CN111016124A - 膜泡直径精确控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种膜泡直径精确控制装置,包括挤出模头、冷却风环、圆环形支架、人字形夹板和牵引夹辊，圆环形支架上沿周向均匀布置有多根水平导辊，各根水平导辊位于圆环形支架的内侧，各根水平导辊位于同一水平高度位置而排列成为一圈；圆环形支架上还安装有红外测温仪，红外测温仪与各根水平导辊位于同一水平高度位置；还设有驱动圆环形支架上下移动的竖向驱动机构，各根水平导辊和红外测温仪随同圆环形支架同步竖向移动；还设有中央控制器，红外测温仪连接中央控制器，中央控制器连接竖向驱动机构。本发明还提供一种膜泡直径精确控制方法。本发明能在膜泡生产过程中提高膜泡直径的控制精度。

Description

膜泡直径精确控制装置和方法
技术领域
本发明属于塑料膜生产的技术领域，尤其涉及一种膜泡直径精确控制装置和方法。
背景技术
塑料膜可以由塑料吹膜设备生产。图1所示，吹膜设备包括挤出模头1，挤出模头设有圆环形挤出口10，靠近挤出模头1的上方设有冷却风环2，在远离挤出模头1的上方还设有人字形夹板4，人字形夹板4上方固定设有牵引夹辊41；
挤出模头1还配套设有进风管道53和出风管道54，所述进风管道53连接有送风机51，所述出风管道54连接有抽风机52，进风管道53的内端和出风管道54的内端分别开口于挤出模头1的上表面中央区域；上述结构在中国专利文献CN105522718A中有所记载。生产时，熔融的塑料物料由挤出模头1的圆环形挤出口10挤出后形成为膜泡8并向上运行，在竖向运行过程中受到冷却风环2出风口吹出冷风的冷却而逐渐降温，当运行到达某一竖向位置时，膜泡8的温度降到凝结温度点而发生凝结，该竖向位置的膜泡部位称为冷凝线(位置如图1中虚线n所示)。在上述过程中，送风机51通过进风管53向膜泡内腔吹入压缩空气，抽风机52通过抽风管54将膜泡内腔的压缩空气抽走，送风机51和抽风机52两者共同作用的综合效果是使膜泡内腔的气压大于外界大气压，位于冷凝线n之下的膜泡8由于尚未凝结，在压缩空气作用下会发生吹胀，从而使膜泡8直径逐渐拉大。膜泡8经过冷凝线之后，由于凝结而不再能够吹胀，膜泡直径不再变化。
膜泡冷凝线的竖向位置高低取决于膜泡冷凝速度，冷凝速度越快，膜泡越早凝结，其冷凝线位置越低。具体地说，膜泡冷凝线的竖向位置取决于膜泡挤出时温度、膜泡挤出速度（相当于膜泡竖向运行速度）、冷却风环的冷却空气温度、冷却风环的冷却空气速度、膜泡厚度、生产车间气温等等因素。由于生产过程中的上述因素不断变化，因而膜泡冷凝线的竖向位置并非固定不变，而是不断上下波动。
膜泡直径（指膜泡吹胀完成并冷凝之后的直径）是吹膜生产工艺过程的重要控制参数之一，在现有技术中，调控膜泡直径的手段主要依靠调节改变膜泡内部气压，而调节改变膜泡内部气压，主要依赖于调节改变送风机和抽风机的转速。上述调控方式在中国专利文献CN105522718A中也有记载。当膜泡内外气压差下降，则膜泡吹胀程度将降低，于是膜泡直径缩小，反之，当膜泡内外气压差增大，则膜泡吹胀程度将加大，于是膜泡直径变大。
