聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的制作方法

本实用新型涉及化纤机械领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置。

背景技术：

聚四氟乙烯是一种耐腐蚀、耐高温的优良密封材料，可用于水管、腐蚀性流体输送管材、蒸汽管路接头的密封材料。由于其无毒、无味、优良的密封性、绝缘性、耐腐性，被广泛应用于水处理、天然气、化工、塑料、电子工程等领域。聚四氟乙烯薄膜的核心加工工艺是挤出-压延-拉伸-烧结。

现有技术中采用的拉伸工艺多采用加热辊和平面加热器拉伸，由于加热段采用加热辊拉伸，加热段需要弯曲变形拉伸，因此会引起拉伸中热棍的摩擦阻力，且加热段偏短，往往存在拉伸不足和拉伸中结晶不均匀，直接影响聚四氟乙烯纤维拉伸后的强度，无法满足某些生产某些产品的使用需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置，以解决提高聚四氟乙烯纤维拉伸的充分性和拉伸强度的技术问题。

本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置是这样实现的：

一种聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置，包括：依次设置的进料机构、一级加热机构、张紧机构、一级拉伸机构、二级加热机构、二级拉伸机构，以及收卷机构；其中

所述进料机构包括支架和设于所述支架上的用于放置聚四氟乙烯基带的放卷轴；所述一级加热机构包括卧式加热腔和设置在卧式加热腔内的导向辊区段和延展辊区段；所述一级拉伸机构和二级拉伸机构均包括若干个拉伸辊；

所述二级加热机构采用圆柱状的立式加热筒；所述立式加热筒沿着该立式加热筒的轴向线设有三个加热单元；三个所述加热单元的加热温度由立式加热筒的顶部至底部依次降低以形成上部高温区、中部中温区和下部底温区；

所述张紧机构包括张紧架、转动安装在所述张紧架上的张紧臂，以及分别安装在所述张紧臂两端上的前张紧辊和后张紧辊，聚四氟乙烯基带绕设在前张紧辊下方并绕设在后张紧辊的上方；

所述收卷机构包括收卷架和转动安装在所述收卷架上用于收卷轴。

在本实用新型较佳的实施例中，所述张紧臂与所述张紧架之间设有张紧弹簧。

在本实用新型较佳的实施例中，所述导向辊区段包括五个导向辊；五个所述导向辊按上二下三以折线方式分布；

所述延展辊区段包括五个延展辊；五个所述延展辊按上三下二以蛇形方式分布；以及

所述一级拉伸机构和二级拉伸机构均包括三个拉伸辊；在每相邻的两个拉伸辊之间形成适于物料通过的间隙；

三个所述拉伸辊形成的截面为三角形。

在本实用新型较佳的实施例中，所述导向辊区段的位于上方的两个导向辊的中心轴处于同一水平线；该导向辊区段的位于下方的三个导向辊的中心轴处于同一水平线；

所述导向辊区的每纵向相邻的一上一下的两个导向辊呈相切的位置关系；

所述延展辊区段的位于上方的三个延展辊的中心轴位于同一水平线；该延展辊区段的位于下方的两个延展辊的中心轴处于同一水平线；所述延展辊区段的每相邻的两个延展辊呈相切的位置关系，且在每相邻的两个延展辊之间形成适于物料通过的间隙；以及

三个所述拉伸辊中位于下方的两个拉伸辊的中心轴处于同一水平线上，且每相邻的两个拉伸辊之间呈相切的关系。

在本实用新型较佳的实施例中，所述卧式加热腔包括呈水平设置的筒状的壳体、在壳体内腔设置的与该壳体同轴分布的加热层、在加热层的外壁盘绕的换热管，以及在加热层的内部安装的与加热层同轴的均热板；

