CN102441971B - 注射模具的冷却装置及具有该冷却装置的注射模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注射模具的冷却装置，所述注射模具的冷却装置在与注射模具的成型空间相邻的位置上具有部分地装填液体的腔室，该腔室设置成其一侧与液体供给部连通且另一侧与真空泵连通，因此可同时控制引起相变化现象的主要因子(压力、液体的温度以及量)。

Description

注射模具的冷却装置及具有该冷却装置的注射模具

技术领域

本发明涉及一种具有注射成型时使熔融的高分子树脂快速固化的冷却装置的模具。

背景技术

通常，注射模具通过内部设有型芯的上型板和下型板相互结合而形成与所要成型的产品的形状相同的型腔，并向该型腔以高压注入熔融的树脂，由此成型出产品。

在成型时，注射模具要求许多成型条件，其中需要设定树脂的温度，然后需要设定成使树脂以适宜的注射压力和速度注入于模具的型腔内部。

并且，注射模具具有冷却系统，以用于在为了改善树脂产品的外观品质而将注射模具加热至与熔融态的树脂相同的温度，且装填树脂之后迅速冷却注射模具。

通常，冷却系统具有使冷却水经过模具的型芯的冷却流路，冷却流路与供给冷却水的外部装置连接。

从外部装置供给的冷却水在经过模具的冷却流路的同时冷却模具之后，再次返回到外部装置，使模具维持为一定温度。

发明内容

本发明的一方面提供一种可提高冷却效率和生产率的注射模具的冷却装置及具有该冷却装置的注射模具。

为此，本发明实施例提供的注射模具的冷却装置在模具内部具有部分地充填液体的腔室，以用于冷却所述模具，所述冷却装置可包括：与所述腔室的一侧连通的液体供给部，以用于向所述腔室供给液体；与所述腔室的另一侧连通的真空泵，以用于对所述腔室内部进行减压的同时排出因充填于所述腔室的液体沸腾而产生的蒸汽。

并且，在所述液体供给部与所述腔室之间可设有阀门部，以用于调节向所述腔室供给的液体的量。

并且，所述模具可具有液位检测部，以用于对充填至所述腔室的液体的液位进行检测。

并且，所述液位检测部可包括：液位检测腔，与所述腔室连通且设置于所述模具外侧；透明窗，设置于所述液位检测腔的外面。

并且，所述模具可包括相互结合而形成成型空间的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具中的至少一个模具包括相互结合而形成所述腔室的第一型板和第二型板。

并且，所述第一型板由模具钢的材料形成，以在一面形成所述成型空间的一部分且在另一面形成所述腔室的一部分，所述第二型板可以由导热率优异的金属材料形成，以在一面形成所述腔室的剩余部分。

并且，所述第二型板可内置有加热器。

并且，所述液体可含有用于减小所述液体的表面张力的表面活性剂。

并且，所述腔室的下部具有使从所述液体供给部供给的液体流入的流入口，所述腔室的上部可具有使充填于所述腔室内的液体的蒸汽排出的排出口。

并且，所述腔室的上面可设有从所述排出口朝外侧向下倾斜的倾斜面。

并且，在所述腔室的内表面可设有吸收部件，以用于使部分地装填于所述腔室的液体扩散到所述腔室的整个内表面。

并且，所述腔室的内表面可设有从所述腔室的内表面突出的液体残留部，以用于使少量的液体残留。

并且，所述液体残留部可包括多次折曲而形成槽的肋和浮雕状的凸起中的至少一个。

本发明实施例提供的注射可模具包括：模具，形成用于成型出注射成型品的成型空间；邻近于所述成型空间的位置而设置且部分地装填液体的腔室，以用于冷却所述模具；液体供给部，设置为与流入口连通，所述流入口设置于所述腔室而用于向所述腔室供给液体；真空泵，设置成与设置于所述腔室且用于排出充填于所述腔室的液体的蒸汽的排出口连通，以降低所述腔室的压力；设置于所述腔室和所述液体供给部之间的阀门部，以用于调节向所述腔室注入的液体的量。

