一种木塑挤出机冷却水自动循环系统的制作方法

2021-02-21 10:02:18|

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[0001]
本发明涉及挤出机辅助设备技术领域，具体涉及一种木塑挤出机冷却水自动循环系统。

背景技术：

[0002]
挤出机是属于塑料机械的种类之一，起源于18世纪，挤出机依据机头料流方向以及螺杆中心线的夹角，可以将机头分成直角机头和斜角机头等。挤出机的工作原理是依靠螺杆旋转所产生的压力，使得物料充分塑化、均匀混合后通过口模成型。木塑板是一种主要由木材为基础材料与塑料和加工助剂等混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保材料，兼有木材和塑料的性能与特征，能替代木材和塑料的新型复合材料。木塑板生产中需要挤出机挤出成型。从挤出机口模处挤出的高温成型产品，必须经过冷却系统的冷却后才能按照设定的方式(如降温速率)进行冷却降温至常温，否则可能因为冷却不均匀等原因导致开裂等现象。
[0003]
现有挤出机的冷却方式主要是水冷，即在加热器内侧装设水环或水管，用通入的冷却水进行冷却，在现有的冷却系统中，冷却水均是通过简单的循环系统以达到对挤出机的散热，并没有考虑到冷却速率以及冷却方式等对木塑材料的影响，而且在冷却系统中，经过多次的循环冷却后由于系统自身的原因会导致冷却系统内部产生污泥，该污泥会覆存在冷却系统内部，特别是冷却系统曲率变化频繁的位置，如冷却片所在的位置，而污泥在冷却片上的覆存将会影响冷却系统对木塑材料的冷却参数控制，从而可能使得木塑材料在冷却过程中因为冷却参数的变化导致质量不达标的问题，另外，冷却系统在循环的过程中会不可避免的产生损耗，而损耗的冷却水达到一定量时也会影响冷却参数，从而对木塑材料的质量存在一定的隐患。
[0004]
然而现有的冷却系统却没有从定量上考虑到上述问题，因此不能够严格实现对木塑板冷却参数的控制，从而导致木塑板生产质量的参差不齐。

技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种木塑挤出机冷却水自动循环系统，以解决现有技术中挤出机冷却系统中冷却水未经处理直接排放造成的环境污染以及水资源浪费的技术问题。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
[0007]
一种木塑挤出机冷却水自动循环系统，包括：
[0008]
循环水池，所述循环水池设置有进水口和出水口；
[0009]
自动补水控制器，所述自动补水控制器与所述循环水池的进水口连接并根据循环水池内的水位高低控制进水口的进水量使得循环水池内的软化水水位处于设定范围内，所述设定范围基于木塑材料的冷却需求分为多个水位校准区间；
[0010]
水泵，所述水泵与所述循环水池的出水口连接，且所述水泵将所述循环水池内的水通过分水包送入挤出机对产品进行降温冷却定型；
[0011]
其中，所述挤出机中的高温水经回水管初步冷却进入所述循环水池进行多级软化和过滤后通过水泵再次进入挤出机中，所述循环水池连接有用于控制水温的电力凉水塔，所述电力凉水塔基于设置在循环水池内的温度传感器的温度传感数据通过设置在所述循环水池内的半导体制冷器调节循环水池内的水温。
[0012]
作为本发明的一种优选方案，所述自动补水控制器包括连接有进水管道和出水管道的软化水处理罐，所述进水管道上安装有手动阀和电动阀，所述软化水处理罐的出水管道与所述循环水池连通，所述循环水池内安装有用于感应所述循环水池内水位并控制所述电动阀启闭的液压继位器，相邻所述水位校准区间相近的端点是连续的，且每个水位校准区间均标定区间值和分度值，每个所述水位校准区间根据标定的区间值和分度值对应不同规格的木塑材料。
