CN103950133B - 热橡胶片快速降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明的热橡胶片快速降温系统，包括机架、用于输送热橡胶片的输送装置、喷雾装置、用于将输送装置和喷雾装置与环境大气分隔的隔离罩、排气装置和控制部分，喷雾装置包括一个或多个喷雾管路和设置在喷雾管路的喷嘴，隔离罩与机架固定连接，有用于输送的热橡胶片通过的开口，排气装置固定连接在隔离罩的上方，在机架下部安置有液体收集盘以及连接液体收集盘底部的排液管，控制部分至少包括联动操作控制器、喷雾压力流量控制器、紧急控制器。该系统可以缩短热材料制品冷却长度，减少设备投资、减少产场地占用、减少电能和水的消耗，也减少废气、废水的产生，适宜橡胶、塑料、金属、玻璃或其他材料的制造、处理线上的需冷却制品。

Description

热橡胶片快速降温系统

技术领域

本发明涉及橡胶的加工，具体是橡胶的加工过程中热橡胶片快速降温系统。

背景技术

在橡胶的加工过程中，需要将混炼胶加热到100℃以上、最高达170℃，然后通过挤出、压延等工序，形成热橡胶片、及各种形状的半成品或制品。目前热橡胶制品的降温方式主要有：自然风冷、喷水+浸水+吹风、空调风冷、循环水冷却金属辊筒间接降温等。

上述的这些降温方式都是通过介质（水或者空气）的显热变化（温度升高）带走热橡胶片上的热量，相对来说降温效率很低，特别是在炎热的夏季（环境温度达35℃以上时），迫使降温介质（风、水等）流量大大增加，所需的降温场地也得增加。并且，随着生产效率的增加，降温所需的介质流量还得增加、降温场地也得增加，即降温的成本及能耗也在增加。

强制风冷降温是目前大多数炼胶生产线所采用的降温方式。其主要缺点就是：降温主要靠介质风的温度变化来带走热量，是利用介质的显热降温，空气的比热容只有1.005kJ/kg.℃，所以降温速度慢，风量需求大，导致电能消耗大、外排带异味的风量大、厂房占地大等等缺点。

在采用喷淋水+浸泡水槽+吹风联合降温技术的场合，按胎面压出生产线的生产量每天2500条，每小时挤出热橡胶片2500kg为例，为了连续生产，120米长的水槽（为了减少场地水槽分多层多段），大约150吨的浸泡胎面的水需要25.3m³/h（25℃低温水）来进行热交换，以带走胎面橡胶片中的热量。随着天气的炎热、生产效率的提高，必须还得延长水槽、加大低温水的循环量来满足工艺要求。同时水槽中的水大约连续使用1月后就需要更换，由于该水长期浸泡高温的橡胶，橡胶中的一些有机化合物有益出污染了水，该水不能继续使用，还得处理。

所以水槽浸泡降温存在以下缺点：降温主要靠介质水的温度变化来带走热量，是利用介质的显热降温，水的比热容只有4.2kJ/kg.℃，所以降温速度慢，水量需求大，导致电能消耗大、定期处理水量大、厂房占地大等等缺点。

