一种双向拉伸薄膜的冷却系统的制作方法

本发明涉及双向拉伸薄膜生产技术领域，特别涉及一种双向拉伸薄膜的冷却系统。

背景技术：

目前，一般的塑料薄膜生产流程为熔融状态下的塑料从平模头唇口挤出浇注到主冷辊表面，迅速被冷却后形成薄膜(薄膜厚度为0.2mm以下)，然后薄膜继续通过主冷辊流延冷却充分；而在双向拉伸薄膜(如BOPP薄膜) 生产过程中，未拉伸的薄膜比一般的薄膜要增厚数倍，厚度至少在0.8mm 以上，单靠螺旋流道式的主冷辊只能对薄膜的贴辊面进行冷却，而薄膜的中部以及非贴辊面难以得到及时和充分的冷却，造成薄膜的透明度不高，质量差等问题；因此无法满足对未拉伸的薄膜冷却需求，影响双向拉伸薄膜的产品质量。

可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双向拉伸薄膜的冷却系统，旨在满足未拉伸的双向拉伸薄膜的冷却需求，保证双向拉伸薄膜的质量。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双向拉伸薄膜的冷却系统，包括具有上开口的水槽、可转动地设置在水槽中的辊体、用于驱动辊体转动的驱动机构、设置在所述辊体内腔中的喷淋机构、用于把冷却水送往所述喷淋机构的第一供水机构，用于排走辊体内腔积水的第一排水机构；所述喷淋机构用于向辊体的内壁喷淋冷水降温；所述水槽中设有位于辊体外周的冷却水喷射装置，所述冷却水喷射装置用于朝薄膜喷射冷却水。

所述喷淋机构包括若干根主管、若干根与主管连接的支管；每根支管的上侧沿轴向设置有多个喷嘴；每根所述支管包括连接段和喷淋段，所述喷淋段沿辊体的中心轴方向延伸，所述喷嘴沿喷淋段的中心向其两端方向逐渐密集排布。

所述辊体包括轴头和辊筒，所述轴头包括第一轴头和第二轴头，所述第一轴头包括侧板和第一轴心，所述第二轴头包括侧板和第二轴心；所述第一轴头和第二轴头安装在辊筒的两端；所述第一轴心与驱动机构传动连接；所述第二轴心中空设置，所述第一供水机构和第一排水机构通过第二轴心进入辊筒内部；所述水槽的外部设有承接座，所述第一轴头和第二轴头贯穿水槽的内壁与承接座连接。

所述第一供水机构包括能够穿过第二轴心伸入辊体内部的进水管，进水管的外径少于第二轴心的内径，进水管的一端部设有分水口，所述喷淋机构通过分水口与进水管连通；所述进水管和第二轴心之间设置有若干个第一轴承，所述第一轴承套设在进水管的外壁上，第二轴心可相对进水管转动。

所述第一排水机构包括出水管、设置在出水管一端部的吸水管；所述进水管密封套设在出水管外；所述吸水管朝下延伸，使其吸水口靠近辊筒的底部。

所述冷却水喷射装置包括分配管、以及多根喷水管；每根喷水管通过连接管与分配管连接；所述喷水管沿辊体的轴向延伸，所述喷水管上沿轴向均匀地设置有多个喷水孔，每个喷水孔朝向薄膜；所述分配管与一个高压水泵连接。

所述双向拉伸薄膜的冷却系统还包括吹膜装置，该吹膜装置包括位于模头下侧的第一风刀，所述第一风刀用于吹出风幕将薄膜紧贴辊体的辊面。

所述双向拉伸薄膜的冷却系统还包括风刀除水装置，所述风刀除水装置包括第二风刀、以及设置在第二风刀上侧的挡板，所述第二风刀的出风口朝向辊体且朝辊体的上游方向倾斜。

所述风刀除水装置的上游设有压辊装置，所述压辊装置包括摆板、设置在摆板上的第一气缸支架、设置在第一气缸支架上的第一驱动气缸，设置在第一驱动气缸输出端上的第一安装块，以及设置在第一安装块上的压辊；所述第一驱动气缸用于驱动第一安装块上的压辊压紧在辊体上。

