CN101531052A - 节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，包括模温机部分、分合路控制环节、加热部分、水冷部分、吹气部分、补水部分。本发明通过在系统的加热部分热源环节采用可调节注水容量的高温储水罐，增设高温增压泵、过热器、循环增热旁路，储能补热，在余热回收环节采用减压阀减压直接回收175℃，0.9MPa的高温余热，在水冷部分冷源环节采用冷却水塔所制16℃冷水，用高压水泵高速注经模具冷却，在控制部分模温机中设置相应控制执行单元的综合技术方案，克服了现有技术存在的能耗大、热能利用率低的问题与不足，所提供的一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，在满足同等工艺效果功能的前提下，达到了提高热能利用率、节能降耗的目的。

Description

节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，具体是指向水热式高光注塑模具提供加热、冷却并控制模腔温度的速热速冷的一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统。

背景技术

建立在均衡速热速冷模腔注塑成型理论基础之上的高光无熔痕注塑成型系统技术，是近些年发展起来的新技术，是注塑成型技术的一场革命。高光无痕注塑模具温度控制系统，是向高光注塑模具提供加热、冷却、控制模腔温度速热速冷的系统，是高光无熔痕注塑成型系统的组成要素之一。

现有技术的水热高光无痕注塑模具温度控制系统，包括模温机(控制部分)、加热部分、水冷部分、吹气部分、补水部分。高光模具工作在的不同阶段，由模温机控制，加热部分提供高压高温汽水加热、水冷部分提供冷冻水冷却、吹气部分提供压缩空气排空模腔叠层流道，实现模腔速热速冷，注塑成型高光注塑制品。在现有技术中，系统的加热部分热源环节的电热锅炉的注水容量不可调节，在匹配水热高光模具时，常遇小模具用大锅炉的“大马拉小车”现象，存在电能虚耗浪费的问题；余热回收环节采用多级冷凝器，将加热模具后流出的高达175℃，0.9MPa高压高温汽水混合物，逐级冷凝降温减压至100℃，一个大气压后再回收利用，浪费了尚可利用的高温热能，存在热能利用率低的不足；同时，系统的水冷部分冷源环节，采取制冷机将冷却水制成5℃的低温冷冻水作冷却载体，因制冷所需电能较大，故存在不够经济节能的不足；因此，现有技术存在能耗大、热能利用率低的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明通过在系统的加热部分热源环节采用可调节注水容量的高温储水罐，增设高温增压泵、过热器、循环增热旁路，储能补热，在余热回收环节采用减压阀减压直接回收高温余热，在水冷部分冷源环节采用冷却水塔所制16℃冷水，用高压水泵高速注经模具冷却，在控制部分模温机中设置相应控制执行单元的综合技术方案，提供一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，旨在满足同等工艺效果功能的前提下，使水热高光无痕注塑模具温度控制系统达到提高热能利用率、节能降耗的目的。

本发明的目的是这样实现的：节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，包括模温机部分、分合路控制环节、加热部分、水冷部分、吹气部分、补水部分，其中：所述的模温机部分，包括电脑板及其指令输入单元、传感反馈单元、显示界面、加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元、稳压电源，通过给定指令、参数反馈、程序运算、输出执行实现闭环自动控制，为系统的中枢控制部分，其中，电脑板为可编程微电脑控制器，指令输入单元包括操作键盘和USB接口，传感反馈单元包括设置在系统各部的温度、压力、水位传感器及其输入接口，显示界面为电脑板的显示终端，加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元为由继电器、交流接触器组成的，通过电力导线驱动系统各部的电力执行元器件的，受控于电脑板的各个独立的电力开关执行单元，稳压电源为向模温机内部各部电器运行提供电力的装置；所述的分合路控制环节，按流体正向途径排列，由进口分流器分路，一路经电动调节阀E、定模流道至出口分流器，并行的另一路经电动调节阀F、动模流道至出口分流器，二路在出口分流器合路，为系统中的控制环节，其中，定模流道与动模流道属于系统的控制对象模具部分，电动调节阀E、电动调节阀F为调节流经流道流体的流量或压力的受控执行元件；所述的加热部分，按流体正向途径排列，一路由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M、分合路控制环节、加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成闭环回路；另一路由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N，构成循环增热旁路，为系统的加热执行部分，其中，由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M和由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N的循环增热旁路构成热源环节，由加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成余热回收环节；所述的水冷部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G、分合路控制环节、冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔所构成的闭合回路，为系统的冷却执行部分，其中，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G构成冷源环节，由冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔，构成冷却水回收环节；所述的吹气部分，按流体正向途径排列，压缩空气源、吹气电磁阀、单向阀L分合路控制环节，出来后一路经由水冷部分的冷却水回收环节进入冷却水塔后与大气相通，另一路经由加热部分的余热回收环节与减压阀N相通，为系统冷热切换排空模具部分叠层流道的执行部分；所述的补水部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、补水电磁阀、单向阀K向加热部分热源环节的高温储水罐注水补水，为系统的注水补水执行部分；所述的高温储水罐为外部设有保温层，可受控调节注水容量、排除气体的存储高温高压水汽混合物的储能容器；所述的电锅炉为外部设有保温层，由受控电热管加热水产生高温水汽混合物的发生器；所述的过热器为外部设有保温层，内部设有电加热器及蜂窝状流体通道的，快速提升高温高压水汽混合物温度的通过式增热装置。

