绝热的熔体加工装置及其熔融加工的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]由于向挤压机(extruder，压出机)的热传递的效率低，所以在受热的情况下挤压聚合物材料需要相当大的功率。该低效率部分地是由于外部金属加热器和挤压机之间的低效率热接触。此外，热辐射至挤压机周围的区域而不是传递至挤压机的本体，从而造成向周围区域的热损失，这导致该区域的温度升高。因此由于诸如通过挤压机周围的强制空气或冷却空气对流而对该区域进行主动冷却，这导致该区域需要增加的功率耗损。此外，在足以驱动挤压机的热负载及其聚合内含物的温度下运行的暴露的加热器通常处于超过皮肤组织损伤阈值的温度下，该温度是大约52°C。为了避免皮肤与这样的加热器直接接触，将金属盖放置在挤压机和加热器上方。金属盖与加热器隔开;然而，金属盖由从加热器发射的红外辐射加热，这使得该盖在挤出期间也达到相当高的温度。
[0002]另外，因为加热器具有与挤压机的不均匀的热接触，所以会出现热的热点，并且挤压机的某些部件会受到热损伤。此外，挤压出的聚合物产品由于热点会受到不需要的化学或物理特性变化的影响。
[0003]在本领域中总是欢迎用于控制挤压过程的改善的加热过程和设备。
【发明内容】
[0004]以上所述的特征和其他特征通过以下附图和详细描述进行举例说明。
[0005]本发明公开一种绝热的(thermally insulated)恪体加工装置(melt processor,熔融处理器)，包括:筒体；以及加热器，该加热器布置在筒体上并且包括:绝缘材料，与筒体的表面接触；以及加热构件，布置在绝缘材料中并且被配置为响应流经加热构件的电流的传导而提供热量。
[0006]本发明另外公开一种用于熔融加工聚合物的系统，该系统包括:绝热的熔体加工装置；以及控制器，电连接至加热构件。
[0007]本发明另外公开一种用于减少在熔融加工聚合物期间的功率消耗的方法，该方法包括:将聚合物布置在绝热的熔体加工装置中，其中绝热的熔体加工装置进一步包括布置在筒体中的螺旋构件;使电流流经加热构件以加热筒体;通过使螺旋构件旋转而将力施加至聚合物;并且熔化聚合物，其中，根据达到有效熔化聚合物的温度所需的流经加热构件的电流的量，利用流经加热构件的电流加热筒体的效率是大于或等于70%。
[0008]附图的简要说明
[0009]现在参考附图，其中同样的元件以同样的方式进行编号:
[0010]图1是熔体加工装置的筒体的照片；
[0011]图2示出熔体加工装置的筒体的侧视图；
[0012]图3示出绝热的熔体加工装置的横截面；
[0013]图4示出加热器的横向横截面；
[0014]图5示出在图3中示出的加热器的纵向横截面；
[0015]图6不出加热器的横向横截面；
[0016]图7和图8示出用于熔体加工装置的加热器的立体图；
[0017]图9示出加热器和法兰盖的立体图；
[0018]图10和图11示出法兰盖的立体图；
[0019]图12是用于熔融加工的系统的框图；
[0020]图13是绝热的熔体加工装置的照片；
[0021]图14是在图13中示出的绝热的熔体加工装置的照片的部分的放大图；
[0022]图15是绝热的熔体加工装置的熔体过滤器部分的照片；以及
[0023]图16是布置在熔体加工装置的筒体上的金属加热器的照片。
【具体实施方式】
[0024]本文中通过范例而不是限制来呈现详细说明。
[0025]已经发现绝热的熔体加工装置具有一些有利的特性。一种建立熔体加工装置的基础筒体和表面外部之间的明显的温差的加热器，致使减少用于熔融加工聚合物的冷却需求和总操作费用。另外，不存在热点，沿着筒体产生均匀的温度。此外，与金属加热器相比功率消耗显著地减少。此外，本文中的加热器是柔性的(flexible)、重量轻的、并且可容易地配置为各种筒体形状。
