CN112566769A - 带有位于内部的冷却的挤出装置 - Google Patents

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Abstract

一种挤出装置(100),具有:用于把挤出物质供应到所述挤出装置(100)中的物质入口(110);沿着轴线(x)与所述物质入口(110)相对地布置的物质出口(120),用于把所述挤出物质从所述挤出装置(100)中排出;用于把所述挤出物质从所述物质入口(110)引导至所述物质出口(120)的物质管路系统(115);布置在所述轴线(x)上的且沿着所述轴线(x)可移动的主体(130),该主体穿过所述物质出口(120)并且经过构造,从而在所述主体(130)沿着所述轴线(x)移动时改变横截面,所述挤出物质经过该横截面从所述物质出口(120)被排出;沿着所述轴线(x)布置的驱动装置(140),用于使得所述主体(130)沿着所述轴线(x)移动;用于引导冷却剂的冷却管路系统(150)。在此,所述冷却管路系统(150)的第一部分(152)布置在所述主体(130)的内部,并且适合于沿着所述轴线(x)引导所述冷却剂,所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)适合于使得所述冷却剂离开所述轴线(x)从所述主体(130)输出并且围绕所述驱动装置(140)引导,所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)适合于使得所述冷却剂相对于所述轴线(x)倾斜地向外引导至所述冷却剂的排出部(160)中。与所述挤出物质的从所述物质入口(110)到所述物质出口(120)的流向相逆地,所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)与所述冷却管路系统(150)的第一部分(152)连接,并且所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)与所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)连接。

Description

带有位于内部的冷却的挤出装置
技术领域
本发明涉及一种带有位于内部的冷却的挤出装置,特别是存在可移动的主体的挤出装置,该主体可以为了挤出物的形成而移动,在该挤出装置中可以从内部用空气冷却挤出物。
背景技术
为了调整挤出物的形状,已知使用挤出机,其中,可移动的心轴或主体可以相对于挤出物的排出开口移动。由此特别是可以改变挤出的塑料管的壁厚和直径,而不必中断挤出物质输送经过挤出机。但在此存在如下困难:用于移动心轴和供应挤出物质的驱动件经过布置,从而在制造时不会产生缺陷。
当然应使得挤出物质的供应部与挤出物的排出开口位于一条直线上,以便防止挤出物质必须过于频繁地转向。这导致设备的高效运行,因为为了挤出,需要较小的压力,由此消耗较少的能量。此外,由于挤出物质或熔融物的滞留时间较短,改善了挤出物的质量,并且减少了挤出生产线的占地面积。
另一方面,心轴的移动通常同样通过驱动系来控制,该驱动系与挤出物质经过挤出机的路径处于一轴线。于是按照这种驱动方式,无法再与排出开口成一条直线地供应挤出物质,由此无法再实现上述优点。
附加地有利的是,可以在挤出物的内侧利用空气来冷却挤出物,因为这允许对挤出物更快速地予以后续处理。此外,对挤出物的内部冷却与从外面例如通过施加水进行的冷却一起,导致均匀的冷却,由此可以改善生产的产品的质量。
这种内部冷却例如可以通过把冷却剂比如空气引导经过心轴内部来进行。然而,为了确保高效地冷却挤出物,而不会使得模具中的尚待变形的挤出物质过于明显地冷却,冷却剂必须从挤出机的顶出侧馈入到心轴中。排出通常在模具的已经被设置用于驱动心轴或者供应挤出物质的区域中进行。
发明内容
本发明的目的因而是,提出一种允许供应挤出物质的挤出装置,其具有上述优点,利用该挤出装置可以在持续工作期间改变挤出物的形状,且能高效地冷却挤出物。
该目的通过独立权利要求的主题得以实现。有利的改进在从属权利要求中给出。
