CN1093975A - 一种用于冷却挤压圆筒的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对挤压机(1)的圆筒进行空气冷却的方 法和装置，其可使冷却空气的纵向气流环绕着圆筒 (10)流动，并在一个或多个加热-冷却区段中的每一 个的长度上流动。特殊设计的散热片(22；25)使得 这种纵向的流动变得容易。以使挤压机(1)的性能得 到改进。从而使圆筒截面上的温度更加均匀。进而， 大大减小了对挤压送料螺旋杆和圆筒的磨损。

Description

本发明涉及到挤压设备，更具体地说是涉及一种对一挤压圆筒进行空气冷却的方法，在圆筒的长度上至少包括有一个加热-冷却区段，本发明还涉及到实现这一方法的装置。

为了在一挤压机内对通常以小片状或颗粒状形式出现的、来自一供料斗的塑料进行加工，把塑料在挤压圆筒的一端送进去，然后，借助一挤压送料螺旋杆沿着圆筒引导塑料通过安装在圆筒另一端上的一个模具以糊状形式排出。因此，塑料材料在一个给定的距离内由固态变成糊状通过，材料的这种转换包含着相当大量的热量交换。为了完成材料的转换，在通过模具之前材料应该达到一个给定的温度;为了这个目的，围绕着送料螺旋杆的圆筒的温度必须严格地控制，空虚温度实质上取决于被挤压的塑料的类型和所使用的送料螺旋杆的类型。为了使圆筒维持在此给定的温度，沿着圆筒设置有加热元件和冷却装置。通常，圆筒分成几个连续的、互相独立的加热-冷却区段，从而沿着圆筒获得一个温度的分布。在机器开动之前，必须借助加热元件对圆筒加热，为的是使其温度升高到它的设置温度，其后，由送料螺旋杆将施加到塑料上的揉和和机械压缩提供给系统一定的热量，这一热量足够或者甚至会超过使系统保持在所设置的温度下所需要的热量。因此，给圆筒添加一个冷却系统可能是必要的，以便通过加热循环与冷却循环相结合而使圆筒以及塑料在圆筒的一个给定的区段内保持一个近似均匀的温度。

已经提出有各种冷却方法和系统，这比如采用诸如水或油的冷却液体的那些方法和系统。这些系统的主要缺点在于冷却回路复杂，同时为了使冷却管通过挤压圆筒，则要对圆筒进行特别的加工处理。

所提出的其它系统是采用空气流作为冷却剂。与液体冷却系统相比较，其优点是回路和圆筒结构简单。这样一个由空气循环进行冷却的先有技术的系统表示在图1中，这个图是挤压机1的圆筒10的一个剖面图。圆筒10包括一个圆柱形的内部空间，送料螺旋杆（未示出）在此空间中旋转。首先，冷却回路包括有一个冷空气的供给源，在此用一个提供空气的风机20表示，通常空气由周围大气或由一个冷空气源抽入，并使空气在一个外壳21内循环，外壳21在圆筒10的整个长度上完全包围其有关的加热-冷却区段。常常安装几个（如这里只示出一个）系统，沿着圆筒10都是一个接着一个排列，它们中的每一个都有一个加热-冷却区段。热交换装置22环绕着圆筒10，其有不同的设计，比如在图中示出的铜舌片22A，园盘22B，或楔形体22C。热交换装置22与加热回路3结合在一起，加热加路的加热环圈30仅示意性地表示出。由此图可以看出，以上升的运动来进行冷却空气的循环，来自风机20的冷却空气，在圆筒10的两个侧边循环同时穿过热交换装置22，并通过外壳21顶部的格栅23或开口排出，如箭头所示。

由于冷却空气的上升运动，特别是由于烟囱效应，圆筒10不能被均匀地冷却;因为与圆筒10的下部（标示为区域11）接触的空气还是冷的，而当空气通过圆筒10的两侧边时，空气变热，并朝着圆筒10的顶部（即标示为区域12）达到其最高温度。因为在圆筒10的顶部空气是最热的，所以区域12的冷却效率没有区域11有效;因为圆筒10的顶部12的伸长比底部11的伸长要大，这就导致圆筒10的变形。就圆筒10所呈现的纵向曲率来看，它不再是与送料螺旋杆精确地同轴;在送料螺旋杆与圆筒的内表面之间已有的略小间隙被改变，而这种改变是不合要求的，而会导致对送料螺旋杆和圆筒的过早的磨损和损坏，并会导致对被加工处理的塑料产生不规则的揉和。

