CN109365792A - 喷头集成模块及其应用的喷淋式水冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷头集成模块及其应用的喷淋式水冷装置，其中喷头集成模块，包括呈板状的分流基座，在所述分流基座上设置有至少两组导液通道，每组导液通道分别包括支流道以及连通所述支流道并间隔布置的出液孔；还包括分别针对每组导液通道一对一配置的输液管，属于同一组导液通道的支流道连接到同一根所述输液管上，在每根所述输液管上分别设置有用于控制所述输液管开闭的第一控制阀。这样，所述喷头集成模块能针对待冷却工件的结构特性、材质特性等因素配置合适的冷却顺序、冷却范围和冷却时长，从而能够灵活地配置出多种不同的喷淋式降温冷却方案。

Description

喷头集成模块及其应用的喷淋式水冷装置

技术领域

本发明涉及喷头集成模块及其应用的喷淋式水冷装置，它们可以用于对经过高温压铸成形后的工件进行喷淋水冷降温处理。

技术背景

近年来，随着铸件的轻量化，铸件壁厚控制要求不断提高。因需要满足不同性能及功用的要求，部分铸件需要设置厚度不均匀的薄壁结构。如果脱模后的高温铸件直接放置于常温下，非常容易出现收缩变形甚至报废。为了减少变形，传统的方法是通过整形夹具对铸件进行校形，但是放置一段时间后会铸件会自然回弹，导致校形失效，更有甚者会直接导致铸件出现断裂而报废。为了解决上述技术问题，目前一般是对脱模后的高温铸件进行冷却降温处理。市面上已经出现了多种冷却装置，例如于申请日为2017年07月17日，专利号为CN201720859507.1的实用新型专利中公开了一种金属铸造模具冷却装置，包括底板、手推架、储盛液箱、置物板、和喷淋头，所述底板的一侧固定设置有手推架，所述底板的上面固定设置有储盛液箱，所述储盛液箱的上面一侧固定设置有支座，所述支座的上面固定设置有支杆，所述喷淋头固定设置在支臂的端部，所述储盛液箱的一侧固定设置有水泵所述储盛液箱的上面一侧固定上设置有置物板，所述置物板的中间开设有与储盛液箱连通的通孔，所述通孔的内部靠近顶端的位置均匀的固定设置有多个档杆，所述置物板的两侧分别开设有两个鼓风口，所述置物板的一侧固定设置有鼓风机，通过在置物板的内侧设置有鼓风口，从而便于在水冷的同时利用风能进行补充作用，便于在铸件后期冷却中使用。

发明内容

专利CN201720859507.1中的金属铸造模具冷却装置能够对铸件进行水冷和风冷降温，但是并不能针对铸件的结构特性、材质特性配置不同冷却顺序和冷却范围。鉴于此，本发明首先对喷头结构进行改进，提出一种喷头集成模块，其特征在于，包括呈板状的分流基座，在所述分流基座上设置有至少两组导液通道，每组导液通道分别包括支流道以及连通所述支流道并间隔布置的出液孔；还包括分别针对每组导液通道一对一配置的输液管，属于同一组导液通道的支流道连接到同一根所述输液管上，在每根所述输液管上分别设置有用于控制所述输液管开闭的第一控制阀。

其中，在所述分流基座上设置有至少两组导液通道，该特征定义了在所述分流基座上可以设置两组、三组、四组甚至更多组所述的导液通道，所述导液通道的设置竖立按照具体需要而定。

其中，每组导液通道分别包括支流道以及连通所述支流道并间隔布置的出液孔，该特征定义了所述导液通道的结构，所述导液通道包括出液孔和支流道，属于同一组的所述出液孔与所述支流道相互连通。这样进入到所述支流道内的冷却液可以通过所述出液孔喷洒出来，并且还能够增加所述出液孔的数量扩展所述喷头集成模块的喷晒范围。每组所述导液通道可以设置一路、两路或更多路的支流道。

