專利名稱：一種用于冷卻擠壓圓筒的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及到擠壓設備，更具體地說是涉及一種對一擠壓圓筒進行空氣冷卻的方法，在圓筒的長度上至少包括有一個加熱-冷卻區段，本發明還涉及到實現這一方法的裝置。
為了在一擠壓機內對通常以小片狀或顆粒狀形式出現的、來自一供料斗的塑料進行加工，把塑料在擠壓圓筒的一端送進去，然后，借助一擠壓送料螺旋桿沿著圓筒引導塑料通過安裝在圓筒另一端上的一個模具以糊狀形式排出。因此，塑料材料在一個給定的距離內由固態變成糊狀通過，材料的這種轉換包含著相當大量的熱量交換。為了完成材料的轉換，在通過模具之前材料應該達到一個給定的溫度;為了這個目的，圍繞著送料螺旋桿的圓筒的溫度必須嚴格地控制，空虛溫度實質上取決于被擠壓的塑料的類型和所使用的送料螺旋桿的類型。為了使圓筒維持在此給定的溫度，沿著圓筒設置有加熱元件和冷卻裝置。通常，圓筒分成幾個連續的、互相獨立的加熱-冷卻區段，從而沿著圓筒獲得一個溫度的分布。在機器開動之前，必須借助加熱元件對圓筒加熱，為的是使其溫度升高到它的設置溫度，其后，由送料螺旋桿將施加到塑料上的揉和和機械壓縮提供給系統一定的熱量，這一熱量足夠或者甚至會超過使系統保持在所設置的溫度下所需要的熱量。因此，給圓筒添加一個冷卻系統可能是必要的，以便通過加熱循環與冷卻循環相結合而使圓筒以及塑料在圓筒的一個給定的區段內保持一個近似均勻的溫度。
已經提出有各種冷卻方法和系統，這比如采用諸如水或油的冷卻液體的那些方法和系統。這些系統的主要缺點在于冷卻回路復雜，同時為了使冷卻管通過擠壓圓筒，則要對圓筒進行特別的加工處理。
所提出的其它系統是采用空氣流作為冷卻劑。與液體冷卻系統相比較，其優點是回路和圓筒結構簡單。這樣一個由空氣循環進行冷卻的先有技術的系統表示在

圖1中，這個圖是擠壓機1的圓筒10的一個剖面圖。圓筒10包括一個圓柱形的內部空間，送料螺旋桿(未示出)在此空間中旋轉。首先，冷卻回路包括有一個冷空氣的供給源，在此用一個提供空氣的風機20表示，通常空氣由周圍大氣或由一個冷空氣源抽入，并使空氣在一個外殼21內循環，外殼21在圓筒10的整個長度上完全包圍其有關的加熱-冷卻區段。常常安裝幾個(如這里只示出一個)系統，沿著圓筒10都是一個接著一個排列，它們中的每一個都有一個加熱-冷卻區段。熱交換裝置22環繞著圓筒10，其有不同的設計，比如在圖中示出的銅舌片22A，園盤22B，或楔形體22C。熱交換裝置22與加熱回路3結合在一起，加熱加路的加熱環圈30僅示意性地表示出。由此圖可以看出，以上升的運動來進行冷卻空氣的循環，來自風機20的冷卻空氣，在圓筒10的兩個側邊循環同時穿過熱交換裝置22，并通過外殼21頂部的格柵23或開口排出，如箭頭所示。
由于冷卻空氣的上升運動，特別是由于煙囪效應，圓筒10不能被均勻地冷卻;因為與圓筒10的下部(標示為區域11)接觸的空氣還是冷的，而當空氣通過圓筒10的兩側邊時，空氣變熱，并朝著圓筒10的頂部(即標示為區域12)達到其最高溫度。因為在圓筒10的頂部空氣是最熱的，所以區域12的冷卻效率沒有區域11有效;因為圓筒10的頂部12的伸長比底部11的伸長要大，這就導致圓筒10的變形。就圓筒10所呈現的縱向曲率來看，它不再是與送料螺旋桿精確地同軸;在送料螺旋桿與圓筒的內表面之間已有的略小間隙被改變，而這種改變是不合要求的，而會導致對送料螺旋桿和圓筒的過早的磨損和損壞，并會導致對被加工處理的塑料產生不規則的揉和。
另一種冷卻裝置公開在美國專利No.4，763，722中。與上述的裝置一樣，空氣在與擠壓圓筒的軸線相垂直的方向上循環;雖然在這種情況下，空氣在相反的方向上返回作第二次通過，但是空氣的運動總是保持與圓筒的軸線相垂直，造成圓筒的頂部和底部的冷卻不均勻。
因此，本發明的目的是提供一種改進的冷卻擠壓機圓筒的方法，該方法用來避免上面提到的那些缺點，即該方法可以對圓筒的整個截面進行均勻的冷卻。
本發明的另一個目的是提供一種改進的冷卻擠壓機圓筒的裝置，該裝置適合于實現上述方法。
本發明的又一目的是提供這樣一種裝置，該裝置易于安裝到一個目前的擠壓機上或能夠從一開始就安裝到一臺新機器上。
