一種熱橡膠片降溫裝置及降溫方法
【專利摘要】本發(fā)明的熱橡膠片降溫裝置，設(shè)置用于向熱橡膠片噴霧的噴霧系統(tǒng)，噴霧系統(tǒng)包含水箱、加壓泵、控制閥、噴霧管、噴嘴和控制操作系統(tǒng)；本發(fā)明的熱橡膠片的降溫方法，在于利用降溫裝置的噴霧系統(tǒng)，向熱橡膠片噴霧。本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果在于：縮短大鏈條懸掛長度，大大減少橡膠片冷卻線設(shè)備的投資，減少對生產(chǎn)場地的占用；還可以大大減少電能的消耗、水的消耗，也大大減少廢氣、廢水的產(chǎn)生，給工作現(xiàn)場的環(huán)保功能得到提高。本發(fā)明的裝置和方法可以應(yīng)用于各種熱材料的快速降溫和冷卻，如橡膠、塑料、金屬、玻璃或其他材料的制造、處理生產(chǎn)線上的需冷卻制品。
【專利說明】一種熱橡膠片降溫裝置及降溫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎橡膠的加工，具體是加工過程中熱橡膠片的冷卻降溫裝置和降溫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在輪胎橡膠的加工過程中，有不少工序都需要將混煉膠加熱到100°C以上、最高達170°C，然后要求在30-60分鐘內(nèi)降至45°C以下。而且都是連續(xù)作業(yè)，基本上是每班暫停30分鐘左右。目前的降溫方式主要有:自然風(fēng)冷、噴水+浸水+吹風(fēng)、空調(diào)風(fēng)冷、循環(huán)水冷卻金屬輥筒間接降溫等等。
[0003]上述的這些降溫方式都是通過介質(zhì)(水或者空氣)的顯熱變化(溫度升高)帶走熱橡膠片上的熱量，相對來說降溫效率很低，特別是在炎熱的夏季(環(huán)境溫度達35°C以上時)，迫使降溫介質(zhì)(風(fēng)、水等)流量大大增加，所需的降溫場地也得增加。并且，隨著生產(chǎn)效率的增加，降溫所需的介質(zhì)流量還得增加、降溫場地也得增加，即降溫的成本及能耗也在增加。其主要缺點就是:降溫主要靠介質(zhì)風(fēng)的溫度變化來帶走熱量，是利用介質(zhì)的顯熱降溫，空氣的比熱容只有1.005kJ/kg.°C，所以降溫速度慢，風(fēng)量需求大，導(dǎo)致電能消耗大、外排帶異味的風(fēng)量大、廠房占地大等等缺點。
[0004]在采用噴淋水+浸泡水槽+吹風(fēng)聯(lián)合降溫技術(shù)的場合，胎面壓出生產(chǎn)線的生產(chǎn)量每天2500條，每小時擠出熱橡膠片2500kg。為了連續(xù)生產(chǎn)，120米長的水槽(為了減少場地水槽可分多層多段)，大約150噸的浸泡胎面的水需要25.3 m3/h (25°C低溫水)來進行熱交換，以帶走胎面橡膠片中的熱量。隨著天氣的炎熱、生產(chǎn)效率的提高，必須還得延長水槽、力口大低溫水的循環(huán)量來滿足工藝要求。同時水槽中的水大約連續(xù)使用I月后就需要更換，由于該水長期浸泡高溫的橡膠，橡膠中的一些有機化合物有益出污染了水，該水不能繼續(xù)使用，還得定期排放處理。
[0005]水槽浸泡降溫存在以下缺點:降溫主要靠介質(zhì)水的溫度變化來帶走熱量，降溫速度慢，水量需求大，導(dǎo)致電能消耗大、需定期排放污水、廠房占地大等等缺點。
