CN112848356A - 一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置及方法，包括烧结管、一对压辊、一对第一支架和一对第二支架，一对第一支架相对设置，烧结管两端分别设有管状结构的连接部，连接部通过轴承座转动连接在一对第一支架上，烧结管内具有容置腔，容置腔内设置有加热棒和温度探针，烧结管的其中一连接部穿过其对应连接的轴承座并设置有连接齿轮，连接齿轮的一侧设置有驱动电机，所述驱动电机的转轴末端连接有与连接齿轮啮合的驱动齿轮，由驱动电机驱动烧结管旋转；在此基础上，本方案还提供了负压泵在装置中的应用，以此实现对烧结管的温度控制，能够对聚四氟乙烯薄膜烧结处理时，将烧结温度稳定控制在较优的区间内，提高烧结处理的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯薄膜加工技术领域，尤其是一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置及方法。
背景技术
聚四氟乙烯薄膜的烧结作为其性能改善和后处理的必要环节之一，传统的技术方案多是通过加热棒进行加热环境温度，然后对聚四氟乙烯薄膜进行热传递进行烧结处理，由于空气介质的传热效果很差，因此，该方式极为耗电，目前虽然出现了一些通过加热辊和压辊对聚四氟乙烯进行接触式加热烧结的技术方案，然而由于聚四氟乙烯薄膜的温度敏感性交强，一旦加热辊出现温度较大波动，则很容易导致聚四氟乙烯薄膜出险明显的烧结过度痕迹，甚至可能引起制品报废，带来生产损失，因此，如何对聚四氟乙烯的烧结温度进行精准控制，是非常具有现实意义的研究课题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实用便利、灵活可靠且节约能耗和温度控制便利的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置及方法。
为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，包括烧结管、一对压辊、一对第一支架和一对第二支架，一对第一支架相对设置，烧结管两端分别设有管状结构的连接部，连接部通过轴承座转动连接在一对第一支架上，烧结管内具有容置腔，容置腔内设置有加热棒和温度探针，加热棒的两端均通过安装架穿置在容置腔内，安装架接近烧结管端末的一端为管状部且与烧结管同轴并穿出烧结管，管状部还通过无油轴承与烧结管的连接部内壁转动连接，所述的加热棒连接有导线，该导线由其中一安装架的管状部引出并用于连接外接电源，温度探针与安装架连接，其温度探测端延伸至加热棒和烧结管内壁之间的间隙中，一对压辊分别通过一对第二支架悬吊安装在烧结管上方两侧，其中，未烧结处理的聚四氟乙烯薄膜由其中一压辊下边缘绕过，再经由烧结管上边缘加热烧结处理后，从另一压辊下边缘绕出，其特征在于：所述加热棒的数量为三根，其呈三角阵列布设在烧结管内且加热棒的两端均与对应的安装架固定连接；烧结管远离导线引出端的连接部穿过其对应连接的轴承座并设置有连接齿轮，连接齿轮的一侧设置有驱动电机，所述驱动电机的转轴末端连接有与连接齿轮啮合的驱动齿轮，由驱动电机驱动烧结管旋转。
作为一种可能的实施方式，进一步，所述的温度探针对应为三根且分别设置在三根加热棒中两两加热棒之间间隙接近烧结管内壁的一侧。
作为一种较优的实施选择，优选的，所述加热棒的功率为3Kw。
作为一种较优的实施选择，优选的，所述的烧结管为外径80mm，壁厚为10mm的不锈钢圆管。
基于上述装置方案，本发明还提供了一种应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其包括上述所述的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，所述烧结管远离导线引出端的连接部还通过金属连接管路连接有负压泵，金属连接管路上还设有气体冷凝器，所述烧结管引出导线的管状部还设有气孔且将烧结管的容置腔与外部连通。
作为一种较优的实施选择，优选的，其还包括与导线连接且用于启闭导线连通的控制器，所述烧结管的一侧还设有用于感测烧结管外壁温度探测单元，所述的温度探测单元为红外温度探测器，所述的温度探针、负压泵和驱动电机均与控制器电连接，且由控制器控制负压泵和驱动电机工作。
基于上述应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，本发明还提供一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其包括上述所述的应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，所述的烧结方法包括：
