專利名稱：用于冷卻塑料型材的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)塑料型材、優(yōu)選為塑料管材的擠出生產(chǎn)線，該擠出生產(chǎn)線至少包括一臺擠出機、一個?？?、一種校準裝置以及另外多個后續(xù)裝置。此外，本發(fā)明涉及一種用于增加一種擠出生產(chǎn)線的冷卻性能的方法，該擠出生產(chǎn)線用于擠出一種塑料型材、具體地是一種塑料管材，該方法包括以下步驟a)在一臺擠出機中將塑料熔化，b)使一個塑料股成型并且將該塑料股送入一個?？冢琧)通過該?？谑挂粋€塑料型材成型，d)在一個校準裝置中通過將該型材冷卻而進行校準和固化，在該校準裝置中除了對該型材在外部進行冷卻之外還在內(nèi)部進行冷卻。
背景技術：
管材內(nèi)部冷卻的可能性從現(xiàn)有技術中是已知的。因此，例如DE 69403693提出了為管材的內(nèi)壁配備一種噴霧，而其結(jié)果是實現(xiàn)液體在管材內(nèi)壁上的蒸發(fā)并且因此實現(xiàn)了冷卻。然而，這種類型的冷卻手段尚未證明是實用的，因為熱的水蒸氣在擠出的方向上被夾帶，盡管這因此協(xié)助了管材在校準裝置中的冷卻，卻在擠出生產(chǎn)線末端處(例如在鋸的區(qū)域中)使管材保持在一個溫度下，其結(jié)果是，雖然所述管材在尺度上是穩(wěn)定的，但對于分離處理而言它是過于柔軟的。為了生產(chǎn)管材，將塑料在一個擠出機中熔化并且將其壓迫通過一個相應的?？?。 在一個后續(xù)的校準裝置中，以這種方式產(chǎn)生的外徑被凍結(jié)，并且在水噴霧浴或全浸浴中熱量通過外表面從塑料上排出。在此，全部熱量必須穿過塑料壁而被引導到外面，然后在那里全部熱量由冷卻水耗散掉。隨著管材壁厚度的增加，進行冷卻的長度變得不成比例地更長， 因為塑料是一種不良熱導體。此外，管材內(nèi)部的溫度長時間地保持在一個高水平上，并且塑料有充足的時間因重力而流淌。其結(jié)果是管材壁厚度在上部區(qū)域中總是小于下部區(qū)域。因此，這種方法隨著管材壁厚度的增加而具有兩個缺點。冷卻的長度變得不成比例地更長并且塑料在內(nèi)壁上流淌，而其后果是壁厚度分布的不均勻。為了減少這些缺點，從 EP 795389已知多種用于管材內(nèi)部冷卻的系統(tǒng)。然而，所述系統(tǒng)的效率是非常有限的。由于管材同時在外側(cè)和內(nèi)側(cè)上進行冷卻，因而外輪廓和內(nèi)輪廓兩者都被凍結(jié)。如果在該管材壁中央的熔體后來由于熱量耗散到外側(cè)以及內(nèi)側(cè)而凝固，那么由于在從熔融態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中的顯著的體積減小而產(chǎn)生了多個收縮孔。隨著管材壁厚度變得更厚，這種風險也變得更大。JP 56-005750A已經(jīng)披露了一種用于擠出塑料型材的裝置，增塑的塑料化合物可以被送入該裝置、并且該裝置具有多個環(huán)形通道，這些環(huán)形通道組合形成了一個共同的熔體通道。圍繞所述環(huán)形通道安排了多個冷卻通道。DE 102005031747A1已經(jīng)披露了一種用于空心塑料型材的內(nèi)部冷卻的方法、以及一種用于生產(chǎn)空心塑料型材的擠出機。在此，內(nèi)部冷卻是通過以下事實是實現(xiàn)的，即將一種冷卻氣體引導進入空心型材的內(nèi)部，該冷卻氣體是在一個Ranque-Hilsch渦流管中產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種擠出生產(chǎn)線以及一種方法，其中使得更加能量有效的擠出成為可能、并且熱量可以在管材的整個壁厚度上盡量均勻地耗散，其中以增加通過量和/或縮短冷卻部分為目的來增加該擠出生產(chǎn)線中的冷卻性能，或者在該方法的情況下使之有可能增加冷卻性能并且因此或者增加通過量或者縮短冷卻截面。在權(quán)利要求中示出這些目的的解決方案。該開口實現(xiàn)了一種狀況，其中使之有可能在與擠出的方向相反的方向上進行抽取，并且可以從該過程中提取存在于型材內(nèi)部的熱量。取決于該?？诘男再|(zhì)，還可以存在多個開口。所抽取的熱空氣有利地被送入一個用于能量回收的耗用裝置。這種逆流原理具有以下優(yōu)點，即與擠出截面末端處的管材的溫度相比，在與擠出的方向相反的方向上將更冷的空氣抽吸穿過管材內(nèi)部。這種空氣在其穿過管材的途中在管材的內(nèi)壁上被加熱，同樣地該管材的溫度在與該擠出的方向相反的方向上增加。