CN108883561B - 高性能冷却元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过吹制薄膜管挤出工艺生产的熔融薄膜管的外部冷却***。本公开的实施方式提供了一种具有单向冷却界面的单向冷却元件，所述单向冷却界面包含邻近熔融薄膜管间隔开的冷却气体偏转器。单向冷却元件可操作地在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中朝向单向冷却界面和熔融薄膜管之间形成的出口间隙排出冷却气体。单向冷却界面和熔融薄膜管之间的最小间隙发生在出口间隙处，并且有利地，单向冷却界面设有一个或多个复合角以最大化稳定性和冷却效率。

Description

高性能冷却元件

技术领域

本公开涉及一种用于冷却的方法和设备。本公开更具体地涉及一种用于高性能冷却的方法和设备。

背景技术

制造热塑性吹制薄膜的各种方法在塑料领域中是众所周知的，并且通常涉及形成通常称为“管”或“泡”的连续的、垂直定向的、无缝、环形塑料薄膜。热塑性材料被熔化并由挤出机通过吹制薄膜模具(模具)泵送，作为熔融薄膜的环形流离开，通过一对被驱动的挤压辊被连续地向上拉动。气体通常通过模具被手动注入到离开的熔融薄膜环形流的内部。被驱动的挤压辊用于防止气体逸出，将注入的气体捕获在内部，形成由注入的气体扩张的熔融薄膜管，直到达到期望的尺寸，并且密封模具以防止扩张气体逸出。熔融薄膜管由被驱动的挤压辊向上拉，从模具大体上向上流过冷却***，在那里它在现在被捕获的注入气体柱周围伸展、扩张和冷却，直到它在冷冻线固化成凝固状态。凝固的薄膜管通过各种稳定剂并进入压扁装置，所述压扁装置将所述管转换成称为“平铺”的扁平双层热塑性薄膜。平铺的薄膜通过被驱动的挤压辊，并传送到下游转换装置，如卷绕机和制袋机进行进一步处理。

为了保持竞争力，吹制薄膜制造商必须最大化吞吐量和质量，但是冷却***性能是一个重要的限制因素。每单位时间挤出的热塑性塑料的重量除以模具出口的周长提供了通常使用的吞吐量性能测量，并且以PPH/Inch单位表示，即磅每小时模具出口周长的每英寸。已经开发并使用了许多不同的冷却***，无论是在管的外部还是内部，并且在不同程度上这些***已经取得了商业上的成功。

吹制薄膜冷却***通常在外部、但在许多情况下也在熔融薄膜管内部提供冷却气流。冷却***使用众所周知的伯努利和科恩达原理设计，并且在许多情况下，施加冷却气体以大体上沿着熔融薄膜管的表面流动，以在熔融薄膜管上产生保持力，从而提供熔融薄膜管的稳定性和冷却两者。如果存在过大的保持力，则会在所述过程中引起振动、颤动和高噪音水平，并且可能拉动熔融薄膜管与冷却元件发生不希望的接触，从而在熔融薄膜管中产生阻力并导致痕迹和不稳定性。在其他情况下，冷却气体替代地大体上被施加在熔融薄膜管的表面上，通常产生具有排斥力的湍流冷却，需要单独手段来稳定熔融薄膜管。

外部冷却***通常提供用于熔融薄膜管的稳定和冷却的主要手段，通常易于操作并且用于大多数吹制薄膜挤出工艺。外部冷却***提供沿着熔融薄膜管的外表面的冷却气流，其通常在冷却熔融薄膜管时产生保持力，直到冷却气体消散到周围气氛中。较少见的是，冷却气体的目标是大体上向内，产生排斥力，同时冷却熔融薄膜管，不希望需要单独手段来保持和稳定熔融薄膜管。

现有技术的外部冷却***由各种类型的冷却元件组成。最早的冷却元件，即所谓的“单流气体环”，如今仍然普遍使用，在熔融薄膜管周围施加单一冷却气流。单流冷却元件通常产生良好的薄膜质量，但是有较低的吞吐量速率。随着时间的推移，额外的冷却气流已被添加到冷却元件中以产生各种多流设计，例如“双流”、“三流”或“四流”设计，并且根据应用，一些外部冷却***将冷却元件配对成各种配置，形成通常称为的“串联式”气体环。外部冷却***通常固定在适当位置，但可以在模具上方调节高度，以允许沿着熔融薄膜管延伸冷却表面区域，产生更高的吞吐量，但也导致冷却元件和模具之间更大的无支撑表面积，这是熔融薄膜管中最热和最弱的部分，这会导致稳定性降低，使其更难以操作并可能导致更窄的薄膜尺寸范围。