并且，所述注射模具还可包括具有与所述腔室连通的液位检测腔的液位检测部，以用于检测注入到所述腔室的液体的液位。

并且，所述液体可含有用于减小所述液体的表面张力的表面活性剂。

并且，所述注射模具还可包括设置于所述腔室与所述真空泵之间的调压器。

并且，所述注射模具还可包括用于感测所述腔室内部的压力的压力传感器。

并且，所述液体供给部还包括用于对所述液体进行加热的加热部。

并且，与所述排出口相邻的所述腔室的内表面为拱形或锥形中的至少一个形状。

并且，在所述腔室的内表面设置有吸收部件。

并且，所述腔室的内表面设置有朝所述腔室内侧突出形成的液体残留部。

如上可知，具有本发明实施例提供的冷却装置的注射模具可同时控制引起相变化现象的主要因子(低压力、液体的温度、液体的量)。

附图说明

图1为示出本发明实施例提供的注射成型装置的图；

图2为示出本发明实施例提供的第二模具的剖视图；

图3为基于图2的I-I线的剖视图；

图4为示出本发明另一实施例提供的液位检测部的图；

图5为示出本发明另一实施例提供的腔室内部结构的图；

图6为示出本发明又一实施例提供的腔室内部结构的图；

图7为示出本发明又一实施例提供的腔室内部结构的图；

图8为示出本发明又一实施例提供的腔室内部结构的图。

符号说明：

10：注射模具19：成型空间

20：冷却装置25：阀门部

27：压力传感器29：调压器

30：腔室35：倾斜面

40：液体供给部50：真空泵

60：液位检测部61：液位检测腔

65：透明窗70：液体残留部

80：吸收部件

具体实施方式

以下，参照附图详细说明基于具有本发明的冷却装置的注射模具的技术思想的优选实施例。

图1为示出本发明实施例提供的注射成型装置的图，图2为示出本发明实施例提供的第二模具的剖视图，图3为基于图2的I-I线的剖视图。

参照图1至图3，注射成型装置1可包括用于成型出注射成型品的注射模具10和用于冷却注射模具10的冷却装置20而构成。

注射模具10包括第一模具11和第二模具12，所述第一模具11和所述第二模具12相互结合而形成作为成型出成型品的空间的成型空间19。

这种第一模具11和第二模具12中的一个为了相互合体和分离而可以移动。第一模具11设有使熔融态的树脂朝成型空间19注入的注入口13，第二模具12可设有用于从成型空间19取出成型品的顶出梢(cjcctorpin)类。

在第一模具11与第二模具12之间形成与将要制造的注射产品的形状对应的成型空间19，而且在向成型空间19内充填熔融树脂之后，熔融树脂被凝固而可成型为注射产品。

并且，注射模具10可具有用于在注射之前将注射模具10加热至预定温度的加热器18。

冷却装置20可包括：形成于第二模具12的内部的腔室30；与腔室30的一侧连通的液体供给部40，以用于向腔室30的内部供给液体；与腔室30的另一侧连通的真空泵50，以用于降低腔室30内部的压力。

