CN208854896U - 一种精确控温的bopp流延辊 - Google Patents

Abstract

一种精确控温的BOPP流延辊，其辊体内设有由水冷套构成的一级冷却单元，由风冷套、散热夹层和风冷管路构成的二级冷却单元，以及由设置于水冷套内若干温度传感器、设置于风冷管路中的若干气路控制阀门和控制系统构成的温度监控单元。本实用新型通过辊体内设置的温度监控单元采集一级冷却单元对薄膜进行冷却处理过程中的实时温度，用于控制二级冷却单元对一级冷却单元特定区域执行降温操作，从而实现流延辊表面冷却温度和冷却速率的精确调控，提高了表面温度场的均匀性，有利于提高BOPP的质量和性能。

Description

一种精确控温的BOPP流延辊

技术领域

本实用新型涉及双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）生产设备领域，尤其涉及一种精确控温的BOPP流延辊。

背景技术

流延加工法是一种用于制造BOPP等塑料薄膜的高速生产方法，聚合物原料经挤出机熔融塑化，自模头挤出流延至流延辊上冷却，然后经测厚、电晕处理、多级牵引、切边等工序，收卷制得薄膜产品。采用流延加工法制得的薄膜有透明度好、光泽度高、平整度好、尺寸精度高等优点。研究表明，流延辊表面的冷却作用是促使薄膜原料由黏流态结晶成高弹态的主要因素，而流延辊表面的冷却温度、冷却速率以及表面温度场的均匀性均会影响薄膜的结晶性，从而决定了薄膜的质量和性能。

现有流延辊采用强制水循环，利用钢管、内套和导流引路等形成的流道促进冷却水在辊体内部循环流动，对贴合于流延辊外壁处的薄膜下表面进行热传导冷却。熔融态物料刚接触延辊时，流延辊的升温速度较快，在冷却水的冷却作用，温度逐渐回降。目前，通过控制循环水流速可将延辊辊面温度的变化控制在2K左右；而若能将流延辊辊面温度精确控制在±1K之间，则可以显著提高薄膜的冷却效率和产品质量。

实用新型内容

本实用新型提供一种精确控温的BOPP流延辊，以解决上述现有技术不足。通过辊体内设置的温度监控单元采集一级冷却单元对薄膜进行冷却处理过程中的实时温度，用于控制二级冷却单元对一级冷却单元特定区域执行降温操作，从而实现流延辊表面冷却温度和冷却速率的精确调控，提高了表面温度场的均匀性，有利于提高BOPP的质量和性能。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

一种精确控温的BOPP流延辊，包括辊体，和设置于辊体两端、带动辊体旋转的辊轴，其特征在于，辊体内设有一级冷却单元、二级冷却单元和温度监控单元；

一级冷却单元包括由辊体内壁与第一筒体构成的水冷套；

二级冷却单元包括由辊体内壁与第二筒体和第三筒体构成的风冷套、夹设于第一筒体和第二筒体之间的散热夹层，以及与风冷套相连通的风冷管路，其中，第二筒体处规则开设有若干通风孔，散热夹层端壁处设有散热网；

温度监控单元包括设置于水冷套内的若干温度传感器、设置于风冷管路中的若干气路控制阀门，以及与温度传感器和气路控制阀门相连的控制系统。

进一步，水冷套纵向中轴线横截面处固定设有环状传感器支架，温度传感器规则固定布设于传感器支架处。

进一步，风冷套和散热夹层由若干纵向隔板分为若干二级冷却分区，单个温度传感器沿其与辊体轴心连线方向投影于单个二级冷却分区内。

进一步，风冷管路包括送风管，以及用于连通送风管和二级冷却分区的若干支管，支管处设有气路控制阀门。

进一步，送风管前端贯穿一端辊轴与外部高压冷却气源相连通。

进一步，水冷套端壁处设有活动密封的水孔。

进一步，温度传感器采用绝对温度传感器。

进一步，气路控制阀门采用高压气体电磁阀。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的辊体内设有由水冷套构成的一级冷却单元，由风冷套、散热夹层和风冷管路构成的二级冷却单元，以及由设置于水冷套内若干温度传感器、设置于风冷管路中的若干气路控制阀门和控制系统构成的温度监控单元。通过辊体内设置的温度监控单元采集一级冷却单元对薄膜进行冷却处理过程中的实时温度，用于控制二级冷却单元对一级冷却单元特定区域执行降温操作，从而实现流延辊表面冷却温度和冷却速率的精确调控，提高了表面温度场的均匀性，有利于提高BOPP的质量和性能。