相比之下，内部冷却***通常不提供主要稳定性，并且通常选择性地使用以产生超出外部冷却***的能力的额外吞吐量。内部冷却***取代手动注气，并通过从模具进入的内部供应气流对熔融薄膜管充气。尽管最近的一些高吞吐量的内部冷却***施加冷却气体以产生保持力，但更通常的是，冷却气体被引导抵靠熔融薄膜管的内表面，起到大体上排斥和冷却熔融薄膜管的内表面的作用。内部供应气流被捕获在气泡内并且不会消散到气氛中，因此复杂的控制***用于平衡通过模具排出的内部排气流以维持恒定的气泡尺寸，这是众所周知的并且如本领域技术人员理解地那样。内部冷却***可能很难或甚至不可能使用，这取决于诸如操作员技能、热塑性材料特性以及相关模具的物理尺寸和设计等因素。

非常希望克服现有技术热塑性冷却***的缺点，并提供一种冷却***，所述冷却***显著提高吞吐量速率，最大化空气动力学保持力，允许相对较大的无支撑区域的熔融管具有良好的稳定性，产生宽范围薄膜尺寸，防止在熔融薄膜表面上的阻力，最小化湍流、振动和颤动，不产生高声音功率水平，并且简单且易于控制。

发明内容

鉴于前述内容，本公开的目的是提供一种用于冷却的方法和设备。

本公开的第一示例性实施方式呈现一种用于冷却的设备。所述设备包括至少一个发散冷却元件，用于接收熔融薄膜管的流动，所述至少一个发散冷却元件包括发散冷却界面，所述发散冷却界面可操作用于(i)在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中向第一出口间隙排出冷却气体，以及(ii)在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向第二出口间隙排出冷却气体，其中第一出口间隙和第二出口间隙中的至少一个限定发散冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的最小间隙。

第二示例性实施方式包括其中所述发散冷却界面包括冷却气体偏转器，用于沿着与所述熔融薄膜管的流动相反方向的路径和沿着顺应于所述熔融薄膜管的流动的路径引导所排出的冷却气体。

第三示例性实施方式包括其中在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中排出冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角，并且其中在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角。

本公开的第四示例性实施方式呈现一种用于冷却的方法。所述方法包括由至少一个发散冷却元件接收熔融薄膜管的流动。所述方法还包括由所述至少一个发散冷却元件冷却熔融薄膜管的流动，其中所述至少一个发散冷却元件包括发散冷却界面，所述发散冷却界面可操作用于(i)在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中向第一出口间隙排出冷却气体，以及(ii)在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向第二出口间隙排出冷却气体，其中第一出口间隙和第二出口间隙中的至少一个限定发散冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的最小间隙。

本公开的第五示例性实施方式呈现一种用于冷却的设备。所述设备包括单向冷却元件，用于接收熔融薄膜管的流动，所述单向冷却元件包括单向冷却界面，所述单向冷却界面可操作用于在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向出口间隙排出冷却气体，其中出口间隙限定单向冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的所排出的冷却气体的最小间隙。

本公开的第六示例性实施方式呈现一种用于冷却的方法。所述方法包括由单向冷却元件接收熔融薄膜管的流动，以及由单向冷却元件冷却熔融薄膜管的流动，其中单向冷却元件包括单向冷却界面，所述单向冷却界面可操作用于在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向出口间隙排出冷却气体，其中出口间隙限定单向冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的所排出的冷却气体的最小间隙。

以下将描述本发明的实施方式，但应该理解的是，本发明不限于所描述的实施方式，并且在不脱离基本原理的情况下可以对本发明进行各种修改。因此，本发明的范围仅由所附权利要求确定。

附图说明

图1是适于实践本公开的示例性实施方式的装置的截面图。

图2是适于实践本公开的示例性实施方式的示例性冷却元件的放大截面图。

图3是适于实践本公开的示例性实施方式的可选示例性冷却元件的放大截面图。

图4是适于实践本公开的示例性实施方式的可选装置的截面图。

图5是根据用于执行本公开的示例性实施方式的方法和设备的逻辑流程图。

图6是适于实践本公开的示例性实施方式的可选装置的截面图。

图7是适于实践本公开的示例性实施方式的可选示例性冷却元件的放大截面图。

图8是根据用于执行本公开的示例性实施方式的方法和设备的逻辑流程图。

图9是适于实践本公开的示例性实施方式的可选示例性冷却元件的放大截面图。

具体实施方式

本公开的示例性实施方式涉及用于吹制薄膜管挤出工艺的高性能冷却***，其以高质量提供增加的吞吐量。高性能冷却***的实施方式包括一个或多个冷却元件，能够堆叠以实现更高的吞吐量，其中所述一个或多个冷却元件中的至少一个是发散冷却元件，所述发散冷却元件包含冷却气体偏转器和一对相对冷却元件，所述一对相对冷却元件具有各自的相对的翼型表面(表面)。表面和冷却气体偏转器形成发散冷却接口，所述发散冷却接口引导冷却气体沿着相反方向流动，产生吸力。这些吸力稳定并保持邻近发散冷却元件的熔融薄膜管(熔体)的冷却。反向引导的冷却气流(i)沿着朝向第一翼型出口末端的第一表面在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中在分散冷却界面与熔体之间排出以形成与熔体的第一出口间隙，并且(ii)沿着朝向第二翼型出口末端的第二表面在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中在分散冷却界面与熔体之间排出以形成与熔体的第二出口间隙。

