專利名稱：一種螺桿擠出機控溫機筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種螺桿擠出機機筒，具體涉及具有控溫通道結(jié)構(gòu)的機筒，特別
適用于大型螺桿擠出造粒機組溫控機筒。
技術(shù)背景 目前螺桿擠出機機筒普遍采用的加熱/冷卻方式主要有1、外置電加熱器加熱十 水冷卻方式，該方式機筒開設(shè)冷卻通道，采用水作為冷卻介質(zhì)，由于水汽化的影響，溫控范 圍和溫控精度都受到限制。2、外置電加熱器加熱+蒸汽冷卻方式，該方式采用高壓蒸汽作 為冷卻介質(zhì)，克服了水汽化的問題，但是必須配套高壓蒸汽供給站。3外置電加熱器加熱+ 導(dǎo)熱油冷卻方式，與第1和第2種方式相比，該方式不僅具有較高的溫控范圍和溫控精度， 而且適用性強，是中小型擠出機使用最多的加熱冷卻形式，在大型擠出造粒機組中也有使 用。但是，由于采用外置電加熱方式，擠出機筒內(nèi)外溫差較大，特別是對于大型擠出機筒，容 易造成機筒溫度分布不均勻，從而導(dǎo)致機筒變形，影響機組使用，因此該方式僅在螺桿直徑 小于320mm的大型造粒機組上有應(yīng)用的實例。 中國專利(200810011909. 1)公開了一種具有同層布置的雙通道機筒，如圖1所 示，該機筒在橫截面的同一徑向?qū)用嫔?，交替間隔開設(shè)有兩組導(dǎo)熱介質(zhì)軸向通道，分別為加 熱介質(zhì)流道和冷卻介質(zhì)流道，加熱和冷卻在機筒內(nèi)進行，避免內(nèi)外溫差過大，但是該同層布 置的雙通道機筒，對于大型擠出機的機筒的溫控仍存在以下缺陷A、由于冷、熱流道同層交 替布置，造成交替處局部溫差過大，特別是機筒端面焊接處，容易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力變形，從 而導(dǎo)致焊接開裂；B、同層布置，受到空間布局限制，難以實現(xiàn)通道的并聯(lián)連通，造成導(dǎo)熱介 質(zhì)與機筒之間的接觸傳熱面積小，溫度控制靈敏度低；C、該機筒上安裝的溫度傳感器，只能 測量機筒內(nèi)流道附近表面溫度，機筒外層溫度得不到有效控制，造成能量浪費。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決大型擠出機機筒的溫度控制問題，提出一種具有雙層布置雙通 道結(jié)構(gòu)的機筒，可以減小機筒內(nèi)外及冷熱交替的局部溫差，使整個機筒溫度分布均勻，而且 局部不產(chǎn)生過大應(yīng)力，有效地增加導(dǎo)熱介質(zhì)與機筒之間的接觸傳熱面積，提高熱交換效率。 本實用新型提出的機筒具有雙層布置的雙通道結(jié)構(gòu)，即在機筒橫截面的兩個不 同的徑向?qū)用嫔?，分兩層開設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)流道，外層流道沿機筒周向開設(shè)，內(nèi)層流道沿機筒 軸向開設(shè)，同一種導(dǎo)熱介質(zhì)的流道采用并聯(lián)形式。 所述的流道之間采用并聯(lián)形式，是每層的流道分別采用兩條或多條流道并聯(lián)連 通，使加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)分別流入一組并聯(lián)流道。 本實用新型的機筒上安裝有兩個溫度傳感器，分別控制機筒內(nèi)外層溫度。 機筒上安裝的兩個溫度傳感器，擠出機正常運轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)層傳感器測量機筒內(nèi) 表面處溫度，控制物料塑化質(zhì)量；外層傳感器測量機筒外層溫度，起到機筒溫度補償作用。 當(dāng)外界溫度變化影響機筒溫度時，外層流道將起到調(diào)節(jié)作用；當(dāng)物料流動變化影響機筒溫度時，內(nèi)層流道起到調(diào)節(jié)作用，以保證機筒溫度恒定。