2、本实用新型在水冷套纵向中轴线横截面处设有用于固定温度传感器的环状传感器支架；在风冷套和散热夹层由若干纵向隔板分为若干二级冷却分区，单个温度传感器沿其与辊体轴心连线方向投影于单个二级冷却分区内。通过二级冷却分区及与之对应的温度传感器对辊体温度进行区域化精确调控，能够在辊体转动过程中以精确的温度梯度调控特定区域，同时，还能够精确调控相邻区域间温差，有利于提高辊体表面温度场均匀性。

3、本实用新型二级冷却单元包括由辊体内壁与第二筒体和第三筒体构成的风冷套、夹设于第一筒体和第二筒体之间的散热夹层，以及与风冷套相连通的风冷管路。其中，第二筒体处规则开设有若干通风孔，散热夹层端壁处设有散热网。风冷管路将外部高压冷却气源引至风冷套内特定区域内，使冷却气源自第二筒体通风孔高速冲出至对应的水冷套区域侧壁处对该区域内冷却水进行降温处理，并通过冷却水的流动缓和冷却作用，避免在辊体表面产生较大温度变化而影响结晶过程，有利于保证薄膜质量和性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型在具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的所有实施例中的一部分，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本实用新型立体结构示意图。

图2示出了本实用新型辊体内部结构剖视图。

图3示出了本实用新型辊体横截面的结构示意图。

图4示出了薄膜随辊体旋转冷却的结构示意图。

附图标记说明：1、辊体，2、辊轴，3、一级冷却单元，31、水冷套，4、二级冷却单元，41、风冷套，42、散热夹层，43、风冷管路，431、送风管，432、支管，44、二级冷却分区，5、温度监控单元，51、温度传感器，52、气路控制阀门，53、控制系统，61、第一筒体，62、第二筒体，63、第三筒体，7、传感器支架，8、纵向隔板，9、薄膜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例并非本实用新型全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域一般技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种精确控温的BOPP流延辊，包括辊体1，和设置于辊体1两端、带动辊体1旋转的辊轴2。辊轴2固定于外部驱动机构中，以带动辊体1以两辊轴2圆心连线为水平轴线进行旋转。

如图2和图3所示，辊体1内设有一级冷却单元3、二级冷却单元4和温度监控单元5。

一级冷却单元3包括由辊体1内壁与第一筒体61构成的水冷套31。通过水冷套31端壁处开设的活动密封水孔，将冷却水充灌入冷套3中，用于冷却辊体1表面。

二级冷却单元4包括由辊体1内壁与第二筒体62和第三筒体63构成的风冷套41、夹设于第一筒体61和第二筒体62之间的散热夹层42，以及与风冷套41相连通的风冷管路43。其中，第二筒体62处规则开设有若干通风孔，散热夹层42端壁处设有散热网。冷却管路43将外部高压冷却气源送入风冷套41中，冷却气体经由第二筒体62处的通风孔喷出至第一筒体61外壁处进行换热，进而使水冷套3对应区域中的冷却水降温。升温后的气体则通过散热夹层42端壁的散热网排出。

温度监控单元5包括设置于水冷套31内的若干温度传感器51、设置于风冷管路43中的若干气路控制阀门52，以及与温度传感器51和气路控制阀门52相连的控制系统53。温度传感器51测量水冷套3中各区域中冷却水的温度，并将温度数据实时反馈给控制系统53进行温度记录及温度变化分析，从而根据数据分析、处理结果调控气路控制阀门52进行相应操作，将风冷管路43中冷区气源引至对应区域完成对水冷套31相应区域的降温处理。

温度传感器51采用绝对温度传感器，气路控制阀门52采用高压气体电磁阀。以便于采用现有自动化控制技术方案的控制系统53对辊体1冷却温度调控过程进行自动化调控。

水冷套31纵向中轴线横截面处固定设有环状传感器支架7，温度传感器51规则固定布设于传感器支架7处。通过传感器支架7将温度传感器51固定与水冷套31中部，以便避免辊体1表面受热以及第一筒体61表面降温导致的数据误差。

