CN105500670B - 一种真空系统用冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空系统用冷却器，包括圆形本体，该圆形本体由本体内层和本体外层组成的水夹套构成，所述本体外层的两侧分别开设有冷却水入口和冷却水出口，所述本体内层的两侧分别开设有气体入口和气体出口；所述圆形本体的上端通过O型密封圈与圆形端盖密封，该圆形端盖与本体内层的夹角处设置有用于阻隔气体中气态分子的阻隔器，该阻隔器与所述圆形本体和圆形端盖间隙密封；所述圆形本体的下端连接有集污斗，该集污斗的底端设置有排液管；所述圆形本体内设置有分流板，该分流板与所述本体内层连接。本发明中多了一个冷却气体流道，增加了冷却面积，提高了冷却效果，并延缓了堵塞速度，拆卸、安装圆形端盖快速、省力、效率快。

Description

一种真空系统用冷却器

技术领域

本发明涉及真空系统冷却器技术领域，具体涉及一种用于PET薄膜生产线辅挤出机真空系统的冷却器。

背景技术

目前，公知的PET薄膜生产线辅挤出机真空系统是由真空罩、冷却器、过滤器、罗茨风机、油水分离器、螺杆泵、连接管及电磁阀组成。在辅挤出机系统270℃的工作温度中，对苯二甲酸乙二醇脂融溶料中挥发出来，以小分子及水蒸气为主要成份的混合气体，由真空系统的真空罩经电加热至250℃的主动保温联接管，进入冷却器进行冷却，冷却后的混和气体再经电加热至180℃的主动保温的连接管和电磁阀进入过滤器，过滤器流道横截面积突然加大，流速减缓，过滤器无保温措施，混和气体自然冷却，温度近一步下降，混合气体中的小分子冷凝成细小的游离状态粉尘，并在过滤器中滤去，剩下主要成份是水蒸气的混合气体由联接管及电磁阀与罗茨风机相联，由罗茨风机提供一级抽真空动力进行抽吸，气体经水冷式油水分离器分离油水，再经螺杆泵提供二级抽真空动力抽吸分离油水后排出。真空系统的压力为绝对压力5mbar，大约是0.005个大气压，即-0.995个大气压的真空度，以此来除去辅挤出机融溶料中杂质，为生产线后继工序提供可靠生产保障。

其中冷却器的设计结构及工作原理为：冷却器是用内部中心冷却板冷却，并分流气体，改变气体的流动方向，圆形外壁是用电加热至180℃的主动保温。顶端是法兰联接的圆形端盖密封，端盖上有冷却水进出管联接，并与冷却器的内部中心冷却板相联，不可分离。底部为法兰联接的集液斗，集液斗底部有排液管并连接阀，冷却器的气体流道截面狭窄，与进出冷却器联接管的气体流道截面相当，以此形成较快气体流速。混合气体在进入冷却器冷却时，水蒸气冷凝成水落入集液斗，小分子冷凝成细小的游离状态粉尘，跟随流速较快气体，经电加热至220℃的主动保温的联接管和电磁阀进入过滤器。

但是，在真空系统5mbar绝对压力下，负压使辅挤出机系统中270℃的对苯二甲酸乙二醇脂融溶料中的大分子气化点降低并挥发出来，这使得混合气体成份不仅是小分子和水蒸气，还有少量的大分子。含有气化大分子的混合气体进入冷却器时，气态的大分子凝固温度临界点高，在经过180℃的冷却器时快速冷凝成固体。由于气体流速快，又由于圆形外壁是电加热主动保温，与混合气体温差小，因此，分子是在冷却器的圆形内壁及中心冷却板接触凝固成固体，一层层的冷凝附着冷却器内壁，堵塞冷却器，一层层的接触凝固附着的污垢，结构紧密、质地坚实。被堵塞冷却器改变了混和气体的流动状态并使冷却器失去工作机能，直至堵死冷却器气体流道，使真空系统不能工作，影响生产运行。