另一种冷却装置公开在美国专利No.4，763，722中。与上述的装置一样，空气在与挤压圆筒的轴线相垂直的方向上循环;虽然在这种情况下，空气在相反的方向上返回作第二次通过，但是空气的运动总是保持与圆筒的轴线相垂直，造成圆筒的顶部和底部的冷却不均匀。

因此，本发明的目的是提供一种改进的冷却挤压机圆筒的方法，该方法用来避免上面提到的那些缺点，即该方法可以对圆筒的整个截面进行均匀的冷却。

本发明的另一个目的是提供一种改进的冷却挤压机圆筒的装置，该装置适合于实现上述方法。

本发明的又一目的是提供这样一种装置，该装置易于安装到一个目前的挤压机上或能够从一开始就安装到一台新机器上。

为此，在按照本发明的冷却方法中，对于每一个加热-冷却区段，供气装置把冷空气在包围着加热-冷却区段的外壳内的至少一个入口点吹入，然后把空气导向，以使空气沿圆筒的周边分布并实质上纵向地沿着区段流动，再在外壳内的至少一个出口点从外壳排出。

在按照本发明的装置中，其改进包括与包围圆筒的外壳上的至少一个入口点相连接的一个供气装置，用于在外壳里面的导引空气流的装置，这些装置被设置成使空气流围绕着圆筒分布，然后使空气实质上是纵向地沿着加热-冷却区段流动，设置在圆筒的周边上的热交换装置，以及至少一个空气的出口点。

现在参考着附图将对本发明的优选实施例详细地进行描述，其中：

图1是一个装备有先有技术的冷却装置的挤压圆筒的横截面图;

图2是具有一个加热-冷却区段的挤压圆筒的部分纵剖面图，在加热-冷却区段装备有一个本发明的第一实施例的冷却装置;

图3是类似于图2的带有本发明的另一实施例的冷却装置的剖面图;

图4是一个按照本发明装备有散热片的加热-冷却区段的一部分的透视图;

图5A是装在一加热套管上的一个散热片的透视图，以及

图5B是上述散热片的端视图。

图2是一挤压机的圆筒10的一部分的纵剖面图，其显示了一个加热-冷却区段和两个相邻区段的一部分。未示出圆筒10内的挤压送料螺旋杆，为的是使图示清晰。这个加热-冷却区段的冷却回路2也包括一个风机20，风机20把空气输送至装在外壳21里面的圆筒10的外表面。按照本发明，与图1中所说明的先有技术的系统相反，这里的空气回路是这样安排的，即在把空气在圆筒10的周边上分配以后，空气实际上是纵向地沿圆筒部分流动。为了这个目的，导流板21A引导来自风机20的空气流，为的是分配空气并使其纵向上流入热交换或冷却装置22，其在图2中示意性地示出。这些冷却装置22可以参见图1以前所述的有相同的类型，或者它们可以是对纵向空气循环专门设计，如将在下面解释的那样。

如在先有技术的设计中一样，装置包括一个加热回路3，它可以由套筒30组成。为了避免烟囱效应，热空气最好是通过一个或多个设置在朝着外壳底部的开口24从外壳21中排出。因此，空气纵向上沿着加热-冷却区段的流动使圆筒10的截面形成均匀冷却，圆筒顶部以与其底部相同的方式被冷却。在图2所说明的实施例中，来自风机20的冷空气在加热-冷却区段的大约中间位置处供给，并在两端部处排出;而在图3的实施例中，冷空气在区段的一端供给，而在另一端排出。

供给冷空气的装置在这里仅以与特定的加热-冷却区段接在一起的风机20的形式示出。然而，可以理解的是，一个风机可以供应几个加热-冷却区段，就如同供气装置可以取供应多个机器，乃至整个工厂，或工厂的一部分的冷却空气管线的形式。

如上面所述，图1中示出的冷却装置22，即舌片22A，楔状物22C，或其它还未示出的形式-除了特别专门为先有技术冷却方法而提供的园盘22B之外-都可以使用按照本发明的这种新的纵向冷却方法，即使它们的使用可能不是最佳的。

为了提高系统的冷却效率，散热片25可以如图4所示出的那样围绕着圆筒10设置。这个图只在圆筒10的一部分周边上示出了散热片25，但应当理解，实际上，在圆筒的整个周边都设置有散热片。散热片25最好制作成如图5A和5B所表示的形式。每一个散热片25的一般形状是一个相当薄的长方形平行六面体，几毫米厚，40-50毫米高，大约两倍于高的长度，这些尺寸和比例纯粹是代表性的。散热片25是由一种良好的热导体材料制成的，比如铜或铝。

