專利名稱：快速加熱模具裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速加熱模具的方法，且更具體的是，涉及這樣一種快速加熱 模具的方法，所述方法使得快速加熱和快速冷卻用來(lái)制造塑料模制品(plastic molded article)的模具成為可能。
背景技術(shù)：
如今，各種各樣類型的產(chǎn)品都通過(guò)模制塑料來(lái)制造。在本領(lǐng)域眾所周知，各種各樣 的模具裝置都可用來(lái)模制塑料。由于塑料的溫度特征，塑料模制品可用模具裝置來(lái)制造。塑 料材料一般在高溫時(shí)具有可塑性或流動(dòng)性，但是它們?cè)诘蜏貢r(shí)會(huì)損失可塑性和流動(dòng)性，而 保持預(yù)定的形狀固定不變。在用模具裝置制造塑料模制品的情況下，大部分重要的技術(shù)事項(xiàng)都是將待注入模 具的塑料樹(shù)脂材料均勻地傳遞到具有樹(shù)脂模制品的形狀的模腔(cavity)，在模腔中把樹(shù)脂 模制品制造成設(shè)計(jì)的形狀，以及從模腔中快速且沒(méi)有任何扭曲或變形地分離并取出最終的 模制品。所有上述過(guò)程都受到模具裝置中的溫度條件的直接影響。這意味著，取決于模具 裝置中的溫度條件能被多快地控制，溫度條件能被多均勻地保持，和溫度條件能被多快和 多均勻地改變的事實(shí)，最終的塑料模制品可顯示完全不同的品質(zhì)。一般地，模具裝置包括以下組件。模具裝置包括構(gòu)造成垂直可移動(dòng)的上部模具、能 連接到上部模具的下部模具，以及限定在互相連接的上部模具和下部模具之間的模腔，其 中，模腔具有預(yù)定的3-維設(shè)計(jì)空間，用來(lái)制造塑料模制品。進(jìn)一步，模具裝置包括注射單元，其用來(lái)在高溫下融化模制材料，如樹(shù)脂，以賦予 其流動(dòng)性，然后將模制材料注入到模具中；以及流量轉(zhuǎn)子(flow runner)，其被形成來(lái)將從 注射單元注入的模制材料引導(dǎo)到達(dá)最終的目的地模腔中。此外，模具裝置具有多個(gè)通道，用 來(lái)為上部模具和下部模具的內(nèi)部提供均勻的溫度，或均勻地冷卻其內(nèi)部。在這樣的模具裝置中，從外部在高溫下加熱并且然后注入的塑料樹(shù)脂的熔化物通 過(guò)注射單元和流量轉(zhuǎn)子被引導(dǎo)到模腔中，然后被填充在模腔中。之后，熔化物在其中冷卻和 模制成預(yù)定的3-維形狀，從而形成塑料模制品。然后，把上部模具和下部模具分離，并取出 塑料模制品。在傳統(tǒng)的模具裝置中，為了保持上部模具和下部模具處在高溫下，在模具內(nèi)部形 成有多個(gè)通道，使得塑料熔化物可快速和均勻地流入模腔，并且，通道被從外部提供熱水或 濕氣。而且，在塑料模制品在模腔中被制造成具有預(yù)定的形狀的情況下，為了能快速冷卻上 部模具和下部模具，從外部通過(guò)多個(gè)通道來(lái)提供冷卻水。然而，如果使用這個(gè)方法，則熱水或濕氣應(yīng)從外部提供，因而應(yīng)額外地操作一鍋 爐，并應(yīng)安裝一模具溫度控制器，以便控制從鍋爐提供的熱水或濕氣的溫度。在這個(gè)情況 下，應(yīng)安裝高溫/壓鍋爐，這需要過(guò)高的安裝成本。此外，應(yīng)額外地安裝一個(gè)從鍋爐到最終 的模具的管子，這增加了安裝成本。此外，這個(gè)方法使得在本質(zhì)上很難得到120°C或更高的高溫，而且應(yīng)供給大量的能
3量來(lái)獲得120°C或更高的高溫。進(jìn)一步，為了產(chǎn)生和傳遞高溫濕氣，應(yīng)安裝高壓鍋爐和高壓 管，這反映了在經(jīng)濟(jì)效率和安全性上的各種不同的限制。同時(shí)，因?yàn)樵谕獠慨a(chǎn)生高溫/高壓的水或濕氣，然后把水或濕氣傳遞到模具裝置 的工作反映了在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的許多限制，所以正在努力地發(fā)展一種包括能直接安裝到 上部模具和下部模具內(nèi)部的高溫?zé)嵩匆约坝糜诶淦鋬?nèi)部的設(shè)備的裝置。