发散冷却界面包括翼型出口末端，所述翼型出口末端朝向熔融薄膜管的表面向内倾斜，并且比发散冷却元件的任何其他部分更靠近熔融薄膜管延伸。发散冷却界面的所有部分均远离熔融薄膜管凹入翼型出口末端，从而防止悬挂诱导阻力。翼型出口末端的倾斜用于压缩冷却气流，提供将熔融薄膜管中振动和颤动减振的缓冲作用，并消除过多的声音功率水平。另外，成角度的翼型出口末端的作用类似于文丘里管，以将沿着熔融薄膜管流动的冷却气流加速到更高的速度，其中冷却气流由翼型出口末端处的相关冷却元件的影响出现并沿着熔融薄膜管流动。这种较高速度的冷却气流转化为较高的冷却效率和吞吐量。

此外，沿着翼型表面优先采用一个或多个复合角。较大的表面角度(从平行至熔融薄膜表面的约45度)提供较大的冷却气体压缩，这有利地提高了冷却效率，但不幸的是，也会导致保持力的不希望的降低。复合角的使用将冷却气流平稳地包裹在冷却元件翼型表面周围，所述冷却元件翼型表面有利地布置成在到达翼型出口末端之前沿着冷却气流的方向从相对于熔融薄膜管的较大角度变化到较小角度。这种方法允许较大的初始冷却元件翼型表面角度，其用于积极地压缩冷却气流，以获得最大冷却效率，随后是恰好在翼型出口末端之前并达到翼型出口末端的较小的表面角度，其用于加速冷却气流，将保持力恢复到最大值。在冷却元件气流表面中具有复合角度的发散冷却元件表现出非常高的冷却效率、最大的保持力和优异的稳定性，没有振动、颤动或高声音功率水平。

有利的是，在第一和第二冷却元件之间设置简化的单一气体输送通道，其馈送布置成撞击在冷却气体偏转器的外壁上的冷却气体的向内径向流动，防止相对于吹制薄膜管的直接冷却气流，并将所述冷却气流分离成相反定向的第一和第二环形冷却气流。冷却气体偏转器大体上布置在冷却元件和熔融薄膜管之间的中间，使得冷却气体偏转器的内壁比相关联的冷却元件末端与熔融薄膜管间隔得更远，以防止阻力。可以有利地增加额外的冷却气流，但不是必需的。

本发明的发散流动、高性能冷却元件的实施方式包括简化的气体输送通道，所述气体输送通道向一个或多个复合角冷却构件翼型表面馈送初始22.5度角，接着是7.5度翼型出口末端角，提供增加的保持力，减小的振动和颤动，导致所测量的声音功率水平比具有0度翼型出口末端角的发散冷却元件低18dB(小64倍)。本公开的实施方式包括具有15至25度之间的初始角度随后具有5至15度之间的出口末端角度的一个或多个复合角度冷却构件翼型表面，具有优异的稳定性，效率增益，增加的保持力，减小的振动和颤动。然而，应该理解的是，实施方式包括冷却气体翼表面以及具有有助于增加吞吐量、稳定性和减少振动和颤动的复合角度的任何组合的出口末端角度。

图1示出了采用具有本发明的发散冷却元件的短堆叠冷却***的典型吹制薄膜挤出过程的截面图。在图1-4和图6-7中，指示方向的所有细箭头仅用于说明目的，例如标记为AF，并且指示流体(例如冷却气体)的方向性流动。此外，指示方向的粗箭头仅用于说明目的，例如标记为MF，并指示塑料膜材料(例如，熔融薄膜管)的方向性流动。热塑性树脂通过馈送料斗2被引入到挤出机4中，树脂在所述挤出机处被熔化、混合并加压。熔融树脂通过熔体管6输送到模具构件8中，所述模具构件形成作为熔融薄膜管12通常从模具构件8的顶表面排出的环形熔融流动。

