CN107053622A - 温度调节改进 - Google Patents

Abstract

一种用于温度调节配置的机器，包括：机器内的导向邻近热源定位的温度调节腔室的封闭区域，在该封闭区域内设有多个液体收集器以使每个液体收集器具有提供了从一个液体收集器到下一个液体收集器的提高通道的出料口。

Description

温度调节改进

技术领域

本发明涉及应用于各种机器的温度调节，并对铸模具有特定的应用。

背景技术

申请人之前已开发了用于铸模的温度调节的技术，该技术提供有邻近于热源的冷却腔室，该冷却腔室内具有液体以及位于液体上方大体上只有该液体蒸汽的空间。

该技术开发便于经受热源的冷却腔室的较热部分和较冷部分之间更好的热量传递。

在这种配置的实例中，在该空间内且在较高的水平位置提供有冷凝器。

众所周知，为了传递热量，可将以未汽化形式的液体导入到需要降热的位置，在该位置，该液体使用汽化热而被汽化，从而达到降热的效果。

为了实现液体的此种供给，在某些情况下，通过导管传递这种液体是所期望的，该导管的出口被导向期望需要额外的排热能力的位置。

一种实现上述方法的技术，可提供一种供给管，该供给管源自冷凝收集槽，冷凝收集槽直接位于该空间内冷凝器的下方，然后随着液体的收集将这种液体通过管子送入定向出口，以使该液体特别导向到提供较高热量的位置，作为对整个空间的总热量分布做出贡献。

本发明特别针对的问题，涉及如下问题：是否可能需要不止一个这种定向流出以及这种定向流动是否处于低于收集槽但彼此不同的高度，从而在一定向出口低于来自相同热源其他供给中的一个情况下“液柱压头(head of liquid)”的物理效应会导致液体可能以更快的速度并因此以更大的流量通过。

在模具(die)或铸模(mold)内的不同高度处可能需要设置大量定向液体出口的情形下，上述问题会被加剧，而这正是本发明所要解决的问题，本发明至少减少了由来自液体源的不同压头高度(head height)所可能引起的差异，或至少为公众提供了一种有用的替代。

对机器的冷却，尤其是对使用模具或铸模的机器例如注塑成型机的冷却，是非常重要的，以便在模塑制品的过程中确保铸模保持正确的温度。这在塑料制品的制备中及使用注塑成型技术使保持经济的循环次数方面是非常重要的，因为注塑成型大量物品的工艺会导致铸模本身的温度随着一段时间的使用而升高，从而增加了时间长度。

为了解决这一问题，已知可利用铸模本身内的冷却通道，通常使液体穿过离散的冷却通道，以便从模具移除热量的积聚。然而该方法被证明是仅仅部分有效，由于所使用的狭窄通道便于形成热点，该热点可导致横穿铸模的冷却速度有差异(不均匀)，从而使得热量的移除效率低。

水可被用来作为冷却液体，经过一段时间，在空气存在的情况下，这会导致铸模的腐蚀和冷却通道内锈皮(scale)的积聚。正因如此，对于水冷模铸模来说确保以可用方式维护冷却通道以便能够预防腐蚀是重要的，该腐蚀会导致铸模寿命的缩短。

然而，提高所需的维修服务增加了与这些模具的使用以及由于用于预防性维修程序所做的高频率服务而带来的停工期相关的成本。

已知的是，可采用带有冷却腔室的铸，该冷却腔室具有热交换器，可显著提高冷却铸模的效率，同时也便于模具成型之间有更快的循环次数。

虽然这种方法一直是有用的，但水的使用仍然具有需要邻近于铸模冷却腔室的热交换元件的缺陷，该热交换元件可将冷却过程中产生的蒸汽转换回成水，以重复冷却腔室内的冷却循环。

