DE4200273C2 - Cooling device for continuously extruded plastic or rubber materials - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Kühlvorrichtung für fortlaufend stranggepreßte (extrudierte) Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe, bei der das stranggepreßte Gut in einer Kühlwasser aufnehmenden Kühlrinne geführt ist.The present invention is concerned with a Cooling device for continuously extruded (extruded) plastic or rubber materials in which the extruded material in a cooling water receiving Cooling channel is guided.
Üblicherweise werden stranggepreßte Werkstoffe, die bei Kabeln z. B. als Mantel oder Isoliermaterialien verwendet werden, aus denen aber auch Rohre oder Profile beliebiger Art bestehen können, in sogenannten Kühlrinnen von der Preß- oder Extrusionstemperatur auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Kühlrinnen entweder mit Wasser geflutet werden oder in den Kühlrinnen Sprühdüsen angeordnet sind, die auf diesem Wege das Kühlwasser an die Oberfläche des durchlaufenden Gutes heranbringen. Während man früher nach dem Kühlungsprozeß das erwärmte Wasser in die Kanalisation einleitete oder wieder dem Erdreich oder den Flüssen zuführte, verfügen modernere Anlagen über Rückkühleinrichtungen, die nach dem Verdunstungsprinzip arbeiten bzw. mit zentralen Kühlaggregaten ausgestattet sind. Um Schrumpfeffekte im oder am zu kühlenden Gut zu unterbinden, hat man auch schon das Kühlwasser in einzelnen Bereichen der Kühlstrecke unterschiedlich erwärmt, die Erwärmung erfolgte auf elektrischem Wege. Innerhalb der Kühlrinnen bekannter Bauart wird das stranggepreßte Gut über Rollen, Gleitbleche oder Profile geführt, die dann jeweils einzeln dem durchflaufenden Gut, beispielsweise dem Kabel oder dem Rohr, angepaßt werden müssen.Usually extruded materials that are Cables z. B. used as a jacket or insulating materials but also tubes or profiles of any kind Can exist in so-called cooling channels of the Pressing or extrusion temperature to room temperature cooled, the cooling troughs either with water be flooded or spray nozzles are arranged in the cooling channels, which in this way brings the cooling water to the surface of the Bring continuous good. While you used to after the cooling process the heated water in the Sewer discharged or back to the ground or the Rivers fed, have more modern facilities Recooling devices based on the principle of evaporation work or equipped with central cooling units are. To shrink effects in or on the goods to be cooled prevent, you already have the cooling water in different areas of the cooling section warmed, the heating was done by electrical means. Within the cooling troughs of known design, this will be extruded material over rollers, sliding plates or profiles led, which then individually the continuous Well adapted, for example to the cable or the pipe Need to become.
Nachteilig bei diesen bekannten Kühlsystemen ist der anlagenbedingte hohe Wasser- und Energieverbrauch, nachteilig ist aber auch, daß die Fertigungsqualität bei schwankenden Umgebungstemperaturen negativ beeinflußt wird.A disadvantage of these known cooling systems is that system-related high water and energy consumption, Another disadvantage is that the manufacturing quality at fluctuating ambient temperatures adversely affected becomes.