为了使生产线后继工序生产可靠，经常要停生产线由机修清理被沾污堵塞的冷却器内部，由于顶部端盖与冷却器的内部中心冷却板相联，结构笨重，不易拆卸。即使用葫芦吊具拉出，但是有结构紧密，大附着力污染物接触凝固附着，也会难以拉出，因此从冷却板顶部拆卸清理冷却器费时、费力。所以，机修一般在清理时，只能拆下笨重的冷却器集液斗，从下部进行清理。拆下冷却器集液斗的冷却器下部离地高度小，短于冷却器狭长气体流道，因此用圆钢等简单工具进行清理时，不能清理到冷却器狭长气体流道顶部。机修人员只能用细圆钢或细扁铁，用手能强行弯曲的简单工具增加清理长度，使清理能达到冷却器狭长气体流道顶部。但用这些强度差的、弯弯曲曲简单工具要捣碎结构紧密、质地坚实的污染物，彻底清理干净冷却器狭长气体流道是很困难的，因此机修清理冷却器的速度慢、效率很低。又因为，拆下冷却器集液斗的冷却器下部离地高度小，机修人员在清理时无法直接目视观察，只能用手电筒从拆下冷却器集液斗的冷却器下部一端照射，从冷却器被拆开的入口处的另一端观察手电光照射在经过气体流道时的漏光状况来判断冷却器清理的程度，因此，冷却器清理干净程度无法直接掌握。所以在机修清理冷却器后，冷却器狭长气体流道也不是干净的，只是气体流道畅通了。这样的冷却器在清理时，显露了其设计缺陷，缺少有效的清理、观察工作空间。清理冷却器的速度慢、效率低，还清不干净。冷却器的圆形外壁是用电加热至120℃的主动保温与冷却器的冷却功能相互冲突，浪费电能。PET生产线有两台辅挤出机，每台辅挤出机各有一套抽真空系统，每套抽真空系统又有两套冷却系统，一条生产线有四个冷却器。在日常机修清理冷却器时，四个冷却器都会有不同程度的堵塞，因此，四个冷却器需同时清理时，费时、费力，一个机修人员清理一个冷却器需要2—3小时，即使四个机修人员四个冷却器同时清理也很需要2—3小时，才能清理完成。清理真空系统的冷却器必须停生线，PET生产线白班只有四个机修人员，占用的机修人力资源多且清理时间长，增加停机时间，影响生产效率。

发明内容

为了克服现有真空系统的冷却器难以清理的不足，本发明提供一种真空系统用冷却器，该冷却除不仅能提高冷却从辅挤出机系统270℃的工作温度中抽出混合气体的效果，而且节能、降堵、易清理，减少因清理冷却器而占用大量的停机时间与大量的机修人力资源，降低清理冷却器的工作量及维修时间，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种真空系统用冷却器，包括圆形本体，该圆形本体由本体内层和本体外层组成的水夹套构成，所述本体外层的两侧分别开设有冷却水入口和冷却水出口，所述本体内层的两侧分别开设有气体入口和气体出口；所述圆形本体的上端通过O型密封圈与圆形端盖密封，该圆形端盖与本体内层的夹角处设置有用于阻隔气体中气态分子的阻隔器，该阻隔器与所述圆形本体和圆形端盖间隙密封；所述圆形本体的下端连接有集污斗，该集污斗的底端设置有排液管；所述圆形本体内设置有分流板，该分流板与所述本体内层连接。

采用圆形本体的水夹套对气体进行冷却，冷却器外壁不使用电加热的主动保温功能，提高冷却效果，节约能源。冷却器内部的气体流道从顶部到底部的集污斗是直接贯穿的，顶端用法兰联接圆形端盖密封，圆形端盖与冷却器中心的分流板是分离的，不是一个整体，不密封，有一定的距离，因此在冷却器中形成了另外一个冷却气体流道，增加了冷却面积，提高冷却效果，延缓了堵塞速度，同时机修清理冷却器时，可以拆下冷却器的法兰联接的圆形端盖，直接从上部对冷却器内部用合适的工具进行清理；又因为冷却器的中心采用气体分流板，保持原来冷却面积且缩短气体流道长度，气体流道的清理长度较为适合；由于冷却器的上部空间高、范围宽，在拆下冷却器的法兰联接的圆形端盖从冷却器的上部对其内部进行清理时，有足够清理空间，因此可以用简单的专用工具清理，如长形粗圆钢、长形粗方钢等简单的坚韧工具直接清理，并能直接从冷却器上部目视观察清理的干净程度，当底部为法兰联接的集污斗集满尘垢时，则拆下清除。

