一种管道冷却装置的制作方法

本发明涉及挤出管道冷却技术领域，更具体地，涉及一种管道冷却装置。

背景技术：

管道在生产过程中通常采用加热、挤出、冷却成型，其中冷却成型是非常重要的环节。目前常用的冷却方式是在管道挤出口处设置一个冷水管，直接采用喷淋冷水进行冷却，或者在冷水管的出口利用抹布分散水流，让水流能够更大面积的喷淋在管道上，但这种方式一方面是用水量较多，另一方面是管道冷却不均匀，容易降低管道的质量。另一种常用的方式是在挤出口的外周环绕设置一个冷却部件，包围挤出口，但是这种方式的冷却速度较慢，同样无法很好的达到冷却效果。

为了让管道能均匀、快速的冷却，专利201610679407.0提供了一种熔融挤出机的全方位冷却装置，其包含有一个环形通道，在环形通道的内侧圆周均匀的分布了喷管，多个喷管可以同时喷出冷却介质，以保证管道的均匀冷却。相较于直接喷淋冷水或者挤出口的外周环绕设置冷却部件进行冷却，该专利提供的冷却装置的确能够让管道冷却的均匀一些，但是该环形通道的直径是不变的，即环形通道的粗细是相同的，还设置有2个进气/水口，这样在靠近进气/水口位置的喷柱中水压是大于远离进气/水口位置的喷柱，而且喷柱的直径大小自进气/水口处其依次增加，如此一来，则导致靠近进气/水口位置的喷柱与远离进气/水口位置的喷柱中的水压差更大，靠近进气/水口位置的喷柱喷出的冷却介质的量和速率更快，靠近这些喷柱的管道位置冷却的更快，而远离进气/水口位置的喷柱喷出的冷却介质较少、喷出的速度也较慢，靠近这些喷柱的管道位置则冷却的较慢，从而导致管道冷却不均匀。此外，其冷却装置中喷柱的出口是呈喇叭状，这样将导致冷却介质喷出速率的降低，减低了管道冷却的速度。

因此，虽然专利201610679407.0提供的冷却装置橡胶与直接喷淋冷水或者挤出口的外周环绕设置冷却部件的方法能够较为均匀的冷却管道，但仍然存在不足，导致管道冷却效果降低，限制了其自身的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对专利201610679407.0提供的冷却装置中各喷柱喷出的冷却介质的量和速率不一致，且冷却介质喷出速率较低的缺陷和不足，提供一种管道冷却装置。为了保证所有的冷却介质喷出口喷出的冷却介质的量和速率都相同，本发明冷却装置的环形通道设有两个末端密封曲面，并只设置一个冷却介质的进入管，且其中进入管与两个末端密封曲面形成的间隙位置相对，环形通道的直径从进入管至末端密封曲面逐渐按比例缩小，以保证所有喷出口喷出的冷却介质的量和速率都一样，从而达到均匀冷却管道的效果，降低因冷热不均导致的周向应变和热应力，从而显著地改善管道的强度和刚度，同时也明显改善管道在纵向上的回缩率。此外，本发明还将喷出口设置成为锥形状，即喷出口的出口直径小于喷出口的进口直径，以增加冷却介质的流动速率，提高管道的冷却速率。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种管道冷却装置，包括进入管、环形通道和设置在环形通道内侧圆周表面的喷出口，所述环形通道设有两个末端密封曲面，所述进入管设置在环形通道的外侧圆周表面，且与两个末端密封曲面的位置相对，环形通道的直径从进入管至末端密封曲面逐渐均匀缩小。

通过将环形通道的直径从进入管至末端密封曲面逐渐均匀缩小，且环形通道设有两个末端密封曲面，这样就能保证冷却介质在流入环形通道之后，在环形通道中每一处的压力都是相同的，从而保证了冷却介质从每个喷出口中喷出的量和速率都是相同的，进而使得管道的冷却更加均匀。

优选地，所述末端密封曲面为半球面。将环形通道的两处末端设计成为特殊的曲面，是为了保证冷却介质进入环形通道后能回流到喷出口，而不导致紊流，也不会导致距离进入管距离不同的喷出口中冷却介质之间存在压力差，从而保证了每个喷出口喷出的冷却介质的量和速率都是相同的。

