CN100532065C - 水辅成型水液压比例系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水辅成型水液压比例系统。它是在电机驱动的水液压泵出口依次连接压力控制阀,换向阀和喷嘴,压力控制阀和换向阀之间还可以用增压器实现增压,压力控制阀和水液压泵之间还可以接蓄能器实现节能,压力传感器反馈压力到压力控制器形成闭环控制,压力控制器接收计算机给出的注射压力指令信号控制压力控制阀,进而控制注射压力,温度传感器反馈温控水箱及注射水温到水温控制器,控制加热器闭环调节水温,通过水液压比例系统产生的温度、压力受控的注射水经喷嘴注入模具型腔内的塑料熔体中,进行中空塑料制品的水辅助注射成型。该发明用于水辅助塑料注射成型,是水辅成型技术的关键、核心设备,是进行高质量的水辅成型生产的基础。
Description
技术领域
本发明涉及塑料中空注射成型生产设备,尤其是涉及一种水辅成型水液压比例系统。
背景技术
在注塑工业领域中,水辅助注射成型技术是近几年才发展起来的一项新型技术,与气体辅助注射成型技术同属于流体辅助注塑技术。相比经过十几年发展已较为成熟的气辅注塑技术而言,水辅成型技术还处于起步阶段,但是水介质相对于气体具有不可压缩性、高热传导率、高比热容等优点,使得水辅成型比气辅成型拥有更短的冷却时间和成型周期、更高的产品质量(内表面光滑、厚度均匀等)、更低的生产成本和更高的生产效率等优势。然而,由于受到相关装备技术的限制,主要是水液压比例控制技术、水液压元件、提供间歇的高压大流量注射水的系统技术的限制,目前在国外主要应用气动增压系统对水加压来提供所需的注射水,经过二次能力转换以及气体本身压缩性的局限,系统效率低、设备庞大笨重,与水辅成型生产能力相关的压力和流量技术指标相对处于较低的水平。而且,水辅成型装备技术在国内还是空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水辅成型水液压比例系统,由水液压系统产生间歇的高压大流量注射水注入模具型腔进行中空成型和冷却,经注射水压力控制系统和水温控制系统控制,实现注射压力水温的实时控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
方案1:
包括温控水箱、水箱温度传感器、加热器、水温控制器、水温控制指令、过滤器、电机、水液压泵、卸荷溢流阀、蓄能器、电磁比例减压阀、二位二通电磁换向阀、注射水温传感器、喷嘴、模具、压力传感器、压力控制器和注射压力控制指令;由电机驱动的水液压泵的入口经过滤器接温控水箱,水液压泵的出口接卸荷溢流阀的入口,卸荷溢流阀的出口接回温控水箱,卸荷溢流阀的单向阀出口及液控口连接蓄能器和电磁比例减压阀的入口,电磁比例减压阀的出口接二位二通电磁换向阀的入口,电磁比例减压阀和二位二通电磁换向阀之间接压力传感器,二位二通电磁换向阀的出口接喷嘴,两者之间接有注射水温传感器,反馈注射水的温度到水温控制器的输入端,水箱温度传感器装入温控水箱,传出的电信号接到水温控制器输入端,水温控制器接收水温控制指令,水温控制器的输出端接加热器并按水温控制指令对温控水箱的水温进行调节,压力传感器反馈电磁比例减压阀出口的压力并将电信号连接到压力控制器的输入端,压力控制器接收注射压力控制指令,压力控制器的输出端接电磁比例减压阀的比例电磁铁,控制电磁比例减压阀出口的压力,也就是注射水的压力,喷嘴注射按水温控制指令和注射压力控制指令控制温度和压力的水进入模具型腔内,作用于塑料熔体,进行中空塑料制品水辅助注射成型。
方案2:
包括温控水箱、水箱温度传感器、加热器、水温控制器、水温控制指令、过滤器、电机、水液压泵、卸荷溢流阀、蓄能器、二位二通电磁换向阀、注射水温传感器、喷嘴、模具、压力传感器、压力控制器、注射压力控制指令、液控比例减压阀、液控压力调节桥路液阻和二位二通电磁比例换向节流阀;由电机驱动的水液压泵的入口经过滤器接温控水箱,水液压泵的出口接卸荷溢流阀的入口,卸荷溢流阀的出口接回温控水箱,卸荷溢流阀的单向阀出口及液控口连接蓄能器和液控比例减压阀的入口,液控比例减压阀的出口接二位二通电磁换向阀的入口,液控比例减压阀和二位二通电磁换向阀之间接压力传感器,二位二通电磁换向阀的出口接喷嘴,两者之间接有注射水温传感器,反馈注射水的温度到水温控制器的输入端,水箱温度传感器装入温控水箱,传出的电信号接到水温控制器输入端,水温控制器接收水温控制指令,水温控制器的输出端接加热器并按水温控制指令对温控水箱的水温进行调节,压力传感器反馈液控比例减压阀出口的压力并将电信号连接到压力控制器的输入端,压力控制器接收注射压力控制指令,压力控制器的输出端接二位二通电磁比例换向节流阀的比例电磁铁,控制二位二通电磁比例换向节流阀的开度,液控压力调节桥路液阻的一端接水液压泵的出口,另一端接二位二通电磁比例换向节流阀的入口,二位二通电磁比例换向节流阀的出口接回温控水箱,液控压力调节桥路液阻与二位二通电磁比例换向节流阀组成了B型半桥,两者之间引出控制压力接液控比例减压阀的液控口,喷嘴注射按水温控制指令和注射压力控制指令控制温度和压力的水进入模具型腔内,作用于塑料熔体,进行中空塑料制品水辅助注射成型。