這樣的一種裝置 在韓國(guó)公開(kāi)的專利中公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為2007-44251 (標(biāo)題為“Mold apparatus and Heater cartridge for molding (模具裝置和用于模制的加熱筒)”)、2007_52873 (標(biāo)題為“Heater cartridge (加熱筒)，，)，以及 2007-53507 (標(biāo)題為"Mold apparatus (模具裝置)”)。在上面介紹的三個(gè)韓國(guó)公開(kāi)的專利公開(kāi)中公布的所有發(fā)明中，一個(gè)加熱筒被構(gòu)造 為可拆卸地安裝到上部和下部模具的通道中，并且，此加熱筒包括外部主體、安裝在外部主 體中的電熱源和在電熱源的內(nèi)部提供的冷卻單元。然而，在前述的三個(gè)公開(kāi)中公開(kāi)的加熱筒實(shí)質(zhì)上不是被安裝和用于上部和下部模 具中。這表明，當(dāng)用在上部和下部模具中時(shí)，這些加熱筒不能實(shí)質(zhì)上履行如應(yīng)用中所公布的 作用。首先，為了產(chǎn)生具有優(yōu)良品質(zhì)的塑料模制品，需要在上部和下部模具的整個(gè)區(qū)域 內(nèi)快速提供高溫?zé)崃?，將溫度均勻地保持在這樣一個(gè)狀態(tài)下一定的時(shí)間，并且，然后再次快 速且均勻地冷卻上部和下部模具。然而，在以上的公開(kāi)中公布的加熱筒不能適當(dāng)?shù)芈男羞@ 樣的作用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是用來(lái)提供一種快速加熱模具的方法，它能通過(guò)通道表面直接將產(chǎn) 生于模具通道內(nèi)部的高溫?zé)崃總鬟f到模具中。本發(fā)明的另一個(gè)目的是用來(lái)提供一種快速加熱和冷卻模具的方法，它能通過(guò)通道 表面直接將產(chǎn)生于模具通道內(nèi)部的高溫?zé)崃總鬟f到模具中，然后在完成模制工作后，通過(guò) 通道表面直接冷卻模具。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是用來(lái)提供一種適合執(zhí)行快速加熱模具方法的加熱單元。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法包括加熱單元連接步驟S210，在該步驟中， 將加熱單元插入到模具的通道中，并將所述加熱單元連接到所述模具；傳熱介質(zhì)填充步驟 S220，在該步驟中，通過(guò)連接到通道內(nèi)部的入口，將傳熱介質(zhì)引入到通道中，并且，當(dāng)通道充 滿了所述傳熱介質(zhì)時(shí)，關(guān)閉連接到通道外部的出口和連接到通道內(nèi)部的入口 ；以及加熱單 元加熱步驟S230，在該步驟中，加熱所述通道中的所述加熱單元，使得所述傳熱介質(zhì)的溫度 增加到高溫，從而通過(guò)所述傳熱介質(zhì)將所述模具的溫度增加到高溫。優(yōu)選地，本發(fā)明還包括模制步驟S240，在該步驟中，在模具中模制模制品；以及模 具冷卻步驟S250，在該步驟中，快速且連續(xù)地把新的低溫傳熱介質(zhì)通過(guò)入口從外部放到通 道中，從而，將現(xiàn)有的已經(jīng)存在于通道中的高溫傳熱介質(zhì)排出到出口，引起新的低溫傳熱介 質(zhì)吸收通道和模具中的高溫?zé)崃?，同時(shí)連續(xù)地通過(guò)出口將吸收了高溫?zé)崃康膫鳠峤橘|(zhì)排出到外部，并因而將模具的溫度降低到預(yù)定的溫度。根據(jù)本發(fā)明，用于模具的加熱單元包括加熱器，其用于通過(guò)外部電能產(chǎn)生高溫?zé)?量；保護(hù)性元件，其設(shè)置在加熱器外部，用來(lái)保護(hù)加熱器；電纜元件，其用來(lái)將電能傳輸?shù)?加熱器；以及連接元件，其用于保持加熱器和電纜元件，并且把它們連接到模具。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，根據(jù)模具的形狀，加熱單元所具有的形狀選自由以下形狀組 成的組圓形、四邊形、多邊形和彎曲的圓柱形。此外，根據(jù)本發(fā)明，加熱單元可包括用于一個(gè)連接元件的一個(gè)或更多加熱器。