优选地，环形通道半径的缩小比率为0.05～0.3之间。半径均匀缩小的圆形管道或者环形通道，其半径的缩小比率方式为：管道或通道的开始端半径r始端与末端r末端的差值与r始端的比值，即。

设置这种缩小比例，就是为了使得水在运动过程中受半径缩小的影响最小，流动平稳，流速、水压能平稳变化。因为根据流体力学原理，流动截面缩小，速度必然增大，所以需要控制速度增大的变化率。通过此比例设置，能使得变化率恒定变化，从而使得不会因速度陡增或陡降而出现流动不平稳。

优选地，所述喷出口设有6个。

优选地，所述喷出口设置在环形通道的内侧圆周表面，相邻两个喷出口之中，最靠近末端密封曲面的两个相邻喷出口对称轴与环形通道圆心连线的夹角为68～80度，最靠近两个相邻喷出口对称轴与环形通道圆心连线的夹角为40～60度，其余相邻两个喷出口与环形通道圆心连线的夹角相等。

优选地，所述喷出口呈锥形，从进口端至出口端的直径均匀缩小，其缩小比率为0.05～0.3。当喷出口锥形（即为喇叭状）时，其出口端的直径是大于进口端的，则冷却介质进入喷出口后，其流动速率是越来越慢的，冷却介质喷出的速率将会降低，影响管道的冷却速率。而将喷出口设计成为锥形，使得出口端的直径小于进口端，那么冷却介质进入喷出口后，其流动速率则是越来越快的，冷却介质能够被快速的喷到管道上，即可加快管道的冷却速率。

优选地，所述进入管在远离环形通道一端还设有阀门。

优选地，所述进入管在远离环形通道的一端为螺纹接口或卡接口。

所述冷却装置安装有螺纹接口或卡接口，则便于与水龙头或者其他冷却介质存藏器的出口密封连接或拆卸，便于操作。同时在进入管上设有阀门便于随时控制冷却介质的流速。

优选地，两个末端密封曲面的顶点与环形通道圆心的连线夹角为5～18度。

本发明所述管道冷却装置适用于任何挤出管道在生产过程中的冷却成型过程，将管道冷却装置安装于管道挤出口处，并通过进入管与水龙头或其他冷却介质存藏器相连，并通过进入管上的阀门控制冷却介质流入环形管道的流速，在管道通过管道冷却装置前即开始喷淋冷却介质，则管道挤出后，冷却介质即可均匀的喷在管道上，保证管道快速且均匀的冷却。

优选地，所述管道冷却装置可一个或者多个同时使用。

优选地，所述管道冷却装置的进入管与水平面垂直，并位于管道的上方。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述环形通道设置成具有两个末端密封曲面和一个冷却介质的进入管，并将进入管设置在两个末端密封曲面形成的间隙相对的位置，其中环形通道的直径从进入管至末端密封曲面逐渐按比例缩小，从而保证了所有喷出口喷出的冷却介质的量和速率都一样，从而达到均匀冷却管道的效果，降低了因冷热不均导致的周向应变和热应力，从而显著地改善管道的强度和刚度，同时也明显改善管道在纵向上的回缩率。

进一步地，本发明还将喷出口设置成为锥形状，即喷出口的出口直径小于喷出口的进口直径，以增加冷却介质的流动速率，提高管道的冷却速率。

附图说明

图1为实施例1中冷却装置的结构立体示意图。

图2为实施例1中冷却装置的平面结构示意图。

图3为实施例1中冷却装置的结构立体示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1

一种管道冷却装置，其结构如图1所示，包括进入管1、环形通道2和设置在环形通道2内侧圆周表面的喷出口3，环形通道2设有两个末端密封曲面，进入管1设置在环形通道2的外侧圆周表面，与两个末端密封曲面的位置相对，环形通道2的直径从进入管1至末端密封曲面逐渐均匀缩小。