挤出装置可以具有:用于把挤出物质供应到挤出装置中的物质入口;沿着轴线与物质入口相对地布置的物质出口,用于把挤出物质从挤出装置中排出;用于把挤出物质从物质入口引导至物质出口的物质管路系统;布置在轴线上的且沿着轴线可移动的主体,该主体穿过物质出口并且经过构造,从而在主体沿着轴线移动时改变横截面,挤出物质经过该横截面从物质出口被排出;沿着轴线布置的驱动装置,用于使得主体沿着轴线移动;用于引导冷却剂的冷却管路系统。在此,冷却管路系统的第一部分布置在主体的内部,并且适合于沿着轴线引导冷却剂,冷却管路系统的第二部分适合于使得冷却剂离开轴线从主体输出并且围绕驱动装置引导,冷却管路系统的第三部分适合于使得冷却剂相对于轴线倾斜地向外引导至冷却剂的排出部中。与挤出物质的从物质入口到物质出口的流向相逆地,冷却管路系统的第二部分与冷却管路系统的第一部分连接,冷却管路系统的第三部分与冷却管路系统的第二部分连接。
在挤出装置中,挤出物质因而从物质入口被引导至物质出口,它们处于一条轴线上。同样位于该轴线上的是主体或心轴,其在物质出口中的位置决定了排出的挤出物的形状,特别是壁厚。通过这种布置,挤出装置被紧凑地设计,并且挤出物质尽快地被输送经过挤出装置,而没有不必要的转向和压力损失,由此可以节省能量和改善生产质量。此外,可以通过主体的移动来改变挤出物的形状,而并不中断挤出物质的输送。
挤出装置可以与挤出物质的流向相逆地被冷却剂流过。该冷却剂从挤出物的排出侧被引入到主体中,或者被吸入其中。冷却剂因而在其进入主体中并且在这种情况下将主体冷却之前,流经从挤出装置中已经排出的挤出物。冷却剂在此可以是气态的。例如,可以采用空气作为冷却剂。替代地,冷却剂也可以与挤出物质的流向同向地被引导。
当冷却剂在主体内部已被输送到挤出装置内部之后,冷却剂径向向外地例如与主体的移动轴线垂直地被引导。这样是为了能够实现随后经过驱动装置,该驱动装置同样布置在主体的移动轴线上,以便驱动该主体。在挤出装置的入口区域中,即在物质入口所在的挤出装置前侧,冷却剂倾斜地向外导出,即例如相对于主体的移动轴线形成30°、45°或60°的角度。冷却剂然后可以在挤出装置的前侧离开,并且在排出部中从挤出装置排出。
这允许高效地冷却挤出物,尽管如此,却能提供可移动的主体和轴向地布置的挤出物质供应部。
驱动装置在此可以采用不同的方式来设计,只要保证不妨碍沿着轴线进行的对挤出物质的供应。
驱动装置可以包括位于轴线上的轴,该轴在一端与主体连接,从而该主体在轴旋转时沿着轴线移动。此外,轴可以在其另一端通过至少一个万向节或齿轮与驱动轴连接,该驱动轴相对于轴线倾斜地向外伸展。
主体的移动因而机械地通过轴系统来产生。外部的驱动轴在此由位于挤出装置外部的发动机予以驱动。通过设置万向节(万向轴)或锥形齿轮或冠状齿轮,驱动轴的转动传递至驱动装置的相对于驱动轴倾斜的轴。驱动装置的这个轴与主体、物质入口和物质出口处于一轴线上。通过位于内部的轴的转动,因而可以例如通过心轴形地设计轴与主体的连接部而轻易地实现使得主体沿着轴线移动,该连接部负责使得主体在轴旋转时拧到该轴上或者从该轴拧下。同时,通过倾斜地布置驱动轴,避免了用于驱动轴的发动机位于物质入口的区域中。因而通过简单的构造可以实现同时冷却挤出物,改变挤出物的形状,尽量无损失地供应挤出物质。
替代地,驱动装置可以具有用于电动地、气动地或液压地移动主体的机构,和/或适合于通过缆索牵引或链条传动来移动主体。即使对于处在挤出装置内部的电动机或者气动的或液压的装置,引入的电导线或者引导液压液体或气体的管路也可以经过布置,从而不会出现有损于对挤出物质的轴向供应。同样的情况适用于通过缆索牵引或链条传动来使得机械的传动部转向。
冷却管路系统可以适合于在第二部分中和/或在第三部分中相对于轴线对称地向外引导冷却剂。通过对称地引导冷却剂,可以减小作用于挤出装置的影响。
驱动装置和在驱动装置与主体之间的连接部可以布置在挤出装置的沿着轴线伸展的空腔中,开口可以从主体,特别是相对于轴线对称地,从冷却管路系统的布置在主体内部的第一部分伸展到空腔中,其中,冷却管路系统的第二部分包括这些开口和空腔。通过在挤出装置内部设置空腔,冷却剂从主体流入到该空腔中,冷却剂可以按简单的方式围绕布置在空腔内的驱动装置引导。由此可以节省用于管路的材料。此外,同时可以实现对驱动装置的冷却,而无需额外的冷却链。
