一種高效無結(jié)露冷卻輥的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高效無結(jié)露冷卻輥，該冷卻輥，包括：輥體，其包括：內(nèi)壁，所述內(nèi)壁形成具有第一腔體的圓筒狀；外壁，所述外壁間隔地形成于所述內(nèi)壁的外側(cè)，與所述內(nèi)壁構(gòu)成一密閉的第二腔體，所述第二腔體用于存儲液態(tài)的第二冷卻介質(zhì)，所述第二冷卻介質(zhì)的沸點高于環(huán)境的露點溫度但不高于待加工物料的溫度；冷卻裝置，與所述輥體相連接或設(shè)置于所述輥體內(nèi)，供第一冷卻介質(zhì)流通，所述第一冷卻介質(zhì)的溫度不高于所述第二冷卻介質(zhì)的沸點。
【專利說明】 一種高效無結(jié)露冷卻輥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及冷卻輥，具體地，涉及一種輥壁帶均溫導(dǎo)熱層的在生產(chǎn)中不會發(fā)生結(jié)露的冷卻棍裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在橡塑擠出復(fù)合生產(chǎn)、塑料擠出片材生產(chǎn)、流延膜生產(chǎn)、壓花膜生產(chǎn)、塑料薄膜生產(chǎn)、汽車玻璃PVB膜加工、真空鍍鋁紙復(fù)合、食品紙張復(fù)合、太陽能電池隔膜、紫外涂布生產(chǎn)等大量生產(chǎn)加工系統(tǒng)中，都會使用到冷卻輥。這些行業(yè)中，冷卻輥的主要功能是對上道工序中傳送過來的物料，如片材、薄膜等進行冷卻定型，或者對薄膜表面進行降溫，再傳送至下一加工環(huán)節(jié)中。
[0003]冷卻輥的輥筒一般是用金屬加工的兩端密封的圓柱形空心腔體?，F(xiàn)有技術(shù)中冷卻輥的冷卻方式主要有兩種，如圖1所示，一種是腔體11兩側(cè)分別連接一個單回路旋轉(zhuǎn)接頭12>12/，冷卻水從一側(cè)的旋轉(zhuǎn)接頭12進入腔體11，在腔體11內(nèi)部與輥壁13進行熱交換后，從腔體11另一側(cè)的旋轉(zhuǎn)接頭12'流出。如圖2所示，另一種是在腔體11 一側(cè)連接一個雙回路旋轉(zhuǎn)接頭14，冷卻水從雙回路旋轉(zhuǎn)接頭14的進水口 141進入腔體11，在腔體11內(nèi)部與輥壁13進行熱交換后，再通過雙回路旋轉(zhuǎn)接頭14的出水口 142流出。
[0004]在實際生產(chǎn)中，棍筒外表面需冷卻物料的寬幅一般要小于棍筒表面的寬幅。一般在輥筒寬幅兩側(cè)各5?1cm的區(qū)域內(nèi)并沒有物料走料。在某些生產(chǎn)中，待冷卻物料的寬幅只有輥筒表面寬幅的一半或更小。
[0005]現(xiàn)有冷卻輥中，冷卻水在腔體內(nèi)的熱交換面是整個腔體區(qū)域，對應(yīng)的是輥筒表面的整個輥面區(qū)域，即整個輥筒表面會全部得到冷卻。根據(jù)產(chǎn)品冷卻溫度的要求，冷卻溫度可以很低，當?shù)陀诠ぷ鳝h(huán)境空氣的露點溫度時，輥筒表面就會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，形成冷凝水。生產(chǎn)中為實現(xiàn)更好的冷卻效果，一般要求冷卻溫度越低越好，比如在真空鍍鋁紙、汽車玻璃夾層PVB膜等生產(chǎn)行業(yè)。因此，冷卻輥的冷卻溫度遠低于生產(chǎn)環(huán)境的露點溫度。在冷卻輥輥筒表面有熱物料覆蓋的區(qū)域，溫度會大于露點溫度，不產(chǎn)生結(jié)露，但在沒有熱物料覆蓋的區(qū)域，輥筒表面經(jīng)冷卻后的溫度會低于生產(chǎn)環(huán)境的露點溫度，從而在沒有熱物料覆蓋的這些區(qū)域會結(jié)露形成冷凝水，冷凝水落到物料上面會影響物料的質(zhì)量。為避免這種情況，可以采取增加待冷卻物料的寬幅的方法，在后續(xù)工藝中將被冷凝水污染的區(qū)域切除；也可以采取被迫犧牲冷卻效果的方法，提高增加冷卻水溫度，使輥筒表面沒有熱物料覆蓋區(qū)域的溫度高于生產(chǎn)環(huán)境的露點溫度，以盡量避免結(jié)露。
[0006]上述兩種方法，都將直接造成生產(chǎn)材料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，第二種方法更是大大降低了產(chǎn)品品質(zhì)。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型提供一種高效無結(jié)露冷卻輥，可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中冷卻輥表面結(jié)露的問題。3管道，所述第二冷卻管道容置于所述第一道的位于所述第一腔體內(nèi)的部分與所述內(nèi)