液体供给部40可包括用于储存液体的水槽41和用于将储存于水槽的液体加热至预定温度的加热部43。

腔室30与液体供给部40可通过第一连接管21而相互连接，腔室30与真空泵50可通过第二连接管23而相互连接。

第一连接管21的一端可与设置于腔室30的下端部的流入口31连接，另一端可与液体供给部40连接。

第二连接管23的一端可与设置于腔室30的上端部的排出口33连接，另一端可与真空泵50连接。

第一连接管21中可设置用于调节注入至腔室30内部的液体的量的阀门部25。

并且，冷却装置20还可包括用于检测腔室30内部的液体的液位的液位检测部60。

腔室30形成于形成成型空间19的第一模具11和第二模具12中的某一个中，但也可以在第一模具11和第二模具12中都形成有腔室30。

需要指出的是，虽然本实施例对形成在第二模具12的结构进行说明，但对于形成在第一模具11的情况，也同样适用。

第二模具12可包括第一型板14和第二型板15，第一型板14和第二型板15相互结合而在第二模具12的内部形成腔室30。

第一型板14在其一侧形成用于充填熔融态的树脂的成型空间19，而在另一侧可形成有为了形成腔室30的一部分而以凹陷的形态陷进去的第一凹陷部16。

第二型板15在与第一凹陷部16相面对的位置上形成有以凹陷的形态陷进去的第二凹陷部17，且可内置有能够加热第二模具12的加热器18。

加热器18为通常的电加热器，除此之外加热器18为可用作热源的装置统称，这种加热器18可与传感器连接，以通过感测加热器的热量而根据所设定的温度来控制开/关。

并且，加热器18虽然设置在腔室30的外部，但也可以设置在腔室30的内部，以直接将热源传递到腔室30内的流体中。

第一型板14和第二型板15由一般的模具钢的材料形成，但为了提高加热器18的导热率，可以由刚性及导热率优异的金属材料形成。

并且，构成成型空间19的一侧的第一型板14由一般的模具钢的材料形成，第二型板15由铜等金属材料形成，以提高插入于第二型板15内部的加热器18的热传递。

这种第一型板14以及第二型板15通过螺栓等连接部件而相互结合，或者可利用扩散接合、钎焊(blazing)或者连接部焊接等方法相互结合。

据此，当第一型板14和第二型板15相互结合时，根据第一、第二凹陷部16、17而在第二模具12的内部形成共同的腔室30，且腔室30内部通过由未图示的诸如O型环一样的密封部件设置到腔室30的周围而维持气密。

在腔室30的内部，从液体供给部40供给的液体装填至预定高度之后将残留于腔室30的内部。装填至腔室30的液体将会被加热，利用经过加热的液体的蒸发潜热来冷却其周边。

装填至腔室30的液体的量应当装填成如下程度。即，因液体的沸腾而液位变高时，液体的高度能够覆盖熔融态的树脂所达到的整个面积。

这是为了使在成型空间19中所成型的熔融树脂与成型空间19接触的整个部位均匀地得到冷却。

装填于这种腔室30内部的液体为可发生相变化的流体，该液体由不受环境限制的水构成，除了水之外可使用任意的流体，只要该流体能够维持沸点以及液体状态和气体状态即可。

腔室30的内部可通过与腔室30上部的排出口33连接的真空泵50而被减压。这是为了当利用水作为可发生相变化的液体时，通过降低压力而使水能够在较低温度下沸腾。

并且，真空泵50可起到将腔室30内部的水蒸汽排出至外部的功能。这种真空泵50可由干式真空泵(dry)构成，以防止水蒸汽引起的性能下降。

通过真空泵50而实现的压力由设置于腔室30内的压力传感器27进行检测，腔室30内的压力可根据所检测到的信号而通过设置于真空泵50与腔室30之间的调压器(regulator)29来进行调节。

第二模具12的一侧可具有用于测定充填于腔室30内部的液体的高度的液位检测部60。

液位检测部60具有设置于第二型板15的外侧的液位检测腔61，液位检测腔61设置成通过连通管62、63与充填有液体的腔室30连通。

连通管62、63包括：第一连通管62，在腔室30的下端部与液位检测腔61连通；第二连通管63，在腔室30的上端部与液位检测腔61连通。

为了能够使操作员确认液体的液位，液位检测腔61的外面设有透明窗65，在透明窗65与液位检测腔61之间可设有用于维持气密的O型环。

在本实施例中，为了检测腔室30内部的液体的液位而在第二模具12的外侧设置了与腔室30连通的液位检测腔61，但是也可以在腔室30的内部设置用于检测液位的另外的液位检测传感器。

并且，虽然液位检测腔61设置于第二模具12的外面，但如图4所示可具有如下结构。即，设置具有与腔室30的长度相应的长度的另外的透明管67，且透明管67的下端部通过第一连通管62与腔室30的下端部连通，透明管67的上端部通过第二连通管63与腔室30的上端部连通。

通过这种结构，注射模具10可根据利用相变化的冷却装置20而被冷却。

即，在注射成型之前，注射模具10根据加热器18而被加热至设定温度。所加热的温度可根据熔融的树脂的种类而更改。

腔室30内部接收来自液体供给部40的可发生相变化的液体，从而将处于液体被装填至预定高度的状态。这种液体可在从液体供给部40供给之前被加热部43加热而具有与模具的设定温度相应的温度。

当装填到腔室30的液体的高度小于设定量时，阀门部25将被打开，从而向腔室30内部供给液体，当装填到腔室30的液体的高度大于设定量时，阀门部25将被关闭。这种阀门部25的动作可通过单独的控制部来实现，或者由用户手动操作。

