一种热橡胶片快速降温装置及快速降温方法

摘要

本发明的热橡胶片快速降温装置，设置用于向热橡胶片喷雾的喷雾系统，喷雾系统包含液体控制阀、液体输送管、气体控制阀、压缩空气输送管、二流体喷嘴和控制操作系统；本发明的热橡胶片的快速降温方法，在于利用快速降温装置的喷雾系统，向热橡胶片喷雾。本发明技术方案带来的有益效果在于：缩短大链条悬挂长度，大大减少橡胶片冷却线设备的投资，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，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。本发明的装置和方法可以应用于各种热材料的快速降温和冷却，如橡胶、塑料、金属、玻璃或其他材料的制造、处理生产线上的需冷却制品。

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎橡胶的加工，具体是加工过程中热橡胶片的快速冷却降温装置及快速降温方法。

背景技术

在轮胎橡胶的加工过程中，有不少工序都需要将混炼胶加热到100℃以上、最高达170℃，然后要求在30-60分钟内降至45℃以下。而且都是连续作业，基本上是每班暂停30分钟左右。目前的降温方式主要有：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。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，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。为了连续生产，120米长的水槽（为了减少场地水槽可分多层多段），大约150吨的浸泡胎面的水需要25.3 m³/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，还得定期排放处理。

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，降温速度慢，水量需求大，导致电能消耗大、需定期排放污水、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

本发明的目的是提供一种轮胎橡胶加工过程中热橡胶片的冷却降温装置。该装置须适应多种热橡胶片规格，并能快速降温，确保连续生产不停顿。

为了实现上述目的，本发明的热橡胶片降温装置，设置有用于向热橡胶片喷雾的喷雾系统。

本发明的喷雾系统包含液体控制阀、液体输送管、气体控制阀、压缩空气输送管、喷嘴；所述液体输送管和压缩空气输送管均有喷嘴，所述喷嘴设置在热橡胶片的上方、下方、或上方和下方。

所述喷雾系统还包括控制操作系统，控制操作系统与控制阀相连；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。

喷雾系统还可设置液体过滤器，液体过滤器设置在水源入口与液体控制阀之间的液体输送管上。可以保证水源质量，预防喷嘴堵塞。

喷雾系统还可设置空气过滤器，空气过滤器设置在压缩空气管路入口与气体控制阀之间的压缩空气输送管上。可以保证压缩空气质量，预防喷嘴堵塞。

喷雾系统包括≥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，喷雾系统包括2～8个独立喷雾管路。

本发明中，为了获得更好的降温效果，喷雾系统中每个独立喷雾管路设置1～10排喷嘴，优选为2～6排喷嘴，每排安装有≥2个的喷嘴，每个喷嘴与液体输送管压缩空气输送管相连，设置在热橡胶片的上方、上方和下方、或下方；排间距为100～600mm，排内喷嘴间距为80～300mm，优选为80～120mm;。喷嘴离需降温的热橡胶的距离为80～400mm，优选为90～150mm，更优选为100mm。

每个独立的喷雾管路各有≥1个空气管路控制阀和≥1个液体管路控制阀。

控制阀可以选用压力调节阀、电磁阀、或手动阀。

为了实现双面喷雾，取得更好的降温效果，本发明的喷雾系统中可设置相向喷雾的独立喷雾管路。

由于热橡胶片是不良导体，实施双面喷雾将更有效的降温。双面喷雾降温的效果比单面喷雾降温的效果要好。这时需要采用金属辊筒、金属片式辊筒或带网格的输送带输送热橡胶片，才可以使得由下往上的喷雾达到热橡胶片的朝下的那一面，然后，用设置了相向喷雾的独立喷雾管路的喷雾装置，向热橡胶片双面喷雾。

之所以设置多个独立的喷雾管路，是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喷雾装置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。例如设置相向喷雾的独立喷雾管路的喷雾装置，在不需要双面喷雾时，只需要让上面或者下面的独立喷雾管路工作即可。

对热橡胶片进行喷雾时，输送热胶片可选用常规有动力驱动的运输带，优选采用带网格的金属输送带、或者带网格的塑料输送带、或者金属动力辊筒、或金属片式辊等对热橡胶制品进行连续输送。

本发明的另一个目的是提供一种轮胎橡胶加工过程中热橡胶片的快速冷却降温方法。

该方法利用上述所述的热橡胶降温装置，通过所述喷雾系统向热橡胶片喷雾。

用于喷雾的液体选自：水、水和隔离剂的混合物。优选是水。

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，或者利用压缩空气力量将水箱中的液体吸上喷雾的虹吸式。压缩空气输送管的空气压力为0.2～0.7MPa,优选为0.3～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa。液体输送管的液体压力为0～0.7MPa,优选为0.2～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa。

