一种高效无结露冷却辊的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷却辊，具体地，涉及一种辊壁带均温导热层的在生产中不会发生结露的冷却棍装置。
【背景技术】
[0002]在橡塑挤出复合生产、塑料挤出片材生产、流延膜生产、压花膜生产、塑料薄膜生产、汽车玻璃PVB膜加工、真空镀铝纸复合、食品纸张复合、太阳能电池隔膜、紫外涂布生产等大量生产加工系统中，都会使用到冷却辊。这些行业中，冷却辊的主要功能是对上道工序中传送过来的物料，如片材、薄膜等进行冷却定型，或者对薄膜表面进行降温，再传送至下一加工环节中。
[0003]冷却辊的辊筒一般是用金属加工的两端密封的圆柱形空心腔体。现有技术中冷却辊的冷却方式主要有两种，如图1所示，一种是腔体11两侧分别连接一个单回路旋转接头12、C，冷却水从一侧的旋转接头12进入腔体11，在腔体11内部与辊壁13进行热交换后，从腔体11另一侧的旋转接头12'流出。如图2所示，另一种是在腔体11 一侧连接一个双回路旋转接头14，冷却水从双回路旋转接头14的进水口 141进入腔体11，在腔体11内部与辊壁13进行热交换后，再通过双回路旋转接头14的出水口 142流出。
[0004]在实际生产中，棍筒外表面需冷却物料的宽幅一般要小于棍筒表面的宽幅。一般在辊筒宽幅两侧各5?10cm的区域内并没有物料走料。在某些生产中，待冷却物料的宽幅只有辊筒表面宽幅的一半或更小。
[0005]现有冷却辊中，冷却水在腔体内的热交换面是整个腔体区域，对应的是辊筒表面的整个辊面区域，即整个辊筒表面会全部得到冷却。根据产品冷却温度的要求，冷却温度可以很低，当低于工作环境空气的露点温度时，棍筒表面就会产生结露现象，形成冷凝水。生产中为实现更好的冷却效果，一般要求冷却温度越低越好，比如在真空镀铝纸、汽车玻璃夹层PVB膜等生产行业。因此，冷却辊的冷却温度远低于生产环境的露点温度。在冷却辊辊筒表面有热物料覆盖的区域，温度会大于露点温度，不产生结露，但在没有热物料覆盖的区域，辊筒表面经冷却后的温度会低于生产环境的露点温度，从而在没有热物料覆盖的这些区域会结露形成冷凝水，冷凝水落到物料上面会影响物料的质量。为避免这种情况，可以采取增加待冷却物料的宽幅的方法，在后续工艺中将被冷凝水污染的区域切除；也可以采取被迫牺牲冷却效果的方法，提高增加冷却水温度，使辊筒表面没有热物料覆盖区域的温度高于生产环境的露点温度，以尽量避免结露。
[0006]上述两种方法，都将直接造成生产材料的浪费和生产成本的增加，第二种方法更是大大降低了产品品质。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种高效无结露冷却辊，可以有效解决现有技术中冷却辊表面结露的问题。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种高效无结露冷却辊，其特征在于，包括:辊体，其包括:内壁，所述内壁形成具有第一腔体的圆筒状；外壁，所述外壁间隔地形成于所述内壁的外侧，与所述内壁构成一密闭的第二腔体，所述第二腔体用于存储液态的第二冷却介质，所述第二冷却介质的沸点高于环境的露点温度但不高于待加工物料的温度；冷却装置，与所述辊体相连接或设置于所述辊体内，供第一冷却介质流通，所述第一冷却介质的温度不高于所述第二冷却介质的沸点。
[0009]优选地，所述冷却装置包括多根第一冷却管道，各所述第一冷却管道沿所述辊体的长度方向设置于所述第二腔体中，供所述第一冷却介质流通。
[0010]优选地，所述第一冷却管道位于所述第二腔体内的部分为螺旋盘管。
[0011]优选地，所述冷却装置包括两个单回路旋转接头，分别连接于所述内壁的两端，向所述第一腔体通入所述第一冷却介质。
[0012]优选地，所述冷却装置包括一双回路旋转接头，其连接于所述内壁的一端，向所述第一腔体中通入所述第一冷却介质。
[0013]优选地，所述冷却装置包括一第二冷却管道，所述第二冷却管道容置于所述第一腔体内并穿过所述辊体的两端，所述第二冷却管道的位于所述第一腔体内的部分与所述内壁的内表面相贴。
[0014]优选地，所述第二冷却管道的位于所述第一腔体内的部分为螺旋盘管，所述螺旋盘管外侧与所述内壁的内表面相贴。
[0015]优选地，所述第二冷却介质的体积为所述第二腔体的容积的27?86%。
[0016]优选地，所述第二冷却介质的沸点为32?44°C，通入所述冷却装置的所述第一冷却介质的温度为3?15°C。
[0017]优选地，所述冷却辊还包括:一导热层，包裹于所述外壁的外周上，将物料的热量传递至所述外壁的两端；以及一金属层，包裹于所述导热层的外周上，将物料的热量传递至所述导热层。
[0018]优选地，所述导热层由铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、石墨导热材料、碳纤维材料、碳化硅、银或铜中的任一种制成。