所述均热板的内部形成加热区域。

在本实用新型较佳的实施例中，在所述一级加热机构与张紧机构之间设有一适于传导物料的传导辊；以及

在二级加热机构与二级拉伸机构之间设置的一引导辊。

在本实用新型较佳的实施例中，聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置还包括设于所述二级拉伸机构与收卷机构之间设置的冷却辊；

所述冷却辊包括导辊；该导辊的内部设有空腔；

所述空腔内依次设有多个环形的冷却管，冷却管与导辊共轴线；

冷却管的外壁与导辊的内壁紧密贴合；以及

冷却管的管壁上设有进水口和出水口，进水口和出水口对称设置，空腔内设有与导辊共轴线的进水管和出水管；

进水口与进水管之间连通有第一连接管；出水口与出水管之间连通有第二连接管。

在本实用新型较佳的实施例中，所述立式加热筒包括由内至外依次同心设置的筒本体、保温体和隔热体；筒本体的内壁上一体阵列式设置有多道内翅片；所述内翅片沿着筒本体的轴向延伸分布；以及

所述筒本体与保温体之间形成加热腔；所述筒本体具有一中空内腔；

所述立式加热筒的顶部和底部分别设有一保温板用于连接筒本体、保温体和隔热体；所述保温板上开设有以加热筒体轴线为中心的适于物料穿过的开槽。

在本实用新型较佳的实施例中，所述内翅片均朝向所述筒本体的轴心设置；所述内翅片远离筒本体内壁的端部与所述筒本体的轴心时间留有间距；

所述内翅片采用发泡金属材料制成；且所述内翅片的发泡孔与所述筒本体的内腔连通。

在本实用新型较佳的实施例中，所述加热单元包括设于所述筒本体的外侧壁上呈连续布置的加热盘管；

所述加热盘管通过导线与外部温控器相连。

采用了上述技术方案，本实用新型具有一下的有益效果：本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置，通过在卧式加热腔中依次设置的导向辊区段和延展辊区段，使得延展辊区段可在一级拉伸机构之前对于物料(聚四氟乙烯)进行预先的小幅度的拉伸，这样的小幅度拉伸，即可以防止后续的以及拉伸机构可能造成的物料(聚四氟乙烯)拉断的情况，而且小幅度的拉伸可以提高拉伸的倍率，从而提高物料(聚四氟乙烯)经过本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置后整体拉伸的充分性。张紧机构的设置又使得在一级拉伸机构之前形成对于物料足够的张紧力，使得物料在经过一级拉伸机构时，可以拉伸得更加充分。

聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置设置了两级加热机构和两级拉伸机构，提高了物料(聚四氟乙烯)拉伸的充分性，而且相对于同一个拉伸标准而言，分级的拉伸强度的设置可以避免一级的拉伸强度设置而言，可以避免一级拉伸的高强度下可能出现的物料撕裂的问题，即使得物料在分级的拉伸下提高物料拉伸的均匀性和稳定性。

进一步的，通过圆柱状的立式加热筒便于物料(聚四氟乙烯)在自由落体的进程中进行加温。自由落体的垂直式加热的方式在加热物料(聚四氟乙烯)的过程中不会造成物料(聚四氟乙烯)的弯曲变形拉伸。另一方面，立式加热筒可以有效降低聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置整体的占地面积，这样的设计，使得可以加长立式加热筒的纵向长度，相比卧式的加热筒，可以更有效地利用车间的空间，即加长加热段的高度，使得物料(聚四氟乙烯)拉伸充分，提高物料(聚四氟乙烯)拉伸后的强度。而在立式加热筒设置的内翅片，可以提高筒本体的换热效率。

再进一步的，通过在立式加热筒设置的三个加热单元，控制三个加热单元的不同的加热温度，可是实现对于物料(聚四氟乙烯)的梯度温度地加温，有效满足物料(聚四氟乙烯)不同的加温需求。

又进一步的，通过在卧式加热腔中设置的均热板，可以使得通过该卧式加热腔中的物流受热更加均匀，防止物料(聚四氟乙烯)在加热过程中由于局部温度过高可能出现的物料(聚四氟乙烯)结块的问题。