Bekannt ist auch bereits ein Verfahren (DE 36 23 257 C2) sowie eine Vorrichtung zum Abkühlen und Transportieren von Strängen aus thermoplastischem Material, wobei die Stränge auf ein Förderband abgelegt werden, das dann einschließlich der darauf abgelegten Stränge mit Wasser besprüht wird. Eine Kühlrinne, innerhalb der stranggepreßtes Gut abgekühlt wird, ist hierbei nicht vorgesehen.A method is also already known (DE 36 23 257 C2) and a device for cooling and transporting of strands of thermoplastic material, the Strands are placed on a conveyor belt, which then including the strands of water placed on it is sprayed. A cooling channel inside the extruded material is not cooled intended.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren (DE-AS 17 53 526) wird zur Herstellung von Rundstäben aus einem Polymermaterial dieses durch eine Lochscheibe hindurch zu Fäden gepreßt und diese Fäden dann anschließend wieder zu einem einheitlichen Gebilde kompaktiert. Vorgesehen ist nun, daß diese Kompaktierung mittels entsprechender Kalibrierdüsen mehrfach vorgenommen wird, wobei nach jedem Kalibriervorgang der Strang abgekühlt wird. DIese Vorgehensweise entspricht der Hintereinanderschaltung mehrerer Ver- oder Bearbeitungseinheiten mit anschließender Kühlung.In another known method (DE-AS 17 53 526) is used for the production of round bars from one Polymer material this through a perforated disc Threads pressed and then these threads again compacted into a single structure. Is provided now that this compacting by means of appropriate Calibration nozzles is made several times, whereby after the strand is cooled each time the calibration is carried out. This The procedure corresponds to the series connection several processing or processing units with subsequent cooling.
Ausgehend von diesen gängigen Kühlsystemen für das Abkühlen von extrudierten Werkstoffen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine den heutigen Qualitätsanforderungen entsprechende Kühleinrichtung zu schaffen, die zudem durch Einsparung von Energie und Herabsetzung des Kühlwasserbedarfes wirtschaftlich arbeitet. Based on these common cooling systems for the Cooling of extruded materials is the subject of the invention based on the task of today's Appropriate cooling device for quality requirements create that also by saving energy and Lowering the cooling water requirement economically is working.
Gelöst wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch, daß die durch die Kühlrinne vorgegebene Kühlstrecke in einzelne Kühlabschnitte unterteilt ist, von denen jeder in einer Teilkühlrinne Sprühdüsen für das Kühlwasser aufweist, wobei die Kühlwasserversorgung der einzelnen Kühlabschnitte von den jeweils benachbarten Kühlabschnitten getrennt und in sich geschlossen ist und die Kühlwassertemperaturen der einzelnen Kühlabschnitte unabhängig voneinander regelbar sind. Diese Unterteilung der Gesamtkühlstrecke in für sich einzeln steuer- oder regelbare einzelne Kühlabschnitte läßt eine optimale Anpassung der Kühlung an die gewünschte Produktqualität zu. Je nach äußeren Abmessungen, Werkstoffzusammensetzung sowie Eigenschaftsbild des fertigen Produktes können längs der Kühlstrecke unterschiedliche Kühlbedingungen geschaffen werden. Der kompakte Aufbau jeder Teilkühlstrecke ermöglicht eine gute Isolierung und größere Energieverluste werden vermieden.This object is achieved in the cooling device according to the invention mentioned at the outset by that the cooling section specified by the cooling channel in individual cooling sections is divided, each of which Spray nozzles for the cooling water in a partial cooling channel has, the cooling water supply of the individual Cooling sections from the neighboring ones Cooling sections are separate and self-contained and the cooling water temperatures of the individual cooling sections can be regulated independently of one another. This subdivision of the total cooling distance individually controlled or controllable individual cooling sections leaves an optimal Adaptation of the cooling to the desired product quality to. Depending on the external dimensions, material composition as well as property profile of the finished product Different cooling conditions along the cooling section be created. The compact structure of everyone Part cooling section allows good insulation and larger Energy losses are avoided.
Die Anlage nach der Erfindung arbeitet umweltfreundlich, an Energie wird erheblich eingespart und es müssen lediglich die durch Verdunstung verlorengehenden Wassermengen in einem solchen Kühlsystem ergänzt werden. The system according to the invention works in an environmentally friendly manner, energy is saved considerably and it only has to the amount of water lost through evaporation in such a cooling system.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Oberfläche des stranggepreßten Gutes, das beispielsweise ein elektrisches Kabel sein kann, intensiv gekühlt wird. Voraussetzung hierfür schaffen die nach einem weiteren Erfindungsgedanken am Umfang des stranggepreßten Gutes verteilt angeordneten Sprühdüsen. Die am Umfang verteilt angeordneten Sprühdüsen sorgen für eine ständige intensive Wärmeabfuhr vom stranggepreßten Gut, und die Wärmeabstrahlung behindernden Wasserfilme, die sich bei einer Führung des stranggepreßten Gutes in einer mit Wasser gefüllten Kühlrinne ergeben, sind von vornherein ausgeschlossen.It is essential for the invention that the surface of the extruded good, for example a electrical cable can be cooled intensively. The prerequisite for this is created after another Invention ideas on the scope of the extruded material distributed spray nozzles. The distributed around the scope arranged spray nozzles ensure a constant intensive heat dissipation from the extruded material, and the Heat radiation obstructing water films that can a guide of the extruded material in one with Water-filled cooling channel result from the outset locked out.