系统各部分通过分合路控制环节的相互连接关系

加热部分热源环节末端的单向阀M通过分合路控制环节的进口分流器与吹气部分的单向阀L、水冷部分冷源环节末端的单向阀G相连，余热回收环节始端的加热电磁阀B通过分合路控制环节的出口分流器与水冷部分的冷却水回收环节始端的冷却电磁阀D相连。

工作原理

系统控制对象为，通过控制流经汽热高光模具的叠层流道的载能流体来控制模腔腔壁的温度；模温机依据输入指令，通过传感反馈单元监测，经运算并通过各执行单元对系统进行控制；

系统工作程序为：加热、排空、冷却、排空，循环重复；

系统的起始时态：补水部分经由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、补水电磁阀、单向阀K向高温储水罐注水，毕；注入高温储水罐中的水，由高温增压泵泵入电锅炉、过热器加热，再经循环增热旁路的循环电磁阀、单向阀J回到减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器进行循环增热，所产生的高温高压水汽混合物流体，简称高温水汽，存储在高温储水罐与中电锅炉中，并处于温度、压力达标的待发状态；系统中所有的电磁阀均处于关闭状态，电锅炉及所有的泵则处于受控启闭状态。

系统的工作原理

当水热高光模具处在开模加热时态，系统进入加热程序；

加热：模温机的加热执行单元受控开启加热部分的加热电磁阀A和加热电磁阀B，高温水汽由高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M进入分合路控制环节，出来后再经由加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N进入热源环节循环加热，高温水汽在通过水热高光模具的叠层流道时，产生热交换，迅速加热模腔壁温直至达标，完成加热程序；

当水热高光模具进入合模注塑时态，系统进入排空、冷却程序；

排空：模温机的加热执行单元受控关闭加热部分的加热电磁阀A，高温水汽截止，吹气执行单元受控开启吹气部分的吹气电磁阀，压缩空气由压缩空气源、吹气电磁阀进入分合路控制环节，将尚存留在水热高光模具叠层流道中的高温水汽排空，压出的高温水汽经由加热部分的余热回收环节回到减压阀N进入热源环节，完成排空程序；

冷却：模温机的加热执行单元受控关闭加热部分的加热电磁阀B，吹气执行单元受控关闭吹气部分的吹气电磁阀，余热回收环节截止，冷却执行单元受控开启水冷部分的冷却电磁阀C、冷却电磁阀D，由冷却水塔提供的冷却水经由补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G进入分合路控制环节，出来后再经由冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔，冷却水在通过水热高光模具的叠层流道时，产生热交换，迅速冷却模腔壁温直至模腔中制品冷凝固化成型，完成冷却程序；

当汽热高光模具进入开模脱模时态，系统进入排空和再次加热程序；

排空：模温机的冷却执行单元受控关闭水冷部分的冷却电磁阀C，冷却水截止，吹气执行单元受控开启吹气部分的吹气电磁阀，压缩空气由压缩空气源、吹气电磁阀进入分合路控制环节，将尚存留在水热高光模具叠层流道中的冷却水排空，压出的冷却水经由冷却水回收环节的冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔，完成排空；之后，模温机关闭吹气电磁阀，冷却电磁阀D，冷却水回收环节截止，开启加热电磁阀A、加热电磁阀B，再次加热，重复上一轮工作程序。

补水：模温机根据存储的输入指令与设置在高温储水罐的水位传感器的反馈，经运算，输出控制信号，通过补水执行单元开启系统补水部分的补水电磁阀，实时将新水由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、补水电磁阀、单向阀K补入高温储水罐。

