TW201538300A - 中空成型之水霧冷卻裝置及其冷卻方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種中空成型之水霧冷卻裝置及其冷卻方法，係於一模具設有貫通之一第一氣針及一第二氣針；一第一電磁閥設有一第一管路連通至該第一氣針，又設有一第二管路連通至該第二氣針；一液體霧化供應機設有一第三管路連通至該第一管路，藉以提供一霧化後的水霧，並由該第一氣針噴出；一氣壓泵浦係連通至該第一電磁閥，藉以提供一氣壓，透過該第一管路由該第一氣針輸出；一控制單元分別訊號連接至該第一電磁閥、該液體霧化供應機及該氣壓泵浦，用以控制其自動作動，藉以能於中空成型時，對於一成品內部提供一水霧式的冷卻作用。

Description

中空成型之水霧冷卻裝置及其冷卻方法

本發明係有關於一種中空成型之水霧冷卻裝置及其冷卻方法，特別是指一種可以達到快速冷卻、縮短工時及增加產量之中空成型機的冷卻構造及其冷卻方法。

目前一般用以製造擾流板、保險桿之中空成型機，其製造步驟係包括有：胚料押出、吹氣成型、成品冷卻及成品取出等步驟；而其中成品冷卻之步驟係模具採取模溫循環水冷的方式進行散熱冷卻，惟其等待成品冷卻的時間較長，需要120秒。

因此有中華民國87年9月11日所公告之發明第340089號「中空成形品的製造方法及製造裝置」專利案，其係揭露：在成形金屬模型間供給由結晶性樹脂所組成之熔融型胚，並合模，於型胚之內部將加壓流體於吹入下密接至金屬模型成形面，並令其固化之中空成形品的製造方法中，令密接時之金屬模型成形面之溫度，為由比結晶性樹脂之結晶化溫度低10℃之溫度至該樹脂之熔點為止之範圍，同時於加壓流體吹入中或吹入後，在型胚內部令室溫以下之冷卻媒質導入，排出並冷卻後離模為其特徵之中空成形品的製造方法；前述冷卻媒質並無特別限制，可使用室溫以下之空氣、二氧化碳、氮等。此處，較佳為使用-20℃以下，更佳為-30℃以下冷卻之空氣。

根據該專利前案所揭示之實施例數據顯示，主要係輔以一低溫氣體作為冷卻媒質，其冷卻的時間仍在120秒至180秒之間，係與一般水冷式之中空成型機的冷卻所需時間無異，冷卻等待的時間未見改善縮短，尤其所採用的低溫氣體，需要極大的能源消耗才能達成，故具有成本過高、耗費能源之缺點，而且模具對於冷熱溫差過大之適應，則不無疑問，因此在使用上並不盡理想。

爰此，有鑑於目前所使用的中空成型的冷卻裝置及其冷卻方法，具有上述種種的缺失，故本發明提供一種中空成型之水霧冷卻裝置，係設有一模具，其係設有貫通之一第一氣針及一第二氣針；一第一電磁閥，其係連通至該模具，該第一電磁閥係設有一第一管路連通至該第一氣針，又設有一第二管路連通至該第二氣針； 一液體霧化供應機，其係設有一第三管路連通至該第一管路，藉以提供一微粒化液體，並由該第一氣針噴出；一氣壓泵浦，其係連通至該第一電磁閥，藉以提供一氣壓，分別透過該第一管路由該第一氣針輸出，以及透過該第二管路由該第二氣針輸出；一控制單元，其係分別訊號連接至該第一電磁閥、該液體霧化供應機及該氣壓泵浦，用以自動控制該第一電磁閥導通作動，並控制該液體霧化供應機啟動，以及控制該氣壓泵浦啟動。

上述模具係包含有一公模及一母模，該公模及母模上係分別設有複數循環水冷管路，又該第一氣針及該第二氣針係設於該公模上。

上述第一管路上設有一第一逆止閥，該第三管路上係設有一第二逆止閥。

上述第三管路之連通的位置係位於該第一氣針及該第一逆止閥之間。

本發明進一步設有一第二電磁閥，該第二電磁閥係訊號連接至該控制單元，該第二電磁閥係連通至該第一管路及該第二管路，用以間歇性的切換控制該第一氣針或第二氣針噴出該微粒化液體。

本發明亦可為一種中空成型之水霧冷卻方法，係包括下列步驟：A.將一胚料置入一中空成型機之模具內，並對於該模具之一第一氣針提供一氣壓，以供對於該模具內之該胚料進行吹氣成型，使其形成一成品；B.啟動一液體霧化供應機提供一液體與該氣壓混合形成一微粒化液體，該微粒化液體係由該第一氣針吹出，使該微粒化液體與該模具內之成品進行熱交換，該微粒化液體受熱後形成一汽化氣體，該汽化氣體則由該模具之一第二氣針排出。

