CN105269930B - 一种全息模压版辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全息模压版辊，包括左塞头、右塞头和版辊管壁；版辊管壁内设有热液通道，热液通道通过热液接驳通道连通至热液源；特别的，版辊管壁内还设有冷液通道，冷液通道通过冷液接驳通道连通至冷液源；该冷液通道至少包括第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道；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、第一回液通道、第二进液通道和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，且第一进液通道和第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道分别设置在热液通道的两侧。本发明具有热油和冷油用量少，生产过程中薄膜变形小、平整度好等优点。

Description

一种全息模压版辊

技术领域

本发明涉及全息压印机用模压版辊领域，尤其是涉及一种全息模压版辊。

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和冷油用油量少、结构合理、模压效果好的模压版辊。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全息模压版辊，包括左塞头、右塞头和版辊管壁；版辊管壁内设有热液通道，热液通道通过热液接驳通道连通至热液源；特别的，版辊管壁内还设有冷液通道，冷液通道通过冷液接驳通道连通至冷液源；该冷液通道至少包括第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道；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、第一回液通道、第二进液通道和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，且第一进液通道和第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道分别设置在热液通道的两侧。

本发明的原理如下：

热液通道连通至热液源，流经热液通道的热液可以对热液通道附近的版辊管壁进行加热和保温，使该处所对应的版辊管壁的外表面可以模压出全息图案。而作为冷液通道的第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道通过冷液接驳通道连通至冷液源，流经冷液通道的冷液可以对冷液通道附近的版辊管壁进行冷却和保温，使该处所对应的版辊管壁的外表面不能模压出全息图案。本模压版辊将热量供应至靠近版辊管壁外表面的位置，而冷油则流经位于热液通道附近的冷液通道，冷却版辊管壁，大大减少了热油和冷油的用量。

为提供热油与版辊管壁的对流换热效果，热液通道内可设有沿热液通道纵向布置的导流块；该导流块包括两个连接环，两个连接环之间至少设有两个沿热液通道纵向布置的引导块；两个引导块相对连接环的中心对称分布，且两引导块靠近连接环中心的一侧形成用于引导热液流向的导流面；该导流面由若干个具有不同曲率半径R的曲面以角度θ逆向相切串联而成。

在热液通道内设置导流块，导流面与热液通道相配合，可使热液通道形成具有弧线结构的流体通道。热液在流体通道内流动，呈弧线结构的流体通道可以使流体在横断面上产生二个或四个二次流涡旋，而热液在不同旋转方向的流体通道流动产生的不同方向的离心力使二次流涡旋中心在流体通道横断面上的位置发生周期性移动，从而对热液的流体边界层进行扰动和破坏，强化了热液通道内热液与版辊管壁的对流换热；同时，因对热流通道内不同流体截面的扭曲和拉伸，使得热液的流体界面的面积沿热液流经的曲环数目呈指数级增长，造成无序流体混合状态，从而促进热液形成紊流状态。导流块与热液通道之间可留有缝隙，使热液在两条流体通道之间流动，但热液会始终在由导流块与热液通道形成的落体通道内流动，并产生多个二次流涡旋，强化与版辊管壁的对流换热效果。

在热液通道内设置导流块，会对影响热液通道的通道直径。为减少导流块对在热液通道内流通的热流流量的影响，导流块内可设有第一过液孔，该第一过液孔沿导流块的纵向贯穿整个导流块。因而，热液除在两引导块之间的流体通道内流动外，还可经过液孔通过导流块，并在导流块内形成二次流涡旋，进一步扰动热液通道内的热液。此外，导流块上还可以设有第二过液孔，该第二过液孔沿导流块的横向贯穿整个导流块。通过第二过液孔，导流块内和导流块外(即两引导块之间的流体通道内)的热液可相互流通，使热液通道内的热液混合更彻底。

为使导流块可快速安装，沿连接环的周向，连接环上可设有若干个弹性块，该弹性块包括依次连接的第一连接片、第二连接片和第三连接片，该第二连接片呈弧形结构；第一连接片和第三连接片上还形成有用于扣合连接环的扣合凹位。弹性块通过扣合凹位固定在连接环上。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，将导流块装入热液通道后，弹性块的第二连接片将抵住热液通道的内壁，使导流块固定在热液通道内。为保证导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。