然后，根据真空泵50的动作，腔室30内部被减压而达到真空状态，装填至腔室30内部的液体开始沸腾，从而根据蒸发潜热而吸收其周边的热量。

因液体沸腾而产生的蒸汽通过腔室30上部的排出口33而排出。

虽然真空泵50通过排出口33持续排出腔室30内部的蒸汽。但是根据阀门部25的动作而在腔室30内部残留有一定量的液体，且腔室30内部的压力也根据真空泵50而能够维持为恒定。

并且，注射成型时注入到成型空间19的熔融树脂通过持续接触于注射模具而提供预定的热量，且在腔室30中持续发生着基于液体的沸腾现象的相变化，由此将吸收周边的热量，因此可最小化初期设定的温度的变化。

并且，由于利用水的相变化来吸收注射模具的热量，因此使冷却响应变快，且可调节发生相变化的量，因此可调节冷却的热量。

即，在本实施例中可同时控制引起相变化现象的主要因子(压力、温度、液体的量)，即使熔融树脂的种类发生变化，也能够迅速改变基于该变化的反应流体的条件。

因此，不仅能够使冷却装置20的结构简单化，而且无需设计单独的冷却管，而且腔室30的压力利用真空泵50来实现，因此无需设置用于防止漏水的复杂的结构，从而可提高系统的互换性。

另外，腔室30内还可具有这样一种结构，即当腔室30中充填至预定高度的液体沸腾时，根据蒸发潜热而均匀地冷却整个成型空间19的结构。

如图5至图8示出本发明各种实施例所提供的腔室的内部结构。

参照图5，腔室30的内表面37可具有朝腔室30内侧突出形成的液体残留部70，以用于使一部分液体残留。

液体残留部70设置在相比装填于腔室30下部的液体的液位高的位置，或者设置在腔室30的整个内表面。

这是为了在没有液体的腔室30的部分中也使少量的液体残留。这种液体残留部70的形状可以是任意形状，只要能够使液体残留即可。

作为一个示例，本实施例的液体残留部70由在腔室30内部突出的肋71构成，或者如图6所示，可由浮雕(embossing)状的凸起75构成。

为了能够使液体残留，肋71沿水平方向延伸而形成。或者多次折曲而形成预定槽73。

并且，优选地，肋71的突出的长度突出成相对于腔室30的宽度方向长度的大致80％左右。

通过这种结构，在腔室30的整个部分残留有液体，从而可提高基于液体的蒸发潜热的冷却效率。

并且，如图7所示，腔室30的内壁可设有用于使腔室30的内表面整体上处于温润的状态的吸收部件80，以用于使所发生的液体相变化的现象等同地实现。

吸收部件80可涂布于腔室30的整个内表面。据此，装填于腔室30的液体通过吸收部件80而残留在腔室30的所有的内表面上，从而能够提高基于蒸发潜热的冷却效率。

这种吸收部件80可由无纺布等吸收物质构成。

另外，从液体供给部40供给的液体可含有用于在沸腾时增加气泡的产生的添加物。

作为添加物可包括用于降低液体的表面张力的表面活性剂。

据此，装填于腔室30内部的液体在沸腾时产生气泡，由此腔室30的内表面变成整体湿润的状态，因此能够使基于相变化时发生的蒸发潜热的冷却效率得到提高。

并且，如图8所示，腔室30的上部可以形成为拱形(arch)或锥形(cone)。

即，腔室30的上部表面设置成具有从排出口33的下端部朝外侧向下倾斜的倾斜面35。

这是为了当腔室30内部的蒸汽根据真空泵50而通过排出口33排出时，来不及排出的蒸汽被冷凝时，使其沿着倾斜面35而流下来。

据此，腔室30的内表面能够在整体上处于湿润的状态，从而能够使基于蒸发潜热的冷却效果得到提高。

以上，对特定的实施例进行了图示和说明。但是，本发明并不局限于上述的实施例，如果是本发明所属技术领域的具有通常知识的技术人员，则在不超出权利要求书中所记载的本发明的技术思想的主旨的情况下可任意、多样地变更实施。

Claims (19)