因此，在空氣與管材的內(nèi)壁之間總是存在一個溫度差，這種溫度差致使從管材流入空氣中的一種永久性熱流動。以此方式從該過程中提取的熱量再次被送入該過程并且為能量優(yōu)化作貢獻。因此該熱量得到了適當?shù)乩茫⒎窍⑦M入大氣中。原則上，在擠出方向上吹氣也是可能的。該開口可以是通過被引導穿過該模口的一個管材來形成的。為了在實際的?？谂c這個開口(也就是說所插入的管材)之間產(chǎn)生一個溫度分離，根據(jù)一種發(fā)展而存在一種配置來使得在管材與?？谥g存在一個空氣隙。取決于模口的性質(zhì)，還可以存在多個開口。作為所述開口的結(jié)果，于是這就變得有可能以逆流方法來引導空氣。在此，在空氣與被擠出的管材之間發(fā)生了熱交換，然后在內(nèi)部將該空氣抽吸穿過?？?。在理想情況下，這種排出的熱量被用于能量回收?？梢韵胂駧追N使用領域。例如，可以將塑料原料預加熱或者可以驅(qū)動一臺斯特林發(fā)動機。上述多個功能區(qū)域并非必須被認為是封閉的區(qū)域；它們可以流動性地彼此融合、 并且因此還可以彼此重疊。根據(jù)一種發(fā)展存在一種配置來使該開口位于擠壓機中，在擠出的方向上看該抽取裝置是安排在該擠出機的前面。該開口從?？谔幰约霸跀D出機中的進一步程度使得抽取裝置自身的一種更靈活的設計成為可能，因為抽取裝置可以安排在擠出生產(chǎn)線的相對自由的空間中并且不需要定位在擠出機和?？谥g。作為一個替代方案，存在將擠出機相對于擠出方向橫向地進行安排的可能性，并且因此從側(cè)面將塑料熔體送入?？?。有利的是該體積流量可以進行調(diào)節(jié)和/或控制。因此這使之有可能令抽取裝置與相應的擠出條件相適配。因此，可以使抽取過程的相應的強度與對應的溫度條件相適配并且因此與在該過程中的冷卻要求相適配。所要求的冷卻性能越高，有待設定的體積流量就越大或越高。作為另一個的替代方案或者除此之外，在此提出該抽取裝置可以間歇性地進行運作。因此盡可能在湍流范圍內(nèi)抽取空氣持續(xù)一個時間段tl，隨后是一個時間段t2，在其中不發(fā)生抽取(回火時間)。熱量因此可以再次從管材壁中央向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移，其結(jié)果是該管材在內(nèi)側(cè)上再次變得更熱。這之后再是一個時間段tl，其中對熱量進行提取。整個過程可以重復多次。作為一個替代方案，在此提出在校準裝置之后圍繞被擠出的管材安排了一個腔室，在該腔室上安排了一臺吹風機，通過該吹風機可以在與擠出的方向相反的方向上引導空氣經(jīng)過在所擠出的管材的外壁。在此同樣有利的是，如果將以此方式加熱的空氣送入一個耗用裝置用于能量回收。通過吹風機使之有可能在與擠出的方向相反的方向上或者抽取空氣通過其中或者將空氣吹動通過其中，其結(jié)果是，可以從該過程中去除存在于型材外壁上的熱量。不言而喻，整個過程也可以在擠出的方向上運作。該腔室有利地至少在一側(cè)上是密封的。在此提出使用一個用于有待送入擠出機的原料的預加熱站作為耗用裝置，將熱量送入其中。用作原料的主要是塑料顆粒；然而，所述熱量還可以用于預加熱其他材料，如 PVC粉末。這具有以下優(yōu)點，即該原料已經(jīng)具有高于室溫的溫度，并且因此在擠出機中需要應用更少的熱能形式的能量。具體地講，這還適用于所引入的機械能。例如，在一個單螺桿擠出機的情況下，經(jīng)由圓筒壁施加的熱能與熔化并不十分相關，因為在此，機械能(驅(qū)動能)首先轉(zhuǎn)換成摩擦熱。不言而喻，這個溫度一定不能處于一個范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)所使用的塑料顆粒已經(jīng)成膠狀。例如，這可以通過以下事實進行控制，即可以對抽取裝置的體積流量進行控制和/或調(diào)節(jié)，但是還可以通過以下事實進行控制，即將不要求加熱材料的能量送入一個熱交換器和/或用于驅(qū)動另外的組件(例如一臺斯特林發(fā)動機)和/或用于產(chǎn)生過程冷卻。 當然，不言而喻，所提取的熱量還可以專門僅用于驅(qū)動這些組件。對用于型材的內(nèi)部冷卻的方法，在此提出通過一種抽取裝置在與擠出的方向相反的方向上抽吸空氣從中通過，并且在模口中以一種協(xié)助的方式將塑料股分成多個部分的股，并且因此在從該?？谕顺鲋笆谷垠w的溫度降低。為了通過抽取裝置在型材內(nèi)部實現(xiàn)盡可能高的冷卻性能，根據(jù)一種發(fā)展存在一種配置來通過該抽取裝置而實現(xiàn)處于湍流范圍內(nèi)的至少一個流速。