一种纸浆模塑模具恒温线圈加热装置及其成型模具和设备的制作方法

本实用新型涉及纸浆模塑技术领域，具体涉及一种纸浆模塑模具恒温线圈加热装置及其成型模具和设备。

背景技术：

目前传统纸塑热压成型工位的，是通过成型机(机台为翻转式)自身的工作台加热并传达到模具端。目前传递热源的主要方式有两种：一为高温导热油通过工作台油路传导热量到模具，二为通过分布工作台侧的12或24根电阻丝加热棒来加热模具，这两种加热方式都较为成熟并都在量产中得到验证。

上述传统加热方式，温度来源于机台侧，均是先通过导热元件加热然后再传递到纸浆模塑成型机模具上，在热量交换时存在几个方面的显著缺陷：1.热量传导过程中的损失严重，耗能大，能源浪费直接造成工厂成本增加；2.能量交换过程中偏差值较大，加热不均匀(经过验证偏差高达10摄氏度以上)，从而可能造成产品因温度不同受热程度不同，收缩率不同，产品起皱、断裂、变形较多，成品率较低；3.模具升温时间长，甚至无法达到工艺温度，导致整形机工作效率低。如何克服这些缺陷是本专利需要讨论的重点。

技术实现要素：

针对现有上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种针对现有纸浆模塑产品的成型设备的改造和优化，具体为一种纸浆模塑产品的模具恒温线圈加热装置，能够准确控温，温度偏差控制在+/-2摄氏度以内，降低能耗，升温时间短，使用寿命长。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种纸浆模塑产品的模具恒温线圈加热装置，包括模具加热圈和温控装置，所述模具加热圈安装于模具正反两侧，环绕模穴和/或模芯周围开槽将模具加热圈置于槽内。

所述温控装置，与模具加热圈连接，安装于机台一侧，起温度设定和监控的功能。成型机通过温控元件来控制工作台的加热温度，加热圈通过线组连接集成到成机台内侧。

所述模具加热圈基本结构为加热管，具体结构为已有技术，例如：金属管中放入电热元件，用引出棒导出，在空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉，并在尾部添加用于固定安装的螺纹套筒及密封瓷头。

进一步地，所述模具加热圈置于槽内，上半部分加一u型铜压条贴合模具表面起导热密封作用。

更进一步，模芯通过镶嵌方式装入模板或非镶嵌的整体模芯模板，发热圈在模板上模芯周围开槽，置入发热电阻丝，然后使用热绝缘材料填充(如环氧树脂)。

工作原理：通过温控箱设定加热温度，电流通过模具加热圈中发热管电阻使其温度升高至设定温度同时传导到模芯周边，在热电偶的检测下当温度超过设定值上限时即切断电源，或温度低于设定值下限时间重新恢复电源。发热圈为在模板上模芯周围开槽，置入发热电阻丝后使用热绝缘材料填充，可以使热量向模芯传导，而不会向模具表面传导，避免热量流失。

成型设备连接温控箱，发热圈和模具，通过plc来控制操作(图4)实时显示在成型机控制屏幕上。

(1)模具发热圈回路设计需遵从热平衡要求，模具模穴/模芯周圈温度偏差控制在+/-2摄氏度。不同模具模穴/模芯排布所需的回路设计也不同，故需做热平衡分析。尽可能保障模芯温度均匀，精准可以达到+/-0.5摄氏度。

(2)热压工站上下模板设计总功率为84kw,此时最省时省电，本装置依照最大功率值所设计的线圈，可确保模具从室温上升至工作温度(130摄氏度)所需的时间控制在10min以内，发热管和电阻丝尺寸的设计需依照最大功率值来计算考量。

(3)本专利装置的工作温度在90-150摄氏度，温控箱可设定温度偏差允许值，热电偶提供实时温度检测。

本实用新型还要求保护一种纸浆模塑产品成型模具，使用上述恒温线圈加热装置，在模具上设置多个温度检测单元。所述温度检测单元为热电偶。

本实用新型还要求保护一种纸浆模塑产品成型设备，所述成型设备连接温控箱，控制上述模具恒温线圈加热装置，通过plc控制单元来控制操作，实时显示在成型机控制屏幕上。

本实用新型的纸浆模塑产品成型模具的使用方法，包括以下步骤：

(1)环绕模穴和/或模芯周围开槽将模具加热圈置于槽内,所述模具加热圈可以安装于模具正反两侧；

进一步地，所述模具加热圈置于槽内，上半部分加一u型铜压条贴合模具表面起导热密封作用；

更进一步，模芯通过整体或镶嵌的方式装入模板，发热圈在模板上模芯周围开槽，置入发热电阻丝，然后使用热绝缘材料填充(如环氧树脂)；

(2)在模具上设置多个热电偶，测量模具温度；

(3)设置温控箱，与模具加热圈和热电偶连接，进行温度设定和监控。

在步骤(1)之前还包括热平衡分析步骤，根据热平衡要求进行模具发热圈回路设计。如图1所示，两条模具加热圈相邻的位置需要根据热平衡分析设计贿赂，避免模芯有的部位吸收热量大，而有的部位吸收热量小导致模芯温度不均匀。