方案3:
包括温控水箱、水箱温度传感器、加热器、水温控制器、水温控制指令、过滤器、电机、水液压泵、卸荷溢流阀、蓄能器、二位二通电磁换向阀、注射水温传感器、喷嘴、模具、压力传感器、压力控制器、注射压力控制指令、液控比例减压阀和液控压力调节阀;由电机驱动的水液压泵的入口经过滤器接温控水箱,水液压泵的出口接卸荷溢流的入口,卸荷溢流阀的出口接回温控水箱,卸荷溢流阀的单向阀出口及液控口连接蓄能器和液控比例减压阀的入口,液控比例减压阀的出口接二位二通电磁换向阀的入口,液控比例减压阀和二位二通电磁换向阀之间接压力传感器,二位二通电磁换向阀的出口接喷嘴,两者之间接有注射水温传感器,反馈注射水的温度到水温控制器的输入端,水箱温度传感器装入温控水箱,传出的电信号接到水温控制器输入端,水温控制器接收水温控制指令,水温控制器的输出端接加热器并按水温控制指对温控水箱的水温进行调节,压力传感器反馈液控比例减压阀出口的压力并将电信号连接到压力控制器的输入端,压力控制器接收注射压力控制指令,压力控制器的输出端接液控压力调节阀的比例电磁铁,控制液控压力调节阀的入口压力,即液控比例减压阀的液控口压力,液控压力调节阀的入口接水液压泵的出口和液控比例减压阀的液控口,液控压力调节阀的出口接回温控水箱,喷嘴注射按水温控制指令和注射压力控制指令控制温度和压力的水进入模具型腔内,作用于塑料熔体,进行中空塑料制品水辅助注射成型。
方案4:
包括温控水箱、水箱温度传感器、加热器、水温控制器、水温控制指令、过滤器、水液压泵、二位二通电磁换向阀、注射水温传感器、喷嘴、模具、压力传感器、压力控制器、注射压力控制指令、调速电机、单向阀、二位四通电磁换向阀、增压缸、手动开关截止阀、单向截止阀、泵出口压力调节阀和水箱;水液压泵、调速电机、单向阀组成的泵源组有两套或多套,都是由调速电机驱动的水液压泵的入口经过滤器接水箱,水液压泵的出口接二位四通电磁换向阀的P口、泵出口压力调节阀的入口和压力传感器,泵出口压力调节阀的出口接回水箱,二位四通电磁换向阀的A、B、T口分别接增压缸第一低压腔、增压缸第二低压腔和水箱,增压缸的增压缸高压腔接压力传感器、二位二通电磁换向阀入口和单向截止阀出口,单向截止阀的入口经过滤器接温控水箱,温控水箱还接有控制加、排水的手动开关截止阀,二位二通电磁换向阀的出口接喷嘴,两者之间接有注射水温传感器,反馈注射水的温度到水温控制器的输入端,水箱温度传感器装入温控水箱,传出的电信号接到水温控制器输入端,水温控制器接收水温控制指令,水温控制器的输出端接加热器并按水温控制指令对温控水箱的水温进行调节,压力传感器反馈增压缸的高压腔输出压力和泵出口压力调节阀的入口压力并将转化输出的电信号连接到压力控制器的输入端,压力控制器接收注射压力控制指令,压力控制器的输出端接泵出口压力调节阀的比例电磁铁,控制泵出口压力调节阀的入口压力,喷嘴注射按水温控制指令和注射压力控制指令控制温度和压力的水进入模具型腔内,作用于塑料熔体,进行中空塑料制品水辅助注射成型。
方案5:
包括温控水箱、水箱温度传感器、加热器、水温控制器、水温控制指令、过滤器、电机、水液压泵、蓄能器、二位二通电磁换向阀、注射水温传感器、喷嘴、模具、压力传感器、压力控制器、注射压力控制指令、单向阀、增压缸、手动开关截止阀、单向截止阀、水箱、二位三通电磁换向阀、泵出口安全阀、大液阻、背压调节阀和注射压力安全阀;由电机驱动的水液压泵的入口经过滤器接水箱,水液压泵的出口接一个单向阀和泵出口安全阀的入口,泵出口安全阀的出口接回水箱,单向阀的出口再接一个单向阀,两单向阀之间接大液阻和二位二通电磁换向阀的一个口,大液阻和二位二通电磁换向阀的另一个口互相连接起来,并与背压调节阀的入口、压力传感器和增压缸第二低压腔连接,背压调节阀的出口接回水箱,第二个单向阀的出口与二位三通电磁换向阀的P口、蓄能器和压力传感器连接,二位三通电磁换向阀的A、T口分别接增压缸第一低压腔和水箱,增压缸的增压缸高压腔接二位二通电磁换向阀入口和单向截止阀出口,单向截止阀的入口经过滤器接温控水箱,温控水箱还接有控制加、排水的手动开关截止阀,二位二通电磁换向阀的出口接喷嘴,两者之间接注射压力安全阀的入口、压力传感器和注射水温传感器,注射压力安全阀的出口接回温控水箱,注射水温传感器以电信号形式反馈注射水的温度到水温控制器的输入端,水箱温度传感器装入温控水箱,传出的电信号接到水温控制器输入端,水温控制器接收水温控制指令,水温控制器的输出端接加热器并按水温控制指令对温控水箱的水温进行调节,压力传感器反馈蓄能器压力、背压调节阀的入口压力和增压缸的高压腔输出压力并将转化输出的电信号连接到压力控制器的输入端,压力控制器接收注射压力控制指令,压力控制器的输出端接背压调节阀的比例电磁铁,控制背压调节阀的入口压力,喷嘴注射按水温控制指令和注射压力控制指令控制温度和压力的水进入模具型腔内,作用于塑料熔体,进行中空塑料制品水辅助注射成型。