《第一腔體內(nèi)的部分為螺旋盤管，所述螺旋述第二腔體的容積的27?86%。
！?441，通入所述冷卻裝置的所述第一冷
,包裹于所述外壁的外周上，將物料的熱量斤述導(dǎo)熱層的外周上，將物料的熱量傳遞至復(fù)合型導(dǎo)熱纖維材料、石墨導(dǎo)熱材料、碳纖
「效避免現(xiàn)有冷卻輥工作中的結(jié)露現(xiàn)象，此
[0028]圖5為本實用新型的第一實施例的高效無結(jié)露冷卻輥中第二冷卻液吸熱汽化后的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本實用新型的第一實施例的高效無結(jié)露冷卻輥中第二冷卻液于第一冷卻管道冷凝液化的局部放大示意圖；
[0030]圖7為本實用新型的第二實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖8為本實用新型的第三實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0032]圖9為本實用新型的第四實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0033]圖10為本實用新型的第五實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0034]依據(jù)本實用新型的主旨構(gòu)思，在輥體的內(nèi)壁和外壁之間的第二腔體中容納液態(tài)的第二冷卻介質(zhì)(即第二冷卻液)，第二冷卻液吸收外壁的熱量并汽化，氣態(tài)的第二冷卻介質(zhì)在輥體內(nèi)部與第一冷卻介質(zhì)間接熱交換后冷凝，恢復(fù)成液態(tài)。也即，該高效無結(jié)露冷卻輥包括:輥體、冷卻裝置。該輥體包括:內(nèi)壁和外壁，該內(nèi)壁形成具有第一腔體的圓筒狀，該外壁間隔地形成于該內(nèi)壁的外側(cè)，與該內(nèi)壁在該外壁和該內(nèi)壁之間構(gòu)成一密閉的第二腔體，所述第二腔體用于存儲液態(tài)的第二冷卻介質(zhì)，所述第二冷卻介質(zhì)的沸點高于環(huán)境的露點溫度但不高于待加工物料的溫度。該冷卻裝置設(shè)置于輥體內(nèi)或者與該輥體相連接，供第一冷卻介質(zhì)流通，所述第一冷卻介質(zhì)的溫度不高于所述第二冷卻介質(zhì)的沸點。
[0035]下面以本實用新型的優(yōu)選實施例所示的冷卻輥為例，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)內(nèi)容進行進一步地說明。
[0036]第一實施例
[0037]請一并參見圖3和圖4，其分別示出了本實用新型的第一實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的縱截面以及橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3省略了冷卻輥中間部分的長度，圖4僅示出了冷卻輥2底部的剖視圖。在本實用新型的優(yōu)選實施例中，冷卻輥2包括輥體21、冷卻裝置22、第二冷卻介質(zhì)23、導(dǎo)熱層26以及金屬層27。
[0038]輥體21包括內(nèi)壁211以及外壁212。內(nèi)壁211形成具有一第一腔體24的圓筒狀。外壁212間隔地形成于內(nèi)壁211的外側(cè)，外壁212也呈圓筒狀，與內(nèi)壁211之間構(gòu)成一密閉的第二腔體25。其中，內(nèi)壁211以及外壁212由鋼材、銅材、鋁材或者復(fù)合纖維材料等材料中的任一種制成。
[0039]冷卻裝置22設(shè)置于輥體21內(nèi)。具體來說，在圖3和4所示的優(yōu)選實施例中，冷卻裝置22包括多根第一冷卻管道221,供第一冷卻介質(zhì)流通。第一冷卻管道221為貫穿棍體21兩端的直管，每條第一冷卻管道221均沿輥體21的長度方向設(shè)置于第二腔體25中。優(yōu)選地，多條第一冷卻管道221于第二腔體25內(nèi)呈圓周形均勻分布。通入第一冷卻管道221的第一冷卻介質(zhì)的溫度低于32°C，優(yōu)選地，第一冷卻介質(zhì)的溫度為3?15°C。