内部气体供应管道10将内部冷却/充气气体穿过模具构件8可操作地提供到熔融薄膜管12和固化薄膜管16的内部。内部排气管道9根据需要将内部冷却/充气气体穿过模具构件8可操作地移除，以维持熔融薄膜管12和固化薄膜管16内的气体的所需捕获管体积，并进一步由夹辊20包含。穿过内部气体供应管道10和内部排气管道9的气流由本领域技术人员通常理解的方法控制。熔融薄膜管12围绕气体的捕获管体积向外扩张，并且被夹辊20向上拉，同时在冷冻管线14处被冷却以固化，形成固化薄膜管16。固化薄膜管16在穿过夹辊20形成扁平膜22之前由压平导向件18压平。扁平膜22接下来被输送到下游设备以根据需要转化成可用产品。

环形冷却元件23、24a-d和26设置成与熔融薄膜管12的流动方向同轴并且沿着熔融薄膜管12的流动方向。冷却元件23、24a-d和26分别由合适的外部源来供应冷却气体，引导相关冷却气体在熔融薄膜管12的旁边，大体上沿着与熔融薄膜管12的流动相同和/或相反的方向，用于稳定和冷却熔融薄膜管12。

大体上从冷却元件23和24a-c沿着熔融薄膜管12的流动方向行进的向上冷却气体以及大体上从冷却元件24a-d沿着与熔融薄膜管12的流动方向相反地行进的向下冷却气体在熔融薄膜管12旁边流动并冷却熔融薄膜管12，并在冷却元件23和24a-d之间排放到周围气氛中。来自冷却元件26的大体上向上指向的冷却气体受到周围气氛的直接影响，沿着熔融薄膜管12不受限制地流动，同时冷却熔融薄膜管12并允许熔融薄膜管12自由扩张。

图2示出了本发明的发散冷却元件的一半的内部部分的截面图。每个发散冷却元件(图1中的24a-d)设有任何合适形状和尺寸的内部气体增压室38，所述内部气体增压室引导相关的供应冷却气体通过形成于冷却元件42和44之间的环形通道40大体上径向向内流动。环形通道40向冷却气体偏转器46馈送冷却气体，冷却气体偏转器46使用普通的容易获得的紧固构件例如螺钉和垫圈(未示出)由冷却元件42和/或44向内支撑。冷却气体偏转器46防止冷却气体直接流向熔融薄膜管12并将冷却气流分离成相反方向的冷却气流48和50。冷却气流48在翼型表面52和熔融薄膜管12之间大体上沿着与熔融薄膜管12的流动方向相反的方向流动。冷却气流50在翼型表面54和熔融薄膜管12之间大体上沿着与熔融薄膜管12的流动方向相同的方向流动。

翼型表面52和54在恰好终止于翼型出口末端56和58之前沿着相应的气流动方向朝向熔融薄膜管12环形地向内倾斜，冷却气流48和50分别在所述翼型出口末端离开翼型表面52和54的影响，并且沿着熔融薄膜管12的表面以冷却接触的方式流动。沿着翼型表面52和54优选使用复合角，其中相对于熔融薄膜管12的较大角度位于最靠近冷却气体偏转器46处，较小角度位于邻近相应的翼型出口末端56和58处。重要的是，与一个或两个翼型出口末端56和58相比，具有由冷却气体偏转器46、翼型表面52和54以及翼型出口末端56和58组成的发散冷却界面的发散冷却元件没有任何部分更接近熔融薄膜管，以确保不会发生与熔融薄膜管12的机械接触。

在图3中，冷却气体偏转器46由位于冷却元件42和44中间的冷却气体偏转器46a代替，形成一对环形通道40a和40b。来自内部气体增压室38的冷却气体独立地通过环形通道40a和40b大体上径向向内流动，分别作为相反指向的冷却气流48和50离开冷却气体偏转器46a的影响。冷却气流48在翼型表面52和熔融薄膜管12之间大体上沿着与熔融薄膜管12的流动相反的方向流动。冷却气流50在翼型表面之间54和熔融薄膜管12之间大体上沿着与熔融薄膜管12的流动相同的方向流动。

如图2所示，翼型表面52和54在恰好终止于翼型出口末端56和58之前沿着相应气流的方向朝向熔融薄膜管12环形地向内倾斜，冷却气流48和50分别在所述翼型出口末端离开翼型表面52和54的影响，并且沿着熔融薄膜管12的表面以冷却接触的方式流动。沿着翼型表面52和54优选使用复合角，其中相对于熔融薄膜管12的较大角度位于最靠近冷却气体偏转器46a处，并且较小角度位于邻近相应的翼型出口末端56和58处。重要的是，与一个或两个翼型出口末端56和58相比，具有由冷却气体偏转器46a、翼型表面52和54以及翼型出口末端56和58组成的发散冷却界面的发散冷却元件的没有任何部分更接近熔融薄膜管，以确保不会发生与熔融薄膜管12的机械接触。

