Охлаждаемое калибровочное устройство для установки экструзии пластмасс
Изобретение относится к калибровочным устройствам для установки экструзии пластмасс. Калибровочное устройство для установки экструзии пластмассы содержит наполняемый охлаждающей жидкостью корпус, через который перемещается профиль из пластмассы и при этом охлаждается охлаждающей жидкостью, калибровочную направляющую, через которую проходит профиль из пластмассы, подводящие и отводящие отверстия с присоединенными трубопроводами для охлаждающей жидкости. Уровень охлаждающей жидкости лежит выше верхней точки калибруемого профиля из пластмассы. Устройство также содержит наполненный воздухом объем, расположенный выше уровня отверстия для откачки воздуха, через который воздух удаляется с созданием разрежения относительно атмосферного давления Pu=Pa-ΔP в объеме выше уровня охлаждающей жидкости, свободном от охлаждающей жидкости и заполненном воздухом, где Pu - пониженное давление в калибровочном устройстве, Pa - атмосферное давление вне калибровочного устройства, ΔP - перепад давления, равный разности между этими давлениями, измеренные в единицах высоты столба охлаждающей жидкости. В устройстве отводящее отверстие для охлаждающей жидкости расположено на высоте уровня охлаждающей жидкости в стенке корпуса калибровочного устройства для обеспечения вытекания охлаждающей жидкости без дополнительного насоса, и присоединенный к отводящему отверстию отводящий трубопровод проходит, по существу, вертикально и заканчивается ниже уровня, соответствующего ΔP, в запасе охлаждающей жидкости, находящемся под атмосферным давлением, причем в отводящем трубопроводе перепад давления ΔP создает компактный столб охлаждающей жидкости с высотой h. Калибровочное устройство просто по конструкции и позволяет осуществить отвод охлаждающей жидкости без помощи насоса, что сократит энергопотребление. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение касается калибровочного устройства для установки экструзии пластмасс, состоящего из корпуса, заполняемого охлаждающей жидкостью, через который перемещается профиль из пластмассы, охлаждаемый при этом посредством охлаждающей жидкости, калибровочных направляющих, через которые насквозь проходит профиль из синтетического материала, системы циркуляции охлаждающей жидкости с подводящими и отводящими отверстиями, при этом уровень охлаждающей жидкости лежит выше верхней точки калибруемого профиля так, что над уровнем охлаждающей жидкости остается свободный от охлаждающей жидкости наполненный воздухом объем, при этом выше уровня охлаждающей жидкости расположено отверстие, через которое отсасывается воздух, создавая в объеме, заполненном воздухом выше уровня охлаждающей жидкости, разрежение относительно атмосферного давления:
Pu=Pa-ΔP,
где Pu - давление, создаваемое в калибровочном устройстве; Pa - атмосферное давление вне его; ΔP - перепад давления, соответственно, измеренные в единицах высоты столба охлаждающей жидкости.
Калибровка полого профиля из пластмассы, выдавливаемого из экструдера, проводится в охлаждаемых ваннах. Для калибровки полого профиля из пластмассы требуется разрежение. В случае полностью заполненных ванн профиль перемещается через охлаждающую жидкостью, полностью заполняющую корпус. В качестве охлаждающей жидкости применяется питьевая вода. Для циркуляции охлаждающей жидкости в этом случае требуется значительная мощность насоса, поскольку в большинстве калибровочных устройств одновременно прокачивают воздух и воду.
Из DE 19622419 известен способ и устройство для калибровки, в котором конвективные потоки по возможности поддерживаются ламинарными, при этом не должно превышаться критическое число Рейнольдса.
Во-первых, сложно обеспечить предотвращение турбулентных потоков при наличии перемещающегося профиля и постоянных подводе и отводе охлаждающей жидкости. Во-вторых, разделение воздуха и воды не всегда является легким.
Исходя из вышеизложенного, ставится задача снижения энергопотребления калибровочным устройством для установки экструзии пластмасс за счет того, что снижается мощность насоса без необходимости применения сложных устройств управления для предотвращения турбулентных потоков.