发明内容

根据本发明的一个形式，尽管其未必是唯一的或者实际上是最宽的形式，提出了一种其中带有温度调节配置的机器，包含或包括：机器内导向邻近热源定位的温度调节腔室的封闭区域；封闭区域内的液体；封闭区域内大体上只包含所述液体的蒸汽的顶部空间；顶部空间内的液体收集器，作为蓄水槽将封闭区域内的一些液体保持在该封闭区域内提高的高度；源自所述液体收集器的导管，将所述液体收集器内的液体导入到所述封闭区域内第一低水平位置；源自所述第一低水平位置的出料口；源自所述第一低水平位置到低于所述第一低水平位置的第二低水平位置的导管，所述第一低水平位置内的液体通过该导管被导入到所述第二低水平位置；源自所述第二低水平位置的出料口；其中导管的形状或其输出口位置被设置为对通过液体的通道提供高度势垒。

通过设置高度势垒，或者是由于导管形状，或者仅仅是提供为堰，可以在任何连续的液体压头处提供断开，以便提供有一个或如果需要提供有多个出料口的液体，将对每一个出料口具有相对一致的压头。

优选地，该机器为塑料注塑模具。

优选地，在至少一个水平位置设有蓄水槽，并且优选地在每一个水平位置都设有蓄水槽。

优选地，设有用于提供向顶部空间内的提高位置供应来自于顶部空间内的液体的装置。

优选地，实现液体供应的装置包括冷凝器，该冷凝器被定位为使冷凝的液体至少在一定程度上导向液体收集器。

优选地，在可替换的形式中，借助通过热虹吸配置升高来提供液体。

在另一可替换配置中，借助于泵将液体供应到液体收集器。

优选地，每个相应的水平位置设有蓄水槽，从每个相应水平位置设置一个或多个出料口，以便保持其蓄水槽中一些过量的液体供应馈给低于该相应水平位置的其他水平位置。

优选地，由具有升高出口的蓄水槽提供相对于较低水平位置的高度势垒。

优选地，在相应水平位置之间有鹅颈管连接，由于顶部空间内的蒸汽压力大体上是顶部空间的液体的蒸汽压力，因此液体不会以传统的虹吸方式产生作用。

在本发明的另一形式中，提供了一种从要求将热量从其内移除的系统中移除热量的方法，其中该系统具有至少一个冷却腔室，该冷却腔室包括：入口管和出口管，以及吸收热量的内部腔体，所述方法包括如下步骤：