所述压辊装置的上游设有导辊组件，所述导辊组件包括第二气缸支架、设置在第二气缸支架上的第二驱动气缸，设置在第二驱动气缸输出端上的第二安装块，以及设置在第二安装块上的第一导辊；所述第一导辊用于改变薄膜的输送方向；所述第二驱动气缸用于调节第二安装块上的第一导辊对薄膜的张紧力；第二气缸支架设置在所述摆板上，所述第二驱动气缸的轴线与辊体的轴线相交，所述第二安装块设有枢轴连接的摆臂，所述摆臂的自由端上设有第二导辊；所述摆板上设有第一支片，所述摆臂上设有第二支片，所述第一支片和第二支片之间设有弹簧。

有益效果：

与现有的薄膜冷却方式相比，本发明提供的双向拉伸薄膜的冷却系统具有以下优点：

1.采用喷淋机构喷淋辊体内辊面的热交换方式，辊筒的不同位置辊面均受到同样温度的冷水喷淋，减少辊筒上各部分的温差，热交换效果好，更好地对薄膜进行冷却，与螺旋流道的热交换方式有本质上的区别，从根本上解决辊筒两端温差较大的问题；

2.喷淋后的冷水会回流到辊体底部形成一定量的积水，从而对位于辊体底部的辊面进行散热，使辊筒更充分对薄膜实现冷却，充分利用冷却水资源，降低辊体2的整体温度；

3.辊体的周长足够长，薄膜的流延路径增长，冷却更及时、充分；

4.薄膜冷却成型后流延进入水槽实现进一步的冷却，薄膜的非贴辊面沉浸在冷却水中实现热传递，使薄膜的中部和非贴辊面得到有效的冷却；

5.冷却水喷射装置还会对薄膜的非贴辊面进行冷却水喷射，一方面能够使薄膜周边的水形成紊流，使薄膜更好地与冷却水进行热交换，防止薄膜周边的水温过高影响冷却效果；另一方面冷却水喷射装置会形成一定的水压，使薄膜在水中依然能够紧贴主冷辊，提高薄膜的贴辊面的冷却效果。

附图说明

图1为本发明提供的双向拉伸薄膜的冷却系统的结构示意图一。

图2为本发明提供的双向拉伸薄膜的冷却系统的结构示意图二。

图3为图2中A-A的剖视图。

图4为图2中L1区域的局部放大图。

图5为图1中L2区域的局部放大图。

图6为图1中L3区域的局部放大图。

图7为本发明提供的双向拉伸薄膜的冷却系统中，喷水管的结构示意图。

主要元件符号说明：11-承接座、12-辊体、13-驱动机构、14-喷淋机构、15-第一供水机构、16-第一排水机构、141-主管、142-支管、143-喷嘴、1411-进水段、1412-出水段、1421-连接段、1422-喷淋段、121-辊筒、 122-第一轴头、123-第二轴头、124-侧板、1221-第一轴心、1231-第二轴心、125-肋板、126-透水孔、151-进水管、152-分水口、153-第一法兰、 154-第一轴承、155-油封、161-出水管、162-吸水管、163-第二法兰、111- 支柱、112-轴承座、113-第三轴承、171-第二轴承、172-承接孔、173-支轴、131-驱动电机、132-电机支架、21-水槽、22-冷却水喷射装置、23-压辊装置、24-风刀除水装置、30-模头、221-分配管、222-喷水管、223-喷水孔、224-流量调节阀、27-吹膜装置、271-第一风刀、272-风刀支座、273- 滑轨、274-锁定螺丝、231-第一气缸支架、232-第一驱动气缸、233-第一安装块、234-压辊、235-摆板、241-第二风刀、242-挡板、296-第二气缸支架、297-第二驱动气缸、298-第二安装块、29-导辊组件、291-第一导辊、 292-第二导辊、293-第一支片、294-第二支片、295-弹簧、28-第二排水机构、281-第一排水管、282-工业冷却水机组、283-第二排水管、284-阀门。

