專利名稱：用于冷卻擠出的塑料型材的裝置和方法
用于冷卻擠出的塑料型材的裝置和方法本發(fā)明涉及用于擠出塑料型材(優(yōu)選是塑料管)的一種裝置，對該裝置能可送入塑化的塑料混合物，并且該裝置具有多個環(huán)形通道，這些環(huán)形通道通過一個流動匯集位置 被匯聚在一起以形成一個聯(lián)合的熔體通道。本發(fā)明還涉及一種相關(guān)的方法。為了生產(chǎn)管材，將塑料材料在一個擠出機(jī)中熔化并且迫使其穿過一個相應(yīng)的模 口。在一個隨后的校準(zhǔn)單元中，以此方式產(chǎn)生的外部直徑被凍結(jié)并且在水噴霧浴槽或充滿 水的浴槽中通過外表面將熱量從塑料材料中提取出。在這種情況下，全部熱量必須經(jīng)過塑 料材料的壁引導(dǎo)到外部，然后在此熱量被冷卻水帶走。隨著管壁厚度的增加，冷卻長度變得 不成比例地更長，因為塑料材料是一種不良的熱導(dǎo)體。在此之上增加的事實是管內(nèi)部的溫 度在很長時間保持在一個高水平上并且該塑料材料在重力下具有足夠的時間向下滴流。其 結(jié)果是管壁厚度在上部區(qū)域中總是小于下部區(qū)域。因此，隨著管壁厚度的增加，這個過程具有兩個缺點。該冷卻長度變得不成比例地 更長、并且該塑料材料沿內(nèi)壁向下滴流，其結(jié)果是不平均的壁厚度分配。為了減少這些缺 點，如從EP 795 389中已知多種內(nèi)部管冷卻的系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)在它們?nèi)绾芜\行方面 是非常受限制的。因為管在外部上和在內(nèi)部上均得到冷卻，外部輪廓和內(nèi)部輪廓均被凍結(jié)。 如果管壁中間的熔體通過熱量耗散到外部和內(nèi)部而固化，在從熔化狀態(tài)到固體狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 過程中體積上的極大減少引起發(fā)生空隙。管壁厚度越大，這種風(fēng)險就變得越大。從JP 56-005 750A中已知一種用于擠出塑料型材的裝置，對該裝置可送入塑化 的塑料混合物并且該裝置具有多個環(huán)形通道，這些環(huán)形通道被匯聚在一起形成了的一個共 同的熔體通道。多個冷卻通道被安排為圍繞這些環(huán)形通道。從DE 10 2005 031 747 Al中已知用于空心塑料型材的內(nèi)部冷卻的一種方法以及 用于生產(chǎn)空心塑料型材的一種擠出機(jī)。在此該內(nèi)部冷卻是通過使一個冷卻氣體進(jìn)入空心型 材的內(nèi)部空間來實現(xiàn)的，該冷卻氣體是在一個Ranque渦流管中產(chǎn)生的。本發(fā)明的目的是提供一種裝置以及一種方法，通過該裝置和該方法能夠盡可能均 勻地在該管的整個壁的厚度上將熱量移除。這個目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1的前序所述的一種裝置來實現(xiàn)的，其中，模口被 分成三個功能區(qū)域，這三個功能區(qū)域包括一個分配區(qū)域、一個冷卻區(qū)域以及一個成形區(qū)域， 多個冷卻通道被安排為圍繞該冷卻區(qū)域中的這些環(huán)形通道。因此，來自擠出機(jī)的熔體股在該分配區(qū)域中被分配到多個環(huán)形通道中，這有可能 根據(jù)該管壁厚度來改變環(huán)形通道的數(shù)目。甚至在實際的管被擠出之前，從該塑料熔體中提 取出了一個比例的熱量。這些環(huán)形通道有利地具有一種同心結(jié)構(gòu)，它被提供為至少這些環(huán)形通道之間的相 對距離在最大程度上是相同的。這是可取的，以便?？诘默F(xiàn)有質(zhì)量(例如，鋼的)同樣在 最大程度上是相同的，并且這里的結(jié)果是在這些單獨的環(huán)形通道之間不存在不同的熱量傳 導(dǎo)。通過這種結(jié)構(gòu)，它能夠確保相對均勻地冷卻作用在該塑料混合物上。在該分配區(qū)域中的每一送料通道可以分配一個擠出機(jī)，由此能夠以極其簡單的方式來生產(chǎn)多層管。在這些擠出機(jī)中可以提供不同的材料或相同的材料。就這種方法而言，這個目的是通過以下實行的步驟來實現(xiàn)的a)將來自一個或多 個擠出機(jī)中的塑料混合物送入一個或多個送料通道，b)在一個分配區(qū)域中將送入的塑料混 合物分成多個部分流，c)將該塑料混合物運送到該?？诘囊粋€冷卻區(qū)域中的至少兩個環(huán)形 通道中，d)通過圍繞這些環(huán)形通道安排的多個冷卻通道冷卻該塑料混合物，e)在一個匯集 位置處將這些預(yù)冷的部分流匯聚在一起以便在一個熔體通道中形成一個總?cè)垠w流，f)形成 希望的塑料產(chǎn)品，g)將所形成的塑料產(chǎn)品送入一個冷卻和校準(zhǔn)站。
