CN105094178B - 介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，用于对需温度调节的工作台进行温度控制，其包括供热系统、供冷系统及控制系统，其中通过控制系统的控制器对整个装置的控制，可以使工作台温度在宽的温度范围下实现控制，进而使工作台的工艺温度/时间曲线在更宽的范围下设定，实现了更宽的工艺或工作温度控制范围，同时该装置具有较高的热/冷转换效率，提高了工作台的加工品质，并进一步地拓宽了该装置的应用面，在实际生产过程中具有高度的实用性和可操作性，降低了生产高品质产品所需要付出的设备成本。该装置为一体式结构，占用场地小，使得一次性设备、场地投入成本大幅降低，提高了生产效率并降低了生产成本。

Description

介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置

技术领域

本发明涉及一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置。

背景技术

以介质流动式的快速供热装置因其供热速度快、传热效率高、温度易于控制等优点，已经在工业和民用方面获得了广泛的认可和应用，而随着在介质、控制和加热技术领域的不断进步，使得介质流动式的供热装置在各行各业中的应用进一步呈增长趋势。但在常规应用中，这类供热系统都是以独立体系运行，其温度范围区间仅仅约100～150℃，使得工艺或工作条件处于相对窄的温度范围。

以介质流动式的快速供冷装置也处于如供热装置相类似的状况。

因此，在实际生产过程中，为了拓宽工艺或工作温度范围，常规采用了供热、供冷体系的各种组合，例如介质流加热/空气冷却的组合、电直热/水冷却组合、电直热/缓冷等组合工艺，但这些组合工艺往往是以单独的体系实施，存在着占地面积大、环境混乱、热效率利用率低的问题，同时还存在所制造产品品质得不到保证等问题。因此，还需要一种介质流动式快速供热、供料的自动转换温控体系，以克服上述装置在应用中存在的缺陷与问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，用于对需温度调节的工作台进行温度控制，所述工作台处设有用于对其进行热传导的传导管道，所述温控快速转换装置包括：

供热系统，包括介质流动式的加热器、自所述加热器向所述传导管道传送液流介质的第一进流管、自所述传导管道向所述加热器传送液流介质的第一回流管，所述供热系统还包括用于使得液流介质在所述加热器、第一进流管、传导管道及第一回流管之间循环的第一泵；

供冷系统，包括介质流动式的冷却器、自所述冷却器向所述传导管道传送液流介质的第二进流管、自所述传导管道向所述冷却器传送液流介质的第二回流管，所述供冷系统还包括用于使得液流介质在所述冷却器、第二进流管、传导管道及第二回流管之间循环的第二泵；

控制系统，用于控制所述供热系统与所述供冷系统工作状态，所述控制系统具有三个工作状态，当所述控制系统处于第一工作状态时，所述加热器、第一进流管、传导管道及第一回流管之间形成的供热循环系统工作而对所述工作台供热，所述冷却器与所述传导管道相断开；当所述控制系统处于第二工作状态时，所述冷却器、第二进流管、传导管道及第二回流管之间形成的供冷循环系统工作，所述加热器与所述传导管道相断开；当所述控制系统处于第三工作状态时，所述冷却器、所述加热器分别与所述传导管道相断开。

优选地，所述控制系统包括换向阀、用于控制所述换向阀工作位置及控制所述工作台温度变化的控制器，所述传导管道的两端分别设有与其相连通的主进流管与主回流管，当所述控制系统处于第一工作状态时，所述第一进流管与所述主进流管之间、所述第一回流管与所述主回流管之间分别通过所述换向阀相连通；当所述控制系统处于第二工作状态时，所述第二进流管与所述主进流管之间、所述第二回流管与所述主回流管之间分别通过所述换向阀相连通；当所述控制系统处于第三工作状态时，所述主进流管与主回流管通过所述换向阀而与所述供冷系统及供热系统相断开。