冷却管路系统的第三部分可以包括多个引导管,在空腔的沿着轴线同驱动装置与主体之间的连接部相对的一端,这些引导管与空腔连接,并且特别是参照轴线对称地倾斜向外地伸展。冷却剂因而按简单的方式从空腔被供应给排出部,而不会与沿着轴线供应挤出物质相干涉。
冷却管路系统可以适合于引导空气。通过采用空气作为冷却剂,可以按照成本低廉的且保护环境的方式进行冷却。
挤出装置可以适合于制造塑料管,也就是说,在物质出口中由主体裸露出来的横截面是环形的。在相应地例如锥形地设计主体的端部区域时,于是可以通过主体的移动来调节环的厚度,进而调节挤出的塑料管的厚度,而无需暂停挤出。
用于借助如上面已介绍过的挤出装置来获取挤出物的方法包括:把挤出物质从物质入口引导至物质出口,用于产生挤出物;把冷却剂引入冷却管路系统的第一部分中,从那里引入冷却管路系统的第二部分中,从那里引入冷却管路系统的第三部分中,并从那里引入冷却剂的排出部中,以便冷却挤出物。通过这种方式可以制得高效地冷却的、进而可迅速地后续处理的挤出物。
附图说明
下面参照附图详述本发明。但如下说明只是示范性的。本发明的主题仅由权利要求的主题决定。
图1为挤出装置的示意图。
具体实施方式
图1中示意性地示出挤出装置100的横剖视图。所示挤出装置100是一种用来由挤出物质制造塑料管的装置。不言而喻,挤出装置100的下述工作原理也适用于产生其它挤出物的装置,只要这些装置的构造相应于权利要求的主题。
在图1所示的挤出装置100中,挤出物质从右边经由物质入口110供应,该物质入口如由现有技术已知。挤出物质然后沿着物质管路系统115被引导经过挤出装置100。如图1中所示,物质管路系统可以在多个管路通道中穿过挤出装置100,这些管路通道在某些区域中也可以包绕挤出装置100的整个圆周。
在图1中所示的挤出装置100的左端,挤出物质从物质出口120排出。物质出口120在此由挤出装置100中的开口形成,该开口的外尺寸决定了从挤出装置100排出的挤出物的外圆周。
为了产生具有位于内部的空腔的挤出物,比如塑料管,挤出装置100具有穿过物质出口120的主体130(也叫心轴)。挤出物质在其经过挤出装置100的路程的终点,即在物质出口120的壁与主体130之间受挤压地穿过,由此产生其最终形状。在图1中,由主体130在物质出口120中裸露出来的横截面是环形的。该挤出装置100由此适合于制造管。不言而喻,通过以其它方式设计物质出口120和主体130的穿过物质出口120的端部,也可以产生挤出物的其它的横截面造型。
为了能够在通过挤出装置100的物质管路系统115持续地输送挤出物质期间改变挤出物质经过物质出口120的通过面积,把主体130可移动地安置在挤出装置100中。于是例如在把主体130拉入挤出装置100中时(即当主体130在图1中向右移动时),主体130的锥形端部与物质出口120的同样锥形的壁之间的距离减小。由此可以减小挤出管的壁厚。通过反向移动,壁厚增大。
主体130为此沿着轴线x移动,在该轴线上也布置着物质入口110和物质出口120。这允许挤出物质以对称的方式引导经过物质管路系统115,由此避免在物质管路系统115中的压力损失或不均匀的物质分布或滞留时长。即如果物质入口110相对于轴线x布置成一个角度或者错位地布置,就需要挤出物质经过长度不等的路径或者较长的路径和转向而引至物质出口120,这可以通过轴向地布置物质入口110和物质出口120予以避免。
在挤出装置100的中间,即在主体130与物质入口110之间,布置了驱动装置140,该驱动装置用于使得主体130相对于物质出口130并且沿着轴线x轴向地移动。驱动装置140也布置在轴线x上,以便能够实现物质管路系统115的径向对称的构造。如图1中所示,物质管路系统115因而围绕布置在中央的轴线x上的构件:驱动装置140和主体130。
驱动装置140在此经过布置和设计,从而它并不妨碍把挤出物质经由同样布置在轴线x上的物质入口110供应至物质管路系统115。驱动装置140在此可以不同地设计。如下面详述,在图1中,驱动装置140是通过在外面布置在挤出装置100上或者布置于其外部的发动机驱动的万向轴。但驱动装置140并不局限于这个例子。