這種湍流在型材內(nèi)部實現(xiàn)了一種盡可能令人滿意的空氣漩渦，該漩渦導致在型材內(nèi)壁處的高度的空氣交換，并且因此產(chǎn)生了一種令人滿意的冷卻性能。因此溫度可以降低至少從10°C到50°C，存在一種配置來使溫度降低至少從20°C 到40°C、優(yōu)選降低300C ο因此至少在熔融態(tài)與部分晶態(tài)(在部分晶態(tài)塑料的情況下)之間的轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)或者在熔融態(tài)與玻璃態(tài)(在非晶態(tài)塑料的情況下)之間的轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)，將塑料熔體的溫度降低；應當注意的是，溫度降低僅進行到確保各單獨層之間熔接的程度。可以通過一種逆流方法來輔助這種溫度降低，其中將在管材內(nèi)部產(chǎn)生的熱量穿過模口抽出。根據(jù)一種發(fā)展存在一種配置來使該塑料熔體流動穿過三個功能區(qū)域，這三個功能區(qū)域流動性地彼此融合。因此熔體或一種熔體顆粒仍然可以位于分配區(qū)域中，但是也已經(jīng)位于冷卻區(qū)域中。同理適用于在冷卻區(qū)域與成型區(qū)域之間的轉(zhuǎn)變。
根據(jù)本發(fā)明提出的方法和裝置特別適合于生產(chǎn)厚壁管材。在另一個發(fā)展中，就本方法而言存在一種配置使得在抽取裝置與擠出生產(chǎn)線末端之間的空氣體積每分鐘交換至少一次、優(yōu)選兩次。因此提出了在擠出生產(chǎn)線內(nèi)(也就是說從抽取裝置經(jīng)由擠出機或者模口沿著校準裝置和拉脫裝置或者另外的后續(xù)裝置直至分離裝置，在該分離裝置上整個型材股被切割成一定長度)的整個管材區(qū)域內(nèi)相應地經(jīng)常交換空氣體積，從而實現(xiàn)最優(yōu)的冷卻性能。在另一種發(fā)展中存在一種配置來間歇性地運行抽取裝置。因此盡可能在湍流范圍內(nèi)抽取空氣持續(xù)一個時間段tl，隨后是一個時間段t2，在其中不進行抽取(回火時間)。因此熱量可以再次從管材壁中央向其內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移，其結(jié)果是管材在其內(nèi)側(cè)上再次變得更熱。這之后再是一個時間段tl，其中熱量被提取。該整個過程可以被重復多次，并且這種間歇性的抽取可以隨溫度、時間或體積流量的變化進行控制。對于這種類型的一個實施方案而言，必要的是該分離裝置至少在壁厚度的區(qū)域中進行無碎屑的分離，在該區(qū)域中它將塑料管材在其整體上切割至一定長度，從而抑制碎屑通過抽取裝置在?？诘姆较蛏媳怀槿?、并且所述碎屑可以然后附著在管材的內(nèi)部的區(qū)域中，在該區(qū)域中管材表面仍是過于熱的。所提出的擠出生產(chǎn)線以及所提出的方法特別適合于厚壁的塑料管材以及具有大到非常大的直徑的管材，這些管材在擠出生產(chǎn)線上的停留時間處于數(shù)小時的范圍內(nèi)，并且因此是相對較長的。通過在此提出的發(fā)明，增加了擠出生產(chǎn)線的冷卻性能，而兩個相當重大的優(yōu)點與此相關聯(lián)。首先，如果已有的通過量性能保持不變的話，那么總的冷卻長度就被縮短，或者只要維持總冷卻長度，那么通過量性能就可以被增加。通過量和冷卻長度與冷卻時間是物理性地相聯(lián)系的。冷卻時間取決于冷卻性能。 提高冷卻性能并且因此降低冷卻時間的結(jié)果是，如以上所說明的，在恒定的通過量下可以縮短冷卻截面，或者在恒定的冷卻截面中可以增加通過量。作為一種規(guī)則，一種擠出生產(chǎn)線是為一個限定的通過量來提供的。在通過量恒定的情況下，根據(jù)本發(fā)明的擠出生產(chǎn)線就短于現(xiàn)有技術中已知的生產(chǎn)線(實例A)。相反地，如果將兩條具有同樣長度的擠出生產(chǎn)線進行比較，一個對應現(xiàn)有技術而另一個根據(jù)本發(fā)明， 那么在根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)線上可以實現(xiàn)更大的通過量(實例B)。根據(jù)實例A，如果將兩條具有同等大小的擠出機的生產(chǎn)線進行比較，那么對應現(xiàn)有技術的一種生產(chǎn)線將長于根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)線。