In der Kühlrinne selbst wird das zu kühlende Gut mit Hilfe von Rollen, Gleitblechen oder sonstigen Profilen geführt, die dem jeweiligen Durchmesser des stranggepreßten Gutes anzupassen sind, sofern man Beschädigungen an der Oberfläche des durchlaufenden Gutes vermeiden will. Hier schafft die Erfindung eine weitere Verbesserung, indem die Teilkühlrinnen einschließlich der Sprühdüsen sowie der Führung für das stranggepreßte Gut jede für sich höhenverstellbar sind. Damit ist von Teilabschnitt zu Teilabschnitt eine gleichmäßige Anpassung an die geometrischen Abmessungen des zu kühlenden Gutes möglich.The goods to be cooled are also stored in the cooling channel With the help of rollers, sliding plates or other profiles led to the respective diameter of the extruded goods are to be adapted, provided one Damage to the surface of the goods passing through want to avoid. Here the invention creates another Improvement by the partial cooling channels including the Spray nozzles and the guide for the extruded material each are individually adjustable in height. So that is from Section to section an even Adaptation to the geometric dimensions of the cooling good possible.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens ist jedem Einzelabschnitt ein Sensor zur Temperaturmessung der Oberfläche des Gutes zugeordnet. Wird, wie weiterhin vorgesehen, die Intensität der Kühlung in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des stranggepreßten Gutes gesteuert, dann kann die Temperatur des Kühlwassers über Temperaturregler optimal eingestellt werden.In continuation of the inventive concept is everyone Single section a sensor for measuring the temperature Assigned surface of the good. Will continue as before provided the intensity of cooling depending from the surface temperature of the extruded material controlled, then the temperature of the cooling water over Temperature controller can be set optimally.
Die jedem Einzelabschnitt zugeordnete Kühlwasserversorgung besteht vorteilhaft aus einem Kühlwasservorrat, einer Umwälzpumpe sowie einem Wärmetauscher. Die Einzelabschnitte der Kühlstrecke bilden demnach ein in sich geschlossenes System, lediglich an den Enden der Kühlrinne verdunstendes Kühlwasser muß ergänzt werden.The assigned to each section Cooling water supply advantageously consists of one Cooling water supply, a circulation pump and one Heat exchanger. The individual sections of the cooling section form a self-contained system, evaporating only at the ends of the cooling channel Cooling water must be added.
Verunreinigungen, die beim Strangpressen oder Extrudieren der Kunststoff- oder Gummiwerkstoffe in das Kühlwasser gelangen, werden durch jedem Kühlwasserversorgungssystem zugeordnete gesonderte Filtereinrichtungen ausgeschieden. Zweckmäßig sind diese Filtereinrichtungen großflächige, schnell auswechselbare Filter, die im zurückströmenden Kühlwasser angeordnet sind. Gegebenenfalls nachgeschaltete Feinfilter verhindern das Zusetzen der Sprühdüsen. Die zur Rückkühlung des Kühlwassers in den einzelnen in sich geschlossenen Kühlwasserversorgungssystemen angeordneten Wärmetauscher sind im Kühlwasserauffangbecken angeordnet, hierzu können bekannte Einrichtungen verwendet werden. Desgleichen ist es möglich, die bei der Rückführung der Temperatur des Kühlwassers gewonnene Energie zur Warmwasseraufbereitung oder Raumbeheizung zu nutzen. Auch diese Maßnahme trägt zur weiteren Verbesserung der Wärmebilanz der Kühlvorrichtung nach der Erfindung bei.Contamination that occurs during extrusion or extrusion the plastic or rubber materials in the cooling water get through any cooling water supply system assigned separate filter devices eliminated. These filter devices are expediently large, quickly replaceable filters that flow back Cooling water are arranged. Possibly downstream fine filters prevent clogging Spray nozzles. The for cooling the cooling water in the individual self-contained Cooling water supply systems arranged heat exchangers are arranged in the cooling water catchment basin known devices are used. The same is true it is possible, which when returning the temperature of the Cooling water energy for hot water preparation or to use space heating. This measure also bears to further improve the heat balance of the Cooling device according to the invention.
Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht jeder Einzelabschnitt der Kühlstrecke aus einem raumfest gelagerten Behälter 1 mit einem Kühlwasservorrat 2, einer Umwälzpumpe 3 für das Kühlwasser sowie einem Wärmetauscher 4. Zu jedem Einzelabschnitt der Kühlstrecke, der nach der Erfindung in kompakter Bauweise ausgeführt ist, gehört auch ein Kühlrinnenabschnitt 5. An der Stelle 6 ist der Kühlrinnenabschnitt 5 unterbrochen, das stranggepreßte oder extrudierte Produkt ist hier frei geführt, um die Möglichkeit zu geben, die Oberflächentemperatur des Produktes mittels des Sensors 7, der beispielsweise auf Infrarotbasis arbeitet, zu messen. Abgeschlossen nach außen ist der Kühlrinnenabschnitt durch einen nicht näher bezeichneten Deckel, der es gestattet, das stranggepreßte Gut von oben her in den Kühlrinnenabschnitt 5 einzuführen und auf die Führungen 8, die Rollen, Walzen, Profile oder Gleitbleche sein können, aufzulegen.As can be seen from FIG. 1, each individual section of the cooling section consists of a spatially fixed container 1 with a cooling water supply 2 , a circulating pump 3 for the cooling water and a heat exchanger 4 . A cooling channel section 5 also belongs to each individual section of the cooling section, which is of compact design according to the invention. At point 6 , the cooling channel section 5 is interrupted, the extruded or extruded product is guided freely here to give the possibility of measuring the surface temperature of the product by means of the sensor 7 , which works, for example, on an infrared basis. The cooling channel section is closed off from the outside by a cover, not specified, which allows the extruded material to be introduced into the cooling channel section 5 from above and placed on the guides 8 , which may be rollers, rollers, profiles or sliding plates.
Die Teilkühlrinne 5 ist höhenverstellbar gelagert, hierzu dienen die beidseitig des Behälters 1 angeordneten Verstelleinrichtungen 9 und 10, die z. B. von Hand bewegt für eine Bewegung der Teilkühlrinne 5 in Pfeilrichtung sorgen. Zweckmäßig kann es jedoch oft sein, diese Verstellung zur Anpassung der Führungen 8 an den jeweiligen Durchmesser des stranggepreßten oder extrudierten Gutes automatisch durchführen zu lassen und die Verstellhöhe in der einen oder anderen Richtung über ablesbare Mikrometer anzuzeigen.The partial cooling channel 5 is vertically adjustable, for this purpose the adjusting devices 9 and 10 arranged on both sides of the container 1 are used, which, for. B. moved by hand to ensure movement of the partial cooling channel 5 in the direction of the arrow. However, it can often be expedient to have this adjustment for adapting the guides 8 to the respective diameter of the extruded or extruded material carried out automatically and to indicate the adjustment height in one direction or the other via readable micrometers.