本发明通过水液压系统产生的高压水注入塑料成型模具型腔进行中空成型和冷却,通过压力控制系统进行注射水压力的反馈闭环控制,同时控制注射水温度,以提高成型能力和产品质量。该水液压系统的输出注射水压力控制信号由注塑系统控制指令给出,可以实现精确的压力实时计算机控制。
本发明的水液压比例系统提供一定压力、流量的注射水,是水辅成型技术的主要系统设备之一,根据注水要求的短时流量较大,其余工作时间流量较小的间歇工作特征,为节能降耗、降低设备成本,以及降低对水液压元件性能要求,尤其是水液压泵和比例压力控制阀,采用由蓄能器蓄能、保压和瞬间释放大流量水注射的方法。水液压系统可以由电机、水液压定量泵、过滤器、水箱、卸荷溢流阀、蓄能器、二位二通电磁换向阀、水液压比例减压阀、喷嘴等组成,工作间歇阶段蓄能器补水蓄能,工作注水阶段需要蓄能器向系统补能,提供瞬间大流量高压注射水流,同时通过比例减压阀调节注射水压力。压力传感器检测喷嘴附近的注射压力,反馈到比例减压阀控制放大器形成闭环控制。注塑系统提供指令信号,即压力时间控制信号到减压阀控制器,实现注水压力的计算机控制。
本发明的水液压系统也可以采用变频电机和定量泵的方法,同样实现节能效果。水液压系统可以由多组变频电机和水液压泵满足注射流量需求,其他部分由水箱、过滤器、二位二通电磁换向阀、单向阀、比例溢流阀、增压缸及高置水箱、喷嘴等组成。使用两套低压等级的普通水液压定量泵即可提供一般生产所需的流量,实现稳定可靠的系统性能,并且对水液压元件的性能要求可以大大降低。应用变频调速电机,实现对短时间大流量工况和小流量工作间歇阶段的调节,以达到节能降耗的目的。系统压力由增压缸增压,高置水箱可以向增压缸的增压腔补水,同时,注射水温度控制系统只需检测控制高置水箱的水温,更容易达到注水温度实时控制的目标。注射水压力通过双泵出口处的比例溢流阀调节,实际调节增压缸低压腔压力。压力传感器检测增压缸高压腔以及比例溢流阀入口压力并反馈到比例溢流阀控制放大器实现闭环控制,压力时间控制信号由注塑系统指令信号提供,实现注水压力的计算机实时控制。
本发明的水液压比例系统采用增压缸和蓄能器结合的压力控制,针对水辅成型过程短时间快速升压大流量注射与高压小流量保压冷却的间歇工作特征,通过压差控制方法可以实现蓄能器压力控制。水液压比例系统可以由电机、水液压泵、水箱、过滤器、卸荷溢流阀、二位二通及二位三通电磁换向阀、蓄能器、增压缸、高置水箱、单向阀、喷嘴、比例溢流阀等组成。增压缸两低压腔分别连接蓄能器与水液压泵出口,通过电磁换向阀进行切换。在工作间歇阶段,水液压泵向蓄能器补水蓄能,注水工作阶段蓄能器向增压缸一低压腔大流量供流释能,另一低压腔连接至比例溢流阀入口,由比例溢流阀调节背压。增压缸高压腔得到按增压比倍数于增压缸两低压腔压差的压力,这样,通过调节比例溢流阀适应蓄能器压力变化与注射水压力控制信号,可以得到注水压力按给定控制信号变化,解决了蓄能器释能压力迅速下降与大流量升压注射的压力变化矛盾。压力传感器检测增压缸增压腔压力,即喷嘴附近压力,比例溢流阀入口压力以及蓄能器压力,反馈到背压控制单元实现压差闭环控制,压力时间控制信号由注塑系统指令信号提供,实现注水压力的计算机实时控制。同时,注射水温控制系统只需要检测控制高置水箱的水温即可达到注水温度实时控制的目标。该系统可以最好的达到节能降耗和降低装机容量、水液压元件成本及性能要求的目标。
本发明具有的有益效果是:
(1)使用水液压泵直接将水加压进行注射,相比气体二次加压,具有效率高、动态性能好、生产成本低、节能降耗等技术优势。使用水介质的水辅成型技术相比气辅成型技术冷却快、生产效率高、成本低、制品质量高。
(2)使用蓄能器的水液压系统在水辅成型注射时短时间实现大流量注水,保压冷却及其他工作阶段间歇小流量的工况下具有节能降耗、降低水液压泵流量规格、降低设备成本等优点。
(3)使用增压缸获得高注射压力,降低水液压泵和阀的压力规格要求,降低了水液压传动系统的工作压力,运行更加平稳可靠,提高了设备的使用寿命。
(4)使用两组或多组调速电机改变转速调节水液压泵输出流量的方法,具有节能降耗的优点。
(5)水液压系统使用水作为传动介质,压力响应更快,具有更大的系统刚度。压力传感器检测压力并反馈到压力控制器,实现压力闭环控制,具有较高的压力实时控制精度。
(6)水温控制系统通过温度传感器检测温控水箱温度及注射水温并反馈到水温控制器形成闭环实时控制,特别是采用了温控水箱向增压缸高压腔补水,注射水与水液压系统传动介质隔离,削弱了液压系统介质温度波动对注射水温的影响,具有更高的温度控制精度。
