CN102218822B - 一种挤出式真空热封滴灌带的加工方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种挤出式真空热封滴灌带的加工方法及设备，包括：A、配料；B、挤出两张厚薄不同的半熔融态塑料薄片A，B；C、滴灌带成型：在柔性压辊与成型辊压合作用下，一面拉伸、牵引、冷却半熔融态塑料薄片，一面将两层塑料薄片需要粘合的部位迅速压合，同时靠真空抽吸，成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫；D、切分：将成型的整张塑料薄片切分成单条滴灌带。本发明在同一设备同一条生产线上可同时成型12～24条滴灌带，大幅度提高生产效率和降低滴灌带生产成本，使滴灌带的加工设备向着专业化，配套标准化方向发展，质量更容易控制，以满足我国节水灌溉突飞猛进的市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及到一种挤出式真空热封滴灌带的加工方法及设备，属于农业节水灌溉设备技术领域。
背景技术
滴灌是一种最为节水的灌溉技术，滴灌带是主要的滴灌部件之一，通过其上的迷宫流道，可将压力水流变为小流量水滴或细流缓慢滴出或流出。但目前由于前期使用投入过高，限制了该技术在广大农村尤其是干旱缺水的贫困地区推广应用。目前常用的滴灌带的迷宫流道成型方法主要是真空吸塑法：首先由挤出机连续挤出一个薄壁圆筒，在半熔融状态向上拉伸过程中，将挤出的薄壁管压扁，在冷却以前再通过成型轮将薄壁塑料管压合成迷宫流道形状，同时利用真空吸塑方式吸出迷宫流道，再经过剖切，分成两条侧翼单边有迷宫的滴灌带。这种生产方法和设备一次最多压合2条滴灌带，生产效率较低。申请人曾于2007年公开了一种同时连续生产多条的贴片迷宫流道滴灌带的生产设备，（200710061763.7）首先在行业上提出了一组设备同时压合成型多条滴灌带的技术方案，但是如何使滴灌带的生产效率提高和降低系统投资，仍然是制约滴灌带向农村普及的瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时成型多条滴灌带的技术方案，以期大幅提高滴灌带的生产效率，解决滴灌带生产成本高，农民买不起的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：这种挤出式真空热封滴灌带的加工方法，步骤包括：
A、配料：按比例将原料混合后，填入挤出机上料斗；
B、挤出：挤出两张厚薄不同的半熔融态塑料薄片A，B；
C、滴灌带成型：挤出的两片塑料薄片A、B靠重力垂入柔性压辊和水冷真空成型辊之间的空隙，在柔性压辊与成型辊压合作用下，一面拉伸、牵引、冷却半熔融态塑料薄片，一面将两层塑料薄片需要粘合的部位迅速压合，同时靠真空抽吸，成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫；
D、切分：将成型的整张塑料薄片经过张紧辊同时切分成单条滴灌带，然后经过展平辊，再缠绕在缠绕轴上，使切分后的每条滴灌带都充分展平。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工方法，步骤A所述的配料组分包括如下重量百分比的60～70%低密度聚乙烯，20～30%线性聚乙烯和8～10%茂金属聚乙烯。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工方法，步骤B所述的挤出条件包括：将挤出机螺筒加热器的A、B、C、D区加热温度分别调整到140～150℃，160～170℃，190～200℃，210～230℃；模头直角接头6的保温温度调整到170～180℃；双片挤出模头8的保温温度调整到160～170℃；预热达到上述温度后，启动挤出机驱动电机，使挤出机螺杆转速保持在22～24转/分，在挤出模口A、B挤出厚薄不同的两张塑料薄片A，B，其中A片厚度为0.9～1.0mm，B片厚度为1.0～1.1mm。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工方法，步骤C所述的滴灌带成型条件包括：柔性压辊和水冷真空成型辊在压合塑料薄片同时，水冷真空成型辊在厚B片上真空抽吸成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫。
