专利名称：模具强力冷却装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于模具技术领域，具体涉及一种模具冷却系统的结构。
背景技术：
注塑件在模具内成型后需要冷却定型才能出模，冷却时间一般需占模塑周期的 80%;由于注塑时每模成型塑件所用的时间很短，通过辐射和模具的传导散失的热量占塑料熔体总热量只有不到10%，因此塑料熔体超过90%的热量都要靠冷却水带走，在工程计算中从安全性方面考虑，应将塑料熔体带给模具的热量视为全部由冷却水带走，因此要提高模塑的生产效率，必须有充足的冷却措施，这里存在着提高产量的巨大潜力；所谓冷却措施， 首先就是要尽量提高冷却系统的功效，在保证塑件质量和成型工艺顺利进行的前提下，尽量缩短冷却时间，不使模具温度逐渐升高以致变得过热，因此要科学分析模具的结构并合理设置冷却系统，使模具成为优良而且是可控的热交换器；其次还要有合理的冷却工艺条件，例如合适的冷却水温和合理的冷却水流量等等；在工程实践中，还有一个很重要的条件往往为设计和生产人员所忽略，因为冷却水的冷却原理主要在于模具体通过流道壁面对冷却水进行的热交换，如果冷却水的流态处于层流状态，则附在流道壁面的流体始终顺着壁面流动，并滞后于中心部位的水流速度，那么处于流道中心的流体将快速从流道中心流过， 很少有可能与壁面直接接触进行热交换，造成流量的极大浪费，整体的热交换效果就相当差；假如在流道壁面已经受热升温的冷却水能够离开壁面，让流道中央相对低温的冷却水替换处于流道壁面相对高温的冷却水，通俗地比喻就如同炒菜，应将热锅中的菜勤加翻搅那样，就能提高整体的换热效果，用一句行话表达就是采用湍流冷却水流能大幅度地提高传热效率，这对于大型注塑模具尤为重要，处理等当可以成倍甚至数倍地提高塑件产出量。有关模具冷却的革新方案甚多，但效果却不甚理想，究其原因大概就是革新者未能从冷却的内在机理上深入分析。例如中国专利号ZL99231720. 7，名称为“模具冷却器”的实用新型专利，公开一种模具冷却器，包括冷却水管，与冷却水管一端连接的双头接头， 以及套在冷却水管另一端的密封套。冷却水管为双通道管结构，使用时，在模具待冷却的部位上开一冷却孔，将此双通道管插入冷却孔中，再使双头接头的进、出水孔分别与进、出水管连接，通过水循环达到使模具局部冷却的目的。这种冷却器用一段双通道管结构插入一冷却孔达到使模具局部冷却的目的，只是用双通道管代替单流道，这种方案的实际效果甚为有限。但是如何使冷却水流处于湍流状态呢？工程中一般用雷诺数作为判定水流状态的参数，根据理论分析并经实践证实，在塑料模冷却系统中，雷诺数取Re=4000 10000为宜，校核公式可用Re=d ν/η ^ 4000 10000，其中，d为流道直径或流道当量直径(m)、ν为水流速度(m/s)、n为水流运动粘度(m2/s)，由公式可见，加大流道直径，或提高水流速度，或减低水流运动粘度，都能有效地提高雷诺数，但是减低水流运动粘度受到冷却水温的限制， 机动性小；加大流道直径为模具设计时所确定，后期难以改变；利用控制水流速度以改变雷诺数，相对比较主动。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题是，克服现有技术模具冷却效率低的缺陷，提供一种利用改变冷却水流态以大幅提高冷却水传热系数，从而可大幅度提高模具产出率的模具冷却装置。本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的一种模具强力冷却装置，包括模具冷却水流道、水泵和控制装置，其特征是，所述水泵为可调速的水泵；所述控制装置由水温检测装置、流量计、压力检测装置、微处理器及电气控制装置组成，水温检测装置分别安装在冷却水流道的进口端和出口端两处，流量计串接在水泵入口之前的流道中，压力检测装置分别并接在冷却水流道的进口端和出口端两处；水温检测装置、流量计、压力检测装置的检测输出端及电气控制装置的控制输入端分别与微处理器的相应端口连接。在流道直径确定的前提下，对水温进行检测并折算得出水流运动粘度，例如当测得水温为30°C 时，折算得知水的运动粘度为0. 8m2/s ；将这些检测得知的数据传送至微处理器，进而自动控制流道中水流速度以控制流体的流态，使之符合Re=4000 10000的要求。例如当水温为23°C、流道直径为Ilmm时，若水流速度在0. 3m/s以下，则水流为层流状态，当提高水流速度，水流状态逐渐由层流经过不稳定的过渡流状态演变为稳定的湍流状态，湍流态水的传热系数相当高，可以达到层流态水的传热系数的3 5倍。通过检测冷却水的水温、水压和流量，可由微处理器自动换算得出冷却水的流速和流态，继而通过对水泵转速的调节对流道中冷却水流速进行调节；因为水泵入口的管道直径一般取大于水泵出口流道直径，水泵入口之前的水流流态为相对稳定的层流态，所以将流量计串接在水泵入口之前的流道中有利于较准确测定流速。作为优选，所述水泵的额定流量L > 7854d(m3/s),其中d为冷却水流道的直径或当量直径。当冷却水温为20°C时，水的运动粘度η为lm2/s，为了使流体的流态处于湍流态， 取dv/n 彡 10000dv 彡 10000η又因为流道中水流量L= ( π /4) d2v= ( π /4) ddv ^ ( π /4) d (10000η) =7854d (m3/s)按上式选定的水泵能够保证流道中冷却水流态可以在需要时调节处于湍流态。