专利名称：在冷却挤出型材时用于能量使用的方法
在冷却挤出型材时用于能量使用的方法本发明涉及用于在冷却挤出型材(优选是管材)时的能量使用的一种方法，其中以热量的形式供应能量以熔化塑料材料，并且，至少在一些装置中已经发生成形之后，将热 量再次从该塑料材料中提出直到后者是自我支撑时，这些装置包括模口、校准单元以及冷 却槽。在挤出过程中，熔化的塑料混合物通过一个挤出机而被迫穿过一个挤出模口，由 此给予该塑料材料所希望的形状。为此目的，该塑料材料首先被提供的热量熔化并且然后 挤出的塑料型材被冷却直到它在尺寸上稳定。很大程度上被冷却的水(一般在约15°C的范 围中)通常被用于这个目的，其中挤出的管材一旦当它离开挤出模口就被送入一个相应的 冷却槽或一个冷却区。直到该塑料管在尺寸上已经变得稳定，它必须穿过一个相应的区，其 中该塑料型材必须被持久地冷却。然而，因为该塑料混合物的温度渐进性地下降，它还有必 要同相应冷的冷却介质一起工作。为了使冷却介质保持在一个足够低的温度水平上，必须 要消耗一个高量值的能量。因此，这类系统具有的缺点是首先要求用能量来熔化塑料材料，但是然后仍然还 必须提供能量，因为加热的塑料混合物为了尺寸稳定的目的而必须被冷却。因此，本发明的目的是提供一种方法，通过该方法能够减少特别是用于冷却这些 挤出型材，优选是管材的能量使用，并且此外，实现了一种改进的废热温度水平。结合权利要求1的前序，实现该目的的解决方案的特征在于，为了进行冷却，一种 冷却介质与挤出方向相反穿过了该挤出生产线，将用于冷却的介质从一个装置穿过到达下 一个装置，并且该冷却介质在每个装置中再次变热。这是因为多个测试已经显示，在该挤出 过程之后，如果在相对热的挤出物与该冷却介质之间存在一个足够的温度差异，则实现了 适当的尺寸稳定。这个差异没有必要是极大的。因此，本发明接近了能够实现最大效率的情 况。在挤出生产线中，型材或管冷却或逐渐被冷却，而由此损失了热量。因此，为了在型材 与冷却介质之间具有必要的温度差异，就绝对值而言朝向该挤出生产线的末端处要求带有 最低温度的一种冷却介质，然而，在该挤出生产线的开始处一种更温暖的冷却介质就足以 在该塑料混合物与该冷却介质之间实现所要求的温度差异。为此原因，在该挤出生产线的 末端处引入冷的冷却介质并且与挤出方向相反(在挤出模口的方向上)而用于冷却，因为， 如以上提到的，在该过程中变热的一种冷却介质无疑在下一站具有一个足够的温度差异。在这方面，在此提供了多个单独的装置，该冷却介质通过其中流动的这些单独的 装置被安排为串联地或在一行中一个在另一个之后。取决于应用的区域，该冷却介质的温度可以被设置为在有待穿过这些装置中的每 一个中最大程度地使该冷却介质与该塑料型材之间的温度差异保持恒定；在任何情况下， 它能够确保该差异不低于一个预定值。因此，采取仔细的措施来确保在这些装置的每一个 中实现塑料型材的充分冷却。通过这种方法，一旦它已经冷却下来，该冷却介质即被使用在整个挤出生产线中 无需任何进一步的中间冷却，由此提供用于冷却的能量被减少30-90%，优选是50-80%， 具体是70-80%。这种减少特别是在泵送能量和/或制冷机输出中取得了效果。该温度差异从常规情况下的5度增加到一个35度的平均值，并且其结果是，对于相同的能量含量，在 体积流量中存在着因数7(35/5)的一个下降以及在自由冷却的比例中的一种增加，由此该 制冷机的能量密集的使用同样能够被成倍地减少。该比例取决于外部温度的变化。此外，在使用冷却水的剩余废热的可能性中存在一种增加，其结果是冷却水的剩 余废热被有利地用于加热或准备热水。测试已经示出，在冷却水的温度在它已经通过该过程之后位于30°C与70°C之间， 优选地在50°C。在附图中示意地展示了本发明的原理。
图1示出了现有技术
图2示出了根据本发明的过程，并且图3示出了能量流向。在图1中，在根据现有技术的一个管材挤出生产线的基础上示意地展示了冷却过 程。由一个挤出机产生的熔体1被送到一个模口 2上，迫使熔体1经过该模口而由此获得 了一个管材3。为了尺寸的稳定，所生产的管材3经过不同的冷却站6。这些冷却站6中的 每一个被连接到一个冷却管线5上，该冷却管线由一个制冷机4直接地送料，通常是通过一 个冷却塔。因此，这些冷却站6中的每一个以大部分上相同的温度被送入一种冷却介质，例 如15°C的水。每个单独的冷却站被连接到回路7上，在冷却水穿过这些单独的冷却站6中 的每个之后被引入到该回路之中。例如，在每个冷却站6中该冷却水变热3-8°C，并且因此 在(例如)20°C的温度下进入回路7。类似地在每个进一步的冷却站6中发生相同的情况， 这样全部的冷却水在此以一个近似20°C的温度被送入制冷机/冷却塔4。箭头8展示了挤 出的方向。在流出与回路之间的温度差异对应地是非常小的(在此5°C )，所要求的冷却介质 的流量相应地是高的。此外，考虑到回路的低温度水平(在此20°C)，通过这些制冷机提供 的能源密集冷却比例是极高的，而通过这个能量有效的冷却塔(自由冷却)提供的冷却比 例是很低的。在图2中，展示了本发明的原理。它依次示出了一个管挤出生产线，其中由一个挤 出机生产的熔体1被送到一个模口 2，迫使熔体1通过该模口，由此获得了一个管材3。为 了尺寸的稳定，在此，同样，所生产的管材3穿过不同的冷却站6。这些冷却站6中的每一个 被连接到一个冷却管线5上。与常规的冷却相比决定性差异是该冷却介质与挤出的方向8 相反首先被引入离模口 2最远的冷却站6之中，并且然后不进入一个回路7而是送到下一 个冷却站6，可见与挤出的方向8相反。这种进入下一个冷却站6的前进被重复直到已经 穿过直接在模口 2下游的冷却站6。