[0006]為了適應(yīng)輪胎橡膠加工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保的降溫方法和技術(shù)是發(fā)展的方向。所以這方面的研究、試驗、創(chuàng)新必須出新成果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種輪胎橡膠加工過程中熱橡膠片的冷卻降溫裝置。該裝置須適應(yīng)多種熱橡膠片規(guī)格，并能快速降溫，確保連續(xù)生產(chǎn)不停頓。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱橡膠片降溫裝置，設(shè)置用于向熱橡膠片噴霧的噴霧系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的噴霧系統(tǒng)包含水箱、加壓泵、控制閥、噴霧管、噴嘴和控制操作系統(tǒng)；置于水箱中的加壓泵和控制閥連接在噴霧管上，噴霧管上設(shè)置>2個噴嘴，所述噴嘴設(shè)置在熱橡膠片的上方、下方、或上方和下方。[0010]控制操作系統(tǒng)分別連接加壓泵、控制閥。
[0011]控制操作系統(tǒng)至少包括聯(lián)動操作控制器、緊急控制器、和噴霧流量控制器。
[0012]為了控制水霧細(xì)度，噴霧系統(tǒng)中的噴嘴孔徑為0.15?2.0毫米。
[0013]噴霧系統(tǒng)還包括水箱、水過濾器，水過濾器設(shè)置在水源管路與水箱之間，和/或設(shè)置在水箱與加壓泵之間。這樣可以保證噴嘴不堵塞，噴霧效果好。
[0014]噴霧系統(tǒng)包括> I個獨立噴霧管路。一般常規(guī)地，考慮到熱交換量和場地大小，以及控制操作系統(tǒng)的情況，噴霧系統(tǒng)包括2?8個獨立噴霧管路，每個獨立噴霧管路與一個以上的控制閥連接。
[0015]控制閥可選用壓力調(diào)節(jié)閥、電磁閥、或手動閥。
[0016]為了實現(xiàn)雙面噴霧，取得更好的降溫效果，本發(fā)明的噴霧系統(tǒng)中可設(shè)置相向噴霧的獨立噴霧管路。
[0017]之所以設(shè)置多個獨立的噴霧管路，是考慮到根據(jù)熱橡膠片產(chǎn)品的大小和形狀，以及厚度，有時候并不需要將一臺降溫裝置的噴霧系統(tǒng)中所有的噴霧管路全部打開噴霧。獨立噴霧管路在控制操作系統(tǒng)的控制下，可以分別獨立地進行工作。例如設(shè)置相向噴霧的獨立噴霧管路的噴霧系統(tǒng)，在不需要雙面噴霧時，只需要讓上面或者下面的獨立噴霧管路工作即可。
[0018]本發(fā)明為了獲得更好的降溫效果，噴霧系統(tǒng)中每個獨立噴霧管路設(shè)置I?10排噴嘴，優(yōu)選為2?6排噴嘴，排間距為100?600mm，排內(nèi)噴嘴間距為80?300mm。噴嘴離需降溫的熱橡膠片的距離為80?500mm,優(yōu)選為350?450mm,更優(yōu)選為380?420mm。
[0019]本發(fā)明中，輸送熱薄橡膠片可選用常規(guī)運輸帶，優(yōu)選采用帶網(wǎng)格的金屬輸送帶、或者帶網(wǎng)格的塑料輸送帶、或者金屬動力輥筒、或金屬片式輥等對熱橡膠制品進行連續(xù)輸送。
[0020]本發(fā)明的另一個目的是提供一種輪胎橡膠加工過程中熱橡膠片的冷卻降溫方法。
[0021]該方法利用上述所述的熱橡膠片降溫裝置，通過所述噴霧系統(tǒng)向熱橡膠片噴霧。
[0022]用于噴霧的液體選自:水、水和隔離劑的混合物。優(yōu)選是水。
[0023]噴霧系統(tǒng)中經(jīng)加壓泵加壓后的高壓水壓力選用3?20MPa，優(yōu)選為4?15MPa。
[0024]本發(fā)明的方法，通過形成水霧化的小水滴與熱材料表面碰撞時快速地蒸發(fā)，從而有效地從熱材料移除熱能。使得噴霧形成的水霧粒徑為I?100微米。在優(yōu)選的情形下，水霧平均粒徑小于或等于30微米，優(yōu)選小于或等于10微米，更優(yōu)選地，小于或等于5微米。如果水滴太大的話，例如100微米或更大，水滴與熱材料的表面碰撞時將不能足夠快地蒸發(fā)，在熱材的表面上形成液膜，或者保持浮在熱材料的表面上，而液膜從熱材料表面沸騰離開的時間過長，減慢了冷卻效果。為了實現(xiàn)良好的冷卻，水滴需要足夠地小，以具有足夠小的質(zhì)量用于快速蒸發(fā)，而且，水滴以足夠的速率被引導(dǎo)向熱材料的表面上，以實現(xiàn)有效碰撞。水霧粒徑由噴嘴孔徑、噴嘴形狀和水壓等因素決定。本發(fā)明裝置中的加壓泵可以增加水壓，使水霧粒徑達到要求。