图4描绘与图1类似的构造的采用本发明的高性能、发散冷却元件的冷却***。但是增加了壳体28、可变排气装置30可变控制器构件32和带有自由摆动挡板36的流动缓冲器34，如以代理人档案号100646.000004提交的第一发明人为Robert E.Cree的于2016年1月15日提交的名为“Controlled Pressure Enclosure”的共同未决申请所述，其内容在此通过引用并入。还增加了冷却气体供应管道60，所述冷却气体供应管道大体上在冷却元件23、24a、24b和24c的周边内部及绕周边间隔开，形成冷却气体的共同供应。冷却气体供应管道60还起到将相关的冷却元件23、24a、24b和24c中的每个分开并且同心地定位在熔融薄膜管12上的作用。冷却元件24d有利地显示为与冷却元件26共同利用冷却气体供应，从而形成高性能三流气体环。冷却元件26被描绘为具有单一冷却气流，但是可以包括多于一个冷却气流，与本发明的冷却元件24d组合形成进一步的高性能多流动版本，离开以不受限制地流动，大体上向上并且沿着熔融薄膜管12，直接受周围气氛影响，同时冷却并允许熔融薄膜管12自由扩张。冷却元件26也可以省略，允许冷却气体从位于最上方的高性能、发散冷却元件离开至位于冷冻管线14下方并允许自由扩张，或离开至位于冷冻管线14上方并约束熔融薄膜管12。

本发明提出在向上吹制薄膜挤出方法上，但同样应用于吹制薄膜挤出方法的水平或向下版本，没有限制。此外，本发明可以采用线性而非环形结构，并适用于折叠框架稳定性以及单一片材铸膜现有技术。

参照图5，呈现了根据用于执行本公开的示例性实施方式的方法和设备的示例性逻辑流程图。方框502呈现通过至少一个发散冷却元件接收熔融薄膜管的流动；通过所述至少一个发散冷却元件冷却所述熔融薄膜管的流动，其中所述至少一个发散冷却元件包括发散冷却界面，所述发散冷却界面可操作用于(i)朝向第一出口间隙在与所述熔融薄膜管流动相反的路径中排出冷却气体以及(ii)朝向第二出口间隙在顺应于所述熔融薄膜管的流动的路径中排出冷却气体，其中第一出口间隙和第二出口间隙中的至少一个限定了发散冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的最小间隙。方框504涉及其中至少一个发散冷却界面包括冷却气体偏转器，用于沿着与熔融薄膜管的流动相反的路径并沿着顺应于熔融薄膜管的流动的路径引导所排出的冷却气体。

接下来，方框506指示进一步包括通过堆叠在至少一个发散冷却元件附近的第二冷却元件进行冷却。方框508规定进一步包括通过三流气体环和多流气体环中的至少一个来冷却熔融薄膜管的流动。接下来，方框510指示其中在所述至少一个发散冷却元件和第二冷却元件之间限定的空间允许与周围气氛进行气体交换。接下来，方框512表示其中在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中排出冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角，并且其中在顺应于熔融薄膜的流动的路径中排出冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角。

方框514涉及其中来自所述至少一个发散冷却元件的所排出的冷却气体以0.5至5(磅/小时)/(模具周长的英寸)之间的速率充分冷却熔融薄膜管。最后，方框516接下来表示其中至少一部分冷却气体由包括空腔的至少一个壳体接收，所述空腔用于接收来自所述至少一个发散冷却元件的冷却气体，所述至少一个壳体可操作以在熔融薄膜管的内表面和外表面之间维持预定压力差。

逻辑流程图可以被认为是对于方法的操作进行说明。逻辑流程图也可以被认为是一种特定的方式，其中装置的部件被配置为使得所述装置操作，不管这种装置是否是吹制薄膜管挤出装置、受控的压力壳体、或发散冷却元件或其一个或多个组件。

在一个可选示例性实施方式中，所述装置包括单向冷却元件，所述单向冷却元件具有单向冷却界面，所述单向冷却界面包含与熔融薄膜管相邻隔开的冷却气体偏转器，所述冷却气体偏转器可操作以仅在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出冷却气体。冷却气体在单向冷却界面和熔融薄膜管之间朝向出口间隙排出。熔融薄膜管离开与单向冷却元件相邻的模具唇口，允许由所排出的冷却气体产生的合成真空力将熔融薄膜管拉向单向冷却界面，致使单向冷却界面和熔融薄膜管之间的最小间隙在出口处发生。有利的是，单向冷却界面设有一个或多个复合角以使熔融薄膜管的稳定性和冷却效率最大化。附加的冷却元件(例如，单流、双流、双流翼型或多流)可以沿着熔融薄膜管的流动方向与单向冷却元件相邻放置。附加的冷却元件也可以包括双流气体环翼型。然而，在所述实施方式中，第一气流被从相邻的单向冷却元件排出的冷却气流取代。操作的特征在于提高了吹制熔融薄膜的输出速率，提高了薄膜保持力以维持熔融薄膜管的稳定性，并且更容易调节以优化熔融薄膜输出速率的性能，而不存在熔融薄膜管的高噪音水平或有害振动，熔融薄膜管的颤动和阻力。