进一步地，所述冷却水出口和气体入口设置在圆形本体上侧，所述冷却水入口和气体出口设置在圆形本体下侧。

优选地，所述冷却水出口位于气体入口的正上方，所述冷却水入口位于气体出口的正下方。

进一步地，所述阻隔器为环形组件，该环形组件上设置有开口向上的环形凹槽，所述阻隔器通过设置在圆形本体内壁上的支撑块定位。

所述环形凹槽可阻止冷却器内高温混合气体对O型密封圈的直接热辐射，热辐射需经阻隔器内环，再经环形凹槽，再经阻隔器外环，才能热辐射O型密封圈，降低热传递，防止温度过高至O型密封圈损坏。阻隔器与冷却器顶部圆形端盖之间间隙密封，因此与冷却器内高温混合气体有相应的气体交换量，相对密封的环形凹槽增加了间隙密封内的空间，可降低气体交换的流动速度，降低气体运动动能。阻隔器紧贴冷却器水夹套的内层冷却界面，冷却阻隔器中环形凹槽内空间的高温混合气体，由于气体在阻隔器环形凹槽内运动动能被降低，因此流动速度慢，增加了冷却作用时间。由于气体在阻隔器环形凹槽内运动动能被降低，流动速度慢，因此阻滞阻隔器的环形凹槽内空间气体与冷却器顶部圆形端盖O型密封圈处的气体交换，减少对O型密封圈的热对流，防止温度过高至O型密封圈损坏。在阻隔器环形凹槽内空间的对苯二甲酸乙二醇脂的气态分子的高温混合气体被在此冷却时，形成固态尘垢，可帮助清除气体中所含有的对苯二甲酸乙二醇脂分子，使阻隔器环形凹槽内空间的气体洁净，因此可阻隔冷却器内高温混合气体与O型密封圈处的直接气体交换，减少O型密封圈被分子接触凝固附着，防止尘垢污染至O型密封圈损坏。

进一步地，所述圆形本体与圆形端盖的密封处设置成台阶间隙密封结构。

圆形端盖与圆形本体之间设置一个台阶，增加气体流经通道长度，阻止高温混合气体对O型密封圈的热对流，同时阻止O型密封圈所在空间与冷却器内之间的气体交换，阻止O型密封圈被气态分子接触凝固附着，防止温度过高或尘垢污染至O型密封圈损坏，台阶在安装圆形端盖时也起到定位作用。

进一步地，所述分流板通过设置在本体内层上的定位槽固定，所述本体内层位于该定位槽的正下方位置处设置有用于支撑分流板的支撑架。

进一步地，所述分流板顶端与所述圆形端盖之间具有间隙一，所述分流板底端与所述集污斗顶端之间具有间隙二，所述间隙一和间隙二均用于通过需要冷却的气体。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

可以使PET薄膜生产线辅挤出机真空系统的冷却器减少外壁电加热的主动保温功能，节约能源；在冷却器中多了一个冷却气体流道，增加了冷却面积，提高了冷却效果，并延缓了堵塞速度；在清理时有合理的清理空间，能直接目视观察，可以选择使用合适简单的专用工具清理，快速、高效清理气体流道，保持冷却器干净，减少机修人员清理冷却器的工作量与清理时间，减少因机修清理冷却器的停机时间，提高生产效率；采用负压自密封的端盖联接结构的冷却器，拆卸、安装冷却器顶部的圆形端盖快速、省力、效率快，并且免维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，并示出了圆形本体的轴向剖视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1中圆形本体与圆形端盖连接的示意图；

图4为本发明中阻隔器的轴向剖视图。

图中：100、圆形本体，101、O型密封圈，110、本体内层，111、气体入口，112、气体出口，113、定位槽，114、支撑架，120、本体外层，121、冷却水入口，122、冷却水出口，200、圆形端盖，300、阻隔器，310、环形凹槽，320、支撑块，400、集污斗，410、排液管，500、分流板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1和2所示，本发明冷却器用于PET薄膜生产线辅挤出机真空系统中，对270℃的对苯二甲酸乙二醇脂融溶料产生的混合气体进行冷却，所述冷却器包括用于通入混合气体的圆形本体100，该圆形本体上端通过圆形端盖200密封，下端通过法兰连接有集污斗400，该集污斗的底端设置有排液管410，所述圆形本体内设置有分流板500，混合气体在进入圆形本体内冷却时，在分流板的作用下，混合气体中的水蒸气冷凝成水落入集污斗，并通过排液管排出冷却器外，混合气体中的小分子冷凝成细小的游离状态粉尘，跟随流速较快气体，经电加热至220℃的主动保温的联接管和电磁阀进入过滤器。