[0025]噴霧降溫，就是利用水霧快速蒸發(fā)帶走熱量。水霧蒸發(fā)就是水的汽化，由于水霧球的幾何形狀，10微米水滴的比表面積為100微米水滴的10倍。伴隨著霧化，億萬顆水滴的表面積是非常大的，從而可以快速蒸發(fā)汽化吸收大量熱量。一般的，使水在其沸點蒸發(fā)所需要的熱量五倍于把等量水從一攝氏度加熱到一百攝氏度所需要的熱量。
[0026]為了更快地降溫，本發(fā)明的方法還使用噴霧結(jié)合強制風(fēng)冷的方式，即:在向熱橡膠片噴霧之后，還結(jié)合強制風(fēng)冷。風(fēng)機吹出的強風(fēng)，使留在橡膠片上面或者附在橡膠片下面的微細(xì)水珠快速蒸發(fā)，快速帶走熱量而盡快降溫，這比單靠自然蒸發(fā)要快得多。這種方法更加適應(yīng)于噴霧粒徑較大、噴霧布置長度較短和場地較小的情況。
[0027]在橡膠輪胎加工過程中，適應(yīng)高效、快速的噴霧降溫的工序有很多:密煉車間的膠片冷卻生產(chǎn)線、半成品準(zhǔn)備車間的胎面復(fù)合壓出生產(chǎn)線、胎側(cè)等型膠擠出生產(chǎn)線、內(nèi)襯層壓出生產(chǎn)線等等。
[0028]本發(fā)明的裝置可以應(yīng)用于各種熱材料的快速降溫和冷卻，如橡膠、塑料、金屬、玻璃或其他材料的制造、處理生產(chǎn)線上的需冷卻制品?？梢栽谳^短時間內(nèi)降低需冷卻制品溫度，減少用水量及電量消耗，基本實現(xiàn)無廢水排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是熱橡膠片的降溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是噴霧系統(tǒng)的一種方式的示意圖。
[0031]
【具體實施方式】
[0032]實施例1
見圖1、圖2。
[0033]熱橡膠片的降溫裝置，包括噴霧系統(tǒng)。噴霧系統(tǒng)包含水箱3、加壓泵10、控制閥11、下噴霧管5、上噴霧管7、噴嘴6和控制操作系統(tǒng)4 ;置于水箱3中的加壓泵10和控制閥11連接在下噴霧管5和上噴霧管7上，控制操作系統(tǒng)4分別連接加壓泵10、控制閥11 (加壓泵、控制閥未在圖1中畫出，見圖2)。
[0034]控制操作系統(tǒng)4包括聯(lián)動操作控制器、噴霧流量控制器、緊急控制器(未在圖中畫出)。
[0035]噴霧系統(tǒng)中的噴嘴6孔徑為0.5毫米。
[0036]噴霧系統(tǒng)還設(shè)置水過濾器2及水過濾器9，水過濾器2設(shè)置在水源管路I與水箱3之間，水過濾器9設(shè)置在水箱3與加壓泵10之間。
[0037]水源:城市公共自來水，壓力在I?5bar，溫度不超過35°C，并經(jīng)過濾處理。
[0038]噴霧系統(tǒng)包括三個獨立噴霧管路，每個獨立的噴霧管路有一個控制閥11，位于上方的有兩個噴霧管路，位于下方的有一個噴霧管路。因此該噴霧系統(tǒng)屬于相向噴霧的獨立噴霧管路。可用于對熱橡膠片8實施雙面噴霧降溫。
[0039]對連續(xù)輸送的膠片上下兩面噴霧降溫。在實施從下往上噴霧時，輸送熱薄膠片選用帶網(wǎng)格的金屬輸送帶，網(wǎng)格直徑為20?50mm。
[0040]從上往下噴霧:由兩個獨立的噴霧管路組成，每個噴霧管路長1500mm，共安置兩排共2*2*5個噴嘴，噴嘴間距300mm。噴嘴離需降溫的熱橡膠片8的距離為400mm。高壓輸送管12的水壓為12MPa。
[0041]從下往上噴霧:長1500mm，安置兩排共2*5個噴嘴，噴嘴間距300mm。噴嘴離需降溫的熱橡膠片8的距離為400mm。高壓輸送管12的水壓為12MPa。