附图说明

图1为本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的结构示意图；

图2为本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的立式加热筒的的结构示意图；

图3为本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的卧式加热腔的结构示意图；

图4为本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的筒本体的俯视结构示意图；

图5为本实用新型的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置的冷却辊的结构示意图。

图中：筒本体201、保温体202、隔热体204、加热腔205、保温板206、开槽207、加热盘管209、空隙210、内翅片212、支架301、放卷轴302、卧式加热腔303、导向辊305、延展辊306、拉伸辊307、壳体401、换热管402、均热板403、石墨层404、变频感应圈406、引导辊500、传导辊600、收卷架701、收卷轴703、张紧架801、张紧臂802、前张紧辊803、后张紧辊804、张紧弹簧805、冷却辊1000、第二连接管1001、出水管1002、导辊1003、进水管1004、环形冷却管1005、第一连接管1006、第一轴承1007、第一法兰1008、第二法兰1009、第二轴承1010。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

请参阅图1至图4所示，本实施例提供了一种聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置，包括：依次设置的进料机构、一级加热机构、张紧机构、一级拉伸机构、二级加热机构、二级拉伸机构，以及收卷机构。

进料机构包括支架301和设于支架301上的用于放置聚四氟乙烯基带的放卷轴302；收卷机构包括收卷架701和转动安装在收卷架701上用于收卷轴703。

一级加热机构包括卧式加热腔303和设置在卧式加热腔303内的导向辊区段和延展辊区段；一级拉伸机构和二级拉伸机构均包括若干个拉伸辊307。

二级加热机构采用圆柱状的立式加热筒。立式加热筒沿着该立式加热筒的轴向线设有三个加热单元；为了实现当物料进入本实施例的立式加热筒后，实现对于物料在自由落体过程中的分段式加温，三个加热单元的加热温度由立式加热筒的顶部至底部依次降低。

张紧机构包括张紧架801、转动安装在张紧架801上的张紧臂802，以及分别安装在张紧臂802两端上的前张紧辊803和后张紧辊804，聚四氟乙烯基带绕设在前张紧辊803下方并绕设在后张紧辊804的上方。张紧臂802与张紧架801之间设有张紧弹簧805。

具体的，导向辊区段包括五个导向辊305；五个导向辊305按上二下三以折线方式分布。具体的，位于上方的两个导向辊305的中心轴位于同一水平线上，同理，位于下方的三个导向辊305的中心轴位于同一水平线上，且每纵向相邻的一上一下的两个导向辊305呈相切的位置关系。物料经由下左的导向辊305的底部绕至左上的导向辊305的顶部，再有左上的导向辊305的顶部绕出至下中的导向辊305的底部，而后由下中的导向辊305的底部绕至右上的导向辊305的顶部，最后由右上的导向辊305的顶部绕出至下右的导向辊305的底部，从下右的导向辊305输出卧式加热腔303。

延展辊区段包括五个延展辊306；五个延展辊306按上三下二以蛇形方式分布。延展辊区段的位于上方的三个延展辊306的中心轴位于同一水平线；该延展辊区段的位于下方的两个延展辊306的中心轴处于同一水平线；延展辊区段的每相邻的两个延展辊306呈相切的位置关系，且在每相邻的两个延展辊306之间形成适于物料通过的间隙。延展辊306由延展驱动轴驱动以转动，通过控制延展辊306的转动力和转动速度，而相切的关系使得每相邻的两个延展辊306之间形成对于物料一定的碾展力，即实现延展辊区段对于物料的预拉伸作用。具体的，物料从上左的延展辊306的顶部绕至上左的延展辊306与下左的延展辊306相切的面后绕至的下左的延展辊306的底部，再由下左的延展辊306与上中的延展辊306相切的面绕至上中的延展辊306的底部，然后由上中的延展辊306经过上中的延展辊306与下右的延展辊306相切的面绕至下右的延展辊306的底部，而后，再由下右的延展辊306经下右的延展辊306与上右的延展辊306的相切面绕过上右的延展辊的底部绕至上中的延展辊306与上右的延展辊306的相切面后最终从上右的延展辊306的顶部绕出。由于物料在每相邻的两个延展辊306的相切面中绕行的过程中，实现对于物料的预拉伸效果。