参考图6，示出了采用冷却***的典型吹制薄膜挤出工艺的截面图，所述冷却***采用环形冷却元件23(也被称为单向冷却元件)，所述环形冷却元件邻近于模具构件8的顶表面与熔融薄膜管12同轴且沿着熔融薄膜管12的流动方向布置。冷却元件26邻近于冷却元件23的定表面与熔融薄膜管12同轴且沿着熔融薄膜管12的流动方向布置。冷却元件23和26显示为具有连接通道62，所述连接通道允许来自合适的外部源的冷却气体的共同供应，然而，冷却元件23和26也可以利用来自外部源的冷却气体独立地供应。冷却元件23和26大体上沿着与熔融薄膜管12的流动方向相同的方向与熔融薄膜管12并排引导冷却气体，从而稳定和冷却熔融薄膜管12。

图7示出了可操作地排出冷却气体的单向冷却元件的一半的内部的放大截面图。在图7中，冷却元件23和26示出为具有来自合适的外部源的独立冷却气体供应，然而，应当理解的是，冷却元件23和26的实施方式可以由冷却气体的共同供应源来供应(如图6所示)。如图所示，冷却元件26堆叠在冷却元件23的顶部，使得冷却元件26与冷却元件23接触，从而基本上防止在冷却元件26和冷却元件23之间与周围气氛进行气体交换。冷却元件23设有具有任何合适的形状和尺寸的内部气体增压室38u，所述内部气体增压室引导相关的所供应的冷却气体通过在冷却元件42u和44u之间形成的环形通道40u大体上径向向内流动。环形通道40u将冷却气体朝向形成为冷却元件42u的延伸部的冷却气体偏转器46u馈送。冷却气体偏转器46u防止冷却气流直接吹至熔融薄膜管12，并引导冷却气流50u在翼型表面54u和熔融薄膜管12之间大体上沿着与熔融薄膜管12的流动相同的方向流动。如图所示，冷却气体偏转器46u是矩形的，但是应该理解的是，冷却气体偏转器46u的实施方式包括将冷却气体在熔融薄膜管12的流动的路径中朝向翼型表面54u可操作地重定向的任何形状(例如，三角形的或弯曲的)。

翼型表面54u在恰好终止于翼型出口末端58u之前沿着冷却气流的方向朝向熔融薄膜管12环形地向内倾斜，冷却气流50u在所述翼型出口末端离开翼型表面54u的影响，并且沿着熔融薄膜管12的表面继续以冷却接触的方式流动。如图7所示，沿着翼型表面54u采用复合角，相对于熔融薄膜管12的较大角度位于最靠近冷却气体偏转器46u处，并且较小角度位于邻近相应的翼型出口末端58u处。应该理解的是，翼型表面54u的实施方式不是必须包括复合角，而是可以包括相对于熔融薄膜管12倾斜或弯曲的表面，只要翼型表面54u和熔融薄膜管12的表面之间的最小间隙位于翼型出口末端58u处。与翼型出口末端58u相比，具有由冷却气体偏转器46u、翼型表面54u以及翼型出口末端58u组成的发散冷却界面的发散冷却元件的没有任何部分更接近熔融薄膜管。为确保不会发生与熔融薄膜管12的机械接触，重要的是将冷却气体偏转器46u的所有部分布置成与模具构件8的出口点径向向外间隔开，离开模具构件8的环形熔融流体在所述出口点形成熔融薄膜管12。