但上述调控膜泡直径的方式存在如下问题：膜泡内部气压和膜泡直径虽然相关，但却难以确定其具体的函数对应关系，也就是说，受诸多因素影响，膜泡内部气压和膜泡直径两者的函数关系是比较模糊的，而两风机转速与膜泡直径之间的函数关系更难以确定。因此，在调控膜泡直径过程中，具体的每一次调控风机转速的操作，只能由工人根据经验预计其直径调控效果会在某个区间内，大致预计控制结果，而难以精确控制最终的膜泡直径到达到什么数值，因而控制膜泡直径控制精度低有待提高，使得实际生产出来的膜泡直径波动幅度较大，误差甚至会达到5%左右。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种膜泡直径精确控制装置和方法，它能在膜泡生产过程中提高膜泡直径的控制精度。
其目的可以按以下方案实现：
一种膜泡直径精确控制装置,包括挤出模头、冷却风环、圆环形支架、人字形夹板和牵引夹辊；挤出模头设有圆环形挤出口，冷却风环位于挤出模头的上方，圆环形支架位于冷却风环的上方, 人字形夹板位于圆环形支架的上方, 牵引夹辊位于人字形夹板的上方；圆环形支架的中心点位于圆环形挤出口中心点的正上方；挤出模头还配套设有进风管道和出风管道，所述进风管道连接有送风机，所述出风管道连接有抽风机，进风管道的内端和出风管道的内端分别开口于挤出模头的上表面中央区域；
圆环形支架上沿周向均匀布置有多根水平导辊，各根水平导辊位于圆环形支架的内侧，各根水平导辊位于同一水平高度位置而排列成为一圈，水平导辊的数量为8～32根，各根水平导辊到圆环形支架中心点的水平距离相等，且该水平距离等于膜泡直径目标值的一半，该水平距离大于圆环形挤出口的半径；
圆环形支架上还安装有红外测温仪，红外测温仪与各根水平导辊位于同一水平高度位置，红外测温仪朝向圆环形支架的中心； 还设有驱动圆环形支架上下移动的竖向驱动机构，各根水平导辊和红外测温仪随同圆环形支架同步竖向移动； 还设有中央控制器，红外测温仪连接中央控制器，中央控制器连接竖向驱动机构。
一种膜泡直径精确控制方法，其特征在于采用所述膜泡直径精确控制装置， 包括以下步骤：
（1）、确定塑料膜泡的配方，利用实验测量出根据该配方制得的塑料熔融物料的冷凝温度点；
（2）、在生产过程中，熔融的塑料物料由挤出模头的圆环形挤出口挤出后而形成为膜泡，膜泡向上运行并从竖向穿过圆环形支架，当到达牵引夹辊时，膜泡被牵引夹辊夹扁；在膜泡向上运行过程中，冷却风环向其吹出冷却空气而使膜泡逐渐降温，膜泡向上运行一段竖向距离后温度降至冷凝温度点；
在膜泡向上运行的过程中，送风机通过进风管向膜泡内腔吹入压缩空气，抽风机通过抽风管将膜泡内腔的压缩空气抽走，送风机和抽风机两者共同作用的综合效果是使膜泡内腔的气压大于外界大气压，使位于各根水平导辊下方的膜泡段逐渐吹胀而直径逐渐变大，吹胀后的膜泡的外表面接触到圆环形支架上的各根水平导辊；
在膜泡向上运行的过程中，红外测温仪不间断地测量其正前方的膜泡部位的温度，并将测量结果传递给中央控制器；若红外测温仪测得的温度低于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构驱动圆环形支架向下移动，红外测温仪同步向下移动，直至红外测温仪测量得到的温度等于所述冷凝温度点；当红外测温仪测得的温度高于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构驱动圆环形支架向上移动，红外测温仪同步向上移动，直至红外测温仪测量得到的温度等于所述冷凝温度点。
本发明具有以下优点和效果：