熱量是在這些環(huán)形通道中通過這些冷卻通道從這些部分流中提取出的。如以上已 經(jīng)提到的，在塑化過程中必須引入的熱量的大部分能夠以這種方式在實際的塑料型材被生 產(chǎn)之前從非常熱的塑料混合物中提取出。然而，在這個方面重要的是這些部分流中僅在提取出如此多的熱量，以使得送入 的塑料混合物在整個熔體流中仍形成一種均勻物質(zhì)。如果從塑料混合物中提取過多的熱 量并且在這些環(huán)形通道中已經(jīng)形成一個外表皮，將獲得在這些表面上粘在一起的一種多層管。根據(jù)一個發(fā)展，因此提供了使用控制和/或調(diào)節(jié)這些部分流中的熱量提取的裝 置。該調(diào)節(jié)或控制可以直接與機(jī)器控制相結(jié)合來執(zhí)行，這樣如果在熔體股中的溫度低于一 個最低溫度，這些部分流中的冷卻被立刻減少。在此甚至可以想象在該熔體通道中監(jiān)測整 個熔體流的溫度并且將它整合在該調(diào)節(jié)或控制之中。通過提出的方法或提出的裝置，這有可能(特別是在厚壁管的情況下)從已經(jīng)在 ?？谥械娜垠w中提取熱量并且由此減少了冷卻區(qū)域并且改進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量。在附圖中示意地展示了本發(fā)明的兩個示例性實施方案，在附圖中

圖1示出了通過?？诘囊粋€截面，并且圖2示出了在一個替代的結(jié)構(gòu)中根據(jù)圖1的主題。在圖1中，展示了根據(jù)本發(fā)明的一個?？?1。實際的熔體通道2 (塑料型材通過它 被擠出)形成一個完整模口的最終部分。?？?1的中間部分包括多個環(huán)形通道5，這些環(huán) 形通在匯集位置4處匯聚在一起并且形成聯(lián)合的熔體通道2的開端。這些單獨的環(huán)形通道 5 (它們與多個送料通道6連接)被送入來自一個擠出機(jī)的塑化的塑料混合物(未展示)。 這些冷卻通道3被安排在這些環(huán)形通道5之間，這些冷卻通道與一個冷卻回路(同樣未展 示)相連接。安排這些冷卻通道的方式為使得它們能從該模口的現(xiàn)有的材料質(zhì)量中盡可能 均勻地提取出熱量。結(jié)果是該模口被分成三個功能區(qū)域分配區(qū)域7，在該分配區(qū)域處來自 這個或這些擠出機(jī)的熔體在位置A、B、C處被送入這些送料通道6并且被分配到這些環(huán)形通 道5中；冷卻區(qū)域8，在冷卻區(qū)域中這些環(huán)形通道6配備有多個冷卻通道3 ；以及成形區(qū)域 9，其中預(yù)冷的熔體一起流動。在圖2中展示了本發(fā)明的一種替代結(jié)構(gòu)。它與根據(jù)圖1的結(jié)構(gòu)不同之處在于該熔 體的送入在中心發(fā)生，這就是說僅通過一個擠出機(jī)。結(jié)果它示出了通過?？?1的一個截面， 其中能夠再次看到通過它使塑料型材擠出的實際的熔體通道2。在此，同樣，它成形了一個 完整?？诘淖罱K部分。在此，同樣，模口 1的中間部分包括多個環(huán)形通道5，這些環(huán)形通道 在匯集位置4處被匯聚在一起并且形成聯(lián)合熔體通道5的開端。這些單獨的環(huán)形通道5與 這些送料通道6相連接。能夠清楚地看出對這些送料通道6在中心供給了來自一個擠出機(jī)(它未被展示)的一個流，并且然后這個流在三個螺旋心軸分配器中進(jìn)行分配。在此，同樣， 被安排在這些環(huán)形通道5之間的是多個冷卻通道4，這些冷卻通道與一個冷卻回路(同樣未 展示)相連接。不言而喻，這些冷卻通道再次安排為這樣一種方式，以使得它們能夠從該模 口的現(xiàn)有材料質(zhì)量中盡可能均勻地提取熱量。在此，同樣，?？?1被分成這三個功能區(qū)域 分配區(qū)域7、冷卻區(qū)域8、以及成形區(qū)域9。應(yīng)該指出，根據(jù)如圖1所示的結(jié)構(gòu)并且根據(jù)如圖2所示的結(jié)構(gòu)，可以將同一種塑料 混合物或不同塑料混合物提供到每一環(huán)形通道5中。為了做到這一點，所必須的僅僅是以 這樣一種方式來修改送料通道6，例如，使每一送料通道被分配供其自身的一個擠出機(jī)。以 此方式，例如，在該管中能夠產(chǎn)生不同顏色的層或者另外能夠生產(chǎn)具有不同性質(zhì)的兩種材 料。例如，結(jié)果是有可能將一種在利用的材料應(yīng)用到中間部分，然后在完成部件中該中間部 分在兩側(cè)上由高質(zhì)量的材料包覆。通過所提出的方法以及提出的裝置，結(jié)果是有可能以一種簡單化的方式在管的整 個壁厚度上均勻地去除熱量。標(biāo)記清單1 模 口2 熔體通道
