一种提高流体与模具热交换效率的方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高流体与模具热交换效率的方法及其装置，其方法是：首先，将要流入模具的冷却/加热通道内的流体先引入到带排气阀的超声波容器内；其次，由超声波发生器控制超声波换能器对超声波容器内的流体施加超声波，使超声波容器内的流体产生超声波振动并传递到模具的冷却/加热通道内；最后，流体在冷却/加热通道内剧烈震荡，大幅提高其与模具之间的热交换效率，从而实现对模具的快速冷却或加热。本发明可以显著提高流体与模具热交换效率，实现快速冷却模具或快速加热模具，这样可以缩短单件产品的生产周期，提高生产效率。
【专利说明】一种提高流体与模具热交换效率的方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及模具温度控制的【技术领域】，尤其是指一种提高流体与模具热交换效率的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]模具是工业生产中常用的工具，在实际生产过程中需要控制好模具的温度。模具的温度控制包括给模具加热和冷却，如果希望熔体快速固化成型，这就需要给它快速降温冷却，这就是模具的冷却系统；而有时为了给模具预热，使模具保持在一定温度，就需要给模具加热。在模温控制中，在模具内通道通以低温或者高温流体实现模具的冷却或者加热是常用的办法。比如，专利200620015517.9，描述了一种水冷型的压铸冲头，高温的铝液对模具传热，使得模具温度持续上升，这时就需要对模具实施冷却；专利200920207288.4介绍了一种低压铸造模具油冷降温装置。对于模具的冷却，一般采取的是将冷却介质通入冷却管道中，冷却介质与模具特定位置进行热交换，使得模具温度降低。但是，目前加快模具冷却换热的方法主要还是通过增加入口流速、减小通道内径来实现，而增加入口流速势必要增大水泵的功率，而减少通道内径所起的作用也是有限的。提高流体热交换能力，除了寻找具有快速热交换能力的流体之外，还可以通过机械搅拌、振荡、插入物扰流等方法来实现。比如，专利201320532431.3介绍了一种采用组合纽带插入物强化换热装置，该插入物可以分区域将中心流体与边界层流体进行置换，提高中心流体与边界层流体的混合效果，达到强化换热的目的。但是，管道内插入物虽然有利于强化换热，但是也带来了一定的压力损失，并且插入物的结垢降低换热能力也是制约其使用的重要的因素。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种有效、可靠的提高流体与模具热交换效率的方法及其装置。
[0004]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其提高流体与模具热交换效率的方法为:首先，将要流入模具的冷却/加热通道内的流体先引入到带排气阀的超声波容器内；其次，由超声波发生器控制超声波换能器对超声波容器内的流体施加超声波，使超声波容器内的流体产生超声波振动并传递到模具的冷却/加热通道内；最后，流体在冷却/加热通道内剧烈震荡，大幅提高其与模具之间的热交换效率，从而实现对模具的快速冷却或加热。
[0005]当需要进一步提高流体与模具的热交换效率时，可对模具中的型腔伸进入振动杆，并使振动杆产生与施加流过模具内冷却/加热通道的流体频率相同的超声波振动，实现对模具型腔中的材料产生超声波振动，最终两个超声波作用在模具上发生共振，进一步提高流体与模具的热交换效率。
[0006]当需要进一步提高流体与模具的热交换效率时，可对模具内的冷却/加热通道插入多孔介质，使流过冷却/加热通道中的流体产生紊流，以进一步提高流体与模具热交换效率。
[0007]本发明所述装置，包括有带排气阀的超声波容器、超声波换能器、超声波发生器，其中，所述排气阀设在超声波容器的最高位置，所述超声波容器的流体入口通过管道连接带水泵的水槽，或模温机；其流体出口通过管道连接模具内的冷却/加热通道；所述超声波换能器固结在超声波容器的外表面，并与超声波发生器电连接，由所述超声波发生器控制对进入超声波容器内的流体施加超声波。
[0008]所述模具的型腔中伸进有振动杆，且所述振动杆上固结有另一超声波换能器，所述超声波换能器与超声波发生器电连接，由所述超声波发生器控制对振动杆施加超声波，并使振动杆产生与施加流过模具内冷却/加热通道的流体频率相同的超声波振动。
[0009]所述模具内的冷却/加热通道插入有多孔介质，使流过冷却/加热通道中的流体产生紊流。
[0010]所述多孔介质为与冷却/加热通道直径相同的泡沫铜。
[0011]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0012]1、超声波作用下流体在模具内的冷却/加热通道中剧烈震荡，可以显著提高流体与模具热交换效率，实现快速冷却模具或快速加热模具，这样可以缩短单件产品的生产周期，提闻生广效率；
[0013]2、可以使模具型腔内的被成形材料快速冷却，获得快速凝固组织，提高成形零件的力学性能；
[0014]3、流体与模具的热交换充分，模具上的温差减小，模具的温度较为均匀；
[0015]4、给流体施加超声波的结构简单，易于实现，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为实施例1中本发明所述装置的结构示意图。
[0017]图2为实施例2中本发明所述装置的结构示意图。
[0018]图3为实施例3中本发明所述装置的结构示意图。
[0019]图4为实施例4中本发明所述装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]本实施例所述的提高流体与模具热交换效率的方法，其具体情况如下:
