CN102672954B - 同心套筒式多层共挤吹膜机头 - Google Patents

Abstract

一种同心套筒式多层共挤吹膜机头，包括若干层物料流道，除最内层物料的放射状分流道外，其余各层物料的放射状分流道包括分流道外围段和分流道中央段，每层物料的分流道外围段共有N条，每层物料的分流道中央段共有N/4条；除最内层物料的放射状分流道外，各层物料的中心主流道连接各分流道中央段，每条分流道中央段的末端分叉成为两条向上延伸的支流道，每条支流道的末端再分叉成为两条向上延伸的细流道，每条细流道的末端连接一条所述的分流道外围段，每条分流道外围段的末端连接一条对应的螺旋流道；各层物料的偏心主流道从外层物料的分流道中央段之间的扇形区域穿过。本发明的模颈直径小，模颈体积小，耗用合金钢量少，机头预热时间短。

Description

同心套筒式多层共挤吹膜机头

技术领域

本发明属于吹膜设备的技术领域，具体涉及一种同心套筒式多层共挤吹膜机头。 

背景技术

多层共挤吹膜机工作时，每一层物料经过分配后，最终分别从一个圆环形模口挤出，然后进行汇合，形成多层共挤。由于各层物料的流道结构比较复杂，多层共挤吹膜机头必须采用十分昂贵的特殊合金钢材料制作。现有多层共挤吹膜机头主要有两类，第一类是叠加式多层共挤吹膜机头，第二类是同心套筒式多层共挤吹膜机头。这两类机头的结构差别很大，各层物料汇合的方式也差别很大。 

叠加式多层共挤吹膜机头的各层物料的圆环形模口直径相同，且布置成为上下叠加形式，都位于一条环形的竖向流道旁边。挤出时，各层物料沿环形的竖向流道上升，于是，下层的圆环形模口挤出的物料自动形成塑料膜泡内层，上层的圆环形模口挤出的物料自动包围在内层的外围而形成塑料膜泡外层。另外，叠加式多层共挤吹膜机头的各层物料的流道为水平流道，各层物料的流动路径互不交叉，空间布置的上下层次清晰，互不干扰，不需互相避让。图1是现有一种九层共挤叠加式机头的结构示意图，设有九条水平流道42，在机头中央设有环形的竖向总流道41，各条水平流道42的内端汇合连接到竖向总流道41。 

而同心套筒式多层共挤吹膜机头的各层圆环形模口（位于螺旋流道的最上端）直径不同，且螺旋流道布置成为内外互套的同心圆形式，并在上方汇合，于是，各层物料挤出汇合时，位于内层的螺旋流道口挤出的物料自动形成塑料膜泡内层，位于外层的螺旋流道挤出的物料自动形成塑料膜泡外层。 

图2、图3是现有一种同心套筒式多层共挤吹膜机头的结构及工作原理示意图，它是由多个同心套筒组成，套筒筒面形成有螺旋流道35、25、15，最外层的物料经过最外层的的多条螺旋流道35向上流动分配（如图3中箭头所示），中间层的物料经过中间层的的多条螺旋流道25向上流动分配，最内层的物料经过最内层的多条螺旋流道15向上流动分配；其中位于同一层物料的螺旋流道数量有若干条，同一层物料各螺旋流道沿周向均匀分布，即最外层物料各螺旋流道35沿周向均匀分布（如图3所示），中间层物料各螺旋流道25也沿周向均匀分布，最内层的各螺旋流道15也沿周向均匀分布；同一层每相邻两条螺旋流道的起始点50在周向上错开的角度相等（如图3所示），每条螺旋流道的起始点50对应连接一条放射状分流道，各层物料的放射状分流道14、24、34都呈均匀的放射状分布。为了使各条放射状分流道14、24、34的物料得到均匀分配，各层物料的中心主流道13、23、33都必须布置在机头的中心轴线上，所以，机头中心轴线上的空间只能给每一层物料的中心主流道分配一小段竖向距离，各层物料的中心主流道13、23、33从上至下依次布置，除最外层物料的中心主流道33外，其余各层物料的中心主流道位于相邻外层物料的中心主流道上方,即最内层物料的中心主流道13位于中间层物料的中心主流道23上方，中间层物料的中心主流道23位于最外层物料的中心主流道33上方。这样，各层物料的中心主流道必须经过偏心主流道才能连接到机头边缘的进料口，各层物料的偏心主流道12、22、32的偏心位置（相位）可以错开。各层物料的偏心主流道，实际上就是位于各层物料的进料口和中心主流道之间的流道，由于它位于机头的偏心位置，所以叫偏心主流道。而中心主流道，由于它位于机头的中心轴线上，所以叫中心主流道。 