风冷套41和散热夹层42由若干纵向隔板8分为若干二级冷却分区44，单个温度传感器51沿其与辊体1轴心连线方向投影于单个二级冷却分区44内。二级冷却分区44用于实现二级冷却单元4对一级冷却单元3的区域冷却处理，从而能够精确调控水冷套31对应区域的冷却温度和温差梯度，以及相邻两区域间的温差。

风冷管路43包括送风管431，以及用于连通送风管431和二级冷却分区44的若干支管432，支管432处设有气路控制阀门52。送风管431前端贯穿一端辊轴2与外部高压冷却气源相连通。外部高压冷却气体由送风管431进入后，自开启的气路控制阀门52进入对应支管432中，进而在对应的二级冷却分区44对相应的水冷套31外壁进行冷却处理。

如图4所示，实际生产过程中，熔融物料于辊体A点落至流延辊表面，此时物料温度约为500K~515K，而于辊体B点完成冷却，离开流延辊时薄膜温度约为305K~310K。因此，本实用新型在生产应用过程中，通常将水冷套中冷却水的起始温度调控在300K~305K范围内。

熔融物料的落入导致A点位辊体外壁快速升温，热量通过辊体内壁传递至水冷套中，由冷却水换热，使该处附近区域水温升高。当该处温度传感器向控制系统反馈温度数据高于预设值后，控制系统控制开启与该温度传感器相对应的二级冷却分区处连接支管的气路控制阀门，将送风管内的高压冷却气体导入该二级冷却分区中，对水冷套内壁进行降温处理，至该温度传感器反馈数值恢复至预设温度值范围以内。

同时，控制系统通过辊体外径、转速和升温位点判断各传感器对应区域的位置。对位于A点—B点间的所有传感器进行平行数据比较，进而对其对应的二级冷却分区内冷却气体流动情况进行调控，保证单一时点此区域内传感器反馈温度在307K±1K范围内。而对位于B点—A点间的传感器不进行平行数据比较，而仅保证其反馈数据在300K~305K范围内即可。

Claims (8)

1.一种精确控温的BOPP流延辊，包括辊体（1），和设置于辊体（1）两端、带动辊体（1）旋转的辊轴（2），其特征在于，辊体（1）内设有一级冷却单元（3）、二级冷却单元（4）和温度监控单元（5）；

一级冷却单元（3）包括由辊体（1）内壁与第一筒体（61）构成的水冷套（31）；

二级冷却单元（4）包括由辊体（1）内壁与第二筒体（62）和第三筒体（63）构成的风冷套（41）、夹设于第一筒体（61）和第二筒体（62）之间的散热夹层（42），以及与风冷套（41）相连通的风冷管路（43），其中，第二筒体（62）处规则开设有若干通风孔，散热夹层（42）端壁处设有散热网；

温度监控单元（5）包括设置于水冷套（31）内的若干温度传感器（51）、设置于风冷管路（43）中的若干气路控制阀门（52），以及与温度传感器（51）和气路控制阀门（52）相连的控制系统（53）。

2.根据权利要求1所述的流延辊，其特征在于，水冷套（31）纵向中轴线横截面处固定设有环状传感器支架（7），温度传感器（51）规则固定布设于传感器支架（7）处。

3.根据权利要求2所述的流延辊，其特征在于，风冷套（41）和散热夹层（42）由若干纵向隔板（8）分为若干二级冷却分区（44），单个温度传感器（51）沿其与辊体（1）轴心连线方向投影于单个二级冷却分区（44）内。

4.根据权利要求3所述的流延辊，其特征在于，风冷管路（43）包括送风管（431），以及用于连通送风管（431）和二级冷却分区（44）的若干支管（432），支管（432）处设有气路控制阀门（52）。

5.根据权利要求4所述的流延辊，其特征在于，送风管（431）前端贯穿一端辊轴（2）与外部高压冷却气源相连通。

6.根据权利要求1所述的流延辊，其特征在于，水冷套（31）端壁处设有活动密封的水孔。

7.根据权利要求1或3所述的流延辊，其特征在于，温度传感器（51）采用绝对温度传感器。

8.根据权利要求1或4所述的流延辊，其特征在于，气路控制阀门（52）采用高压气体电磁阀。