其中，包括分别针对每组导液通道一对一配置的输液管，属于同一组导液通道的支流道连接到同一根所述输液管上，该特征定义了每组所述导液通道分别配置一根所述输液管来单独提供冷却液，所述输液管连通属于同一组的支流道，不同组的所述支流道连通不同的所述输液管。

其中，在每根所述输液管上分别设置有用于控制所述输液管开闭的第一控制阀，该特征定义了所述输液管的开或闭通过设置在其上的第一控制阀的控制，也就通过所述第一控制阀的开或闭控制所述输液管是否能够向所述支流道输送冷却液。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明中的喷头集成模块的有益技术效果在于：由于在每根所述输液管上分别设置有用于控制所述输液管开闭的第一控制阀，这样，在所述第一控制阀的控制下，不同的所述输液管可以同时或按顺序向与其连通设置的导液通道输送冷却液，从而可以让所述导液通道能够对放置在所述喷头集成模块下方的待冷却工件进行局部或整体冷却。另外在所述第一控制阀的控制下，还可以为导液通道配置不同的输液时长，从而可以让所述导液通道能够对放置在所述喷头集成模块下方的待冷却工件的局部或整体提供不同的水冷时长。综上，所述喷头集成模块能针对待冷却工件的结构特性、材质特性等因素配置合适的冷却顺序、冷却范围和冷却时长，从而能够灵活地配置出多种不同的喷淋式降温冷却方案。

进一步的技术方案还可以是，至少部分所述导液通道包括有多路所述支流道，所述输液管包括主管段和连通所述主管段的多根支管段，所述支管段连通所述支流道，所述第一控制阀设置在所述主管段上。这样有利于简化所述喷头集成模块的结构。

进一步的技术方案还可以是，还包括有喷嘴，所述喷嘴连通所述出液孔。这样，通过所述喷嘴可以进一步扩展所述出液孔的喷晒范围。

为了能够灵活调整所述分流基座的水平位置，进一步的技术方案还可以是，还包括分置于所述分流基座左右两侧的水平定位座，在所述水平定位座上设置有沿前后方向延伸的水平长条孔，在所述分流基座的左、右侧壁上分别设置有对应所述水平长条孔布置的侧边通孔，还设置有水平调整螺栓，所述水平调整螺栓穿过所述水平长条孔连接到所述侧边通孔上。这样，松开所述水平调整螺栓后，所述分流基座可以前后调整位置，调整完后，调整所述水平调整螺栓在所述水平长条孔内的位置，最后拧紧所述水平调整螺栓固定所述分流基座的水平位置。

为了能够灵活调整所述分流基座的高度位置，进一步的技术方案还可以是，还包括分置于所述分流基座左右两侧的垂直定位座，在所述垂直定位座上设置有沿上下方向延伸的垂直长条孔，在所述水平定位座的后端设置有对应所述垂直长条孔布置的端部通孔，还设置有垂直调整螺栓，所述垂直调整螺栓穿过所述垂直长条孔连接到所述端部通孔上。这样，松开所述垂直调整螺栓后，所述分流基座可以前后调整位置，调整完后，调整所述垂直调整螺栓在所述垂直长条孔内的位置，最后拧紧所述垂直调整螺栓固化所述分流基座的高度位置。

本发明还提出应用所述的喷头集成模块的喷淋式水冷装置，其特征在于，包括用于承载待冷却工件的工作台，所述喷头集成模块设置在所述工作台的上方。

进一步的技术方案还可以是，还包括用于储存冷却液的盛液箱，所述工作台容置于所述盛液箱内，在所述盛液箱的下部壁体上设置有第一箱体过液孔，所述喷头集成模块的输液管通过汇流总管连通所述第一箱体过液孔，在所述汇流总管上连通设置有所述水泵；还包括有中央控制器，所述中央控制器信号连接所述第一控制阀和所述水泵。其中，为了便于连接可选择在所述输液管和所述汇流总管之间设置分流器。由所述喷头集成模块喷洒出来的冷却液可以汇集到所述盛液箱内进行重复使用，节约冷却成本。