一种挤出式真空热封滴灌带的加工设备，这种设备由双模头螺杆挤出机，设置于挤出模头下方的柔性压辊和水冷真空成型辊，以及依次设置于成型工位后方的张紧辊，设置于张紧辊之间的切分刀，设置于切分工位后方的展平轮和缠绕轴组成，所述的水冷真空成型辊由旋转成型轮套装在固定空心轴上组成，环绕空心轴设置固定水套构成冷水腔，空心轴与旋转成型轮之间轴向设置有真空室，工作时，通过链轮的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮以固定水套为轴转动。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述的旋转成型轮外表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱，环形凹槽和均布的抽气通孔，环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环，每条成型环外表面沿圆周方向刻有N组等间距的迷宫凹槽，凹槽底部设置迷宫抽气通孔与旋转成型轮的抽气通孔连通,当抽气通孔旋转到水冷轴的真空室位置时即形成真空条件，在环形凸棱与迷宫成型环之间的旋转成型轮外表面，抽吸出滴灌带过水通道，在迷宫凹槽处抽吸出出水迷宫，同时环形凸棱与环形迷宫成型环凸起部分压合滴灌带。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述旋转成型轮上设置的抽气通孔大于迷宫成型环设置的迷宫抽气通孔。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述真空室通过抽气过渡管与空心轴连接，空心轴一端堵死，一端连接抽气口，抽气口通过真空抽气管、真空抽气阀与真空泵连接。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述固定空心轴与端盖构成冷水腔，端盖上设置冷却水进水口和出水口。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述的切分刀刃与塑料薄片上面成100～120度夹角。
本发明由于采用在同一设备连续挤出成型滴灌带的技术方案，可直接与大型塑料挤出机配套使用，在同一条生产线上可同时成型12-24条滴灌带，大幅度提高生产效率和降低滴灌带生产成本，使滴灌带的加工设备向着专业化，配套标准化方向发展，质量更容易控制，以满足我国节水灌溉突飞猛进的市场需求。
附图说明
图1：挤出式真空热封滴灌带加工设备组合示意图
图2：是图1的俯视图
图3：水冷真空成型辊结构示意图
图4：是图3的A-A剖面图
图5：是图3的B-B剖面图
图6：是图3的C局部放大图
图7：是图3的D向视图
图8：是图3的E向视图
图9：是图7的F局部放大图
图10：是图9的G位置成型的滴灌带横截面图
图1、图2加工设备主视图、俯视图图标说明：
1、挤出机螺杆皮带轮 2、挤出机上料斗 3、挤出机螺筒
4、挤出机机箱 5、挤出机螺筒加热器 6、模头直角接头
7、挤出模口A 8、双片挤出模头 9、挤出模口B
10、水冷真空成型辊 11、切刀轴 12、驱动电机皮带轮
13、驱动皮带 14、气缸 15、柔性压辊 16、成型未切分的滴灌带
17、张紧辊A 18、张紧辊B 19、张紧辊C 20、张紧辊D
21、展平辊 22、缠绕轴 23、真空抽气管 24、回水管
25、进水管 26、进水控制阀门 27、排气阀 28、抽气阀
29、冷却水箱 30、真空泵
图3～图9水冷真空成型辊图标说明：
10-1、抽气口 10-2、锁紧螺母A 10-3、进水口 10-3-1、进水口
10-3-2、出水口 10-4、端盖A 10-5、迷宫成型环
10-5-3、迷宫凹槽 10-5-1、10-5-2、抽气通孔
10-6、环形凸棱 10-7、冷水腔 10-8、抽气过度管
10-9、固定水套 10-9-1、水冷轴真空室 10-10、旋转成型轮
10-11、空心轴 10-12、端盖B 10-13、锁紧螺母B
10-14、驱动链轮 10-15、轴承 10-16、卡簧 10-17、固定轴座
图10图标说明
a是滴灌带迷宫,b是滴灌带过水通道，c滴灌带是粘合部分。
具体实施方式
图1、2所示挤出式真空热封滴灌带的加工方法及设备工作原理示意图，本发明工作原理是由一台塑料挤出机同时挤出两片塑料薄膜，在塑料薄膜上同时成型多组滴灌带的过水通道和出水迷宫，在线分切成为多条滴灌带。
这种挤出式真空热封滴灌带的加工方法，步骤包括：
A、配料：配料组分包括如下重量百分比的60～70%低密度聚乙烯（LDPE），20～30%线性聚乙烯（LLDPE）和8～10%茂金属聚乙烯（mLDPE）。配料原料为直接在市场采购的，含有色素与助剂的颗粒母料，按比例将原料混合后，填入挤出机上料斗；
B、挤出：将挤出机螺筒加热器（5）的A、B、C、D区加热温度分别调整到140～150℃，160～170℃，190～200℃，210～230℃；模头直角接头（6）的保温温度调整到170～180℃；双片挤出模头（8）的保温温度调整到160～170℃；预热达到上述温度后，启动挤出机驱动电机，使挤出机螺杆转速保持在22～24转/分，在挤出模口A、B挤出厚薄不同的两张塑料薄片A，B，其中A片厚度为0.9～1.0mm，B片厚度为1.0～1.1mm。