本发明各根水平导辊的竖向位置对准膜泡的冷凝线， 因而，当膜泡内部的压缩空气的压力控制出现偏差而且稍微偏大时，虽然在冷凝线附近的膜泡仍然存在被压缩空气过度吹胀使得其直径将可能会大于膜泡直径目标值的不良趋势，但由于各根水平导辊环抱在处于膜泡周围，膜泡的外表面接触到圆环形支架上的各根水平导辊，且各根水平导辊到圆环形支架中心点的水平距离精确等于膜泡直径目标值的一半（即膜泡半径目标值），因此，各根水平导辊能够对压缩空气的吹胀压力形成对冲作用，约束膜泡吹胀的程度，使得膜泡在冷凝线的位置的最大吹胀直径也只能是等于膜泡直径目标值，冷凝线位置上方的膜泡不再吹胀，所以本发明控制膜泡的实际直径不会大于膜泡直径目标值，从而提高膜泡直径的精确度。
另一方面，由于各根水平导辊具有防止膜泡过度吹胀的对冲作用，因而在利用风机调控膜泡直径的过程中，有条件稍微提高膜泡内部的压缩空气的压力，使压缩空气的压力“宁偏大一点而勿偏小”，这样就能避免膜泡吹胀不足而引起的膜泡直径偏小，因此，本发明在传统利用风压调控膜泡直径的基础上，既可约束膜泡吹胀的程度，避免膜泡直径偏大，又有条件避免膜泡吹胀不足而引起的膜泡直径偏小，使得生产出来的膜泡直径实际值更加接近膜泡直径目标值，实践中可将膜泡直径误差降低到2%以下。
附图说明
图1 是膜泡生产过程原理示意图。
图2是本发明实施例中的立面结构示意图。
图3是图2中A-A剖面示意图。
具体实施方式
实施例一
图2、图3所示的一种膜泡直径精确控制装置包括挤出模头1、冷却风环2、圆环形支架3、人字形夹板4和牵引夹辊41；挤出模头1设有圆环形挤出口10，冷却风环2位于挤出模头1的上方，圆环形支架3位于冷却风环2的上方, 人字形夹板4位于圆环形支架3的上方, 牵引夹辊41位于人字形夹板4的上方；圆环形支架3的中心点位于圆环形挤出口10中心点的正上方，挤出模头1还配套设有进风管道53和出风管道54，所述进风管道53连接有送风机51，所述出风管道54连接有抽风机52，进风管道53的内端和出风管道54的内端分别开口于挤出模头1的上表面中央区域；
圆环形支架3上沿周向均匀布置有十六根水平导辊6，各根水平导辊6位于圆环形支架3的内侧，各根水平导辊6位于同一水平高度位置而排列成为一圈，各根水平导辊6到圆环形支架3中心点的水平距离相等，且该水平距离等于膜泡直径目标值的一半，该水平距离大于圆环形挤出口10的半径；
圆环形支架3上还安装有红外测温仪7，红外测温仪7与各根水平导辊6位于同一水平高度位置，红外测温仪7朝向圆环形支架3的中心； 还设有驱动圆环形支架3上下移动的竖向驱动机构9，各根水平导辊6和红外测温仪7随同圆环形支架3同步竖向移动； 还设有中央控制器，红外测温仪7连接中央控制器，中央控制器连接竖向驱动机构9。
实施例二
一种膜泡直径精确控制方法，采用实施例一所述膜泡直径精确控制装置， 包括以下步骤：
（1）、确定塑料膜泡的配方，利用实验测量出根据该配方制得的塑料熔融物料的冷凝温度点；
（2）、在生产过程中，熔融的塑料物料由挤出模头1的圆环形挤出口10挤出后而形成为膜泡8，膜泡8向上运行并从竖向穿过圆环形支架3，当膜泡运行到达牵引夹辊41时，膜泡8被牵引夹辊41夹扁；在膜泡8向上运行过程中，冷却风环2向其吹出冷却空气而使膜泡8逐渐降温，膜泡从圆环形挤出口10向上运行一段竖向距离后温度降至冷凝温度点；
在膜泡向上运行的过程中，送风机51通过进风管53向膜泡内腔吹入压缩空气，抽风机52通过抽风管54将膜泡内腔的压缩空气抽走，送风机51和抽风机52两者共同作用的综合效果是使膜泡内腔的气压大于外界大气压，使位于各根水平导辊6下方的膜泡段逐渐吹胀而直径逐渐变大，使膜泡8的外表面接触到圆环形支架上的各根水平导辊6；