有益效果根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法允許將加熱單元直接安裝在模具的通道中，并 允許在模具的通道關(guān)閉時(shí)加熱所述加熱單元。這樣，在這里有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，能快速且經(jīng)濟(jì) 地得到超高的溫度熱量，而且相應(yīng)地，熱量能快速轉(zhuǎn)移到模具中和加熱模具。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法，由加熱單元產(chǎn)生的高溫?zé)崃坎粫?huì)向 外部損失，而實(shí)際上，能快速轉(zhuǎn)移到模具上，因而它的熱效率很高。更進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法，使得模具能到達(dá)超高的模具溫度 (例如，250°C或更高)，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不可能的，因而在模制工作應(yīng)在超高溫度下實(shí)施 時(shí)，本發(fā)明可特別有效地應(yīng)用。


圖1示意性地示出的是根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法的框圖；圖2顯示的是連接到模具以實(shí)施本發(fā)明的加熱方法的加熱單元的示意圖；圖3至圖6顯示的是用于模具的加熱單元的優(yōu)選的實(shí)施方式的視圖，所述實(shí)施方 式適合于實(shí)施本發(fā)明的加熱方法；圖7和圖8顯示的是一個(gè)實(shí)施方式的視圖，其中，多個(gè)加熱單元被安裝到一個(gè)模具 中，用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的加熱方法；圖9和圖10顯示的是實(shí)際地應(yīng)用于模具的本發(fā)明的加熱方法的平面圖；和圖11概念性地顯示的是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的例子的視圖，其中，實(shí)施了根據(jù)本發(fā)明的快 速加熱模具的方法。實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以下，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。但是，附圖只是為了示例性的目的，而不是 有意地限制本發(fā)明的技術(shù)精神。圖1示意性地示出的是根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法的框圖。根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法包括加熱單元連接步驟S210，其中，將加熱單元 100插入到模具的通道中，并將加熱單元100連接到模具中。在本發(fā)明中，模具10包括通道20以及模腔30，傳熱介質(zhì)從所述通道通過(guò)，而所述 模腔填充融化的模制品，用來(lái)形成預(yù)定的形狀。在本發(fā)明中，在通道20中安裝加熱源以及在通道20中放入傳熱介質(zhì)的情況下，加 熱源直接加熱傳熱介質(zhì)，而且高溫的傳熱介質(zhì)也直接加熱模具10和模腔30。也就是說(shuō)，雖 然在現(xiàn)有技術(shù)中，傳熱介質(zhì)在外部被加熱到高溫，然后引入到通道20中，但在本發(fā)明中，傳 熱介質(zhì)不是在外部被加熱，而是直接在通道20中被加熱，因而本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)在加熱方式方面完全不同。在本發(fā)明中，直接加熱的方式意味著，傳熱介質(zhì)直接接觸和加熱模具，而 在傳熱介質(zhì)和模具間沒(méi)有元件干預(yù)。 在本發(fā)明中，為了在通道20內(nèi)直接加熱傳熱介質(zhì)，優(yōu)選地，把作為加熱源的加熱 單元100直接插入到通道20中，并把加熱單元100連接到模具10。圖2顯示的是連接到模具10以實(shí)施本發(fā)明的加熱方法的加熱單元100的示意圖， 而圖3至圖6顯示的是用于模具的加熱單元100的優(yōu)選的實(shí)施方式的視圖，所述實(shí)施方式 適合于實(shí)施本發(fā)明的加熱方法。