一种激冷辊冷却机构及流延冷却装置的制作方法

本申请涉及薄膜生产技术领域，特别涉及一种激冷辊冷却机构及流延冷却装置。

背景技术：

塑料薄膜挤出流延成型是将塑料颗粒或粉料经挤出机加热、熔融、塑化，从模头通过模口挤出，浇到激冷辊上，急剧冷却成型，然后经多级牵引，经薄膜测厚仪、缺陷扫描仪、摆幅机构、切边后卷曲成薄膜产品的生产过程。现有流延冷却装置主要由激冷辊、冷却辊、退火辊、前后移动装置、上下降装置组成。其中，熔融树脂经模头狭缝唇口浇注到激冷辊表面是最为关键的步骤，因为熔融树脂在激冷辊表面迅速被冷却后形成薄膜。冷却辊表面温度直接影响薄膜的透明度。温度较低时结晶度小，薄膜的透明度好，拉伸强度高。辊温越高薄膜的浊度越大，透明度较差。为了提高冷却效果，降低激冷辊表面温差，激冷辊设计为夹套式，内有流道，冷却介质在流道内循环降温控温。

在生产一些特定领域的薄膜时，例如，生产锂电行业的薄膜时，对薄膜理化性能和厚度有严苛的要求，需要将流延激冷辊的辊温控制在较小的波动范围内，但是，现有流延冷却装置的激冷辊表面温度的波动误差较大，影响薄膜的质量，故而有待改进。

技术实现要素：

本申请提供一种激冷辊冷却机构及流延冷却装置，用以解决激冷辊表面温度的波动误差较大的问题。

本申请所提供的一种激冷辊冷却机构，包括：

激冷辊，所述激冷辊用于与模头浇注的熔融塑料接触，以使熔融的塑料在激冷辊的表面迅速冷却成型，所述激冷辊具有内流道，所述内流道用于供辊筒冷却介质流通，以降低激冷辊表面的温度；

加热器，所述加热器通过第一管道与激冷辊的内流道连通，以使所述内流道内的辊筒冷却介质能够通过第一管道流入加热器，所述加热器用于在辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，加热辊筒冷却介质；

三通阀，所述三通阀具有进流口、第一出流口和第二出流口，所述三通阀的进流口通过第二管道与加热器连通，以使加热器内的辊筒冷却介质能够通过第二管道流入三通阀，所述三通阀的第一出流口通过第三管道与激冷辊的内流道连通；

换热器，所述换热器包括辊筒冷却流道和工艺冷却流道，所述辊筒冷却流道用于供辊筒冷却介质流通，所述工艺冷却流道用于供工艺冷却介质流通，以使辊筒冷却介质和工艺冷却介质在换热器内换热，所述辊筒冷却流道的一端与三通阀的第二出流口连通，另一端与第四管道连通，所述第四管道远离辊筒冷却流道的一端与第三管道汇合，所述第二出流口设有辊筒介质阀门，所述辊筒介质阀门能够实现第二出流口的开启和封闭；

工艺调温装置，所述工艺调温装置与工艺冷却流道连接，所述工艺调温装置用于调节工艺冷却介质的温度和/或流量；

以及动力源，所述动力源用于为辊筒冷却介质的流动提供动力。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述工艺调温装置包括水温机，所述水温机用于控制工艺冷却流道内的工艺冷却介质的流量和温度，所述水温机具有工艺进流口和工艺出流口，所述工艺冷却流道的一端通过第五管道与工艺进流口连通，另一端通过第六管道与工艺出流口连通。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述水温机具有外接管道，所述外接管道用于与厂区冷却水的管道连接。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述工艺调温装置包括第一温度检测件和工艺介质阀门，所述工艺冷却流道的一端与第五管道连通，另一端与第六管道连通，所述工艺冷却介质通过第五管道流入工艺冷却流道，所述工艺冷却介质通过第六管道流出工艺冷却流道，所述第一温度检测件用于检测流入工艺冷却流道的工艺冷却介质的温度，所述工艺介质阀门能够实现第五管道的开启和封闭。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述工艺介质阀门选用能够调节开度的阀门。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述辊筒介质阀门选用能够调节开度的阀门。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述换热器包括板式换热器。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述激冷辊冷却机构包括第二温度检测件，所述第二温度检测件用于检测辊筒冷却介质的温度。