在實例B中，將兩條具有完全相同的冷卻截面的生產(chǎn)線進行比較，對應現(xiàn)有技術的一種生產(chǎn)線具有更小的擠出機，而對應本發(fā)明的一種生產(chǎn)線具有更大的擠出機。在這種方法中，為了型材的內(nèi)部冷卻通過一種抽取裝置在與擠出的方向相反的方向上抽吸空氣從中通過。作為一個替代方案，對于型材的外部冷卻提出了通過一臺吹風機在與擠出的方向相反的方向上引導空氣通過一個腔室經(jīng)過所擠出的管材的外壁。空氣被送入一個耗用裝置，以便利用其熱量。如以上已經(jīng)說明的，正如送入熱交換器或者產(chǎn)生過程冷卻一樣，提供了對顆粒的預加熱或者組件的運作來作為耗用裝置。如已經(jīng)在上面提及的，使用逆流原理的運作具有以下優(yōu)點，即與擠出截面末端處的管材的溫度相比，在與擠出的方向相反的方向上抽吸更冷的空氣穿過管材的內(nèi)部。所述空氣在通過管材的途中在管材的內(nèi)壁上被加熱，同樣管材的溫度在與擠出的方向相反的方向上增加。因此，在空氣與管材的內(nèi)壁之間總是存在一個溫度差，該溫度差導致從管材流向空氣中的一種永久性熱流動。為了實現(xiàn)盡可能高的冷卻性能，根據(jù)一種發(fā)展存在一種配置來實現(xiàn)位于湍流范圍內(nèi)的至少一個流速。這種湍流在型材內(nèi)部中和/或外壁上實現(xiàn)了一種盡可能令人滿意的空氣漩渦，該漩渦導致在型材的內(nèi)壁和/或外壁處的高度的空氣交換，并且因此產(chǎn)生了一種令人滿意的冷卻性能。以一種輔助的方式，根據(jù)一種發(fā)展存在一種配置來使在管材內(nèi)部占優(yōu)勢的熱量經(jīng)由空氣部分地被提取并且送入耗用裝置，但是還要使該管材周圍的空氣沿該管材優(yōu)選地在與擠壓的方向相反的方向上被引導，如在上面已經(jīng)說明的方式對該空氣進行加熱、并且在該過程中還從管材和其外徑上提取熱量并將所述熱量送入耗用裝置。在擠出一種厚壁的塑料管材的情況下這些方法是特別適當?shù)模驗樵诖艘髷D出物在生產(chǎn)線中停留相對較長的時間并且因此空氣體積可以交換多次，這產(chǎn)生了特別高的效率。在此還提出了在與擠出的方向相反的方向上沿被擠出的管材的表面來引導空氣而將積聚在被擠出的管材中或其上的熱量再次送入擠出過程，并且將所獲得的熱量的量值用于預加熱擠出過程所要求的塑料顆粒、或者用于驅(qū)動組件例如斯特林發(fā)動機、或者用于產(chǎn)生過程冷卻。所提出的這些擠出生產(chǎn)線以及所提出的這些方法特別適合于厚壁的塑料管材以及具有大到非常大的直徑的管材，這些管材在擠出生產(chǎn)線上的停留時間處于數(shù)小時的范圍內(nèi)，因此是相對較長的。通過在此提出的發(fā)明，增加了擠出生產(chǎn)線的冷卻性能，多個相當重大的優(yōu)點是與此相關聯(lián)的。首先，如果已有的通過量性能保持不變的話，那么總的冷卻長度就被縮短了， 或者只要維持總冷卻長度那么通過量性能就可以被提高。另外，因此實現(xiàn)了塑料型材的能量有效的擠出，因為從該型材中提取的能量至少部分地被再次送入該過程。所抽取的空氣并不影響擠出機中的熔化行為，因為它不與該擠出機相接觸。在現(xiàn)有技術中已知的解決方案中，空氣是穿過擠出機來抽吸的并且采取多種不產(chǎn)生影響的措施。在此提出的湍流的結(jié)果是實現(xiàn)了特別有效的冷卻。除了抽取內(nèi)部空氣之外，還存在一種配置或者作為一個替代方案的是，空氣優(yōu)選但并非唯一地以逆流被引導在管材的外側(cè)上。其優(yōu)點在于，可以從管材中提取熱量的大得多的量值，這個量值可以再次部分地循環(huán)利用。管材外徑上的空氣冷卻也可以獨立地被使用。在現(xiàn)有技術中已知使用滿水箱或者噴灑水箱進行冷卻。特別地在已有系統(tǒng)的情況下，外部空氣冷卻裝置可以是一種有效的改裝系統(tǒng)，即便在由于管材頭中缺少開口而使管材內(nèi)部的冷卻是不可能的情況下。一個目標是不僅通過預加熱，還通過例如轉(zhuǎn)換成機械式的驅(qū)動能量而在這種系統(tǒng)中保持一個盡量高的積累熱量的百分比。在?？谥?，成型噴嘴在圓周上被分成了多個單獨的段，每一個段既有一個加熱裝置也有一個冷卻裝置。作為這個實施方案的結(jié)果，于是它有可能有針對性地控制該?？诘臏囟?，因為不僅可以進行加熱(如在現(xiàn)有技術中)、也可以進行冷卻。根據(jù)一種發(fā)展，存在一種配置使得不僅成型噴嘴而且此外成型心軸被分成多個單獨的段，這些單獨的段具有一個加熱裝置以及一個冷卻裝置。