在本發(fā)明中，用于模具的加熱單元100包括通過(guò)外部電能產(chǎn)生高溫?zé)崃康募訜崞?110。加熱器110把從外部提供的電能轉(zhuǎn)換為焦耳熱，并且，加熱器110—般包括電阻線圈。 加熱器110由保護(hù)性元件120保護(hù)，該保護(hù)性元件120被提供來(lái)圍繞加熱器110。在本發(fā)明中，加熱器110僅在電能被從外部提供到其時(shí)產(chǎn)生熱量。加熱器110通 過(guò)電纜元件130連接到外部能量源，且電纜元件130用于把外部電能傳輸?shù)郊訜崞?10。此外，在本發(fā)明中，用于模具的加熱單元100優(yōu)選地包括連接元件140，用來(lái)保持 加熱器110和電纜元件130，并允許它們連接到模具10。連接元件140優(yōu)選地具有在它的 外部表面上形成的螺紋142。連接元件140并不限于此，而是可以具有能夠連接到模具10 的其他構(gòu)造。螺紋142優(yōu)選地連接到形成在模具10的通道20的入口處的螺紋，在這種情 況下，在連接部分完全密封通道20很重要。這是為什么預(yù)定的壓力在后來(lái)可應(yīng)用到通道20 中的原因，在這種情況下，完全的密封防止了傳熱介質(zhì)在連接部分泄漏，同時(shí)通道20應(yīng)承 受內(nèi)部的壓力。在本發(fā)明中，用于模具的加熱單元100可具有依據(jù)模具的通道20的稍微變化的形 狀，其中，加熱器10和保護(hù)性元件120可優(yōu)選地具有選自由以下形狀組成的組的任一形狀 圓形、四邊形、多邊形和彎曲的圓柱形。在附圖中，示意性地示出的是圓柱形。此外，在本發(fā)明中，用于模具的加熱單元100可包括連接到單個(gè)連接元件140的一 個(gè)或更多的加熱器110。在這種情況下，對(duì)于模具10，多個(gè)加熱器110被裝入到單個(gè)通道20 中。而且，在這種情況下，因?yàn)樘畛湓趩蝹€(gè)通道20的傳熱介質(zhì)維持恒溫，所以，具有可將均 勻的溫度傳遞到整個(gè)模具的效果。在本發(fā)明中，用于模具的加熱單元100可以按一般的方式連接到模具10。例如，加 熱單元100可通過(guò)使用形成在連接元件140的外部表面上的螺紋142來(lái)連接到模具10上。 可選地，連接元件140可用附加的螺栓144連接到模具10上。根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法包括傳熱介質(zhì)填充步驟S220，在該步驟中，用傳 熱介質(zhì)填充通道20。根據(jù)本發(fā)明，如果用于模具的加熱單元100被連接到模具的通道20，則通過(guò)入口 12將傳熱介質(zhì)引入到通道20中。傳熱介質(zhì)可選自水、濕氣和油。在通道20被完全填充上 傳熱介質(zhì)后，傳熱介質(zhì)在通道20內(nèi)是以密封的狀態(tài)存在的。在本發(fā)明中，傳熱介質(zhì)存在的地方具有非常重要的意義，下面將詳細(xì)描述。通道20 具有特定的孔形狀，用來(lái)加熱或冷卻模具，因而通道20定義了預(yù)定的通道體積v。h。同時(shí)， 插入到通道20中的用于模具的加熱單元100處于通道20的內(nèi)部中心部分，并定義了加熱 單元體積vhu。因此，傳熱介質(zhì)存在于通道20和加熱單元100之間。而且，在這種情況下， 通過(guò)從通道體積v。h減去加熱單元體積Vhu得到的是傳熱介質(zhì)的體積Vht (即，Vht = Vch-Vhu)，并且，傳熱介質(zhì)被放置成使得其徑向外圍的表面面向通道20，同時(shí)，圍繞加熱單元100的中 心。在本發(fā)明中，如果傳熱介質(zhì)完全地通過(guò)入口 12引入到通道20中，則與通道20的 外部連接的出口 14關(guān)閉，而且同時(shí)或依次地，入口 12優(yōu)選地關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明，可從通道20的內(nèi)部壓力判斷是否通道20被傳熱介質(zhì)完全填充。通 道20的內(nèi)部壓力可以是1大氣壓或更高。而且，當(dāng)通道20的內(nèi)部壓力增加時(shí)，存在于通道 20中的傳熱介質(zhì)的溫度可轉(zhuǎn)換成高溫。