[0019]借由上述技术特征，本发明可以有效避免现有冷却辊工作中的结露现象，此外，还至少具有如下有益效果:
[0020]1、结构简单，操作方便；
[0021]2、有效避免物料的浪费，节约成本；
[0022]3、大大提闻广品的质量。
【附图说明】
[0023]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0024]图1为现有技术的单回路冷却管道的冷却辊的结构示意图；
[0025]图2为现有技术的双回路冷却管道的冷却辊的结构示意图；
[0026]图3为本发明的第一实施例的高效无结露冷却辊的纵截面结构示意图；
[0027]图4为本发明的第一实施例的高效无结露冷却辊的横截面结构示意图；
[0028]图5为本发明的第一实施例的高效无结露冷却辊中第二冷却液吸热汽化后的横截面结构示意图；
[0029]图6为本发明的第一实施例的高效无结露冷却辊中第二冷却液于第一冷却管道冷凝液化的局部放大示意图；
[0030]图7为本发明的第二实施例的高效无结露冷却辊的纵截面结构示意图；
[0031]图8为本发明的第三实施例的高效无结露冷却辊的内部结构的剖视图；
[0032]图9为本发明的第四实施例的高效无结露冷却辊的横截面结构示意图；以及
[0033]图10为本发明的第五实施例的高效无结露冷却辊的横截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]依据本发明的主旨构思，在辊体的内壁和外壁之间的第二腔体中容纳液态的第二冷却介质(即第二冷却液)，第二冷却液吸收外壁的热量并汽化，气态的第二冷却介质在辊体内部与第一冷却介质间接热交换后冷凝，恢复成液态。也即，该高效无结露冷却辊包括:辊体、冷却装置。该辊体包括:内壁和外壁，该内壁形成具有第一腔体的圆筒状，该外壁间隔地形成于该内壁的外侧，与该内壁在该外壁和该内壁之间构成一密闭的第二腔体，所述第二腔体用于存储液态的第二冷却介质，所述第二冷却介质的沸点高于环境的露点温度但不高于待加工物料的温度。该冷却装置设置于辊体内或者与该辊体相连接，供第一冷却介质流通，所述第一冷却介质的温度不高于所述第二冷却介质的沸点。
[0035]下面以本发明的优选实施例所示的冷却辊为例，结合附图和实施例对本发明的技术内容进行进一步地说明。
[0036]第一实施例
[0037]请一并参见图3和图4，其分别示出了本发明的第一实施例的高效无结露冷却辊的纵截面以及横截面的结构示意图。图3省略了冷却辊中间部分的长度，图4仅示出了冷却辊2底部的剖视图。在本发明的优选实施例中，冷却辊2包括辊体21、冷却装置22、第二冷却介质23、导热层26以及金属层27。
[0038]辊体21包括内壁211以及外壁212。内壁211形成具有一第一腔体24的圆筒状。外壁212间隔地形成于内壁211的外侧，外壁212也呈圆筒状，与内壁211之间构成一密闭的第二腔体25。其中，内壁211以及外壁212由钢材、铜材、铝材或者复合纤维材料等材料中的任一种制成。
[0039]冷却装置22设置于辊体21内。具体来说，在图3和4所示的优选实施例中，冷却装置22包括多根第一冷却管道221,供第一冷却介质流通。第一冷却管道221为贯穿棍体21两端的直管，每条第一冷却管道221均沿辊体21的长度方向设置于第二腔体25中。优选地，多条第一冷却管道221于第二腔体25内呈圆周形均匀分布。通入第一冷却管道221的第一冷却介质的温度低于32°C，优选地，第一冷却介质的温度为3?15°C。
[0040]第二冷却介质23存储于第二腔体25中。第二冷却介质23的沸点优选地为32?44°C。第二冷却介质23的体积优选地为第二腔体25的容积的27?86%。更进一步地，在对于环境温为22°C、相对湿度为75%、对应的露点为17.3°C的情况下，当辊面物料温度不低于50°C时，发明人经测试发现，第二冷却介质23的沸点为32?36°C时效果更佳。
[0041]本领域技术人员理解，第二冷却介质23可以是现有技术中的任一种经加工制作成的在一个大气压下沸点为32?44°C的有机溶液；或者第二冷却介质23也可以使用乙酸丁酯或水等常见液体，通过减小第二腔体25中的气压，使这些液体的沸点降低至32?44°C，以满足本发明的需要，这些方式均可予以实现，在此不予赘述。
[0042]进一步地，冷却辊2的冷却过程如下:
[0043]如图4所示，当冷却辊2未与物料接触进行冷却时，第二冷却介质23储存于第二腔体25的底部，部分第一冷却管道221浸没于第二冷却介质23中，由于第一冷却管道221中通有温度低于32°C的第一冷却介质使第二冷却介质23的温度始终低于其沸点温度(32?44°C )，因此，在此过程中，第二冷却介质23保持为液态。
[0044]当冷却辊2与物料接触对其进行冷却时，由于物料的温度远高