CN201712142U - 集成式控制注塑模具快速变温的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蒸汽发生装置，特别是一种集成式控制注塑模具快速变温的装置，具体的讲就是通过实现蒸汽锅炉、蒸汽储存器以及蒸汽控制器等模块的集成，从而在获得高质量外观的树脂聚合物注射成型产品。本实用新型包括蒸汽发生及输送系统和冷却水输送管路，和压缩空气清扫通路和先导气体通路，和控制单元23，有可编程处理器和操作界面组成和配电箱7组成。本实用新型的优点是，由于本实用新型装置中的电加热蒸汽发生器能够充分利用蒸汽存储器内冷凝水的热量以及利用系统回水的热量加热补水箱内换热器，从而提高补水箱内的水温，可以大幅减少能源消耗。比如生产47″液晶电视前框，与大型锅炉蒸汽发生器比较，使用本实用新型产品，生产能耗降低50％，成型周期也有适当的缩短。

Description

集成式控制注塑模具快速变温的装置 

技术领域

本实用新型涉及蒸汽发生装置，特别是一种集成式控制注塑模具快速变温的系统，具体的讲就是通过实现蒸汽锅炉、蒸汽储存器以及蒸汽控制器等模块的集成，从而在获得高质量外观的树脂聚合物注射成型产品。 

背景技术

在注塑成型高质量外观的塑料制品时，通过对模具温度快速变化的控制，是一种常用的工艺方法。由于蒸汽独特的热力学特征、容易实施、以及工艺控制稳定，采用蒸汽作为加热介质是最为普遍的。如2008年12月24日公开授权的中国专利ZL200720075904.6公开了一种为获得高质量外观注塑成型件而开发的控制注塑模具温度变化的装置，该装置为本申请人为已安装燃气、燃油蒸汽锅炉的客户而开发的，该装置要求用户有大型蒸汽锅炉、储汽装置及蒸汽管道等，在实践中存在的问题是：一是，大中型燃油燃气锅炉都要求有专门的锅炉房，离生产现场较远，一般都需要很长的蒸汽管道才能将蒸汽接入蒸汽控制器，这样管路散热带来的能耗就不可避免；二是，由于储汽装置的散热不可避免并在储汽装置中形成冷凝水，而冷凝水只能通过排污阀定期排除，带走大量的热量，而不能回收利用；三是，采用所述的蒸汽进行工艺控制时，对通过模具后的蒸汽没有被回收，被直接排掉或与冷却水混合，造成极大的能源浪费；四是，一个大型蒸汽锅炉生产的蒸汽可通过多个蒸汽控制器分别提供给多付注塑模具使用。但如果只有一付注塑模具生产时，也必须开启大型蒸汽锅炉，这不但提高了运行成本，而且不可避免地增控制器加能耗；五是，安装大型蒸汽锅炉的手续复杂，使用中限制多，造成用户不方便。 

发明内容

本实用新型目的是解决上述技术方案的不足，提供一种控制注塑模具快速变温的蒸汽加热装置，该装置为一种集成系统，同时在使用过程中大幅减少能源消耗。 

本实用新型目的实现，由以下技术方案完成： 

 本实用新型包括：

 a、蒸汽发生及输送系统：包括由补水箱9和一个或多个并联的电加热蒸汽发生器6和蒸汽储存器2用管道串联连接组成的蒸汽源，蒸汽储存器2设置在电加热蒸汽发生器6的顶部，每个蒸汽发生器6与蒸汽储存器2均有两个管道连接，其中一个包含单向阀5的管道直接连接在蒸汽储存器    2的底部；通过管道将蒸汽从蒸汽储存器2的输出口100连接到一个管道连接点101，在输出口100至第一管道连接点101之间设置一个气动截止阀19；从第一管道连接点101到系统介质输出接口25之间用管道连接，并在其中设置一个第二管道连接点102与清扫压缩空气连接；通过管道将系统介质返回接口26与内置在补水箱9内的换热器12的接口16连接，在之间的管道上设置一个气动截止阀21，以及在气动截止阀21和系统介质返回接口26之间的管道上设置一个第三管道连接点103；换热器12的另一个接口15通过管道连接到系统介质排放接口27，并在其中的管道上设置一个第四管道连接点104；在第三管道连接点103和第四管道连接点104之间用管道连接，并设置一个气动截止阀22；在系统介质输出接口25和系统介质返回接口26之间通过管道与注塑模具28中的介质通道连接；