Эта задача решается при использовании калибровочного устройства вышеназванного типа, в котором отводящее отверстие для охлаждающей жидкости расположено в одной из стенок корпуса калибровочного устройства на высоте уровня охлаждающей жидкости так, что охлаждающая жидкость может вытекать без дополнительного насоса и что присоединяемый к этому отверстию отводящий трубопровод проходит, по существу, вертикально и заканчивается ниже уровня, соответственно перепаду давлений ΔP, в объеме охлаждающей жидкости, находящемся под атмосферным давлением, при этом в отводящем трубопроводе перепад давления ΔP создает компактный столб охлаждающей жидкости с высотой h.
Как известно, отводимая жидкость может улавливаться или вытекать в какой-либо бассейн, из которого вновь может забираться и через охлаждающий контур вновь подаваться в корпус калибровочного устройства.
Устройство согласно изобретению устроено по принципу сифона или барометра. Так как в объеме над уровнем охлаждающей жидкости создается разрежение относительно внешнего давления, столб жидкости внутри отводящего трубопровода образует как затвор, так и приемный резервуар, который вновь и вновь пополняется охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость вытекает в область вне калибровочного устройства, лежащую ниже уровня охлаждающей жидкости. При этом используется то, что разрежение в корпусе ограничено и поддерживается на определенном максимальном уровне.
Отводящий трубопровод может, например, заканчиваться S-образно изогнутым сифоном, который имеет на пике верхнего колена вентиляционное отверстие.
Также возможно, чтобы отводящий трубопровод заканчивался в открытом бассейне или открытом желобе, при этом отверстие отводящего трубопровода должно быть расположено ниже зеркала охлаждающей жидкости в бассейне или желобе.
Преимущественно, что отводящий трубопровод охлаждающей жидкости со столбом является средством измерения разрежения, существующего над уровнем охлаждающей жидкости. Можно тогда отказаться от использования манометра, если отводящий трубопровод снабдить смотровым стеклом, расположенным над столбом жидкости.
В заключение, как уже указано выше, контактирующий с атмосферой запас охлаждающей жидкости может проводиться через замкнутый контур, теплообменник и насосный участок, заканчивающийся отверстием в корпусе калибровочного устройства, лежащим ниже уровня охлаждающей жидкости.
Расположение отводящего отверстия на высоте уровня охлаждающей жидкости дает дополнительную возможность размещения множества располагаемых друг над другом, закрываемых отводящих отверстий, которые могут применяться в зависимости от потребности в охлаждающей жидкости и высоты ее столба.
Отводящие отверстия или, по меньшей мере, одно отверстие для охлаждающей жидкости могут быть оснащены защищающими от перетекания краями с изменяемым по высоте положением, например заслонкой, высота которой может быть изменена.
Примеры выполнения изобретения объясняются далее при помощи чертежей. На чертежах показаны:
фиг.1 - схематичное изображение калибровочного устройства для установки экструзии пластмасс с жидкостным охлаждением;
фиг.2 - измененное изображение устройства по фиг.1 с некоторыми деталями;
фиг.3 - вторая форма выполнения, при которой отводящее отверстие выходит в бассейн.
На фиг.1 изображено калибровочное устройство 100, которое служит для жидкостной калибровки бесконечно экструдируемого, непрерывно подаваемого полого профиля 1 из пластмассы. Экструдируемый полый профиль 1 из пластмассы, который после экструзии в случае необходимости подавался через участок сухой калибровки, транспортируется от входа 3 к выходу 4 через корпус 5, заполненный охлаждающей жидкостью 2, охлаждается за счет конвективных потоков и с помощью калибровочных направляющих 6 и калибровочных отверстий 26 калибруется.