用水液压系统对水直接加压进行注射,可以实现高效率的塑料制品生产,且制品内表面光滑、厚度均匀,质量高而生产成本低。
附图说明
图1是水液压比例系统的第一个实施例;
图2是水液压比例系统的第二个实施例;
图3是水液压比例系统的第三个实施例;
图4是水液压比例系统的第四个实施例;
图5是水液压比例系统的第五个实施例。
图中:1.温控水箱,2.水箱温度传感器,3.加热器,4.水温控制器,5.水温控制指令,6.过滤器,7.电机,8.水液压泵,9.卸荷溢流阀,10.蓄能器,11.电磁比例减压阀,12.二位二通电磁换向阀,13.注射水温传感器,14.喷嘴,15.模具,15-A.塑料熔体,16.压力传感器,17.压力控制器,18.注射压力控制指令,19.液控比例减压阀,20.液控压力调节桥路液阻,21.二位二通电磁比例换向节流阀,22.液控压力调节阀,23.调速电机,24.单向阀,25.二位四通电磁换向阀,26.增压缸,26-A.增压缸第一低压腔,26-B.增压缸第二低压腔,26-C.增压缸高压腔,27.手动开关截止阀,28.单向截止阀,29.泵出口压力调节阀,30.水箱,31.二位三通电磁换向阀,32.泵出口安全阀,33.大液阻,34.背压调节阀,35.注射压力安全阀
具体实施方式
水辅助注射成型过程包括1)水液压系统升压至注水起始压力;2)注水开始前的起始压力保持阶段;3)水注射过程,注射水压力按注射压力控制指令18的压力曲线上升至高压;4)高压保压冷却阶段,小流量注水补偿塑料熔体的冷却收缩;5)降压,排水;6)退模,工作间歇。
参照图1,水辅成型水液压比例系统的第一个实施例,包括温控水箱1、水箱温度传感器2、加热器3、水温控制器4、水温控制指令5、过滤器6、电机7、水液压泵8、卸荷溢流阀9、蓄能器10、电磁比例减压阀11、二位二通电磁换向阀12、注射水温传感器13、喷嘴14、模具15、压力传感器16、压力控制器17、注射压力控制指令18(由计算机给出)。由电机7驱动的水液压泵8的入口经过滤器6接温控水箱1,水液压泵8的出口接卸荷溢流阀9的入口,卸荷溢流阀9的出口接回温控水箱1,卸荷溢流阀9的单向阀出口及液控口连接蓄能器10和电磁比例减压阀11的入口,电磁比例减压阀11的出口接二位二通电磁换向阀12的入口,卸荷溢流阀9对水液压泵8实现自动卸荷和自动升压,使蓄能器10保持所需的压力范围。在工作间歇阶段蓄能器10蓄能,注水开始时二位二通电磁换向阀12上电打开,蓄能器10向系统提供大流量的注射水,同时通过电磁比例减压阀11减压并控制其出口压力。电磁比例减压阀11和二位二通电磁换向阀12之间接压力传感器16,二位二通电磁换向阀12的出口接喷嘴14,两者之间接有注射水温传感器13,反馈注射水的温度到水温控制器4的输入端,水箱温度传感器2装入温控水箱1,传出的电信号接到水温控制器4输入端,水温控制器4接收水温控制指令5,水温控制器4的输出端接加热器3并按水温控制指令5对温控水箱1的水温进行调节。压力传感器16检测电磁比例减压阀11出口的压力,即喷嘴14附近的注射水压力,并反馈到压力控制器17形成闭环控制,压力控制器17接收注射压力控制指令18,输出端接电磁比例减压阀11的比例电磁铁,这样,电磁比例减压阀11就在压力控制器17的控制下使其出口压力按注射压力控制指令18变化,实现注射水压力的实时控制。按水温控制指令5和注射压力控制指令18控制温度和压力的水经喷嘴14注射进入模具15型腔内,作用于塑料熔体15-A,进行中空塑料制品水辅助注射成型。由于系统应用了蓄能器10,使系统适应水辅成型的间歇工作特性,具有节能效果,并且水液压泵8可以是小流量的定量泵。参照图2,水辅成型水液压比例系统的第二个实施例,与图1所示的第一个实施例相似,两者的不同之处在于,图2所示的实施例中以液控比例减压阀19、液控压力调节桥路液阻20和二位二通电磁比例换向节流阀21替代第一个实施例中的电磁比例减压阀11,液控压力调节桥路液阻20与二位二通电磁比例换向节流阀21组成了B型半桥,两者之间引出的半桥输出压力接液控比例减压阀19的液控口,由压力控制器17控制二位二通电磁比例换向节流阀21的开度,改变半桥的输出控制压力,进而控制液控比例减压阀19的出口压力。参照图3,水辅成型水液压比例系统的第三个实施例,也与图1所示的第一个实施例相似,两者的不同之处在于,图3所示的实施例中以液控比例减压阀19和液控压力调节阀22替代第一个实施例中的电磁比例减压阀11,控制液控压力调节阀22的入口与水液压泵8的出口和液控比例减压阀19的液控口相连,压力控制器17的输出端接液控压力调节阀22的比例电磁铁,控制液控压力调节阀22的入口压力,同样可以起到调节液控比例减压阀19的液控压力的作用,进而控制液控比例减压阀19的出口压力。