例如,驱动装置140也可以是任何类型的电动的、液压的或气动的能够使得主体130沿着轴线x移动的驱动件。它例如可以是电动机与主轴的组合,其中,电动机驱动与主体130连接的主轴,从而该主轴使得主体130通过旋入其中和旋出而移动。替代地,也可以存在使得主体130按本已公知的方式移动的液压缸或气动缸。
用于这种驱动装置140的引线(即线缆或者引导液压液体或气体的管路)可以轻易地设置成使其既不妨碍轴向地布置物质入口110、驱动装置140、主体130和物质出口120,又不妨碍可能径向对称地设计物质管路系统115。
同样,主体130的移动也可以通过机械的力转向组件比如通过缆索牵引或链条传动从外部来实现。驱动装置140于是由这些力转向组件的与主体130连接的接头构成。力转向组件又适当地穿过挤出装置,从而不会出现有损于按希望地布置物质入口110、主体130、物质出口120和物质管路系统115。
但是,如图1中所示,对主体130的驱动也可以通过轴系统来进行,其方式为,驱动装置140的轴142通过与发动机180连接的驱动轴148予以驱动。
轴142在此以第一端144与主体130连接,从而轴142的旋转导致主体130的轴向移动。这种连接由现有技术已知。其例如是安置在轴142的端部144上的螺钉,该螺钉在相应的、设于主体130端部上的螺纹内伸展。由于轴142是固定不动的,轴142的旋转根据转向而定导致螺钉拧入螺纹中或者拧出,并由此使得主体130朝向轴移动到轴142上或者移动离开它。
轴142的与轴142的第一端144相对的端部146和驱动轴148连接,从而驱动轴148的转动传递到轴142上。为了能够实现有利地轴向地布置物质入口110、主体130和物质出口120,驱动轴148相对于轴线x倾斜地例如以20°~70°范围内的比如30°、45°或60°的角度向外伸展。在此,驱动轴148设置在如下区域中:在该区域内不会不利地有损于对物质管路系统115的所希望的引导,即特别是在挤出装置100的与物质入口110相邻的部分中,物质管路系统115在该部分内可以由多个单管路构成,这些单管路允许驱动轴148在它们之间穿过。
相对于轴线x倾斜地布置驱动轴148因而允许为主体130提供有待功率密集地、不易发故障地且成本低廉地设计的驱动件,而不会有损于有利地轴向地布置物质入口110、主体130和物质出口120。
如图1中所示,驱动轴148与轴142之间的连接可以通过一个或多个万向节来进行(万向轴)。但也可行的是,轴142和驱动轴148的相互对接的端部通过圆锥齿轮传动与锥齿轮和/或冠状齿轮连接。在这种情况下也可行的是,驱动轴148以介于0°和180°之间的任何角度布置,只要这不会有损于按所希望地布置挤出装置100的其余组件。
作为第三主要组件,除了实际上的挤出生产线和可移动的主体130及其驱动件外,挤出装置100还包括冷却管路系统150,利用该冷却管路系统可以把冷却剂优选冷却气体比如空气与挤出物质的流向相逆地引导经过主体130。在图1中用箭头190标出冷却剂流经挤出装置100。但替代地,冷却剂也可以与挤出物质的流向同向地经过冷却管路系统150。
如图1中所示,主体130的内腔适合于把从外面供应给挤出装置100的冷却剂导入挤出装置100的内部。为此,主体130具有相应的管路,或者中空地制造,也就是说,它只由壁构成,该壁的厚度足以经受住由挤出物质施加到主体130上的力。
冷却剂因而经由挤出物比如挤出管的内腔流入到主体130中。由此可行的是,挤出物在离开挤出装置100时不仅从外面冷却,而且从内部冷却。此外,也可以冷却主体130的布置在物质出口120中的端部,从而挤出物质在经过物质出口120时就已经被冷却,由此使得挤出物更快速地稳固且可后续处理。
主体130的内部区域因而相应于冷却管路系统150的第一部分152,在该第一部分中,冷却剂沿着轴线x引导,以便能够实现对挤出物的冷却。附加地,可以把套筒插入到主体130中,该套筒防止主体130被流经它的冷却剂冷却。