与下左的拉伸辊307相切的面上，由下右的拉伸辊307与下左的拉伸辊307相切的面最后送出。

一级拉伸机构包括若三个拉伸辊307；在每相邻的两个拉伸辊307之间形成适于物料通过的间隙；三个拉伸辊307形成的截面为三角形。拉伸辊307由拉伸轴驱动以转动。三个拉伸辊307彼此之间形成相切的关系，相切的关系使得每相邻的两个拉伸辊307之间形成对于物料的碾展力。位于下方的两个拉伸辊307的中心轴位于同一水平线上，物料从下左的拉伸辊307的底部绕至顶部的拉伸辊307的顶部，再由顶部的拉伸辊307的顶部绕至下右的拉伸辊307与下左的拉伸辊307相切的面上，由下右的拉伸辊307与下左的拉伸辊307相切的面最后送出。

卧式加热腔303包括呈水平设置的筒状的壳体401、在壳体401内腔设置的与该壳体401同轴分布的加热层、在加热层的外壁盘绕的换热管402，以及在加热层的内部安装的与加热层同轴的均热板403；均热板403的内部形成加热区域。在壳体401横向的两端分别设有物料入口和物料出口。

可选的，所述加热层采用例如但不限于石墨层404，所述石墨层404中设有变频感应圈406。变频感应圈406通过交变电流后在石墨层404中产生交变的磁场，进而产生涡流发热，达到加热物料的目的。而换热管402中通过待加热的液体，可将加热层产生的多余热量回收。

为了使得物料在一级加热机构与张紧机构之间传导顺利，在一级加热机构与张紧机构之间设有一适于传导物料的传导辊600。为了使得从立式加热筒中伸出的物料顺利引导至二级拉伸机构，本实施例的聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置还包括在二级加热机构与二级拉伸机构之间设置的一引导辊500。

为了使得物料在二级拉伸后进行及时的冷却，方便后续的收卷机构进行收卷，聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置还包括在二级拉伸机构与收卷机构之间设置的冷却辊1000。

请参阅图5所示，具体的，本实施例的冷却辊1000包括一导辊1003、该导辊的内部设有空腔，导辊1003的左端连接有第一法兰1008、该导辊1003的右端连接有第二法兰1009，第一法兰1008上固定设置有第一轴承1007，第二法兰1009上固定有第二轴承1010。空腔内依次设有16个环形的冷却管1005，冷却管1005和导辊1003共轴线，冷却管1005的外壁和导辊1003的内壁金币贴合，冷却管1005的管壁上设有进水口和出水口，进水口和出水口对称设置，空腔内设有与导辊1003共轴线的进水管10044和出水管1002。在冷却管1005的表面设置耐磨层，在出水管1002的表面设置隔热层，进水口和进水管1004之间连通第一连接管1006，在出水口和出水管1002之间连通有第二连接管1001。进水管1004和第一轴承1007转动连接，出水管1002和第二轴承1010转动连接。多个环形冷却管1005分别对其余导辊1003内壁贴合的区域进行降温，导辊1003的冷却均匀，利于物料冷却成型。