作为所述激冷辊冷却机构的进一步改进，所述动力源包括循环泵。

一种流延冷却装置，包括如上述任一项所述的激冷辊冷却机构。

本申请的有益效果：

本申请所提供的一种激冷辊冷却机构及流延冷却装置，包括激冷辊、加热器、三通阀、换热器、工艺调温装置和动力源。激冷辊用于与模头浇注的熔融塑料接触，以使熔融的塑料在激冷辊的表面迅速冷却成型，激冷辊具有内流道，内流道用于供辊筒冷却介质流通，以降低激冷辊表面的温度。加热器通过第一管道与激冷辊的内流道连通，以使内流道内的辊筒冷却介质能够通过第一管道流入加热器，加热器用于在辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，加热辊筒冷却介质。三通阀具有进流口、第一出流口和第二出流口，三通阀的进流口通过第二管道与加热器连通，以使加热器内的辊筒冷却介质能够通过第二管道流入三通阀，三通阀的第一出流口通过第三管道与激冷辊的内流道连通。换热器包括辊筒冷却流道和工艺冷却流道，辊筒冷却流道用于供辊筒冷却介质流通，工艺冷却流道用于供工艺冷却介质流通，以使辊筒冷却介质和工艺冷却介质在换热器内换热，辊筒冷却流道的一端与三通阀的第二出流口连通，另一端与第四管道连通，第四管道远离辊筒冷却流道的一端与第三管道汇合。工艺调温装置与工艺冷却流道连接，工艺调温装置用于调节工艺冷却介质的温度和/或流量，动力源用于为辊筒冷却介质的流动提供动力。当辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，辊筒介质阀门关闭，通过加热器加热辊筒冷却介质，当辊筒冷却介质的温度高于预定温度时，开启辊筒介质阀门，部分辊筒冷却介质通过第二出流口流入换热器内降温，降温后的辊筒冷却介质经过第四管道汇入第三管道，并与第三管道内的辊筒冷却介质汇合，再沿第三管道流入激冷辊的内流道。由于增加了工艺调温装置，能够通过工艺调温装置调节工艺冷却介质的温度和/或流量，使得流入换热器的辊筒冷却介质的温度不会急剧降低，避免换热器内的辊筒冷却介质汇入第三管道后，对第三管道内的辊筒冷却介质的温度造成冲击，从而防止出现流入内流道的辊筒冷却介质的温度在短时间内急剧波动的情况，减小激冷辊表面温度的波动误差。

附图说明

图1为本申请一种实施例中激冷辊冷却机构的管路示意图；

图2为本申请一种实施例中手动调节工艺介质阀门的激冷辊的温度变化线条图；

图3为本申请另一种实施例中加装了水温机后激冷辊的温度变化线条图。

附图标记：1、激冷辊；2、加热器；3、三通阀；31、进流口；32、第一出流口；33、第二出流口；4、换热器；5、水温机；6、循环泵；7、第一管道；8、第二管道；9、第三管道；10、第四管道；11、第五管道；12、第六管道；13、第七管道；14、外接管道。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明，其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实施例提供一种激冷辊冷却机构。