然而，如果內(nèi)部壓力太高，則可能引起模具的設(shè)計(jì)和 安全上的問(wèn)題，因而通道20的內(nèi)部壓力優(yōu)選為20大氣壓或更低。在本發(fā)明中，通道20的內(nèi)部壓力可通過(guò)壓力傳感器55來(lái)測(cè)量，該壓力傳感器55 優(yōu)選地安裝到連接到入口 12的傳熱介質(zhì)的進(jìn)料管62中。如果通過(guò)壓力傳感器55測(cè)量了 通道20的內(nèi)部壓力，則此測(cè)得的內(nèi)部壓力轉(zhuǎn)移到一個(gè)控制器(無(wú)顯示)。然后，如果測(cè)得的 內(nèi)部壓力到達(dá)了使用者輸入的設(shè)定的壓力，則控制器優(yōu)選地自動(dòng)關(guān)閉入口 12和出口 14。根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法包括加熱單元加熱步驟S230，在該步驟中，直接 加熱存在于通道20內(nèi)部的傳熱介質(zhì)，以在通道20滿滿地填充上傳熱介質(zhì)和關(guān)閉時(shí)，增加模 具10的溫度。在本發(fā)明的加熱單元加熱步驟S230中，在通道20中的加熱單元100首先被加熱。 加熱單元100從外部接收電能，以便加熱器110產(chǎn)生焦耳熱，并且，由于此焦耳熱，圍繞加熱 器的傳熱介質(zhì)被加熱。同時(shí)，因?yàn)閭鳠峤橘|(zhì)完全圍繞加熱器110，所以傳熱介質(zhì)實(shí)際上接收 所有的熱量，于是它的溫度逐漸增加。這是由本發(fā)明的結(jié)構(gòu)安排而引起的。同時(shí)，在相同卡路里的基礎(chǔ)上，傳熱介質(zhì)的溫度在本發(fā)明中可增加到更高，這是因 為本發(fā)明的功能性結(jié)構(gòu)所引起的，此結(jié)構(gòu)將在下面描述。一般地，在不變的體積條件下，提供的卡路里可由術(shù)語(yǔ)質(zhì)量(在相同壓力條件下 與體積成比例)以及溫度和體積常數(shù)的變化來(lái)表示。即，Δ H = mCv ( Δ Τ) ο在此時(shí)，假設(shè)通道的整個(gè)體積的質(zhì)量為m。h，加熱單元100的質(zhì)量為mhu，且傳熱介質(zhì) 的質(zhì)量為Hiht，傳熱介質(zhì)的質(zhì)量mht遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通道的質(zhì)量m。h (即，mht = mch-mhu < mch)。因此，假設(shè)加熱單元100提供相同的卡路里ΔΗ，如果滿滿地填充了傳熱介質(zhì)，同 時(shí)加熱單元100沒(méi)有被插入通道20，傳熱介質(zhì)具有很大的質(zhì)量和很大的體積，因而傳熱介 質(zhì)增加的溫度較低。然而，如果加熱單元100被插入通道20，且在剩余的空間填充傳熱介 質(zhì)，傳熱介質(zhì)具有小的質(zhì)量和小的體積，因而傳熱介質(zhì)增加的溫度較高。在本發(fā)明中，存在于通道20中的傳熱介質(zhì)直接被加熱單元100加熱，因而傳熱介 質(zhì)的溫度被增加到高溫。如上所解釋的，本發(fā)明使得能夠通過(guò)加熱單元100用小的卡路里 得到傳熱介質(zhì)的高溫，并能夠在加壓狀態(tài)下將傳熱介質(zhì)的溫度增加到120°C到300°C。如果 工作環(huán)境需要，則通道20的內(nèi)部壓力可設(shè)定得更高，因而傳熱介質(zhì)的溫度可增加更多。在本發(fā)明中，如果傳熱介質(zhì)的溫度增加到高溫，熱量從高溫部位自然地移到低溫 部位，從而加熱模具10。模具10的溫度可依據(jù)在模腔30中模制的塑料材料來(lái)決定。根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法包括模制步驟S240，在該步驟中，如果模具10 達(dá)到在模腔30中模制模制品所需要的預(yù)定的溫度，則在模具10中模制模制品。這個(gè)模制 步驟可以按一般的方式實(shí)施。例如，通過(guò)注射單元和流量轉(zhuǎn)子，使模腔30填充塑料樹(shù)脂的熔化物，然后，如果模腔30完全填充了此熔化物，則在模腔30中將塑料模制品制造成預(yù)定 的形狀。