[0026]根据实例，绝热的熔体加工装置可以包括筒体和布置在筒体上的加热器。加热器可以包括与筒体的表面接触的绝缘材料和布置在绝缘材料中的加热构件，并且被配置为响应流经加热构件的电流的传导而提供热量。
[0027]如图1所示，熔体加工装置的筒体10包括重复的接头部分19。每个接头19具有介于组成一对法兰18的第一法兰14和第二法兰16之间的管12。在一些熔体加工装置中，代替重复的接头19，筒体包括具有或没有法兰(14，16)的单个管12。法兰14，16可以，例如，通过焊接而附接至管12，使得它们在物理上附接至管12。接头19可以连接至彼此使得相邻的接头19的法兰接触。紧固件，例如，螺栓与螺母，可以横穿相邻接头19的邻接法兰而施加力以便筒体10可以是连续本体。支柱20可以将筒体10悬置在地板以上并且将调整筒体10的竖直高度以使其与其他设备接触，诸如聚合物进料来源、熔体过滤器、染料等。为了进一步说明，在图2中示出熔体加工装置的筒体10的侧视图。在此，筒体的长度被表示为图2中的“L”。
[0028]在实例中，如图3所示，绝热的熔体加工装置具有布置在一对法兰18之间的管12上的加热器40。法兰盖可以布置在邻接法兰14，16上，以及支撑体52布置在加热器40的外表面上以提供对管12上的加热器40的支撑。图4和图5分别示出在横向截面和纵向截面上的加热器40的更多细节。在加热器40中，加热构件44布置在绝缘材料42中。加热器40具有围绕将熔体加工装置的筒体插入其中的中空空间50的内表面46 ο外表面48是绝缘材料42的外边界。支撑体52可以布置在绝缘材料42的与筒体10相反的外表面48上。支撑体防止加热器40和筒体10之间的间隙。电导线54可以电连接至加热构件44，并且电连接器56可以布置在电导线54的末端。电连接器56可以连接至外部电力缆线以将电力经由电导线54传输至加热构件44 ο
[0029]加热构件44可以布置在绝缘材料42中，使得绝缘材料42具有在加热构件44和加热器的内表面46之间的第一厚度Tl。同样地，厚度Τ2存在于加热构件44与加热器40的外表面48之间。厚度Tl可以大于、小于或等于厚度Τ2。在实例中，厚度Tl小于厚度Τ2。在这个布置中，加热构件44相对靠近内表面46并且进一步远离加热器40的外表面48。因此，在加热构件44辐射热时的操作期间，加热器44的内表面46会比外表面48更热。厚度Tl与厚度T2的比例可以是，例如，从2:1至1:100，特别地，从1:1至1:10，并且更特别地，从1:2至1:4。
[0030]在一些示例性加热器中，加热器40包括布置在绝缘材料42上的外部层49，如图6所示。外部层49可以布置在绝缘材料42的整个外表面上，使得加热器44的外表面48完全是外部层49 ο可替换地，仅绝缘材料42的外表面的部分可以用外部层49覆盖，使得外表面48包括外部层49的部分和绝缘材料42的部分。
[0031]熔体加工装置的筒体的形状对于确定加热器的内表面的形状有用。有利地，本文中的加热器是柔性的并且符合筒体的形状。因此，不考虑筒体的形状，加热器的热量可以在加热器的内表面与管之间没有间隙的情况下接触筒体的管。尽管熔体加工装置的筒体示出为矩形，但筒体的示例性截面形状可以包括圆形、椭圆形、正方形、矩形、多边形等。根据实例，加热器的形状可以选择为对应于筒体的形状，以优化加热器和筒体之间的热接触。
[0032]图7和图8示出加热器的实例。在此，除上述特征之外，加热器可以包括，例如，索环58，电导线54布置在索环中以减轻电导线54的弯曲应力。另外，索环58可以相对于加热器40的外表面48机械地稳定电导线54，使得如果电导线54经受诸如猛拉或拖拉的拉力，电导线54不会容易地从加热器40移去或者与加热器40内部的加热构件(未示出)电断开。在图7中示出的加热器40具有四条边的矩形横截面。紧固件60可以布置在外表面48上，以便使加热器40紧密地配合在筒体上。可以考虑到加热器40的邻接壁可以在转角68处相遇并邻接。在一些构造中，这些壁是连续的一体件，使得沿着内表面46或