CN203818561U - 一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置。包括模具本体和安装在模具本体两端的封盖，模具本体内设有至少两组平行且结构相同的运水流道，封盖内设有用于连接各组运水流道和连接单组运水流道内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道内的流体流向而设置，运水流道采用内螺纹式可变循环流道，冷却水从一侧封盖的流体入口进入，经模具本体内的内螺纹式可变循环流道后从另一侧封盖的流体出口流出。本实用新型解决了传统水冷结构复杂化、温度不均匀、冷却效率低和水流形式单一等问题，增大流道内表面换热面积、流体湍流强度，简化模具水冷系统并提升了冷却效率；通过更换不同封盖以改变流道流向形式达到满足冷却工艺性能的需求。

Description

一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种模具水冷装置，尤其是涉及一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置。

背景技术

循环流道的模具水冷装置是挤出吹塑制品冷却过程中的关键部分，与其他类型模具相比，其优点主要有：a）适用于箱型型腔表面冷却：由于循环流道横平竖直，可直接通过钻通孔实现，加工制造流程简单方便；b）冷却效率较高：在模具型腔壁内的冷却通道，通过入口引入大流量的冷却流体，循环流道通过改变冷却流体的流向来形成湍流状态，以提高冷却效率；c）管道容易清洗：由于循环流道是通过钻通孔制造，经长时间使用后，若管道内出现杂质，可进行方便有效的清洗；d）检验渗水位置精确：循环流道在经过长时间运行后，部分位置会出现渗水现象，可以通过拆卸堵头、阻挡件的方式精确检验出渗水部位；e）对于吹塑模具可分段冷却：部分吹塑制品的壁厚是不同的，若冷却不均匀，制品会出现性能缺陷，循环流道可通过设置不同温度进行分段冷却，从而使制品冷却均匀；由于其具有上述多项优点，被广泛应用于箱型型腔表面冷却。

目前企业中已经广泛使用的循环流道的模具水冷装置中，循环流道结构依旧采用传统的光孔结构，且流道水流形式单一，采用传统循环流道的模具水冷装置具有一定的缺点，主要体现在：

（1）循环流道传统光孔结构中，在流道中，流体流动速度过快，流道内流体的湍流效果不明显，流体热边界层不能被充分破坏，流体热量得不到很好的交换。

（2）在采用传统循环流道的光孔结构中，作为承担热量交换的关键部分，流体水与模具接触部分热量的传递交换是在光孔流道内表面的导热作用下进行，这种方式的换热效果仅依赖于光孔流道的内表面面积。

（3）循环流道结构设计过程中，通常假定流体在流道内的温度均匀分布，事实上，由于循环流道各个流道内流体的流动速度、流量的差异性，流道内流体的温度分布必然出现差距，因此假设各个流道内流体温度均匀分布是不合理的。

（4）循环流道水流形式单一，传统循环流道的模具水冷装置一般由阻挡件、堵头改变流道水流方向，且水流方向只有一种，形式单一，无法通过改变水流形式满足冷却工艺指标。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，克服现有循环流道结构中流体流动过程热量不能得到充分交换，流道内流体之间湍流换热效果不好，流道水流形式单一的问题。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括模具本体和安装在模具本体两端的封盖，模具本体内设有至少两组平行且结构相同的运水流道，封盖内设有用于连接各组运水流道和连接单组运水流道内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道内的流体流向而设置，运水流道采用内螺纹式可变循环流道，冷却水从一侧封盖的流体入口进入，经模具本体内的内螺纹式可变循环流道后从另一侧封盖的流体出口流出。

所述的内螺纹式可变循环流道的内壁螺纹为三角形螺纹。

所述的单组运水流道内所有流道的流体流向均相同。

所述的单组运水流道内相邻两个流道的流体流向相反。

所述的单组运水流道内由两个流道组成运水单元，相邻两个运水单元之间的流体流向相反。

本实用新型具有的有益效果是：

1）内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置结构，解决循环水冷装置不同流道内流体温度不均匀性问题；