如果模具的模制工作完成了，則根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法實(shí)施模具冷卻 步驟S250。在本發(fā)明中，模具冷卻步驟S250開(kāi)始于快速和連續(xù)地從外部通過(guò)入口 12放入新 的低溫的傳熱介質(zhì)到通道20中。在這個(gè)時(shí)候，如果入口 12和出口 14是開(kāi)啟的，那么從外 部放入新的傳熱介質(zhì)到通道20中，已經(jīng)存在于通道20中的高溫的傳熱介質(zhì)將被推出。然 后，新的低溫的傳熱介質(zhì)進(jìn)入通道，因而高溫的熱量從模具轉(zhuǎn)移到低溫的傳熱介質(zhì)。低溫的 傳熱介質(zhì)吸收高溫的熱量，然后通過(guò)出口 14向外部釋放，且新的低溫的傳熱介質(zhì)被再次引 入。在本發(fā)明中，由于下面的原因，模具冷卻步驟S250以比傳統(tǒng)冷卻步驟更有效和快 速的方式實(shí)施。在本發(fā)明中，加熱單元100被插入到通道20中，且新的低溫的傳熱介質(zhì)通過(guò)窄縫 (narrow gap)流動(dòng)，所述窄縫被限定于加熱單元100和通道20之間。在這個(gè)時(shí)候，根據(jù)伯 努利原理(Bernoulli，s principle)，與一般的在通道20中流動(dòng)的傳熱介質(zhì)相比，流動(dòng)通 過(guò)窄縫的傳熱介質(zhì)流動(dòng)更快，且每一個(gè)單元時(shí)間內(nèi)新流動(dòng)的低溫的傳熱介質(zhì)的量盡可能多 地大大增加。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，與傳統(tǒng)的情況相比，通道20內(nèi)表面的溫度降低更 快，且相應(yīng)地，冷卻速度也大大增加。在本發(fā)明，如果模具10的溫度降低到預(yù)定的溫度，則模具冷卻步驟S250優(yōu)選地停 止，并繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)步驟。預(yù)定的溫度可根據(jù)將要制造的模制品的性能而變化。如果模 具冷卻步驟S250完成了，則可實(shí)施把模腔30中的模制品取出的步驟。圖7和圖8顯示的是，當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法時(shí)，安裝多個(gè)加熱 單元100到一個(gè)模具10中的實(shí)施方式。圖7顯示的是分別用于三個(gè)通道20且平行地安裝 的三個(gè)加熱單元100的實(shí)施方式，而圖8顯示的是用于一個(gè)通道20的三個(gè)加熱單元100。此外，根據(jù)本發(fā)明，圖9和圖10顯示的是快速加熱模具方法實(shí)際地用于模具的實(shí) 施方式。圖9顯示的是傳熱介質(zhì)通過(guò)模具10的一個(gè)入口 12提供到所有的通道20中的實(shí) 施方式，而且，通道20各自都具有出口 14，而圖10顯示的是傳熱介質(zhì)通過(guò)模具10的一個(gè)入 口 12提供到所有的通道中的實(shí)施方式，而且，通道通過(guò)一個(gè)出口 14釋放傳熱介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，圖11顯示的是快速加熱模具方法實(shí)際地實(shí)施的一個(gè)實(shí)驗(yàn)的例子。從 實(shí)驗(yàn)中，得到了下面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。<測(cè)量例1>根據(jù)本發(fā)明的加熱單元100被插入到通道20中。這里，通道20的內(nèi)徑為13毫米， 加熱單元100的保護(hù)性元件的外徑為8毫米，加熱器(加熱線圈)的長(zhǎng)度為1000毫米，加 熱線圈的容量為2000瓦，且通道20的內(nèi)部邊緣和模腔30之間的厚度定為7毫米。在這種 情況下，入口 12連接到外部的傳熱介質(zhì)進(jìn)料管62，出口 14連接到外部的傳熱介質(zhì)回收管 64，壓力傳感器55被安裝來(lái)測(cè)量傳熱介質(zhì)進(jìn)料管62的內(nèi)部壓力，而溫度傳感器56被安裝 到模腔30的表面，用來(lái)測(cè)量模腔30的表面溫度。在本發(fā)明中，水被選作這個(gè)實(shí)驗(yàn)的例子的傳熱介質(zhì)。作為傳熱介質(zhì)的貯藏，分別安 裝了用于加熱階段的熱水蓄水池40和用于冷卻階段的冷水蓄水池50。熱水蓄水池40和冷