由此可以將機筒看成內(nèi)、外兩層，使得 機筒相對受控體積減少，可降低能量損耗。 所述流道中的導(dǎo)熱介質(zhì)優(yōu)選為導(dǎo)熱油。 正常加工時，擠出機的加熱/冷卻系統(tǒng)主要起到冷卻的作用，以導(dǎo)出機筒內(nèi)物料 黏性耗散生成的熱量。 發(fā)明效果本實用新型采用雙層布置的雙通道機筒，使得導(dǎo)熱介質(zhì)與機筒筒體之 間的接觸面積大大增加，不僅可以增大機筒加熱/冷卻系統(tǒng)的換熱面積、提高加熱效率，而 還改善了機筒溫度控制的敏感度。有限元計算還表明，當(dāng)采用16(TC冷油冷卻時，保證流道 入口壓力一致的前提下，本實用新型雙層布置的雙通道機筒溫度從210°C (機筒平均溫度) 降低到20(TC (機筒平均溫度)所需時間為26s，而同層布置的雙通道機筒所需時間為32s， 降溫時間減少12. 5%，可見雙層布置的雙通道機筒要比同層布置的雙通道機筒的控制靈敏 性明顯提高。 從機筒平均溫度20(TC時本實用新型雙層布置的雙通道機筒橫截面內(nèi)溫度分布情 況可見，采用雙層布置的流道結(jié)構(gòu)后，機筒內(nèi)溫度分布更加均勻，這樣可以減少由于溫度分 布不均所產(chǎn)生的溫度內(nèi)應(yīng)力，提高機筒安全系數(shù)和使用壽命。 本實用新型雙層布置的雙通道機筒在降溫時，內(nèi)層通道通入低溫導(dǎo)熱油，焊接堵 板僅與低溫導(dǎo)熱油接觸，不存在內(nèi)外溫差過大的現(xiàn)象，可降低由于熱應(yīng)力造成的焊縫開裂 的可能。 雙層布置的雙通道機筒上安裝有兩個溫度傳感器，可以分別控制內(nèi)外層溫度，實 現(xiàn)對機筒溫度調(diào)節(jié)和相互補償，控制物料塑化質(zhì)量，進而使得機筒相對受控體積減少，可降 低能量損耗。

圖1同層布置的雙通道機筒正面法蘭剖視圖 圖2本實用新型雙通道機筒橫向剖面圖 圖3本實用新型雙通道機筒軸向剖面圖B-B剖視圖 圖4本實用新型雙通道機筒內(nèi)層軸向流道展開圖 圖5本實用新型雙通道機筒外層周向流道展開圖A-A剖視
具體實施方式本實用新型中雙層布置的雙通道機筒結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，在機筒橫截面的兩個 不同的徑向?qū)用嫔?，分兩層開設(shè)有多條導(dǎo)熱介質(zhì)流道，外層流道沿機筒周向開設(shè)，內(nèi)層流道 沿機筒軸向開設(shè)，每層的流道之間采用并聯(lián)形式。內(nèi)層流道展開圖如圖4所示，采用的是兩 路并聯(lián)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱介質(zhì)由進油口流入管道26和25，然后順序流經(jīng)24和23、22和21 、20和 19、18和17、16和15、14和13、12和11、 10和9、8和7、6和5、4和3、2和l，最后通過出油 口流出管道。 外層流道展開圖如圖5所示，采用的是兩路并聯(lián)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱介質(zhì)由進油口流入流
道27和28，然后順序流經(jīng)29和30、31和32、33和34，最后通過出油口流出。 本實用新型機筒的溫度控制流程是機筒上安裝兩個溫度傳感器，內(nèi)層傳感器Tl