 b、和冷却水输送管路，其中包括冷却水源接口13、水泵17、气动截止阀18，按顺序连接直至管道连接点101；

 c、和压缩空气清扫通路和先导气体通路，其中包括由压缩空气供应14、气动截止阀20通过管路按顺序连接，气动截止阀的20的出口通过管道与管道连接点102连接；以及在压缩空气供应(14)和气动截止阀20之间的管路上用管道将压缩控制分别连接到气动截止阀18、19、20、2)、22的先导气体接口上；

d、和控制单元23，有可编程处理器和操作界面组成，与气动截止阀18、19、20、21、22、水泵17的马达用通讯电缆连接，并与注塑成型机的控制系统24连接交换循环信号，还与设置在模具28中靠近型腔/芯腔表面的温度传感器29连接来接收温度信号；

e、和配电箱7，通过电缆分别将电源输送到电加热蒸汽发生器6、水泵17的马达、控制单元23。

 所述的将蒸汽从蒸汽储存器2的输出口100连接到第一个管道连接点101的管路连接长度为0.3-1.5m；所述的蒸汽储存器2包括安全阀3、蒸汽压力表4和输出接口100；所述的蒸汽储存器2包括安全阀3、蒸汽压力表4和输出接口100；所述的补水箱9包括进水口10、浮子开关11和内置换热器12，其中进水口10通过管道与冷却水源接口13连接。 

本实用新型的优点是，由于本实用新型装置中的电加热蒸汽发生器能够充分利用蒸汽存储器内冷凝水的热量以及利用系统回水的热量加热补水箱内换热器，从而提高补水箱内的水温，可以大幅减少能源消耗。比如生产47"液晶电视前框，与大型锅炉蒸汽发生器比较，使用本实用新型产品，生产能耗降低50%，成型周期也有适当的缩短。 

附图说明

附图1 本实用新型结构示意图； 

具体实施方案

下结合附图对本实用新型的技术特征及其相关特征作进一步详述： 

如附图1示，附图中的标号分别表示：1-集成系统的机箱框架、2 -蒸汽储存器、3-安全阀、4-蒸汽压力表、 5-单向阀、6-电加热蒸汽发生器、7-配电箱、 8-电源电缆、9 -补水箱、10-进水口、11-浮子开关、12-换热器、13-冷却水源接口、14-压缩空气源接口、15-换热器接口、16-换热器接口、17-水泵、18-气动截止阀、19 -气动截止阀、20-气动截止阀、21-气动截止阀、22-气动截止阀、23-控制单元、24-注塑成型机控制系统、25-系统介质输出接口、26-系统介质返回接口、27-系统介质排放接口、28-注塑模具、29-温度传感器、100-蒸汽储存器蒸汽输出口、101-第一管道连接点、102-第二管道连接点、103-第三管道连接点、104 –第四管道连接点。