在冷却管路系统150的该第一部分152上,随后连接着第二部分154和第三部分156,它们用于把冷却剂经由挤出装置100供应给冷却剂的排出部160,而不会有损于按希望地布置挤出装置100的其余组件。特别是不应有损于有利地轴向地布置物质入口110、主体130和物质出口120。
在冷却管路系统150的第二部分154中,冷却剂首先例如径向地离开轴线x向外引导,以便它在此经过驱动装置140。这是必需的是,因为主体130有利地可沿着轴线x移动导致驱动装置140或至少其一些部分也布置在轴线x上。
图1中示出冷却管路系统150的第二部分154的在结构上特别简单的设计。在此,冷却剂从布置在主体130的位于内部的端部中的开口135,优选径向对称地和/或垂直于轴线x地,从主体130排出到空腔170中,该空腔位于挤出装置100的中央区域内。在该空腔170中,驱动装置140位于适合于此的保持装置上。例如,单独通过与主体130和与稳固地安置的驱动轴148的连接,轴142可以保持在空腔170中。在需要时,特别是在按其它方式设计驱动装置情况下,也可以存在其它的原则上由现有技术已知的用于把驱动装置140支撑在空腔170中的机构。这例如可以是通过拉杆固定的球轴承,或者是用于固定式发动机的简单的拉杆。
冷却剂因而可以在从主体130的开口135排出之后经由空腔170进一步朝向物质入口110流动。在此,例如也可以对布置在空腔170中的驱动装置140进行冷却。但替代地,冷却剂也可以经由管路等经过驱动装置140。这虽然对挤出装置100的各个组件的布置提出了较大的要求,并导致耗用更多的材料,但例如可以有利于冷却管路系统150的密封性。
在冷却管路系统150的第二部分154上连接着冷却管路系统150的第三部分156。在这个第三部分156—其已经位于物质入口110和物质管路系统115的离开该物质入口的部分的附近—中,冷却剂优选径向对称地离开轴线x倾斜地例如以20°和70°之间范围内的比如30°、45°或60°的角度向外引导。这允许冷却剂在轴向地布置的物质入口110的旁侧,从挤出装置100中排出并馈入到排出部160中。
因而可以实现把用于挤出物和主体130的内部冷却的冷却剂引导经过整个挤出装置100,而不会有损于有利地布置挤出线和可移动的主体130。
如图1中所示,冷却管路系统150的第三部分156可以由多个优选径向对称地布置的引导管158构成,这些引导管从空腔170伸入到排出部160的排出管中,该排出管围绕物质入口110布置。这允许有效地排出冷却剂。
利用挤出装置100因而可以通过把挤出物质从物质入口110引导至物质出口120,在与可移动的主体130的配合下,产生挤出物,该挤出物的形状可以在挤出期间通过移动主体130予以改变。同时,通过与挤出流向相逆地或同向地流经挤出装置100特别是主体130,可以为挤出物提供内部冷却。通过使得对用于移动主体130的驱动系的布置适配于对物质入口110、主体130和物质出口120的有利的轴向布置,以及通过使得冷却剂的流动路径离开轴线x逐渐地扩展,可以实现此点,而不会在把挤出物质输送经过挤出装置100方面产生缺点。
附图标记清单
100 挤出装置
110 物质入口
115 物质管路系统
120 物质出口
130 主体
135 主体上的开口
140 驱动装置
142 轴
144 轴的一端
146 轴的另一端
148 驱动轴
150 冷却管路系统
152 冷却管路系统的第一部分
154 冷却管路系统的第二部分
156 冷却管路系统的第三部分
160 排出部
170 空腔
180 发动机
190 冷却剂的流动路径
x 轴线

Claims (9)

1.一种挤出装置(100),具有:
用于把挤出物质供应到所述挤出装置(100)中的物质入口(110);
沿着轴线(x)与所述物质入口(110)相对地布置的物质出口(120),用于把所述挤出物质从所述挤出装置(100)中排出;
用于把所述挤出物质从所述物质入口(110)引导至所述物质出口(120)的物质管路系统(115);
布置在所述轴线(x)上的且沿着所述轴线(x)可移动的主体(130),该主体穿过所述物质出口(120)并且经过构造,从而在所述主体(130)沿着所述轴线(x)移动时改变横截面,所述挤出物质经过该横截面从所述物质出口(120)被排出;
