一种旋流型模压版辊

摘要

本发明公开了一种旋流型模压版辊，包括左塞头、右塞头和版辊管壁，版辊管壁内设有热液通道和冷液腔，热液通道通过热液接驳通道连通至热液源，冷液腔通过冷液接驳通道连通至冷液源；特别的，热液通道内设有若干个旋流块，该旋流块包括壳体和内轴；壳体为圆筒结构，内轴设在壳体内；内轴内形成有供流体流动的第一流体过孔；内轴与壳体之间设有若干个用于强制流体形成旋流的叶片；相邻叶片之间形成有供流体流动的第二流体过孔。本发明采用局部加热而非现有技术所采用的整体加热，旋流块能有效提供热液的循环速度，并能扰动在热液通道内的热液，强化热液与版辊管壁的对流换热，从而减少热油的用量。

说明书

技术领域

本发明涉及全息压印机用模压版辊领域，尤其是涉及一种旋流型模压版辊。

背景技术

全息模压机是一种对薄膜材料进行加工，使其具有全息视觉效果的机器。现时已经出现 具有双模压工位的全息模压机，其上设有两个版辊，用于依次进行第一次模压和第二次模压。 其工作原理是：第一版辊可在薄膜材料上产生间断的全息图案；第二版辊也可在薄膜材料上 产生间断的全息图案，双模压工位全息模压机将第二次模压产生的全息图案模压在第一次模 压所产生全息图像的空白处，使得经过两次模压后的薄膜材料呈现连续的、没有版缝痕迹的 全息图案。

现有的上述机器的第一版辊和第二版辊的版辊结构如图1、图2所示。其包括左塞头、 右塞头、版辊管壁和全息版。管壁开有小孔的热油管通过右塞头伸入版辊管壁的内腔，向版 辊管壁的内腔注入热油，热油从热油管与右塞头之间的间隙通过右塞头连接器回流至热油箱， 形成了对版辊整体的加热循环。在版辊管壁上开有呈长孔状的冷油腔，将冷油腔沿版辊管壁 的纵向，设置在靠近全息版版缝的位置，向冷油腔中伸入管壁开有小孔的冷油管，冷油从冷 油管的小孔注满冷油腔，从冷油管与冷油腔之间的间隙经过左塞头里的油道和左塞头连接器 回流至冷油箱，形成了对版辊局部的冷却循环。版辊上温度较高的部位可在薄膜材料上模压 出全息图案；温度较低的部位不会在薄膜材料上模压出全息图案，于是这样的版辊可使得全 息图案间断地出现。

但是，上述结构的版辊在实际生产中，仍有不足之处：第二次模压产生的全息图案与第 一次模压产生的全息图案之间有部分区域是重叠在一起的(这是由于全息图案的层次与模压 温度有关，薄膜材料模压时经历从冷变热再变冷的过程，相应地其上产生的全息图案会从浅 变深再变浅，形成层次过渡区，为使最后的全息图案连续，需要将前后两次模压产生的全息 图案的层次过渡区重叠起来)，上述结构的版辊的温度过渡较快，使得全息图案的层次过渡 区较窄，在进行第二次模压时很容易导致重叠过度或重叠不足，令最后获得薄膜材料上产生 明显的“亮带”或“透明带”，影响产品质量。另外，上述结构的版辊热油用油量大，间接 导致全息模压机整机功耗大，生产成本增加。

为此，有必要研究一种结构合理、模压效果好、整机功耗更低的模压版辊。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热油用油量少、结构合理、模压效果好的旋流型模压版辊。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种旋流型模压版辊，包括左塞头、右塞头和版辊管壁，版辊管壁内设有热液通道和冷 液腔，热液通道通过热液接驳通道连通至热液源，冷液腔通过冷液接驳通道连通至冷液源； 特别的，热液通道内设有若干个旋流块，该旋流块包括壳体和内轴；壳体为圆筒结构，内轴 设在壳体内；内轴内形成有供流体流动的第一流体过孔；内轴与壳体之间设有若干个用于强 制流体形成旋流的叶片；相邻叶片之间形成有供流体流动的第二流体过孔。

本发明的原理如下：

在热液通道内流动的热液通过旋流块时，部分热液通过叶片，在叶片的强制作用下，由 直流改变为旋流，从而对热液通道内的热液起扰动作用，使热液与热液通道能充分接触，强 化热液与版辊管壁之间的对流换热。而剩余部分的热液将通过内轴的第二流体过孔排出旋流 块。热液经内轴的第二流体过孔排出时，阻力较小，流速较快，因而这部分热液将带动经叶 片排出的热液加速流动，进一步扰动热液通道内的热液，并加快热液在热液通道内的循环速 度。