1.一种注射模具的冷却装置，所述注射模具的冷却装置在模具内部具有部分地充填有液体的腔室，以用于冷却所述模具，其特征在于，所述冷却装置包括：

与所述腔室的一侧连通的液体供给部，以用于向所述腔室供给液体；

与所述腔室的另一侧连通的真空泵，以用于对所述腔室内部进行减压的同时排出因充填于所述腔室的液体沸腾而产生的蒸汽，且使所述腔室内部压力维持恒定；

设置于所述腔室内的压力传感器；以及

用于调节所述腔室内的压力的调压器，

所述模具具有用于将所述模具加热至预定温度的加热器，

所述液体供给部包括用于将所述液体加热至与被加热的所述模具相应的温度的加热部，

由此，同时控制作为引起基于液体的沸腾现象的相变化的主要因子的压力及温度。

2.如权利要求1所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，在所述液体供给部与所述腔室之间设有阀门部，以用于调节向所述腔室供给的液体的量。

3.如权利要求1所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述模具具有液位检测部，以用于对充填至所述腔室的液体的液位进行检测。

4.如权利要求3所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述液位检测部包括：液位检测腔，与所述腔室连通且设置于所述模具外侧；透明窗，设置于所述液位检测腔的外面。

5.如权利要求1所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述模具包括相互结合而形成成型空间的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具中的至少一个模具包括相互结合而形成所述腔室的第一型板和第二型板。

6.如权利要求5所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述第一型板由模具钢的材料形成，以在一面形成所述成型空间的一部分且在另一面形成所述腔室的一部分，所述第二型板由铜形成，以在一面形成所述腔室的剩余部分。

7.如权利要求6所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述第二型板内置有所述加热器。

8.如权利要求1所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述液体含有用于减小所述液体的表面张力的表面活性剂。

9.如权利要求1所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述腔室的下部具有使从所述液体供给部供给的液体流入的流入口，所述腔室的上部具有使充填于所述腔室内的液体的蒸汽排出的排出口。

10.如权利要求9所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述腔室的上面设有从所述排出口朝外侧向下倾斜的倾斜面。

11.如权利要求9所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，在所述腔室的内表面设有吸收部件，以用于使部分地装填于所述腔室的液体扩散到所述腔室的整个内表面。

12.如权利要求9所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述腔室的内表面设有从所述腔室的内表面突出的液体残留部，以用于使少量的液体残留。

13.如权利要求12所述的注射模具的冷却装置，其特征在于，所述液体残留部包括多次折曲而形成槽的肋和浮雕状的凸起中的至少一个。

14.一种注射模具，其特征在于包括：

模具，形成用于成型出注射成型品的成型空间；

邻近于所述成型空间的位置而设置且部分地装填有液体的腔室，以用于冷却所述模具；

液体供给部，设置为与流入口连通，所述流入口设置于所述腔室而用于向所述腔室供给液体；

真空泵，设置成与设置于所述腔室且用于排出充填于所述腔室的液体的蒸汽的排出口连通，以降低所述腔室的压力，且使所述腔室内部压力维持恒定；

设置在所述腔室内的压力传感器以及调节所述腔室内的压力的调压器；

设置于所述腔室和所述液体供给部之间的阀门部，以用于调节向所述腔室注入的液体的量，

所述模具具有用于将所述模具加热至预定温度的加热器，

所述液体供给部包括用于将所述液体加热至与被加热的所述模具相应的温度的加热部，

由此，同时控制作为引起基于液体的沸腾现象的相变化的主要因子的压力及温度。

15.如权利要求14所述的注射模具，其特征在于，所述注射模具还包括具有与所述腔室连通的液位检测腔的液位检测部，以用于检测注入到所述腔室的液体的液位。

16.如权利要求14所述的注射模具，其特征在于，所述液体含有用于减小所述液体的表面张力的表面活性剂。

17.如权利要求14所述的注射模具，其特征在于，与所述排出口相邻的所述腔室的内表面为拱形或锥形中的至少一个形状。

18.如权利要求14所述的注射模具，其特征在于，在所述腔室的内表面设置有吸收部件。

19.如权利要求14所述的注射模具，其特征在于，所述腔室的内表面设置有朝所述腔室内侧突出形成的液体残留部。