8水蓄水池50填充的是室溫(25°C)的水。而且，熱水進(jìn)料泵42連接到熱水蓄水池40，而冷 水進(jìn)料泵52連接到冷水蓄水池50。在這個(gè)時(shí)候，無(wú)解釋的參考數(shù)值V1標(biāo)出的是熱水進(jìn)料 閥，V2標(biāo)出的是冷水進(jìn)料閥，V3標(biāo)出的是熱水回收閥，而V4標(biāo)出的是冷水回收閥。對(duì)于本發(fā)明的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，操作熱水進(jìn)料泵42。在這個(gè)時(shí)候，熱水進(jìn)料閥V1和熱水 回收閥V3被開(kāi)啟，用來(lái)提供水到傳熱介質(zhì)進(jìn)料管62，此時(shí)，冷水進(jìn)料閥V2和冷水回收閥V4 被關(guān)閉，用來(lái)攔截冷水蓄水池50中的水。當(dāng)壓力傳感器55的壓力到達(dá)2kg/cm3時(shí)，熱水進(jìn) 料閥V1和熱水回收閥V3關(guān)閉，并給加熱單元100的加熱器110提供電能。在這個(gè)時(shí)候，通 過(guò)溫度傳感器56測(cè)量模腔30的表面溫度，且模腔30的表面溫度到達(dá)120°C所需要的時(shí)間 測(cè)定為22秒。在這種情況下，冷水進(jìn)料閥V2和冷水回收閥V4被開(kāi)啟，并操作冷水進(jìn)料泵52，以 使冷水蓄水池50中的冷水快速地進(jìn)料和循環(huán)。通過(guò)溫度傳感器56測(cè)量模腔30的表面溫 度，且模腔30的表面溫度到達(dá)60°C所需要的時(shí)間測(cè)定為18秒。<測(cè)量例2>除了通道20的內(nèi)部邊緣和模腔30之間的厚度設(shè)為8毫米之外，測(cè)量例2和測(cè)量 例1相同。在這種情況下，使用相同的測(cè)量方法，模腔30的表面溫度到達(dá)120°C所需要的時(shí) 間測(cè)定為29秒，然后，模腔30的表面溫度到達(dá)60°C所需要的時(shí)間測(cè)定為20秒。〈測(cè)量例3>除了通道20的內(nèi)部邊緣和模腔30之間的厚度設(shè)為10毫米之外，測(cè)量例3和測(cè)量 例1相同。在這種情況下，使用相同的測(cè)量方法，模腔30的表面溫度到達(dá)120°C所需要的時(shí) 間測(cè)定為37秒，然后，模腔30的表面溫度到達(dá)60°C所需要的時(shí)間測(cè)定為24秒。根據(jù)測(cè)量例1至3，模腔30的表面溫度到達(dá)120°C所需要的時(shí)間約為30秒，從中 可以發(fā)現(xiàn)，在任一情況下，雖然通道20和模腔30之間的厚度會(huì)稍微產(chǎn)生影響，但模腔30還 是能被快速地加熱和冷卻。同時(shí)，在通常的情況下，至少150°C或更高溫度的蒸汽應(yīng)被提供 到模具的通道，但是如此高溫的蒸汽使用普通的鍋爐不是很容易制造的。因此傳統(tǒng)的模具 應(yīng)安裝使高溫蒸汽從鍋爐到達(dá)模具的高壓管道系統(tǒng)。相應(yīng)地，沒(méi)有實(shí)施與本發(fā)明直接對(duì)比 的對(duì)比例子。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法可有用地應(yīng)用于塑料模制的工業(yè)中。根據(jù)本發(fā)明的快速加熱模具的方法，以及適用于此方法的用于模具的加熱單元已 經(jīng)在上面詳細(xì)地描述了。然而，以上的描述只是顯示了最優(yōu)選的實(shí)施方式，且本發(fā)明的范圍 并不限于此，而是由附加的權(quán)利要求來(lái)界定。