用於冷卻塑料型材的裝置和方法

2023-12-11 10:37:12

專利名稱：用於冷卻塑料型材的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於生產塑料型材、優選塑料管的擠出生產線，該擠出生產線至少包括一臺擠出機、一件模具、一個定徑站以及其他的後續裝置。本發明還涉及一種用於提高擠出生產線的冷卻功率的方法，所述擠出生產線用於擠出塑料型材、特別是塑料管，所述方法包括以下步驟，a)在擠出機中熔化塑料；b)形成塑料條並且將所述塑料條輸送給模具；c)通過所述模具形成塑料型材；d)在定徑裝置中通過冷卻所述型材進行定徑和硬化。
背景技術：
為了生產管，將塑料在擠出機中熔化並且通過相應的模具進行擠壓。在一個鄰接的定徑裝置中，凍結這樣產生的外徑，並且在水噴浴或者水全浴中通過外表面從塑料散熱。 在此必須將所有熱量通過塑料壁向外傳導，然後由冷卻水排出該熱量。隨著管壁厚度的增力口，冷卻時長成過大比例地變長，因為塑料是一種不良的熱導體。此外，管內部的溫度長時間維持在高的水平上並且塑料有足夠的時間在重力的作用下向下流淌。結果是，上部區域內的管壁厚度總是小於下部區域內的管壁厚度。這種過程隨著管壁厚度的增加具有兩個缺點。冷卻時長成過大比例地變長並且塑料在內壁上流下，結果是壁厚分配不均。為了減小這些缺點，公開了多種管內部冷卻系統， 例如由EP 795389。但這些系統在其作用原理上非常局限。由於管不僅在外面也在裡面冷卻，所以外輪廓和內輪廓都被凍結。當管壁中間的熔體通過向外和向內的導熱而凝固時，由於從熔融狀態到固體狀態的過渡時體積強烈減小而出現收縮孔。這種危險隨著管壁厚度的變厚而加劇。JP 56-005 750A公開了一種用於擠出塑料型材的裝置，能夠向該裝置輸送塑化的塑料材料並且該裝置具有多個環形通道，這些環形通道結合成一個共同的熔體通道。圍繞這些環形通道設置有冷卻通道。DE 10 2005 031 747A1公開了一種用於空心塑料型材的內部冷卻的方法以及一種用於生產空心塑料型材的擠出機。在這裡通過將冷卻氣體引導到空心型材的內腔中來實現內部冷卻，其中，該冷卻氣體在一擠壓的(Ranquesch)渦流管中形成。DE 10 2007 050 291公開了一種用於附加地冷卻熔體的模具，在該模具中熔體條劃分成多個分條。上述解決方案在方法技術上例如通過劃分成多個流道(使所有的都能夠冷卻)難以實施並且包括非常高的生產成本以及在保養和清理流道時明顯較高的花費。此外，熔體與冷卻介質可能混合的風險非常高，因為兩個流動腔在擠出運行中必須以很高的內部壓力運行，而這些流動腔僅通過一個簡單的鋼表面密封結構彼此隔離。

發明內容
本發明的目的是，提供一種帶有模具的擠出生產線以及一種方法，在該方法中能夠實現儘可能簡單且有效的模具調溫。如果可能的話，冷卻空氣應該可用於管內部冷卻以及用於冷卻所述模具。該目的通過一種按照權利要求1的前序部分的擠出生產線以如下方式解決，即， 模具具有一內部冷卻裝置，該內部冷卻裝置的流量分配是能被影響的，其中，在模具的內部設置有至少一個用於冷卻介質的分支裝置。通過作用類似於旁路的所述分支裝置實現，能有針對性地影響冷卻介質並且進而控制由心軸引導的量。模具以合理的方式沿軸向或者徑向具有多個冷卻通道，這些冷卻通道能夠獨立用於冷卻。這樣，特別是在厚壁的管中能夠抵制熔體(由重力引起的)漂移。通過這種措施影響熔體的推進。這樣例如在上部區域可以更強烈地冷卻。如果人們示意性地觀察模具的垂直於擠出軸線的剖面，則在圓周上分布地存在多個冷卻孔A。在10 30至1 30鐘點之間(四分之一圓周並且在正上方)設置多個附加的能夠通過活門打開或者關閉的冷卻孔B。因此在需要的情況下，能夠通過打開孔B更強烈地冷卻上部區域。當然，這也能夠通過其它的孔 C增強，由此有針對性地影響推進(這又影響在模具上的定心)。這樣可以間接地提及熱力定心。在模具中是能實現的。