由图5A可见，散热片25包括有孔25A和一个中心宽槽缝25B，它们都设计成用来接受和固定通常的加热套管或环圈的。散热片25的底边25C与圆筒10的外表面接触，并因此提供与圆筒的热交换，这个底边25C可以是平面，也可以是被切割成凹形的，如图5B所示，这样可用来改进热交换，且散热片25沿着圆筒10的母线对准。

由图4清楚可见，散热片25一片挨一片地排列，每一片的底边25C与圆筒10相接触，形成一种扇状，以保持纵向通道的畅通，冷空气可以在纵向上通过这些通道循环。为了使图示清晰，图4中略去了加热套筒。图4示出了一个由散热片25构成的扇状的部分;在一个加热-冷却区段可以有几个这样的扇状部分，它们一个接着一个排列。

散热片25的制造非常简单，因为它们可以由一条形材料冲压而成，以将它们切割成所要求的尺寸，制出孔25A和槽缝25B，以及可能加工出接触面25C。散热片25最好全都有相同的尺寸，围绕一个给定的圆筒设置的散热片的数量取决于圆筒的外径。设置在孔25A中的加热套筒用来把散热片25相对于圆筒10固定在一定的位置;然而，为了相对于圆筒定位。并固定散热片25，同样可以采用其它装置。

由于其概念简单，由散热片25所代表的冷却方法和装置可以很容易地用于所有的挤压圆筒，以至于既可以对已有的挤压机进行改装来改进其性能，也可以从一开始就把本发明的装置安装在新机器上。

Claims (11)

1、一种用于对一个挤压机(1)的圆筒(10)进行空气冷却的方法，在圆筒的长度上至少有一个加热-冷却区段，其特征在于，对于每一个加热-冷却区段，供气装置(20)把冷空气在包围着该加热-冷却区段的外壳(21)的至少一个入口点吹入，然后将空气导向，以使空气沿圆筒的周边分布并实质上纵向地沿着该区段流动，再在外壳内的至少一个出口点(24)从其中排出。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着两个相反的方向分配冷空气，其由布置在靠近外壳底部的、沿加热-冷却区段大约中间位置的一个入口点实质上是沿纵向流向布置在靠近外壳底部的、位于靠近区段的两端的两个出口点。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，空气沿一个方向由布置在靠近外壳底部的、靠近加热-冷却区段的一端的一个入口点流向布置在靠近外壳底部的、位于靠近区段的另一端的一个出口点。

4、一种用来实现权利要求1所述的方法的对一个挤压机（1）的圆筒（10）进行空气冷却的装置，在所述圆筒的长度上至少有一个加热-冷却区段，其特征在于，该装置包括：

至少一个与围绕着圆筒的外壳（21）上的至少一个入口点连接起来的供气装置（20）;

用于在所述外壳内引导空气流的装置（21A），其被设置成用来环绕着圆筒分配空气流，然后使空气实质上是纵向地沿着所述加热-冷却区段流动;

设置在园柱周边上的热交换装置（22;25），以及

至少一个空气出口点（24）。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，它包括一个与所述外壳上的一个入口点连接的供气装置（20），所述入口点被布置在靠近所述外壳底部的、沿所述加热-冷却区段大约处于中间位置，而空气的两个出口点（24）被布置在靠近外壳底部的、大约处于所述区段的两端，所述引导装置（21A）被设置成使空气流被分成两股相反方向的气流。

6、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，它包括一个与所述外壳上的一个入口点连接的供气装置（20），所述入口点被布置在靠近所述外壳底部的、靠近所述加热-冷却区段的一端，而空气的出口点（24）被布置在靠近所述外壳底部的、靠近所述区段的另一端，所述引导装置（21A）被设置成使空气沿着一个单一的气流方向产生流动。

7、按照权利要求4至6中任何一个所述的装置，其特征在于，热交换装置被制作成由多个有相当薄的厚度、基本上呈平行六面体形状的散热片（25）组成，所述散热片被设置成一片挨着一片，在径向上沿着所述圆筒（10）的一部分的周边，通过在所述散热片的厚度上形成的一个接触部分（25C）与所述圆筒相接触，一个基本上呈三角形的引导空气空间在每个散热片之间形成。

8、按照权利要求7所述的装置，其特征在于，每个所述加热-冷却区段包括多于一组的所述多个散热片，所述这些组沿着所述圆筒的纵向方向排成一列。

9、按照权利要求7或8所述的装置，其特征在于，每个散热片都有放置和固定散热片（30）的装置（25A，25B）。

10、按照权利要求7至9之一所述的装置，其特征在于，每个所述散热片的所述接触部分（25C）是互相一致的，从而使所述圆筒与所述散热片之间的热交换加强。

11、装有至少一个按照权利要求4至10之一所述的装置的挤压机（1）。

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