另一方面，各层物料的挤出机布置在同一竖向位置，因此同心套筒式多层共挤吹膜机头各层物料的进料口位于同一竖向位置，如图2中最内层物料的进料口11和中间层物料的进料口21位于同一竖向位置，所以，除最外层物料的偏心主流道32外，其余各层物料的偏心主流道必须穿过外层物料的放射状分流道（之间的扇形区域）。例如，对于由内到外依次设有ABC三层物料的膜泡产品（如图4所示），各层物料A、B、C均需要有对应的物料流道,其中， C层物料的偏心主流道32无需穿过其它层物料的放射状分流道，而B层物料的偏心主流道22需要穿过C层物料的放射状分流道34，A层物料的偏心主流道12需要穿过C层物料的放射状分流道34及B层物料的放射状分流道24，A层物料的放射状分流道14无需让其它层的偏心主流道穿过，如图2、图3所示。又例如，对于由内到外依次设有ABCDE五层物料的膜泡产品而言, E层物料的偏心主流道无需穿过其它层物料的放射状分流道，而D层物料的偏心主流道需要穿过E层物料的放射状分流道 ，C层物料的偏心主流道需要穿过E层物料的放射状分流道、D层物料的放射状分流道，如此类推，A层物料的偏心主流道需要穿过E层物料的放射状分流道、D层物料的放射状分流道、C层物料的放射状分流道、B层物料的放射状分流道，A层物料的放射状分流道无需让其它层的偏心主流道穿过。偏心主流道穿过外层物料放射状分流道之间的扇形区域时，可以是竖向穿过，当然也可以是斜向上穿过。 

在同心套筒式多层共挤吹膜机头中，位于上部且直径较大的部位称为模头，位于下部且直径较小的部位称为模颈，模颈部位集中了中心主流道、偏心主流道、放射状分流道的前半段。显然，模颈部位的拼接界面比模头部位密集，而且模颈部位承受的流体压力比模头部位大（这是因为，模颈部位位于流体上游，而模头部位位于下游，流体从上游到下游的压力会逐渐下降）。由于上述原因，模颈部位的密封比模头部位的密封要求更高，或者说，模颈部位实现密封更困难。 

为了确保物料在周向上挤出均匀，在同一层物料的流道中，相邻两条螺旋流道之间的周向间距不能太大，相邻两条螺旋流道之间的起始点50的周向间距不能太大，必须限制在一定范围。另一方面，当同心套筒式多层共挤吹膜机头生产幅宽较大的薄膜产品时，相应的圆环形模口周长必须设计得较长，因此必须增加螺旋流道的数量，才能使相邻螺旋流道之间的周向间距不会超长。而增加每层物料的螺旋流道数量，就相应增加螺旋流道之间的起始点50的数量、放射状分流道数量，会使相邻两条放射状分流道之间的扇形夹角相应减小，例如，当生产幅宽较大的农用膜时，模头口模直径通常达到1250mm以上，螺旋流道通常需要达到24条以上，甚至30条以上。又由于，内层物料的偏心主流道必须穿过外层物料的其中两条放射状分流道之间的扇形区域，在偏心主流道的直径已经确定的前提下，偏心主流道穿过扇形区域的位置与机头中心轴线之间的距离（即偏心距离）必须足够大，扇形区域才能容纳得下偏心主流道。具体几何解析关系的见图5， 

在图5中，某一层物料的每两条放射状分流道34之间形成扇形区域，小圆12、22代表其更内层物料的偏心主流道，大圆6代表模颈边缘投影，从图5可见，为了让小圆12、22从两条放射状分流道34之间的扇形区域穿过，小圆12、22必须离开大圆圆心足够的距离，才能容纳于两条放射状分流道之间的扇形区域。在图5中，有32条直径24mm的放射状分流道，而内层物料的偏心主流道的直径为60mm，则偏心主流道12、22至少要距离机头中心轴线（即大圆圆心）500mm以上，才能穿过其中两放射状分流道之间的扇形区域。这样模颈的直径就要1000 mm以上，显然是大得难以承受。

由于偏心主流道穿过扇形区域的位置的偏心距离大，即偏心主流道与机头中心轴线之间的距离大，意味着模颈的直径必须很大，进而造成以下问题：1、模颈的体积大，耗用合金钢量多，增加制作成本；2、模颈的体积大，造成预热时间长，耗能大；3、模颈的直径大，意味着密封界面面积大，密封更加困难；4、模颈的直径大，意味着流道总长度大，需要的挤出压力大，又会加剧密封困难的程度，对密封界面的精密度要求相当高。 