上述步驟A中，係同時對於該第二氣針提供該氣壓，以供進行吹氣成型。

上述步驟B中，於啟動該液體霧化供應機後，則停止對於該第二氣針提供該氣壓。

上述氣壓的壓力值係為5㎏/㎝2~25㎏/㎝2。

上述驟B中，該成品之冷卻時間為60秒，表面溫度為70℃。

本發明具有下列之優點：

1.本發明係可於中空成型時，對於成品內部提供一快速冷卻散熱之作用。

2.本發明冷卻係利用水霧的水分子具有較大表面積的特性，因此冷卻效果將會比習知中空成型機單純採用模溫循環水冷式之冷卻效果為佳，而且不需要耗費太多的能源用以製造出低溫的氣體進行冷卻，故可以達到大幅節省製造成本、快速冷卻、縮短工時及增加產量之功效。

請參閱第一圖及第二圖所示，本發明實施例係為一種包括有模具(1)、電磁閥(2)、液體霧化供應機(3)、氣壓泵浦(4)及控制單元(5)，其中：

模具(1)，其係包含有一能相對夾模之公模(11)及母模(12)，該公模(11)及母模(12)內部係分別設有複數循環水冷管路(13)，用以輸送一冷卻水，使該模具(1)維持一定溫，另於該公模(11)上分別設有貫通且可伸縮之一第一氣針(14)及一第二氣針(15)。

電磁閥(2)，其係連通至該模具(1)之公模(11)，該電磁閥(2)係設有一第一管路(21)連通至該第一氣針(14)，又設有一第二管路(22)連通至該第二氣針(15)，其中該第一管路(21)上設有一第一逆止閥(23)。

液體霧化供應機(3)，其係設有一第三管路(31)連通至該第一管路(21)，其連通的位置係位於該第一氣針(14)及該第一逆止閥(23)之間，藉以提供一微粒化液體，即係為經過霧化後的水霧，並由該第一氣針(14)噴出，該第三管路(31)上係設有一第二逆止閥(32)，該液體霧化供應機(3)係可另外連接至一供水端而自動補充水份，或者以手動方式補充水份均可。

氣壓泵浦(4)，其係連通至該電磁閥(2)，藉以提供一吹氣成型之氣壓。

控制單元(5)，其係分別訊號連接至該電磁閥(2)、該液體霧化供應機(3)及該氣壓泵浦(4)，該控制單元(5)係可設於一中空成型機上，該中空成型機係為一般習知之構造，茲不另外繪圖贅述，該控制單元(5)係根據該中空成型機開始執行胚料押出、吹氣成型、成品冷卻及成品取出等不同的製造步驟時，可自動控制該電磁閥(2)導通作動，並控制該液體霧化供應機(3)自動輸出液體，以及控制該氣壓泵浦(4)啟動而產生一氣壓。

本發明亦可為一種中空成型之冷卻方法，其係配合上述之水霧冷卻裝置同時實施，如第二圖所示，包括有下列步驟：

A.首先將一溫度達到220℃之胚料(A)押出進入一中空成型機之模具(1)內，該模具(1)之公模(11)及母模(12)合模後，該模具(1)上的循環水冷管路(13)係可流通有60℃之冷卻水，藉以使該模具(1)定溫維持在60℃，並兼具有使高溫的胚料(A)同時冷卻之作用，而該模具(1)在此溫度下所製造出來之成品的品質係為最佳，然後該控制單元(5)係導通該電磁閥(2)的第一管路(21)及該第二管路(22)，並使該第一氣針(14)及第二氣針(15)同時伸出並插入該胚料(A)中，該控制單元(5)並控制該氣壓泵浦(4)啟動而產生一氣壓，該氣壓的壓力值係為5㎏/㎝2~25㎏/㎝2，該氣壓係可經由該電磁閥(2)的第一管路(21)以及第二管路(22)同時輸送，而由該第一氣針(14)及該第二氣針(15)吹出，即可開始對於該模具(1)內的胚料(A)進行吹氣成型的步驟，以供使該模具(1)內的胚料(A)開始充氣並成型，並藉由該第一逆止閥(23)之止逆作用，以防止氣壓倒流；該胚料(A)經吹氣成型為一成品後，該第一氣針(14)及該第二氣針(15)仍持續輸送氣壓，進行吹氣保壓的時間則為5秒。