[0042]通過選擇合適的噴嘴型號規(guī)格和控制水壓機噴霧流量，使噴霧形成的水霧粒徑小于或等于50微米。
[0043]實施例2 見圖1、圖2。
[0044]本實施例與實施例1相似，只是噴霧系統(tǒng)包括的獨立噴霧管路數(shù)量和噴嘴的安裝高度等與實施例1不同。
[0045]噴霧系統(tǒng)包括6個獨立噴霧管路。位于需冷卻橡膠片正上方有3個獨立噴霧管路，位于需冷卻橡膠片正下方有3個獨立噴霧管路，屬于相向噴霧的獨立噴霧管路?？捎糜趯嵯鹉z片實施雙面噴霧降溫。
[0046]從上往下噴霧:由3個獨立的噴霧管路組成，每個獨立的噴霧管路設(shè)置有3排噴嘴6，每個噴嘴6與高壓輸送管12相連，每個獨立的噴霧管路有一個控制閥11，高壓輸送管12的水壓為15MPa ;相鄰噴嘴6間距200mm，每排噴嘴間距350mm，噴嘴6離需降溫的熱橡膠片的距離為450mm。
[0047]從下往上噴霧:由3個獨立的噴霧管路組成，每個獨立的噴霧管路設(shè)置有3排噴嘴6，每個噴嘴6與高壓輸送管12相連，每個獨立的噴霧管路有一個控制閥11，高壓輸送管12的水壓為15MPa ;相鄰噴嘴6間距200mm，每排噴嘴間距350mm，噴嘴6離需降溫的熱橡膠片的距離為450mm。
[0048]通過選擇合適的噴嘴型號規(guī)格、調(diào)整噴嘴與熱膠片的距離、控制氣壓與水壓噴霧流量，使噴霧形成的水霧粒徑小于或等于30微米。
[0049]輸送熱薄膠片選用帶有金屬片式輥，對熱橡膠制品進行連續(xù)輸送。
[0050]實施例3
本實施例除噴霧系統(tǒng)只在待冷卻材料上方設(shè)置噴霧管路及噴嘴，進行單面噴霧冷卻夕卜，其余與實施例1或2相同。
[0051]實施例4
在實施例1、實施例2或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，使用噴霧結(jié)合強制風(fēng)冷的方式，在常規(guī)一段母煉生產(chǎn)線實施。
[0052]常規(guī)一段母煉生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率是:6800kg/h，排膠溫度為165±5°C。冷卻降溫要求:在炎熱夏季天氣高溫達39°C及以上時，熱橡膠片應(yīng)在30-60分鐘內(nèi)降溫至45°C及以下。
[0053]使用本發(fā)明的裝置和方法對上述生產(chǎn)線改造成單面噴霧降溫，利用噴霧快速降溫方法實施降溫，通過水霧汽化的潛熱帶走熱橡膠片的熱量，計算水霧需要的流量及噴嘴數(shù)量。列出計算公式:
所需的噴霧量:W=391.8 + 2430=0.121kg/s=0.58 m3/h。式中:391.8為膠片釋放熱量，單位kW ；2430為水的汽化潛熱(假設(shè)噴霧用水為水溫30°C )，單位kj/kg.S。上述理論計算量是以水霧全部蒸發(fā)為前提的。實際運行時，水霧不可能全部蒸發(fā)，所以實際噴霧量大于上述理論計算量，按50%的余量，取1.2 m3/h。
[0054]在最炎熱的夏季(天氣高溫達41°C)實施本發(fā)明，只用噴淋水的十分之一即1.2噸Zh0風(fēng)扇只開20臺(120000 m3/h風(fēng)量、風(fēng)壓80帕斯卡)，就可以滿足工藝的降溫要求。同時大鏈條懸掛長度可以縮短至12米，膠片冷卻生產(chǎn)線總長度減至23米。
[0055]而現(xiàn)有技術(shù)的實施結(jié)果如下: 單獨風(fēng)冷降溫需要配置54臺風(fēng)扇(功率30kw)提供360000 m3/h風(fēng)量(風(fēng)壓160帕斯卡)，大鏈條懸掛長度24米，膠片冷卻生產(chǎn)線總長度為35米。
[0056]采取噴淋水降溫方法對上述生產(chǎn)線降溫冷卻。增加噴淋水降溫后，減少大鏈條的懸掛長度至18米(減少了 6米)、風(fēng)扇減至40臺(240000 m3/h風(fēng)量、風(fēng)壓80帕斯卡),膠片冷卻生產(chǎn)線總長度減至29米。