同時(shí)，很明顯，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能做出各種修改和改 變，但是修改和改變都不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種快速加熱模具的方法，包括加熱單元連接步驟(S210)，在該步驟中，將加熱單元(100)插入到模具(10)的通道(20)中，并將所述加熱單元(100)連接到所述模具(10)；傳熱介質(zhì)填充步驟(S220)，在該步驟中，通過(guò)連接到所述通道(20)的內(nèi)部的入口(12)將傳熱介質(zhì)引入到所述通道(20)中，并且，當(dāng)所述通道(20)填充了所述傳熱介質(zhì)時(shí)，關(guān)閉連接到所述通道(20)的外部的出口(14)以及連接到所述通道(20)的內(nèi)部的入口(12)；以及加熱單元加熱步驟(S230)，在該步驟中，加熱所述通道(20)中的所述加熱單元(100)，使得所述傳熱介質(zhì)的溫度增加到高溫，從而通過(guò)所述傳熱介質(zhì)將所述模具(10)的溫度增加到高溫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加熱單元(100)所具有的形狀選自由以下形狀 組成的組圓形、四邊形、多邊形和彎曲的圓柱形。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于模具的所述加熱單元(100)包括用于一個(gè)連接 元件(140)的一個(gè)或多個(gè)加熱器(110)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述通道(20)的內(nèi)部壓力的范圍是從1到20大氣壓。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述通道(20)中的所述加熱單元(100)所產(chǎn)生的 熱量實(shí)際上由圍繞所述加熱單元(100)的所述傳熱介質(zhì)吸收，且由所述傳熱介質(zhì)吸收的熱 量然后被傳遞到所述模具中。
6.一種模制模制品的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速加熱模具(10)的方法所述的步驟；模制步驟(S240)，在該步驟中，通過(guò)所述模具(10)實(shí)施模制工作；以及模具冷卻步驟(S250)，在該步驟中，允許新的低溫的傳熱介質(zhì)快速流動(dòng)通過(guò)存在于所 述通道(20)的內(nèi)表面和所述加熱單元(100)的保護(hù)性元件(120)的表面之間的窄縫，從而 吸收和釋放所述通道(20)的高溫?zé)崃?，并快速地冷卻所述通道(20)。
7.一種用于模具的加熱單元，包括加熱器(110)，其用于通過(guò)外部電能來(lái)產(chǎn)生高溫?zé)崃?；保護(hù)性元件(120)，其被設(shè)置于所述加熱器的外部，用來(lái)保護(hù)所述加熱器；電纜元件(130)，其用于將電能傳輸?shù)剿黾訜崞?；以及連接元件(140)，其用來(lái)保持所述加熱器和所述電纜元件，并將所述加熱器和所述電纜 元件連接到所述模具。
8.如權(quán)利要求7所述的加熱單元，其中，所述保護(hù)性元件(120)所具有的形狀選自由以 下形狀組成的組圓形、四邊形、多邊形和彎曲的圓柱形。
9.如權(quán)利要求7所述的加熱單元，其中，所述加熱單元包括用于一個(gè)連接元件(140)的 一個(gè)或多個(gè)加熱器(110)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速加熱模具的方法。根據(jù)本發(fā)明，快速加熱模具的方法包括加熱單元連接步驟S210，在該步驟中，將加熱單元插入到模具的通道中，并將加熱單元連接到模具；傳熱介質(zhì)填充步驟S220，在該步驟中，通過(guò)連接到通道內(nèi)部的入口將傳熱介質(zhì)引入到通道中，并當(dāng)通道填充了傳熱介質(zhì)時(shí)，關(guān)閉連接到通道外部的出口和連接到通道內(nèi)部的入口；以及加熱單元加熱步驟S230，在該步驟中，加熱通道中的加熱單元，使得傳熱介質(zhì)的溫度增加到高溫，從而通過(guò)傳熱介質(zhì)將模具的溫度增加到高溫。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，使得能夠快速且有效地加熱模具。
文檔編號(hào)B29C33/02GK101939149SQ200880126549
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者曹?chē)?guó)鉉 申請(qǐng)人:尤尼貝爾有限公司