凹版印刷機(jī)節(jié)能減排的風(fēng)嘴及烘箱技術(shù)研究

高艷飛

包裝印刷設(shè)備制造業(yè)在內(nèi)的印刷業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，2010年中國印刷機(jī)械市場需求量超過400億元，國產(chǎn)印刷機(jī)需求量將超過200億元，占到市場總?cè)萘康囊话搿V東省是全國印刷大省，在印刷行業(yè)內(nèi)素有“全國印刷看廣東”的俗語，擁有一大批產(chǎn)值過億的印刷企業(yè)。然而，在我國印刷產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，越來越多的人關(guān)注到印刷工業(yè)對環(huán)境的友好程度。就印刷行業(yè)來講，我們對減輕環(huán)境壓力、降低能源污染有著巨大的社會責(zé)任。由于印刷業(yè)的快速發(fā)展，印刷中使用的許多耗材如紙張、印版、潤版液、油墨、橡皮布等及相關(guān)材料的廢棄物不斷增加，加速了自然資源的消耗和對自然生態(tài)的破壞，如紙張的大量使用，造成森林資源的過度砍伐；油墨中的有機(jī)揮發(fā)物（VOCs）和酒精潤版液中的異丙醇污染空氣，對動植物生存產(chǎn)生負(fù)面影響；印刷機(jī)、空壓機(jī)的噪聲對人體和環(huán)境造成污染等。因此，發(fā)展低碳印刷勢在必行。低碳印刷涉及很多方面，而提高印刷機(jī)的性能、降低能耗等在其中具有關(guān)鍵作用。

由于像印刷這樣的工業(yè)生產(chǎn)過程中減少二氧化碳排放量的壓力不斷加大以及能源價(jià)格不斷攀升，市場上要求獲得更加精確的印刷機(jī)能耗數(shù)據(jù)的呼聲日益高漲。對于用戶來講，印刷機(jī)在工作過程中實(shí)際所消耗的能量，遠(yuǎn)比說明書上的最高額定功率要來得有意義的多，我們需要將印刷機(jī)的最大價(jià)值量化，這也正是市場所需要的。

同時(shí)，為了最終達(dá)到對包裝印刷設(shè)備節(jié)能減排的目的，對設(shè)備進(jìn)行能量審計(jì)，獲得更大的透明度并且作為識別能量損失的一種方法和改進(jìn)的潛力，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，使其提高能源利用率，是行之有效的途徑。

所以，通過對設(shè)備進(jìn)行電參數(shù)、熱參數(shù)、耗材為對象的能量審計(jì)，進(jìn)而識別能量損失、優(yōu)化設(shè)備、節(jié)能減排，對于順應(yīng)市場形勢，加快我國在包裝印刷設(shè)備上實(shí)現(xiàn)碳中和、減少碳足跡有著重要意義。

凹版印刷機(jī)是包裝印刷的基礎(chǔ)設(shè)備，凹版印刷在印刷生產(chǎn)中占有重要地位，主要包括各類包裝用紙、塑料薄膜等軟包裝材料的印刷，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、煙草等行業(yè)。近年來，隨著凹版印刷設(shè)備印刷速度的不斷提高，使得烘干效率成為限制設(shè)備發(fā)展的重要因素之一。當(dāng)前烘干過程中的能耗高，大大提高了生產(chǎn)成本，并嚴(yán)重消耗了能源，設(shè)計(jì)高效率的熱風(fēng)烘干系統(tǒng)是當(dāng)前凹版印刷機(jī)械亟待解決的問題之一。