通过入口管将液相制冷剂至少部分地填充冷却腔室；

借助从内部模具腔体传递到冷却腔室的热量，液相制冷剂汽化成气相制冷剂；

接着将气相制冷剂从冷却腔室移除，并引导到压缩机；

压缩机对气相制冷剂进行压缩以将其转化为液相制冷剂；

接着液相制冷剂传送到热交换器，以从液相制冷剂移除热量；

接着，通过入口管将冷却的液相制冷剂再循环到冷却腔室。

优选地，将液相制冷剂传送到冷却装置，以进一步冷却液相制冷剂至工作温度。

然而在本发明的进一形式下，提供了一种冷却铸模的方法，该铸模具有至少一个冷却腔室，包括：入口管和出口管，以及内部模具腔体，该方法包括如下步骤：

通过入口管将液相制冷剂至少部分地填充冷却腔室；

通过从内部模具腔体传递到冷却腔室的热量，将液相制冷剂汽化成气相制冷剂；

接着将气相制冷剂从冷却腔室移除并引导到压缩机；

压缩机对气相制冷剂进行压缩以将其转化为液相制冷剂；

接着液相制冷剂传送到热交换器，以从液相制冷剂移除热量；

接着，通过入口管将冷却的液相制冷剂再循环到冷却腔室。

优选地，将液相制冷剂传送到冷却装置，以进一步冷却液相制冷剂至工作温度。

优选地，将气相制冷剂转化成液相制冷剂的压缩是绝热压缩。

优选地，进入冷却腔室的液相制冷剂的温度与从冷却腔室中移除的气相制冷剂的温度大体相似。

优选地，制冷剂选自包括乙烷、丙烷、丁烷和氨的组中的至少一个。

优选地，热交换器与冷却塔连接，以从液相制冷剂移除热量。

优选地，铸模为注塑模具。

优选地，液相制冷剂包括表面活性剂。

一种用于模制材料的铸模机器，该铸模具有至少一个冷却腔室，该腔室包括：入口管和出口管，以及内部模具腔体，该机器包括：

用以提供液相制冷剂流的装置，使液相制冷剂以预先设定的温度通过入口管供给到该至少一个冷却腔室；

将气相制冷剂引导到压缩机的导管，气相制冷剂由从内部模具腔体到冷却腔室中的液相制冷剂的热量传递形成，在压缩机内所述气相制冷剂被压缩产生转化的液相制冷剂；

第二导管，将转化的液相制冷剂引导到热交换单元；

用于将转化的液相制冷剂再循环到至少一个冷却腔室的装置。

优选地，冷却装置将转化的液相制冷剂进一步冷却到预先设定的温度。

优选地，压缩机绝热地压缩气相制冷剂。

优选地，压力控制阀位于于热交换器和冷却装置之间，以便计量液相制冷剂流入冷却装置的流量。

优选地，冷却工具为蒸发器。

优选地，蒸发器具有气体回流管，以将任何未凝结的气相制冷剂带回到压缩机中。

附图说明

为了更好地理解本发明，将结合附图、参照实施例来进行描述，图中：

图1是经局部剖切并去掉侧板的注入模具部分的立体图。

图2是在适当位置带有侧板与图1所示相同部分的截面图。

图3是再次去掉侧板但其他部分示出可见区域的与图1和图2相同部分的立体图。

图4是第二实施例的位于模具部分内的组件的立体图，该组件是系统的功能性部分实现分布式冷却的均匀性且具有一些不同。

图5是图4中相同组件的前视图。

图6是图4和图5中组件的简化视图。

图7示出本发明又一形式的系统的示意图。

具体实施方式

详细参照附图，本发明在其最广泛的意义上可应用于任何需要温度调节的机器。

已发现一个特别相关的应用涉及注入塑料的铸模，其中成品模制成型后的脱模必须要等到塑料充分冷却到可自我支撑的时候从而能够被脱模为完整制品。

因此，对于注塑制品所有部件来说，进行冷却及特别是一定程度的均匀的冷却变得非常重要，并在得到良好循环次数方面非常关键。

申请人之前已经公开了一种技术，该技术具有邻近于热源的冷却空间，冷却空间内提供有液体，以及在冷却空间内液体上方大体上仅有的液体蒸汽。

在空间内的另一部分或作为空间壁的一部分适当设有冷凝装置。

虽然本发明可更广泛地应用于任何机器，但本发明所针对的问题涉及与此同样的工艺。但是，在将一些液体选择性地导入到一区域内的情况下，这允许对导入区域内液体的量进行选择性控制，因此可对液体的分配进行更好的控制，从而导致更好的温度调节。

如果空间内的液体通过导管供给，则适于使该液体通过的压力将在很大程度上受正被供给的液体的所谓的“液柱压头”的支配。

因此，根据传统技术，该压头虽然可能适合于空间内例如冷凝器下方的一个水平位置，然而对于一个输出口(take off)可能稍微低于另一个输出口的情况，压头的不同可能在通过相似输出口实现的流体流动方面导致显著差异，因此这会降低可获得的输出口之间的一致性。

该技术方案已提供一种溢出形式，其中液体可被提供给选定的水平位置和在该水平位置之内的任何超过量则被供给到较低的水平位置，但是以这种方式，这将不会不必要地对于更低水位积聚过多的液柱压头。

上述可通过使用简单的鹅颈管式导管来实现，因为空间内液体上方的环境仅是或至少基本上仅是该液体的蒸汽，那么这将会确保虹吸效应所需的液体连续性不会被维持。

换句话说，空间内的气氛是液体的蒸汽压力，以使鹅颈管不再是普通意义上虹吸管。

本实施例中的配置还提供了在模具内选定高度设置有效的蓄水槽，并且选择可以是一个、两个或多个的输出管在给定水头下充分发挥作用的输出管的尺寸。在实践中，在应用于较低蓄水槽的情况下会有过多的水流过，并且以致每一个蓄水槽都由这种溢出充分地供应。

