WO2020177207A1 - 一种熔体管道加热装置 - Google Patents

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冯勇刚
马云华
焦文辉
邢利欣
雷宏
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    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum

Definitions

  • the resistance/electric heating method is mostly used to realize rapid heat transfer.
  • the electric heating device of the melt pipeline in the film stretching production line in the field of film production is to cast resistance wire in the aluminum alloy, and the inner wall of the heating device is connected to the melting The outer wall of the body pipe directly contacts and heats, and the heat conduction speed is relatively fast. Because the resistance wire can not be dense and uniform, the temperature difference between different parts of the melt inside the melt pipe is quite different, and the melt temperature is uneven. If the temperature is too high, the melt will be produced. Thermal degradation affects the quality of the film.
  • the purpose of the present invention is to provide a melt pipeline heating device, which can effectively solve the uneven temperature of the melt caused by uneven heating of the melt pipeline during the production of plastic products, which affects the quality of subsequent film formation.
  • a melt pipeline heating device including a melt pipeline, an alloy sleeve, an electric heating device and a heat preservation device;
  • the alloy sleeve usually adopts an aluminum cast alloy sleeve;
  • the alloy sleeve is sleeved on the outer wall of the melt pipe, and an air interlayer for uniform heat transfer is arranged between the alloy sleeve and the outer wall of the melt pipe;
  • the electric heating device is partially arranged inside the alloy sleeve for heating and generating heat;
  • the heat preservation device is arranged outside the alloy sleeve and includes a heat preservation filling layer and a heat preservation cover sleeved outside the heat preservation filling layer for fixing the heat preservation filling layer; the heat preservation device is used to reduce the heat loss of the electric heating device.
  • the electric heating device includes a power supply, a resistance wire, a metal tube, a temperature measuring element, and a temperature display device; the power supply and the temperature display device are arranged outside the melt pipeline heating device; the metal tube is evenly arranged inside the alloy sleeve , And both ends of the metal tube are passed through the alloy sleeve and the heat preservation device in turn; the resistance wire penetrates through the inside of the metal tube and passes through both ends of the metal tube, and the resistance wire is connected to the power supply, between the resistance wire and the metal tube An insulating medium is provided; one end of the temperature measuring element is connected to the air interlayer, and the other end is connected to the temperature display device through the alloy sleeve and the heat preservation device in turn; the heating part of the heating device is arranged in the alloy sleeve to provide heat to the alloy sleeve and then transfer the heat To the air interlayer, the violent movement of the air interlayer molecules makes the temperature of the outer wall of the wrapped melt pipe uniform.
  • the height of the air interlayer 5 is set according to the actual production requirements by adjusting the height of the boss 6, which is not specifically limited in this application; and the air interlayer 5 is too thin will affect the temperature uniformity, too thick will affect The heat conduction effect is best when the height of the boss 6 is 5mm in the embodiment shown in the figure.
  • bosses 6 are provided at both ends of the alloy sleeve in the longitudinal direction and directly sleeved on the melt pipe 1.
  • the height of the air interlayer 5 cannot be equal everywhere, resulting in The heating will have a certain influence on the uniformity of the fluid in the melt pipe 1.
  • the electric heating device 3 includes a power supply, a metal tube 3.1, a resistance wire 3.2, a temperature measuring element 3.3, and a temperature display device; the power supply and temperature display device are arranged outside the melt pipe heating device;
  • the metal pipe 3.1 is evenly arranged inside the alloy sleeve 2, and both ends of the metal pipe 3.1 are passed through the alloy sleeve 2 and the heat preservation device 4 in turn;
  • the resistance wire 3.2 penetrates the inside of the metal pipe 3.1 and passes through the metal pipe 3.1 Two ends, and the resistance wire 3.2 is connected to the power supply, and an insulating medium is arranged between the resistance wire 3.2 and the metal pipe 3.1; one end of the temperature measuring element 3.3 is connected to the air interlayer 5, and the other end is connected through the alloy sleeve 2 and the heat preservation device 4 in turn In the temperature display device.
  • the principle of achieving uniform heating of the melt through the air interlayer 5 of the present invention is that the resistance wire 3.2 is energized and heated, and the heat is transferred to the alloy sleeve 2 through the metal pipe 3.1, and the cast aluminum alloy sleeve 2 heats the air interlayer formed by the outer wall of the melt pipe 1 5.