在上述对于物料进行冷却的过程中，物料经过导辊1003进行冷却定型时，物料的热量传递到导辊1003上，进水管1004内的水通过第一连接管1006和进水口流入到环形冷却管1005内，环形冷却管1005的外壁和导辊1003的内壁紧密贴合，1003上的热量传递到冷却水中，冷却水吸收热量后通过出水口和第二连接管1001后流入到出水管1002，这样在水的循环过程中，多个环形冷却管1005对导辊1002进行降温。又因为进水口和出水口的对称设置，水通过进水口流入到环形冷却管1005，再从出水口流出，通过使得进水口和出水口的对称设置，水在环形冷却管1005中的冷却路径最大，可以对整个环形冷却管1005进行冷却，利于导辊1003的降温，而且，在降温的过程中，进水管1004和出水管1002相互独立，使得导辊1003的表面冷却均匀，利于物料的成型。在后期的维护中，通过拆卸导辊1003两端的法兰，便可以将环形冷却管1005取出，维护便捷。

具体的，本实施例的立式加热筒包括由内至外依次同心设置的筒本体201、保温体202和隔热体204；筒本体201的内壁上一体阵列式设置有多道内翅片212；内翅片212沿着筒本体201的轴向延伸分布。

筒本体201与保温体202之间形成加热腔205；筒本体201具有一中空内腔；立式加热筒的顶部和底部分别设有一保温板206用于连接筒本体201、保温体202和隔热体204；保温板206上开设有以加热筒体轴线为中心的适于物料穿过的开槽207。

内翅片212均朝向筒本体201的轴心设置；内翅片212远离筒本体201内壁的端部与筒本体201的轴心时间留有间距；内翅片212采用发泡金属材料制成；且内翅片212的发泡孔与筒本体201的内腔连通。此处的内翅片212发泡采用金属材料制成，发泡材料的内翅片212重量轻，而且，内翅片212的发泡孔与筒本体201的内腔的气流连通，可以提高加热单元整体对于物料进行加热时候的换热效率。

加热单元包括设于筒本体201的外侧壁上呈连续布置的加热盘管209；加热盘管209通过导线与外部温控器相连。

本实施例中的，物料为聚四氟乙烯，针对聚四氟乙烯设计的三个加热单元的温度具体设置为，由立式加热筒的顶部至底部依次设置为：380～395℃；360～380℃；320～360℃。

为了使得不同加热单元之间形成间隔，减少不同加热单元之间的热传递，由立式加热筒的顶部至底部方向在相邻的两个加热单元之间留有空隙210。由于不同的加热单元的温度时沿着物料下降的轨迹不断下降的，因此，设置的间隙区域不会因为间隙区域没有加热功能对物料造成影响，因为物料在经过高温区域向低温区域下降的过程中，物料还会有自带的余热。

为了避免三个加热单元之间的热传递，使得三个加热单元的温差明显，筒本体201包括分别对应三个加热单元的导热体，以及由立式加热筒的顶部至底部方向在相邻的两个导热体之间的隔热段。

为了智能化控制各个加热单元的温度，还可在筒本体201的内壁上对应各个加热单元设置与外部的温控器相连的温度传感器。

本实用新型的一种聚四氟乙烯高效超拉伸加工装置具体的实施方式为：聚四氟乙烯基带由进料机构进入加热腔205，在加热腔205中的导向辊区段进行加热后，由延展辊区段进行一定程度的预拉伸，在经过预拉伸后经张紧机构实现物料的张紧，由张紧机构张紧后输送至一级拉伸机构进行第一级拉伸，经过一级拉伸后，进入二级加热机构的立式加热筒进行二级加热，在该加热过程设置了梯度的温度，使得聚四氟乙烯在立式加热筒中逐渐经历并适应不断降温的过程，避免聚四氟乙烯在猛然从立式加热筒的高温环境出来至外部环境因为温差悬殊过大的问题造成物料的收缩的问题，从而影响到最终的拉伸强度和拉伸质量。由二级加热机构的加热后，在二级拉伸机构出进行第二级的拉伸，实现对于聚四氟乙烯的进一步拉伸。再由冷却辊进行物料二级拉伸后的冷却定型，最后由收卷机构进行收卷整理。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。