本发明的方法，通过形成水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。使得喷雾形成的水雾粒径为1～100微米。在优选的情形下，水雾平均粒径小于或等于30微米，优选小于或等于10微米，更优选地，小于或等于5微米。如果水滴太大的话，例如100微米或更大，水滴与热材料的表面碰撞时将不能足够快地蒸发，在热材的表面上形成液膜，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。水雾粒径由喷嘴孔径、喷嘴形状和水压等因素决定。本发明装置中的加压泵可以增加水压，使水雾粒径达到要求。

喷雾降温，就是利用水雾快速蒸发带走热量。水雾蒸发就是水的汽化，由于水雾球的几何形状，10微米水滴的比表面积为100微米水滴的10倍。伴随着雾化，亿万颗水滴的表面积是非常大的，从而可以快速蒸发汽化吸收大量热量。一般的，使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量。

在橡胶轮胎加工过程中，适应高效、快速的喷雾降温的工序有很多：密炼车间的胶片冷却生产线、半成品准备车间的胎面复合压出生产线、胎侧等型胶挤出生产线、内衬层压出生产线等等。

本发明的冷却装置可以应用于各种热材料的快速降温和冷却，如橡胶、塑料、金属、玻璃或其他材料的制造、处理生产线上的需冷却制品。可以在较短时间内降低需冷却制品温度，减少用水量及电量消耗，基本实现无废水排放。

附图说明

图1是喷雾装置工作原理示意图。

图2是喷雾装置的一种排布示意图；

图3是喷雾装置的另一种排布示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2、图3。

本发明的热橡胶片降温装置，设置有用于向热橡胶片喷雾的喷雾系统。本喷雾系统包含压缩空气输送管1、气体控制阀3、二流体喷嘴4、液体输送管5、液体控制阀7、和控制操作系统（未在图中画出）。

喷雾系统设置有空气过滤器2，空气过滤器2通过压缩空气输送管1设置在压缩空气管1入口与气体控制阀3之间；可以保证压缩空气质量，预防喷嘴堵塞。

喷雾系统设置有液体过滤器6，液体过滤器6设置在液体输送管5入口与液体控制阀7之间，可以保证水源质量，预防喷嘴堵塞。

控制操作系统包括联动操作控制器、紧急控制器。控制操作系统与控制阀相连。

用于喷雾的液体选自：城市公共自来水，压力为0.2～0.5MPa，温度不超过35℃，并经过滤处理。

喷雾系统包括4个独立喷雾管路。位于需冷却橡胶片正上方和正下方各有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2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4，每个喷嘴与压缩空气输送管1、液体输送管5相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀3和一个液体管路控制阀7，压缩空气输送管1的空气压力为0.3～0.5MPa，液体输送管5的液体压力为0.3～0.4MPa；相邻喷嘴4间距120mm，每排喷嘴间距150mm，喷嘴4离需降温的热橡胶片的距离为110mm。

从下往上喷雾：由2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4，每个喷嘴与压缩空气输送管1、液体输送管5相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀3和一个液体管路控制阀7，压缩空气输送管1的空气压力为0.3～0.5MPa，液体输送管5的液体压力为0.3～0.4MPa；相邻喷嘴4间距120mm，每排喷嘴间距150mm，喷嘴4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。

对连续输送的胶片上下两面喷雾降温。输送热薄胶片选用带网格的金属输送带，网格直径为20～50mm。

实施例2

参见图1、图2、图3。

本实施例与实施例1相似，只是喷雾系统包括的独立喷雾管路数量和喷嘴的安装高度等与实施例1不同。

喷雾系统包括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1排喷嘴4，每个喷嘴与压缩空气输送管1、液体输送管5相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀3和一个液体管路控制阀7，压缩空气输送管1的空气压力为0.7MPa，液体输送管5的液体压力为0.6MPa；相邻喷嘴4间距200mm，每排喷嘴间距320mm，喷嘴4离需降温的热橡胶片的距离为350mm。

从下往上喷雾：由2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4，每个喷嘴与压缩空气输送管1、液体输送管5相连，每个独立的喷雾管路有一个空气管路控制阀3和一个液体管路控制阀7，压缩空气输送管1的空气压力为0.7MPa，液体输送管5的液体压力为0.6MPa；相邻喷嘴4间距200mm，每排喷嘴间距320mm，喷嘴4离需降温的热橡胶片的距离为350mm。

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。

输送热薄胶片选用带有金属片式辊，对热橡胶制品进行连续输送。

实施例3

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或2相同。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。