[发明专利]一种挤出机料筒嵌入式风冷装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及挤出机料筒冷却技术，特别涉及一种能够实现挤出机料筒快速、高效冷却的风冷却装置及方法。

背景技术

螺杆挤出机是高分子材料加工的典型装备，相比螺杆造型技术的不断进步，其加热冷却方面的研究进展不大。

随着高分子材料加工精细化及节能的要求的不断提高，对冷却效率及速度要求也不断提高。目前常用的冷却方法主要有：（1）采用在料筒开槽，在槽中通入水或油冷却的方法；（2）螺杆内部通入冷却介质从内部冷却；（3）在料筒外包覆紫铜翅片的强制风冷却方法。就料筒的冷却方式而言，方法（1）容易造成急冷现象，导致加工过程温度波动大，冷却介质带走大量的热，能量浪费严重，并且难于精确控温。另一方面，水和油管路阀门也存在因长期使用而泄露等问题，不易保持和维护。风冷却的冷却介质来源容易，无需配置额外的输送管路，但由于挤出机料筒一般采用的合金钢导热系数较低，导致料筒冷却的过程传热热阻较大，风冷的换热系数较低。采用方法（3），冷却速度慢，过程响应时间较长，冷却效果不理想。为此，需要采用强化传热技术来提高冷却效率及加快冷却过程响应时间。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种高效、快速的挤出机料筒嵌入式风冷装置。

本发明的另一目的在于：提供由上述装置实现的能够实现挤出机料筒高效、快速冷却的挤出机料筒嵌入式风冷方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种挤出机料筒嵌入式风冷装置，包括：冷却风罩、内置式导热嵌件、散热翅片和横向导热元件；冷却风罩沿着料筒的周向包围料筒设置，冷却风罩上设有进风口和出风口；内置式导热嵌件沿着料筒的轴向分布在料筒壁内；横向导热元件的一端与内置式导热嵌件相接，另一端与位于冷却风罩内的散热翅片相接。采用这种结构后，在料筒内壁和内置式导热嵌件之间的料筒材料、内置式导热嵌件、横向导热元件、散热翅片之间，热量从高温区向低温区扩散传热，最后散热翅片在冷却风罩内风冷却，实现冷却的快速、高效。之所以将内置式导热嵌件轴向设置加工，而不采取网状排布的方式，主要是其他排布的方式一来不好加工，二来会损坏料筒的强度。

内置式导热嵌件有多个，在料筒壁内周向均匀分布。采用这种结构后，散热更均匀，热量能更快从料筒的内壁向内置式导热嵌件传递。

内置式导热嵌件为紫铜棒，与料筒壁内开设的轴向圆柱孔紧密胀接。采用这种结构后，由于紫铜棒具有更高的导热能力，使得热量很好的从料筒壁传递到内置式导热嵌件。

内置式导热嵌件和/或横向导热元件采用热管结构。采用这种结构后，热管为一根管子利用内部的循环介质蒸发冷凝导热，导热系数可以是铜的上百倍，因此具有更高的导热能力，使得热量很好的从料筒内壁传递到内置式导热嵌件和/或横向导热元件。

横向导热元件垂直于料筒的外壁。采用这种结构后，因料筒的外层要安装加热器，垂直的结构更能节省空间。

内置式导热嵌件、散热翅片和横向导热元件的数量相同，一一对应设置。采用这种结构后，即内置式导热嵌件、横向导热元件和散热翅片依次相接，结构简单，散热可靠。

进风口位于冷却风罩的最下端，出风口位于冷却风罩的最上端。采用这种结构后，进风口和出风口相隔最远，利于冷却风在冷却风罩中流动实现风冷。

进风口和出风口均与散热翅片正对。采用这种结构后，即进风口与出风口各自对齐部分散热翅片，能更好的对散热翅片进行风冷却。

料筒外壁一体化设有两法兰，冷却风罩嵌入两法兰之间，法兰和冷却风罩之间通过螺纹连接。采用这种结构后，结构简单，安装方便。

一种挤出机料筒嵌入式风冷方法，使用一种挤出机料筒嵌入式风冷装置，包括如下步骤：a．料筒的内壁的热量通过料筒材料由内向外传递，到达具有更高导热能力的内置式导热嵌件，经内置式导热嵌件，热量沿轴向传递，流向温度更低的横向导热元件；b．热量到达横向导热元件后，继续沿着横向导热元件的轴向从内向外传递，到达与之相连的散热翅片；c．冷却风从冷却风罩的进风口进入，与散热翅片对流换热，温度升高后从出风口排出，将散热翅片内积聚的热量带走，从而完成对挤出机料筒内部的冷却。采用这种方法后，在料筒内壁和内置式导热嵌件之间的料筒材料、内置式导热嵌件、横向导热元件、散热翅片之间，热量从高温区向低温区扩散传热，最后散热翅片在冷却风罩内风冷却，实现冷却的快速、高效。