[0023]首先，将要流入模具的冷却/加热通道内的流体先引入到带排气阀的超声波容器内；其次，由超声波发生器控制超声波换能器对超声波容器内的流体施加超声波，使超声波容器内的流体产生超声波振动并传递到模具的冷却/加热通道内；最后，流体在冷却/加热通道内剧烈震荡，大幅提高其与模具之间的热交换效率，从而实现对模具的快速冷却或加热。
[0024]如图1所示，为能实现本实施例上述方法的装置，它包括有带排气阀I的超声波容器2、超声波换能器3、超声波发生器4，其中，所述排气阀I设在超声波容器2的最高位置，所述超声波容器2的流体入口通过管道连接带水泵5的水槽6，且所述水泵5与超声波容器2之间连接有过滤器12 ;其流体出口通过管道连接模具内的冷却/加热通道8 ;所述超声波换能器3固结在超声波容器2的外表面，并与超声波发生器4电连接，由所述超声波发生器4控制对进入超声波容器2内的流体施加超声波。
[0025]在铸造生产中，高温的铝液对模具传热，使得模具温度持续上升，这时就需要对模具实施冷却。如图1所示，水泵5将水槽6中温度低于模具温度的水抽入超声波容器2中，水进入超声波容器2后，气体会积聚到排气阀I处，打开排气阀I，随着水不断进入超声波容器2,气体会从排气阀I处排出，气体排除完后关闭排气阀I ;之后超声波容器2中的水经过超声波发生器4控制超声波换能器3工作，使超声波容器2内的流体产生超声波振动并传递到模具的冷却/加热通道8内；之后冷却水在模具的冷却/加热通道8中剧烈震荡，大幅提高水和模具之间的热交换效率，最后水再从模具的出水口流出，带出模具的型腔9中被成型材料释放的热量，实现对模具的快速冷却。
[0026]实施例2
[0027]如图2所示，与实施例1不同的是本实施例所述模具的型腔9中伸进有振动杆10，且所述振动杆10上固结有另一超声波换能器11，所述超声波换能器11与超声波发生器4电连接，由所述超声波发生器4控制对振动杆10施加超声波，并使振动杆10产生与施加流过模具内冷却/加热通道8的流体频率相同的超声波振动，实现对模具型腔中的材料产生超声波振动，最终两个超声波作用在模具上发生共振，进一步提高流体与模具的热交换效率。
[0028]实施例3
[0029]如图3所示，与实施例1不同的是本实施例所述超声波容器2的流体入口通过管道连接模温机7，模具的型腔9中被成型的材料为镁合金，模温机7使温度高于模具温度的油流经模具内的冷却/加热通道8时加热模具。
[0030]实施例4
[0031]如图4所示，与实施例2不同的是本实施例所述超声波容器2的流体入口通过管道连接模温机7，模温机7使温度高于模具温度的油流经模具内的冷却/加热通道8时加热模具。
[0032]实施例5
[0033]与实施例1不同的是本实施例所述模具内的冷却/加热通道8中插入有多孔介质，具体为与冷却/加热通道8直径相同的泡沫铜，使流过冷却/加热通道8中的流体产生紊流，以进一步提高流体与模具热交换效率。
[0034]以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种提高流体与模具热交换效率的方法，其特征在于:首先，将要流入模具的冷却/加热通道内的流体先引入到带排气阀的超声波容器内；其次，由超声波发生器控制超声波换能器对超声波容器内的流体施加超声波，使超声波容器内的流体产生超声波振动并传递到模具的冷却/加热通道内；最后，流体在冷却/加热通道内剧烈震荡，大幅提高其与模具之间的热交换效率，从而实现对模具的快速冷却或加热。
2.根据权利要求1所述的一种提高流体与模具热交换效率的方法，其特征在于:当需要进一步提高流体与模具的热交换效率时，可对模具中的型腔伸进入振动杆，并使振动杆产生与施加流过模具内冷却/加热通道的流体频率相同的超声波振动，实现对模具型腔中的材料产生超声波振动，最终两个超声波作用在模具上发生共振，进一步提高流体与模具的热交换效率。
3.根据权利要求1所述的一种提高流体与模具热交换效率的方法，其特征在于:当需要进一步提高流体与模具的热交换效率时，可对模具内的冷却/加热通道插入多孔介质，使流过冷却/加热通道中的流体产生紊流，以进一步提高流体与模具热交换效率。
4.一种能够实现权利要求1所述提高流体与模具热交换效率的方法的装置，其特征在于:包括有带排气阀(I)的超声波容器(2)、超声波换能器(3)、超声波发生器(4)，其中，所述排气阀(I)设在超声波容器(2)的最高位置，所述超声波容器(2)的流体入口通过管道连接带水泵(5)的水槽￠)，或模温机(7);其流体出口通过管道连接模具内的冷却/加热通道(8);所述超声波换能器(3)固结在超声波容器(2)的外表面，并与超声波发生器(4)电连接，由所述超声波发生器(4)控制对进入超声波容器(2)内的流体施加超声波。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述模具的型腔(9)中伸进有振动杆(10)，且所述振动杆(10)上固结有另一超声波换能器(11)，所述超声波换能器(11)与超声波发生器⑷电连接，由所述超声波发生器⑷控制对振动杆(10)施加超声波，并使振动杆(10)产生与施加流过模具内冷却/加热通道(8)的流体频率相同的超声波振动。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述模具内的冷却/加热通道(8)插入有多孔介质，使流过冷却/加热通道(8)中的流体产生紊流。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:所述多孔介质为与冷却/加热通道(8)直径相同的泡沫铜。
【文档编号】B22D27/20GK104174835SQ201410290287
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】周照耀, 吴菲, 卢新伟 申请人:华南理工大学