[發明專利]基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻方法及裝置

在審

• 申請號: 201510909072.2
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105415551A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 瞿金平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州華新科實業有限公司
• 主分類號: B29C35/16
• 分類號: B29C35/16;B29C55/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 謝靜娜

技術領域

本發明涉及吹塑薄膜冷卻技術領域，特別涉及一種基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻方法及裝置。

背景技術

平煙囪效應，是指戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強對流的現象。在有共享中庭、豎向通風(排煙)風道、樓梯間等具有類似煙囪特征(即從底部到頂部具有通暢的流通空間)的建筑物、構筑物(如水塔)中，空氣(包括煙氣)靠密度差的作用，沿著通道很快進行擴散或排出建筑物的現象，也會產生煙囪效應。煙囪效應的最大作用是熱空氣上升，產生拔風作用，加強空氣對流。

煙囪效應在建筑結構和建筑設計中應用最為廣泛，能夠實現室內有組織的自然通風，排氣排煙。近年來，也有應用于電子元件散熱裝置中。

在薄膜吹塑加工中，為滿足塑料薄膜吹膜成型工藝的需要，必須對擠出膜泡進行冷卻。吹塑薄膜的冷卻原理是：塑料薄膜吹塑過程采用以空氣作為冷卻介質的風環對膜泡的吹脹區(即口模到冷凝線之間)進行外冷卻，當冷卻空氣通過風機經風環以一定的角度和速度吹向剛從機頭擠出的塑料膜管時，高溫的膜泡與冷卻空氣相接觸，膜泡的大量熱量傳遞給空氣并被帶走，從而使膜泡(此時已成型為圓柱管狀薄膜)受冷卻、固化、溫度明顯下降。由于吹塑薄膜技術工藝的特點，冷卻系統的改進顯得更為重要，這是因為良好的冷卻條件可以具有(1)大幅提高吹塑薄膜的產量；(2)改善薄膜的物理、化學性能，例如：薄膜的透明度、光潔度以及力學性能；(3)提高熔體強度，從而避免加工過程中的膜泡破裂；(4)擴大吹膜機組的材料加工范圍等一系列優點。

要實現良好的冷卻效果，薄膜吹塑過程需同時采用膜泡外部冷卻方式和膜泡內部冷卻方式。

傳統改善膜泡外部冷卻的方法有采用各種不同的風環結構，這樣會增加風環結構復雜性，增加設備成本。也有采用多個相同結構或不同結構的風環上下相間組合布置，以增加冷卻高度和冷卻面積，改善冷卻效果，這會增加設備體積及成本，且無法起到較為顯著的效果。

膜泡內冷卻是一種先進的膜泡輔助成型和加速膜泡冷卻的新技術。目前內冷卻裝置主要有兩種結構型式：一種是內循環式內冷裝置，另一種是外循環式內冷裝置。目前，外循環式內冷裝置因結構簡單，適用范圍廣而應用較多，然而外循環式內冷裝置需要通過不停地交換膜泡內空氣和外界來實現膜泡的內冷過程，要確保膜泡直徑大小不變，必須保證膜泡內空氣壓力、體積保持不變，否則膜泡直徑大小會出現變化。這就要求必須通過一套精密的膜泡直徑檢測控制系統來頻繁調整進出風流量，造成系統結構較為復雜，冷卻效果不理想、設備成本高等問題。

由此可見，由于煙囪效應的最大作用是熱空氣上升，產生拔風作用，加強空氣對流，若能將其應用于吹塑薄膜冷卻，將能實現更好的冷卻效果，因此，針對目前吹塑膜泡冷卻存在的冷卻效果差，結構復雜等問題，開發一種新型的冷卻方法及裝置具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種冷卻效果較好、冷卻效率較高的基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻方法。

本發明的另一目的在于提供一種用于實現上述方法的基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻裝置。

本發明的技術方案為：一種基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻方法，來自冷風風環的外冷卻風進入包裹住膜泡外表面的煙囪狀空間內，依靠煙囪效應的拔風作用加強膜泡外表面的空氣流動；位于膜泡內的內冷卻風同樣形成煙囪效應，并在對流風扇作用下，形成與膜泡外表面平衡的冷卻氣流，同時，不斷循環更新的冷卻水帶走膜泡內部的熱量，在膜泡內外冷卻風的協同作用下，使薄膜保持穩定冷卻。

所述冷卻水與膜泡內的內冷卻風進行熱交換，實時帶走膜泡內部的熱量。

本發明一種用于實現上述方法的基于煙囪效應的吹塑薄膜內外氣流協同冷卻裝置，包括膜泡外組件和膜泡內組件，膜泡外組件包括模頭、冷風風環和外部風道管，冷風風環設于模頭上，外部風道管固定于冷風風環上，且冷風風環內的氣流通道與外部風道管連通，外部風道管包裹于膜泡外；膜泡內組件包括進氣管、進水管、排水管、內部風道管和熱交換器，內部風道管設于膜泡內，進氣管與內部風道管的外部空間連通，進水管和排水管均伸入膜泡內且分別與熱交換器連接，熱交換器設于內部風道管中。