  • the air in the air interlayer 5 is heated, and the melt pipe 1 is heated by the hot air to indirectly heat the melt 7 flowing in the melt pipe 1. Because the molecules in the air move violently at high temperatures, they have uniformity and fluidity of heat conduction.

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Abstract

一种熔体管道加热装置，涉及塑料薄膜生产技术领域，包括熔体管道（1）、合金套（2）、电热装置（3）和保温装置（4）；所述合金套（2）套装在熔体管道（1）外壁，且合金套（2）与熔体管道（1）外壁之间设置有用于均匀热传递密闭的空气夹层（5）；所述电热装置（3）部分设置在合金套（2）内部，用于加热产生热量；所述保温装置（4）设置在合金套（2）外部，用于减少电热装置（3）的热量损失；通过在熔体管道（1）和合金套（2）之间设计空气夹层，通过空气的导热均匀性、流动性，使熔体管道（1）受热均匀，保证熔体管道（1）内的熔体受热均匀，不发生热解。

Description

一种熔体管道加热装置 技术领域
本发明涉及塑料产品生产技术领域，具体涉及一种熔体管道加热装置。
背景技术
在塑料薄膜的生产过程中，物料经输送、混合及计量后经过挤出系统，熔体管道连接着挤出系统各组成设备，包括挤出机、排污阀、计量泵、熔体过滤器及模头等部件，为保证熔融后的物料能以正常流速快速顺利通过熔体管道进入下一道工序，熔体管外必须安装加热装置进行加热以获得所需的温度，另外还需安装保温装置以防止热量快速流失。熔体管的加热方式有电阻加热、油加热、特殊蒸汽加热，加热方式一般根据产品性能、环境要求及投资成本所确定。
油加热方式可保证熔体管道具有良好的温度均匀性，但不便于熔体管道的装拆、清洗，使用久后接口处容易漏油，易污染环境，甚至可能出现火灾。特殊蒸汽加热也不易于管道的拆装，蒸汽易泄露不安全。电阻加热方式由于其使用方便、不污染环境、易于控制而使用较多。
例如现有技术中，CN106131986A公开的一种高温熔盐传输管道的预热及防凝固用电加热装置；高温熔盐传输管道的预热及防凝固用电加热装置包括缠绕于高温熔盐传输管道外壁上的电加热管或沿高温熔盐传输管道平行敷设并紧贴在高温熔盐传输管道下方的电加热管，电加热管是由顺次穿过多个绝缘固定件且外套有高温纤维套的高温镍铬合金电阻丝制成，结构简单，防凝固效果好；又如专利CN207931105U公开的一种农用薄膜原料热熔装置，包括装置本体和热熔室，热熔室设在装置本体内部，热熔室底端有旋转轴，旋转轴表面设有工作台，工作台内部设有隔温层；热熔室顶端设有所述紫外线杀菌灯，热熔室一侧表面设有所述温度传感器，热熔室另一侧设有换气风扇，热熔室内部包裹有 加热层，热熔室下方设有底座，座内部一侧设有旋转电机，底座内部另一侧设有加热电机，加热电机与加热层电性连接，也同属于电加热方式，结构简单。
现有技术中多采用电阻/电加热方式，实现快速传热；当前，薄膜生产领域中薄膜拉伸生产线上的熔体管道电加热装置是将电阻丝铸在铝合金内，加热装置内壁与熔体管道外壁直接接触加热，热传导速度比较快，由于电阻丝摆布无法做到细密均匀，导致熔体管道内部熔体不同部位温差区别较大，熔体温度不均匀，温度太高会使熔体产生热降解，影响成膜质量。
发明内容
本发明目的在于提供一种熔体管道加热装置，该加热装置可以有效解决在塑料产品生产时熔体管道受热不均导致熔体的温度不均匀性，影响后续成膜质量。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种熔体管道加热装置，包括熔体管道、合金套、电热装置和保温装置；合金套通常采用铝铸合金套；
所述合金套套装在熔体管道外壁，且合金套与熔体管道外壁之间设置有用于均匀热传递密闭的空气夹层；所述电热装置部分设置在合金套内部，用于加热产生热量；所述保温装置设置在合金套外部，包括保温填充层和套设在保温填充层外部、用于固定保温填充层的保温罩；保温装置用于减少电热装置的热量损失。