另外，由于相邻两层物料放射状分流道的近中心端之间必须布置竖向的中心主流道，使相邻两层物料的放射状分流道的近中心端之间距离较大，而远中心端之间距离又较小，导致各层物料放射状分流道的长度相差较大，不利于各层物料挤出时的压力协调。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种同心套筒式多层共挤吹膜机头，它的模颈直径小，模颈体积小。 

其目的可以按以下方案实现：一种同心套筒式多层共挤吹膜机头，包括若干层物料的流道；每一层物料的流道均包括有进料口、偏心主流道、中心主流道、放射状分流道、若干条螺旋流道，其中进料口连接到偏心主流道，偏心主流道连接到中心主流道，中心主流道连接到各放射状分流道，放射状分流道连接到对应的螺旋流道；各层物料的中心主流道从上至下依次布置；最内层物料的每条放射状分流道的横截面自始至终呈圆形；其主要特点在于，除最内层物料的放射状分流道外，其余各层物料的放射状分流道包括分流道外围段和分流道中央段，每层物料的分流道外围段共有N条，N为4的倍数，各分流道外围段布置成放射状，每层物料的分流道中央段共有N/4条，各分流道中央段布置成放射状； 

除最内层物料的放射状分流道外，从水平投影位置看，各层物料的分流道中央段位于靠近中心主流道的中央区域，各层物料的分流道外围段位于同一层物料的分流道中央段的外围区域，从竖向位置看，各层物料的分流道中央段位于下方，而同一层物料的分流道外围段位于上方；

除最内层物料的放射状分流道外，各层物料的中心主流道连接各分流道中央段，每条分流道中央段的末端分叉成为两条向上延伸的支流道，每条支流道的末端再分叉成为两条向上延伸的细流道，每条细流道的末端连接一条所述的分流道外围段，每条分流道外围段的末端连接一条所述对应的螺旋流道；

除最外层物料的偏心主流道外，其余各层物料的偏心主流道从外层物料的分流道中央段之间的扇形区域穿过。

所谓“最外层的物料”，是指多层共挤膜泡挤出时位于最外层的物料。所谓“第几层的物料”，是指多层共挤膜泡挤出时位于该层的物料。所谓“最外层物料的流道”，是指负责输送最外层物料的流道，“最外层物料的流道”不一定位于空间上的最外层，例如最外层物料的中心主流道只是位于各中心主流道的最下方，而不是最外层，所以，“最外层物料的流道”中的“最外层”，主要是指物料在薄膜产品中位于最外层，而不一定特指流道位于“最外层”。同理，某一层物料的流道（输送路径），是指输送该层物料的流道（输送路径）。例如，最外层物料的进料口，是指输送最外层物料的那一个进料口，而不是指该进料口位于所有进料口中的最外层。最内层物料的放射状分流道，是指输送最内层物料的放射状分流道，从空间位置看，在所有各层物料的放射状分流道中，最内层物料的放射状分流道位于最上层。 

本发明具有以下优点和效果： 

1、本发明在不减少螺旋流道的数量的前提下，将放射状分流道分为两部分，其中外围区域的放射状分流道（即分流道外围段）数量与螺旋流道的数量一一对应，而中央区域的放射状分流道（即分流道中央段）数量缩少为1/4，这样使相邻两分流道中央段的扇形区域夹角可增大到四倍，而各层物料的偏心主流道可以从外层物料的其中两条分流道中央段之间的扇形区域穿过，因此，与传统结构比较，本发明可以大大缩短偏心主流道穿过扇形区域的位置的偏心距离，使模颈部位的直径可以减小，进而带来以下优点：（1）、模颈的体积小，耗用合金钢量少，降低制作成本；（2）、模颈的体积小，生产过程大大减少了由于机头体积造成的热量消耗，机头预热时间短，耗能小；（3）、模颈的直径小，意味着密封面积小，降低密封难度，更容易实现密封；（4）、模颈的直径小，意味着流道的总长度短，需要的挤出压力小，又会进一步降低密封难度，对密封精密度要求低一些。

2、各层物料的流道总长度差别小，这是因为：各层物料的分流道外围段可以基本平行布置，各层物料的分流道中央段也可以基本平行布置，各层物料的流道的竖向段长度基本相等。由于各层物料的流道总长度差别小，有利于各层物料挤出时的压力协调、和谐。 