本实用新型实施例包括由补水箱9和二个并联的电加热蒸汽发生器6和蒸汽储存器2用管道串联连接组成，每个蒸汽发生器6与蒸汽储存器2均有两个管道连接，其中一个包含单向阀5的管道直接连接在蒸汽储存器2上，蒸汽储存器2设置在电加热蒸汽发生器6的上端，使得存储器2内的冷凝水可以依靠重力流至电加热蒸汽发生器6内，补水箱9内设置有换热器12。本实施例的使用，以生产制品为47"液晶电视前面框为例，注塑模具28为一腔模具，靠近外观表面设置了四个温度传感器29；而模具中的介质通道允许蒸汽、冷却水和压缩空气顺利通过，以快速加热和冷却模具的型腔表面。采用2台或5台安装功率为24kW的电加热蒸汽发生器6，并联安装在一个机箱框架上；每台电加热蒸汽发生器都根据设定的压力点自动运行的。在蒸汽发生器6的背面，挂置一个补水箱9，包括进水口10、浮子开关11、内置换热器12，补水箱与每台蒸汽发生器6分别连接，提供较高温度的水。在蒸汽发生器的顶部放置蒸汽储存器2，含有安全阀3、蒸汽压力表4和输出口100；蒸汽储存器2与每个蒸汽发生器6之间均有两个管道连接，其中一个管道用于将蒸汽发生器6所产生的蒸汽送至蒸汽储存器2中，而另外一个含有单向阀5的管道直接连接到蒸汽储存器2的底部，用于将蒸汽储存器2中的高温冷凝水引回蒸汽发生器，减少水的消耗量和能耗。而从蒸汽输出口100经过气动截止阀19再到第一管道连接点101的管道连接长度为0.5米；然后直接连接到系统介质输出接口口25，但在第一管路连接点101和输出口25之间设置一个第二管路连接点102，用于引入清扫压缩空气；而输出接口25与注塑模具28的介质通道进口用管道连接，系统介质返回接口26与注塑模具28的介质通道出口连接。从模具返回的蒸汽沿管道、通过气动截止阀21和换热器12、然后经过系统介质排放接口排出到工厂的循环冷却塔系统中。蒸汽经过换热器12时，会将大量的热量传递给将要生产蒸汽的冷水中进行预热，而残存在从模具返回的蒸汽中的热量被再次利用了。补水箱的进水口10通过管道与冷却水源接口13连接，为提高模具的效率，冷却水源最好是经软化处理的冷却水。冷却水源接口13同时经过管路、水泵17、气动截止阀18被连接到第一管道连接点101，与上述蒸汽的路径联通，但会通过控制气动截止阀18和19在不同的状态来实现不同时间送入到模具的介质通道中加热或冷却模具；冷却水经过模具的介质通道后，温度较低，进入换热器12的效果不大，可能对补水箱中的水温负面效果，因此在系统介质返回接口26到换热器12的接口16之间设置气动截止阀21；在气动截止阀21和返回接口26之间设置一个第三管道连接点103，在换热器12的另一个接口15至系统介质排放接口27之间设置第四管道连接点104；将第三管道连接点103和第四管路连接点104用管道连接起来，并在其中设置一个气动截止阀22；这样通过控制气动截止阀21和22的开启及关闭时间，实现返回的蒸汽残能被充分利用。在本实用新型的技术的使用方案中，压缩空气一方面作为气动截止阀的先导气体；另一方面是作为工艺用气体，用于在向模具28中的介质通道中通蒸汽加热之前，将模具中的冷却水吹出，避免蒸汽在水中产生汽爆和能耗大的缺陷。因此本实用新型的使用方案中通过压缩空气源接口14、气动截止阀20，将压缩空气连接到第二管道连接点102，用于工艺清扫。另外，在压缩空气源接口14和气动截止阀20之间，通过管道将压缩控制连接到各气动截止阀的先导气体接口上，作为各气动截止阀的开关驱动气源。而从模具返回的空气或气水混合物将按照冷却水的路径被排放。在本实用新型的使用方式中，控制单元23采用PLC以及液晶触摸屏操作界面。PLC系统通过与注塑成型机的控制系统24的通讯，和接受模具中的温度传感器29的实测温度值，发出指令控制5个气动截止阀的开关，以及水泵马达的启停，实现下列的工艺步骤： 

控制单元23接到注塑机合模开始信号，发出指令，使阀18关，阀19开，阀20关，阀21开，阀22关。这样蒸汽储存器2中的蒸汽被引入到模具的介质通道中加热模具；在此过程中，当蒸汽储存器2中的蒸汽压力降至设定值，电加热蒸汽发生器6将自动工作，满足模具对蒸汽的需求；

当温度传感器29检测到温度到达设定温度，控制单元23发出信号给注塑成型机的控制系统24，允许注射；注塑机根据此信号开始射胶；

当延时一段时间或注射完毕后，控制单元发出指令，使阀19关，18开，20关，22开，21关，水泵17的马达启动向模具的介质通道中输送冷却水，将模具温度降低到预设温度，而通过模具中的冷却水经过气动截止阀22然后从排放接口27中排出；

当温度传感器29测得模具温度降到设定值，控制单元23向注塑成型机的控制系统24发出允许开模信号；同时发出指令，使阀18关、19关、20开、21关、22开，水泵17的马达关，这样压缩空气将模具28的介质通道中的冷却水吹出；为下一个循环做准备；