[0013]
作为本发明的一种优选方案，所述软化水处理罐还通过内循环管与所述循环水池连通形成内循环通路，所述循环水池通过内循环管将冷却系统中的冷却水送入软化水处理罐中进行多级软化和过滤后再送回循环水池中进入冷却系统中，所述软化水处理罐的内部设置由上至下依次设置有三层离子交换树脂层，每一层所述的离子交换树脂层的外部均套设有一个密封套，三个所述的密封套依次叠跺并通过卡位件固定在所述软化水处理罐的内壁，每一个所述密封套的上表面和下表面均开设有若干个关于密封套上表面的圆心中心对称的流向孔，中间一个所述的密封套连接有用于带动其旋转的驱动件。
[0014]
作为本发明的一种优选方案，所述卡位件包括贴壁安装在所述软化水处理罐内的环圈，所述环圈的下边沿连接有用于承托密封套的底托圈，所述环圈的上边沿可拆卸的安装有用于避免密封套向上移动的限位圈。
[0015]
作为本发明的一种优选方案，所述驱动件包括设置于软化水处理罐顶部的电机以及与中间一个所述密封套相连的转动轴，所述转动轴的顶部向上贯穿最上层密封套并与电机的输出轴连接，最上层密封套与最下层密封套的外壁设置有卡槽，所述环圈设置有与所述卡槽相配合的卡块。
[0016]
作为本发明的一种优选方案，所述循环水池底部固定安装有横向隔断墙和多组纵向隔断墙，所述横向隔断墙的一端与所述循环水池的内壁固定连接，所述循环水池的另一端与所述循环水池的另一侧壁之间留设间隙，多组所述纵向隔断墙穿过所述横向隔断墙且与横向隔断墙相交，在两组相邻的所述纵向隔断墙之间设置有固定安装在所述循环水池顶部的顶部隔断墙，所述纵向隔断墙与所述循环水池的顶面之间留设空隙并形成上过水口，所述顶部隔断墙与所述循环水池的底面之间留设空隙并形成下过水口，所述循环水池的底部设置有集水井，所述横向隔断墙、所述纵向隔断墙以及所述顶部隔断墙上均埋设有用于将清洗污水排至集水井内的过墙件。
[0017]
作为本发明的一种优选方案，所述过墙件包括开设在所述横向隔断墙、所述纵向隔断墙以及所述顶部隔断墙底部的穿墙孔，所述穿墙孔呈长条装，且所述穿墙孔内嵌装有旋动板，所述循环水池的底部设置有用于带动所述旋动板转动的驱动电机。
[0018]
作为本发明的一种优选方案，所述上过水口处设置有用于拦截漂浮物的过滤网，所述过滤网的两侧迎向水流方向延伸有对折边，所述过滤网的底部连接有用于承载过滤杂质的托槽，两侧所述对折边的下端向下延伸形成用于阻挡所述托槽两端开口的挡板。
[0019]
作为本发明的一种优选方案，所述托槽的截面呈凵字状，所述托槽的底部开设有
集水井；17-过墙件；18-过滤网；
[0042]
21-进水管道；22-出水管道；23-软化水处理罐；24-手动阀；25-电动阀；26-液压继位器；
[0043]
61-进水段；62-出水段；63-膨胀弯；64-转动轴；65-扇叶；66-冷却腔；67-导流段；
[0044]
171-旋动板；172-圆弧叉；
[0045]
181-对折边；182-托槽；183-导向板；184-堆积腔；185-卡装板；186-180度限位片；
[0046]
231-离子交换树脂层；232-密封套；233-卡位件；234-驱动件；
[0047]
183a-导向槽；
[0048]
185a-侧卡位部；185b-底卡位部
[0049]
233a-环圈；233b-底托圈；233c-限位圈；
[0050]
234a-电机；234b-转动轴；234c-卡槽；234d-卡块；
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
如图1所示，本发明提供了一种木塑挤出机冷却水自动循环系统，包括：
[0053]
循环水池10，所述循环水池10设置有进水口和出水口；
[0054]