在铸件的热量传递到所述盛液箱内的冷却液后，冷却液的温度会逐渐升高，为了能够长时间向待冷却工件提供处于低温状态的冷却液，进一步的技术方案还可以是，在所述汇流总管上还设置有冷却装置。这样，所述冷却装置能够对流经的冷却液进行降温处理。

进一步的技术方案还可以是，在所述盛液箱的下部壁体上还设置有第二箱体过液孔，还包括有连接支管和三通接头，所述汇流总管包括第一汇流总管和第二汇流总管，所述第一汇流总管的一端连通所述输液管，另一端连通所述三通接头的第一接口；所述第二汇流总管的一端连通所述三通接头的第二接口，另一端连通所述第一箱体过液孔，所述水泵、冷却装置设置在所述第二汇流总管上；所述连接支管的一端连通所述第二箱体过液孔，另一端连通所述三通接头的第三接口，在所述连接支管上设置有用于控制所述连接支管开闭的第二控制阀，所述第二控制阀与所述中央控制器信号连接。这样，在关闭所述第一控制阀后，所述水泵能够把所述盛液箱内的冷却液通过所述第一箱体过液孔或第二箱体过液孔抽吸到所述第二汇流总管内，冷却液经过冷却装置冷却降温后通过所述第二箱体过液孔或第一箱体过液孔再次回流到所述盛液箱内。这样，可以在进行喷淋冷却工作前，让所述盛液箱内的冷却液通过所述冷却装置预先冷却降温，为后期的正式冷却工作提前作准备。

为了能够自动控制所述工作台的高度，进一步的技术方案还可以是，还包括有升降器，所述升降器能够驱动所述工作台在所述盛液箱内上下升降移动，所述升降器与所述中央控制器信号连接；当所述喷头集成模块对承载在所述工作台上的待冷却工件完成喷淋降温处理后，所述中央控制器能够发出指令让所述升降器驱动所述工作台向所述盛液箱的底部方向移动。这样，通过所述中央控制器可以自动控制所述工作台的升降高度和升降移动的时间，从而可以为实现从喷淋式降温自动切换到浸泡式降温提供实现基础。例如在具体的应用中可以是，先让所述喷头集成模块工作对所述待冷却工件进行喷淋冷却处理，特别可以通过所述喷头集成模块先对所述待冷却工件的局部高温区域优先进行冷却，把所述局部高温区与其他区域的温差调整到合适范围后，所述工作台带着所述待冷却工件向所述盛液箱的底部方向移动并浸泡到所述盛液箱内的冷却液中进行浸泡式冷却，形成梯度式的逐步降温的冷却方案。所述梯度式的冷却方案有利于避免所述待冷却工件在冷却过程中急剧降温而出现明显的收缩变形。当然亦可以先对待冷却工件进行整体喷淋式冷却，然后再进行浸泡式冷却，具体根据待冷却工件的结构和材质特性等因素决定。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到喷头集成模块及其应用的喷淋式水冷装置中。

附图说明

图1是应用本发明技术方案的带有喷头集成模块100的喷淋式水冷装置立体结构示意图；

图2是图1所示的喷淋式水冷装置旋转大概180°后的立体结构示意图；

图3是喷淋式水冷装置的立体结构示意图，图中省略了拉门61；

图4是所述分流基座1的立体结构示意图；

图5是所述分流基座1的俯视方向的结构示意图；

图6是图5中A-A方向的剖面结构示意图；

图7是所述工作台5与所述升降器(51、51a)的组装立体结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种应用喷头集成模块100的喷淋式水冷装置，包括用于承载待冷却工件的工作台5，在工作台5上设置有漏液孔50，所述喷头集成模块100设置在所述工作台5的上方。所述喷头集成模块100包括呈板状的分流基座1，在所述分流基座1上设置有至少两组导液通道11，每组导液通道11分别包括支流道111以及连通所述支流道111并间隔布置的出液孔112；还包括分别针对每组导液通道11一对一配置的输液管2，属于同一组导液通道11的支流道111连接到同一根所述输液管2上，在每根所述输液管2上分别设置有用于控制所述输液管2开闭的第一控制阀23。