解決方案：

凹版印刷熱風(fēng)干燥的主要過程包括：首先，將空氣通過加熱器加熱；其次，通過風(fēng)機(jī)將加熱后的空氣吹到烘箱中；最后，通過風(fēng)嘴將氣體吹到承印材料表面。通過熱風(fēng)烘干的流程可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)嘴的結(jié)構(gòu)以及排列分布方式?jīng)Q定了熱風(fēng)最終與材料接觸的狀態(tài)，對熱風(fēng)的速度和分布都產(chǎn)生了重要影響，現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)嘴及烘箱結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致干燥效率低、能耗高，不能滿足行業(yè)的需求。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提出了一種能提高干燥效率及干燥質(zhì)量、降低能耗的凹印機(jī)的熱風(fēng)烘干專用風(fēng)嘴及采用該風(fēng)嘴的烘箱。解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：凹印機(jī)的熱風(fēng)烘干專用風(fēng)嘴，包括風(fēng)嘴箱體，風(fēng)嘴箱體的端部設(shè)置有風(fēng)嘴進(jìn)風(fēng)口；風(fēng)嘴箱體內(nèi)設(shè)置有沿其長度方向?qū)ΨQ排列的左導(dǎo)流面和右導(dǎo)流面，左導(dǎo)流面和右導(dǎo)流面的一側(cè)分別與箱體的左右內(nèi)壁連接，另一側(cè)分別連接有對稱的左出風(fēng)面和右出風(fēng)面，左出風(fēng)面和右出風(fēng)面為平行的平面；左出風(fēng)面和右出風(fēng)面的自由側(cè)分別連接有對稱的左平臺區(qū)域和右平臺區(qū)域，左平臺區(qū)域和右平臺區(qū)域分別與左出風(fēng)面和右出風(fēng)面構(gòu)成的夾角為直角；左平臺區(qū)域和右平臺區(qū)域的自由側(cè)分別連接有對稱的左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域，左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域?yàn)樯蟼?cè)向內(nèi)傾斜的斜面；左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域的自由側(cè)與風(fēng)嘴箱體的左右外側(cè)壁連接，左出風(fēng)面和右出風(fēng)面之間的縫隙形成風(fēng)嘴出風(fēng)口。風(fēng)嘴出風(fēng)口的寬度為2mm。左平臺區(qū)域與左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域、右平臺區(qū)域與右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域構(gòu)成的夾角為125°～135°。

采用上述風(fēng)嘴的烘箱，該烘箱包括空氣加熱裝置、風(fēng)機(jī)、輸風(fēng)管道、烘箱箱體和通過烘箱調(diào)節(jié)架安裝在所述烘箱箱體上的導(dǎo)向輥支架，烘箱箱體內(nèi)通過調(diào)節(jié)座安裝有若干平行排列的風(fēng)嘴，空氣加熱裝置與風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口連接，輸風(fēng)管道的進(jìn)風(fēng)口與風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口連接，輸風(fēng)管道設(shè)置有與風(fēng)嘴對應(yīng)的輸風(fēng)支管，輸風(fēng)支管的出風(fēng)口與風(fēng)嘴的風(fēng)嘴進(jìn)風(fēng)口連接，導(dǎo)向輥支架上安裝有若干用于承載承印物的導(dǎo)向輥，導(dǎo)向輥的軸心與風(fēng)嘴的出風(fēng)口平行，風(fēng)嘴的出風(fēng)方向朝向承印物。導(dǎo)向輥呈弧形排列，風(fēng)嘴也呈與導(dǎo)向輥弧度一致的弧形排列。風(fēng)嘴的出風(fēng)口與承印物之間的距離為10～15mm。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本技術(shù)進(jìn)一步說明。

如圖1所示，凹印機(jī)的熱風(fēng)烘干專用風(fēng)嘴，包括風(fēng)嘴箱體1，風(fēng)嘴箱

體1的端部設(shè)置有風(fēng)嘴進(jìn)風(fēng)口2，風(fēng)嘴箱體1內(nèi)設(shè)置有沿其長度方向?qū)ΨQ排列的左導(dǎo)流面3和右導(dǎo)流面4，左導(dǎo)流面3和右導(dǎo)流面4的一側(cè)分別與風(fēng)嘴箱體1的左右內(nèi)壁連接，另一側(cè)分別連接有對稱的左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6，左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6為平行的平面，左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6的自由側(cè)分別連接有對稱的左平臺區(qū)域7和右平臺區(qū)域8，左平臺區(qū)域7和右平臺區(qū)域8分別與左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6構(gòu)成的夾角為直角，左平臺區(qū)域7和右平臺區(qū)域8的自由側(cè)分別連接有對稱的左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10，左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10為上側(cè)向內(nèi)傾斜的斜面，左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10的自由側(cè)與風(fēng)嘴箱體1的左右外側(cè)壁連接，左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6之間的縫隙形成風(fēng)嘴出風(fēng)口11。風(fēng)嘴箱體1內(nèi)部應(yīng)當(dāng)盡量光滑，風(fēng)嘴出風(fēng)口11的寬度為2mm為宜，風(fēng)嘴的壁厚適宜為3～5mm。

單純的延長平臺區(qū)域可能會阻礙熱風(fēng)的流動，因此在左平臺區(qū)域7和右平臺區(qū)域8的外側(cè)增加左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10，以避免風(fēng)嘴箱體內(nèi)部氣壓增加所帶來的滯留現(xiàn)象。

左平臺區(qū)域7與左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9、右平臺區(qū)域8與右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10構(gòu)成的夾角為125°～135°，夾角過大或過小都不利于氣流的流動。endprint