3 冷卻通道4 流動匯集位置5 環(huán)形通道6 到5的送料通道7 1的分配區(qū)域8 1的冷卻區(qū)域9 1的成形區(qū)域
權(quán)利要求
一種用于擠出塑料型材，優(yōu)選地是塑料管，的裝置，對該裝置可送入塑化的塑料混合物，并且該裝置具有多個環(huán)形通道(5)，這些環(huán)形通道通過一個匯集位置(4)被匯聚在一起以形成一個聯(lián)合的熔體通道(2)，其特征在于，?？?1)被分成三個功能區(qū)域，這三個功能區(qū)域包括一個分配區(qū)域(7)，一個冷卻區(qū)域(8)以及一個成形區(qū)域(9)，多個冷卻通道(3)被安排為圍繞該冷卻區(qū)域(8)中的這些環(huán)形通道(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，這些環(huán)形通道(5)具有一種同心的構(gòu)造。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在這些環(huán)形通道(5)之間的相對距離在最大 程度上是相同的。
4.如以上的權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，在該分配區(qū)域(7)中的每一送料 通道(6)被分配了一個擠出機(jī)。
5.一種用于擠出塑料型材，優(yōu)選地是塑料管，的方法，該方法包括以下步驟a)將來自一個或多個擠出機(jī)中的塑料混合物送入一個或多個送料通道(6)之中，b)將該送入的塑料混合物在一個分配區(qū)域(7)中分成多個部分的流，c)將該塑料混合物傳送到至少兩個環(huán)形通道(5)之中，這些環(huán)形通道是在該模口(1) 的一個冷卻區(qū)域(8)之中，d)通過圍繞這些環(huán)形通道(5)安排的多個冷卻通道(3)對這些塑料混合物進(jìn)行冷卻，e)將這些預(yù)冷的部分流匯聚在一個流動匯集位置(4)上以便在一個熔體通道(2)中形 成一個總?cè)垠w流，f)形成所希望的塑料產(chǎn)品，g)將所成形的塑料產(chǎn)品送入一個冷卻和校準(zhǔn)站。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，僅從這些部分流中提取出如此多的熱量以 使得所送入的塑料混合物依然在該總體熔體流中成形一種均勻的物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，使用了控制和/或調(diào)節(jié)這些部分流中的熱量 提取的裝置。
8.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該所希望的塑料產(chǎn)品，優(yōu)選是塑料管 的實際成形發(fā)生在該?？?1)的成形區(qū)域(9)之中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于擠出塑料型材(優(yōu)選是塑料管)裝置，對該裝置能夠送入塑化的本體塑料，并且該裝置包括多個環(huán)形通道(5)，這些通道通過一個流動連接(4)被結(jié)合到一個共同的熔體通道(2)上。根據(jù)本發(fā)明，工具(1)被分成三個功能區(qū)域，其中這三個功能區(qū)域是一個分配區(qū)域(7)、一個冷卻區(qū)域(8)、以及一個成形區(qū)域(9)，其中多個冷卻通道(3)被安置為圍繞在該冷卻區(qū)域(8)中的這些環(huán)形通道(5)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種方法，該方法用于擠出塑料型材，優(yōu)選是塑料管，該方法包括以下步驟a)將來自一個或多個擠出機(jī)中的本體塑料送入一個或多個橫向給進(jìn)通道(6)中，b)其中，所送入的本體塑料在一個分配區(qū)域中(7)被分成多個部分的流，c)將本體塑料輸送到位于工具(1)的冷卻區(qū)域(8)中的至少兩個環(huán)形通道(5)中，d)通過圍繞這些環(huán)形通道(5)安置的多個冷卻通道(3)來冷卻該本體塑料，e)在一個流動連接(4)處將這些預(yù)冷的部分流匯合以便在一個熔體通道(2)中形成一個總?cè)垠w流，f)形成希望的塑料產(chǎn)品，g)將所形成的塑料產(chǎn)品送入一個冷卻和校準(zhǔn)站。
文檔編號B29C47/86GK101835590SQ200880112653
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者L·哈克爾 申請人:辛辛那提擠塑有限公司