CN103228379B - 用于模具的集成的预加热和冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压铸模具、冷铸模具等的温度调节的系统。所述系统包括：容纳冷却流体的箱体（11）；主要液压回路（12），其用于将所述冷却流体从所述箱体循环到待冷却的模具，以及从所述模具经由热交换器（SC）循环到所述箱体；连接到主要液压回路（12）的辅助气动回路（13），其用于在待冷却的模具中以与液态冷却流体交替的形式和混合的形式循环气态流体；以及，与所述主要液压回路（12）集成的预加热液压回路（112），所述预加热液压回路（112）用于产生和循环液态热流体，以用于预加热要进行温度调节的模具。

Description

用于模具的集成的预加热和冷却系统

技术领域

本发明涉及一种用于在高温下操作的工业处理装置中的设备的温度调节的系统，特别是用于压铸的模具（die）、用于冷铸的模具等的温度调节系统。

背景技术

上述的模具也可以在较高温度下工作，例如大约350℃及以上。为了在模具成型工艺领域正确使用，必须至少通过在这些模具的温度趋于过高且不可接受的值时冷却这些模具，来对这些模具进行温度调节。

通常，借助于热交换流体（诸如，水或导热油）进行冷却，这些热交换流体来自于箱体并且在包含在模具中的导管中循环，然后在其返回到箱体之前在热交换器中依次被冷却。

根据主要的技术，冷却流体（在冷却流体是水的情况下）被容纳在加压箱体中，并且在大约169bar的高压闭合回路中在例如350℃下循环，但是该温度导致与回路自身的密封和安全相关的有关结构问题。

在同一申请人的现有专利IT1368475中，描述和要求保护一种系统，该系统用于压铸模具和冷铸模具等的温度调节，该系统包括：开放式箱体，其容纳液态冷却流体，特别是水；主要液压回路，其用于将所述液态流体从所述箱体循环到待调节温度的模具，以及从所述模具经由热交换器循环到所述箱体。所述主要回路与辅助回路集成在一起，所述辅助回路用于将气态流体（典型地，空气）以与液态流体交替的和混合的形式循环到待调节的模具中，并且所述主要回路与用于控制和操作主要液压回路以及辅助气动回路的单元集成在一起，其中所述主要液压回路和所述辅助气动回路用于系统操作以及仅利用液态流体、仅利用气态流体或者利用与液态流体混合的气态流体来对模具进行温度调节。

这种系统是可行且可靠的，有利地允许液态热交换流体在较低的压强下循环，但是只适用于冷却模具。

然而，在实际情况下，为了更好地操作和加速模具成型工艺的启动，有时还需要将模具预加热到例如140-160℃的温度，该温度仍然比该模具的实际工作温度低。

可以利用从模具返回并且在经过热交换器之后被收集在系统箱体中的液态流体进行预加热，但是箱体中的流体温度一般处于90-100℃的范围内，本身不足以适当地加热模具。另一方面，利用温度调节系统的所述箱体中的或者另一附加箱体中的被加热到期望温度的液态流体（如果没有处于加压状态下）对模具进行预加热可能导致产生不期望的蒸汽，热损失以及能量消耗。

发明内容

本发明设计为满足该需求，事实上，本发明的主要目的是建立如下的条件：所述条件除了用于在较低的压强下利用液态流体和/或气态流体进行模具冷却之外，也用于不时地将模具自身预加热到期望的温度。

本发明的另一目的是提供一种系统，该系统用于在较高温度下进行操作的模具（特别是用于压铸的模具、用于冷铸的模具等）的温度调节，冷却回路和加热回路被组合和集成在该系统中。

根据本发明，通过以下的温度调节系统能够实现这些目的：该温度调节系统根据权利要求1的前序部分并且其特征在于，该系统还集成有预加热水的装置以及利用来自于所述装置的热水预加热模具或冷模的液压回路。