参照图4,水辅成型水液压比例系统的第四个实施例,包括温控水箱1、水箱温度传感器2、加热器3、水温控制器4、水温控制指令5、过滤器6、水液压泵8、二位二通电磁换向阀12、注射水温传感器13、喷嘴14、模具15、压力传感器16、压力控制器17、注射压力控制指令18、调速电机23、单向阀24、二位四通电磁换向阀25、增压缸26、手动开关截止阀27、单向截止阀28、泵出口压力调节阀29、水箱30。水液压泵8、调速电机23、单向阀24组成的泵源组有两套或多套,水液压泵8都是由调速电机23驱动,转速可调,对应其输出流量可调。水液压泵8的入口经过滤器6接水箱30,出口接二位四通电磁换向阀25的P口、泵出口压力调节阀29的入口和压力传感器16,泵出口压力调节阀29的出口接回水箱30,二位四通电磁换向阀25的A、B、T口分别接增压缸第一低压腔26-A、增压缸第二低压腔26-B和水箱30,增压缸26的增压缸高压腔26-C接压力传感器16、二位二通电磁换向阀12入口和单向截止阀28出口,单向截止阀28的入口经过滤器6接温控水箱1,温控水箱1还接有手动开关截止阀27,当温控水箱1水量不足时,可以打开手动开关截止阀27向温控水箱1加水,当温控水箱1需要向外排水时,也可以打开手动开关截止阀27,使温控水箱1里的水经手动开关截止阀27排出。压力传感器16检测增压缸26的高压腔输出压力和泵出口压力调节阀29的入口压力,并反馈到压力控制器17形成闭环控制,压力控制器17接收注射压力控制指令18,输出端接泵出口压力调节阀29的比例电磁铁,控制泵出口压力调节阀29的入口压力按注射压力控制指令18变化,实现注射水压力的实时控制。在间歇工作过程中,通过调速电机23调节,使水液压泵8处于适当的小流量工作状态。在注水开始前的起始压力保持阶段,通过变频调速增大水液压泵8的输出流量至所需注射水流量,二位二通电磁换向阀12上电打开后进入水注射过程,注射水的温度、压力按水温控制指令5和注射压力控制指令18实时控制,注射水经喷嘴14注射进入模具15型腔内,作用于塑料熔体15-A,进行中空塑料制品水辅助注射成型。注射水压力是在泵出口压力调节阀29调节下经增压缸26增压得到的,采用增压缸26增压的方法降低了对水液压泵8的压力规格要求,同时使水液压系统工作更加稳定可靠,延长使用寿命。水注射过程结束后进入高压保压冷却阶段,此时可以调速降低水液压泵8的输出流量至所需的保压补水流量。降压、排水后,在退模和其他工作间歇阶段,二位四通电磁换向阀25上电切换可以使增压缸26回推。第四实施例中对温控水箱1的水温控制与第一、二、三实施例基本相同,只是温控水箱1提供注射水与水箱30提供水液压系统传动介质相互隔离,削弱了液压系统传动介质温度波动对注射水温度的影响,提高了注射水温的稳定性,可以实现更加精确的注射水温实时控制。第四实施例的注射水流量调节由调速电机23变频调速实现,克服了水液压变量泵技术不成熟的困难,达到降低能耗、节约能源的效果。
参照图5,水辅成型水液压比例系统的第五个实施例,包括温控水箱1、水箱温度传感器2、加热器3、水温控制器4、水温控制指令5、过滤器6、电机7、水液压泵8、蓄能器10、二位二通电磁换向阀12、注射水温传感器13、喷嘴14、模具15、压力传感器16、压力控制器17、注射压力控制指令18、单向阀24、增压缸26、手动开关截止阀27、单向截止阀28、水箱30、二位三通电磁换向阀31、泵出口安全阀32、大液阻33、背压调节阀34、注射压力安全阀35。由电机7驱动的水液压泵8的入口经过滤器6接水箱30,水液压泵8的出口接一个单向阀24和泵出口安全阀32的入口,泵出口安全阀32的出口接回水箱30,单向阀24的出口再接一个单向阀24,两单向阀之间接大液阻33和二位二通电磁换向阀12的一个口,大液阻33和二位二通电磁换向阀12的另一个口互相连接起来,并与背压调节阀34的入口、压力传感器16和增压缸第二低压腔26-B连接,背压调节阀34的出口接回水箱30,第二个单向阀24的出口与二位三通电磁换向阀31的P口、蓄能器10和压力传感器16连接,二位三通电磁换向阀31的A、T口分别接增压缸第一低压腔26-A和水箱30,增压缸26的增压缸高压腔26-C接二位二通电磁换向阀12入口和单向截止阀28出口,单向截止阀28的入口经过滤器6接温控水箱1,温控水箱1还接有控制加、排水的手动开关截止阀27,二位二通电磁换向阀12的出口接喷嘴14,两者之间接注射压力安全阀35的入口、压力传感器16和注射水温传感器13,注射压力安全阀35的出口接回温控水箱1。压力传感器16检测蓄能器10压力、背压调节阀34的入口压力和增压缸26的高压腔输出压力,并反馈到压力控制器17形成闭环控制,压力控制器17接收注射压力控制指令18,输出端接背压调节阀34的比例电磁铁,控制背压调节阀34的入口压力按注射压力控制指令18变化,实现注射水压力的实时控制。在这里,设蓄能器10的压力为pA,背压调节阀34的入口压力为pP,注射压力控制指令18对应实时压力为pC,压力控制器17按式pP=pA-pC/α控制背压调节阀34,式中α为增压缸26的增压比。喷嘴14注射按水温控制指令5和注射压力控制指令18控制温度和压力的水进入模具15的型腔内,作用于塑料熔体15-A,进行中空塑料制品水辅助注射成型。注射压力安全阀35保障喷嘴14处的注射压力不超过安全压力设定值,具有更好的安全性。
