统，其特征在于，所述疏水器还与所述冷却器连接，用于将存储的冷凝水送入所述冷却器中。

4.根据权利要求1所述的模具热交换系统，其特征在于，所述冷热流体输送管与所述疏水器之间的管路上设置有阀门，所述冷热流体输送管与所述冷却器之间的管路上设置有阀门，所述蒸汽发生装置与所述冷热流体输送管之间的管路上设置有阀门，所述冷却水输送泵与所述冷热流体输送管之间的管路上设置有阀门。