请参考图1，该激冷辊冷却机构包括激冷辊1、加热器2、三通阀3、换热器4、工艺调温装置和动力源。

请参考图1，激冷辊1用于与模头浇注的熔融塑料接触，以使熔融的塑料在激冷辊1的表面迅速冷却成型，激冷辊1具有内流道，内流道用于供辊筒冷却介质流通，以降低激冷辊1表面的温度。加热器2通过第一管道7与激冷辊1的内流道连通，以使内流道内的辊筒冷却介质能够通过第一管道7流入加热器2，加热器2用于在辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，加热辊筒冷却介质。三通阀3具有进流口31、第一出流口32和第二出流口33，三通阀3的进流口31通过第二管道8与加热器2连通，以使加热器2内的辊筒冷却介质能够通过第二管道8流入三通阀3，三通阀3的第一出流口32通过第三管道9与激冷辊1的内流道连通。换热器4包括辊筒冷却流道和工艺冷却流道，辊筒冷却流道用于供辊筒冷却介质流通，工艺冷却流道用于供工艺冷却介质流通，以使辊筒冷却介质和工艺冷却介质在换热器4内换热，辊筒冷却流道的一端与三通阀3的第二出流口33连通，另一端与第四管道10连通，第四管道10远离辊筒冷却流道的一端与第三管道9汇合。工艺调温装置与工艺冷却流道连接，工艺调温装置用于调节工艺冷却介质的温度和/或流量，动力源用于为辊筒冷却介质的流动提供动力。

请参考图1，当辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，辊筒介质阀门关闭，通过加热器2加热辊筒冷却介质，当辊筒冷却介质的温度高于预定温度时，开启辊筒介质阀门，部分辊筒冷却介质通过第二出流口33流入换热器4内降温，降温后的辊筒冷却介质经过第四管道10汇入第三管道9，并与第三管道9内的辊筒冷却介质汇合，再沿第三管道9流入激冷辊1的内流道。由于增加了工艺调温装置，能够通过工艺调温装置调节工艺冷却介质的温度和/或流量，使得流入换热器4的辊筒冷却介质的温度不会急剧降低，避免换热器4内的辊筒冷却介质汇入第三管道9后，对第三管道9内的辊筒冷却介质的温度造成冲击，从而防止出现流入内流道的辊筒冷却介质的温度在短时间内急剧波动的情况，减小激冷辊1表面温度的波动误差。

为了满足一些高要求薄膜的生产需求，将辊筒冷却介质的温度设置为80℃，误差设置在±0.2℃之间，即，要求辊筒冷却水的实际温度控制到a，79.8℃≤a≤80.2℃。但是实际生产过程中，辊筒冷却介质的温度波动频繁，而且常常超过允许的误差范围。经过分析和实验，发现了辊筒冷却介质的温度波动频繁和超出误差允许范围的原因，如下：

请参考图1，当设置辊筒冷却介质温度为80℃，但辊筒冷却介质的实际温度超过80℃时，三通阀3的辊筒介质阀门开启，流经换热器4的辊筒冷却介质因为与工艺冷却介质的热交换温度会产生激变，当换热器4内的辊筒冷却介质流出后，会对整个管路系统中辊筒冷却介质的温度产生冲击，致使辊筒冷却介质的温度突然降低到低于80℃(而不是缓慢降低到80℃)。造成的结果是设备的pid控制系统判定水温低于80℃后又开始对辊筒冷却介质加热升温，辊筒冷却介质升温到高于80℃后，又会重复上述过程，造成温度的频繁波动。

经过进一步分析，“流经换热器4的辊筒冷却介质会因为与工艺冷却介质的热交换温度会产生激变”的一个主要原因，是由于辊筒冷却介质与工艺冷却介质的温差过大。现有的流延冷却装置主要由激冷辊1、冷却辊、退火辊、前后移动装置和升降装置组成，激冷辊1、冷却辊、退火辊一般都是由统一的工艺冷冻水(工艺冷却介质)进行温度的控制，由于使用工艺冷冻水作为冷媒的辊筒太多，故一般的工艺冷冻水(工艺冷却介质)的温度控制在16℃至28℃，这与辊筒冷却介质的温度(高于80℃)的温差较大，导致流入换热器4内的辊筒冷却介质温度激变，进而对整个管路系统的辊筒冷却水的温度造成冲击，使得辊筒冷却水的温度不能稳定在误差允许的范围内。