具体实施方式

本发明提供一种双向拉伸薄膜的冷却系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

本文中，辊体12的转动方向为图1中实心箭头方向，实心箭头所指方向为下游，其反向为上游，薄膜的牵引方向为图1中空心箭头方向，空心箭头所指方向为“后”，“前”与“后”反向。

请参阅图1-7，本发明提供一种双向拉伸薄膜的冷却系统包括具有上开口的水槽21、可转动地设置在水槽21中的辊体12、用于驱动辊体12转动的驱动机构13、设置在所述辊体12内腔中的喷淋机构14、用于把冷却水送往所述喷淋机构14的第一供水机构15、用于排走辊体12内腔积水的第一排水机构16；所述喷淋机构14用于向辊体12的内壁喷淋冷水降温；所述水槽21中设有位于辊体12外周的冷却水喷射装置22，所述冷却水喷射装置22用于朝薄膜5喷射冷却水。需要说明的是，辊体12的上部露出水槽21外，即辊体12的一部分辊面能够沉浸在水槽21内。为了节约水资源，冷却系统的用水会循环利用，冷却水会储藏在一个储水池中，然后通过供水机构送往不同的设备，然后水经过与薄膜5进行热交换排出，并通过工业冷却水机组冷却回流到储水池中实现循环利用。

工作时，驱动机构13驱动辊体12转动，第一供水机构15将冷却水送往喷淋机构14，喷淋机构14持续地向辊筒121的上部内壁喷淋冷水，使即将经过模头30的辊面和朝向模头的辊面得到有效的热交换，保证该部分的辊面温度足以冷却从模头挤出的塑料，使塑料迅速被冷却后形成薄膜5，然后薄膜5会贴着辊体12的表面进行进一步的冷却；而喷出的冷水会回流到辊筒121的底部，使辊筒121的底部存有一定量的积水，与积水接触的辊面也会与积水发生热交换，对这部分的辊面进行冷却降温，从而更加充分和合理地利用冷却水，降低辊体12的整体温度，提高薄膜的冷却效果。与此同时，所述薄膜5随着辊体12的转动进入水槽1中，薄膜5的贴辊面贴附在辊体12上实现冷却，而薄膜的非贴辊面沉浸在冷却水中实现热传递；此外，冷却水喷射装置22还会对薄膜5的非贴辊面进行冷却水喷射，一方面能够使薄膜周边的水形成紊流，使薄膜5更好地与冷却水进行热交换，防止薄膜周边的水温过高影响冷却效果；另一方面冷却水喷射装置22会形成一定的水压，使薄膜5在水中依然能够紧贴辊体12，提高薄膜的贴辊面的冷却效果，从而使较厚的未拉伸薄膜，在冷却水和辊体的共同作用下得到及时且充分的冷却。

与现有的薄膜冷却方式相比，本发明提供的双向拉伸薄膜的冷却系统具有以下优点：

1.采用喷淋机构14喷淋辊体内辊面的热交换方式，辊筒121的不同位置辊面均受到同样温度的冷水喷淋，减少辊筒上各部分的温差，热交换效果好，更好地对薄膜进行冷却，与螺旋流道的热交换方式有本质上的区别，从根本上解决辊筒两端温差较大的问题；2.喷淋后的冷水会回流到辊体底部形成一定量的积水，从而对位于辊体底部的辊面进行散热，使辊筒更充分对薄膜实现冷却，充分利用冷却水资源，降低辊体2的整体温度；3.辊体的周长足够长，薄膜的流延路径增长，冷却更及时、充分；4.薄膜冷却成型后流延进入水槽实现进一步的冷却，薄膜的非贴辊面沉浸在冷却水中实现热传递，使薄膜的中部和非贴辊面得到有效的冷却；5.冷却水喷射装置还会对薄膜的非贴辊面进行冷却水喷射，一方面能够使薄膜周边的水形成紊流，使薄膜更好地与冷却水进行热交换，防止薄膜周边的水温过高影响冷却效果；另一方面冷却水喷射装置会形成一定的水压，使薄膜在水中依然能够紧贴主冷辊，提高薄膜的贴辊面的冷却效果。