Уровень 20 охлаждающей жидкости 2 лежит выше верха калибруемого профиля 1 и установлен так, что остается свободный от жидкости, наполненный воздухом объем 21 выше уровня 20 охлаждающей жидкости 2. Над свободной поверхностью охлаждающей жидкости в корпусе 5 через отверстие для манометра 18 в крышке корпусе 5 с помощью манометра 10 может измеряться давление в объеме 21. Это давление меньше, чем атмосферное давление в окружающей среде. Разрежение поддерживается за счет отверстия 8 для откачки с присоединенным трубопроводом и воздушного насоса 9. Пониженное давление Pu отличается от давления Pа на величину перепада давления ΔP=Pa-Pu. Перепад давления может измеряться высотой водяного столба, при этом 1 см водяного столба или столба охлаждающей жидкости соответствует 1 мбар. Давление должно поддерживаться довольно точно.
Данные перепады давления могут вместо манометра 10 фиксироваться также с помощью смотрового стекла 29, вставленного в отводящий трубопровод 11. В принципе, можно обойтись и без манометра.
Отводящее отверстие 10 для охлаждающей жидкости 2 выполнено в стенке 27 замкнутого корпуса 5 на высоте уровня 20 охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость 2 может вытекать в примыкающий к отводящему отверстию 10 отводящий трубопровод 11 без дополнительного насоса. Отводящий трубопровод 11 проходит, по существу, вертикально и заканчивается ниже уровня, соответствующего перепаду давления ΔP в запасе 12 охлаждающей жидкости, находящейся под атмосферным давлением в изгибах отводящего трубопровода, при этом в отводящем трубопроводе 11 образуется компактный столб жидкости 24 с зеркалом жидкости 24', высота которой h согласно принципу барометра соответствует перепаду давления ΔP.
В предложенном примере выполнения отводящий трубопровод 11 заканчивается S-образно изогнутым сифоном 13, который сначала от самой нижней точки изогнут наверх и на пике верхнего колена 14 имеет открытое в атмосферу вентиляционное отверстие 15, через которое не вытекает жидкость.
Фиг.2 показывает в несколько увеличенном масштабе, что от отводящего отверстия 10 начинается отводящий трубопровод 11. Показанная клеткой охлаждающая жидкость 2 течет в него и образует в сифоне 13 барьер от атмосферы. За счет соответствующего расположения вентиляционного отверстия 15 образуется названный столб 24 охлаждающей жидкости. Жидкость вытекает из конца S-образно изогнутого сифона 13.
Система отвода воды калибровочного устройства может иметь такой вид, что отводящий трубопровод 11', как показано на фиг.3, заканчивается не как сифон, а выходит в открытый бассейн 30, заполненный охлаждающей жидкостью до высоты 31. Здесь создается эффект барометра. В отводящем трубопроводе 11 есть столб охлаждающей жидкости 24 с зеркалом жидкости 24'.
Находящаяся на выходе сифона или в заборном трубопроводе 32 бассейна 30 охлаждающая жидкость циркулирует по трубопроводу 16 за счет откачивающего насоса 17. Нагретая охлаждающая жидкость охлаждается внешним охладителем 22 и вновь впускается в корпус 5 через впускное отверстие 23 вблизи выхода 4 профиля.
Так как при использовании охлаждающей жидкости (питьевой воды) речь идет, в основном, об однофазной системе, то производительность насоса в этом случае значительно меньше, чем при перемещении двух фаз, при большой доле совместно прокачиваемого воздуха.
Как следует понимать, выпуск охлаждающей жидкости, то есть отводящее отверстие 10, может размещаться как на боковой, так и на торцевой стороне корпуса 5. Охлаждающая жидкость в данном примере выполнения движется в противотоке к профилю 1 из пластмассы, но они могут двигаться и в одном направлении.
Далее из фиг.3 явствует, что несколько отводящих отверстий 10, 10', 10" могут быть расположены одно над другим, при этом речь идет о запираемых отводящих отверстиях для охлаждающей жидкости. В зависимости от необходимого уровня охлаждающей жидкости может выбираться различная высота отводящего отверстия.
Также возможно (фиг.2) выполнение отводящего отверстия 10 для охлаждающей жидкости с возможностью регулирования по высоте за счет положения защищающего от перетекания края 33 отверстия путем перемещения по высоте запирающей заслонки 34.