自动补水控制器20，所述自动补水控制器20与所述循环水池10的进水口连接并根据循环水池10内的水位高低控制进水口的进水量使得循环水池10内的软化水水位处于设定范围内，所述设定范围基于木塑材料的冷却需求分为多个水位校准区间；
[0055]
水泵30，所述水泵30与所述循环水池10的出水口连接，且所述水泵用于将所述循环水池10内的水通过分水包40送入挤出机50对产品进行降温冷却定型；
[0056]
其中，所述挤出机50中的高温水经回水管60初步冷却进入所述循环水池10进行多级软化和过滤后通过水泵再次进入挤出机50中，所述循环水池10连接有用于控制水温的电力凉水塔70，所述电力凉水塔70基于设置在循环水池10内的温度传感器的温度传感数据通过设置在所述循环水池10内的半导体制冷器调节循环水池10内的水温。
[0057]
本发明实施例的特征之一在于，实现冷却水的循环使用，其工作原理为：通过自动补水控制20对循环水池10进行补水，循环水池10中的水泵30自动恒压，经分水包40送入挤出机50对产品进行降温冷却定型，降温后经回水管60流回循环水池10，冷却水在循环水池10内经过多级软化和过滤，然后流回水泵30出重复进行冷却作业，当温度超过设定温度后电力凉水塔70自动启动，凉水达到使用要求后停止凉水、往复循环。
[0058]
本发明实施例的特征之二在于，自动补水控制器20可以根据循环水池内的水位进行自动补充软化水，具体地，如图2所示，所述自动补水控制器20包括连接有进水管道21和出水管道22的软化水处理罐23，所述进水管道21上安装有手动阀24和电动阀25，所述软化水处理罐23的出水管道22与所述循环水池10连通，所述循环水池10内安装有用于感应所述循环水池10内水位并控制所述电动阀25启闭的液压继位器26。
[0059]
自动补水控制器20通过手动阀24调整适当水压，电动阀25由液压继电器26控制，
低水位时经软化水处理罐23处理后放入循环水池10，到高水位时自动关闭电动阀25，同时也可手动补水。
[0060]
基于上述两点，本发明中通过结合循环水池和电力凉水塔来代替冷却塔，从而实现对水温的准确控制，从而确保冷却水的温度处于可控的温度内，另外，通过对循环水池内水量的控制，从而适应不同的冷却系统供水速度，确保整个系统送至木塑材料冷却位置的冷却水温始终处于可控的范围内。对上述冷却过程举例说明：
[0061]
当冷却水温度过高时，一方面可以通过电力凉水塔实现对冷却水温度的控制，降低水温，另一方面还可以增加流速，使得冷却水过木塑材料位置的流速增大，以确保达到可控的目的，当冷却水温度过低时，操作过程相反。通过上述双重方式的控制，可以准确的将冷却温度限定在可控的范围内，从而避免超过木塑材料的示意温度范围而影响木塑材料的质量。
[0062]
另外，需要进一步说明的是，相邻所述水位校准区间相近的端点是连续的，且每个水位校准区间均标定区间值和分度值，每个所述水位校准区间根据标定的区间值和分度值对应不同规格的木塑材料。在本发明中需要准确控制循环水池中的水量，以满足不同木塑材料冷却过程中对于冷却水水温(流量)的需求。
[0063]
如图11和图12所示，进行手动补水和自动补水的具体操作方式为：
[0064]
手动补水：关闭电路器qf，手动打开电动阀，打开水处理器的扭子开关sa即可。停止时手动关闭电动阀，关sa补水结束。
[0065]
自动补水：断开水处理器纽子开关sa、闭合断路器qf2、这时当液位继电器sl处于低水位时常开点闭合，中间继电器ka1得电工作、常闭点ka1断开、常开点ka11、ka2闭合，这时经过电动阀内部行程开关st1常闭点，电动机m工作(正转)电动阀打开、打开阀门到位后st1断开、m停止同时ka2工作，ka2常闭点断开m(反转)不能工作，经过外部行程开关常闭点st、常开点ka12、ka21(这是这2个电视闭合状态)保持、常开点ka22闭合，水处理器开始工作、停止时，水流补到高水位时，这时sl断开、ka1停止工作，常开点ka11、ka12断开，ka1常闭点闭合，这回事通过st、ka21自锁，当外部行程开关st打开到预定位置时常闭点st断开，ka2停止工作，同时ka2常闭点接通，经过ka1常闭点，st2常闭点电动机m反转电动阀关闭，关闭到位后st2断开m停止，同时ka22水处理器停止工作。往复循环。