为使叶片可强制热液形成旋流，叶片是呈扭曲状的；沿液体流动方向，该叶片上形成有 前边缘和后边缘；前边缘和内轴的相交之处与所述后边缘和内轴的相交之处的连线平行于所 述内轴的轴线；前边缘与壳体之间的夹角θ₁在40°～50°范围内，前边缘与内轴之间的夹角 θ₂在110°～120°范围内；后边缘与壳体之间的夹角θ₃在20°～30°范围内，后边缘与内 轴之间的夹角θ₄在120°～130°范围内。

在实际操作中，因模压版辊的长度较长，在热液通道内安装旋流块具有一定的难度。为 此，为保证旋流块的安装便利，沿壳体的周向，壳体上可设有若干个弹性块，该弹性块包括 第一连接片、第二连接片和第三连接片，该第二连接片呈弧线结构；第一连接片和第三连接 片上还形成有用于扣合壳体的扣合凹位。弹性块通过扣合凹位固定在壳体上。第一连接片、 第二连接片和第三连接片依次相连后具有一定的弹性，将旋流块放入热液通道时，旋流块的 第二连接片将抵住热液通道的内壁，使旋流块固定在热液通道内。通过不同直径的壳体和弹 性块，本旋流块可适应不同直径的热液通道，无需焊接，安装便利。进一步的，为保证旋流 块与热液通道的连接固定，弹性块的数量优选大于或等于一个。

为增加全息图案层次过渡区的宽度，以上所述的热液通道，可以由第一进液通道、第一 回液通道、第二进液通道和第二回液通道构成；第一进液通道、第一回液通道、第二进液通、 第二回液通道沿版辊管壁的纵向平行地设置在版辊管壁内；第一进液通道和第一回液通道连 通，第二进液通道和第二回液通道连通；第一进液通道与第二进液通道互相靠近，第一回液 通道与第二回液通道互相远离。

本模压版辊还可以进一步地增加全息图案层次过渡区的宽度，采用以下改进方案：所述 第一回液通道由1条以上的分支通道构成；所述第二回液通道也由1条以上的分支通道构成； 属于第一回液通道的分支通道与属于第二回液通道的分支通道互相远离。此外，本模压版辊 的热液通道也可以采用1条进液通道的方式：热液通道由中央进液通道以及设置在中央进液 通道两侧的旁侧回液通道构成，所述中央进液通道和旁侧回液通道沿版辊管壁的纵向平行地 设置在版辊管壁内，两者互相连通。

在实际操作中，为减少冷油的用量，可缩小冷液腔的体积，具体而言，版辊管壁的内腔 中可以设有一个隔板，该隔板将版辊管壁的内腔分为互不相通的第一内腔和第二内腔；热液 通道靠近第二内腔且远离第一内腔；该第二内腔为冷液腔，冷液腔通过冷液接驳通道连通至 冷液源。因而，冷油只需在冷液腔，即第二内腔内流动，冷液腔的体积变小，从而减少版辊 冷油的用油量。隔板优选呈弯曲形状，其弯曲的内侧背向热液通道。所述隔板的内侧的弯曲 角度能影响版辊管壁冷端的范围，该角度α优选在30°～160°之间。

本发明采用局部加热而非现有技术所采用的整体加热，旋流块能有效提供热液的循环速 度，并能扰动在热液通道内的热液，强化热液与版辊管壁的对流换热，从而减少热油的用量。 同时，由于版辊的整体温度较低，一方面可以提高设备的安全性，另一方面又可以大大减少 版辊的热变形，于是本发明生产过程中薄膜变形小，平整度好，可以达到高质量要求。

附图说明

图1是现有模压版辊的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖面示意图；

图3是本发明实施例1中模压版辊的示意图；

图4是本发明实施例1中旋流块的示意图；

图5是本发明实施例1中前边缘与壳体、内轴之间夹角的示意图；

图6是本发明实施例1中后边缘与壳体、内轴之间夹角的示意图；

图7是本发明实施例1中弹性块的示意图；

图8是本发明实施例2中旋流块的示意图；

图9是本发明实施例3中模压版辊的示意图；

图10是本发明实施例3中热液通道的示意图。

附图标记说明：1-版辊管壁；2-隔板；3-第一内腔；4-第二内腔；5-第一进液通道；6-第一 回液通道；7-第二进液通道；8-第二回液通道；9-旋流块；10-壳体；11-内轴；12-第一流体 过孔；13-叶片；14-第二流体过孔；15-前边缘；16-后边缘；17-弹性块；18-第一连接片； 19-第二连接片；20-第三连接片；21-扣合凹位；22-中央进液通道；23-旁侧回液通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1：