进一步地，所述温控快速转换装置中，所述供热系统为一套或多套，所述供冷系统也为一套或多套。

更进一步地，所述温控快速转换装置中，所述供热系统与所述供冷系统均为一套，所述换向阀为三位四通换向阀。

优选地，所述液流介质为在相应工作温度环境下呈流动状态且能够起到热传递性的流体物质。

进一步地，所述供冷系统中的液流介质与所述供热系统中的液流介质为同一种。

作为一种具体的实施方式，所述液流介质为水、化学溶液或油。

优选地，所述第一泵、第二泵为单向定量泵、双向定量泵及双向变量泵中的一种。

优选地，所述工作台为需要实现冷-热转换或热-冷转换的工作部件或工作部位。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：该温控快速转换装置，通过控制器对整个装置的控制，可以使工作台温度在宽的温度范围下实现控制，进而使工作台的工艺温度/时间曲线在更宽的范围下设定，实现了更宽的工艺或工作温度控制范围，同时该装置具有较高的热/冷转换效率，提高了工作台的加工品质，并进一步地拓宽了该装置的应用面，在实际生产过程中具有高度的实用性和可操作性，降低了生产高品质产品所需要付出的设备成本。该装置为一体式结构，占用场地小，使得一次性设备、场地投入成本大幅降低，提高了生产效率并降低了生产成本。

附图说明

附图1为本发明的温控快速转换装置处于加热工作状态时的原理图；

附图2为本发明的温控快速转换装置处于冷却工作状态时的原理图；

附图3为本发明的温控快速转换装置处于非工作状态时的原理图；

其中：1、供热系统；11、加热器；12、第一进流管；13、第一回流管；14、第一泵；2、供冷系统；21、冷却器；22、第二进流管；23、第二回流管；24、第二泵；3、控制系统；31、控制器；32、换向阀（三位四通换向阀）；4、工作台；5、传导管道；6、主进流管；7、主回流管。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1至图3所示的一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，该温控快速转换装置主要用于对需温度调节的工作台4进行温度控制，此处，该工作台4指的是实现某一功能的部件，如注塑机的注塑头、喷丝机的喷丝头、反应釜、压铸机的压铸头或模具等，该类部件亦即在工作或加工产品的工艺条件下需要实现冷-热转换或热-冷转换的工作部件或工作部位。工作台4处设有用于对其进行热传导的传导管道5，该传导管道5的两端分别设有与其相连通的主进流管6与主回流管7。

如图1至图3所示，该温控快速转换装置包括供热系统1、供冷系统2，以及用于控制供热系统1与供冷系统2工作状态的控制系统3。

供热系统1包括介质流动式的加热器11、自加热器11向传导管道5传送液流介质的第一进流管12、自传导管道5向加热器11传送液流介质的第一回流管13，以及用于使得液流介质在加热器11、第一进流管12、传导管道5及第一回流管13之间循环的第一泵14，该加热器11、第一进流管12、第一回流管13及第一泵14形成开放式的供热系统1。

供冷系统2包括介质流动式的冷却器21、自冷却器21向传导管道5传送液流介质的第二进流管22、自传导管道5向冷却器21传送液流介质的第二回流管23，以及使得液流介质在冷却器21、第二进流管22、传导管道5及第二回流管23之间循环的第二泵24，该冷却器21、第二进流管22、第二回流管23及第二泵24形成开放式的供冷系统2。

控制系统3具有三个工作状态，当控制系统3处于第一工作状态时，加热器11、第一进流管12、传导管路5及第一回流管13之间形成的供热循环系统工作而对工作台4供热，冷却器21则与传导管道5相断开；当控制系统3处于第二工作状态时，冷却器21、第二进流管22、传导管道5及第二回流管23之间形成的供冷循环系统工作，加热器11与传导管道5相断开；当控制系统3处于第三工作状态时，冷却器21、加热器11分别与传导管道5相断开。

具体地，该控制系统3包括换向阀32、用于控制换向阀32工作位置以及控制工作台4温度变化的控制器31。当控制系统3处于第一工作状态时，第一进流管12与主进流管6之间、第一回流管13与主回流管7之间分别通过换向阀32相连通，从而将供热系统1中温度较高的液流介质循环传送至传导管道5中，进而为工作台4供热；当控制系统3处于第二工作状态时，第二进流管22与主进流管6之间、第二回流管23与主回流管7之间分别通过换向阀32相连通，从而将供冷系统2中温度较低的液流介质循环传送至传导管道5中，进而为工作台4供冷；当控制系统3处于第三工作状态时，主进流管6与主回流管7分别通过换向阀32而与供热系统1及供冷系统2相断开。该控制系统3中，控制器31在控制工作台4温度变化时，主要是控制供热系统1内液流介质的加热时间及加热温度、控制供冷系统2内液流介质的冷却时间及冷却温度，以及控制供热系统1与供冷系统2分别对工作台4供热、供冷时的工作时间及传导管道5中液流介质的工作温度，从而实现工作台4所要求的温度/时间变化设定曲线，进一步有效地控制工艺或工作温度。