实时获取加热棒的工作状态参数；
实时获取烧结管外壁的温度和烧结管内温度探针的反馈温度，构建烧结管外壁的温度变化曲线和温度探针的反馈温度变化曲线；
根据烧结管外壁的温度变化曲线和温度探针的反馈温度变化曲线计算获得温度差并构建实时温度差曲线；
根据烧结管外壁的温度变化曲线构建预设周期内的温度趋势线并通过温度趋势线预测未来时间节点t1的温度，获得烧结管外壁的预测温度值T1；
当烧结管外壁的当前温度大于预设工作温度阙值或烧结管外壁的预测温度值和当前时间节点t0的温度差满足预设条件时，启动负压泵对烧结管的容置腔内空气进行抽吸，直至烧结管外壁的当前工作温度或烧结管外壁的预测温度值低于预设工作温度阙值。
作为一种较优的实施选择，优选的，当前时间节点t0与未来时间节点t1的时间差△t＝5～10s。
作为一种较优的实施选择，优选的，所述的预设工作温度阙值为烧结管对聚四氟乙烯薄膜进行烧结处理时的上限容许温度T2。
作为一种较优的实施选择，优选的，当预测温度值大于烧结处理时的上限容许温度T2和当前时间节点t0的温度差大于预设温度差阈值△T时，启动负压泵对烧结管的容置腔内空气进行抽吸。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：本方案通过本方案通过设置三根加热棒对烧结管进行加热，一方面能够提高加热效率，同时，烧结管本身是一个相对封闭的筒状结构，其能够提高加热棒的传热效率和避免热量过多散失，通过烧结管对聚四氟乙烯薄膜进行直接接触烧结处理，不仅烧结度效果好，其可将烧结度提升至95％，而传统空气进行加热烧结的方式多只能提高到80％左右，另外，烧结管的热传递效率高，节约能源，其相对于传统空气烧结的方式，能够节约大量电力，而且本方案的烧结装置操作更为便利，稳定性也更高；而由于加热棒是在烧结管内部通过空气介质间接导热给烧结管，因此，当烧结管外壁若是超出上限容许温度T2时，则短时间内该温度不会马上下降，反而还会短时间继续上升，再下降，而由于聚四氟乙烯薄膜本身就是非常薄的结构，因此，一旦烧结管的温度超过上限容许温度T2那么很有可能很长一段的聚四氟乙烯薄膜便出现烧结不达标的情况，而本方案基于该情况，通过负压泵将烧结管内的热空气介质进行直接抽走，而新进入的空气介质温度相对较低，其一方面能够起到冷却，另一面吸收加热棒的温度，从而避免烧结管的温度继续上升，能够起到立杆见影的作用，当负压泵介入时，烧结管的外壁温度立马小幅下降，使得烧结管的温度控制更为灵敏、快速。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：
图1为本发明方案实施例1的简要应用实施结构示意图；
图2为本发明方案实施例1的简要实施结构示意图；
图3为本发明方案实施例2的简要实施结构示意图；
图4为本发明方案实施例2的简要控制连接示意图；
图5为本发明方案实施例2的装置在工作实施时烧结管的温度变化曲线、温度探测的反馈温度变化曲线和温度差的变化曲线图。
具体实施方式
实施例1
如图1或图2所示，本发明一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，包括烧结管1、一对压辊2、一对第一支架3和一对第二支架4，一对第一支架3相对设置，烧结管1两端分别设有管状结构的连接部11，连接部11通过轴承座5转动连接在一对第一支架3上，烧结管1内具有容置腔12，容置腔12内设置有加热棒13和温度探针14，加热棒13的两端均通过安装架15穿置在容置腔12内，安装架15接近烧结管1端末的一端为管状部151且与烧结管1同轴并穿出烧结管1，管状部151还通过无油轴承16与烧结管1的连接部11内壁转动连接，所述的加热棒13连接有导线131，该导线131由其中一安装架15的管状部151引出并用于连接外接电源，温度探针14与安装架15连接，其温度探测端延伸至加热棒13和烧结管1内壁之间的间隙中，一对压辊2分别通过一对第二支架4悬吊安装在烧结管1上方两侧，其中，未烧结处理的聚四氟乙烯薄膜6由其中一压辊下边缘绕过，再经由烧结管1上边缘加热烧结处理后，从另一压辊下边缘绕出，本实施例中，所述加热棒13的数量为三根，其呈三角阵列布设在烧结管1内且加热棒13的两端均与对应的安装架15固定连接；烧结管1远离导线131引出端的连接部11穿过其对应连接的轴承座5并设置有连接齿轮111，连接齿轮111的一侧设置有驱动电机7，所述驱动电机7的转轴71末端连接有与连接齿轮111啮合的驱动齿轮72，由驱动电机7驱动烧结管1旋转。
其中，为了能够对烧结管1内的温度进行较为准确的探测，作为一种可能的实施方式，进一步，所述的温度探针14对应为三根且分别设置在三根加热棒13中两两加热棒之间间隙接近烧结管1内壁的一侧。