在膜泡8向上运行的过程中，红外测温仪7不间断地测量其正前方的膜泡部位的温度，并将测量结果传递给中央控制器；若红外测温仪7测得的温度低于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构9驱动圆环形支架3向下移动，红外测温仪7和各根水平导辊6同步向下移动，直至红外测温仪7测量得到的温度等于所述冷凝温度点；若红外测温仪7测得的温度高于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构9驱动圆环形支架3向上移动，红外测温仪7和各根水平导辊6同步向上移动，直至红外测温仪7测量得到的温度等于所述冷凝温度点。
上述实施例一中，水平导辊6的数量可以改为8根，也可以改为32根。

Claims (2)

1.一种膜泡直径精确控制装置,包括挤出模头、冷却风环、圆环形支架、人字形夹板和牵引夹辊；挤出模头设有圆环形挤出口，冷却风环位于挤出模头的上方，圆环形支架位于冷却风环的上方, 人字形夹板位于圆环形支架的上方, 牵引夹辊位于人字形夹板的上方；圆环形支架的中心点位于圆环形挤出口中心点的正上方；挤出模头还配套设有进风管道和出风管道，所述进风管道连接有送风机，所述出风管道连接有抽风机，进风管道的内端和出风管道的内端分别开口于挤出模头的上表面中央区域；
圆环形支架上沿周向均匀布置有多根水平导辊，各根水平导辊位于圆环形支架的内侧，各根水平导辊位于同一水平高度位置而排列成为一圈，水平导辊的数量为8～32根，各根水平导辊到圆环形支架中心点的水平距离相等，且该水平距离等于膜泡直径目标值的一半，该水平距离大于圆环形挤出口的半径；
其特征在于其特征在于：圆环形支架上还安装有红外测温仪，圆环形支架上还安装有红外测温仪，红外测温仪与各根水平导辊位于同一水平高度位置，红外测温仪朝向圆环形支架的中心； 还设有驱动圆环形支架上下移动的竖向驱动机构，各根水平导辊和红外测温仪随同圆环形支架同步竖向移动； 还设有中央控制器，红外测温仪连接中央控制器，中央控制器连接竖向驱动机构。
2.一种膜泡直径精确控制方法，其特征在于采用所述膜泡直径精确控制装置， 包括以下步骤包括以下步骤：
（1）、确定塑料膜泡的配方，利用实验测量出根据该配方制得的塑料熔融物料的冷凝温度点；
（2）、在生产过程中，熔融的塑料物料由挤出模头的圆环形挤出口挤出后而形成为膜泡，膜泡向上运行并从竖向穿过圆环形支架，当到达牵引夹辊时，膜泡被牵引夹辊夹扁；在膜泡向上运行过程中，冷却风环向其吹出冷却空气而使膜泡逐渐降温，膜泡从圆环形挤出口向上运行一段竖向距离后温度降至冷凝温度点；
在膜泡向上运行的过程中，送风机通过进风管向膜泡内腔吹入压缩空气，抽风机通过抽风管将膜泡内腔的压缩空气抽走，送风机和抽风机两者共同作用的综合效果是使膜泡内腔的气压大于外界大气压，使位于各根水平导辊下方的膜泡段逐渐吹胀而直径逐渐变大，吹胀后的膜泡的外表面接触到圆环形支架上的各根水平导辊；
在膜泡向上运行的过程中，红外测温仪不间断地测量其正前方的膜泡部位的温度，并将测量结果传递给中央控制器；若红外测温仪测得的温度低于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构驱动圆环形支架向下移动，红外测温仪和各根水平导辊同步向下移动，直至红外测温仪测量得到的温度等于所述冷凝温度点；若红外测温仪测得的温度高于所述冷凝温度点，则中央控制器命令竖向驱动机构驱动圆环形支架向上移动，红外测温仪和各根水平导辊同步向上移动，直至红外测温仪测量得到的温度等于所述冷凝温度点。
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