[0057]比較上述三種方式可知，本發(fā)明的方法效果最佳，膠片冷卻生產(chǎn)線總長度只是單獨風(fēng)冷降溫的三分之一，也比噴淋水降溫方式減少了 20%，而用水只是噴淋水的十分之一，風(fēng)量只是噴淋水降溫方式的四分之一。
【權(quán)利要求】
1.一種熱橡膠片降溫裝置，其特征在于:設(shè)置用于向熱橡膠片噴霧的噴霧系統(tǒng)，噴霧系統(tǒng)包含加壓泵、控制閥、噴霧管、噴嘴；加壓泵和控制閥連接在噴霧管上，噴霧管上設(shè)置^ 2個噴嘴，所述噴嘴設(shè)置在熱橡膠片的上方、下方、或上方和下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)還包括控制操作系統(tǒng)，控制操作系統(tǒng)分別連接加壓泵、控制閥；控制操作系統(tǒng)至少包括聯(lián)動操作控制器、緊急控制器、和噴霧流量控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)中的噴嘴孔徑為0.15~2.0毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)還包括水箱、水過濾器，水過濾器設(shè)置在水源管路與水箱之間，和/或設(shè)置在水箱與加壓泵之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:所述噴霧系統(tǒng)包括>I個獨立噴霧管路，每個獨立的噴霧管路有> I個控制閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)包括2~8個獨立噴霧管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)中設(shè)置相向噴霧的獨立噴霧管路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:噴霧系統(tǒng)中每個獨立噴霧管路設(shè)置I~10排噴嘴，排間距為100~600mm,排內(nèi)噴嘴間距為80~300mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:噴嘴離需降溫的熱橡膠片的距離為80 ~500mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置，其特征在于:還包括輸送熱橡膠片的裝置:金屬輥筒、金屬片式輥筒、或者帶網(wǎng)格的輸送帶。
11.一種熱橡膠片的降溫方法，其特征在于:利用權(quán)利要求1所述的熱橡膠片降溫裝置，通過所述噴霧系統(tǒng)向熱橡膠片噴霧。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的降溫方法，其特征在于:噴霧形成的水霧粒徑為I~100微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的降溫方法，其特征在于:噴霧形成的水霧粒徑小于或等于30微米。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的降溫方法，其特征在于:用于噴霧的液體選自:水、水和隔離劑的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的降溫方法，其特征在于:向熱橡膠片噴霧之后，還結(jié)合強制風(fēng)冷。
【文檔編號】B29C35/16GK103921378SQ201410154367
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】陳巖, 張彤, 李智, 丘繼蘭 申請人:中國化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司