进一步的，所述合金套为两半弧形合金拼接组成，所述弧形合金在其长度方向截面为半圆；或所述合金套包括两个，套设在熔体管道的外壁，合金套内壁结构与熔体管道外壁结构适配；合金套的不同设计主要是考虑合金套安装和加工难易程度，上述两种设计有利于合金套的安装，降低加工难度。
进一步的，所述合金套两端开口靠近熔体管道的周圈内沿分别设置有凸台，所述凸台远离合金套的端部抵接熔体管道外壁；所述凸台、熔体管道外壁和合金套内壁之间用于形成密闭的空气夹层；所述凸台抵接熔体管道的端部设置为 向合金套方向弯曲的弧形结构，所述弧形结构与熔体管道外壁适配；凸台设计在合金套端部，并在端部设置成与熔体管道圆柱外壁弧面适配的弧形结构有利于构成密闭的空气夹层，结构简单，容易加工。
进一步的，所述熔体管道在其长度方向沿熔体管道轴线的截面为工字型结构，所述空气夹层沿工字型结构外壁布置，且空气夹层在垂直熔体管道外壁方向的高度处处相等，空气夹层在垂直熔体管道外壁方向的高度记为H，3mm≤H≤8mm；高度统一的空气夹层有利于在熔体管道外壁形成均一的温度，保证熔体管道内部熔体受热均匀。
进一步的，所述电热装置包括电源、电阻丝、金属管、测温元件和温度显示装置；所述电源和温度显示装置设置在熔体管道加热装置外部；所述金属管均匀布置在合金套内部，且金属管的两端均依次穿出于合金套和保温装置；所述电阻丝贯穿于金属管内部，穿出于金属管两端，且电阻丝连接于电源，电阻丝与金属管之间设置有绝缘介质；所述测温元件一端连通空气夹层，另一端依次贯穿合金套和保温装置连接于温度显示装置；加热装置加热部分设置在合金套内，对合金套提供热量，再将热量传递至空气夹层，空气夹层分子剧烈运动使得被包裹的熔体管道外壁的温度均匀。
进一步的，所述保温填充层设置为保温棉，保温罩设置为不锈钢罩，不锈钢罩再与合金套外壁铆接，使得保温填充层紧密的填充在合金套外部和不锈钢罩之间。
进一步的，所述两半弧形合金相对固定的平面对应设置有组装孔，所述组装孔采用螺栓螺母固定。
由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的熔体管道加热装置获得了如下有益效果：
本发明公开的熔体管道加热装置，包括熔体管道、合金套、电热装置和保温装置；合金套套装在熔体管道外壁，与熔体管道外壁之间形成密闭的，在垂直熔体管道外壁方向高度处处相等的空气夹层；电热装置部分设置在合金套内 部，用于加热产生热量；保温装置设置在合金套外部，用于减少电热装置的热量损失；本发明通过对电热装置通电加热，热量传递至合金套上，合金套加热熔体管道外包裹的空气夹层，然后再通过热空气加热熔体管道，进而加热熔体。
所述合金套加热空气夹层时，由于空气夹层的高度处处相等、且空气中分子在高温下剧烈运动，空气夹层内的热空气温度快速达到均匀，有效保证熔体管道受热均匀，消除因电阻丝无法密布而产生间隔造成合金套温度不均匀对熔体管道内熔体的影响；即通过空气的导热均匀性、流动性，使熔体管道受热均匀，保证相同的温度，进一步保证熔体管道内的熔体受热均匀，不发生热解。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本发明公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为熔体管道加热装置的剖面图；
图2为熔体管道加热装置的具体结构图；
图3为熔体管道加热装置内部电阻丝布线图。
其中，各部件的具体意义为：
1-熔体管道，2-合金套，3-电热装置，4-保温装置，5-空气夹层，6-凸台，3.1- 金属管，3.2-电阻丝，3.3-测温元件，4.1-保温填充层，4.2-保温罩，7-熔体。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本发明公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本发明公开的实施例不定义包含本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