具体的，请参阅图2和图3，所述喷淋机构14包括若干根主管141、若干根与主管141连接的支管142；每根支管142的上侧沿轴向设置有多个喷嘴143。实际使用时，所述主管141为三叉管，三叉管中由一个进水段 1411和两个出水段1412组成，三叉管的进水段1411与进水管151法兰连接，三叉管的出水段1412与支管142法兰连接。这样设置，使得辊筒121 的内辊面在转动过程中逐一经过多个支管142，从而使辊面能够多次热交换进行冷却降温，降低辊体12温度,保证薄膜冷却效果。在本实施例中，所述主管141设有两根，两根主管141对称设置，即支管142设有4根，每根支管142负责对一部分的内辊面进行喷淋，从而使得支管142上的喷嘴 143对辊筒121的上部进行均匀的喷淋冷却。

进一步的，请参阅图2和图3，每根所述支管142包括连接段1421和喷淋段1422，所述喷淋段1422沿辊体12的中心轴方向延伸，由于熔融状态下的塑料从模具出来后，边部有颈缩现象，导致边部较厚，另外边部如果冷却不足易引起翘边，导致薄膜5贴辊效果不佳，冷却不均匀，所以所述喷嘴143沿喷淋段1422的中心向其两端方向逐渐密集排布，可以理解为，喷淋段1422两端部对应辊体12两端部，所以喷嘴143数量更多且密集，能够对薄膜5的边部进行充足的冷却；而设置在喷淋段1422中部的喷嘴143 较为稀疏，保证水压充足。

具体的，请参阅图2，所述辊体12包括轴头和辊筒121，所述轴头包括第一轴头122和第二轴头123，所述第一轴头122包括侧板124和第一轴心1221，所述第二轴头123包括侧板124和第二轴心1231；所述第一轴头122和第二轴头123安装在辊筒121的两端；所述第一轴心1221与驱动机构13传动连接；所述第二轴心1231中空设置，所述第一供水机构和第一排水机构通过第二轴心1231进入辊筒121内部；所述水槽21的外部设有承接座11，所述第一轴头122和第二轴头123贯穿水槽21的内壁与承接座 11连接。本实施例中，辊筒121的壁厚设置为8～17mm,使得辊筒121热交换迅速，薄膜冷却加快。

进一步的，请参阅图2，第一轴心1221和第二轴心1231通过焊接方式与对应的侧板124连接，为了提高侧板124与轴心的连接强度，第一轴头 122和第二轴头123还包括肋板125，肋板125分别与侧板124和轴心进行焊接，肋板125设置在辊体12内，肋板125上设有多个透水孔126，通过设置透水孔126可以减少积水对肋板125的运动阻力。

优选的，请参阅图2和图4，所述第一供水机构15包括能够穿过第二轴心1231伸入辊体12内部的进水管151，进水管151的外径少于第二轴心 1231的内径，进水管151的一端部设有分水口152，所述喷淋机构14通过分水口152与进水管151连通；进水管151的另一端部上设有第一法兰153，进水管151通过第一法兰153与一个高压水泵连接；高压水泵将储水池中水送往喷淋机构14。

进一步的，请参阅图4，所述进水管151和第二轴心1231之间设置有若干个第一轴承154，所述第一轴承154套设在进水管151的外壁上，第二轴心1231可相对进水管151转动。所述第一轴承154设置为自润滑轴承，可无油润滑或少油润滑，所述第二轴心1231和进水管151之间设有油封 155。