系统节能原理

系统的加热部分热源环节采用可调节注水容量的高温储水罐，由模温机根据输入指令计算给出所匹配的模具实际加热用水量和水位传感器的反馈，通过高压水泵向高温储水罐注入或补充合适的水量，避免了小模具用大锅炉的“大马拉小车”的电能虚耗浪费，扩大了系统的模具适配范围；采用高温增压泵及循环增热旁路，将电锅炉、过热器产生的高温水汽泵入高温储水罐、电锅炉中储能，利用系统在冷却程序的时间中，存储足够的热能，用于稳定高温水汽在加热程序时引起的压力波动；高温水汽在冲进水热高光模具叠层流道前，由过热器进行快速补热增强，使之能承载高达180℃，1.6Mpa的热值；余热回收环节采取减压阀N减压回收余热，可直接回收175℃，0.9Mpa的高温高压余热，最大限度回收高温余热实现节能，使系统加热部分热源环节的制热，只需要接力补偿上一轮工作程序中由加热高光模具以及消耗在管路器件上的热能即可；系统的水冷部分冷源环节采用冷却水塔所制16℃冷水，用高压水泵高速注经模具冷却，因“高速流水”获得与现有技术用5～6℃低速冷冻水同样的冷却效果，而高压水泵所耗电能要低于冷冻压缩机组10％，且冷却水塔可以共用，因此而节能；上述总节能效果较之现有技术可节能60％以上。

综上所述，本发明通过在系统的加热部分热源环节采用可调节注水容量的高温储水罐，增设高温增压泵、过热器、循环增热旁路，储能补热，在余热回收环节采用减压阀减压直接回收175℃，0.9Mpa的高温余热，在水冷部分冷源环节采用冷却水塔所制16℃冷水，用高压水泵高速注经模具冷却，在控制部分模温机中设置相应控制执行单元的综合技术方案，克服了现有技术存在的能耗大、热能利用率低的问题与不足，所提供的一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，在满足同等工艺效果功能的前提下，达到了提高热能利用率、节能降耗的目的。

附图说明

图1是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的模温机部分的原理方框图；

图2是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的各个部分通过分合路控制环节互联工作的原理方框图；

图3是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的加热部分的原理方框图；

图4是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的水冷部分的原理方框图；

图5是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的分合路控制环节的原理方框图；

图6是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的吹气部分的原理方框图；

图7是本发明的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统的补水部分的原理方框图。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

图中：双点划线所框部分为系统控制对象的模具部分。

具体实施方式

参阅图1～图7，本发明的一种节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，包括模温机部分、分合路控制环节、加热部分、水冷部分、吹气部分、补水部分，其中：所述的模温机部分，包括电脑板及其指令输入单元、传感反馈单元、显示界面、加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元、稳压电源，通过给定指令、参数反馈、程序运算、输出执行实现闭环自动控制，为系统的中枢控制部分，其中，电脑板为可编程微电脑控制器，指令输入单元包括操作键盘和USB接口，传感反馈单元包括设置在系统各部的温度、压力、水位传感器及其输入接口，显示界面为电脑板的显示终端，加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元为由继电器、交流接触器组成的，通过电力导线驱动系统各部的电力执行元器件的，受控于电脑板的各个独立的电力开关执行单元，稳压电源为向模温机内部各部电器运行提供电力的装置；所述的分合路控制环节，按流体正向途径排列，由进口分流器分路，一路经电动调节阀E、定模流道至出口分流器，并行的另一路经电动调节阀F、动模流道至出口分流器，二路在出口分流器合路，为系统中的控制环节，其中，定模流道与动模流道属于系统的控制对象模具部分，电动调节阀E、电动调节阀F为调节流经流道流体的流量或压力的受控执行元件；所述的加热部分，按流体正向途径排列，一路由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M、分合路控制环节、加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成闭环回路；另一路由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N，构成循环增热旁路，为系统的加热执行部分，其中，由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M和由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N的循环增热旁路构成热源环节，由加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成余热回收环节；所述的水冷部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G、分合路控制环节、冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔所构成的闭合回路，为系统的冷却执行部分，其中，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G构成冷源环节，由冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔，构成冷却水回收环节；所述的吹气部分，按流体正向途径排列，压缩空气源、吹气电磁阀、单向阀L分合路控制环节，出来后一路经由水冷部分的冷却水回收环节进入冷却水塔后与大气相通，另一路经由加热部分的余热回收环节与减压阀N相通，为系统冷热切换排空模具部分叠层流道的执行部分；所述的补水部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、补水电磁阀、单向阀K向加热部分热源环节的高温储水罐注水补水，为系统的注水补水执行部分；所述的高温储水罐为外部设有保温层，可受控调节注水容量、排除气体的存储高温高压水汽混合物的储能容器；所述的电锅炉为外部设有保温层，由受控电热管加热水产生高温水汽混合物的发生器；所述的过热器为外部设有保温层，内部设有电加热器及蜂窝状流体通道的，快速提升高温高压水汽混合物温度的通过式增热装置。