基于现有技术中，熔体管道中熔体加热多采用电热方式，实现快速传热，但是由于电阻丝3.2在合金管2内无法做到细密均匀的布置，使得熔体管道1不同区域温差区别较大，导致管道内部熔体7温度不均匀，影响后续成膜质量，因此本发明旨在提出一种熔体管道加热装置，该加热装置结构简单，在熔体管道1外壁设置空气夹层5，利用空气的导热均匀性、流动性，使熔体管道1内的熔体7受热均匀。
下面结合附图和附图所示的实施例，对本发明的一种熔体管道加热装置作进一步具体介绍。
结合图1，一种熔体管道加热装置，包括熔体管道1、合金套2、电热装置3和保温装置4；所述合金套2套装在熔体管道1外壁，且合金套2与熔体管道1外壁之间设置有用于均匀热传递密闭的空气夹层5；所述电热装置3部分设置在合金套2内部，用于加热产生热量；所述保温装置4设置在合金套2外部，包括保温填充层4.1和套设在保温填充层4.1外部、用于固定保温填充层4.1的保温罩4.2；保温装置4用于减少电热装置3的热量损失。本发明公开的熔体管道加热装置，有效解决现有技术中的塑料产品制造线上熔体管道受热不均导致熔体的温度不均匀性的问题，例如应用在塑料薄膜生产线上。
实际生产中，合金套2通常采用铝铸合金套，也可以选用其他材料制成的合金套，按实际生产需要确定；铸铝合金套一般呈圆管状，也可做成方管或其它形状，套设在熔体管道1外壁；所述合金套2在其两端开口靠近熔体管道1的周圈内沿分别设置有凸台6，凸台6远离合金套2的端部抵接熔体管道1外壁；所述凸台6、熔体管道1外壁和合金套2内壁之间的空腔部分形成密闭的空气夹层5。
结合本发明的具体实施例，所述凸台6抵接熔体管道1的端部设置为向合金套2方向弯曲的弧形结构，所述弧形结构与熔体管道1外壁适配，即与熔体管道1的圆柱外壁弧面匹配，加强密封效果；所述熔体管道1在其长度方向沿熔体管道1轴线的截面为工字型结构，所述空气夹层5沿工字型结构外壁布置，并且空气夹层5在垂直熔体管道1外壁方向的高度处处相等，定义空气夹层5在垂直熔体管道1外壁方向的高度为H，3mm≤H≤8mm，形成的空气夹层5的高度在3mm～8mm之间，均能对熔体管道1均匀加热；高度统一的空气夹层5有利于在熔体管道1外壁形成均一的温度，保证熔体管道1内部熔体受热均匀。
在具体实施过程中，空气夹层5的高度，通过调节凸台6的高度按照实际生产需求设定，本申请不做具体限定；并且空气夹层5太薄会影响温度均匀性，太厚则会影响热传导效果，附图所示的实施例中凸台6高度选择5mm时效果最好。部分实施例中，为了加工方便，将合金套长度方向两端设置凸台6，直接套装在熔体管道1上，但是由于熔体管道1的具体结构，空气夹层5的高度不能处处相等，导致加热时会对熔体管道1内流体均匀性有一定影响。
结合图2和图3所示，所述电热装置3包括电源、金属管3.1、电阻丝3.2、测温元件3.3和温度显示装置；所述电源和温度显示装置设置在熔体管道加热装置外部；所述金属管3.1均匀布置在合金套2内部，且金属管3.1的两端均依次穿出于合金套2和保温装置4；所述电阻丝3.2贯穿于金属管3.1内部，穿出于金属管3.1两端，且电阻丝3.2连接于电源，电阻丝3.2与金属管3.1之间设置有绝缘介质；所述测温元件3.3一端连通空气夹层5，另一端依次贯穿合金套2 和保温装置4连接于温度显示装置。本申请实施例中所述保温填充层4.1通常设置为保温棉，也可以采用其他的无机保温填充材料和有机保温材料；保温罩4.2设置为不锈钢罩，且为了便于加热装置的检修和更换，此处不锈钢罩采用铆接的方式连接于与合金套2外壁，也可以采用焊接的方式直接固定，减少热量的损失。
一些实施例中，为便于合金套2的加工和安装，制造时将合金套2分成两半在其长度方向截面为半圆的弧形合金，两半弧形合金拼接构成完整圆筒状的合金套2；另一些实施例中，由于熔体管道1较长，将合金套2设置成两个小合金套，制造时每个小合金套2分成两半在其长度方向截面为半圆的弧形合金，安装时依次套设安装固定在熔体管道1的外侧，其中小合金套的两端开口内沿同样周圈设置凸台6，凸台6远离合金套2的端部抵接熔体管道1，形成空气夹层5。附图1所示的实施例中，先采用两半弧形合金拼接构成小合金套，再由小合金套拼接固定构成包裹熔体管道1的整体合金套2，并且在两半弧形合金相对固定的平面和组成的小合金套相对固定端面均开设组装孔，所述组装孔采用螺栓螺母固定，具体实施过程中，还在两半弧形合金相对固定的平面连接处设置筋板，保证连接处的固定和对保温填充层4.1的密封。部分实施例中，采用直接将两半弧形合金分别与保温罩4.2固定在一起，再在保温罩4.2上拼接对应位置焊接或铆接拉紧把手，通过拉紧把手卡扣的方式来进行合金套2和保温罩4.2的拆装与固定。本发明不限制两半弧形合金的连接方式，任意使两半弧形合金拼合形成合金套2的连接方式均在本发明的保护范围内。