另外，作为一种较优的实施选择，优选的，所述加热棒13的功率为3Kw，则三根加热棒13的总功率大致在9Kw；作为一种较优的实施选择，优选的，所述的烧结管1为外径80mm，壁厚为10mm的不锈钢圆管，该规格的烧结管1不仅结构紧凑，能够降低不必要的热量损失，同时，还便于安装。
实施例2
如图3或图4所示，本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于，本实施例基于上述实施例1的方案，还提供了将负压泵应用在该新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置中，本实施例不仅包括了实施例1所述的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，还包括了负压泵8，所述烧结管1远离导线引出端的连接部11还通过金属连接管路81连接有负压泵8，金属连接管路81上还设有气体冷凝器9，所述烧结管1引出导线131的管状部151还设有气孔1511且将烧结管1的容置腔12与外部连通。
其中，作为一种较优的实施选择，优选的，本实施例还包括与导线131连接且用于启闭导线131连通的控制器，所述烧结管1的一侧还设有用于感测烧结管外壁温度探测单元17，所述的温度探测单元17为红外温度探测器，所述的温度探针14、负压泵8和驱动电机7均与控制器电连接，且由控制器控制负压泵8和驱动电机7工作。
本实施例未提及的标号所对应的部件均与实施例1相同，便不再赘述。
基于上述应用有负压泵8的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，本实施例还提供一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其包括上述所述的应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，所述的烧结方法包括：
S01、实时获取加热棒13的工作状态参数；
S02、实时获取烧结管1外壁的温度和烧结管1内温度探针14的反馈温度(平均温度)，构建烧结管1外壁的温度变化曲线和温度探针14的反馈温度变化曲线，参考图5所示；
S03、根据烧结管1外壁的温度变化曲线和温度探针14的反馈温度变化曲线计算获得温度差并构建实时温度差曲线；
S04、根据烧结管1外壁的温度变化曲线构建预设周期内的温度趋势线并通过温度趋势线预测未来时间节点t1的温度，获得烧结管1外壁的预测温度值T1；
S05、当烧结管1外壁的当前温度大于预设工作温度阙值或烧结管1外壁的预测温度值和当前时间节点t0的温度差满足预设条件时，启动负压泵8对烧结管1的容置腔12内空气进行抽吸，直至烧结管1外壁的当前工作温度或烧结管外壁的预测温度值低于预设工作温度阙值。
其中，作为一种较优的实施选择，优选的，当前时间节点t0与未来时间节点t1的时间差△t＝5～10s。
另外，作为一种较优的实施选择，优选的，所述的预设工作温度阙值为烧结管对聚四氟乙烯薄膜进行烧结处理时的上限容许温度T2；作为一种较优的实施选择，优选的，当预测温度值大于烧结处理时的上限容许温度T2和当前时间节点t0的温度差大于预设温度差阈值△T时，启动负压泵对烧结管的容置腔内空气进行抽吸。
其中，可以从图5所示的一个模拟实例获知，T2和T0分别为烧结管1的较优上限容许温度T2和下限容许温度T0，当加热棒13进行通电发热时，加热棒13本身发热，同时对烧结管1的容置腔12内的空气介质进行传热，由空气介质再对烧结管1内壁进行导热，因此，温度探针14反馈的温度呈现随之上升的趋势，其中一小段二者的温差扩大，继而再逐步缩小，直至达到一个稳定的较小温差值，而需要明白的是，本方案通过设置三根加热棒13对烧结管1进行加热，一方面能够提高加热效率，同时，烧结管1本身是一个相对封闭的筒状结构，其能够提高加热棒13的传热效率和避免热量过多散失，而由于加热棒13是通过空气介质间接导热，所以，当烧结管1外壁若是超出上限容许温度T2时，则短时间内该温度不会马上下降，反而还会短时间继续上升，再下降，而由于聚四氟乙烯薄膜本身就是非常薄的结构，因此，一旦烧结管1的温度超过上限容许温度T2那么很有可能很长一段的聚四氟乙烯薄膜便出现烧结不达标的情况，而本方案的技术目的便是基于该情况，通过将烧结管1内的热空气介质进行直接抽走，而新进入的空气介质温度相对较低，其一方面能够起到冷却，另一面吸收加热棒的温度，从而避免烧结管1的温度继续上升，能够起到立杆见影的作用，可结合图5获知，当负压泵8介入时，烧结管1的外壁温度立马小幅下降，可见本实施例方案能够较为灵敏、快速的对烧结管1的温度进行控制调整。