2）增大流道内表面换热面积、增加流道内流体的湍流强度、使流道内流体在流道边界旋转以产生与径向不同的二次流，达到提升冷却效率的效果；

3）模具水冷装置内螺纹式循环流道结构，破坏流体的热边界层，增强流道的传热效果。

4）模具水冷装置可变循环流道结构，可根据冷却工艺需求更改封盖类型，从而改变流道水流形式，达到所需冷却工艺指标的要求。

本实用新型可用于吹塑制品、注塑制品箱型型腔表面的冷却系统中，强化导热效果。

附图说明

图1是本实用新型的剖视示意图。

图2是传统现有技术中的流道结构图。

图3是本实用新型的第一种流体流向方式的剖视示意图。

图4是本实用新型的第二种流体流向方式的剖视示意图。

图5是本实用新型的第三种流体流向方式的剖视示意图。

图6是流体在本实用新型的流道边界旋转流动示意图。

图7是选择螺纹时各种螺纹牙型示意图。

图中：1、封盖，2、模具本体，3、运水流道，4、内螺纹式流道，5、流体导入口，6、流体导出口，7、螺旋隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括模具本体2和安装在模具本体2两端的封盖1，模具本体2内设有至少两组平行且结构相同的运水流道3，封盖1内设有用于连接各组运水流道3和连接单组运水流道3内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道3内的流体流向而设置，运水流道3采用内螺纹式可变循环流道，其流道内壁设有内螺纹，冷却水从一侧封盖1的流体入口5进入，经模具本体2内的内螺纹式可变循环流道后从另一侧封盖1的流体出口6流出。

内螺纹式可变循环流道的内壁螺纹为三角形螺纹。

内螺纹式可变循环流道通过改变封盖1的结构，即两端封盖1上的连通槽，对各组运水流道3上的流体流向进行改变，形成不同的可变循环的流道流向方式。随着冷却工艺需求更改封盖结构，从而改变流道水流形式，达到所需冷却工艺指标。

优选的，如图3所示，单组运水流道3内所有流道的流体流向均相同，封盖1内的连通槽根据运水流道3内的流体流向而设置。

优选的，如图4所示，单组运水流道3内相邻两个流道的流体流向相反，封盖1内的连通槽根据运水流道3内的流体流向而设置。

优选的，如图5所示，单组运水流道3内由两个流道组成运水单元，相邻两个运水单元之间的流体流向相反，封盖1内的连通槽根据运水流道3内的流体流向而设置。

本实用新型中内螺纹式可变循环流道管路结构中内螺纹选用三角形螺纹。螺纹可有矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹四种类型。如图7所示，在从三角形、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹中选择时，假设轴向单位长度流量一定，为单位1。则其螺纹阴影部分周长分别为3、3.04、2.802和2.93。为了增大流体在模具中与流道的接触面积，并从流道螺纹边界流体旋转破坏流体热边界层、增大流体的湍流性能两方面综合考虑，选择三角形螺纹。

本实用新型中的三角形内螺纹式流道结构通过钻孔和加工螺纹两道工序完成，简单易行。

内螺纹式可变循环流道的作用是保证流体流动方向，循环流道结构的主要作用是促使流体充分与模具内壁接触、通过改变流体流向增大流体湍流性能。内螺纹式流道结构的边界螺纹旋转方向与流体流动方向一致，增大流道内表面换热面积，增加流道内流体的湍流强度、使流体在流道内边界旋转以产生与径向不同的二次流破坏流体热边界层；同时也改善了不同流道内流体的温度分布情况，使得温度分布更加均匀。

其中，内螺纹式可变循环流道作为最主要的传热结构，对流体的热量交换起到非常重要的作用。内螺纹式流道结构的螺纹保证流体流动时处于低阻碍状态，同时增大流道内表面换热面积，使不同流道内边界流体旋转以产生与径向不同的二次流，充分融合，实现热量的快速传递。

图2所示是传统的流道结构，从图2中可以看出，传统的流道结构不存在任何的分叉旋转结构，不能实现对流体热边界层的破坏，流体的传热效果不高。流体沿流道流动，其热量的传递方向与流体的流动方向垂直，热量交换主要通过流道内壁和螺旋隔板7实现。在传统的流道结构中，不同流道内的流体不会发生直接接触，且由于每个流道内流体流动方向发生改变，造成流动速度以及流量的不同，进而导致不同流道内流体温度分布不均匀，造成计算结果不准确。

本实用新型的流道结构如图1所示，流体从流体导入口处进入流道，经在流道内循环流动，进行热量交换。三角形螺纹主要分布在流道内壁，流体在各流道内流动过程中，经过内螺纹结构的强化传热作用，增加流道内流体的湍流强度、使流道内边界流体旋转以产生与径向不同的二次流，提升冷却效率。