原冷却器外壁主动保温180℃时，气化的对苯二甲酸乙二醇脂小分子不会达到凝固凝界点，依然为气体，阻止气化对苯二甲酸乙二醇脂小分子接触凝固附着气体流道内壁，防止堵塞气体流道。但由于负压使对苯二甲酸乙二醇脂较大的分子在辅挤出机系统中270℃的工作温度中也被气化，气化的对苯二甲酸乙二醇脂较大的分子在同等负压下，其凝固凝界点与气化凝界点相同，高达270℃，所以冷却器外壁主动保温180℃时，气化的对苯二甲酸乙二醇脂较大分子的气体达到了凝固凝界点，直接的接触凝固附着气体流道内壁，一层层的接触凝固附着的污垢不断增加，同时不断增加阻隔主动保温性能，不断降低冷却器内壁气体流道与气体接触界面的实际温度，当此界面的温度低于气化的对苯二甲酸乙二醇脂较小分子气体的凝固凝界点时，气化的对苯二甲酸乙二醇脂较小分子气体也直接的接触凝固附着气体流道内壁，随着一层层的接触凝固附着的污垢不断增加，同时不断增加阻隔主动保温性能，不断降低冷却器内壁气体流道与气体接触界面的实际温度，此界面的温度低于气化的对苯二甲酸乙二醇脂更小分子气体的凝固凝界点时，气化的对苯二甲酸乙二醇脂更小分子气体也直接的接触凝固附着气体流道内壁，直至堵塞死气体流道。气化的对苯二甲酸乙二醇脂分子凝固凝界点的主动保温温度不低于270℃，是可以防止气化的对苯二甲酸乙二醇脂分子从冷却器内壁处接触凝固附着堵塞气体流道的，但与冷却器的冷却功能相冲突，因此冷却器不使用电加热的主动保温功能。再因为在冷却器的冷却界面，即冷凝面也会气化的对苯二甲酸乙二醇脂分子接触凝固附着，堵塞气体流道，因此冷却器在这种工作环境下，无法避免气体流道的堵塞，因此冷却器的设计结构一定要便于清理。

本发明中圆形本体100由本体内层110和本体外层120组成的水夹套构成，水夹套内通入冷却水，可对进入圆形本体内的混合气体进行冷却，替换原冷却器内部中心冷却板的冷却功能，增加冷却器的冷却面积。

所述本体外层120的两侧分别开设有冷却水入口121和冷却水出口122，所述本体内层110的两侧分别开设有气体入口111和气体出口112，其中冷却水出口122和气体入口111设置在圆形本体上侧，所述冷却水入口121和气体出口112设置在圆形本体下侧，为了达到最佳的冷却效果，将所述冷却水出口122设置在气体入口111的正上方，所述冷却水入口121设置在气体出口112的正下方。

如图3所示，为了达到快速拆卸、安装冷却器顶部圆形端盖的目的，所述圆形本体100的上端通过O型密封圈101与圆形端盖200密封，取代现有技术中的法兰连接。冷却器顶部圆形端盖的密封采用负压自密封机构，圆形端盖自重与负压产生的力压住与圆形本体之间的O型密封圈，得到密封的效果。

但由于冷却器要冷却270℃的混合气体，O型密封圈工作温度不能过高，氟橡胶O型圈工作温度不超过240℃，丁晴橡胶O型圈工作温度不超过120℃，因此O型密封圈要有阻热机构；混合气体在冷却时气态分子会凝固，接触附着O型密封圈，由于接触凝固附着的附着力大，结构紧密，拆卸顶部圆形端盖时，会造成O型密封圈损坏，因此O型密封圈又要有阻止混合气体中的气态分子接触凝固附着O型圈的阻隔机构。

如图3和4所示，本发明采用在圆形端盖200与本体内层110的夹角处设置阻隔器300来达到阻热阻隔的目的，所述阻隔器为环形组件，该环形组件上设置有开口向上的环形凹槽310，所述阻隔器通过设置在圆形本体内壁上的支撑块定位320，该阻隔器与本体内层和圆形端盖间隙密封，阻止高温混合气体对O型密封圈101的热对流，同时阻止O型密封圈所在空间与冷却器内之间的气体交换，阻止O型密封圈被气态分子接触凝固附着，防止温度过高或尘垢污染至O型密封圈损坏。

所述圆形本体100与圆形端盖200的密封处设置成台阶间隙密封结构，圆形端盖与圆形本体之间设置一个台阶，可增加气体流经通道长度，具有与阻隔器相同的作用，同时台阶在安装圆形端盖时还起到定位作用。