为了适应轮胎橡胶加工业的发展，节能环保的降温方法和技术是发展的方向。所以这方面的研究、试验、创新必须出新成果。

发明内容

本发明提供一种热橡胶快速降温系统。可快速为多种热橡胶片、半成品、制品规格降温，确保连续生产不停顿。

本发明的热橡胶快速降温系统，其特征在于：包括机架、用于输送热橡胶片的输送装置、喷雾装置、用于将输送装置和喷雾装置与环境大气分隔的隔离罩、排气装置；

喷雾装置包括一个或多个独立喷雾管路和设置在喷雾管路的喷嘴；

喷嘴设置在热橡胶片输送装置的上方、下方、或上方和下方；

隔离罩与机架固定连接，有用于输送的热橡胶片通过的开口；

排气装置固定连接在隔离罩的上方；

在机架下部安置有液体收集盘以及连接液体收集盘底部的排液管。

本发明的降温系统还设置控制操作系统，控制操作系统至少包括联动操作控制器、紧急控制器、和喷雾流量控制器。

所述喷雾装置的喷嘴采用空气雾化的二流体喷嘴、或液体加压式的单流体喷嘴。

用于喷雾的液体选自：水、水和隔离剂的混合物。优选是水。

本发明所述隔离罩采用玻璃、塑料或金属制成。

所述收集盘由金属或塑料材料制成，呈水平或倾斜安置，排液管连接在收集盘底部的最低处。

本发明选用的喷嘴非常关键，喷嘴通过喷出雾化的小水滴与热材料表面碰撞时快速地蒸发，从而有效地从热材料移除热能，如果喷嘴喷出水滴太大的话，例如100微米以上，水滴与热材料的表面碰撞时将不能足够快地蒸发，在热材料的表面上形成液膜，或者保持浮在热材料的表面上，而液膜从热材料表面沸腾离开的时间过长，减慢了冷却效果。为了实现良好的冷却，水滴需要足够地小，以具有足够小的质量用于快速蒸发，而且，水滴以足够的速率被引导向热材料的表面上，以实现有效碰撞。形成的水雾粒径主要由喷嘴孔径、喷嘴形状和水压或气压等因素决定。一般选用可喷雾形成的水雾粒径为1～100微米的喷嘴。在优选的情形下，喷嘴选用喷出水雾平均粒径小于或等于30微米，更优选喷出水雾平均粒径小于或等于10微米。

当喷嘴采用液体加压式的单流体喷嘴时，喷嘴离输送装置（也即热橡胶片）的距离为80～500mm，优选距离为300～450mm，最佳距离为400mm，此时喷雾效果更优。经加压泵加压后的高压水压力选用3～20MPa,优选为4～15MPa。

当喷嘴采用空气雾化的二流体喷嘴时，此时喷雾系统还应设置压缩空气输送管以及在压缩空气输送管的入口与阀之间的空气净化器。喷嘴离输送装置（也即热橡胶片）的距离为80～400mm，优选距离为100～300mm，最佳距离为150～250mm。

所述的二流体喷嘴的液体供给方式可采用将加压水供给二流体喷嘴的形式，或者采用压缩空气将水吸上喷雾的虹吸式。空气压力为0.2～0.7MPa,优选为0.3～0.5MPa，更优选为0.32～0.4MPa。液体压力为0～0.7MPa,优选为0.2～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa。

由于热橡胶片是不良导体，喷雾装置中设置相向喷雾的上下独立喷雾管路可实现双面喷雾，降温效果更好。

喷雾装置包括≥1个独立喷雾管路。一般常规地，考虑到热交换量和场地大小，以及控制操作系统的情况，喷雾装置包括2～8个独立喷雾管路，每个独立喷雾管路与一个以上的控制阀连接。每个独立喷雾管路各有一排以上装有喷嘴的喷雾支管，一般包括1～10排喷雾支管。

之所以设置≥1套独立喷雾管路，是考虑到热橡胶片产品的大小、形状以及厚度，有时候并不需要将降温装置的喷雾装置中所有的喷雾管路全部打开喷雾。喷雾装置中设置相向喷雾的上下独立喷雾管路，在不需要双面喷雾时，只需让热橡胶片上面或者下面的独立喷雾管路工作即可。

喷雾装置之前设置液体净化器可保证装置喷嘴不堵塞。

输送装置采用金属辊筒、金属片式辊筒或带网格的输送带，使得由下往上的喷雾达到热橡胶片的朝下的那一面，或由上往下的喷雾达到热橡胶片的朝上的那一面，然后喷雾装置向热橡胶片双面喷雾。

本发明还在输送装置之前设置与控制部分连接的传感器，并在输送装置之后设置与控制部分连接的红外测温仪。传感器用于感知被输送的橡胶片是否即将进入降温相同，以便开启喷雾降温。红外测温仪用于测定降温后橡胶片的温度，以此判辩降温效果，并为调整参数提供依据。

本发明的技术方案也可用于热材料如橡胶、塑料、金属、玻璃或其他材料的制造、处理线上的需冷却制品。

本发明技术方案带来的有益效果在于：缩短热材料制品冷却长度，大大减少橡胶片等冷却线设备的投资，减少对生产场地的占用；还可以大大减少电能的消耗、水的消耗。另外，也大大减少废气、废水的产生，给工作现场的环保功能得到提高。

附图说明

图1是热橡胶快速降温系统结构示意图；

图2是图1的左剖视示意图；

图3是喷雾系统的一种方式的示意图；

图4是喷雾系统的另一种方式的示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2、图3。

本热橡胶快速降温系统，包括机架1、用于输送热橡胶片的输送装置2、喷雾装置3、用于将输送装置2和喷雾装置3与环境大气分隔的隔离罩4、排气装置5和控制部分6，

喷雾装置3包括一个以上独立喷雾管路和设置在喷雾管路的喷嘴，喷雾管路有上喷雾管路7和下喷雾管路8。

隔离罩4与机架1固定连接，有用于输送的热橡胶片通过的开口，

排气装置5固定连接在隔离罩4的上方，

在机架1下部安置有液体收集盘16以及连接液体收集盘16底部的排液管17，收集盘16由金属材料制成，呈倾斜安置，排液管17连接在收集盘底部的最低处。滴落下来的液体将通过排液管17排出。