除了上述专利IT1368475中有关的那些优点（那些优点与可以单独或共同使用水和空气、安全性、清洁性、生态和经济方面有关）之外，用于模具的集成的预加热和冷却系统的优点明显是能够使用处于大气压力下的热交换流体的开放式储存箱体，以及针对两种模式：预加热和冷却在相同的装置中交替地运送和使用相同的流体，但是用于预加热的流体可以在该储存箱体之外在压力下产生，以避免在预加热模具期间在需要的温度下产生蒸汽。

附图说明

通过以下参考附图进行的说明本发明的进一步细节将变得明显，其中，该附图示出了系统的总体示意图。

具体实施方式

因此如图所示，用于模具（die）或冷模（chill）10的温度调节的系统基本上包括开放式储存箱体11、主要液压回路12、辅助气动回路13和连接到主要液压回路的辅助预加热回路112。

储存箱体11装有一定体积的热交换流体，优选地是水，然后在必要时经由具有过滤器FA和装载电磁阀EV1的供应管线14被填充。通过液位传感器SL和溢流装置15控制箱体11中的流体液位。

主要液压回路12具有从箱体到模具10的输送管线12’和从模具到箱体的返回管线12’’，而气动回路13借助于喷射器EJT连接到主要回路的输送管线12’。

沿着输送管线12’至少插入有如下的部件：循环泵P1，位于该循环泵下游但是喷射器EJT上游的带有可调节开口的电磁阀EV4，位于所述喷射器下游的用于操控该管线12’中的最小压力的输送压力开关Pm1，压力计M1和安全阀VS。在循环泵P1和电磁阀EV4之间的长度中，输送管线12’经由具有开/关阀EVBP的旁路管线16再连接到储存箱体11。

返回管线12”经过至少一个热交换器SC，并且可以设有可能的压力开关以操控最小返程压力，并且设有调节计量阀DRL。在入口管线上的电磁阀EV5的控制下，热交换器SC继而经由入口和出口管线17被供给冷却流体。

气动回路13设置为用于气态流体（典型地，空气）的循环，并且该气动回路13经由喷射器EJT连接到液压回路12的输送管线12’，该气动回路13包括至少一个压力计M2，入口电磁阀EV2和止回阀VR1。

模具的液压预加热回路112在其内部是大致环形的，并且与上述系统集成在一起。根据本发明，在主要回路12的返回管线12”上插入有三通电磁阀EV5，预加热回路112包括：朝向模具的输送管线112’，其优选地与主要液压回路12的输送管线12’共用和重合；以及返回管线112”，其从所述三通电磁阀EV5的出口延伸直到在循环泵P1上游的部分中与所述主要回路12和预加热回路112所共用的输送管线12’、112’接合。

此外，在主要回路12和预加热回路112的共用管线12’、112’上，插入有第二箱体111，该第二箱体111也容纳水且设置有电阻器R以加热和保持容纳在其中的液体的温度。

在所示出的示例中，所述第二箱体111定位在循环泵P1的下游并且位于循环泵P1和喷射器EJT之间。该第二箱体111还设置有测温探针S3以探测在其内部的水温，且设有带有排放电磁阀EV6的排放管线111’，该排放管线111’在三通电磁阀EV5下游，即热交换器SC的上游，将该第二箱体111连接到主要液压回路的返回管线12”。

为了从第二箱体111朝模具10供给和循环预加热的水以及从所述模具10朝第二箱体111返回水，可以设置第二泵P2或压力泵，其在示出的示例中插入从储存箱体11到模具10的输送管线12’中。或者，可以通过被适当地定位和致动的冷却流体的同一循环泵P1实现预加热流体在预加热回路112中的循环。

该装置可以还包括测温探针：储存箱体中的水的测温探针S1、模具10处的测温探针S2、以及在第二泵P2的管线上的止回阀VR2、膨胀容器114、压力开关Pm2和压力计M3。