如图3所示的模压版辊，该模压版辊在版辊管壁1的内腔中设置有一个隔板2，该隔板2 的外轮廓呈弯曲形状，其弯曲的内侧背向热液通道，且该隔板2的弯曲角度α为120°。该 隔板2将版辊管壁1的内腔分为互不相通的第一内腔3和第二内腔4；第一内腔3远离热液 通道，第二内腔4靠近热液通道；第二内腔4为冷液腔。本领域技术人员也可以利用现有技 术通过冷液接驳通道将第二内腔4连通至冷液源，实现冷液在第二内腔4内的循环。

如图3所示，版辊管壁1内设有由第一进液通道5、第一回液通道6、第二进液通道7和 第二回液通道8构成的热液通道，第一进液通道5、第一回液通道6、第二进液通道7、第二 回液通道8沿版辊管壁1的纵向平行地设置在版辊管壁1内。第一进液通道5和第二进液通 道7相互靠近，第一回液通道6和第二回液通道8相互远离。本领域技术人员可利用现有技 术制得设置在塞头内的热液接驳通道，或设置在塞头外的热液接驳通道，使得第一进液通道 5和第二进液通道7经热液接驳通道连通至热液源的输出端，以及使得第一回液通道6和第 二回液通道8经另一路热液接驳通道连通至热液源的输入端，实现热液在热液通道中的循环。

如图3、4所示，第一进液通道5、第一回液通道6、第二进液通道7、第二回液通道8 内均设有一个旋流块9，设置在第一进液通道5、第一回液通道6、第二进液通道7、第二回 液通道8内的旋流块9的结构均相同。以第一进液通道5为例，该旋流块9的壳体10为圆筒 结构，内轴11沿壳体10的纵向布置在壳体10内，内轴11内形成有第一流体过孔12。壳体 10与内轴11之间通过若干个沿壳体10纵向布置的叶片13相连，叶片13呈放射状连接在壳 体10与内轴11之间，相邻叶片13之间形成有第二流体过孔14。热液经第二流体过孔14通 过旋流块9时，即被叶片13强制形成旋流。

如图4、5、6所示，叶片13呈扭曲状，叶片13的横截面呈弧线形状。沿热液流动的方 向，叶片13上形成有前边缘15和后边缘16。前边缘15和内轴11的相交之处与所述后边缘 16和内轴11的相交之处的连线平行于所述内轴11的轴线。前边缘15与壳体10之间的夹角 θ₁＝46°，前边缘15与内轴11之间的夹角θ₂＝116°；后边缘16与壳体10之间的夹角θ₃＝24 °，后边缘16与内轴11之间的夹角θ₄＝128°。此外，前边缘15和后边缘16与壳体10之 间的夹角由前边缘15到后边缘16逐渐减少呈线性分布；前边缘15和后边缘16与内轴11之 间的夹角由前边缘15到后边缘16逐渐增大呈线性分布。

热液进入旋流块9时，部分热液从叶片13的前边缘15进入旋流块9，并从叶片13的后 边缘16排出，从而被叶片13强制形成旋流。而剩余的热液将通过内轴11的第一流体过孔 12，呈直向式气流排出旋流块。热液通过第一流体过孔12时阻力小，直向气流将带动经叶片 13排出的旋流，从而形成一股沿气体流动方向的吸力，气体的流动速度增大。

如图7所示，本实施例1中，壳体10上安装有一个弹性块17。本实施例1中，弹性块 17由第一连接片18、第二连接片19和第三连接片20构成，其中，第一连接片18、第二连 接片19和第三连接片20依次连接呈梯形结构，且第一连接片18和第三连接片20上形成有 扣合凹位21。通过扣合凹位21，弹性块17即可固定在壳体10上。此时，第二连接片19与 壳体10并不接触，弹性块17具有一定的弹性。将旋流块9装入热流通道时，弹性块17的第 二连接片19将抵住热流通道的内壁，使旋流块9固定在热流通道内。

实施例2：

本实施例2与实施例1的不同之处在于，本实施例2中，如图8所示，壳体10上安装有 两个弹性块17，两弹性块17分别设置在壳体10同一直径线的相对两端。

实施例3：

本实施例3与实施例1的不同之处在于，本实施例3中，如图9、10所示，热液通道由 中央进液通道22以及设置在中央进液通道22两侧的旁侧回液通道23构成。中央进液通道 22和旁侧回液通道23沿版辊管壁1的纵向平行地设置在版辊管壁1内，两者互相连通。

本实施例3中，一侧的旁侧回液通道23有3条，两侧合共有6条。越远离中央热液通 道23的旁侧回液通道23的内径越小。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专 利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。