Die Umwälzpumpe 3 saugt über den Anschlußstutzen 11 das Kühlwasser aus dem Kühlwasservorrat 2 an und fördert es in die Spritzdüsen 12, von denen in der Fig. 2 innerhalb der Teilkühlrinne 5 vier am Umfang des stranggepreßten Gutes verteilt angeordnet sind. Das überschüssige vom stranggepreßten Gut erwärmte Kühlwasser wird an der Stelle 6 aus der Kühlrinne nach außen und zum Kühlwasservorrat zurückgeleitet. Hierzu durchströmt das überschüssige Kühlwasser zunächst einen Grobfilter 13, wird dann über den Wärmetauscher 4 geleitet und schließlich vor dem Rückfluß in den eigentlichen Wasservorrat 2 noch einmal über einen Feinfilter 14 geführt, der ebenso wie der Grobfilter 13 großflächig ausgeführt ist. Angeschlossen an den Wärmetauscher 4 ist eine Wärmepumpe 15, die geeignet ist, die im Wärmetauscher 4 aufgenommene Wärmemenge einer weiteren Nutzung zuzuführen.The circulating pump 3 sucks through the connection piece 11, the cooling water from the cooling water supply 2 and feeds it into the spray nozzles 12 of which are arranged distributed in the Fig. 2 within the sub-cooling channel 5, four on the circumference of the extruded material. The excess cooling water heated by the extruded material is conducted out of the cooling channel to the outside at 6 and returned to the cooling water supply. For this purpose, the excess cooling water first flows through a coarse filter 13 , is then passed over the heat exchanger 4 and finally, before flowing back into the actual water supply 2 , again through a fine filter 14 , which, like the coarse filter 13, is of large area. Connected to the heat exchanger 4 is a heat pump 15 which is suitable for supplying the amount of heat absorbed in the heat exchanger 4 for further use.
Die kompakte Ausführung der Kühlvorrichtung nach der Erfindung sieht einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf vor, lediglich durch Verdunstung verbrauchtes Kühlwasser muß ergänzt werden. Zur regelmäßigen Kontrolle des Kühlwasserstandes dient eine Schwimmermeßvorrichtung 16, die in bekannter Weise ausgebildet ist und Verlustmeldungen an Kühlwasser durch Steuerung der entsprechenden Zuflußmenge an neuem Wasser kompensiert.The compact design of the cooling device according to the invention provides a closed cooling water circuit, only cooling water consumed by evaporation has to be added. A float measuring device 16 , which is designed in a known manner and compensates loss reports of cooling water by controlling the corresponding inflow amount of new water, is used for regular checking of the cooling water level.
Die Fig. 2, eine Schnittzeichnung durch die Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, veranschaulicht die Kühlrinne mit einem nach oben abnehmbaren Deckel 17. Im Innern dieser Teilkühlrinne 5, die nur ein Teilstück der Gesamtkühlstrecke ausmacht, sind in Abständen längs dieses Kühlrinnenabschnittes die Führungen 8 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleitbleche ausgebildet sind. Die Verstelleinrichtung 9 weist zusätzliche Stützelemente 18 für die Teilkühlrinne 5 auf, eine schwalbenschwanzförmige Verbindung 19 zur Führungsplatte 20 der Teilkühlrinne 5 sorgt für den notwendigen Kraftschluß zur Verstellung in Pfeilrichtung.The Fig. 2, a cross sectional view through the cooling apparatus according to claim 1, illustrating the cooling channel with a removable lid 17 upward. In the interior of this partial cooling channel 5 , which only makes up a part of the total cooling section, the guides 8 are arranged at intervals along this cooling channel section, which in the exemplary embodiment shown are designed as sliding plates. The adjusting device 9 has additional support elements 18 for the partial cooling channel 5 , a dovetail-shaped connection 19 to the guide plate 20 of the partial cooling channel 5 ensures the necessary frictional connection for adjustment in the direction of the arrow.