具体的，请参阅图2和图4，所述第一排水机构16包括出水管161、设置在出水管161一端部的吸水管162；所述进水管151密封套设在出水管 161外；所述吸水管162朝下延伸，使其吸水口165靠近辊筒121的底部。出水管161的出水端设有第二法兰163，出水管161通过第二法兰163与抽水泵连接，抽水泵产生负压使吸水管162将辊体12内的积水抽出并输送到工业冷水机组进行冷却，然后回流到储水池中。

优选的，请参阅图2，所述承接座11包括两组对称设置的支柱111、设置在支柱111顶部的轴承座112；所述第一轴心1221和第二轴心1231通过第三轴承113与对应的轴承座112连接；为了减轻辊体12对进水管151 和出水管161的承托荷载，靠近第二轴心1231的支柱111上设有支架，所述支架对所述进水管151和出水管161的一端部实现支撑；而且为了使进水管151和出水管161的一端部也得到有效承托，使喷淋机构14、进水管 151、出水管161在工作中保持良好的稳定性，所述出水管161靠近第一轴心1221的端面上开设有承接孔172，所述第一轴心1221朝向出水管161的端面上固设有支轴173，所述支轴173通过第二轴承171与承接孔172转动连接，使得第一轴心1221可相对出水管161转动。

优选的，请参阅图2，所述驱动机构13包括设置在支柱111上的电机支架132和设置在电机支架132上的驱动电机131，所述驱动电机131与第一轴心1221传动连接。所述支柱111的底部与地面固接，所述驱动电机131 通过第一轴心1221驱动辊体12平稳地转动，所述驱动电机131优选为伺服电机。

具体的，请参阅图1，所述冷却水喷射装置22包括分配管221、以及多根喷水管222；每根喷水管222通过连接管与分配管221连接；所述喷水管222沿辊体12的轴向延伸，所述喷水管222上沿轴向均匀地设置有多个喷水孔223，每个喷水孔223朝向薄膜；所述分配管221与一个高压水泵连接，所述高压水泵抽取储水池中的冷却水然后送往各根喷水管222。每根所述连接管上设有流量调节阀224，通过调节流量调节阀224可调节对应的喷水管222从喷水孔223处喷出的水的总流量，从而得到调整冲击力的效果。另外，多根喷水管222以辊体12的轴心等角度均匀排布，排布合理，薄膜冷却充分。

本实施例中，请参阅图1，所述冷却水喷射装置22中的喷水管222按照薄膜的绕经区域对应地设置有三组，第一组喷水管227的喷水孔223朝向辊体12的前端部，第二组喷水管228的喷水孔223朝向辊体12的后端部；第三组喷水管229朝向脱离辊体12的薄膜。在三组喷水管的喷射作用下，薄膜的整体能够得到更充分的冷却，保证薄膜质量。喷射管靠近薄膜设置，对薄膜的非贴辊面进行冷却水喷射，喷射水流增强薄膜周边水体的流动性，使薄膜更好地与冷却水进行热交换，防止薄膜周边的水温过高影响冷却效果。

优选的，请参阅图1和图5，所述冷却系统还包括设置在水槽21顶部的吹膜装置27，该吹膜装置27包括位于模头30下侧的第一风刀271，所述第一风刀271吹出风幕，利用气压将刚形成的薄膜及时紧贴辊体12的辊面，一方面实现缩减或消除薄膜与辊体12之间的间隙的目的，从而提高辊体12对薄膜的冷却效果，另一方面可以减少水槽21中的水渗入到薄膜与辊体12当中，影响薄膜与辊体12的热交换效果。