[0040]第二冷卻介質(zhì)23存儲于第二腔體25中。第二冷卻介質(zhì)23的沸點優(yōu)選地為32?440C。第二冷卻介質(zhì)23的體積優(yōu)選地為第二腔體25的容積的27?86%。更進一步地，在對于環(huán)境溫為22°C、相對濕度為75%、對應(yīng)的露點為17.3°C的情況下，當輥面物料溫度不低于50°C時，發(fā)明人經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，第二冷卻介質(zhì)23的沸點為32?36°C時效果更佳。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，第二冷卻介質(zhì)23可以是現(xiàn)有技術(shù)中的任一種經(jīng)加工制作成的在一個大氣壓下沸點為32?44°C的有機溶液；或者第二冷卻介質(zhì)23也可以使用乙酸丁酯或水等常見液體，通過減小第二腔體25中的氣壓，使這些液體的沸點降低至32?44°C，以滿足本實用新型的需要，這些方式均可予以實現(xiàn)，在此不予贅述。
[0042]進一步地，冷卻輥2的冷卻過程如下:
[0043]如圖4所示，當冷卻輥2未與物料接觸進行冷卻時，第二冷卻介質(zhì)23儲存于第二腔體25的底部，部分第一冷卻管道221浸沒于第二冷卻介質(zhì)23中，由于第一冷卻管道221中通有溫度低于32°C的第一冷卻介質(zhì)使第二冷卻介質(zhì)23的溫度始終低于其沸點溫度(32?44°C )，因此，在此過程中，第二冷卻介質(zhì)23保持為液態(tài)。
[0044]當冷卻輥2與物料接觸對其進行冷卻時，由于物料的溫度遠高于第二冷卻介質(zhì)23的沸點溫度(32?44°C )，例如，在對真空鍍鋁紙復(fù)合的冷卻定型前，物料的溫度通常在90?110°C ;又例如在流延膜等擠出類熱塑料性塑料膜或塑料片材生產(chǎn)中，物料冷卻前的溫度通常在150?180°C。當物料接觸冷卻輥后，其溫度快速地向外壁212傳遞，進行熱交換；進而，第二腔體25內(nèi)的第二冷卻介質(zhì)23的溫度也快速地上升至沸點溫度后汽化(如圖5所示)，由于第二冷卻介質(zhì)23汽化的過程中吸收了外壁212大量的熱量，因此其汽化的同時也降低了外壁212的溫度，使冷卻輥2可以對后續(xù)物料進行冷卻。
[0045]而當處于氣態(tài)的第二冷卻介質(zhì)23遇到第一冷卻管道221時，由于第一冷卻管道221中通有溫度低于32°C的第一冷卻介質(zhì)，從而能將氣態(tài)的第二冷卻介質(zhì)23重新冷凝為液態(tài)，并通過冷卻輥2的滾動滴回至第二腔體25的底部(如圖6所示)。第二冷卻介質(zhì)23即通過該循環(huán)過程持續(xù)地對外壁212進行熱交換，從而使冷卻輥2可以持續(xù)對物料進行冷卻。
[0046]可以理解的是，以上是對冷卻輥2循環(huán)冷卻過程中各個步驟單獨進行的描述，在實際的冷卻過程中，第二冷卻介質(zhì)23的汽化和冷凝的步驟都是同時存在的，第二腔體25內(nèi)也同時存在氣態(tài)的第二冷卻介質(zhì)23以及液態(tài)的，在此不予贅述。
[0047]本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在此實施例中，設(shè)置于第二腔體25中的第一冷卻管道221的數(shù)量越多，則與氣態(tài)的第二冷卻介質(zhì)23的熱交換面積越大，因此，更能進一步加快對外壁212的冷卻速度。
[0048]導(dǎo)熱層26包裹于外壁212的外周上，其長度與外壁212的長度大致相同，用于將得到的熱量快速向外壁212的兩端傳遞，使外壁212溫度均勻。導(dǎo)熱層26由高導(dǎo)熱材料組成，該高導(dǎo)熱材料由石墨導(dǎo)熱材料、碳纖維材料、銅鋁金屬混合的復(fù)合型導(dǎo)熱纖維材料、碳化硅、銀或銅等材料中的任一種制成。
[0049]金屬層27包裹于導(dǎo)熱層26的外周上，其將加工的物料30的熱量傳遞至導(dǎo)熱層26。
[0050]第二實施例
[0051]請可參見圖7，其示出了本實用新型的第二實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。與上述圖3至圖6所示第一實施例不同的是，第一冷卻管道221位于第二腔體25內(nèi)的部分為螺旋盤管。在此實施例中，由于螺旋盤管的熱交換面積比直管大，因此，第二冷卻介質(zhì)23可以更快速地進行熱交換，使冷卻輥2實現(xiàn)更好的冷卻效果，在此不予贅述。
[0052]第三實施例
[0053]請可參見圖8，其示出了本實用新型的第三實施例的高效無結(jié)露冷卻輥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。與上述圖7所示第二實施例不同的是，第一冷卻管道221為回流管道。每條第財弗點。
1示出的冷卻輥中，該冷卻輥的兩個該單回.的兩個單回路旋轉(zhuǎn)接頭向內(nèi)壁形成的第一尸圖2示出的冷卻輥中，該冷卻輥的雙回路路旋轉(zhuǎn)接頭向內(nèi)壁形成的第一腔體通入所芒第五實施例中，汽化的第二冷卻介質(zhì)與第卜卻介質(zhì)與內(nèi)壁的外表面進行熱交換，內(nèi)壁妾置且內(nèi)壁的內(nèi)表面與冷卻裝置直接接觸，式。