控制部分6包括联动操作控制器、紧急控制器，和喷雾压力流量控制器。

喷雾装置3选用空气雾化的二流体喷嘴9，利用压缩空气高速流动与液体撞击的原理，使液体雾化为小液滴，该喷雾系统3还包括压缩空气输送管10、控制阀11、控制阀14、液体输送管15。

该喷雾装置3还设置空气过滤器12，空气过滤器12通过压缩空气输送管10设置在压缩空气管路入口与控制阀11之间。

该喷雾装置3还设置液体过滤器13，液体过滤器13设置在自来水管路入口与控制阀14之间。

该二流体喷嘴的液体供给方式可采用将液体加压供给二流体喷嘴的液体加压式，及利用压缩空气力量将液体吸上喷雾的虹吸式。空气压力为0.2～0.7MPa,优选为0.3～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa。液体压力为0～0.7MPa,优选为0.2～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa。

控制阀11采用气体压力调节阀。

控制阀14采用液体压力调节阀。

用于橡胶冷却的液体是城市公共自来水，压力在2bar，温度在30℃。

隔离罩4采用玻璃将喷嘴及部分喷雾管和热橡胶材料等四周围成透明,隔离罩4与机架1将喷雾区间与环境大气分开，排气装置5固定连接在隔离罩4的上方，蒸发的气体从区间内经排气装置5抽吸移除。

喷雾装置3包括6个独立喷雾管路。位于需冷却橡胶片正上方有3个独立喷雾管路，位于需冷却橡胶片正下方有3个独立喷雾管路，属于相向喷雾的独立喷雾管路。可用于对热橡胶片实施双面喷雾降温。

从上往下喷雾：由3个独立的喷雾管路组成，每个独立的喷雾管路设置有2排喷嘴9，每个喷嘴与压缩空气输送管10、液体输送管15相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀11和一个液体管路控制阀14，压缩空气输送管10的空气压力为0.3～0.5MPa，液体输送管15的液体压力为0.3～0.4MPa；相邻喷嘴9间距120mm，每排喷嘴间距150mm，喷嘴9离需降温的热橡胶片的距离为110mm。

从下往上喷雾：由3个独立的喷雾管路组成，每个独立的喷雾管路设置有2排喷嘴9，每个喷嘴与压缩空气输送管10、液体输送管15相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀11和一个液体管路控制阀14，压缩空气输送管10的空气压力为0.3～0.5MPa，液体输送管15的液体压力为0.3～0.4MPa；相邻喷嘴9间距120mm，每排喷嘴间距150mm，喷嘴9离需降温的热橡胶片的距离为110mm。

通过选择合适的喷嘴型号规格、调整喷嘴与热胶片的距离、控制气压与水压喷雾流量，使喷雾形成的水雾粒径小于或等于30微米。

考虑到根据热橡胶片产品的大小和形状，以及厚度，有时候并不需要将一台降温装置的喷雾系统中所有的喷雾管路全部打开喷雾。独立喷雾管路在控制操作系统的控制下，可以分别独立地进行工作。

控制操作系统6包括联动操作控制器、喷雾压力流量控制器、紧急控制器（未在图中画出）。

输送装置2选用带有动力金属片式辊，对热橡胶制品进行连续输送。

实施例2

参见图1、图2、图4。

本实施例除喷雾装置与实施例1不同外，其余与实施例1相同。本实施例只是喷雾装置3的喷嘴采用液体加压式单流体喷嘴21进行喷雾，利用高压力水通过流动障碍物，改变从喷射头排出的气雾流的流体力学属性，使水雾化为小水滴的单流体喷嘴。高压水的压力为3～20MPa,优选为4～15MPa。

该喷雾装置3包含水箱18、加压泵19、控制阀14、高压输送管20、喷嘴21；置于水箱18上的加压泵19和控制阀14通过高压输送管20与喷嘴21相连；控制操作系统6分别连接加压泵19、控制阀14。

控制阀14采用电磁阀。

该喷雾装置3还包括液体过滤器13，液体过滤器13通过高压输送管20设置在加压泵19与水箱18之间。这样可以保证喷嘴不堵塞，喷雾效果好。

喷雾装置3包括5个独立喷雾管路。位于需冷却橡胶片正上方有3个独立喷雾管路，位于需冷却橡胶片正下方有2个独立喷雾管路，属于相向喷雾的独立喷雾管路。可用于对热橡胶片实施双面喷雾降温。

从上往下喷雾：由3个独立的喷雾管路组成，每个独立的喷雾管路设置有4排喷嘴21，每个喷嘴与高压输送管20相连，每个独立的喷雾管路有一个控制阀14，高压输送管20的水压为15MPa；相邻喷嘴6间距200mm，每排喷嘴间距350mm，喷嘴21离需降温的热橡胶片的距离为450mm。