在每一温控快速转换装置中，供热系统1为一套或多套，供冷系统2也为一套或多套，从而实现多级温度转换控制。换向阀32的选取主要根据供热系统1与供冷系统2的套数来予以确定的。在本实施例中，供热系统1与供冷系统2均为一套，换向阀32选用的是三位四通换向阀。如图1至图3所示，该三位四通换向阀32具有A、B、O三个工作位置，当三位四通换向阀32处于A位时，第一进流管12与主进流管6之间、第一回流管13与主回流管7之间相连通，供热系统1为工作台4供热，如图1所示；当三位四通换向阀32处于B位时，第二进流管22与主进流管6之间、第二回流管23与主回流管7之间相连通，供冷系统2为工作台4供冷，如图2所示；当三位四通换向阀32处于O位时，供热系统1与供冷系统2均与传导管道5断开而不对工作台4供热或供冷。

在上述技术方案中，供热系统1中加热器11可采用常规的各种加热器，例如电加热器、感应加热器、火焰加热器等，只需其能够对液流介质起到加热作用即可；供冷系统2中冷却器21将对液流介质起到制冷作用，其可采用常规的各种冷却器，例如水制冷、空气制冷等。具体可根据所需要的工艺条件来选择合适的加热与或冷却器。供热系统1与冷却系统2中所使用的液流介质采用同一种，该液流介质应为在相应工作温度环境下呈流动状态且能够起到热传递性的流体物质，例如水、化学溶液或油，具体可根据所选定的温度范围选择合适的液流介质。第一泵14与第二泵24可采用单向定量泵、双向定向泵、双向变量泵或者其他泵。

以下示例性地阐述下本实施例的温控快速转换装置升温—降温工作过程：

首先，控制器31控制三位四通换向阀32处于图3所示的O位，使得供热系统1的加热器11对其中的流体介质进行预热，当预热至要求温度时，将三位四通换向阀32转为如图1所示的A位，启动第一泵14，使得热的液流介质沿着加热器11—第一泵14—第一进流管12—三位四通换向阀32—主进流管6—传导管道5—主回流管7—三位四通换向阀32—第一回流管13—加热器11的循环，构成加热介质的闭合回路，控制器31将实现工作台4所要求的准确升温/时间的工艺曲线，完成对工作台4的升温过程。

在完成对工作台4的升温过程后，可通过该温控快速转换装置对工作台4进行降温。具体地，先通过控制器31控制三位四通换向阀32处于图3所示的O为，使得供冷系统2的冷却器21对其中的液流介质进行预冷，当预冷至要求温度后，将三位四通换向阀转为图2所示的B位，然后启动第二泵24，使得冷的液流介质沿着冷却器21—第二泵24—第二进流管22—三位四通换向阀32—主进流管6—传导管道5—主回流管7—三位四通换向阀32—第二回流管23—冷却器21的循环，构成冷却介质的闭合回路，控制器31将实现工作台4所要求的准确降温/时间的工艺曲线，完成对工作台4的降温过程。

当需要对工作台4实现降温—升温过程时则按照上述步骤反向进行即可。

采用该温控快速转换装置，可实现工作台4按设定温度/时间工艺曲线的升温/降温过程，按照常规的流体介质，工作台4的温度可达到350℃以下，采用该装置的控制，工艺的控温范围区间可达到50-350℃，这远超常规的快速供热装置或快速供冷装置的工艺温度控制范围（常规为100-150℃）。当供热系统1或供冷系统2设置为多套时，则该装置将会实现对工作台4更宽的转换温度范围，以及更快的温度转换速度。