[0066]
在上述过程中，自动补水控制器20能有效的控制水位，节约能源，提高工作效率。防止人工补水水位过高溢出，或者水位过低导致缺水等现象的发生。
[0067]
为了提高软化水的出水质量，在所述离子交换树脂层231上安装用于延长进水与离子交换树脂层231交换时间的深度软化件，通过深度软化件延长进水与离子交换树脂层231的交换时间提高软化效果，也提高了离子交换树脂层的利用率，避免频繁更换或清洗。
[0068]
在本发明中，所述软化水处理罐23还通过内循环管与所述循环水池10连通形成内循环通路，所述循环水池10通过内循环管将冷却系统中的冷却水送入软化水处理罐23中进行多级软化和过滤后再送回循环水池10中进入冷却系统中，当冷却水处于整个循环过程中时，实时的对冷却水进行软化和过滤，从而达到去除水垢离子以及不溶杂质的目的。
[0069]
具体地，如图3所示，所述软化水处理罐23的内部由上至下依次设置有三层离子交换树脂层231，每一层所述的离子交换树脂层231的外部均套设有一个密封套232，三个所述的密封套232依次叠跺并通过卡位件233固定在所述软化水处理罐23的内壁，每一个所述密
封套232的上表面和下表面均开设有若干个关于密封套232上表面的圆心中心对称的流向孔，中间一个所述的密封套232连接有用于带动其旋转的驱动件234。
[0070]
上述深度软化件的工作原理是，由于每一个所述密封套232的上表面和下表面均开设有若干个中心对称的流向孔，中间一个密封套232旋转而上下两个密封套232不转动，仅当上下两个密封套232的流向孔与中间密封套232的流向孔对齐时，水才可以依次通过三层离子交换树脂层231，随着中间密封套232的不停旋转，延长了进水在每一层离子交换树脂层231的保留时间，提高了交换效果。
[0071]
如图4所示，所述卡位件233包括贴壁安装在所述软化水处理罐23内的环圈233a，所述环圈233a的下边沿连接有用于承托所述密封套232的底托圈233b，所述环圈233a的上边沿可拆卸的安装有用于避免所述密封套232向上移动的限位圈233c，这里可拆卸的安装设置是为了方便为三层离子交换树脂层231的更换，方便拿出，可采用螺丝连接或者卡接等方式实现。
[0072]
所述驱动件234包括设置于软化水处理罐23顶部的电机234a以及与中间一个所述密封套232相连的转动轴234b，所述转动轴234b的顶部向上贯穿最上层密封套232并与电机234a的输出轴连接。
[0073]
进一步地，为了避免中间一个密封套232在转动的过程中由于摩擦阻力作用带动上下两个密封套232同时转动，可以在最上层所述密封套232与最下层所述密封套232的外壁设置有卡槽234c，所述环圈233a设置有与所述卡槽234c相配合的卡块234d，通过卡槽234c和卡块234d的嵌入设计避免移动。
[0074]
本发明实施例的特征之三在于，循环水池10可对进入的冷却水进行多级沉淀和过滤，具体地，如图5至图7所示，所述循环水池10底部固定安装有横向隔断墙11和多组纵向隔断墙12，所述横向隔断墙11的一端与所述循环水池10的内壁固定连接，所述循环水池10的另一端与所述循环水池10的另一侧壁之间留设间隙，多组所述纵向隔断墙12穿过所述横向隔断墙11且与横向隔断墙11相交，在两组相邻的所述纵向隔断墙12之间设置有固定安装在所述循环水池10顶部的顶部隔断墙13，所述纵向隔断墙12与所述循环水池10的顶面之间留设空隙并形成上过水口14，所述顶部隔断墙13与所述循环水池10的底面之间留设空隙并形成下过水口15，所述循环水池10的底部设置有集水井16，所述横向隔断墙11、所述纵向隔断墙12以及所述顶部隔断墙13上均埋设有用于将清洗污水排至集水井16内的过墙件17。