下面结合附图对所述喷头集成模块100的结构作进一步的说明，在本实施方式中，在所述分流基座1上设置有三组导液通道11，分别为支流道(11a、11b、11c)，每组导液通道11分别包括两路支流道111和分别连通所述支流道111并间隔布置的出液孔112，其中所述两路支流道111分别为支流道(111a、111b)。这样进入到所述支流道111内的冷却液可以通过所述出液孔112喷洒出来，并且还能够通过增加所述出液孔112的数量扩展所述喷头集成模块100的喷晒范围。在所述出液孔112上连通有喷嘴15，所述喷嘴15为万向蛇形竹节喷嘴。通过所述喷嘴15可以进一步扩展所述出液孔112的喷晒范围。所述喷头集成模块100还包括分别针对每组导液通道11一对一配置的输液管2，即针对三组导液通道11共配置了3根输液管2，分别为输液管(2a、2b、2c)。所述输液管2包括主管段21和连通所述主管段21的两根支管段(24、24a)，所述主管段21和支管段(24、24a)通过第一分接头9连接一起。所述支管段的具体设置数量根据对应配置的所述支流道111的数量而定。所述支管段(24、24a)分别连通所述支流道(111a、111b)，所述第一控制阀23设置在所述主管段21上，也即针对每根输液管2分别配置了所述第一控制阀23进行单独控制。还包括有中央控制器8，所述中央控制器8信号连接所述第一控制阀23。这样，在所述第一控制阀23的控制下，不同的所述输液管2可以同时或按顺序向与其连通设置的导液通道11输送冷却液，从而可以让所述导液通道11能够对放置在所述喷头集成模块100下方的待冷却工件进行局部或整体冷却。另外在所述第一控制阀23的控制下，还可以为导液通道11配置不同的输液时长，从而可以让所述导液通道11能够对放置在所述喷头集成模块100下方的待冷却工件的局部或整体提供不同的水冷时长。综上，所述喷头集成模块100能针对待冷却工件的结构特性、材质特性等因素配置合适的冷却顺序、冷却范围和冷却时长，从而能够灵活地配置出多种不同的喷淋式降温冷却方案。

为了能够灵活调整所述分流基座1的水平位置，在所述分流基座1的左右两侧分别设置有水平定位座(16、16a)。所述水平定位座16与所述水平定位座16a的结构以及与所述分流基座1的位置调整结构类似，下面以所述水平定位座16为例作介绍。在所述水平定位座16上设置有沿前后方向延伸的水平长条孔160，在所述分流基座1的右侧壁上分别设置有对应所述水平长条孔160布置的侧边通孔14，还设置有水平调整螺栓161，所述水平调整螺栓161穿过所述水平长条孔160连接到所述侧边通孔14上。这样，松开所述水平调整螺栓161后，所述分流基座1可以前后调整位置，调整完后，调整所述水平调整螺栓161在所述水平长条孔160内的位置，最后拧紧所述水平调整螺栓161固定所述分流基座1的水平位置。

为了能够灵活调整所述分流基座1的高度位置，在所述分流基座1的左右两侧分别设置有的垂直定位座 (17、17a)，所述垂直定位座 17与所述垂直定位座17a的结构以及与所述水平定位座之间的位置调整结构类似，下面以所述垂直定位座 17的结构为例作介绍。在所述垂直定位座17上设置有沿上下方向延伸的垂直长条孔170。所述垂直定位座17定位在下面将要论述到的盛液箱6的背侧壁上。在所述背侧壁设置有对应所述垂直长条孔170的避让孔。在所述水平定位座16的后端设置有对应所述垂直长条孔170布置的端部通孔，还设置有垂直调整螺栓171，所述垂直调整螺栓171穿过所述垂直长条孔170连接到所述端部通孔上。这样，松开所述垂直调整螺栓171后，所述分流基座1可以前后调整位置，调整完后，调整所述垂直调整螺栓171在所述垂直长条孔170内的位置，最后拧紧所述垂直调整螺栓171固化所述分流基座1的高度位置。