该温控快速转换装置在实现供热、供冷的快速自动转换温控的同时，也将对工作台4所生产的产品品质带来质的改善。例如在压铸模具中，如果采用常规的热成型—卸压—冷却—卸模的工艺流程，对于厚薄差过大或形状不对称的零件，在卸压后往往因冷却不均衡而造成产品的变形，同时也因冷却的失衡造成内应力，一般采用的手段是滚压矫正或机加工消除变形，但零件的内应力始终无法消除，另一方法是采用随机冷却（即在压制状态下冷却），但这一措施却使生产效率低下，因此，这种零件始终无法在产品品质和生产效率之间获得折中，相应难以获得效率和品质间获得折中。而采用本发明的温控快速转换装置，则可通过热成型—冷却—卸模的工艺路线有效地解决这一问题。

综上，该温控快速转换装置，通过控制器31对整个装置的控制，可以使工作台4温度在宽的温度范围下实现控制，进而使工作台4的工艺温度/时间曲线在更宽的范围下设定，实现了更宽的工艺或工作温度控制范围，同时该装置具有较高的热/冷转换效率，提高了工作台4的加工品质，并进一步地拓宽了该装置的应用面，在实际生产过程中具有高度的实用性和可操作性，降低了生产高品质产品所需要付出的设备成本。该装置为一体式结构，占用场地小，使得一次性设备、场地投入成本大幅降低，提高了生产效率并降低了生产成本。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，用于对需温度调节的工作台进行温度控制，所述工作台处设有用于对其进行热传导的传导管道，其特征在于，所述温控快速转换装置包括：

供热系统，包括介质流动式的加热器、自所述加热器向所述传导管道传送液流介质的第一进流管、自所述传导管道向所述加热器传送液流介质的第一回流管，所述供热系统还包括用于使得液流介质在所述加热器、第一进流管、传导管道及第一回流管之间循环的第一泵；

供冷系统，包括介质流动式的冷却器、自所述冷却器向所述传导管道传送液流介质的第二进流管、自所述传导管道向所述冷却器传送液流介质的第二回流管，所述供冷系统还包括用于使得液流介质在所述冷却器、第二进流管、传导管道及第二回流管之间循环的第二泵；

控制系统，用于控制所述供热系统与所述供冷系统工作状态，所述控制系统包括换向阀、用于控制所述换向阀工作位置及控制所述工作台温度变化的控制器，所述传导管道的两端分别设有与其相连通的主进流管与主回流管，所述控制系统具有三个工作状态，当所述控制系统处于第一工作状态时，所述第一进流管与所述主进流管之间、所述第一回流管与所述主回流管之间分别通过所述换向阀相连通，所述加热器、第一进流管、传导管道及第一回流管之间形成的供热循环系统工作而对所述工作台供热，所述冷却器与所述传导管道相断开；当所述控制系统处于第二工作状态时，所述第二进流管与所述主进流管之间、所述第二回流管与所述主回流管之间分别通过所述换向阀相连通，所述冷却器、第二进流管、传导管道及第二回流管之间形成的供冷循环系统工作，所述加热器与所述传导管道相断开；当所述控制系统处于第三工作状态时，所述主进流管与主回流管通过所述换向阀而与所述供冷系统及供热系统相断开，所述冷却器、所述加热器分别与所述传导管道相断开。

2.根据权利要求1所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述温控快速转换装置中，所述供热系统为一套或多套，所述供冷系统也为一套或多套。

3.根据权利要求2所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述温控快速转换装置中，所述供热系统与所述供冷系统均为一套，所述换向阀为三位四通换向阀。

4.根据权利要求1至3任一所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述液流介质为在相应工作温度环境下呈流动状态且能够起到热传递性的流体物质。

5.根据权利要求4所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述供冷系统中的液流介质与所述供热系统中的液流介质为同一种。

6.根据权利要求4所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述液流介质为水、化学溶液或油。

7.根据权利要求1至3任一所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述第一泵、第二泵为单向定量泵、双向定量泵及双向变量泵中的一种。

8.根据权利要求1至3任一所述的介质流动式快速供热、供冷的温控快速转换装置，其特征在于：所述工作台为需要实现冷-热转换或热-冷转换的工作部件或工作部位。