Длина вертикального участка отводящего трубопровода должна быть настроена на перепад давления ΔP от 10 до 80 мбар, так что получается столб охлаждающей жидкости от 10 до 80 см, это означает, что отводящий трубопровод должен иметь длину примерно 80 см, если ожидается экстремальная величина 80 мбар=ΔP.
Таким образом, создано новое калибровочное устройство с отводом охлаждающей жидкости без помощи насоса, имеющее значительное преимущество в экономии энергии по сравнению со снабженными обычными насосами калибровочными устройствами, используемыми для воздуха и воды.
1. Калибровочное устройство для установки экструзии пластмассы, содержащее наполняемый охлаждающей жидкостью (2) корпус (5), через который перемещается профиль (1) из пластмассы и при этом охлаждается охлаждающей жидкостью, калибровочную направляющую (6), через которую проходит профиль (1) из пластмассы, подводящие и отводящие отверстия (10, 23) с присоединенными трубопроводами для охлаждающей жидкости, при этом уровень (20) охлаждающей жидкости лежит выше верхней точки калибруемого профиля (1) из пластмассы и установлен так, что остается свободный от охлаждающей жидкости наполненный воздухом объем (21) выше уровня охлаждающей жидкости, расположенное выше уровня (20) охлаждающей жидкости отверстие (8) для откачки воздуха, через которое воздух удаляется с созданием разряжения относительно атмосферного давления Pu=Pa-ΔP в объеме выше уровня охлаждающей жидкости, свободном от охлаждающей жидкости и заполненном воздухом, при этом Pu - пониженное давление в калибровочном устройстве, Pa - атмосферное давление вне калибровочного устройства, ΔP - перепад давления, равный разности между этими давлениями, измеренные в единицах высоты столба охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что отводящее отверстие (10) для охлаждающей жидкости расположено на высоте уровня (20) охлаждающей жидкости в стенке (27) корпуса (5) калибровочного устройства для обеспечения вытекания охлаждающей жидкости без дополнительного насоса, и присоединенный к отводящему отверстию отводящий трубопровод (11) который проходит, по существу, вертикально и заканчивается ниже уровня, соответствующего ΔP, в запасе (12) охлаждающей жидкости, находящемся под атмосферным давлением, причем в отводящем трубопроводе (11) перепад давления ΔP создает компактный столб охлаждающей жидкости с высотой h.
2. Калибровочное устройство по п.1, отличающееся тем, что отводящий трубопровод заканчивается S-образно изогнутым сифоном (13), который на пике верхнего колена (14) имеет вентиляционное отверстие (15).
3. Калибровочное устройство по п.1, отличающееся тем, что отводящий трубопровод заканчивается в открытом бассейне (30) или открытом желобе, причем отверстие отводящего трубопровода лежит ниже уровня зеркала (31) охлаждающей жидкости в бассейне или желобе.
4. Калибровочное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что отводящий трубопровод снабжен смотровым стеклом (29), расположенным над столбом жидкости.
5. Калибровочное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что находящийся под атмосферным давлением запас охлаждающей жидкости перемещается по замкнутому контуру, состоящему из теплообменника (охладителя (22)) и насосного участка, который заканчивается впускным отверстием (23) для охлаждающей жидкости в корпусе под уровнем охлаждающей жидкости в нем.
6. Калибровочное устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что несколько закрывающихся отводящих отверстий (10, 10', 10'') для охлаждающей жидкости выполнены в стенке корпуса друг над другом.
7. Калибровочное устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что отводящие отверстия или по меньшей мере одно отводящее отверстие для охлаждающей жидкости снабжены защищающими от перетекания краями (33), выполненными с возможностью установки высоты.
8. Калибровочное устройство по п.7, отличающееся тем, что отводящие отверстия или по меньшей мере одно отводящее отверстие для охлаждающей жидкости снабжены перемещаемой по высоте запирающей заслонкой (34).
9. Калибровочное устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что длина вертикального участка отводящего трубопровода рассчитана на перепад давления ΔP от 10 до 80 мбар, что соответствует столбу охлаждающей жидкости от 10 до 80 см, то есть минимальная длина отводящего трубопровода составляет 80 см.