如图1、图2和图3所示，所述喷淋式水冷装置还包括用于储存冷却液的盛液箱6和支撑所述盛液箱6的底架7，所述盛液箱6具有侧边开口，在所述侧边开口上设置有能够上下升降的拉门61。所述工作台5容置于所述盛液箱6内，在所述盛液箱6的下部壁体上设置有第一箱体过液孔(图2所示，所述第一箱体过液孔被第二汇流总管32遮挡未予以标记)，所述喷头集成模块100的输液管2通过汇流总管3连通所述第一箱体过液孔。所述汇流总管3包括第一汇流总管31和第二汇流总管32，所述第一汇流总管31的一端通过第二分接头91连通所述输液管2的主管段21，另一端连通三通接头92的第一接口，在所述第一汇流总管31上设置有第三控制阀310。所述第二汇流总管32的一端连通所述三通接头92的第二接口，另一端连通所述第一箱体过液孔。在所述第二汇流总管32上设置有水泵321和冷却装置322, 所述第三控制阀310、水泵321和冷却装置322分别与所述中央控制器8信号连接。在所述盛液箱6的下部壁体上还设置有第二箱体过液孔62，连接支管4的一端连通所述第二箱体过液孔62，另一端连通所述三通接头92的第三接口，在所述连接支管4上设置有用于控制所述连接支管4开闭的第二控制阀41，所述第二控制阀41与所述中央控制器8信号连接。

为了能够自动控制所述工作台5的高度，如图1和图7所示，所述喷淋式水冷装置还包括有设置在所述工作台5左右两侧的升降器(51、51a)，所述升降器(51、51a)能够驱动所述工作台5在所述盛液箱6内上下升降移动。所述升降器(51、51a)的结构类似，下面以所述升降器51为例作介绍。所述升降器51包括吊臂511和驱动所述吊臂511的升降移动的驱动器512，所述驱动器512通过固定座513定位在所述盛液箱6的侧壁上。所述驱动器512与所述中央控制器8信号连接。当承载在所述工作台5上的待冷却工件完成所述喷头集成模块100的喷淋降温处理后，所述中央控制器8能够发出指令让所述升降器(51、51a)驱动所述工作台5向所述盛液箱6的底部方向移动。这样，通过所述中央控制器8可以自动控制所述工作台5的升降高度和升降移动的时间，从而可以为从喷淋式降温自动切换到浸泡式降温提供实现基础。

下面对所述喷淋式水冷装置的冷却工作过程作说明：

冷却处理前，先对盛装到所述盛液箱6内的冷却液进行冷却处理。通过所述中央控制器8关闭所述第三控制阀310，开启所述第二控制阀41、水泵321和冷却装置322。所述水泵321能够把所述盛液箱6内的冷却液通过所述第一箱体过液孔抽吸到所述第二汇流总管32内，冷却液经过所述冷却装置322冷却降温后通过所述第二箱体过液孔62再次回流到所述盛液箱6内，如此循环。这样，可以在进行喷淋冷却工作前，让所述盛液箱6内的冷却液通过所述冷却装置322预先冷却降温，为后期的正式冷却工作提前作准备。

然后通过所述中央控制器8关闭所述第二控制阀41，开启所述第三控制阀310、水泵321和冷却装置322，所述水泵321能够把所述盛液箱6内的冷却液通过所述第一箱体过液孔抽吸到所述第二汇流总管32内，然后依次流经所述第一汇流总管31、输液管2进入到所述喷头集成模块100内，最终通过所述喷嘴15喷射出来对放置于所述工作台5上的待冷却工件进行喷淋式降温处理。喷淋式降温处理过程中，通过三个所述第一控制阀23控制所述喷头集成模块100的喷洒范围、不同喷洒范围之间的喷洒顺序和喷洒时长，从而能够灵活地优先对所述待冷却工件的局部高温区域进行冷却，把所述局部高温区与其他区域的温差调整到合适范围后，再进行整体喷淋，或直接进入到浸泡式降温工作，具体根据待冷却工件的结构和材质特性等因素决定。