孔無須強制地通過活門關閉，也可以想到閥或者能鼓起充氣的風箱。總的流量並且進而流體流能夠通過分支裝置(排氣貫穿件)改變路線，從而其不通過上述的孔引導。有利地，所述分支裝置或者旁路構造成管並且能夠沿著擠出軸線移動和/或旋轉。在另一種進一步構成形式中規定，旁路構造成切換裝置，並且能實現有針對性地接通或關斷或者僅部分地接通旁路。活門或者孔能夠移動直至重合，因此可以整體構成切換裝置。補充地，冷卻肋片的有針對性的布置系統設置在要用冷卻介質流過的腔上。由此增大了待冷卻的表面積並且改善了所希望的冷卻效果。模具外表面也可以通過主冷卻氣流的相應的旁路在模具外部用中央的風扇冷卻。從屬權利要求描述了其他合理的進一步構成形式。關於方法，上述目的通過結合權利要求5的前序部分以如下方式解決，S卩，在模具中使塑料條的溫度在塑料條離開模具之前降低，其中，在模具內部通過旁路控制流體流動， 旁路中的流體開口能夠在0 %至100 %的範圍內打開或者關閉。按照進一步改進形式，在擠出運行中，旁路空氣通過切換裝置從0%至100%無級地定量。在另一種進一步構成形式中規定，以這樣的方式通過機器控制裝置來調節模具的溫度，即，或多或少地通過旁路引導冷卻介質。也就是說通過電加熱帶與有針對性的空氣冷卻的結合能夠將模具的內部流動表面(但也可以設想模具的外部流動表面)調節到對於相應的過程所必需的溫度。有利地，旁路或者排氣貫穿件是絕熱的。此外，這也可以是貫穿通道。所建議的方法和按照本發明的裝置特別適用於生產厚壁管。


附圖中用示意圖示出了本發明的兩個實施例，圖中示出圖1 一條擠出生產線；圖2模具的透視圖；圖3模具的剖視圖；以及圖4模具剖面的另一視圖。
具體實施例方式在圖1中示意示出一條擠出生產線，其中，擠出機1設置在擠出模具2的旁側。沿擠出方向5觀看，定徑裝置3連接在模具2上。其他的後續裝置、例如牽引裝置和切割裝置， 應該是無切屑的。因為用於冷卻的空氣逆著擠出方向穿過被擠出的管，繼續穿過模具，然後在擠出機之前排出。如果切割裝置例如為傳統的鋸，則切屑將被一起抽吸或者一起通過管吹出。通常連接。在示例性示出的擠出生產線中製造塑料管6。定徑裝置3包括一具有安裝的定徑套的真空箱。在定徑裝置上也還可以連接冷卻浴。在圖2中示出按照本發明的模具2的透視圖，其中，本發明重要的部分圍繞擠出軸線4切開。在該實施例中，在模具2的內部設置一排氣貫穿件7。在切斷面中不可見的熔體通過一螺旋分配器10分配並且輸送給同樣不可見的熔體通道，這些熔體通道在模具2中預成型要擠出的產品。逆著擠出方向5，將流體16(由箭頭象徵表示)引導通過模具2。將流體流劃分進入多個貫穿通道12中並且逆著擠出方向引導通過模具2，以冷卻模具2並進而預冷卻在這些熔體通道中的熔體。在圖3中具體示出了按照本發明的模具2的在圖2中所示的切開部分，其中示出了模具2的沿擠出軸線4的剖面。內部的貫穿通道12圍繞模具2的心軸14均勻地分布。 逆著擠出方向5流動的流體流(由小箭頭表明)到達貫穿通道12中並且被引導通過模具 2。流體通過模具2之後，該流體穿過在靠近擠出機一側11上的流體開口 9到達排氣貫穿件7中並且向外排出。圖4基本上相當於圖3並且區別僅在於，排氣貫穿件7已在擠出方向5上移動了。 通過該軸向移動，排氣貫穿件7中的流體開口 9在遠離擠出機的一側13上釋放。現在，逆著擠出方向5流動的流體流(也通過小箭頭表明)可以從貫穿通道12通過流體開口 9、而無須通過模具2，直接到達排氣貫穿件7中並且向外排出。置入心軸14中心的排氣貫穿件 7在模具2中由此形成旁路或分支裝置。通過該排氣貫穿件7的軸向移動，徑向的流體開口 9能夠獨立地在靠近擠出機的一側或遠離擠出機的一側打開。在需要時也可以選擇一中間位置，以影響流體流。該移動可以從外部手動地和/或通過機器控制電動地或者氣動地或液壓地控制或者調節。以這種方式被加熱的冷卻介質可以用能量載體(例如空氣)將從管內部冷卻和模具冷卻中導出的能量排出或例如重新用於烘乾顆粒。根據軸向移動的程度，流體開口 9或多或少地重疊並且因此可變地保持開度。