第五实施例的系统降低了对水液压泵8的压力、流量规格要求,可以使用小流量低压定量水液压泵。蓄能器10可以在水注射过程中向增压缸第一低压腔26-A大流量供水,增压缸第二低压腔26-B的压力由背压调节阀34调节,压力控制器17由注射压力控制指令18给出控制信号,背压调节阀34入口压力pP、蓄能器10压力pA、增压缸26的高压腔压力即水注射压力pL反馈到压力控制器17,闭环控制喷嘴14处的水注射压力。增压缸第一低压腔26-A通过二位三通电磁换向阀31连接蓄能器10,大液阻33在保压和降压阶段经单向阀24连通水液压泵8和背压调节阀34,其并联的二位二通电磁换向阀12用于增压缸26回推。工作间歇阶段,二位三通电磁换向阀31和大液阻33并联的二位二通电磁换向阀12失电,增压缸26的活塞快速回推,增压缸高压腔26-C由温控水箱1经单向截止阀28补水,回推动作结束时蓄能器10开始蓄能。当增压缸26活塞移至增压缸第一低压腔26-A容积最小并且蓄能器10蓄能达到设定压力时,二位三通电磁换向阀31和大液阻33并联的二位二通电磁换向阀12上电,压力控制器17控制背压调节阀34使增压缸26两低压腔压力基本平衡,从而使增压缸高压腔26-C压力基本为零。在水液压系统升压至注水起始压力的阶段,背压调节阀34调节增压缸第二低压腔26-B的压力降低,使增压缸高压腔26-C的压力按注射压力控制指令18设定的压力曲线上升,然后进入起始压力保持阶段。二位三通电磁换向阀31上电切换后,在水注射过程中,压力控制器17控制背压调节阀34使增压缸第二低压腔26-B压力降低,增压缸26两低压腔压差升高,使增压缸高压腔26-C压力按注射压力控制指令18设定的压力曲线上升至保压压力。这一阶段大流量注射水由蓄能器10补水到增压缸第一低压腔26-A实现。保压冷却阶段和降压阶段均只需控制背压调节阀34相应的调节增压缸高压腔26-C的压力按注射压力控制指令18要求变化即可。水辅成型水液压比例系统的第五个实施例可以达到节能降耗、降低装机容量、降低液压元件成本及规格要求的目标。第五实施例中对温控水箱1的水温控制与第四实施例相同。
图1~5所述的水辅成型水液压比例系统的五个实施例,其中的阀,包括卸荷溢流阀9、电磁比例减压阀11、二位二通电磁换向阀12、液控比例减压阀19、二位二通电磁比例换向节流阀21、液控压力调节阀22、单向阀24、二位四通电磁换向阀25、手动开关截止阀27、单向截止阀28、泵出口压力调节阀29、二位三通电磁换向阀31、泵出口安全阀32、背压调节阀34、注射压力安全阀35,都是水液压控制阀;其中除泵和阀以外的液压元件,包括温控水箱1、过滤器6、蓄能器10、增压缸26、水箱30,都经过防锈蚀处理或采用不锈钢材料;其中所用到的传感器,包括水箱温度传感器2、注射水温传感器13、压力传感器16,外壳均采用不锈钢材料;第一、二、三个实施例中的水液压泵8都可以使用小流量定量水液压泵,第四个实施例中的水液压泵8可以使用低压定量水液压泵,第五个实施例中的水液压泵8可以使用小流量低压定量水液压泵。
Claims (5)
1.水辅成型水液压比例系统,其特征在于:包括温控水箱(1)、水箱温度传感器(2)、加热器(3)、水温控制器(4)、水温控制指令(5)、过滤器(6)、电机(7)、水液压泵(8)、卸荷溢流阀(9)、蓄能器(10)、电磁比例减压阀(11)、二位二通电磁换向阀(12)、注射水温传感器(13)、喷嘴(14)、模具(15)、压力传感器(16)、压力控制器(17)和注射压力控制指令(18);由电机(7)驱动的水液压泵(8)的入口经过滤器(6)接温控水箱(1),水液压泵(8)的出口接卸荷溢流阀(9)的入口,卸荷溢流阀(9)的出口接回温控水箱(1),卸荷溢流阀(9)的单向阀出口及液控口连接蓄能器(10)和电磁比例减压阀(11)的入口,电磁比例减压阀(11)的出口接二位二通电磁换向阀(12)的入口,电磁比例减压阀(11)和二位二通电磁换向阀(12)之间接压力传感器(16),二位二通电磁换向阀(12)的出口接喷嘴(14),两者之间接有注射水温传感器(13),反馈注射水的温度到水温控制器(4)的输入端,水箱温度传感器(2)装入温控水箱(1),传出的电信号接到水温控制器(4)输入端,水温控制器(4)接收水温控制指令(5),水温控制器(4)的输出端接加热器(3)并按水温控制指令(5)对温控水箱(1)的水温进行调节,压力传感器(16)反馈电磁比例减压阀(11)出口的压力并将电信号连接到压力控制器(17)的输入端,压力控制器(17)接收注射压力控制指令(18),压力控制器(17)的输出端接电磁比例减压阀(11)的比例电磁铁,控制电磁比例减压阀(11)出口的压力,也就是注射水的压力,喷嘴(14)注射按水温控制指令(5)和注射压力控制指令(18)控制温度和压力的水进入模具(15)型腔内,作用于塑料熔体(15-A),进行中空塑料制品水辅助注射成型。