冷却元件26是将冷却气体沿着熔融薄膜管12的流动路径导向熔融薄膜管12的外表面的单流气体环。实际上，熔融薄膜管12从模具构件8(例如螺旋分配挤压模具)挤出，并由单向冷却元件23接收。单向冷却元件23排出由冷却气体偏转器46u在熔融薄膜管12的流动路径中偏转的冷却气体。离开冷却气体偏转器46u的影响并且在翼型表面54u和熔融薄膜管12之间流动的冷却气体朝向翼型出口末端58u流动，冷却气体在所述翼型出口末端从冷却元件23朝向冷却元件26流动。冷却元件26在其冷却界面64处接收来自冷却元件23的所排出的冷却气体，并且还从环形通道66在熔融薄膜管12的流动路径中排出冷却气体。图7描绘了具有形状和形式为双流气体环的冷却界面64的冷却元件26，其中第一环形间隙被移除并由冷却元件23代替。应当理解的是，冷却元件26可以是任何合适的形状和形式，包括使用一个以上的冷却气流，只要冷却元件23布置成在冷却元件26之前接收熔融薄膜管12的流动。冷却元件23和26大体上沿着与熔融薄膜管12的流动相同的方向沿着熔融薄膜管12的外表面周向地引导相关的冷却气体，起到稳定和冷却熔融薄膜管12的作用。熔融薄膜管12由从冷却元件23和26排出的冷却气体冷却，使得在在冷却元件26上方某些给定的距离处，熔融薄膜管12在冷冻管线14处固化，形成固化薄膜管16。冷却元件23和26的实施方式排出冷却气体并在熔融的薄膜管12和它们的冷却界面之间产生真空，使得熔融薄膜管12被径向向外拉向或推向冷却元件界面。冷却元件23的实施方式提供冷却熔融薄膜管12的构件，使得除了冷却元件26的冷却速率之外，还以0.5至5(磅/小时)/(模具圆周的英寸)之间的速率冷却熔融薄膜管12。冷却元件23和26的实施方式可操作以在2000至20000英尺/分钟的速率下排出冷却气体。冷却元件23的实施方式提供冷却界面，其中所排出的冷却气体被排出，使得在操作期间冷却界面被所排出的冷却气体覆盖或润滑。换句话说，冷却元件23的冷却界面提供了翼型出口末端58u，所述翼型出口末端为冷却元件23与熔融薄膜管12的表面最靠近的部分，其中所排出的冷却气体在翼型片出口末端58u与熔融薄膜管12之间流动并且冷却元件23的任何部分都不与熔融薄膜管12直接接触。

参照图8，呈现了根据用于执行本公开的示例性实施方式的可选方法和装置的示例性逻辑流程图。方框802提供(a)由单向冷却元件接收熔融薄膜管的流动；以及(b)由单向冷却元件冷却熔融薄膜管的流动，其中单向冷却元件包括单向冷却界面，所述单向冷却界面可操作用于朝向出口间隙在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出冷却气体，其中出口间隙限定了最小间隙，其中所排出的冷却气体在单向冷却界面和熔融薄膜管的吹制之间流动。接下来，方框804呈现其中单向冷却界面包括冷却气体偏转器，所述冷却气体偏转器用于沿着顺应于熔融薄膜管的流动的路径引导所排出的冷却气体。

在方框804之后，方框806规定所述方法还包括由堆叠在单向冷却元件附近的第二冷却元件进行冷却。方框808涉及进一步包括由单流气体环、双流气体环、三流气体环和多流气体环中的至少一个来冷却熔融薄膜管的流动的方法。方框810规定进一步包括由第二冷却元件冷却熔融薄膜管的流动的方法，所述第二冷却元件包括具有冷却界面的单一流动翼型，所述冷却界面可操作以在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出冷却气体，并且沿着冷却界面接收来自单向冷却元件的所排出的冷却气体。方框812表示其中单流翼型是第一环形间隙被移除的双流翼型。接下来，方框814表示其中在顺应于熔融薄膜的流动的路径中排出冷却气体的单向冷却界面的一部分形成复合角。接下来，方框816指示其中来自单向冷却元件的所排出的冷却气体以0.5至5(磅/小时)/(模具周长英寸)之间的速率充分冷却熔融薄膜管。最后，方框818表示其中单向冷却元件可操作以在2000至20000英尺/分钟之间的速率下排出冷却气体。

图8中所示的逻辑流程图可以被认为是说明方法的操作。逻辑流程图也可以被认为是特定的方式，其中装置的部件被配置为致使所述装置运行，不管这种装置是否是吹制薄膜管挤出装置、受控压力壳体、或单向冷却元件或其一个或多个组件。

图9描绘了采用本发明的高性能、发散冷却元件的冷却***，其结构类似于图7，但是冷却元件23由用作如图2和3所示的发散冷却元件的冷却元件24d代替。冷却元件26被描述为具有单一冷却气流，但可以包括多于一个冷却气流，与本发明的冷却元件24d组合形成更高性能的多流形式，离开以不受限制地流动，大体上向上并且沿着熔融薄膜管12，直接受周围气氛影响，同时冷却熔融薄膜管12并允许熔融薄膜管12自由扩张。如图所示的冷却元件24d和冷却元件26形成高性能三流气体环，沿着与熔融薄膜管12的流动的方向与模具构件8间隔开并且同轴，并且提供增强的稳定性和输出速率。冷却元件24d和模具构件8之间的间隔距离可以是固定的或可调节的，起到在从模具构件8正上方到模具构件8上方几英尺的位置处冷却和支撑熔融薄膜管12的作用。