這使之有可能以一種改進的方式來影響壁厚度的分布。根據(jù)一種發(fā)展，在成型噴嘴和在成型心軸兩者中可以在每一個單獨的段中對溫度進行控制或調(diào)節(jié)。這些單獨的段被分配了不同的溫度，這就有可能使每個段既被加熱又被冷卻。如果這些單獨的段不僅能被加熱而且還被冷卻，那么就決定性地改進了熱集中的效應。以此方式，可以實現(xiàn)一種區(qū)域性的溫度，該溫度明顯處于熔體溫度之下。因此這有可能對流動行為具有一種決定性的影響，并且因此以段的方式來改變一個段中的壁厚度。如上所述，如果在一個區(qū)段中不僅噴嘴而且還有心軸能以區(qū)段的方式進行加熱并且冷卻，其作用就額外地增大。


附圖中圖解地示出了本發(fā)明的兩個示例性實施方案，在附圖中圖1示出了一種擠出生產(chǎn)線，圖2示出了通過?？诘囊粋€截面，圖3示出了在一個可替代的實施方案中的、根據(jù)圖2的主題，圖4示出了多個單獨的溫度范圍，圖5示出了型材的外部冷卻，圖6示出了圖5的一個替代方案，圖7示出了具有多個段的?？?，并且圖8示出了在平行于擠出方向的一個截面中的根據(jù)圖7的?？?。
具體實施例方式圖1概圖解地示出了一種擠出生產(chǎn)線，擠出機1安排在擠出?？?2的側(cè)部。在擠出方向7上看，?？?2鄰接校準裝置3，進而校準裝置之后是拉脫裝置4。校準裝置3包括一個帶有安裝了校準套管的真空箱。另外多個冷卻浴也可以鄰接該校準裝置。這由另一個后續(xù)裝置鄰接，在此是處于一個鋸5形式的分離裝置。在以舉例方式示出的擠壓生產(chǎn)線中生產(chǎn)了一個管材9。抽取裝置6被安排在該擠出生產(chǎn)線的起點，直接在?？谔?。由箭頭圖解地指示出了相應的抽取方向。?？?2具有一個開口 8 ；開口 8被連接到抽取裝置6上，其結(jié)果是，抽取裝置6可以將管材9遠至擠出生產(chǎn)線末端分離裝置5的區(qū)域中的內(nèi)部空氣體積抽吸通過。圖2示出了一個根據(jù)本發(fā)明的?？?2。實際的熔體通道10形成了一個整體模口的最后部分，塑料型材通過該通道被擠出。模口 2的中央部分由多個環(huán)形通道13構(gòu)成，這些通道在一個匯聚點12處合并而形成共同的熔體通道10的起點。對連接到多個送料通道 14上的這些單獨的環(huán)形通道13供應了來自擠出機1 (未在此圖中示出)的增塑的塑料化合物。連接到一個冷卻回路(同樣地未示出)上的多個冷卻通道11被安排在這些環(huán)形通道13之間。這些冷卻通道被安排的方式為使得它們可以盡可能均勻地從該?？诖嬖诘奈锪蠄F中提取熱量。因此，這個?？诒环殖扇齻€功能區(qū)域分配區(qū)域15，熔體從在送料通道14 的點A、B、C處的一臺或多臺擠出機送入該區(qū)域中并且分開進入這些環(huán)形通道13中；冷卻區(qū)域16，其中這些環(huán)形通道13配備有多個冷卻通道11 ；以及成型區(qū)域18，預冷卻的熔體在其中匯聚。為了從該管材的內(nèi)部將熱量耗散掉，通過一個管在模口 2中提供了一個開口 8。 在管8與實際的模口 2之間提供了一個空氣隙18用于溫度分離。圖3示出了本發(fā)明的一個可替代的實施方案。它與根據(jù)圖2的實施方案的區(qū)別在于，熔體是在集中地進行送料的，也就是說只通過一個擠出機。因此，示出了穿過?？?2的一個截面，其中可以再次看到實際的熔體的通道10，通過該通道擠出塑料型材。在此同樣， 它形成了一個整體?？诘哪┒瞬糠?。在此同樣，模口 2的中央部分由多個環(huán)形通道13構(gòu)成， 這些環(huán)形通道在一個匯聚點12處組合并且形成共同的熔體通道10的起點。這些單獨的環(huán)形通道13被連接到這些送料通道14上。可以清楚地看到，這些送料通道14由一臺擠出機 1(未示出)集中式地流入、并且然后分成了三個螺旋形的分配器。在此同樣，連接到一個冷卻回路(同樣地未示出)上的多個冷卻通道11被安排在這些環(huán)形通道13之間。不言而喻，這些冷卻通道再次被安排的方式為使得它們可以盡可能均勻地從該?？诖嬖诘奈锪蠄F中提取熱量。在此同樣，?？?2被分成三個功能區(qū)域分配區(qū)域15、冷卻區(qū)域16以及成型區(qū)域18。在這個實施方案中，為了從管材的內(nèi)部耗散熱量，同樣地通過一個管在?？?2中提供了一個開口 8。在管8與實際的模口 2之間再次提供了一個空氣隙18用于溫度分離。要注意的是，在根據(jù)圖2的實施方案并且還有根據(jù)圖3的實施方案這兩者中，每個環(huán)形通道13都可以裝載同一種塑料化合物或另外裝載不同的塑料化合物。