本实用新型结构主要是在传统流道结构的基础上对光孔进行加工。螺纹的齿高、螺旋角、齿顶角、齿数取决于光孔的大小与长度。

如图6所示，在X-Y平面内，传统流道结构中，流体在单个流道内单向流动，无湍流现象发生，相比传统流道结构，本实用新型中流道内的流体在螺纹边界旋转结构处呈湍流流动，湍流大小取决于流体的流动速度，螺纹的齿高、螺旋角、齿顶角、齿数等结构参数。此外，内螺纹式可变循环流道结构可以实现不同流道中流体温度的调节，实现流道水流形式多样化。

本实用新型的内螺纹式可变循环流道与传统的循环流道的模具水冷装置生产过程相似，循环流道主体完成之后，再对已成型的光孔进行加工，内螺纹式可变循环流道结构的加工简单、热量传递效率高，适用于各种需要传热强化的循环流道水冷装置中。

由内螺纹式流道结构和多类封盖构成的内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，其内部流道排列形式与传统循环流道装置基本相同，先在模具型腔背面的壁内钻出通孔，即钻出光孔，并用所选类型的封盖，使装置形成所需水流形式回路，有时为增加冷却效果，在垂直的水孔中安置螺旋隔板7，安置螺旋隔板7后有可能会对单个流道内的流体流速产生影响，造成流道内流速不均，流体温度不均匀的现象。在与内螺纹式可变循环流道结构相配合的封盖上开槽钻孔，得到不同类型的封盖，从而形成由内螺纹式可变流道结构构成的新型内螺纹式可变循环流道单元，该单元发挥内螺纹式可变循环流道的强化传热冷却效果。

本实用新型的具体实施例：

如图3所示，封盖内设有用于连接各组运水流道和连接单组运水流道内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道内的流体流向而设置，所示冷却通道为一类封盖形成的并联布局内螺纹式可变循环流道结构，增大流道内表面换热面积，强化传热效果，单组运水流道内所有流道的流体流向均相同，这种主要用于热负荷比较大、需要充分吸收热量、所需流量较大、进出口压降较小的情况； 

如图4所示，封盖内设有用于连接各组运水流道和连接单组运水流道内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道内的流体流向而设置，所示冷却通道为一类封盖形成的串联布局内螺纹式可变循环流道结构，增大流道内表面换热面积，强化传热效果，单组运水流道内相邻两个流道的流体流向相反，这种主要用于热负荷比较小、所需流量较小的情况；

如图5所示，封盖内设有用于连接各组运水流道和连接单组运水流道内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道内的流体流向而设置，所示冷却通道为一类封盖形成的并、串联混合布局内螺纹式可变循环流道结构，增大流道内表面换热面积，强化传热效果，单组运水流道内由两个流道组成运水单元，相邻两个运水单元之间的流体流向相反，这种主要用于热负荷中等、进出口压降中等的情况。

本实用新型的研究，解决了循环流道的模具水冷装置强化传热冷却和流道水流形式单一的问题，实现循环流道的模具水冷装置中流体的强化传热冷却效果和流道水流形式多样化。

Claims (5)

1. 一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，包括模具本体（2）和安装在模具本体（2）两端的封盖（1），其特征在于：模具本体（2）内设有至少两组平行且结构相同的运水流道（3），封盖（1）内设有用于连接各组运水流道（3）和连接单组运水流道（3）内对应流道之间的连通槽，连通槽根据运水流道（3）内的流体流向而设置，运水流道（3）采用内螺纹式可变循环流道，冷却水从一侧封盖（1）的流体入口（5）进入，经模具本体（2）内的内螺纹式可变循环流道后从另一侧封盖（1）的流体出口（6）流出。

2. 根据权利要求1所述的一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，其特征在于：所述的内螺纹式可变循环流道的内壁螺纹为三角形螺纹。

3. 根据权利要求1所述的一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，其特征在于：所述的单组运水流道（3）内所有流道的流体流向均相同。

4. 根据权利要求1所述的一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，其特征在于：所述的单组运水流道（3）内相邻两个流道的流体流向相反。

5. 根据权利要求1所述的一种内螺纹式可变循环流道的模具水冷装置，其特征在于：所述的单组运水流道（3）内由两个流道组成运水单元，相邻两个运水单元之间的流体流向相反。