从下往上喷雾：由3个独立的喷雾管路组成，每个独立的喷雾管路设置有4排喷嘴21，每个喷嘴与高压输送管20相连，每个独立的喷雾管路有一个控制阀14，高压输送管20的水压为15MPa；相邻喷嘴6间距200mm，每排喷嘴间距350mm，喷嘴21离需降温的热橡胶片的距离为450mm。

通过选择合适的喷嘴型号规格、调整喷嘴与热胶片的距离、控制气压与水压喷雾流量，使喷雾形成的水雾粒径小于或等于50微米。

输送装置2通过内部动力驱动，选用带网格的金属输送带对热橡胶制品进行连续输送，网格直径为20～50mm。

实施例3

本实施例与实施例1相似，只是二流体喷嘴的液体供应是利用压缩空气力量将液体吸上喷雾的虹吸式，水源为水箱中的净水。

实施例4

本实施例除喷雾系统只在待冷却材料上方设置喷雾管路及喷嘴，进行单面喷雾冷却外，其余与实施例1、2或3相同。

实施例5

在实施例1、2、3或4的基础上，在喷雾区间之前设置传感器，每个独立喷雾管路各与一个以上的电磁阀连接。当传感器检测到橡胶部件后，通过可编程控制器控制电磁阀开启，喷嘴开启进行喷雾对橡胶制品冷却，而当无橡胶制品经过时，则传感器通过可编程控制器控制电磁阀关闭，喷嘴停止喷雾。

根据环境温度实际情况，通过控制操作系统对其喷雾支管上阀门的控制，可只开启上喷雾管路7进行单面喷雾降温，或者开启上喷雾管路7、下喷雾管路8的部分或全部独立喷雾支管上的喷嘴对热橡胶进行喷雾降温。实现喷雾的自动控制，减少水资源的浪费。

实施例6

在实施例1、2、3、4或5的基础上，使用喷雾结合强制风冷的方式对热橡胶进行降温，即：在热橡胶降温装置向热橡胶片进行喷雾降温之后，在该联动生产线的后续输送中还增加强制风冷装置。每个喷雾管路各与一个以上的电磁阀连接，在喷雾区间之后设置红外测温仪，当红外测温仪检测到橡胶部件的温度后，根据环境温度等对橡胶部件冷却的影响，通过可编程控制器控制电磁阀部分或全部开启，从而选择部分或全部相关喷嘴开启进行喷雾对橡胶制品冷却，同时可编程控制器控制风机的启动数量，实现喷雾及风冷的自动控制，减少资源的浪费。

Claims (8)

1.热橡胶片快速降温系统，其特征在于：包括机架、用于输送热橡胶片的输送装置、喷雾装置、用于将输送装置和喷雾装置与环境大气分隔的隔离罩、排气装置，控制操作系统；

喷雾装置包括一个或多个独立喷雾管路和设置在喷雾管路的喷嘴；每个独立的喷雾管路与一个以上的控制阀连接；每个独立喷雾管路包括1～10排喷雾支管，每排喷雾支管上安装有2个以上的喷嘴；所述喷雾装置的喷嘴采用空气雾化的二流体喷嘴、或液体加压式的单流体喷嘴；喷嘴设置在热橡胶片输送装置的上方、下方、或上方和下方；喷嘴离输送装置的距离为80～500mm；

采用玻璃、塑料或金属制成的隔离罩与机架固定连接，有用于输送的热橡胶片通过的开口；

排气装置固定连接在隔离罩的上方；

在机架下部安置有液体收集盘以及连接液体收集盘底部的排液管；

输送装置采用有动力驱动的金属辊筒、金属片式辊筒、或带网格的输送带；在输送装置之前设置与控制部分连接的传感器，在输送装置之后设置与控制部分连接的红外测温仪；

控制操作系统至少包括联动操作控制器、紧急控制器、和喷雾流量控制器。

2.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：所述喷雾装置包括2～8个独立喷雾管路。

3.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：喷雾装置中设置相向喷雾的上下独立喷雾管路。

4.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：喷雾装置之前设置液体净化器。

5.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：用于喷雾的液体选自：水、水和隔离剂的混合物。

6.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：由金属或塑料材料制成的收集盘呈水平或倾斜安置，排液管连接在收集盘底部的最低处。

7.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：喷嘴离输送装置的距离为300～450mm。

8.根据权利要求1所述的降温系统，其特征在于：所述喷雾装置的喷嘴采用空气雾化的二流体喷嘴时，系统还设置压缩空气输送管以及在压缩空气输送管的入口与阀之间的空气净化器。