B.之後則開始執行胚料(A)之成品冷卻的步驟，如第三圖所示，該控制單元(5)則控制該液體霧化供應機(3)啟動，經由該第三管路(31)開始輸送液體，該液體係可進入到該第一管路(21)內後，受到該第一管路(21)內之風壓沖擊，則會使其形成微粒化液體，即形成一水霧，再經由該第一管路(21)繼續輸送，而由該第一氣針口(14)噴出進入該胚料(A)之成品內部，以供對於該模具(1)內的胚料(A)成品進行散熱冷卻，並藉由該第二逆止閥(32)之止逆作用，以防止水霧倒流回液體霧化供應機(3)內，利用該水霧可以與該胚料(A)成品內的高溫氣體接觸，而進行熱交換，該水霧遇熱則形成一汽化氣體，即為水蒸氣，該水蒸氣可再經由該第二氣針口(15)並透過該第二管路(22)輸送至該電磁閥(2)後排出，該模具(11)洩壓排出水蒸氣時，其氣壓之壓力值則可降為3㎏/㎝2~4㎏/㎝2，再輔以該模具(1)上的循環水冷管路(13)之水冷作用，此時該胚料(A)成品開模取出時的表面溫度可降至70℃，而冷卻之時間則可縮短至60秒。

如下列表一及第四圖所示，係為一般中空成型機單純以循環水冷管路(13)進行冷卻，而未裝設本發明水霧式冷卻裝置進行冷卻時的數據，以及習知中空成型機加裝了本發明水霧式冷卻裝置進行冷卻的數據，經過比對後當可發覺，習知中空成型機未加裝本發明水霧式冷卻裝置之冷卻時間需要120秒，其成品的表面溫度則才能降到70℃之間，而加裝了本發明水霧式冷卻裝置如果要達到同樣的成品表面溫度為70℃時，冷卻時間只需要60秒，足足減少一倍的時間；由此可知，加裝本發明水霧式冷卻裝置之冷卻效率，明顯高過於單純以循環水冷管路(13)作為冷卻的中空成型機之冷卻效率，故本發明確實可以達到快速冷卻、縮短工時及增加產量的功效。

表一：

本發明之主要技術特徵係採用水霧進行冷卻，由於水霧的水分子顆粒遠小於一般的水，而以等量的水霧及水相比，水霧的水分子之表面積總和會比一般水的水分子表面積總和為多，亦即水分子的半徑縮小一半，其表面積可增加為四倍，自然在熱交換時的效率也隨之提高，因此利用該水霧的特性，在等量的水量下，水霧的冷卻效果將會比採用單純的模溫循環水冷式之冷卻效果為佳，而且不需要耗費過多的能源製造出低溫的氣體進行冷卻，自然可以大幅節省製造成本。

本發明另一實施例，如第五圖所示，該模具(1A)包含有一公模(11A)及一母模(12A)，該公模(11A)及母模(12A)上分別設有複數循環水冷管路(13A)，另於該公模(11A)上分別設有貫通且可伸縮之一第一氣針口(14A)及一第二氣針口(15A)。

第一電磁閥(2A)，係設有一第一管路(21A)連通至該第一氣針口(14A)，又設有一第二管路(22A)連通至該第二氣針口(15A)，其中該第一管路(21A)上設有一第一逆止閥(23A)。

液體霧化供應機(3A)，其係設有一第三管路(31A)連通至該第一管路(21A)，該第三管路(31A)上係設有一第二逆止閥(32A)。

氣壓泵浦(4A)，其係連通至該第一電磁閥(2A)。

控制單元(5A)，其係分別訊號連接至該第一電磁閥(2A)、該液體霧化供應機(3A)及該氣壓泵浦(4A)。

第二電磁閥(6A)，其係連通至該第一管路(21A)及該第二管路(22A)，該第二電磁閥(6A)並訊號連接至該控制單元(5A)，該第二電磁閥(6A)係可受到該控制單元(5A)的控制，而可供間歇性的切換控制循環冷卻方式，即可先由該第一管路(21A)輸送噴入水霧，然後由該第二管路(22A)洩壓排出水蒸氣，藉以先冷卻該胚料(A)成品內部的上半部，然後再藉由該第二電磁閥(6A)之控制，使其切換成由該第二管路(22A)輸送噴入水霧，然後由該第一管路(21A)洩壓排出水蒸氣，然後再冷卻該胚料(A)成品內部的下半部，如此，同樣可以達到快速冷卻、縮短工時及增加產量的功效。

惟，以上所述僅為本發明其中之二實施例，當不能以此限定本發明之申請專利保護範圍，舉凡依本發明之申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本發明申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。