為此，只有送料通道14要被修改，其結(jié)果是例如每個送料通道都配屬于一個專用的擠出機1。因此，例如可以在管材中產(chǎn)生不同的顏色層，或者另外可以產(chǎn)生具有不同特性的兩種材料。因此有可能例如將中央部分裝載一種回收物，然后使用更高質(zhì)量的材料在兩側(cè)將該回收物封閉在完成的零件中。圖4圖解地示出了一種部分晶態(tài)的塑料和一種非晶態(tài)塑料的曲線進展，比體積ν 是對照溫度T來繪圖的。所示的實線22作為舉例代表部分晶態(tài)的材料，并且虛線23代表一種非晶態(tài)塑料。因此在冷卻過程中要確保的是溫度從熔融態(tài)(在區(qū)域21中示出)冷卻至少進入轉(zhuǎn)變區(qū)域20中，但是這種冷卻不能進行到這樣大的一個程度以至于到達固態(tài)區(qū)域19。在固態(tài)區(qū)域19中，在部分晶態(tài)塑料的情況下一種部分晶態(tài)的狀態(tài)占優(yōu)勢，而在非晶態(tài)塑料的情況下一種玻璃態(tài)占優(yōu)勢。在抽取裝置6上安排了一個耗用裝置24，作為舉例，該耗用裝置M在此是用于有待送入擠出機1中的塑料顆粒的一個預加熱站。然而，一臺斯特林發(fā)動機同樣能夠以此來進行工作，該斯特林發(fā)動機進而驅(qū)動拉脫裝置4或擠出生產(chǎn)線的其他驅(qū)動器。抽取裝置可以間歇性地工作。因此，盡可能在湍流范圍內(nèi)抽取空氣持續(xù)一個時間段tl，隨后是一個時間段t2，在其中不進行抽取(回火時間)。因此，熱量可以再次從管材壁中央向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移，其結(jié)果是該管材在內(nèi)側(cè)上再次變得更熱。此后跟隨一個時間段tl，其中對熱量進行提取。整個過程可以被重復多次。在外部冷卻的情況下，相似的狀況適用于沿型材外壁的空氣流。圖5圖解地示出了擠出生產(chǎn)線的外部冷卻，該生產(chǎn)線在圖1中作為舉例示出并且再次由擠出機1、?？?2、校準裝置3、拉脫裝置4以及分離裝置5構(gòu)成。在校準裝置3與拉脫裝置4之間，圍繞被擠出的管材9安排了一個腔室，它再次被連接到一個吹風機沈上。該腔室相對于校準裝置3適當?shù)剡M行了封閉，其結(jié)果是，可以通過吹風機沈來進行與擠出方向相反的抽取。因此，位于該空間中的空氣在該腔室末端處被抽吸(也就是說與拉脫裝置 4的相反)，在與擠出的方向相反的方向上沿管材9的表面被抽吸穿過其中至腔室25的出口(也就是說安排吹風機沈的地方)，并且在這個區(qū)段上被加熱并且同時管材9的外壁被冷卻。以此方式加熱的空氣經(jīng)由連接管材被送入耗用裝置對。圖6示出了一個類似的實施方案，其中再次示出了一種擠出生產(chǎn)線，該擠出生產(chǎn)線具有擠出機1、擠出?？?2、校準裝置3、拉脫裝置4以及分離裝置5。如關于圖1已經(jīng)說明的，可以在該校準裝置附近安排另外的多個冷卻浴。在此圖3中通過三個冷卻浴作為舉例示出這一點。所述冷卻浴被安排的方式為使得它們之間有連接，并且如在擠出的方向上看到的，一臺吹風機再次被安排在校準裝置3之后的第一冷卻浴處。所述冷卻浴各自進行配置的方式為使得再次產(chǎn)生一個腔室25圍繞管材9。如在圖5中已經(jīng)說明的，然后隔室空氣可以通過位于與拉脫裝置4相反的腔室25端面上的吹風機沈而被吸入，并且在吹風機 26的方向上(與擠出的方向相反的方向上)沿管材9的表面被抽吸通過其中。在此同樣， 空氣在所述路徑上被加熱并且通過連接管材被送入耗用裝置對。例如在已有的管材擠出生產(chǎn)線中，這個在此提出的實施方案是可以想象的，在這種擠出生產(chǎn)線中已有的冷卻浴通過簡單的變更可以被轉(zhuǎn)換成這類腔室，并且已有的冷卻連接配置可以被連接到吹風機26上。不言而喻，在此還可以想象，將至耗用裝置M的管連接精確地安排在腔室25的另一側(cè)上，也就是說正好在拉脫裝置4的前面，并且然后不通過其中來抽吸空氣，而是通過其中將空氣吹出。這將意味著，在根據(jù)圖5和圖6的示例性實施方案中，于是吹風機26吸入隔室空氣并且沿管材9的表面通過這些腔室吹出空氣，其中它被送入在另一端的這些連接管上并且繼續(xù)前進到耗用裝置M中。圖7詳細示出了?？诘某尚筒考Ｊ境隽嗽撃？谘財D出的方向7的、也就是說心軸觀和噴嘴27的視圖。噴嘴27在圓周上被分成多個段10，該多個段具有一個加熱裝置 30以及一個冷卻裝置31兩者。對所述加熱裝置30和冷卻裝置31可以進行控制或者調(diào)節(jié)， 其方式為使得段10的每個都可以承載不同的溫度。