还有一些实施例中，由于熔体管道1过长，为了让合金套2的安装方便，将合金套2设置由2个以上的小合金套拼接构成。
本发明的通过空气夹层5实现熔体均匀受热的原理在于，电阻丝3.2通电加热，热量经金属管3.1传递至合金套2上，铸铝合金套2加热与熔体管道1外壁形成的空气夹层5，空气夹层5内的空气受热，再通过热空气加热熔体管道1间接加热熔体管道1内流动的熔体7，由于空气中分子在高温下剧烈运动，具有导 热均匀性、流动性，因此热空气温度均匀，实现对熔体管道1内部熔体7均匀加热；本发明有效解决因电阻丝无法密布产生间隔，造成铸铝合金套温度不均匀的问题，保证物料熔体特性，进而保证成膜质量。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

  1. 一种熔体管道加热装置，包括熔体管道、合金套、电热装置和保温装置，其特征在于，还包括空气夹层；
    所述合金套套装在熔体管道外壁，所述空气夹层设置在合金套与熔体管道外壁之间；所述电热装置部分设置在合金套内部；所述保温装置设置在合金套外部，包括保温填充层和套设在保温填充层外部、用于固定保温填充层的保温罩。
  2. 根据权利要求1所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述合金套两端开口靠近熔体管道的周圈内沿分别设置有凸台，所述凸台远离合金套的端部抵接熔体管道外壁；所述凸台、熔体管道外壁和合金套内壁之间形成密闭的空气夹层。
  3. 根据权利要求1所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述合金套为两半弧形合金拼接组成，所述弧形合金在其长度方向截面为半圆。
  4. 根据权利要求1所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述合金套包括两个，套装在熔体管道的外壁。
  5. 根据权利要求2所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述凸台抵接熔体管道的端部设置为向合金套方向弯曲的弧形结构，所述弧形结构与熔体管道外壁适配。
  6. 根据权利要求5所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述熔体管道设置为在其长度方向沿熔体管道轴线的截面为工字型结构，所述空气夹层沿工字型结构外壁布置，且空气夹层在垂直于熔体管道外壁方向的高度处处相等。
  7. 根据权利要求1所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述电热装置包括电源、电阻丝、金属管、测温元件和温度显示装置；
    所述电源和温度显示装置设置在熔体管道加热装置外部；
    所述金属管均匀布置在合金套内部，且金属管的两端均依次穿出于合金套和保温装置；所述电阻丝贯穿于金属管内部，穿出于金属管两端，且电阻丝连 接于电源，电阻丝与金属管之间设置有绝缘介质；所述测温元件一端连通空气夹层，另一端依次贯穿合金套和保温装置连接于温度显示装置。
  8. 根据权利要求1所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述保温填充层设置为保温棉，保温罩设置为不锈钢罩，且保温罩与合金套外壁铆接。
  9. 根据权利要求6所述的熔体管道加热装置，其特征在于，定义所述空气夹层在垂直于熔体管道外壁方向的高度为H，3mm≤H≤8mm。
  10. 根据权利要求3所述的熔体管道加热装置，其特征在于，所述两半弧形合金相对固定的平面对应设置有组装孔，所述组装孔采用螺栓螺母固定。
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