為此，在按照本發明的冷卻方法中，對于每一個加熱-冷卻區段，供氣裝置把冷空氣在包圍著加熱-冷卻區段的外殼內的至少一個入口點吹入，然后把空氣導向，以使空氣沿圓筒的周邊分布并實質上縱向地沿著區段流動，再在外殼內的至少一個出口點從外殼排出。
在按照本發明的裝置中，其改進包括與包圍圓筒的外殼上的至少一個入口點相連接的一個供氣裝置，用于在外殼里面的導引空氣流的裝置，這些裝置被設置成使空氣流圍繞著圓筒分布，然后使空氣實質上是縱向地沿著加熱-冷卻區段流動，設置在圓筒的周邊上的熱交換裝置，以及至少一個空氣的出口點。
現在參考著附圖將對本發明的優選實施例詳細地進行描述，其中圖1是一個裝備有先有技術的冷卻裝置的擠壓圓筒的橫截面圖;
圖2是具有一個加熱-冷卻區段的擠壓圓筒的部分縱剖面圖，在加熱-冷卻區段裝備有一個本發明的第一實施例的冷卻裝置;
圖3是類似于圖2的帶有本發明的另一實施例的冷卻裝置的剖面圖;
圖4是一個按照本發明裝備有散熱片的加熱-冷卻區段的一部分的透視圖;
圖5A是裝在一加熱套管上的一個散熱片的透視圖，以及圖5B是上述散熱片的端視圖。
圖2是一擠壓機的圓筒10的一部分的縱剖面圖，其顯示了一個加熱-冷卻區段和兩個相鄰區段的一部分。未示出圓筒10內的擠壓送料螺旋桿，為的是使圖示清晰。這個加熱-冷卻區段的冷卻回路2也包括一個風機20，風機20把空氣輸送至裝在外殼21里面的圓筒10的外表面。按照本發明，與圖1中所說明的先有技術的系統相反，這里的空氣回路是這樣安排的，即在把空氣在圓筒10的周邊上分配以后，空氣實際上是縱向地沿圓筒部分流動。為了這個目的，導流板21A引導來自風機20的空氣流，為的是分配空氣并使其縱向上流入熱交換或冷卻裝置22，其在圖2中示意性地示出。這些冷卻裝置22可以參見圖1以前所述的有相同的類型，或者它們可以是對縱向空氣循環專門設計，如將在下面解釋的那樣。
如在先有技術的設計中一樣，裝置包括一個加熱回路3，它可以由套筒30組成。為了避免煙囪效應，熱空氣最好是通過一個或多個設置在朝著外殼底部的開口24從外殼21中排出。因此，空氣縱向上沿著加熱-冷卻區段的流動使圓筒10的截面形成均勻冷卻，圓筒頂部以與其底部相同的方式被冷卻。在圖2所說明的實施例中，來自風機20的冷空氣在加熱-冷卻區段的大約中間位置處供給，并在兩端部處排出;而在圖3的實施例中，冷空氣在區段的一端供給，而在另一端排出。
供給冷空氣的裝置在這里僅以與特定的加熱-冷卻區段接在一起的風機20的形式示出。然而，可以理解的是，一個風機可以供應幾個加熱-冷卻區段，就如同供氣裝置可以取供應多個機器，乃至整個工廠，或工廠的一部分的冷卻空氣管線的形式。
如上面所述，圖1中示出的冷卻裝置22，即舌片22A，楔狀物22C，或其它還未示出的形式-除了特別專門為先有技術冷卻方法而提供的園盤22B之外-都可以使用按照本發明的這種新的縱向冷卻方法，即使它們的使用可能不是最佳的。
為了提高系統的冷卻效率，散熱片25可以如圖4所示出的那樣圍繞著圓筒10設置。這個圖只在圓筒10的一部分周邊上示出了散熱片25，但應當理解，實際上，在圓筒的整個周邊都設置有散熱片。散熱片25最好制作成如圖5A和5B所表示的形式。每一個散熱片25的一般形狀是一個相當薄的長方形平行六面體，幾毫米厚，40-50毫米高，大約兩倍于高的長度，這些尺寸和比例純粹是代表性的。散熱片25是由一種良好的熱導體材料制成的，比如銅或鋁。
由圖5A可見，散熱片25包括有孔25A和一個中心寬槽縫25B，它們都設計成用來接受和固定通常的加熱套管或環圈的。散熱片25的底邊25C與圓筒10的外表面接觸，并因此提供與圓筒的熱交換，這個底邊25C可以是平面，也可以是被切割成凹形的，如圖5B所示，這樣可用來改進熱交換，且散熱片25沿著圓筒10的母線對準。
由圖4清楚可見，散熱片25一片挨一片地排列，每一片的底邊25C與圓筒10相接觸，形成一種扇狀，以保持縱向通道的暢通，冷空氣可以在縱向上通過這些通道循環。為了使圖示清晰，圖4中略去了加熱套筒。圖4示出了一個由散熱片25構成的扇狀的部分;在一個加熱-冷卻區段可以有幾個這樣的扇狀部分，它們一個接著一個排列。
散熱片25的制造非常簡單，因為它們可以由一條形材料沖壓而成，以將它們切割成所要求的尺寸，制出孔25A和槽縫25B，以及可能加工出接觸面25C。散熱片25最好全都有相同的尺寸，圍繞一個給定的圓筒設置的散熱片的數量取決于圓筒的外徑。設置在孔25A中的加熱套筒用來把散熱片25相對于圓筒10固定在一定的位置;然而，為了相對于圓筒定位。并固定散熱片25，同樣可以采用其它裝置。