已经具体参照特定实施例详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，可以在本发明的精神和范围内进行变化和修改。因此，目前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求表示，并且落入其等同物的含义和范围内的所有变化都旨在被包含在其中。

Claims (19)

1.一种用于冷却的设备，所述设备包括：

单向冷却元件，用于接收熔融薄膜管的流动，所述单向冷却元件包括单向冷却界面，所述单向冷却界面可操作用于在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向出口间隙排出第一冷却气体，其中单向冷却界面包括翼型表面和冷却气体偏转器，用于沿着顺应于熔融薄膜管的流动的路径引导所排出的第一冷却气体并且防止所排出的第一冷却气体直接流向熔融薄膜管，其中翼型表面朝着熔融膜管的表面向内倾斜，其中出口间隙限定单向冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的所排出的第一冷却气体的最小间隙，其中出口末端与单向冷却界面的冷却气体偏转器和翼型表面相比更靠近熔融薄膜管的流动；以及

第二冷却元件，其可操作地堆叠在单向冷却元件附近，其中第二冷却元件包括具有冷却界面的气体环，所述冷却界面可操作以在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出第二冷却气体，并从单向冷却元件沿着冷却界面接收第一冷却气体。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述单向冷却元件与所述第二冷却元件接触，从而基本上防止在所述单向冷却元件和所述第二冷却元件之间与周围气氛进行气体交换。

3.根据权利要求1所述的设备，其中在所述第二冷却元件和所述单向冷却元件之间限定空间以允许与周围气氛的气体交换。

4.根据权利要求1所述的设备，所述第二冷却元件是单流气体环、双流气体环和三流气体环中的一个。

5.根据权利要求1所述的设备，所述第二冷却元件是多流气体环。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二冷却元件是移除了第一环形间隙的双流气体环。

7.根据权利要求1所述的设备，其中在顺应于所述熔融薄膜的流动的路径中排出第一冷却气体的所述单向冷却界面的一部分形成复合角。

8.根据权利要求1所述的设备，其中来自所述单向冷却元件的所排出的第一冷却气体以0.5至5（磅/小时）/（模具周长英寸）的速率充分冷却所述熔融薄膜。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述单向冷却元件可操作以2000至20000英尺/分钟的速率排出第一冷却气体。

10.一种用于冷却的设备，所述设备包括：

至少一个发散冷却元件，用于接收熔融薄膜管的流动，所述至少一个发散冷却元件包括发散冷却界面，所述发散冷却界面可操作用于（i）在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中向第一出口间隙排出第一冷却气体，以及（ii）在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中向第二出口间隙排出冷却气体，发散冷却界面包括冷却气体偏转器，用于沿着与熔融薄膜管的流动相反方向的路径以及沿着顺应于熔融薄膜管的流动的路径引导所排出的第一冷却气体，其中第一出口间隙和第二出口间隙中的至少一个限定发散冷却界面和熔融薄膜管的流动之间的最小间隙，并且其中第一出口末端和第二出口末端二者与发散冷却元件的任何其他部分相比更靠近熔融薄膜管的流动。

11.根据权利要求10所述的设备，所述设备还包括第二冷却元件，所述第二冷却元件邻近所述至少一个发散冷却元件可操作地堆叠。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个发散冷却元件与所述第二冷却元件接触，从而基本上防止在所述至少一个发散冷却元件和所述第二冷却元件之间与周围气氛进行气体交换。

13.根据权利要求11所述的设备，其中在所述至少一个发散冷却元件和所述第二冷却元件之间限定空间以允许与周围气氛进行气体交换。

14.根据权利要求11所述的设备，所述第二冷却元件是单流气体环、双流气体环和三流气体环中的至少一个。

15.根据权利要求11所述的设备，所述第二冷却元件是多流气体环。

16.根据权利要求11所述的设备，其中所述第二冷却元件是移除了第一环形间隙的双流气体环。

17.根据权利要求10所述的设备，其中在与熔融薄膜管的流动相反方向的路径中排出第一冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角，并且其中在顺应于熔融薄膜管的流动的路径中排出第一冷却气体的发散冷却界面的一部分形成复合角。

18.根据权利要求10所述的设备，其中来自所述至少一个发散冷却元件的所排出的第一冷却气体以0.5和5（磅/小时）/（模具周长英寸）之间的速率充分冷却所述熔融薄膜。

19.根据权利要求10所述的设备，所述设备还包括至少一个壳体，所述至少一个壳体包括用于接收来自所述至少一个发散冷却元件的第一冷却气体的至少一部分的腔体，所述至少一个壳体可操作以维持熔融薄膜管的内表面和外表面之间的预定压力差。

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