优选的，请参阅图5，所述吹膜装置27还包括风刀支座272以及两根沿水槽21方向延伸的滑轨273，所述风刀支座272通过滑块与所述滑轨273 滑动连接；所述第一风刀271设置在风刀支座272上；所述风刀支座272 上设有用于固定风刀支座272位置的锁定螺丝274。当需要调整第一风刀 271的位置时，松开锁定螺丝274，使推动风刀支座272，调整第一风刀271 距离辊体12的距离，然后拧紧锁定螺丝274即可完成调整。

优选的，所述冷却系统还包括风刀除水装置24，所述风刀除水装置24 包括第二风刀241、以及设置在第二风刀241上侧的挡板242，所述第二风刀241的出风口朝向辊体12且朝辊体的上游方向倾斜。所述第二风刀241 将附着在辊体12上的水分完全吹走，保证辊体12的辊面途径风刀除水装置24后干燥彻底，确保辊体12的辊面平滑整洁，以免影响薄膜浇注效果，另外，挡板242避免水在吹除时飞溅到位于风刀除水装置24下游的辊面上。

为了提高辊面干燥效果，所述风刀除水装置24的上游设有压辊装置23，见图6所示，所述压辊装置23包括摆板235、设置在摆板235上的第一气缸支架231、设置在第一气缸支架231上的第一驱动气缸232，设置在第一驱动气缸232输出端上的第一安装块233，以及设置在第一安装块233上的压辊234；所述第一驱动气缸232用于驱动第一安装块233上的压辊234压紧在辊体12上；工作时，所述第一驱动气缸232驱动第一安装块233上的压辊234压紧在辊体12上，压辊234压除附着在辊体12上的水珠，多个水珠变成水后可以汇聚形成水流沿辊面滑落，从而对途径压辊234的辊面进行初干燥。优选的，所述压辊234设有两根，进一步保证干燥效果。

优选的，所述摆板235可绕辊体12的轴心摆动，所述第一驱动气缸232 的轴线与辊体12的轴线相交。通过转动摆板235可以调整压辊装置23相对于辊体12轴心的周向位置。

优选的，所述压辊装置23的上游设有导辊组件29，所述导辊组件29 包括第二气缸支架296、设置在第二气缸支架296上的第二驱动气缸297，设置在第二驱动气缸297输出端上的第二安装块298，以及设置在第二安装块298上的第一导辊291；所述第一导辊291用于改变薄膜的输送方向；所述第二驱动气缸297用于调节第二安装块298上的第一导辊291对薄膜的张紧力；第二气缸支架296设置在所述摆板235上，所述第二驱动气缸297 的轴线与辊体12的轴线相交，所述第二安装块298设有枢轴连接的摆臂 299，所述摆臂299的自由端上设有第二导辊292；所述摆板235上设有第一支片293，所述摆臂299上设有第二支片294，所述第一支片293和第二支片294之间设有弹簧295。薄膜依次绕经第二导辊292和第一导辊291，弹簧295拉动摆臂，使第二导辊292压在薄膜上，第二导辊292与薄膜之间形成压膜线，薄膜途径压膜线后由第一导辊291导向牵引，从而脱离辊体12，然后经过第三导辊290牵引重新进入水槽21中进行冷却。

优选的，所述冷却系统还包括第二排水机构28，所述第二排水机构28 包括第一排水管281、工业冷却水机组282以及第二排水管283；所述水槽 21通过第一排水管281与工业冷却水机组282的进水端连接，所述第二排水管283与工业冷却水机组282的出水端连接，所述第一排水管281上设有阀门284，阀门284控制进入工业冷却水机组282的水量，水槽21中的水经过工业冷却水机组282冷却后会通过第二排水管283回流到储水池中，然后高压水泵抽取储水池中冷却水送往冷却水喷射装置22中，冷却水喷射装置22除了对薄膜进行冷却，还可以为水槽21进行补水。当然，为了便于对水槽21进行供水，所述水槽21与第二供水机构与储水池连接，第二供水机构包括供水管210和一个高压水泵，供水管通过一个高压水泵将储水池的水送往水槽21中。需要说明的是，工业冷却水机组282可从市场上直接购置，此处不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。