为提高冷油与版辊管壁的对流换热效果，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内可分别设有导流块；设置在冷液通道内的导流块与设置在热液通道内的导流块的结构相同。

冷液通道还可包括相互连通的第三进液通道和第三回液通道，第三进液通道和第三回液通道沿版辊管壁的纵向平行地设置在版辊管壁内。第三进液通道和第三回液通道内也可以设置导流块，设置在第三进液通道和第三回液通道内的导流块的结构与第一进液通道、第一回液通道内的导流块的结构相同。安装在模压版辊上全息样板的缝隙则可调整至靠近第三进液通道和第三回液通道的位置，从而保证全息样板的缝隙不会受热。

本发明采用局部加热而非现有技术所采用的整体加热，导流块与热液通道相配合形成具有弧线结构的流体通道，利用流体在弧线通道流动产生的离心力对流体进行扰动形成二次流动涡旋，不同旋转方向的弧线流道使的二次涡旋在流道内位置发生周期性震荡，涡流震荡对内部流体的边界层进行扰动，从而达到强化传热的目的，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中模压版辊的结构示意图；

图4是本发明实施例1中导流块的示意图；

图5是本发明实施例1中导流块的横截面示意图；

图6是本发明实施例1中连接环与弹性块的连接示意图；

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中模压版辊的结构示意图。

附图标记说明：1-版辊管壁；2-热液进液通道；3-热液回液通道；4-导流块；5-连接环；6-第一引导块；7-第二引导块；8-导流面；9-第一圆弧；10-第二圆弧；11-第三圆弧；12-第四圆弧；13-第一过液孔；14-第二过液孔；15-弹性块；16-第一连接片；17-第二连接片；18-第三连接片；19-扣合凹位；20-第一进液通道；21-第一回液通道；22-第二进液通道；23-第二回液通道；24-第三进液通道；25-第三回液通道。

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：

如图所示的模压版辊，模压版辊的版辊管壁1内设有热液通道，该热液通道由相互连通的热液进液通道2和热液回液通道3构成，热液进液通道2和热液回液通道3均沿版辊管壁1的纵向平行地设置在版辊管壁1内。本领域技术人员也可以利用现有技术通过热液接驳通道将热液进液通道2和热液回液通道3连通至冷液源，实现冷液在热液进液通道2和热液回液通道3内的循环。

热液进液通道2和热液回液通道3内还分别设有一导流块4，该导流块4由两个连接环5构成，两个连接环5之间设有两个沿热液通道纵向布置的引导块，即第一引导块6和第二引导块7。第一引导块6和第二引导块7相对连接环5的中心对称分布，且第一引导块6和第二引导块7靠近连接环5中心的一侧形成用于引导热液流向的导流面8。如图所示，本实施例1中，形成于第一引导块6上的导流面8由曲率半径为R的第一圆弧9和曲率半径为6R的第二圆弧10以角度θ＝180°逆向相切串联而成，形成于第二引导块7上的导流面8有曲率半径为4R的第三圆弧11和曲率半径为3R的第四圆弧12以角度θ＝180°逆向相切串联而成。因而，在第一引导块6和第二引导块7之间即形成呈曲环结构的流体通道。

如图所示，本实施例1中，导流块4内设有第一过液孔13。该第一过液孔13沿导流块4的纵向贯穿整个导流块4，从而使导流块4内形成具有薄壁结构的通道，保证热液在热液通道内的流量。此外，导流块4上还设有若干个第二过液孔14。这些第二过液孔14沿导流块4的横向布置，并贯穿整个导流块4，从而使在导流块4内流动和在导流块4外流动的热液能相互流通。

沿连接环10的周向，连接环10上设有一个弹性块15，该弹性块15包括依次连接的第一连接片16、第二连接片17和第三连接片18，该第二连接片17呈弧形结构；第一连接片16和第三连接片18上还形成有用于扣合连接环10的扣合凹位19。弹性块15通过扣合凹位19固定在连接环10上。第一连接片16、第二连接片17和第三连接片18依次相连后具有一定的弹性，将导流块9装入热液通道后，弹性块15的第二连接片17将抵住热液通道的内壁，使导流块9固定在热液通道内。