最后通过所述中央控制器8发出指令让所述升降器(51、51a)驱动所述工作台5向所述盛液箱6的底部方向移动让放置在所述工作台5上的待冷却工件浸泡到所述盛液箱6内的冷却液中进行浸泡式冷却，形成梯度式的逐步降温的冷却方案。所述梯度式的冷却方案有利于避免所述待冷却工件在冷却过程中急剧降温而出现明显的收缩变形。

Claims (10)

1.喷头集成模块，其特征在于，包括呈板状的分流基座，在所述分流基座上设置有至少两组导液通道，每组导液通道分别包括支流道以及连通所述支流道并间隔布置的出液孔；还包括分别针对每组导液通道一对一配置的输液管，属于同一组导液通道的支流道连接到同一根所述输液管上，在每根所述输液管上分别设置有用于控制所述输液管开闭的第一控制阀。

2.根据权利要求1所述的喷头集成模块，其特征在于，至少部分所述导液通道包括有多路所述支流道，所述输液管包括主管段和连通所述主管段的多根支管段，所述支管段连通所述支流道，所述第一控制阀设置在所述主管段上。

3.根据权利要求1所述的喷头集成模块，其特征在于，还包括有喷嘴，所述喷嘴连通所述出液孔。

4.根据权利要求1至3任一项所述的喷头集成模块，其特征在于，还包括分置于所述分流基座左右两侧的水平定位座，在所述水平定位座上设置有沿前后方向延伸的水平长条孔，在所述分流基座的左、右侧壁上分别设置有对应所述水平长条孔布置的侧边通孔，还设置有水平调整螺栓，所述水平调整螺栓穿过所述水平长条孔连接到所述侧边通孔上。

5.根据权利要求4所述的喷头集成模块，其特征在于，还包括分置于所述分流基座左右两侧的垂直定位座，在所述垂直定位座上设置有沿上下方向延伸的垂直长条孔，在所述水平定位座的后端设置有对应所述垂直长条孔布置的端部通孔，还设置有垂直调整螺栓，所述垂直调整螺栓穿过所述垂直长条孔连接到所述端部通孔上。

6.应用权1至权5任一项所述的喷头集成模块的喷淋式水冷装置，其特征在于，包括用于承载待冷却工件的工作台，所述喷头集成模块设置在所述工作台的上方。

7.根据权利要求6所述的喷淋式水冷装置，其特征在于，还包括用于储存冷却液的盛液箱，所述工作台容置于所述盛液箱内，在所述盛液箱的下部壁体上设置有第一箱体过液孔，所述喷头集成模块的输液管通过汇流总管连通所述第一箱体过液孔，在所述汇流总管上连通设置有所述水泵；还包括有中央控制器，所述中央控制器信号连接所述第一控制阀和所述水泵。

8.根据权利要求7所述的喷淋式水冷装置，其特征在于，在所述汇流总管上还设置有冷却装置。

9.根据权利要求8所述的喷淋式水冷装置，其特征在于，在所述盛液箱的下部壁体上还设置有第二箱体过液孔，还包括有连接支管和三通接头，所述汇流总管包括第一汇流总管和第二汇流总管，所述第一汇流总管的一端连通所述输液管，另一端连通所述三通接头的第一接口；所述第二汇流总管的一端连通所述三通接头的第二接口，另一端连通所述第一箱体过液孔，所述水泵、冷却装置设置在所述第二汇流总管上；所述连接支管的一端连通所述第二箱体过液孔，另一端连通所述三通接头的第三接口，在所述连接支管上设置有用于控制所述连接支管开闭的第二控制阀，所述第二控制阀与所述中央控制器信号连接。

10.根据权利要求6至9任一所述的喷淋式水冷装置，其特征在于，还包括有升降器，所述升降器能够驱动所述工作台在所述盛液箱内上下升降移动，所述升降器与所述中央控制器信号连接；当所述喷头集成模块对承载在所述工作台上的待冷却工件完成喷淋降温处理后，所述中央控制器能够发出指令让所述升降器驱动所述工作台向所述盛液箱的底部方向移动。