C、滴灌带成型：挤出的两片塑料薄片A、B靠重力垂入柔性压辊15和水冷真空成型辊10之间的空隙，在柔性压辊与水冷真空成型辊在压合塑料薄片同时，水冷真空成型辊在厚B片上真空抽吸成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫。
具体操作包括：在挤出机工作同时启动成型辊驱动电机，驱动成型辊10，然后启动气缸14，气缸活塞推动柔性压辊轴，使柔性压辊15以5～2.7Kg/cm2的压力，均匀压在与其平行安装的水冷真空成型辊上。这时，柔性压辊在成型辊带动下，与成型辊同步反向转动。
调整成型辊转动速度，将塑料薄片A、B的厚度拉伸至0.19～0.2mm，宽度缩减至挤出宽度的80～85%。在成型辊与柔性压辊压合作用下，一面拉伸、牵引、冷却半熔融态塑料薄片，一面将两层塑料薄片需要粘合的部位迅速粘合，同时靠真空抽吸，将多条滴灌带过水通道和出水迷宫抽吸成型。
设备工作时，成型辊水冷轴套的进水温度为20～22℃，供水量应能使成型辊表面温度保持38～40℃。打开抽气阀28，启动真空泵30，抽吸塑料薄片B，使过水通道和出水迷宫成型，同时A、B两层塑料薄片粘合。真空泵工作时，真空度保持300～320毫米汞柱。工作真空度靠排气阀27调节。
D、切分：将成型的整张塑料薄片经过张紧辊同时切分成单条滴灌带，然后经过展平辊21，再缠绕在缠绕轴22上，使切分后的每条滴灌带都充分展平。
具体方法包括：抽吸多条迷宫和过水通道成型后，将整张塑料薄片按图1所示，绕过张紧辊17、18、19、20及展平辊21，再缠绕在缠绕轴22上。调整驱动缠绕轴的力矩电机转速，使缠绕线速度大于成型辊外园的线速度，并可使切分后的每条滴灌带都充分展平。测试缠绕拉力应保持在单条滴灌带10～12N。
缠绕稳定后旋动切刀轴11，使切刀刃与塑料薄片上面成100～120度夹角，在图7和图9中心线G的位置，切分成横截面如图10形状的滴灌带。图中a是滴灌带迷宫,b是滴灌带过水通道，c是粘合部分。
本发明还提供一种挤出式真空热封滴灌带的专用加工设备，如图3～图9所示。这种设备由双模头螺杆挤出机，设置于挤出模头下方的柔性压辊15和水冷真空成型辊10，以及依次设置于成型工位后方的张紧辊17、18、19、20，设置于张紧辊之间的切分刀11，设置于切分工位后方的展平轮21和缠绕轴22组成，所述的水冷真空成型辊10由旋转成型轮10-10套装在固定空心轴10-11上组成，环绕空心轴设置固定水套10-9构成冷水腔10-7，空心轴与旋转成型轮之间轴向设置有真空室10-9-1，工作时，通过链轮10-14的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮10-10以固定水套（10-9）为轴转动。如图5所示。
旋转成型轮10-10外表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱10-6，环形凹槽和均布的抽气通孔10-5-2，图6、图7、图9所示的环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环10-5，每条成型环外表面沿圆周方向刻有N组等间距的迷宫凹槽10-5-3，凹槽底部设置直径0.5～0.6mm的迷宫抽气通孔10-5-1与旋转成型轮圆周均布的较大的抽气通孔10-5-2连通, 抽气通孔10-5-2的直径2～3mm，孔间距10～12mm。当抽气通孔10-5-2旋转到水冷轴的真空室10-9-1位置时即形成真空条件，在环形凸棱10-6与迷宫成型环10-5之间的旋转成型轮外表面，抽吸出滴灌带过水通道10-5-5，在迷宫凹槽10-5-3处抽吸出出水迷宫，同时环形凸棱10-6与环形迷宫成型环10-5凸起部分与柔性压辊压合半熔融状态的滴灌带。
旋转成型轮10-10内表面其它部位与真空室10-9-1隔离，不形成真空条件，并与固定空心轴外径表面接触，通水冷却表面与外表受热表面距离为13～15mm，便于成型轮快速冷却。
迷宫成型环10-5的迷宫凹槽10-5-3可按水力性能要求刻成任意形状。旋转成型轮10-10镶嵌迷宫成型环后，成型环外径与环形凸棱外径相同。
图4所示真空室10-9-1通过抽气过渡管10-8与空心轴10-11连接，空心轴一端堵死，一端连接抽气口10-1，抽气口通过真空抽气管23、真空抽气阀28与真空泵30连接。
图8所示，固定空心轴10-11、固定水套10-9和端盖10-4、10-12构成冷水腔10-7，端盖上设置冷却水进水口10-3-1和出水口10-3-2。
所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，所述的切分刀11刃与塑料薄片上面成100～120度夹角。