通过导流面，导流块即分别将热液进液通道2和热液回液通道3分隔成两条具有弧线结构的流体通道。热液从热液接驳通道进入热液进液通道2内，在不同旋转方向的弧形通道内流动，随即产生不同方向的离心力使二次流涡旋中心在热液进液通道2和热液回液通道3横断面上的位置发生周期性移动，从而对流体边界层进行扰动和破环，强化了热液通道内热液与版辊管壁1的对流换热；同时，因对热液通道内不同流体界面的扭曲和拉伸，使得流体界面面积沿流体流经的曲环数目成指数级数地增长，造成无序流体混合状态从而促进热液呈现紊流状态。

如图所示，版辊管壁1内还设有冷液通道，该冷液通道由第一进液通道20、第一回液通道21、第二进液通道22和第二回液通道23组成；第一进液通道20和第一回液通道21连通，第二进液通道22和第二回液通道23连通；第一进液通道20、第一回液通道21、第二进液通道22和第二回液通道23沿版辊管壁1的纵向平行地设置在版辊管壁1内，且第一进液通道20和第一回液通道21与第二进液通道22和第二回液通道23相对热液通道对称分布。本领域技术人员可利用现有技术制得设置在塞头内的冷液接驳通道，或设置在塞头外的冷液接驳通道，使得第一进液通道20和第二进液通道22经冷液接驳通道连通至冷液源的输出端，以及使得第一回液通道21和第二回液通道23经另一路冷液接驳通道连通至冷液源的输入端，实现冷液在冷液通道中的循环。

与热液通道中的结构相同，本实施例1中，冷液通道的各通道内也设置有导流块，该导流块的结构与设置在热液通道内的导流块的结构相同。通过导流块，在冷液通道内流动的冷液与版辊管壁1之间的对流换热得到了强化，有效减少了冷液的用量。

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，如图所示，冷液通道还包括相互连通的第三进液通道24和第三回液通道25，该第三进液通道24和第三回液通道25沿版辊管壁1的纵向平行地设置在版辊管壁1内。第三进液通道24和第三回液通道25内也设置有导流块，设置在第三进液通道24和第三回液通道25内的导流块的结构与第一进液通道20、第一回液通道21内的导流块的结构相同。安装在模压版辊上全息样板的缝隙则调整至靠近第三进液通道24和第三回液通道25的位置，从而保证全息样板的缝隙不会受热。

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。

Claims (7)

1.一种全息模压版辊，包括左塞头、右塞头和版辊管壁；版辊管壁内设有热液通道，热液通道通过热液接驳通道连通至热液源；其特征是：所述版辊管壁内还设有冷液通道，冷液通道通过冷液接驳通道连通至冷液源；所述冷液通道至少包括第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道；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；所述第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道沿版辊管壁的纵向平行地设置在版辊管壁内，且第一进液通道和第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道分别设置在热液通道的两侧；所述热液通道内设有沿热液通道纵向布置的导流块；所述导流块包括两个连接环，两个连接环之间至少设有两个沿热液通道纵向布置的引导块；两个所述引导块相对连接环的中心对称分布，且两所述引导块靠近连接环中心的一侧形成用于引导热液流向的导流面；所述导流面由若干个具有不同曲率半径R的曲面以角度θ逆向相切串联而成。

2.根据权利要求1所述的全息模压版辊，其特征是：所述导流块内设有第一过液孔；所述第一过液孔沿导流块的纵向贯穿整个导流块。

3.根据权利要求1所述的全息模压版辊，其特征是：所述导流块上设有第二过液孔；所述第二过液孔沿导流块的横向贯穿整个导流块。

4.根据权利要求1所述的全息模压版辊，其特征是：沿连接环的周向，所述连接环上设有若干个弹性块；所述弹性块包括依次连接的第一连接片、第二连接片和第三连接片；所述第二连接片呈弧形结构；所述第一连接片和第三连接片上还形成有用于扣合连接环的扣合凹位。

5.根据权利要求4所述的全息模压版辊，其特征是：所述弹性块的数量大于或等于一个。

6.根据权利要求1所述的全息模压版辊，其特征是：所述第一进液通道、第一回液通道、第二进液通道和第二回液通道内分别设有导流块。

7.根据权利要求1所述的全息模压版辊，其特征是：所述冷液通道还包括相互连通的第三进液通道和第三回液通道；所述第三进液通道和第三回液通道沿版辊管壁的纵向平行地设置在版辊管壁内。