通过温控箱设定加热温度，电流通过发热管电阻使其温度升高至设定温度同时传导到模具周边，在热电偶的检测下当温度超过设定值上限时即切断电源，或温度低于设定值下限时间重新恢复电源。尽可能保障模芯温度均匀，周圈温度偏差控制在+/-2摄氏度以内，精准可以达到+/-0.5摄氏度以内。

本实用新型的技术方案的有益效果

采用本实用新型设计的纸浆模塑产品的模具恒温线圈加热装置，传统加热装置相比，具有如下优势：

1、准确控温：模具发热圈回路设计需遵从热平衡要求，周圈温度偏差控制在+/-2摄氏度以内，模芯温度均匀，精准可以达到+/-0.5摄氏度。置入发热电阻丝后使用热绝缘材料填充，可以使热量向模芯传导，而不会向模具表面传导，避免热量流失；温控实时准确，保证纸浆模塑整形模具表面温度一致，从而保证了纸浆模塑产品尺寸稳定性，减少产品裂口、破碎等，提高纸浆模塑产品成品率。

2、降低电耗，传统工作台加热方式设计功率108kw(上下工作台24根发热管)，加热至目标温度时间30min，本实用新型加热装置设计功率84kw,加热至目标温度时间10min,本设计高效节能节电300％以上。

3、本实用新型加热装置依照最大功率值所设计的线圈，可确保模具从室温上升至工作温度(130摄氏度)所需的时间控制在10min。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的模具正面加热圈结构示意图；

图2为本实用新型的模具反面加热圈结构示意图；

图3(1)为本实用新型加热圈结构示意图；

图3(2)为加热管结构示意图；

图4为本实用新型成型设备结构示意图；

附图标记说明:

1-热压下模，2-模具加热圈，3-热电偶，4-接口，5-模芯，6-u型铜压条，7-电阻丝，8-不锈钢壳体，9-模具，10-热电偶接线，11-温控箱，12-操作屏，13-成型机，14-接线装置，15-紧固件，16-不锈钢壳体，17-绝缘氯化镁，18-加热管电阻丝，19-非发热区，20-发热区，21-线组1,2；22-线组3,4,5,6。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

图1和图2所示的纸浆模塑产品的热压下模1正反面，设置恒温线圈加热装置，包括模具加热圈2和温控装置，模具加热圈2安装于模具正反两侧，环绕模穴5周围开槽将模具加热圈2置于槽内，模具加热圈2通过模具两侧的接口与电源连接，热压下模1上设置多个热电偶3测量模芯5周围的温度。模具正反两侧的模具加热圈2的回路可以相同，也可以不同。本实施例中模具正反两侧的回路根据模芯的结构不同。模具加热圈2置于槽内，上半部分加一u型铜压条6贴合模具表面(如图3所示)。模芯5通过整体或镶嵌的方式装入热压下模1的模板，发热圈2为在模板上模芯5周围开槽，发热电阻丝7装入不锈钢壳体8中置入模芯5周围的开槽，上半部分加一u型铜压条6贴合模具表面，然后使用热绝缘材料填充。不同模具模穴/模芯5排布所需的回路设计也不同，故在开槽前需做热平衡分析。模具发热圈2回路设计遵从热平衡要求，模具模穴/模芯5周圈温度偏差控制在+/-2摄氏度以内。

温控箱11与模具加热圈2连接，安装于机台一侧，起温度设定和监控的功能。成型机13通过温控元件来控制工作台的加热温度，加热圈2通过线组1,2(序号21)和线组3,4,5,6(序号22)连接集成到成机台内侧的温控箱11，热电偶3分别通过热电偶接线10连接集成到温控箱11，操作屏12与温控箱11连接。

图4为纸浆模塑成型机13，连接温控箱11，安装有发热圈2和热电偶3的模具9设置于成型机13上，通过plc控制系统来控制操作，实时显示在成型机操作屏12上。

工作时，纸浆模塑成型机13热压工站上下模板设计总功率为84kw，此时最省时省电，可确保模具从室温上升至所需的时间控制在10min左右，通过温控箱11设定加热温度(本实施例设定工作温度为130摄氏度)，电流通过模具加热圈2中发热管电阻7使其温度升高至设定温度同时传导到模芯5周边，在热电偶3的检测下当温度超过设定值上限时即切断电源，或温度低于设定值下限时间重新恢复电源。本实用新型保障模芯温度均匀，周圈温度偏差控制在+/-2摄氏度以内，精准可以达到+/-0.5摄氏度以内。本实用新型温控实时准确，保证纸浆模塑整形模具表面温度一致，从而保证了纸浆模塑产品尺寸稳定性，减少产品裂口、破碎等，提高纸浆模塑产品成品率。降低电耗，高效节能节电300％以上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。