通过将环形通道2的直径从进入管1至末端密封曲面逐渐缩小，且环形通道2设有两个末端密封曲面，这样就能保证冷却介质在流入环形通道2之后，冷却介质在环形通道2中每一处的压力都是相同的，从而保证了冷却介质从每个喷出口3中喷出的量和速率都是相同的，进而使得管道的冷却更加均匀。

末端密封曲面为末端密封曲面为半球面。将环形通道2的两处末端设计成为特殊的曲面，是为了保证冷却介质进入环形通道2后能回流到喷出口3，而不导致紊流，也不会导致距离进入管距离不同的喷出口中冷却介质之间存在压力差，从而保证了每个喷出口喷出的冷却介质的量和速率都是相同的。

末端密封曲面的缩小比率为0.05～0.3之间。半径均匀缩小的圆形管道或者环形通道，其半径的缩小比率方式为：管道或通道的开始端半径r始端与末端r末端的差值与r始端的比值，即。设置这种缩小比例，就是为了使得水在运动过程中受缩小的影响最小，流动平稳，流速、水压能平稳变化。因为根据流体力学原理，流动截面缩小，速度必然增大，所以需要控制速度增大的变化率。通过此比例设置，能使得变化率恒定变化，从而使得不会因速度陡增或陡降而出现流动不平稳。

喷出口3设有6个，且6个喷出口3设置在环形通道2的内侧圆周表面，相邻两个喷出口3之中，最靠近末端密封曲面的两个相邻喷出口3对称轴与环形通道2圆心连线的夹角为68～80度，最靠近两个相邻喷出口3对称轴与环形通道2圆心连线的夹角为40～60度，其余相邻两个喷出口3与环形通道2圆心连线的夹角相等。

喷出口3呈锥形，从进口端至出口端的直径均匀缩小，其缩小比率为0.05～0.3。当喷出口锥形（即为喇叭状）时，其出口端的直径是大于进口端的，则冷却介质进入喷出口后，其流动速率是越来越慢的，冷却介质喷出的速率将会降低，影响管道的冷却速率。而将喷出口设计成为锥形，使得出口端的直径小于进口端，那么冷却介质进入喷出口后，其流动速率则是越来越快的，冷却介质能够被快速的喷到管道上，即可加快管道的冷却速率。

进入管1在远离形通道2一端还设有阀门21。

进入管1在远离形通道2的一端为螺纹接口或卡接口。

冷却装置安装有螺纹接口或卡接口，则便于与水龙头或者其他冷却介质存藏器的出口密封连接或拆卸，便于操作。同时在进入管1上设有阀门21便于随时控制冷却介质的流速。

2个末端密封曲面的顶点与环形通道2圆心的连线夹角为5～18度。

本实施例的管道冷却装置适用于任何挤出管道在生产过程中的冷却成型过程，将管道冷却装置安装于管道挤出口处，并通过进入管与水龙头或其他冷却介质存藏器相连，并通过进入管上的阀门控制冷却介质流入环形管道的流速，在管道通过管道冷却装置前即开始喷淋冷却介质，则管道挤出后，冷却介质即可均匀的喷在管道上，保证管道快速且均匀的冷却。

管道冷却装置可一个或者多个同时使用，在使用的过程中，为了避免冷却介质受到重力的影响，将管道冷却装置的进入管与水平面垂直，并位于管道的上方。如此，则可在使用的过程中，避免重力的影响，而保证冷却介质喷出的更为均匀。

本实施例将环形通道2设置成具有两个末端密封曲面，设置一个冷却介质的进入管1，并将进入管1设置在两个末端密封曲面形成的间隙相对的位置，且将环形通道2的直径从进入管至末端密封曲面逐渐按比例缩小，从而保证了所有喷出口3喷出的冷却介质的量和速率都一样，从而达到管道冷却均匀的效果，降低了因冷热不均导致的周向应变和热应力，从而显著地改善管道的强度和刚度，同时也明显改善了管道在纵向上的回缩率。

本实施例还将喷出口3设置成为锥形状，即喷出口的出口直径小于喷出口的进口直径，以增加冷却介质的流动速率，提高管道的冷却速率。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。