1,所述第二冷卻管道容置于所述第一腔體[于所述第一腔體內(nèi)的部分為螺旋盤管，所矣”既包括該冷卻管道的位于該腔體內(nèi)的部質(zhì)。第一冷卻介質(zhì)并不直接對輥體的外壁進行冷卻，而通過第二冷卻介質(zhì)的汽化來吸收外壁的熱量，且第二冷卻介質(zhì)的沸點高于環(huán)境的露點溫度，因此，第二冷卻介質(zhì)只有在溫度高于環(huán)境的露點溫度的情況下才會汽化吸熱，進而使輥體兩端沒有物料走料的區(qū)域可以始終維持在一個高于露點溫度的溫度，避免了冷卻輥兩端表面結(jié)露，形成冷凝水影響物料的質(zhì)量，有效避免物料的浪費，節(jié)約成本。并且通過第二冷卻介質(zhì)的氣液兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化的吸熱冷卻方式也能夠保證冷卻輥實現(xiàn)均勻的冷卻效果，大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0066] 以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，包括: 輥體，其包括: 內(nèi)壁，所述內(nèi)壁形成具有第一腔體的圓筒狀； 外壁，所述外壁間隔地形成于所述內(nèi)壁的外側(cè)，與所述內(nèi)壁構(gòu)成一密閉的第二腔體，所述第二腔體用于存儲液態(tài)的第二冷卻介質(zhì)，所述第二冷卻介質(zhì)的沸點高于環(huán)境的露點溫度但不高于待加工物料的溫度； 冷卻裝置，與所述輥體相連接或設(shè)置于所述輥體內(nèi)，供第一冷卻介質(zhì)流通，所述第一冷卻介質(zhì)的溫度不高于所述第二冷卻介質(zhì)的沸點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述冷卻裝置包括多根第一冷卻管道，各所述第一冷卻管道沿所述輥體的長度方向設(shè)置于所述第二腔體中，供所述第一冷卻介質(zhì)流通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述第一冷卻管道位于所述第二腔體內(nèi)的部分為螺旋盤管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述冷卻裝置包括兩個單回路旋轉(zhuǎn)接頭，分別連接于所述內(nèi)壁的兩端，向所述第一腔體通入所述第一冷卻介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述冷卻裝置包括一雙回路旋轉(zhuǎn)接頭，其連接于所述內(nèi)壁的一端，向所述第一腔體中通入所述第一冷卻介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述冷卻裝置包括一第二冷卻管道，所述第二冷卻管道容置于所述第一腔體內(nèi)并穿過所述輥體的兩端，所述第二冷卻管道的位于所述第一腔體內(nèi)的部分與所述內(nèi)壁的內(nèi)表面相貼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述第二冷卻管道的位于所述第一腔體內(nèi)的部分為螺旋盤管，所述螺旋盤管外側(cè)與所述內(nèi)壁的內(nèi)表面相貼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述第二冷卻介質(zhì)的體積為所述第二腔體的容積的27?86%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述第二冷卻介質(zhì)的沸點為32?44°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述冷卻輥還包括: 一導(dǎo)熱層，包裹于所述外壁的外周上，將物料的熱量傳遞至所述外壁的兩端；以及 一金屬層，包裹于所述導(dǎo)熱層的外周上，將物料的熱量傳遞至所述導(dǎo)熱層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高效無結(jié)露冷卻輥，其特征在于，所述導(dǎo)熱層由銅鋁金屬混合的復(fù)合型導(dǎo)熱纖維材料、石墨導(dǎo)熱材料、碳纖維材料、碳化硅、銀或銅中的任一種制成。
【文檔編號】B29C35/16GK204095008SQ201420496729
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】文元慶, 鄒斌 申請人:上海聯(lián)凈電子科技有限公司