作為所述不同溫度的結(jié)果，它使得管材壁厚度的均勻化變成可能。整個情況由以下事實來支持的，即根據(jù)本發(fā)明存在一種配置來使得不僅成型噴嘴27而且成型心軸四在圓周上都被分成多個段13。這些段13同樣具有一個加熱裝置33 以及一個冷卻裝置34，如在圖3中可見。圖8再次示出了該?？诘某尚筒考?，并且它是穿過該?？诘囊粋€截面中的圖解， 該截面穿過擠出軸線36而伸展。為了在這些段10之間獲得熱分離，每個段都被部分地切除，其結(jié)果是產(chǎn)生了一種槽縫，如在圖8的截面圖示中可見。在此提及所述槽縫為物件16。然而，同樣可能的是，例如使用一個加熱/冷卻回路來運作這些區(qū)域中的每一個。 因此溫度控制是用液體來進行的，并且因此在加熱和冷卻之間對于不同的組件不要求分
1 O通過在此提出的方法和提出的裝置，因此使之可能以一種簡化的方式在管材的整
11個壁厚度上均勻地將熱量耗散。
0088]標記清單0089]1擠出機0090]2模口0091]3校準裝置0092]4拉脫裝置0093]5分離裝置0094]6抽取裝置0095]7擠出的方向0096]8開口0097]9塑料型材0098]10熔體通道0099]11冷卻通道0100]12匯聚點0101]13環(huán)形通道0102]14到13的送料通道0103]152的分配區(qū)域0104]162的冷卻區(qū)域0105]172的成型區(qū)域0106]18空氣隙0107]19固態(tài)區(qū)域0108]20轉(zhuǎn)變區(qū)域0109]21熔融態(tài)0110]22曲線，部分晶態(tài)塑0111]23曲線，非晶態(tài)塑料0112]24耗用裝置0113]25腔室0114]26吹風機0115]27噴嘴0116]28心軸0117]2927的區(qū)段0118]3029的加熱裝置0119]3129的冷卻裝置0120]3228的區(qū)段0121]3322的加熱裝置0122]3422的冷卻裝置0123]3529中的槽縫0124]36擠出軸線0125]V比體積
T 溫度
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)塑料型材、優(yōu)選為塑料管材的擠出生產(chǎn)線，該擠出生產(chǎn)線至少包括 一臺擠出機(1)，一個?？?0)， 一個校準裝置(3)， 以及另外多個后續(xù)裝置G，5)， 其特征在于，至少該?？?2)具有至少一個開口(8)，并且在擠出的方向(7)上看一個抽取裝置(6) 被安排在該?？? 前面，通過該抽取裝置可以交換該塑料型材(9)內(nèi)部的空氣，該?？?O)由具有多個分離的熔體通道的多個功能區(qū)域組成，通過這些區(qū)域該塑料熔體可以被分成多個部分的熔體，并且該熔體的溫度可以被降低，在該校準裝置C3)之后圍繞該擠出的管材安排了一個腔室05)， 在該腔室05)上安排了一臺吹風機( )，通過該吹風機可以在與該擠出的方向(7)相反的方向上引導空氣經(jīng)過該被擠出的管材的外壁，該模口(2)包括至少一個成型噴嘴(XT)以及一個成型心軸( )，并且該成型噴嘴(XT)在圓周上被分成多個單獨的段(10)，每個段(10)具有一個加熱裝置(30)以及一個冷卻裝置(31)兩者。
2.如權(quán)利要求1所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該抽取裝置(6)的體積流量可以進行調(diào)節(jié)和/或控制，和/或可以間歇性地進行運作。
3.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，一種無碎屑的分離裝置(5) 至少在該壁厚度的區(qū)域中被用作分離裝置(5)，其中該分離裝置將該塑料管材在其整體上切割成一定長度。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該開口(8)是通過被引導通過該?？? 的一個管材來形成的，并且在該管材與該?？? 之間存在一個空氣隙(18)。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該成型心軸08)在圓周上被分成多個單獨的段(22)，每個段0 具有一個加熱裝置(3 以及一個冷卻裝置(34)兩者ο
6.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，這些單獨的段09，32)的溫度可以彼此獨立地進行控制或調(diào)節(jié)。