所述O型密封圈101设置在圆形本体水夹套顶端的环槽上，利用水冷方式，冷却密封机构间隙内的气体，降低气体温度，降低高温气体对O型密封圈的热传递。

上述阻热、阻隔措施使O型密封圈101的工作温度小于100℃，保持O型密封圈工作环境干净清洁。这样在拆卸冷却器顶部圆形端盖时，打开真空系统的卸压阀，卸除负压后，通过圆形端盖上的手柄直接卸下。在安装时，通过圆形端盖上的手柄直接安装，并关闭真空系统的卸压阀。

所述分流板500通过设置在本体内层110上的定位槽113和支撑架114固定，其中定位槽上下均布有多个，支撑架位于最下端定位槽的正下方，安装时将分流板竖直放置卡入定位槽内，分流板的最下端正好抵在支撑架上。所述分流板500顶端与所述圆形端盖200之间具有间隙一501，所述分流板500底端与所述集污斗400顶端之间具有间隙二502，所述气体入口111和气体出口112的水平位置位于所述间隙一501和间隙二502之间，所述间隙一和间隙二均用于通过混合气体，因此在冷却器中形成了两个冷却气体流道，两个冷却气体流道从冷却长度上基本相同，其中包含间隙二502的冷却气体流道与原冷却气体流道相同，从上而下经过分流板500，再向上至气体出口112，另一个包含间隙一501的冷却气体流道从下而上经过分流板500，再向下至气体出口112。两个冷却气体流道降低了气体流速，两个冷却气体流道增加了冷却面积，在冷却单位时间内同样体积气体，提高冷却效果，两个冷却气体流道也延缓了堵塞速度，冷却器内部的气体流道从顶部法兰联接的圆形端盖200到底部的集污斗400是直接贯穿的，顶端用法兰联接圆形端盖密封，又因为冷却器的中心采用分流板，在保持原来冷却面积的情况下，缩短了气体流道长度。

同时机修清理冷却器时，可以只拆下法兰联接的圆形端盖，直接从上部对冷却器内部用合适的工具进行清理，圆形端盖的顶端设置有手柄，方便操作。由于冷却器的上部空间高、范围宽，在拆下圆形端盖从冷却器的上部对其内部进行清理时，有足够清理空间，因此可以用专用清理工具，如长形粗圆钢、长形粗方钢等简单的坚韧工具直接清理，并能直接从冷却器上部目视观察清理的干净程度，当底部的集污斗集满尘垢时，则拆下收集。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种真空系统用冷却器，其特征在于，包括圆形本体(100)，该圆形本体由本体内层(110)和本体外层(120)组成的水夹套构成，所述本体外层(120)的两侧分别开设有冷却水入口(121)和冷却水出口(122)，所述本体内层(110)的两侧分别开设有气体入口(111)和气体出口(112)；所述圆形本体(100)的上端通过O型密封圈(101)与圆形端盖(200)密封，该圆形端盖与本体内层(110)的夹角处设置有用于阻隔气体中气态分子的阻隔器(300)，该阻隔器与所述圆形本体和圆形端盖间隙密封；所述圆形本体(100)的下端连接有集污斗(400)，该集污斗的底端设置有排液管(410)；所述圆形本体(100)内设置有分流板(500)，该分流板与所述本体内层(110)连接；所述分流板(500)顶端与所述圆形端盖(200)之间具有间隙一，所述分流板(500)底端与所述集污斗(400)顶端之间具有间隙二，所述间隙一和间隙二均用于通过需要冷却的气体。

2.根据权利要求1所述的真空系统用冷却器，其特征在于，所述冷却水出口(122)和气体入口(111)设置在圆形本体上侧，所述冷却水入口(121)和气体出口(112)设置在圆形本体下侧。

3.根据权利要求2所述的真空系统用冷却器，其特征在于，所述冷却水出口(122)位于气体入口(111)的正上方，所述冷却水入口(121)位于气体出口(112)的正下方。

4.根据权利要求1所述的真空系统用冷却器，其特征在于，所述阻隔器(300)为环形组件，该环形组件上设置有开口向上的环形凹槽(310)，所述阻隔器通过设置在圆形本体内壁上的支撑块(320)定位。

5.根据权利要求1所述的真空系统用冷却器，其特征在于，所述圆形本体(100)与圆形端盖(200)的密封处设置成台阶间隙密封结构。

6.根据权利要求1所述的真空系统用冷却器，其特征在于，所述分流板(500)通过设置在本体内层上的定位槽(113)固定，所述本体内层位于该定位槽的正下方位置处设置有用于支撑分流板的支撑架(114)。