由于其概念簡單，由散熱片25所代表的冷卻方法和裝置可以很容易地用于所有的擠壓圓筒，以至于既可以對已有的擠壓機進行改裝來改進其性能，也可以從一開始就把本發明的裝置安裝在新機器上。
權利要求
1.一種用于對一個擠壓機(1)的圓筒(10)進行空氣冷卻的方法，在圓筒的長度上至少有一個加熱-冷卻區段，其特征在于，對于每一個加熱-冷卻區段，供氣裝置(20)把冷空氣在包圍著該加熱-冷卻區段的外殼(21)的至少一個入口點吹入，然后將空氣導向，以使空氣沿圓筒的周邊分布并實質上縱向地沿著該區段流動，再在外殼內的至少一個出口點(24)從其中排出。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，沿著兩個相反的方向分配冷空氣，其由布置在靠近外殼底部的、沿加熱-冷卻區段大約中間位置的一個入口點實質上是沿縱向流向布置在靠近外殼底部的、位于靠近區段的兩端的兩個出口點。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，空氣沿一個方向由布置在靠近外殼底部的、靠近加熱-冷卻區段的一端的一個入口點流向布置在靠近外殼底部的、位于靠近區段的另一端的一個出口點。
4.一種用來實現權利要求1所述的方法的對一個擠壓機(1)的圓筒(10)進行空氣冷卻的裝置，在所述圓筒的長度上至少有一個加熱-冷卻區段，其特征在于，該裝置包括至少一個與圍繞著圓筒的外殼(21)上的至少一個入口點連接起來的供氣裝置(20);用于在所述外殼內引導空氣流的裝置(21A)，其被設置成用來環繞著圓筒分配空氣流，然后使空氣實質上是縱向地沿著所述加熱-冷卻區段流動;設置在園柱周邊上的熱交換裝置(22;25)，以及至少一個空氣出口點(24)。
5.按照權利要求4所述的裝置，其特征在于，它包括一個與所述外殼上的一個入口點連接的供氣裝置(20)，所述入口點被布置在靠近所述外殼底部的、沿所述加熱-冷卻區段大約處于中間位置，而空氣的兩個出口點(24)被布置在靠近外殼底部的、大約處于所述區段的兩端，所述引導裝置(21A)被設置成使空氣流被分成兩股相反方向的氣流。
6.按照權利要求4所述的裝置，其特征在于，它包括一個與所述外殼上的一個入口點連接的供氣裝置(20)，所述入口點被布置在靠近所述外殼底部的、靠近所述加熱-冷卻區段的一端，而空氣的出口點(24)被布置在靠近所述外殼底部的、靠近所述區段的另一端，所述引導裝置(21A)被設置成使空氣沿著一個單一的氣流方向產生流動。
7.按照權利要求4至6中任何一個所述的裝置，其特征在于，熱交換裝置被制作成由多個有相當薄的厚度、基本上呈平行六面體形狀的散熱片(25)組成，所述散熱片被設置成一片挨著一片，在徑向上沿著所述圓筒(10)的一部分的周邊，通過在所述散熱片的厚度上形成的一個接觸部分(25C)與所述圓筒相接觸，一個基本上呈三角形的引導空氣空間在每個散熱片之間形成。
8.按照權利要求7所述的裝置，其特征在于，每個所述加熱-冷卻區段包括多于一組的所述多個散熱片，所述這些組沿著所述圓筒的縱向方向排成一列。
9.按照權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，每個散熱片都有放置和固定散熱片(30)的裝置(25A，25B)。
10.按照權利要求7至9之一所述的裝置，其特征在于，每個所述散熱片的所述接觸部分(25C)是互相一致的，從而使所述圓筒與所述散熱片之間的熱交換加強。
11.裝有至少一個按照權利要求4至10之一所述的裝置的擠壓機(1)。
全文摘要
一種用于對擠壓機(1)的圓筒進行空氣冷卻的方法和裝置，其可使冷卻空氣的縱向氣流環繞著圓筒(10)流動，并在一個或多個加熱-冷卻區段中的每一個的長度上流動。特殊設計的散熱片(22；25)使得這種縱向的流動變得容易。以使擠壓機(1)的性能得到改進。從而使圓筒截面上的溫度更加均勻。進而，大大減小了對擠壓送料螺旋桿和圓筒的磨損。
文檔編號B29C47/80GK1093975SQ9410118
公開日1994年10月26日 申請日期1994年2月4日 優先權日1993年2月4日
發明者J·-P·登尼沙特, E·蒂沃茲, E·阿福爾特 申請人:諾基亞-馬耶費有限公司