本发明的系统可根据三种不同模式来操作：

1.利用高压空气/水（压强达到大约14bar）交替地冷却模具；

2.利用处于低压的（大约1-2bar）与水混合的空气来冷却模具；

3.利用加压热水来预加热模具。

通过电子设备（PLC）来控制上述所有的模式，该电子设备编程为管理来自于大量控制仪器和用于打开及关闭电磁阀的仪器的读数。

或者，可以手动地执行在主要回路上的阀VBP和DRL的开/闭。

在第一工作模式下，由循环泵12从储存箱体中抽出且在主要回路12中循环的水代表主要冷却流体。该系统包括具有不同压强和温度的区域，使得冷却水不会蒸发。另一方面，在模具没有充分冷却的情况下，空气能够被用于调节水温，空气也能够被用作紧急冷却流体，其具有安全功能以响应主要液压回路12的循环泵P1或其他部件的不同报警和/或故障。

当启动冷却系统时，停止循环泵P1，气动回路13的入口电磁阀EV2打开以允许空气进入到液压回路12中，并且在液位传感器SL的控制下电磁阀EV1打开以将水填充到容器/箱体11中。在一段预定时间之后，如果系统中的压强和温度参数位于给定的阈值范围内，则电磁阀EV2关闭并且泵P1启动，由此触发模具或冷模10的水冷。

在冷却期间，箱体11中的水的温度保持为低于90℃，主要液压回路12的输送管线12’中的压强较高，水进入到模具或冷模10中，且该水被加热到大约180-200℃的温度后流出，然后该水在经过热交换器之后返回到所述箱体中，在该热交换器中，该水被冷却且温度返回至90℃。

水保持加压直到到达计量阀DRL，该计量阀被调节和操控以保证最少的水通过，从而保持该阀上游的液压回路中的期望压强，并且降低从该阀出口侧朝容器或箱体的水压。

当液压回路中的控制器、警报或故障要求时，在经编程的且可以根据需要编程的电子设备（PLC）的控制下，辅助气动回路13自动地启动操作。

在空气冷却期间，泵P1被停止并且阀EV2打开，空气经由喷射器EJT到达输送管线12’，并且沿与冷却水相同的方向通过回路，从水本身冲出管道并且确定了模具冷却，直到允许适当水冷的条件得以恢复。

在第二种操作模式下，回路中的压强根据空气压强随着时间一直保持基本恒定。工作压强如上所述较低，1-2bar。

此时主要的冷却流体变成了空气，该空气经过喷射器EJT、且借助于由运行的电子设备驱动的电磁阀EV4而与期望和确定量的水混合。

作为冷却启动的当地信号和/或远程信号的结果，存在两种可能性。

a．只利用空气进行模具冷却，在此情况下，电磁阀EV2打开以使空气进入，泵P1启动，位于旁路管线16上的阀VBP打开，而位于输送管线12’上的电磁阀EV4关闭，以使得水返回到箱体中；然后，气体流经回路，气体从喷射器EJT进入，然后在模具中循环，并且排出到箱体中。

b．利用与水混合的空气进行模具冷却，在此情况下，启动泵P1（如果还没有启动的话），电磁阀EV2打开以允许空气进入，位于旁路管线16上的阀BHP打开。同时，电子控制设备（PLC）操控电磁阀EV4的打开，以测量与从喷射器EJT进入的空气一起循环的水的合适的量。

在模具或冷模10的预加热模式下，使用容纳在第二箱体111中的水，该第二箱体111预先装载可能来自于储存箱体11的水。

此时，循环泵P1仍保持不工作，位于主要液压回路12的输送管线12’上的电磁阀EV4打开，并且位于从模具或冷模返回的管线12”上的三通电磁阀EV5进行切换，以便该阀在与交换器连接的一侧上关闭，并且在与预加热回路112的返回管线112”连接的一侧上打开。

在这些条件下，可以通过电阻器加热位于第二箱体111中的水，然后通过泵P2将这些水供向模具或冷模10以用于其预加热，例如加热到140-160℃的温度。从模具中排出的水经过三通电磁阀EV5，以便经过预加热回路112的返回管线112”返回到第二箱体111。