沿着所述轴线(x)布置的驱动装置(140),用于使得所述主体(130)沿着所述轴线(x)移动;
用于引导冷却剂的冷却管路系统(150),
其特征在于,
所述冷却管路系统(150)的第一部分(152)布置在所述主体(130)的内部,并且适合于沿着所述轴线(x)引导所述冷却剂;
所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)适合于使得所述冷却剂离开所述轴线(x)从所述主体(130)输出并且围绕所述驱动装置(140)引导;
所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)适合于使得所述冷却剂相对于所述轴线(x)倾斜地向外引导至所述冷却剂的排出部(160)中;
与所述挤出物质的从所述物质入口(110)到所述物质出口(120)的流向相逆地,所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)与所述冷却管路系统(150)的第一部分(152)连接,并且所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)与所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)连接。
2.如权利要求1所述的挤出装置(100),其中:
所述驱动装置(140)包括位于所述轴线(x)上的轴(142),该轴在一端(144)与所述主体(130)连接,从而该主体在所述轴(142)旋转时沿着所述轴线(x)移动;
所述轴(142)在其另一端(146)通过至少一个万向节或齿轮与驱动轴(148)连接,该驱动轴相对于所述轴线(x)倾斜地向外伸展。
3.如权利要求1所述的挤出装置(100),其中:
所述驱动装置(140)具有用于电动地、气动地或液压地移动所述主体(130)的机构;和/或,
所述驱动装置(140)适合于通过缆索牵引或链条传动来移动所述主体(130)。
4.如前述权利要求中任一项所述的挤出装置(100),其中:
所述冷却管路系统(150)适合于在所述第二部分(154)中和/或在所述第三部分(156)中相对于所述轴线(x)对称地向外引导所述冷却剂。
5.如前述权利要求中任一项所述的挤出装置(100),其中:
所述驱动装置(140)和在所述驱动装置(140)与所述主体(130)之间的连接部布置在所述挤出装置(100)的沿着所述轴线(x)伸展的空腔(170)中;
开口(135)从所述主体(130),特别是相对于所述轴线对称地,从所述冷却管路系统(150)的布置在所述主体(130)内部的第一部分(152)伸展到所述空腔(160)中;
所述冷却管路系统的第二部分(154)包括所述开口(135)和所述空腔(170)。
6.如权利要求5所述的挤出装置(100),其中:
所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)包括多个引导管(158),在所述空腔(170)的沿着所述轴线(x)同驱动装置(140)与主体(130)之间的连接部相对的一端,所述引导管与所述空腔(170)连接,并且特别是参照所述轴线(x)对称地倾斜向外地伸展。
7.如前述权利要求中任一项所述的挤出装置(100),其中:
所述冷却管路系统(150)适合于引导空气。
8.如前述权利要求中任一项所述的挤出装置(100),其中:
所述挤出装置(100)适合于制造塑料管。
9.一种用于借助根据前述权利要求中任一项所述的挤出装置(100)来获取挤出物的方法,包括:
把挤出物质从物质入口(110)引导至物质出口(120),用于产生挤出物;
把冷却剂引入冷却管路系统(150)的第一部分(152)中,从那里引入所述冷却管路系统(150)的第二部分(154)中,从那里引入所述冷却管路系统(150)的第三部分(156)中,并从那里引入所述冷却剂的排出部(160)中,以便冷却所述挤出物。
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