2.水辅成型水液压比例系统,其特征在于:包括温控水箱(1)、水箱温度传感器(2)、加热器(3)、水温控制器(4)、水温控制指令(5)、过滤器(6)、电机(7)、水液压泵(8)、卸荷溢流阀(9)、蓄能器(10)、二位二通电磁换向阀(12)、注射水温传感器(13)、喷嘴(14)、模具(15)、压力传感器(16)、压力控制器(17)、注射压力控制指令(18)、液控比例减压阀(19)、液控压力调节桥路液阻(20)和二位二通电磁比例换向节流阀(21);由电机(7)驱动的水液压泵(8)的入口经过滤器(6)接温控水箱(1),水液压泵(8)的出口接卸荷溢流阀(9)的入口,卸荷溢流阀(9)的出口接回温控水箱(1),卸荷溢流阀(9)的单向阀出口及液控口连接蓄能器(10)和液控比例减压阀(19)的入口,液控比例减压阀(19)的出口接二位二通电磁换向阀(12)的入口,液控比例减压阀(19)和二位二通电磁换向阀(12)之间接压力传感器(16),二位二通电磁换向阀(12)的出口接喷嘴(14),两者之间接有注射水温传感器(13),反馈注射水的温度到水温控制器(4)的输入端,水箱温度传感器(2)装入温控水箱(1),传出的电信号接到水温控制器(4)输入端,水温控制器(4)接收水温控制指令(5),水温控制器(4)的输出端接加热器(3)并按水温控制指令(5)对温控水箱(1)的水温进行调节,压力传感器(16)反馈液控比例减压阀(19)出口的压力并将电信号连接到压力控制器(17)的输入端,压力控制器(17)接收注射压力控制指令(18),压力控制器(17)的输出端接二位二通电磁比例换向节流阀(21)的比例电磁铁,控制二位二通电磁比例换向节流阀(21)的开度,液控压力调节桥路液阻(20)的一端接水液压泵(8)的出口,另一端接二位二通电磁比例换向节流阀(21)的入口,二位二通电磁比例换向节流阀(21)的出口接回温控水箱(1),液控压力调节桥路液阻(20)与二位二通电磁比例换向节流阀(21)组成了B型半桥,两者之间引出控制压力接液控比例减压阀(19)的液控口,喷嘴(14)注射按水温控制指令(5)和注射压力控制指令(18)控制温度和压力的水进入模具(15)型腔内,作用于塑料熔体(15-A),进行中空塑料制品水辅助注射成型。
3.水辅成型水液压比例系统,其特征在于:包括温控水箱(1)、水箱温度传感器(2)、加热器(3)、水温控制器(4)、水温控制指令(5)、过滤器(6)、电机(7)、水液压泵(8)、卸荷溢流阀(9)、蓄能器(10)、二位二通电磁换向阀(12)、注射水温传感器(13)、喷嘴(14)、模具(15)、压力传感器(16)、压力控制器(17)、注射压力控制指令(18)、液控比例减压阀(19)和液控压力调节阀(22);由电机(7)驱动的水液压泵(8)的入口经过滤器(6)接温控水箱(1),水液压泵(8)的出口接卸荷溢流阀(9)的入口,卸荷溢流阀(9)的出口接回温控水箱(1),卸荷溢流阀(9)的单向阀出口及液控口连接蓄能器(10)和液控比例减压阀(19)的入口,液控比例减压阀(19)的出口接二位二通电磁换向阀(12)的入口,液控比例减压阀(19)和二位二通电磁换向阀(12)之间接压力传感器(16),二位二通电磁换向阀(12)的出口接喷嘴(14),两者之间接有注射水温传感器(13),反馈注射水的温度到水温控制器(4)的输入端,水箱温度传感器(2)装入温控水箱(1),传出的电信号接到水温控制器(4)输入端,水温控制器(4)接收水温控制指令(5),水温控制器(4)的输出端接加热器(3)并按水温控制指令(5)对温控水箱(1)的水温进行调节,压力传感器(16)反馈液控比例减压阀(19)出口的压力并将电信号连接到压力控制器(17)的输入端,压力控制器(17)接收注射压力控制指令(18),压力控制器(17)的输出端接液控压力调节阀(22)的比例电磁铁,控制液控压力调节阀(22)的入口压力,即液控比例减压阀(19)的液控口压力,液控压力调节阀(22)的入口接水液压泵(8)的出口和液控比例减压阀(19)的液控口,液控压力调节阀(22)的出口接回温控水箱(1),喷嘴(14)注射按水温控制指令(5)和注射压力控制指令(18)控制温度和压力的水进入模具(15)型腔内,作用于塑料熔体(15-A),进行中空塑料制品水辅助注射成型。