然后，控制电子设备将独立地或者与外部界面相互作用被编程以操控如下的步骤：

-接通系统，但是不进行模具冷却，因为还没有供给水或空气；

-只利用空气冷却模具；

-以所需的不同调节利用与水混合的空气冷却模具；

-利用来自于设有加热器的第二箱体的热水来预加热模具。

Claims (10)

1.一种用于压铸模具、冷铸模具的温度调节的系统，所述系统包括：

-开放式箱体(11)，所述箱体容纳液态冷却流体，

-主要液压回路(12)，所述主要液压回路用于将所述液态冷却流体从所述箱体循环到待冷却的模具，以及从所述模具经由热交换器(SC)循环到所述箱体，

-辅助气动回路(13)，所述辅助气动回路连接到主要液压回路(12)，并且用于在待冷却的模具中以与所述液态冷却流体交替的形式以及混合的形式使气态流体循环，以及

-所述主要液压回路(12)和所述辅助气动回路(13)的控制单元，以便操控仅利用所述液态冷却流体、仅利用所述气态流体或者利用与液态流体混合的气态流体对所述模具进行的冷却，

其特征在于，所述系统还包括预加热液压回路(112)，所述预加热液压回路(112)与所述主要液压回路(12)集成在一起，并具有用于产生和循环液态热流体的装置，以用于预加热要进行温度调节的模具。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液态冷却流体是水。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

-所述主要液压回路(12)至少包括用于循环液态流体的循环泵(P1)，从流体箱体(11)到所述模具的输送管线(12’)，以及从所述模具经由用于冷却流体的热交换器到达所述箱体的返回管线(12”)，

-所述辅助气动回路(13)借助于喷射器(EJT)连接到所述主要液压回路(12)的所述输送管线(12’)，所述喷射器(EJT)定位在所述循环泵和止回阀的下游，以及

-所述预加热液压回路(112)包括：

·三通电磁阀(EV5)，所述三通电磁阀位于所述主要液压回路(12)的所述返回管线(12”)上，且位于所述热交换器(SC)的上游，

·第二箱体(111)，所述第二箱体容纳预加热液态流体且设有加热器(R)，以加热和保持包含在其中的预加热流体的温度，

·从所述第二箱体(111)到所述模具的所述预加热流体的输送管线(112’)，

·从所述模具经由所述三通阀(EV5)到达所述第二箱体(111)的所述预加热流体的返回管线(112”)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述加热器(R)是电阻器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，从容纳预加热流体的第二箱体(111)开始的所述预加热液压回路(112)的输送管线(112’)至少部分地与所述主要液压回路(12)的输送管线重合，其中，所述预加热液压回路(112)的返回管线(112”)至少在所述模具与所述三通电磁阀(EV5)之间的部分中与所述主要液压回路(12)的返回管线(12”)重合，其中，设有用于在所述预加热液压回路(112)中循环预加热流体的泵。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，用于在预加热回路(112)中循环流体的泵与用于在所述主要液压回路(12)中循环冷却流体的泵是同一个循环泵(P1)。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，用于在预加热回路(112)中循环流体的泵由第二泵(P2)形成，所述第二泵(P2)能够与所述循环泵(P1)交替地被致动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，用于所述预加热流体的第二箱体(111)包括：排放管线(111’)，所述排放管线(111’)经由排放电磁阀(EV6)在三通电磁阀(EV5)的下游连接到所述主要液压回路(12)的返回管线(12”)；以及用于控制该第二箱体中的预加热流体的温度的测温探针(S3)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，用于冷却流体的箱体(11)和所述模具设置有测温探针(S1；S2)，其中，所述主要液压回路(12)、所述辅助气动回路(13)和所述预加热液压回路(112)包括电磁阀、压力开关和压力计以控制当前循环的流体。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，在所述主要液压回路(12)的返回管线(12”)上且在所述热交换器(SC)下游，插入有计量阀以确保最少的冷却流体通过，并且维持该计量阀上游的液压回路中的期望压强，以及降低从所述计量阀的出口侧朝所述箱体的所述流体的压强。