[0075]
上述横向隔断墙11将循环水池10的内部隔设为一个u型的水流通道，再通过纵向隔断墙12以及顶部隔断墙13的设置形成上过水口14和下过水口15，由于重力作用沉聚在底部的污泥被下过水口15拦截，浮在表面的细小漂浮物由上过水口14拦截，经过多个上过水口14和下过水口15的多级拦截实现冷却水的多级沉淀，沉淀后的污泥在清洗时沿过墙件17流入集水井排出，方便清理。
[0076]
在这里，集水井16的位置优选位于所述顶部隔断墙13的斜下方，即水流通过下过水口15后经过集水井16，集水井16也可以实现一步沉淀，同时由顶部隔断墙13拦截的漂浮物也可以直接沿集水井16排出。
[0077]
进一步地，所述过墙件17包括开设在所述横向隔断墙11、所述纵向隔断墙12以及所述顶部隔断墙13底部的穿墙孔，所述穿墙孔呈长条装，且所述穿墙孔内嵌装有旋动板171，所述循环水池10的底部设置有用于带动所述旋动板171转动的驱动电机。
[0078]
通过驱动电机带动旋动板171的转动实现穿墙孔的打开与闭合，并可通过旋转角度实现穿墙孔的打开角度，实现排放功能。
[0079]
同时由于纵向隔断墙12拦截了部分沉淀的污泥，因此污泥可能聚集在穿墙孔处，因此如图8所示，还可以在所述旋动板171的两端均安装有一组用于避免污泥结块的拨动齿，每一组所述的拨动齿包括由上至下安装在旋动板171端部的若干根圆弧叉172。
[0080]
通过上述旋动板171的转动可以打散聚集成块的污泥，另外拨动齿171的设计可以进一步打散污泥，避免污泥堵塞穿墙孔造成污泥无法排出的问题。
[0081]
另外，本发明实施例还在所述上过水口14处设置有过滤网18用于拦截漂浮物，过滤网18的安装数量可以仅一个上过水口14安装，也可以设置多个，网孔大小呈梯度减小，实现逐步过滤。
[0082]
进一步地，本发明实施例对过滤网也进行了特殊设计，如图9和图10所示，在过滤网18的两侧迎向水流方向延伸有对折边181，所述过滤网18的底部连接有用于承载过滤杂质的托槽182，两侧所述对折边181的下端向下延伸形成用于阻挡所述托槽182两端开口的挡板。
[0083]
上述过滤网18用于杂质，且拦截的杂质落入底部的托槽182中，在过滤网拆卸的时候可直接将杂质带出不会落入水中。
[0084]
为了进一步避免已落入托槽182中的杂质在水流的冲刷作用下被带出到水中，本发明实施例对托槽182的结构进行了特别的设计，即托槽182的截面呈凵字状，所述托槽182的底部开设有漏孔，所述托槽182的内部设置有斜向下的导向板183，所述托槽182位于所述导向板183的下方形成杂质的堆积腔184。
[0085]
这里斜向下的导向板183的设计使导向板183的下方形成一个上窄下宽的堆积腔184，落入堆积腔184内的杂质不易再次被水流冲刷入水中。
[0086]
进一步地，所述导向板183上倾斜向下的开设有若干条平行的导向槽183a，通过导向槽183a对水流有一个导向作用，避免水流乱方向的冲刷堆积腔184内的杂质，同时，为了由于堆积腔184空间有限，为了尽快排出多余的水，避免水流携带杂质溢出，可在所述托槽182的一相对侧壁上均设置有密集的排水孔。
[0087]
本发明实施例也对过滤网18装结构进行了设计，具体地，所述对折边181与所述过滤网18的连接处铰接有卡装板185，所述过滤网18背向水流方向的一面安装有用于限制卡装板185转动角度的180度限位片186，所述卡装板185相对于铰接边的另一边形成侧卡位部185a，所述卡装板185向下延伸一节形成底卡位部185b。