而辊筒冷却水(辊筒冷却介质)残留、工艺冷冻水流量波动和流经换热器4的辊筒冷却水流量较少等因素都会加剧这个问题(流入换热器4内的辊筒冷却介质温度激变)。“辊筒冷却水残留”指的是，当温度低于80℃时，辊筒介质阀门会关闭，此时没有辊筒冷却水(辊筒冷却介质)流向换热器4，但会有辊筒冷却水残留在换热器4内，残留在换热器4内的辊筒冷却水很快就会降温到与工艺冷冻水的温度相同，当辊筒介质阀门再次打开，残留的辊筒冷却水与流入换热器4的辊筒冷却水汇合，使得流入换热器4的辊筒冷却水的温度迅速降低。上述因素共同导致辊筒冷却水的温度不能稳定在误差允许的范围内。

需要说明的是，本实施例中辊筒冷却介质为辊筒冷却水，工艺冷却介质为工艺冷冻水，在其他实施例中，辊筒冷却介质和工艺冷却介质还可以是化学冷却剂的溶液等，辊筒冷却介质和工艺冷却介质的成分可以相同也可以不同。

请参考图1，在一种实施例中，工艺调温装置包括水温机5，水温机5用于控制工艺冷却流道内的工艺冷却介质的流量和温度，水温机5具有工艺进流口31和工艺出流口，工艺冷却流道的一端通过第五管道11与工艺进流口连通，另一端通过第六管道12与工艺出流口连通。通过水温机5提供压力稳定的工艺冷冻水，同时，使工艺冷冻水的温度可调范围大，并让工艺冷冻水的温度尽量接近辊筒的预定温度。具体的，水温机5可以选用自带温度检测功能的水温机5。

请参考图1，在一种实施例中，水温机5具有外接管道14，外接管道14用于与厂区冷却水的管道连接。水温机5可以直接使用厂区的冷却水，不需要专门为水温机5设置冷却水源，方便于为水温机5提供工艺冷却介质。

请参考图1，在一种实施例中，工艺调温装置包括第一温度检测件和工艺介质阀门，工艺冷却流道的一端与第五管道11连通，另一端与第六管道12连通，工艺冷却介质通过第五管道11流入工艺冷却流道，工艺冷却介质通过第六管道12流出工艺冷却流道，第一温度检测件用于检测流入工艺冷却流道的工艺冷却介质的温度，工艺介质阀门能够实现第五管道11的开启和封闭。通过第一温度检测件获取工艺冷却流道内的工艺冷却介质的温度，当工艺冷却介质的温度与辊筒冷却介质的温差较大时，关闭工艺介质阀门或减小工艺介质阀门的开度，过减少工艺冷却介质的流量和流速减少换热量，进而减小对流经板式换热器4的辊筒冷却介质的温度的冲击。工艺介质阀门的开启和关闭可以人工实施，也可以使用电子阀，通过设备的pid控制系统(比例、积分和微分控制系统)控制，pid控制系统根据温度变量控制阀门启闭的具体方法和电路属于现有技术，在此不做赘述。

请参考图1，在一种实施例中，工艺介质阀门选用能够调节开度的阀门。可以通过调整工艺介质阀门的开度，更精准地控制工艺冷却流道内工艺冷却介质的流量。具体的，工艺介质阀门可以是现有的开度可调节的比例阀，可以根据第一温度检测件测得的温度控制工艺介质阀门的开度，工艺冷却介质的温度较低时，工艺介质阀门可以关闭或设置成开度较小，工艺冷却介质的温度较高时，可以将工艺介质阀门打开或设置成开度较大。例如，预定温度为80℃时，当检测到工艺冷却通道内的工艺冷却介质的温度达到60℃时，才开启工艺介质阀门。具体的，工艺介质阀门的开度可以是手动调节，也可通过设备的pid控制系统控制，pid控制系统根据温度变量控制阀门启闭的具体方法和电路属于现有技术，在此不做赘述。