以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对此实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，包括烧结管、一对压辊、一对第一支架和一对第二支架，一对第一支架相对设置，烧结管两端分别设有管状结构的连接部，连接部通过轴承座转动连接在一对第一支架上，烧结管内具有容置腔，容置腔内设置有加热棒和温度探针，加热棒的两端均通过安装架穿置在容置腔内，安装架接近烧结管端末的一端为管状部且与烧结管同轴并穿出烧结管，管状部还通过无油轴承与烧结管的连接部内壁转动连接，所述的加热棒连接有导线，该导线由其中一安装架的管状部引出并用于连接外接电源，温度探针与安装架连接，其温度探测端延伸至加热棒和烧结管内壁之间的间隙中，一对压辊分别通过一对第二支架悬吊安装在烧结管上方两侧，其中，未烧结处理的聚四氟乙烯薄膜由其中一压辊下边缘绕过，再经由烧结管上边缘加热烧结处理后，从另一压辊下边缘绕出，其特征在于：所述加热棒的数量为三根，其呈三角阵列布设在烧结管内且加热棒的两端均与对应的安装架固定连接；烧结管远离导线引出端的连接部穿过其对应连接的轴承座并设置有连接齿轮，连接齿轮的一侧设置有驱动电机，所述驱动电机的转轴末端连接有与连接齿轮啮合的驱动齿轮，由驱动电机驱动烧结管旋转。
2.根据权利要求1所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其特征在于：所述的温度探针对应为三根且分别设置在三根加热棒中两两加热棒之间间隙接近烧结管内壁的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其特征在于：所述加热棒的功率为3Kw。
4.根据权利要求3所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其特征在于：所述的烧结管为外径80mm，壁厚为10mm的不锈钢圆管。
5.一种应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其特征在于：其包括权利要求4所述的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，所述烧结管远离导线引出端的连接部还通过金属连接管路连接有负压泵，金属连接管路上还设有气体冷凝器，所述烧结管引出导线的管状部还设有气孔且将烧结管的容置腔与外部连通。
6.根据权利要求5所述的应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，其特征在于：其还包括与导线连接且用于启闭导线连通的控制器，所述烧结管的一侧还设有用于感测烧结管外壁温度探测单元，所述的温度探测单元为红外温度探测器，所述的温度探针、负压泵和驱动电机均与控制器电连接，且由控制器控制负压泵和驱动电机工作。
7.一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其特征在于：其包括权利要求6所述的应用有负压泵的新型聚四氟乙烯薄膜烧结装置，所述的烧结方法包括：
实时获取加热棒的工作状态参数；
实时获取烧结管外壁的温度和烧结管内温度探针的反馈温度，构建烧结管外壁的温度变化曲线和温度探针的反馈温度变化曲线；
根据烧结管外壁的温度变化曲线和温度探针的反馈温度变化曲线计算获得温度差并构建实时温度差曲线；
根据烧结管外壁的温度变化曲线构建预设周期内的温度趋势线并通过温度趋势线预测未来时间节点t1的温度，获得烧结管外壁的预测温度值T1；
当烧结管外壁的当前温度大于预设工作温度阙值或烧结管外壁的预测温度值和当前时间节点t0的温度差满足预设条件时，启动负压泵对烧结管的容置腔内空气进行抽吸，直至烧结管外壁的当前工作温度或烧结管外壁的预测温度值低于预设工作温度阙值。
8.根据权利要求7所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其特征在于：当前时间节点t0与未来时间节点t1的时间差△t＝5～10s。
9.根据权利要求7所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其特征在于：所述的预设工作温度阙值为烧结管对聚四氟乙烯薄膜进行烧结处理时的上限容许温度T2。
10.根据权利要求9所述的一种新型聚四氟乙烯薄膜烧结方法，其特征在于：当预测温度值大于烧结处理时的上限容许温度T2和当前时间节点t0的温度差大于预设温度差阈值△T时，启动负压泵对烧结管的容置腔内空气进行抽吸。
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2020
- 2020-12-08 CN CN202011443506.1A patent/CN112848356B/zh active Active
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