当水温升高时，η减低，L也减低，按上式选择水泵额定流量同样能适应要求。作为优选，所述水泵由与其转轴连接的电机带动，所述电机为调速电机。调速电机例如步进电机的调速非常方便，用可调速的电机带动水泵和对水泵转轴进行调速，因水泵的压力和流量对转速的变化十分敏感，所以利用对水泵转轴进行调速对流水速度的调节十分有效。作为优选，所述冷却水流道为串并联方式构成，所述串并联方式为在模具体及模具型芯中设置一批独立的冷却水流道，然后将该批流道分为若干组，将各组中的流道串联连通，最后将各组流道并联连通。优选串并联方式连接有利于模具的各部位温度均衡或优选控制浇口、内型芯、塑件厚壁部位等关键部位的模温。由于冷却装置的效率高，所以总用电量比现有冷却水泵所消耗的用电量少得多，尤其可以使注塑机的产出率大幅提高，所以总用电量及单件塑件耗电量能够大幅降低。本实用新型的有益效果是1、有效改善冷却水流态，有效提高冷却效率；2、显著提高模具产出量，显著降低生产成本。
图1是本实用新型一种实施例的原理示意图；图2是本实用新型的另一种实施例原理示意图。图中，冷却水流道1 ；进口端11 ；和出口端12 ；水泵2 ；水温检测装置31 ；流量计 32 ；压力检测装置33 ；冷却水源5 ；模具体6。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方案对本实用新型作进一步描述。实施例1 如图1所示，一种模具强力冷却装置，包括设在模具体6中的冷却水流道1、水泵2和控制装置，水泵为可调速的水泵，水泵电机为步进电机；所述控制装置由水温检测装置31、流量计32、压力检测装置33、微处理器及电气控制装置组成，水温检测装置分别安装在冷却水流道的进口端11和出口端12两处，流量计32串接在水泵入口之前的流道中，压力检测装置33分别并接在冷却水流道的进口端和出口端两处；水温检测装置31、流量计32、压力检测装置33的检测输出端及电气控制装置的控制输入端分别与微处理器的相应端口连接。水泵的额定流量L ^ 7854d(m3/s)，其中d为冷却水流道的直径或当量直径。冷却水流道为串联方式构成。根据经验一般选取冷却水流道出口部位温度比进口部位温度高3°C左右，如果超过3°C，则水温检测装置检测到出水温度超常，微处理器根据流量计和压力检测装置的检测值综合判断冷却水流态，发出指令提高水泵电机的转速，以提高流体的Re数；如果进出口流体温差小于3°C，微处理器发出指令降低水泵电机的转速，以减低流体的Re数，微处理器动态控制冷却水流道出口部位温度与进口部位温度的温差在3°C左右；甚至还可以根据水温变化的趋势提前干预，以抵消模具升、降温惯性冲击，减低水温振荡的幅值，进一步提高同一批塑件质量，包括成型收缩率的稳定均衡性。实施例2 如图2所示，冷却水流道为串并联方式构成，串并联方式为在模具体及模具型芯中设置一批独立的冷却水流道，然后将该批流道分为A、B两组，将各组中的流道分别串联连通，最后将A、B两组流道并联连通，其余同实施例1。例图中箭头所示为冷却水流动方向。
权利要求1.一种模具强力冷却装置，包括模具冷却水流道、水泵和控制装置，其特征是，所述水泵为可调速的水泵；所述控制装置由水温检测装置、流量计、压力检测装置、微处理器及电气控制装置组成，水温检测装置分别安装在冷却水流道的进口端和出口端两处，流量计串接在水泵入口之前的流道中，压力检测装置分别并接在冷却水流道的进口端和出口端两处；水温检测装置、流量计、压力检测装置的检测输出端及电气控制装置的控制输入端分别与微处理器的相应端口连接。
2.根据权利要求1所述的模具强力冷却装置，其特征是，所述水泵的额定流量 L彡7854d(m3/s),其中d为冷却水流道的直径或当量直径。
3.根据权利要求1或2所述的模具强力冷却装置，其特征是，所述水泵由与其转轴连接的电机带动，所述电机为调速电机。
4.根据权利要求1或2所述的模具强力冷却装置，其特征是，所述冷却水流道为串并联方式构成，所述串并联方式为在模具体及模具型芯中设置一批独立的冷却水流道，然后将该批流道分为若干组，将各组中的流道串联连通，最后将各组流道并联连通。
专利摘要本实用新型公开一种模具强力冷却装置，克服模具冷却效率低的缺陷，提供用改变冷却水流态以大幅提高冷却水传热系数、可提高模具产出率的冷却装置，包括模具冷却水流道、水泵和控制装置，水泵为可调速水泵；控制装置由水温检测装置、流量计、压力检测装置、微处理器及电气控制装置组成，水温检测装置分别安装在冷却水流道的进口端和出口端两处，流量计串接在水泵入口之前的流道中，压力检测装置分别并接在冷却水流道的进口端和出口端两处；水温检测装置、流量计、压力检测装置的检测输出端及电气控制装置的控制输入端分别与微处理器的相应端口连接。本实用新型改善冷却水流态，提高冷却效率；提高模具产出量，减低型腔渗水风险，提高塑件质量。
文档编号B29C33/04GK202006533SQ20112013283
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者柳学信 申请人:杭州飞尔达精密模具有限公司