在上述过程中，蒸汽发生器6将根据设定压力自动工作，将产生的蒸汽储存在储存器2中。当储存器2中的压力到达设定值，蒸汽发生器处于待机状态。由配电箱7提供蒸汽发生器6以及控制单元23所需的电源，而配电箱通过电缆8与工厂的电源系统连接。

在本实用新型的实施方式中，包括配电箱、蒸汽发生器、蒸汽储存器、系统介质输出接口，系统介质返回接口、控制单元等被集成在一个机箱框架上，方便了安装和使用，更大的优势是节能。相对于ZL200720075904.6的实施方式，本实用新型的实施方式可使所述47"液晶电视前框的生产能耗降低50%，成型周期也有适当的缩短。 

虽然以上已经参照附图对按照本实用新型目的的构思和实例作了详尽说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.集成式控制注塑模具快速变温的装置，其特征是，包括：

a、蒸汽发生及输送装置：包括由补水箱（9）和一个或多个并联的电加热蒸汽发     生器（6）和蒸汽储存器（2）用管道串联连接组成的蒸汽源，蒸汽储存器（2）设置在电加热蒸汽发生器（6)的顶部，每个蒸汽发生器(6)与蒸汽储存器（2）均有两个管道连接，其中一个包含单向阀（5）的管道直接连接在蒸汽储存器   （2）的底部；通过管道将蒸汽从蒸汽储存器（2）的输出口（100）连接到第一个管道连接点（101），在输出口（100）至第一管道连接点（101）之间设置一个气动截止阀（19）；从第一管道连接点（101）到装置介质输出接口（25）之间用管道连接，并在其中设置一个第二管路连接点（102）与清扫压缩空气连接；通过管道将装置介质返回接口（26）与内置在补水箱（9）内的换热器（12）的接口（16）连接，在之间的管道上设置一个气动截止阀（21），以及在气动截止阀（21）和装置介质返回接口（26）之间的管道上设置一个第三管路连接点（103）；换热器（12）的另一个接口（15）通过管道连接到装置介质排放接口（27），并在其中的管道上设置一个连接点（104）；在第三管路连接点（103）和第四管路连接点（104）之间用管道连接，并设置一个气动截止阀（22）；在装置介质输出接口（25）和装置介质返回接口（26）之间通过管道与注塑模具(28)中的介质通道连接；

 b、和冷却水输送管路，其中包括冷却水源接口（13)、水泵（17）、气动截止阀（18），按顺序连接直至管道连接点（101）；

 c、和压缩空气清扫通路和先导气体通路，其中包括由压缩空气供应（14)、气动截止阀（20）通过管路按顺序连接，气动截止阀的（20)的出口通过管道与管道连接点（102）连接；以及在压缩空气供应(14)和气动截止阀（20）之间的管路上用管道将压缩控制分别连接到气动截止阀(18)、(19)、(20)、(21)、(22)的先导气体接口上；

d、和控制单元（23），有可编程处理器和操作界面组成，与气动截止阀(18)、(19)、(20)、(21)、(22)、水泵（17）的马达用通讯电缆连接，并与注塑成型机的控制装置（24）连接交换循环信号，还与设置在模具（28）中靠近型腔/芯腔表面的温度传感器（29）连接来接收温度信号；

e、和配电箱（7），通过电缆分别将电源输送到电加热蒸汽发生器（6）、水泵（17）的马达、控制单元（23）

2.    根据权利要求1所述的集成式控制注塑模具快速变温的装置，其特征是，将蒸汽从蒸汽储存器（2）的输出口（100）连接到第一个管道连接点（101）的管路连接长度为0.3-1.5m。

3.     根据权利要求1所述的集成式控制注塑模具快速变温的装置，其特征是，所述的蒸汽储存器（2）包括安全阀（3）、蒸汽压力表（4）和输出口（100）。

4.     根据权利要求1所述的集成式控制注塑模具快速变温的装置，其特征是，所述的补水箱（9）包括进水口（10）、浮子开关（11）和内置换热器（12），其中进水口（10）通过管道与冷却水源接口（13）连接。

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