這裡示出的具有流體開口 9的解決方案也可以在其他實施形式中實現。例如可以想到閥或活門，通過該閥或活門打開或者關閉來影響流體流。也不強制要求能移動的管，也可以引入其可透過性受溫度影響的多孔材料。因此利用所建議的方法和所建議的裝置可以簡單地實現，已經在模具內部在管的整個壁厚上就均勻地或者如上所述正好有針對性地非均勻地排出熱量。附圖標記清單1擠出機2 模具3定徑裝置4擠出軸線5擠出方向6塑料管7排氣貫穿件82中的旁路97中的流體開口10螺旋分配器11靠近擠出機的一側12貫穿通道13遠離擠出機的一側14 心軸
權利要求
1.用於生產塑料型材、優選塑料管的擠出生產線，至少包括一臺擠出機(1)、一件模具 O)、一個定徑裝置(3)以及其他的後續裝置，其特徵在於，所述模具( 具有一內部冷卻裝置，該內部冷卻裝置的流量分配是能被影響的，其中， 在所述模具內部設置有至少一個用於冷卻介質的分支裝置。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述分支裝置設置為切換裝置。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述分支裝置構造成排氣貫穿件(7)，並且所述排氣貫穿件(7)能夠沿著擠出軸線(4)移動或者能夠圍繞該擠出軸線旋轉。
4.按照權利要求1、2或3之一所述的裝置，其特徵在於，冷卻肋片的有針對性的布置系統設置在要用冷卻介質流過的腔上，並且氣態的流體作為冷卻介質使用。
5.用於提高擠出生產線的冷卻功率的方法，所述擠出生產線用於擠出塑料型材、特別是塑料管，所述方法包括以下步驟，a)在擠出機(1)中熔化塑料；b)形成塑料條並且將所述塑料條輸入給模具O)；c)通過所述模具( 形成塑料型材，並且在定徑裝置(3)中通過冷卻所述型材進行定徑和硬化，其特徵在於，在所述模具( 中使塑料條的溫度在塑料條離開所述模具( 之前降低，其中，在所述模具( 的內部通過旁路(8)控制流體流動，其中，為了構成所述旁路(8)，使流體開口(9) 在0%至100%的範圍內打開或關閉。
6.按照權利要求5所述的方法，其特徵在於，在擠出運行中，旁路空氣通過一個或多個切換裝置從0%至100%無級地定量。
7.按照權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，以這樣的方式通過機器控制裝置來調節模具的溫度，即，或多或少地通過所述旁路(8)引導所述冷卻介質或者通過電加熱元件來加熱區域。
全文摘要
本發明涉及一種用於生產塑料型材、優選塑料管的擠出生產線，該擠出生產線至少包括一臺擠出機(1)、一件模具(2)、一個定徑裝置(3)以及其他的後續裝置。在此按照本發明規定，模具(2)具有一內部冷卻裝置，該內部冷卻裝置的流量分配是能被影響的，其中在模具內部設置至少一個用於冷卻介質的分支裝置。本發明還包括一種用於提高擠出生產線的冷卻功率的方法，所述擠出生產線用於擠出塑料型材、特別是塑料管，所述方法包括以下步驟，a)在擠出機(1)中熔化塑料；b)形成塑料條並且將塑料條輸送給模具(2)；c)通過模具(2)形成塑料型材，並且在定徑裝置(3)中通過冷卻所述型材進行定徑和硬化。在此按照本發明規定，在模具(2)中使塑料條的溫度在塑料條離開模具(2)之前降低，其中在模具(2)的內部通過旁路(8)控制流體流動，為了構成旁路(8)使流體開口(9)在0％至100％的範圍內打開或關閉。
文檔編號B29C47/86GK102481717SQ201080037873
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月29日 優先權日2009年7月2日
發明者H·多曼, T·格施佩 申請人:巴頓菲爾-辛辛那提德國有限公司