附图所述的各实施例示出了这一功能，附图本身示出了模具或铸模，其中所示出的部分仅仅是两个分模中的一个部分，另外一部分被同样配置来实现这种冷却，但由于各分模的部分是分开的，它们是单独冷却的。

因此，参见图1、2和3，主体1具有封闭的冷却区域2，冷却区域2包含液体但未在附图中明确示出，正如申请人之前的专利中所解释的，液体可以是水或含有添加剂的水，其中空间2由背板3和成形部分(molding portion)4定义。

在成形表面4的各部分内为输出管，典型地由5和6、7和8、9和10、11和12示出。

在每一情况下，图2所示的部分可由这些示出内容后的其他输出管复制。

每一个输出管可由13、14、15、16、17所示相应的蓄水槽进料。

冷凝器位于空间2内的上部，其中冷凝器有多个散热翅片和贯穿其中的导管，冷却液体可通过该导管以将冷凝器19的温度保持在选定的冷凝温度。

在这种情况下，上升蒸汽冷凝所得到的液体冷凝并使液体流进第一蓄水槽区域21，液体从此区域通过第一导管22被导入到第一蓄水槽区域13。

同时，设有另一导管，该导管通过连通导管23的24处的鹅颈管供给下部蓄水槽区域14。

从蓄水槽14，设有上升导管25，然后顺着鹅颈管到达鹅颈管的顶点26，以使液体通过鹅颈管26和导管27溢出到蓄水槽15。

因为空间内的气氛一般仅包括基本上仅是空间内液体的蒸汽，这会导致否则可能会发生的虹吸效应的任何断开，以使对相应各个下部蓄水槽如14、15或其他蓄水槽有效的水头仅由相应鹅颈管下侧内的水头所定义。

在这种情况下，当然设有其他蓄水槽和其他鹅颈管，其中例如鹅颈管28由蓄水槽15供给并通过导管29供给到蓄水槽16。蓄水槽16又供给鹅颈管30供给到蓄水槽17中，蓄水槽17又供给鹅颈管31。这又供给到蓄水槽18。

就每一个蓄水槽而言，在每一情况下蓄水槽有四个输出口，为了清楚起见，这些输出口的编号未被分别标识。

入口设置于间隔开的位置，并且在每种情况下入口具有相对一致的共同的尺寸。

当然可以对这些方面做出改变，以便对在每一个水平位置处被使用的和可用的液体量进行控制。

模具或铸模的其他方面包括根据需要将液体提升到上部空间内的热虹吸管，这在32处示出，其中设有来自下部空间区域33的未被具体示出的下部导管。

在其他附图中，图4和5仅仅示出了模具部分内体现本发明的功能性部件。

对应地，提供有多个级联的蓄水槽40至45，其中每个蓄水槽具有细长的形状，以便分开液柱压头的效果通过使提高了的溢流充当46至50所示级联溢流来实现。

这实际上充当堰的作用。

将导管馈送的入口设置在典型的51处。

图4特别示出在典型的52处用于蒸发的蒸汽的返回通道。

图6示出与第一实施例中相同的插入部分，该插入部分有鹅颈管53，用以从上部区域55供给邻接的蓄水槽54。

下面将说明本发明是如何操作的。

参考图7，示出了本发明的一实施例，该实施例提供有系统60，该系统60包含有带有内部腔体的铸模，塑料材料可被注入该内部腔体内以形成预先设定的形状，被称为注塑成型。本领域技术人员知晓该铸模通常由两个部分形成。在本图中，示意图只示出了铸模的一半作为代表性部分，并且本发明并不限于此。

图7示出至少一个内部冷却腔室62，腔室盖未示出。冷却腔室62进一步还包括冷却剂入口管64和冷却剂出口管66，以便为冷却液/制冷剂提供进口和出口。可根据所需设计的具体需要改变冷却腔室62的形状和大小。