4.水辅成型水液压比例系统,其特征在于:包括温控水箱(1)、水箱温度传感器(2)、加热器(3)、水温控制器(4)、水温控制指令(5)、过滤器(6)、水液压泵(8)、二位二通电磁换向阀(12)、注射水温传感器(13)、喷嘴(14)、模具(15)、压力传感器(16)、压力控制器(17)、注射压力控制指令(18)、调速电机(23)、单向阀(24)、二位四通电磁换向阀(25)、增压缸(26)、手动开关截止阀(27)、单向截止阀(28)、泵出口压力调节阀(29)和水箱(30);水液压泵(8)、调速电机(23)、单向阀(24)组成的泵源组有两套或多套,都是由调速电机(23)驱动的水液压泵(8)的入口经过滤器(6)接水箱(30),水液压泵(8)的出口接二位四通电磁换向阀(25)的P口、泵出口压力调节阀(29)的入口和压力传感器(16),泵出口压力调节阀(29)的出口接回水箱(30),二位四通电磁换向阀(25)的A、B、T口分别接增压缸第一低压腔(26-A)、增压缸第二低压腔(26-B)和水箱(30),增压缸(26)的增压缸高压腔(26-C)接压力传感器(16)、二位二通电磁换向阀(12)入口和单向截止阀(28)出口,单向截止阀(28)的入口经过滤器(6)接温控水箱(1),温控水箱(1)还接有控制加、排水的手动开关截止阀(27),二位二通电磁换向阀(12)的出口接喷嘴(14),两者之间接有注射水温传感器(13),反馈注射水的温度到水温控制器(4)的输入端,水箱温度传感器(2)装入温控水箱(1),传出的电信号接到水温控制器(4)输入端,水温控制器(4)接收水温控制指令(5),水温控制器(4)的输出端接加热器(3)并按水温控制指令(5)对温控水箱(1)的水温进行调节,压力传感器(16)反馈增压缸(26)的高压腔输出压力和泵出口压力调节阀(29)的入口压力并将转化输出的电信号连接到压力控制器(17)的输入端,压力控制器(17)接收注射压力控制指令(18),压力控制器(17)的输出端接泵出口压力调节阀(29)的比例电磁铁,控制泵出口压力调节阀(29)的入口压力,喷嘴(14)注射按水温控制指令(5)和注射压力控制指令(18)控制温度和压力的水进入模具(15)型腔内,作用于塑料熔体(15-A),进行中空塑料制品水辅助注射成型。
5.水辅成型水液压比例系统,其特征在于:包括温控水箱(1)、水箱温度传感器(2)、加热器(3)、水温控制器(4)、水温控制指令(5)、过滤器(6)、电机(7)、水液压泵(8)、蓄能器(10)、二位二通电磁换向阀(12)、注射水温传感器(13)、喷嘴(14)、模具(15)、压力传感器(16)、压力控制器(17)、注射压力控制指令(18)、单向阀(24)、增压缸(26)、手动开关截止阀(27)、单向截止阀(28)、水箱(30)、二位三通电磁换向阀(31)、泵出口安全阀(32)、大液阻(33)、背压调节阀(34)和注射压力安全阀(35);由电机(7)驱动的水液压泵(8)的入口经过滤器(6)接水箱(30),水液压泵(8)的出口接一个单向阀(24)和泵出口安全阀(32)的入口,泵出口安全阀(32)的出口接回水箱(30),单向阀(24)的出口再接一个单向阀(24),两单向阀(24)之间接大液阻(33)和二位二通电磁换向阀(12)的一个口,大液阻(33)和二位二通电磁换向阀(12)的另一个口互相连接起来,并与背压调节阀(34)的入口、压力传感器(16)和增压缸第二低压腔(26-B)连接,背压调节阀(34)的出口接回水箱(30),第二个单向阀(24)的出口与二位三通电磁换向阀(31)的P口、蓄能器(10)和压力传感器(16)连接,二位三通电磁换向阀(31)的A、T口分别接增压缸第一低压腔(26-A)和水箱(30),增压缸(26)的增压缸高压腔(26-C)接二位二通电磁换向阀(12)入口和单向截止阀(28)出口,单向截止阀(28)的入口经过滤器(6)接温控水箱(1),温控水箱(1)还接有控制加、排水的手动开关截止阀(27),二位二通电磁换向阀(12)的出口接喷嘴(14),两者之间接注射压力安全阀(35)的入口、压力传感器(16)和注射水温传感器(13),注射压力安全阀(35)的出口接回温控水箱(1),注射水温传感器(13)以电信号形式反馈注射水的温度到水温控制器(4)的输入端,水箱温度传感器(2)装入温控水箱(1),传出的电信号接到水温控制器(4)输入端,水温控制器(4)接收水温控制指令(5),水温控制器(4)的输出端接加热器(3)并按水温控制指令(5)对温控水箱(1)的水温进行调节,压力传感器(16)反馈蓄能器(10)压力、背压调节阀(34)的入口压力和增压缸(26)的高压腔输出压力并将转化输出的电信号连接到压力控制器(17)的输入端,压力控制器(17)接收注射压力控制指令(18),压力控制器(17)的输出端接背压调节阀(34)的比例电磁铁,控制背压调节阀(34)的入口压力,喷嘴(14)注射按水温控制指令(5)和注射压力控制指令(18)控制温度和压力的水进入模具(15)型腔内,作用于塑料熔体(15-A),进行中空塑料制品水辅助注射成型。
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