4測量機筒內(nèi)表面處溫度，外層傳感器T2測量機筒外層溫度。油路連通由兩個電磁換向閥VI 和V2控制，其中VI控制通入機筒流道的導(dǎo)熱介質(zhì)類型(冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì))，V2控制導(dǎo) 熱介質(zhì)究竟進入哪個機筒流道。管路上安裝溫度傳感器T3和T4，控制加熱器Hl、 H2以及 換熱器Sl的冷卻水控制閥V3的開閉，以控制導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度。導(dǎo)熱介質(zhì)流通具體控制方 案如下 1開車前預(yù)熱過程 換向閥VI至A端，換向閥V2至B位置，內(nèi)、外層通道同時開啟，泵Pl開啟，機筒通 入加熱介質(zhì)。 2開車前保溫過程 當(dāng)機筒外層溫度〈設(shè)定溫度，溫度傳感器T1發(fā)出信號，換向閥V1至A端，換向閥 V2至A端，外層通道開啟，泵Pl開啟，機筒通入加熱介質(zhì)。 當(dāng)機筒內(nèi)層溫度〈設(shè)定溫度，溫度傳感器T2發(fā)出信號，換向閥V1至A端，換向閥 V2至C端，內(nèi)層通道開啟，泵Pl開啟，機筒通入加熱介質(zhì)。 3正常加工過程中 當(dāng)機筒溫度>>設(shè)定溫度時，溫度傳感器T2發(fā)出信號，換向閥VI至B端，換向閥 V2至B位置，內(nèi)、外層通道同時開啟，泵Pl開啟，機筒通入冷卻介質(zhì)。 當(dāng)機筒溫度>設(shè)定溫度時，溫度傳感器T2發(fā)出信號，換向閥VI至B端，換向閥V2 至C位置，內(nèi)層通道開啟，泵Pl開啟，機筒通入冷卻介質(zhì)。 當(dāng)機筒溫度<<設(shè)定溫度時，溫度傳感器12發(fā)出信號，換向閥￥1至八端，換向閥 V2至B位置，內(nèi)、外層通道同時開啟，通入加熱介質(zhì)。 當(dāng)機筒溫度<設(shè)定溫度時，溫度傳感器T2發(fā)出信號，換向閥VI至A端，換向閥V2 至C位置，內(nèi)層通道開啟，通入加熱介質(zhì)。
權(quán)利要求一種螺桿擠出機控溫機筒，其特征在于，具有雙層布置的雙通道結(jié)構(gòu)，在機筒橫截面的兩個不同的徑向?qū)用嫔?，分兩層開設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)流道，外層流道沿機筒周向開設(shè)，內(nèi)層流道沿機筒軸向開設(shè)，同一種導(dǎo)熱介質(zhì)的流道采用并聯(lián)形式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿擠出機控溫機筒，其特征在于，流道之間采用并聯(lián)形式， 是兩條或多條流道并聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿擠出機控溫機筒，其特征在于，機筒上安裝有兩個溫度 傳感器，分別控制機筒內(nèi)外層溫度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺桿擠出機控溫機筒，其特征在于，通道中的導(dǎo)熱介質(zhì)是加 熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)。
專利摘要本實用新型提出了一種螺桿擠出機控溫機筒，該機筒具有雙層布置的雙通道結(jié)構(gòu)，在機筒橫截面的兩個不同的徑向?qū)用嫔?，分兩層開設(shè)有多條導(dǎo)熱介質(zhì)流道，外層流道沿機筒周向開設(shè)，內(nèi)層流道沿機筒軸向開設(shè)，每層的各流道之間采用并聯(lián)形式。內(nèi)外安裝兩個的溫度傳感器，分別測量機筒內(nèi)表面附近溫度和機筒外層溫度，通過邏輯控制程序控制機筒溫度，可以減小機筒內(nèi)外及冷熱交替的局部溫差，使整個機筒溫度控制均勻，而且局部不產(chǎn)生過大應(yīng)力，有效地增加導(dǎo)熱介質(zhì)與機筒之間的接觸傳熱面積，提高熱交換效率，改善機筒溫度控制系統(tǒng)的敏感性、降低能量損耗。本實用新型特別適合于大中型雙螺桿擠壓造粒機使用。
文檔編號B29C47/66GK201456376SQ20092010899
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者李翱, 畢超, 江波 申請人:北京化工大學(xué)