7.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該抽取出的熱空氣可以被送入一個耗用裝置04)用于能量回收。
8.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該腔室05)至少在一側(cè)是密封的。
9.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該耗用裝置04)是一臺熱交換器、用于有待送入該擠出機(1)的原料的一個預加熱站、一臺斯特林發(fā)動機、或者一臺吸收式制冷機。
10.如以上權(quán)利要求之一所述的擠出生產(chǎn)線，其特征在于，該多個功能區(qū)域彼此重疊。
11.一種方法，該方法用于增加一種擠出生產(chǎn)線的冷卻性能并且用于以一種能量有效的方式擠出一個塑料型材、具體地是一個塑料管材，該方法包括以下步驟a)在一臺擠出機(1)中將塑料熔化，b)使一個塑料股成型并且將該塑料股送入一個?？?)，c)通過該模口( 使一個塑料型材成型，并且d)通過在一個校準裝置(3)中將該型材冷卻而進行校準和固化，在該校準裝置(3)中，該型材(9)除外部冷卻之外還在其內(nèi)部進行冷卻，其特征在于，為了該型材(9)的內(nèi)部冷卻，通過一個抽取裝置(6)在與該擠出的方向(7)相反的方向上將抽吸該空氣從中通過，在該?？? 中將該塑料股分成多個部分的股，并且在從該模口( 退出之前降低該熔體的溫度，并且，為了該型材(9)的外部冷卻，通過一臺吹風機在與擠出的方向(7)相反的方向上引導空氣穿過一個腔室0 而經(jīng)過該被擠出的管材的外壁，對這些單獨的段( ，3 分配不同的溫度，以便在具有多個段09，32)的一個擠出模口 內(nèi)使該塑料管材的壁厚度均勻化，這些區(qū)段的溫度是受控的或調(diào)節(jié)的，這就有可能使每個段09，32)既被加熱又被冷卻。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該空氣是通過該抽取裝置(6)至少以一種湍流性的流速被抽吸通過其中。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在該抽取裝置(6)與該擠出生產(chǎn)線(10) 的末端之間的空氣體積每分鐘交換至少一次、優(yōu)選兩次，和/或該空氣抽取裝置間歇性地進行。
14.如權(quán)利要求11和12之一所述的方法，其特征在于，將該塑料熔體的溫度至少在熔融態(tài)與部分晶態(tài)或玻璃態(tài)之間的轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)被降低。
15.如權(quán)利要求11至14所述的方法，其特征在于，將該空氣送入一個耗用裝置04)以便利用其熱量。
16.如權(quán)利要求11至15所述的方法，其特征在于，至少以處于該湍流范圍內(nèi)的一個流速來抽取該空氣。
17.如權(quán)利要求11至16之一所述的方法，其特征在于，該塑料熔體流動穿過三個功能區(qū)域，這三個功能區(qū)域流動性地彼此融合。
18.一種用于擠出厚壁的塑料管材的方法，其中在該被擠出的管材處存在的熱量被再次送入該擠出過程，所獲得的熱量的量值被用于預加熱該擠出過程所要求的原料、或者用于驅(qū)動多個組件，例如一臺斯特林發(fā)動機。
19.一種塑料管材，具體是一種厚壁的塑料管材，該管材是根據(jù)如權(quán)利要求11所述的、 并且具有如權(quán)利要求1所述的一種擠出生產(chǎn)線的方法來生產(chǎn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)塑料型材、優(yōu)選塑料管材的擠出生產(chǎn)線，該擠出生產(chǎn)線包括至少一臺擠出機(1)、一個裝置(2)、一個校準器(3)以及多個附加的后處理裝置(4，5)。根據(jù)本發(fā)明，該裝置(2)具有至少一個通道(8)，并且在從擠出的方向(7)觀看時一個抽吸裝置(6)被安排在該裝置(2)的上游，所述裝置(2)具有帶多個分離的熔體通道的若干個功能區(qū)域。本發(fā)明還涉及一種用于增加擠出生產(chǎn)線的冷卻能力的方法。
文檔編號B29C47/86GK102159376SQ200980136055
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者G·察赫爾, J·多布羅夫斯基, L·哈克爾, M·I·戈里洛夫斯基 申請人:班特菲德-辛辛那提奧地利有限公司