从实际使用效果来看，手动调整工艺介质阀门的数据如图2所示，使用水温机5的数据如图3所示。

请参考图1和2，图2是通过手动调节工艺介质阀，调小第五管道11的工艺冷冻水的流量，通过减少工艺冷却介质的流量和流速减少换热量，进而减少对流经板式换热器4的辊筒冷却水的冲击，经过验证可以达到如图2的效果。图2为截取7小时激冷辊1的温度变化线条图，横轴的标量为时间，纵轴的标量为温度，可以看到，通过手动阀门控制工艺冷冻水流量基本可以控制在80℃±0.2℃(部分时间会短暂、小幅地超出容忍的误差范围)，但通过手动调节有不确定的因素，会有因为调整滞后造成温度超范围波动的情况。

请参考图1和3，图3是通过水温机5稳定工艺冷冻水在第五管道11的流量、增加工艺冷冻水的温度(尽量接近辊温冷却水的温度，具体的，本实施例可以设置在60℃)，经过验证可以达到如图3的效果。图3同样为截取此状态下7小时激冷辊1的温度变化线条图，可以看到，辊温控制在80℃±0.2℃，且波动情况较前期(未使用水温机5和工艺介质阀时)得到明显改善。重要的是此过程没有人为干预，无需手动调节阀门，整个过程水温机5通过pid控制系统自动调节，可靠性高。pid控制系统控制水温机工作，以控制水温和流量的方法和电路在其他装置或设备上已有应用，属于现有技术，在此不做赘述。

请参考图1，在一种实施例中，辊筒介质阀门选用能够调节开度的阀门。可以通过调整辊筒介质阀门的开度，更精准地控制流入换热器4内的辊筒冷却介质的流量。具体的，辊筒介质阀门可以是现有的开度可调节的比例阀，可以根据辊筒冷却介质的温度控制辊筒介质阀门的开度，辊筒冷却介质的温度低于预定温度时，辊筒介质阀门关闭，辊筒冷却介质的温度高于预定温度时，辊筒介质阀门开启，且辊筒冷却介质的温度越高，辊筒介质阀门的开度越大。具体的，辊筒介质阀门可通过设备的pid控制系统控制，pid控制系统根据温度变量控制阀门启闭和开度的具体方法和电路属于现有技术，在此不做赘述。

请参考图1，在一种实施例中，预定温度包括80℃。具体的，预定温度可以根据实际生产的需求灵活设置，例如，生产其他产品时，预定温度可以设置成79℃、81℃或其他合适的温度。

请参考图1，在一种实施例中，换热器4包括板式换热器。在其他实施例中，换热器4也可以选用夹套式换热器、管壳式换热器等。三通阀3与板式换热器间可以通过第六管道12连接，第六管道12可以选用dn20管道。

请参考图1，在一种实施例中，激冷辊冷却机构包括第二温度检测件，第二温度检测件用于检测辊筒冷却介质的温度。通过第二温度检测件获取辊筒冷却介质的温度，在一些实施例中，并不需要单独设置第二温度检测件，例如，当选用的加热器2自带温度检测功能时，可以不需要额外设置第二温度检测件。

请参考图1，在一种实施例中，述动力源包括循环泵6。在其他实施例中，也可以选择其他合适的流体泵或流体驱动设备。

请参考图1，循环泵6与第二管道8连接。在其他实施例中，循环泵6也可以设置在其他位置，例如，可以设置成与第一管道7或第三管道9连接。

另一方面，本实施例提供一种流延冷却装置，包括上述的激冷辊冷却机构。流延冷却装置还包括冷却辊、退火辊、前后移动装置和升降装置。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。