只有此时该冷却介质才进入回路7并且然后被再次被 送给制冷机/冷却塔4。根据这个过程，冷却水(例如)从15°C加热至(例如)25°C，管材 3在最后的冷却站中具有40°C的温度。在位于其上游的冷却站6中，该管材依然具有(例 如)80°C的温度，于是它被来自该最后的冷却站6的25°C的冷却水冷却。为了继续通过举 例给出的这个序列的温度，结果是，使用15°C的水来将管材3从80°C冷却至40°C并且变热 至25°C。25°C的温水将一个热管材3从120°C冷却至80°C并且由此变热至35°C。在下一 个冷却站中，这个水将一个管材3从160°C冷却至120°C。该水的温度由此增至45°C。当它 使离开模口 2具有200°C至160°C温度的管材3冷却时，水的温度增至大约55°C，然后这个水经由回路7被送至制冷机/冷却塔4，用于重新冷却。其结果是，在这个实例中在流出与回路之间的温度差异从根据现有技术的5°C增 至如在根据本发明的示例性实施方案中的40°C。其结果是，产生了几种效果 该冷却介质的所要求的体积流量(并且因此所要求的泵送动力)减少的比率与 温度差异增加的比率相同(因此在这个实例中为一个因数8)。 所增加的回路温度允许更多的使用冷却塔(已知为自由冷却)，它们能够运行 而不需要制冷机。例如，如果自由冷却的极限温度是20°C (该极限温度通常比环境或地下 水的平均温度高出几度)，在这个实例中，所要求的冷却能力的7/8能够由自由冷却来提 供。在表示的现有技术中，这个比例是0。 该回路的高温度水平额外地允许来自冷却这些塑料管的过程中的废热得到使 用。这样是因为仅在该温度水平远高于周围温度时，就能量而言是由意义的并且就经济上 而言使废热有用是合理的。例如，在任何情况下对于55°C都是这种情况。实例是用于房间 取暖、热水或园艺设施。在图3中表示的简图代表该过程中的基础能量流向，对应地描绘的这些箭头的宽 度象征能量的量值。因此，在区域9中展示的是熔化塑料材料的过程，其中所提供的能量的 约80%保持在挤出的管材3中。一部分是在模口 2、在桶、在送料喉管以辐射的形式、或通 过驱动损失的，这是通过以不同的小尺寸描绘的这些箭头展示的。依旧保持的能量(主要 是热能量)必须在这些冷却或真空槽6中从塑料管中提出。传输到冷却介质的能量必须进 而在制冷机/冷却塔4中从冷却介质中提出。本发明的一方面是使用这种类型的冷却以增加能量密度以及相应地返回的温度、 并且由此就能量而言改进这种所要求的再冷却，以显著地减少对冷却介质进行再冷却的能 量要求、并且使之有可能使存储在冷却介质中热能量作为该冷却介质回路的更高的能量水 平的结果而被加以利用。通过根据本发明的方法，增加了整个温度水平，由此使废热适合于基于其能量的一种使用。在挤出(特别是管挤出)中进行冷却时，有效的减少能量使用是有可能的。标记清单1 熔体2 模口3 管材4 制冷机5 冷却管线6 冷却站7 回路8 挤出的方向9 熔化区域
权利要求
在冷却挤出型材、优选管材时用于能量使用的一种方法，其中以热量的形式来供应能量以熔化塑料材料，并且至少在多个装置中已经发生了成形之后，将热量再次从该塑料材料中提出直到后者是自我支撑时，这些装置包括模口2、校准单元6、以及冷却槽6，其特征在于，为了进行冷却，使一种冷却介质与挤出方向8相反穿过该挤出生产线，将用于冷却的介质穿过一个装置6到达下一个，并且在每个装置6中该冷却介质变热。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该冷却介质经其中穿过的这些装置串联地 一个位于另一个之后。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在该冷却介质与该塑料型材之间的温度 差不达到低于一个预定值，优选大部分地保持恒定。
4.如以上权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，被提供用于冷却的能量被减 少30-90 %，优选地50-80 %，特别是70-80 %。
5.如以上权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，泵送能量和/或制冷机的输 出被减少了 30-90 %，优选地50-80 %，特别是70-80 %。
6.如以上权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，将冷却水的废热用于加热和 /或准备热水。
7.如以上权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，冷却水的温度在它已经通过 该过程之后位于30°C与70°C之间，优选地在50°C。
全文摘要
本发明涉及在挤出型材，优选是管材(3)，的冷却过程中能量使用的一种方法，其中以热量的形式供应能量用于熔化塑料，并且至少在模具(2)、校准(6)、以及冷却槽(6)的这些装置中在成形之后从塑料中再次将热量取出直到该塑料是自我支撑时。根据本发明，在此提供了与的挤出方向(8)相反穿过该挤出生产线运行用于冷却的一种冷却剂介质，被用于冷却的介质从一个装置(6)被引导至下一个装置中，并且该冷却剂介质在每个装置(6)中进一步加热。
文档编号B29C47/88GK101835592SQ200880112654
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月17日 优先权日2007年10月23日
发明者E·泽纳尔 申请人:辛辛那提挤塑有限公司