系统各部分通过分合路控制环节的相互连接关系

加热部分热源环节末端的单向阀M通过分合路控制环节的进口分流器与吹气部分的单向阀L、水冷部分冷源环节末端的单向阀G相连，余热回收环节始端的加热电磁阀B通过分合路控制环节的出口分流器与水冷部分的冷却水回收环节始端的冷却电磁阀D相连。

Claims (2)

1、节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，包括模温机部分、分合路控制环节、加热部分、水冷部分、吹气部分、补水部分，其特征在于：所述的模温机部分，包括电脑板及其指令输入单元、传感反馈单元、显示界面、加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元、稳压电源，通过给定指令、参数反馈、程序运算、输出执行实现闭环自动控制，为系统的中枢控制部分，其中，电脑板为可编程微电脑控制器，指令输入单元包括操作键盘和USB接口，传感反馈单元包括设置在系统各部的温度、压力、水位传感器及其输入接口，显示界面为电脑板的显示终端，加热执行单元、冷却执行单元、吹气执行单元、补水执行单元为由继电器、交流接触器组成的，通过电力导线驱动系统各部的电力执行元器件的，受控于电脑板的各个独立的电力开关执行单元，稳压电源为向模温机内部各部电器运行提供电力的装置；所述的分合路控制环节，按流体正向途径排列，由进口分流器分路，一路经电动调节阀E、定模流道至出口分流器，并行的另一路经电动调节阀F、动模流道至出口分流器，二路在出口分流器合路，为系统中的控制环节，其中，定模流道与动模流道属于系统的控制对象模具部分，电动调节阀E、电动调节阀F为调节流经流道流体的流量或压力的受控执行元件；所述的加热部分，按流体正向途径排列，一路由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M、分合路控制环节、加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成闭环回路；另一路由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N，构成循环增热旁路，为系统的加热执行部分，其中，由减压阀N、高温储水罐、高温增压泵、电锅炉、过热器、加热电磁阀A、单向阀M和由过热器、循环电磁阀、单向阀J、至减压阀N的循环增热旁路构成热源环节，由加热电磁阀B、单向阀H回到减压阀N构成余热回收环节；所述的水冷部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G、分合路控制环节、冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔所构成的闭合回路，为系统的冷却执行部分，其中，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、冷却电磁阀C、单向阀G构成冷源环节，由冷却电磁阀D、减压阀P回到冷却水塔，构成冷却水回收环节；所述的吹气部分，按流体正向途径排列，压缩空气源、吹气电磁阀、单向阀L分合路控制环节，出来后一路经由水冷部分的冷却水回收环节进入冷却水塔后与大气相通，另一路经由加热部分的余热回收环节与减压阀N相通，为系统冷热切换排空模具部分叠层流道的执行部分；所述的补水部分，按流体正向途径排列，由冷却水塔、补水过滤器、高压水泵、补水电磁阀、单向阀K向加热部分热源环节的高温储水罐注水补水，为系统的注水补水执行部分；所述的高温储水罐为外部设有保温层，可受控调节注水容量、排除气体的存储高温高压水汽混合物的储能容器；所述的电锅炉为外部设有保温层，由受控电热管加热水产生高温水汽混合物的发生器；所述的过热器为外部设有保温层，内部设有电加热器及蜂窝状流体通道的，快速提升高温高压水汽混合物温度的通过式增热装置。

2、根据权利要求1所述的节能型水热高光无痕注塑模具温度控制系统，其特征在于：所述的系统各部分通过分合路控制环节的相互连接关系为，加热部分热源环节末端的单向阀M通过分合路控制环节的进口分流器与吹气部分的单向阀L、水冷部分冷源环节末端的单向阀G相连，余热回收环节始端的加热电磁阀B通过分合路控制环节的出口分流器与水冷部分的冷却水回收环节始端的冷却电磁阀D相连。

Images