[发明专利]用于传热的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于固体与包括固体和/或流体材料、并且在给定情况下包括气态颗粒的材料层之间传热的方法和设备。

所提出的传热系统可以广泛地用于实践中，例如用于冷却或干燥不同的材料层，例如带状产品如薄膜特别是由热塑性塑料挤出成形的吹胀/扩大(blown-up)包装薄膜软管、涂料/油漆(paint)层，或用于冷却物体，例如电子单元如处理器。

背景技术

众所周知，在传统的塑料薄膜生产期间，离开挤出机模具的熔融薄膜的温度通常在150℃和180℃之间，因此在卷起薄膜之前，必须使未稳定的薄膜较快速地冷却，在第一冷却步骤中冷却到大约80℃到100℃以使其固化，然后在第二冷却步骤中冷却到大约20℃到25℃的贮存温度以防止收缩并且防止各薄膜层粘附在一起。刚刚离开挤出机模具的薄膜的熔融塑料材料开始固化，并在稳定步骤结束时基本上固化，其壁厚度恒定，这就是冷却的均匀性和强度对产品质量至关重要的原因。但是，在薄膜速度较高的情况下，这种薄膜冷却可用的时间较短。这意味着目前薄膜冷却是整个薄膜生产技术最关键的阶段。

同一申请人的匈牙利专利说明书No.P-0301174公开了一种特殊的薄膜冷却技术，其中在薄膜软管刚刚连续离开挤出机模具的拉制孔口并且由空气吹胀到规定尺寸之后，通过沿薄膜软管内部的和/或外部的边缘驱动加压的冷却剂使该薄膜软管冷却到规定温度，该冷却剂主要是在拉制孔口区域供给的空气。在拉制孔口区域沿薄膜软管的切线方向供给冷却剂以便在内部和/或外部冷却薄膜软管。通过沿薄膜软管的内表面和/或外表面作用于冷却剂的离心力以及冷却剂流不同部分之间的密度和压力差，该冷却剂从切向入口到出口被驱动为螺旋状冷却剂流。应用了具有切向入口的内部和/或外部环形通道，该环形通道由位于距薄膜软管的边缘表面一径向距离处的管状边缘或套限定。通过利用这种技术，相比于现有技术，可提高在冷却剂流的一定流速下的传热效率。

US-PS 6,068,462公开了一种用于连续生产吹胀的薄膜软管的装置，该装置具有内部和外部冷却单元。该外部冷却单元包括邻近挤出机喷嘴的拉制孔口布置的冷却盘，该冷却盘具有两个用于冷却剂的通道以及沿着内周边的径向出口，用于向上即沿薄膜移动的方向引导冷却剂流。外部冷却盘在其底部具有两个用于冷却剂的径向入口。如果在其中一个通道中冷却空气减少，则另一个通道中冷却剂的量同时增加，这是因为总是有给定量的空气被分配成两股流。因此，在通道中的空气量的比率只能一起调节，这阻碍了对气流的更有效的控制。

上述系统的另一个问题在于，外部冷却装置仅在底部的冷却漏斗的直径最小处将冷却剂吹入冷却间隙，该冷却漏斗的直径最小处围绕通过所述冷却通道的吹制薄膜软管的第一未稳定锥形部分，此处薄膜速度较慢，而且其直径也较小。随着薄膜软管向上移动，其几乎与锥形漏斗平行地延伸，因此其直径持续增大，但是其壁厚变小，且其行进速度增加。这产生如下问题，即随着吹胀的薄膜软管的直径的增加，在薄膜软管与锥形漏斗之间的环形冷却间隙的流动横截面成倍地增加，并且由于从下方径向进入的气流减慢很多且该气流迅速升温，导致冷却效率急剧恶化。即使存在这样的事实，即由于缺少冷却剂而使得薄膜软管和锥形漏斗之间的冷却间隙的尺寸不适宜地减小，这种情况仍会发生，因此应考虑导致产品质量恶化的薄膜厚度的局部增加。

根据我们的经验，当使用上述装置时，尽管实际上在薄膜和锥形漏斗之间高速流动的冷却空气用于使吹制的薄膜软管向外“伸展”，但是薄膜非常“不稳定”。因此，薄膜会高速“摆动”，这是需要避免的。这就是在传统的冷却装置中最大的可用的薄膜速度为大约120m/min的原因，这是进一步提高生产率的主要障碍。

众所周知，将被印刷的挤出薄膜必须以如下方式回火(temper)，首先必须在薄膜被卷起之前使其整个横截面冷却至环境温度，然后确保在印刷操作之后使涂料的流体层变干。在多数情况下，此干燥步骤采用公知的干燥隧道(drying tunnel)。

但是，已知的干燥隧道的缺陷包括，一方面其能耗过高，因为印刷薄膜表面的涂料层需要由大体积流量的高温空气干燥，其中所述空气仅有一少部分准确地到达实际需要该空气的印刷薄膜表面。然而，由于热塑性承载薄膜的软化温度限制了干燥空气的温度，因此限制了干燥强度。