设备安装时，柔性压辊外圆与成型辊水冷轴套真空室的中心顺时针10～12度相切。
如前所述，本发明的主要创新点是与双模头塑料挤出机配套设计了多过水流道和出水迷宫的大型滴灌带成型轮以及真空抽吸和冷却系统和结构，本发明改变了挤出和真空吸塑的设备工作方式，在保证加工精度的前提下，大幅度提高了吸塑滴灌带的生产效率，可同时加工12-24条滴灌带。
上述描述仅作为本发明一种挤出式真空热封滴灌带的加工方法及设备可实施的技术方案提出，不作为对其结构或技术的限制条件。
Claims (6)
1.一种挤出式真空热封滴灌带的加工方法，其特征在于步骤包括：
A、配料：按比例将原料混合后，填入挤出机上料斗；
B、挤出：挤出两张厚薄不同的半熔融态塑料薄片A，B；
C、滴灌带成型：挤出的两片塑料薄片A、B靠重力垂入柔性压辊（15）和水冷真空成型辊（10）之间的空隙，在柔性压辊与成型辊压合作用下，一面拉伸、牵引、冷却半熔融态塑料薄片，一面将两层塑料薄片需要粘合的部位迅速压合，同时靠真空抽吸，成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫；
D、切分：将成型的整张塑料薄片经过张紧辊（17、18、19、20）同时切分成单条滴灌带，然后经过展平辊（21），再缠绕在缠绕轴（22）上，使切分后的每条滴灌带都充分展平；
步骤B所述的挤出条件包括：将挤出机螺筒加热器（5）的A、B、C、D区加热温度分别调整到140～150℃，160～170℃，190～200℃，210～230℃；模头直角接头（6）的保温温度调整到170～180℃；双片挤出模头（8）的保温温度调整到160～170℃；预热达到上述温度后，启动挤出机驱动电机，使挤出机螺杆转速保持在22～24转/分，在挤出模口A、B挤出厚薄不同的两张塑料薄片A，B，其中A片厚度为0.9～1.0mm，B片厚度为1.0～1.1mm。
2.根据权利要求1所述的挤出式真空热封滴灌带的加工方法，其特征在于步骤C所述的滴灌带成型条件包括：柔性压辊（15）和水冷真空成型辊（10）在压合塑料薄片同时，水冷真空成型辊在厚B片上真空抽吸成型多条滴灌带的过水通道和出水迷宫。
3.一种挤出式真空热封滴灌带的加工设备，其特征在于，这种设备由双模头螺杆挤出机，设置于挤出模头下方的柔性压辊（15）和水冷真空成型辊（10），以及依次设置于成型工位后方的张紧辊A、张紧辊B、张紧辊C、张紧辊D（17、18、19、20），设置于张紧辊C,张紧辊D之间的切分刀（11），设置于切分工位后方的展平轮（21）和缠绕轴（22）组成，所述的水冷真空成型辊（10）由旋转成型轮（10-10）套装在固定空心轴（10-11）上组成，环绕空心轴设置固定水套（10-9）构成冷水腔（10-7），空心轴与旋转成型轮之间轴向设置有真空室（10-9-1），工作时，通过链轮（10-14）的端面棘齿与旋转成型轮端面棘齿啮合，带动旋转成型轮（10-10）以固定水套（10-9）为轴转动；
所述的旋转成型轮（10-10）外表面沿轴向设置固定间距的环形凸棱（10-6），环形凹槽和均布的旋转成型轮抽气通孔（10-5-2），环形凹槽内镶嵌横截面为矩形的环形迷宫成型环（10-5），每条成型环外表面沿圆周方向刻有N组等间距的迷宫凹槽(10-5-3)，迷宫凹槽底部设置迷宫抽气通孔（10-5-1）与旋转成型轮抽气通孔（10-5-2）连通,当旋转成型轮抽气通孔旋转到水冷轴的真空室（10-9-1）位置时即形成真空条件，在环形凸棱（10-6）与迷宫成型环（10-5）之间的旋转成型轮外表面，抽吸出滴灌带过水通道（10-5-5），在迷宫凹槽（10-5-3）处抽吸出出水迷宫，同时环形凸棱（10-6）与环形迷宫成型环（10-5）凸起部分压合滴灌带；
所述的切分刀（11）刃与塑料薄片上面成100～120度夹角。
4.根据权利要求3所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，其特征在于，所述旋转成型轮上设置的旋转成型轮抽气通孔(10-5-2)大于迷宫成型环设置的迷宫抽气通孔（10-5-1）。
5.根据权利要求3所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，其特征在于，所述真空室（10-9-1）通过抽气过渡管（10-8）与空心轴（10-11）连接，空心轴一端堵死，一端连接抽气口（10-1），抽气口通过真空抽气管（23）、真空抽气阀（28）与真空泵（30）连接。
6.根据权利要求3所述的挤出式真空热封滴灌带的加工设备，其特征在于，所述固定空心轴（10-11）与端盖（10-4、10-12）构成冷水腔（10-7），端盖上设置冷却水进水口（10-3-1）和出水口（10-3-2）。
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