附图说明

图1是传统一种九层共挤叠加式机头的结构示意图。 

图2是传统一种同心套筒式多层共挤吹膜机头的结构示意图。 

图3是螺旋流道的结构及物料流动方式示意图。 

图4是三层共挤膜泡半成品的剖面结构示意图。 

图5是传统结构中的偏心主流道与放射状分流道的空间配合关系示意图。 

图6是本发明第一种具体实施例的结构示意图。 

图7是图6中三层物料流动路径的立体位置关系示意图。 

图8是图6中的最内层物料流动路径的立体位置示意图。 

图9是图6中的最内层物料流动路径的平面投影位置关系示意图。 

图10是图6中的中间层物料流动路径的立体位置示意图。 

图11是图6中的中间层物料流动路径的平面投影位置关系示意图。 

图12是图6中的最外层物料流动路径的立体位置示意图。 

图13是图6中的最外层物料流动路径的平面投影位置关系示意图。 

图14是本发明中的偏心主流道与分流道中央段的空间配合关系示意图。 

图15是本发明第二种具体实施例的结构示意图。 

具体实施方式

    实施例一

图6所示，该同心套筒式多层共挤吹膜机头设有三层物料的流道。

图6、图7、图12、图13所示，最外层物料的流道包括有进料口31、偏心主流道32、中心主流道33、放射状分流道、 三十二条螺旋流道35，各螺旋流道35之间的周向间距相同，每相邻两螺旋流道35之间错开11.25°。其中进料口31连接到偏心主流道32，偏心主流道32连接到中心主流道33， 最外层物料的的放射状分流道包括分流道外围段344和分流道中央段341， 最外层物料的分流道外围段344共有三十二条，各分流道外围段344布置成放射状，最外层物料的分流道中央段341共有八条，各分流道中央段341布置成放射状；从水平投影位置看，最外层物料的分流道中央段341位于靠近中心主流道的中央区域，最外层物料的分流道外围段344位于同一层物料的分流道中央段341的外围区域，从竖向位置看，最外层物料的分流道中央段341位于下方，而同一层物料的分流道外围段344位于上方。最外层物料的中心主流道33连接各分流道中央段341，最外层物料的每条分流道中央段341的末端分叉成为两条向上延伸的支流道342，每条支流道342的末端再分叉成为两条向上延伸的细流道343，每条细流道343的末端对应连接一条所述的分流道外围段344，每条分流道外围段344的末端对应连接一条的螺旋流道35。 

图6、图7、图10、图11所示，中间层物料的流道包括有进料口21、偏心主流道22、中心主流道23、放射状分流道、 三十二条螺旋流道25，，各螺旋流道25之间的周向间距相同，每相邻两螺旋流道25之间错开11.25°。其中，进料口21连接到偏心主流道22，偏心主流道22连接到中心主流道23， 中间层物料的的放射状分流道包括分流道外围段244和分流道中央段241，中间层物料的分流道外围段244共有三十二条，各分流道外围段244布置成放射状，中间层物料的分流道中央段241共有八条，各分流道中央段241布置成放射状；从水平投影位置看，中间层物料的分流道中央段241位于靠近中心主流道的中央区域，中间层物料的分流道外围段244位于同一层物料的分流道中央段241的外围区域，从竖向位置看，中间层物料的分流道中央段241位于下方，而同一层物料的分流道外围段244位于上方。中间层物料的中心主流道23连接各分流道中央段241，中间层物料的每条分流道中央段241的末端分叉成为两条向上延伸的支流道242，每条支流道242的末端再分叉成为两条向上延伸的细流道243，每条细流道243的末端对应连接一条所述的分流道外围段244，每条分流道外围段244的末端对应连接一条的螺旋流道25。 

图6、图7、图8、图9所示，最内层物料的流道包括有进料口11、偏心主流道12、中心主流道13、三十二条放射状分流道14、 三十二条螺旋流道15，其中进料口11连接到偏心主流道12，偏心主流道12连接到中心主流道13，中心主流道13连接到各放射状分流道14，放射状分流道14连接到对应的螺旋流道15；最内层物料的每条放射状分流道14的横截面形状自始至终呈圆形；这是由于最内层物料的放射状分流道之间扇形区域不需供其它层物料的偏心主流道穿过，因此最内层物料的放射状分流道不需设计成为树杈形式，其结构可以与传统机头的放射状分流道相同，即每一放射状分流道自始至终的横截面形状不变。 

图6所示，各层物料的中心主流道从上至下依次布置；即最内层物料的中心主流道13位于中间层的中心主流道23上方，中间层的中心主流道23位于最外层物料的中心主流道33上方。 