（１）‧‧‧模具
（１１）‧‧‧公模
（１２）‧‧‧母模
（１３）‧‧‧循環水冷管路
（１４）‧‧‧第一氣針
（１５）‧‧‧第二氣針
（２）‧‧‧電磁閥
（２１）‧‧‧第一管路
（２２）‧‧‧第二管路
（２３）‧‧‧第一逆止閥
（３）‧‧‧液體霧化供應機
（３１）‧‧‧第三管路
（３２）‧‧‧第二逆止閥
（４）‧‧‧氣壓泵浦
（５）‧‧‧控制單元
（１Ａ）‧‧‧模具
（１１Ａ）‧‧‧公模
（１２Ａ）‧‧‧母模
（１３Ａ）‧‧‧循環水冷管路
（１４Ａ）‧‧‧第一氣針口
（１５Ａ）‧‧‧第二氣針口
（２Ａ）‧‧‧第一電磁閥
（２１Ａ）‧‧‧第一管路
（２２Ａ）‧‧‧第二管路
（２３Ａ）‧‧‧第一逆止閥
（３Ａ）‧‧‧液體霧化供應機
（３１Ａ）‧‧‧第三管路
（３２Ａ）‧‧‧第二逆止閥
（４Ａ）‧‧‧氣壓泵浦
（５Ａ）‧‧‧控制單元
（６Ａ）‧‧‧第二電磁閥
（Ａ）‧‧‧胚料

[第一圖]係為本發明之構造示意圖。

[第二圖]係為本發明對於模具內的胚料執行吹氣成型之示意圖。

[第三圖]係為本發明對於模具內的胚料成品執行水霧冷卻之示意圖。

[第四圖]係為本發明水霧式冷卻裝置與未裝水霧式冷卻裝置之差異曲線圖。

[第五圖]係為本發明另一實施例之構造示意圖。

(1)‧‧‧模具

(11)‧‧‧公模

(12)‧‧‧母模

(13)‧‧‧循環水冷管路

(14)‧‧‧第一氣針

(15)‧‧‧第二氣針

(2)‧‧‧電磁閥

(21)‧‧‧第一管路

(22)‧‧‧第二管路

(23)‧‧‧第一逆止閥

(3)‧‧‧液體霧化供應機

(31)‧‧‧第三管路

(32)‧‧‧第二逆止閥

(4)‧‧‧氣壓泵浦

(5)‧‧‧控制單元

Claims (10)

1. 一種中空成型之水霧冷卻裝置，包括有： 一模具，其係設有貫通之一第一氣針及一第二氣針； 一第一電磁閥，其係連通至該模具，該第一電磁閥設有一第一管路連通至該第一氣針，又設有一第二管路連通至該第二氣針； 一液體霧化供應機，其係設有一第三管路連通至該第一管路，藉以提供一微粒化液體，並由該第一氣針噴出； 一氣壓泵浦，其係連通至該第一電磁閥，藉以提供一氣壓，分別透過該第一管路由該第一氣針輸出，以及透過該第二管路由該第二氣針輸出； 一控制單元，其係分別訊號連接至該第一電磁閥、該液體霧化供應機及該氣壓泵浦，用以自動控制該第一電磁閥導通作動，並控制該液體霧化供應機啟動，以及控制該氣壓泵浦啟動。
2. 如申請專利範圍第1項所述中空成型之水霧冷卻裝置，其中，該模具係包含有一公模及一母模，該公模及母模上係分別設有複數循環水冷管路，又該第一氣針及該第二氣針係設於該公模上。
3. 如申請專利範圍第1項所述中空成型之水霧冷卻裝置，其中，該第一管路上設有一第一逆止閥，該第三管路上係設有一第二逆止閥。
4. 如申請專利範圍第3項所述中空成型之水霧冷卻裝置，其中，該第三管路之連通的位置係位於該第一氣針及該第一逆止閥之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述中空成型之水霧冷卻裝置，進一步設有一第二電磁閥，該第二電磁閥係訊號連接至該控制單元，該第二電磁閥係連通至該第一管路及該第二管路，用以間歇性的切換控制該第一氣針或第二氣針噴出該微粒化液體。
6. 一種中空成型之水霧冷卻方法，係包括下列步驟： A.將一胚料置入一中空成型機之模具內，並對於該模具之一第一氣針提供一氣壓，以供對於該模具內之該胚料進行吹氣成型，使其形成一成品； B.啟動一液體霧化供應機提供一液體與該氣壓混合形成一微粒化液體，該微粒化液體係由該第一氣針吹出，使該微粒化液體與該模具內之成品進行熱交換，該微粒化液體受熱後形成一汽化氣體，該汽化氣體則由該模具之一第二氣針排出。
7. 如申請專利範圍第6項所述中空成型之水霧冷卻方法，其中，該步驟A中，係同時對於該第二氣針提供該氣壓，以供進行吹氣成型。
8. 如申請專利範圍第7項所述中空成型之水霧冷卻方法，其中，該步驟B中，於啟動該液體霧化供應機後，則停止對於該第二氣針提供該氣壓。
9. 如申請專利範圍第6項所述中空成型之水霧冷卻方法，其中，該步驟A中，該氣壓的壓力值係為5㎏/㎝2~25㎏/㎝2。
10. 如申請專利範圍第6項所述中空成型之水霧冷卻方法，其中，該步驟B中，該成品之冷卻時間為60秒，表面溫度為70℃。