蒸发器67通过冷却剂入口管64与铸模的冷却腔室62相连接，从而将处于预先设定温度的液体制冷剂68供给到冷却腔室62。

压缩机70设有入口管22，压缩机70通过入口管22接收气相的制冷剂72，然后将气相72压缩生成液相制冷剂73。

热交换器单元74通过管76与压缩机70流体连接，热交换器74移除液相制冷剂73内的大部分热量，然后使液相制冷剂77穿过压力控制阀78并导入到蒸发器单元67用于冷却到预先设定的温度以提供循环的液相制冷剂68。

在使用中，液相制冷剂68为适于目的的制冷材料，可以选自任何合适的制冷材料，例如氨、丁烷、丙烷、乙烷和诸如二氧化碳。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员也可使用其他合适的低沸点液体。

然后将液相制冷剂68提供给铸模的冷却腔室62。随着热塑料材料被注入到铸模腔内，来自热塑料材料的热量被传递到铸模腔的壁上，该热量随后被传递到液相制冷剂68，液相制冷剂68汽化生成气相制冷剂72，从而产生蒸发冷却的效果。

气相制冷剂72的温度与进入冷却腔室62的液相制冷剂16的温度大体上相同，塑料材料吸收的热能被用于将液相制冷剂68转变成气相制冷剂72。

然后气相制冷剂72被抽出到冷却腔室的上部并被引导到压缩机70，在此气相制冷剂72被压缩回液相制冷剂73。来自压缩机的液体供给温度受恒温器控制。在这一阶段，在液相制冷剂73中会有大量的温度积聚。

该热的液相制冷剂73然后被引导到热交换器单元74，通过从气相制冷剂72转换成液相制冷剂73以提取液相制冷剂73内大量的热量。冷却区段75可操作地连接到热交换器74以便除掉热交换器74内的过量的热。

来自热交换器74的液相制冷剂77仍然典型地处于高于为了被用作铸模的冷却液体所要求温度的温度。同样地，液相制冷剂77通过压力控制阀78以调节液相制冷剂77进料的进入到蒸发器单元67的馈送，蒸发器单元67将液相制冷剂34冷却到适于铸模内冷却使用的温度。然后任何过量的气相制冷剂通过管69被导入到压缩机内。

所述系统和方法的使用会得到一个较简单系统，该系统现被应用于将水用作冷却液体的铸模冷却装置(setup)中。因此冷却腔室的内部架构不及之前的那些可能用到冷凝器的设计复杂。

由于将热量有效的从铸模中带走，这种新的系统和方法也提高了铸模的冷却效率，允许可能地缩短各循环之间的时间。

这种系统可在如下装置中使用，诸如如上述的成型机器、以及其中存在热量积聚并需要将热量从系统例如发动机中移除的其他机器或系统。

Claims (6)

1.一种从要求将热量从其内移除的系统中移除热量的方法，其中该系统具有至少一个冷却腔室，该冷却腔室包括入口管和出口管，以及吸收热量的内部腔体，所述方法包括如下步骤：

通过入口管将液相制冷剂至少部分地填充冷却腔室；

借助从内部模具腔体传递到冷却腔室的热量，将液相制冷剂汽化成气相制冷剂；

随后将气相制冷剂从冷却腔室移除并引导到压缩机；

压缩机对气相制冷剂进行压缩以将其转化为液相制冷剂；

随后将液相制冷剂传送到热交换器，以从液相制冷剂移除热量；

随后通过入口管将冷却的液相制冷剂再循环到冷却腔室。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，将所述液相制冷剂传送到冷却设备以进一步冷却液相制冷剂至工作温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征还在于，压缩机绝热地压缩气相制冷剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征还在于，压力控制阀位于热交换器和冷却设备之间，以便计量液相制冷剂流入冷却设备的流量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征还在于，所述冷却设备为蒸发器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征还在于，所述蒸发器具有气体回流管，以将任何未凝结的气相制冷剂带回到压缩机。