Ansaugstutzen für das Kühlwasser, Umwälzpumpe und Wärmepumpe für den Wärmetauscher weisen die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 auf, wo deren Funktion ausführlich beschrieben ist.Intake for the cooling water, circulation pump and heat pump for the heat exchanger have the same reference numerals as in Fig. 1, where their function is described in detail.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Kühl vorrichtung. Sie verdeutlicht vor allem die räumliche Zuordnung des erfindungsgemäß aufgebauten kompakten Kühlsystems mit dem im Behälter 1 zur Teilkühlrinne 5. Der Behälter 1 mit dem zur Durchführung der Erfindung wesentlichen Aggregaten ist seitlich neben der Kühlrinne angeordnet, das hat wesentliche Vorteile bei der Installation der Anlage, aber auch bei der Kontrolle und Wartung der Kühlvorrichtung. Die Fig. 3 macht zudem die Anordnung der Führungen 8 längs der Kühlrinne deutlich. Die Anpassung an den jeweiligen Durchmesser z. B. eines Kabels oder Rohres erfolgt durch die beschriebenen Verstelleinrichtungen 9 bzw. 10. Fig. 3 shows a plan view of the cooling device according to the invention. It clarifies above all the spatial assignment of the compact cooling system constructed according to the invention with that in the container 1 to the partial cooling channel 5 . The container 1 with the units essential for carrying out the invention is arranged laterally next to the cooling channel, which has significant advantages when installing the system, but also when checking and maintaining the cooling device. The Fig. 3 also makes the arrangement of the guides 8 along the cooling channel clear. The adaptation to the respective diameter z. B. a cable or pipe is carried out by the described adjustment devices 9 and 10 .
Die Fig. 4 schließlich macht deutlich, worauf es bei der Erfindung ankommt, nämlich eine Kühlstrecke beliebiger Länge systematisch in Teilkühlstrecken aufzuteilen, wobei jede Teilkühlstrecke als geschlossenes System arbeitet, um so optimale Bedingungen für den Strangpreß- oder Extrusionsvorgang zu gewährleisten. Dabei sind die Energieverluste auf ein Minimum reduziert, und eine Anpassungsmöglichkeit an beliebige Durchmesser des stranggepreßten Gutes sowie an die für jeden Werkstoff unterschiedliche Voraussetzung zur Optimierung des Fertigungsablaufes ist gegeben.Finally, FIG. 4 makes it clear what is important in the invention, namely to systematically divide a cooling section of any length into partial cooling sections, each partial cooling section functioning as a closed system in order to ensure optimal conditions for the extrusion or extrusion process. The energy losses are reduced to a minimum, and there is a possibility of adaptation to any diameter of the extruded material and to the different conditions for optimizing the production process for each material.
Längs der Gesamtkühlstrecke in Reihe angeordnet sind die Behälter 1, 1′, 1′′ usw. mit den entsprechenden Teilkühlrinnen 5, 5′ und 5′′ usw. Jede einzelne Teilkühlrinne ist wiederum höhenverstellbar gelagert, wie die entsprechenden und mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Verstelleinrichtungen verdeutlichen. Jede Einheit besitzt den Wasservorrat 2, 2′, 2′′ usw. sowie die für den geschlossenen Wasserkreislauf erforderlichen Aggregate, wie z. B. Ansaugstutzen, Umwälzpumpe, Wärmetauscher, Filter. Vorteilhaft für die Kühlvorrichtung ist ferner, daß jede einzelne Teileinrichtung auch mit Sensoren 7, 7′ 7′′ usw. ausgestattet ist, um Abschnitt für Abschnitt die jeweilige Außentemperatur des stranggepreßten Gutes zu ermitteln, um danach die an der betreffenden Stelle der Kühlstrecke optimalen Kühlbedingungen einzustellen.The containers 1 , 1 ', 1 '', etc. with the corresponding partial cooling channels 5 , 5 ' and 5 '', etc. are arranged in series along the entire cooling section Clarify adjustment devices. Each unit has the water supply 2 , 2 ', 2 ''etc. and the units required for the closed water cycle, such as. B. intake manifold, circulation pump, heat exchanger, filter. It is also advantageous for the cooling device that each individual sub-device is also equipped with sensors 7 , 7 ' 7 '', etc., in order to determine section by section the respective outside temperature of the extruded material, and then the optimal cooling conditions at the relevant point in the cooling section adjust.
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