图6、图7、图14所示，除最外层物料的偏心主流道32外，其余各层物料的偏心主流道从外层物料的分流道中央段之间的扇形区域穿过，即中间层物料的偏心主流道22从最外层物料的分流道中央段341之间的扇形区域穿过，如图14所示；最内层物料的偏心主流道12从最外层物料的分流道中央段341之间的扇形区域穿过，也从中间层物料的分流道中央段241之间的扇形区域穿过，如图14所示。从图14和图5比较可知，由于图5中的放射状分流道14的数量为三十二条，而图14中的分流道中央段341的数量仅为八条，图14中的扇形区域的夹角大幅度增大（相对于图5中夹角的四倍），所以图14中偏心主流道与模颈6圆心之间的偏心距离可以大幅度缩小，图14中的模颈6直径因此可大幅度缩小（相对与图5比较而言）。 

实施例二

在实施例二中，流道的数量为五层，如图15所示。

其中最外层物料的中心主流道53连接最外层物料的八条分流道中央段541，八条分流道中央段541向上分叉成为十六条支流道，十六条支流道又向上分叉成为三十二条细流道，每条细流道对应连接一条分流道外围段544，每条分流道外围段544对应连接一条螺旋流道55。 

第四层物料的中心主流道43连接第四层物料的八条分流道中央段441，八条分流道中央段441向上分叉成为十六条支流道，十六条支流道又向上分叉成为三十二条细流道，每条细流道对应连接一条分流道外围段444，每条分流道外围段444对应连接一条螺旋流道45。 

第三层物料的中心主流道33连接第三层物料的八条分流道中央段341，八条分流道中央段341向上分叉成为十六条支流道，十六条支流道又向上分叉成为三十二条细流道，每条细流道对应连接一条分流道外围段344，每条分流道外围段344对应连接一条螺旋流道35。 

第二层物料的中心主流道23连接第二层物料的八条分流道中央段241，八条分流道中央段241向上分叉成为十六条支流道，十六条支流道又向上分叉成为三十二条细流道，每条细流道对应连接一条分流道外围段244，每条分流道外围段244对应连接一条螺旋流道25。 

最内层物料的中心主流道13连接三十二条放射状分流道14，每条放射状分流道14对应连接一条螺旋流道15。最内层物料的每条放射状分流道14的截面自始自终都保持为圆形，而无需设计为树杈形状。 

最内层物料的偏心主流道从其余四层物料的分流道中央段541、441、341、241之间的扇形区域穿过，第二层物料的偏心主流道从其外围三层物料的分流道中央段541、441、341之间的扇形区域穿过，第三层物料的偏心主流道从其外围两层物料的分流道中央段541、441之间的扇形区域穿过，第四层物料的偏心主流道从最外层物料的分流道中央段541之间的扇形区域穿过。 

各层物料的中心主流道13、23、33、43、53从上至下依次布置。 

实施例二其余方面的结构与实施例一类同。 

Claims (1)

1.一种同心套筒式多层共挤吹膜机头，包括若干层物料的流道；每一层物料的流道均包括有进料口、偏心主流道、中心主流道、放射状分流道、若干条螺旋流道，其中进料口连接到偏心主流道，偏心主流道连接到中心主流道，中心主流道位于机头的中心轴线上，中心主流道连接到各放射状分流道，各放射状分流道呈中心放射状，各放射状分流道连接到对应的螺旋流道；各层物料的中心主流道从上至下依次布置；最内层物料的每条放射状分流道的横截面自始至终呈圆形；其特征在于：除最内层物料的放射状分流道外，其余各层物料的放射状分流道包括分流道外围段和分流道中央段，每层物料的分流道外围段共有N条，N为4的倍数，各分流道外围段布置成放射状，每层物料的分流道中央段共有N/4条，各分流道中央段布置成中心放射状；

除最内层物料的放射状分流道外，从水平投影位置看，各层物料的分流道中央段位于靠近中心主流道的中央区域，各层物料的分流道外围段位于同一层物料的分流道中央段的外围区域，从竖向位置看，各层物料的分流道中央段位于下方，而同一层物料的分流道外围段位于上方；

除最内层物料的放射状分流道外，各层物料的中心主流道连接各分流道中央段，每条分流道中央段的末端分叉成为两条向上延伸的支流道，每条支流道的末端再分叉成为两条向上延伸的细流道，每条细流道的末端连接一条所述的分流道外围段，每条分流道外围段的末端连接一条所述对应的螺旋流道；

除最外层物料的偏心主流道外，其余各层物料的偏心主流道从外层物料的分流道中央段之间的扇形区域穿过。