[0088]
两侧的卡装板185先卡入循环水池对应的两侧面，再向下插入待安装的位置，因此安装时循环水池内需设置有与卡装板185相匹配的卡槽，过滤网拆卸的时候先将卡装板185向上拔出再移除卡装板185即可，方便快捷。
[0089]
另外，为了方便对拆卸下来的过滤网18进行清洗，在所述过滤网18的两侧设置有纵向滑槽，所述纵向滑槽的上端设置有滑入开口，所述对折边181上设置有与所述纵向滑槽相匹配的滑块，即对折边可以沿纵向滑槽滑入滑出实现安装于拆卸，对折边181拆卸后释放了对托槽182两端的挡板作用，水流可直接冲洗堆积腔184内的杂质。
[0090]
本发明实施例的特征之四在于，除了电力凉水塔70对循环水池10内的水具有降温调节的功能外，自挤出机50流出的水在进入循环水池10之前，回水管60除了有运输的功能
外，还需要初步冷却的功能，以降低电力凉水塔70的运行损耗，具体地：
[0091]
如图14所示，所述回水管60包括与所述挤出机50出水口连接的进水段61以及与所述循环水池10的回水口连接的出水段62，在所述进水段61和出水段62之间连接有一个膨胀弯63，所述膨胀弯63内通过转动轴64安装有多个扇叶65，至少两个所述扇叶65与所述进水段61的进水方向形成有夹角以使得所述扇叶65在所述进水段61的水流冲刷下转动，所述膨胀弯63的外壁向外凸出形成若干个冷却腔66，相邻的两个冷却腔66之间通过导流段67连通。
[0092]
这里扇叶65的转动类似于传统的水车转动的远离，扇叶65沿顺时针或者逆时针转动将进水段61的水流输送至出水段62，膨胀弯63的设置增大了出水管60的热交换面积，同时扇叶65的转动作用也可以搅动水流，使散热均匀，扇叶65将一部分水打入冷却腔内，冷却腔66的外壁与外部空气进行热交换进一步将冷却腔66内的水自然冷却，相邻的两个冷却腔66之间通过导流段67互相连通以便于水流的互通，自水流沿进水段61向出水段62输送的过程对完成了在膨胀弯63处的初步冷却。
[0093]
本发明实施例的特征之五在于，电力凉水塔70能够根据峰谷电价设定时段，根据水温高低设定需要的水温。比传统的人工控制器更精准，更节能，在电价低谷时使用更经济。
[0094]
如图13所示，电力凉水塔70分时段自动控制的具体过程为：
[0095]
主回路：三相电流进入断路器qf1，由qf1控制分别接入接触器km1、km2，由km1经过热继电器fr1链接凉水泵m1，由km2经过热继电器fr2连接冷却风机m2。
[0096]
控制回路：由电流l3经断路器qf2控制和n线构成220控制电流。
[0097]
手动控制：由时控钟kt设置不工作，经启动按钮sb2接通，中间继电器ka1线圈得电，ka1常开触点闭合保持，钮子开关sa1闭合时km1工作，m1工作凉水，只有km1工作时km1辅助触点闭合这时闭合sa2，km2才能工作，m2冷却风机才能转动。如m2出现故障有fr2保护，m1出现故障时有fr1保护，这时m2也会停止工作。如需停机按停止按钮sb1即可。
[0098]
自动控制：kt设置时段工作状态，sa1、sa2常开状态。经启动按钮sb2接通ka1线圈得电、ka1常开触点闭合保持，这时kt得电工作。温控bt1、bt2工作，当在设定时段内水温超过温度时有bt1、bt2的热电偶把信号传给温控表。bt1、bt2常开触点闭合，这时km2工作。km2经过km1才能工作，bt1、bt2可设置两个不同温度，bt2可设置温度高一些，水温不超高时不必开启冷却风机，只需凉水泵凉水即可。如需停机按停止按钮sb1停止。
[0099]
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

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