熱風(fēng)通過風(fēng)嘴進(jìn)風(fēng)口2進(jìn)入風(fēng)嘴箱體1內(nèi)，熱風(fēng)在風(fēng)嘴箱體1內(nèi)流動，隨著氣流的不斷進(jìn)入，熱風(fēng)受左導(dǎo)流面3和右導(dǎo)流面4的導(dǎo)流作用，向中間集中，進(jìn)入到平行的左出風(fēng)面5和右出風(fēng)面6之間，從風(fēng)嘴出風(fēng)口11吹出平穩(wěn)、氣流方向一致的熱風(fēng)，熱風(fēng)到達(dá)承印物，實(shí)現(xiàn)承印物干燥的過程，由于承印物的阻擋作用，熱風(fēng)方向會發(fā)生改變，最終在承印材料和左平臺區(qū)域7、右平臺區(qū)域8之間形成渦流，使得熱風(fēng)可在此處連續(xù)運(yùn)動并稍作停頓，從而延長熱風(fēng)工作時(shí)間。之后，一部分熱風(fēng)隨著左斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域9和右斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域10逐步擴(kuò)散開來，避免氣流出現(xiàn)阻塞或回風(fēng)不暢，影響烘干效果。

如圖2所示，風(fēng)嘴的烘箱，該烘箱包括空氣加熱裝置22、風(fēng)機(jī)12、輸風(fēng)管道13、烘箱箱體20和通過烘箱調(diào)節(jié)架19安裝在所述烘箱箱體20上的導(dǎo)向輥支架17，烘箱箱體20內(nèi)通過調(diào)節(jié)座14安裝有若干平行排列

的風(fēng)嘴15，空氣加熱裝置22與風(fēng)機(jī)12的進(jìn)風(fēng)口連接，輸風(fēng)管道13的進(jìn)風(fēng)口與風(fēng)機(jī)12的出風(fēng)口連接，輸風(fēng)管道13設(shè)置有與風(fēng)嘴15對應(yīng)的輸風(fēng)支管16，輸風(fēng)支管16的出風(fēng)口與風(fēng)嘴15的風(fēng)嘴進(jìn)風(fēng)口2連接，導(dǎo)向輥支架17上安裝有若干用于承載承印物18的導(dǎo)向輥21，導(dǎo)向輥21的軸心與風(fēng)嘴15的出風(fēng)口11平行，風(fēng)嘴15的出風(fēng)方向朝向所述承印物18。

空氣加熱裝置22為電加熱器或其他方式的加熱器，空氣進(jìn)入后，在空氣加熱裝置22內(nèi)將空氣加熱，通過風(fēng)機(jī)12送入輸風(fēng)管道13，再通過輸風(fēng)支管16同時(shí)進(jìn)入風(fēng)嘴箱體中，最后從風(fēng)嘴出風(fēng)口11吹出，到達(dá)承印材料11表面，實(shí)現(xiàn)承印物干燥的過程。

導(dǎo)向輥21呈弧形排列，風(fēng)嘴15也呈與導(dǎo)向輥21弧度一致的弧形排列，弧形結(jié)構(gòu)能增大熱風(fēng)與承印物接觸面積，通過改變調(diào)節(jié)座14的厚度，可以改變風(fēng)嘴在烘箱箱體20內(nèi)的位置，從而改變風(fēng)嘴出風(fēng)口11與承印物的距離，保證烘干效果，風(fēng)嘴15的出風(fēng)口11與承印物18之間的距離為10～15mm為宜，太近或太遠(yuǎn)都會影響干燥的質(zhì)量。

通過烘箱調(diào)節(jié)架19可以改變導(dǎo)向輥支架17與烘箱箱體20之間的距離，以適應(yīng)不同承印物的烘干需求。

本技術(shù)的有益效果是：風(fēng)嘴具有導(dǎo)流面、出風(fēng)面、平臺區(qū)域和斜面導(dǎo)風(fēng)區(qū)域結(jié)構(gòu)，利用導(dǎo)流面的引導(dǎo)并吹出熱風(fēng)，在承印物與平臺區(qū)域間之間形成氣旋，能夠延長熱風(fēng)烘干時(shí)間，提高利用效率，起到優(yōu)化熱風(fēng)速度場和溫度場的作用。烘箱結(jié)構(gòu)合理，優(yōu)化烘干熱風(fēng)的速度分布和壓力分布，保證整個(gè)烘干系統(tǒng)的有效運(yùn)行，能達(dá)到更為均勻的實(shí)際烘干效果。

結(jié)論：

中國的印刷包裝機(jī)械制造業(yè)發(fā)展?jié)摿εc市場空間巨大，從我國目前的印刷涂布包裝行業(yè)市場來看，每年印刷涂布機(jī)械國內(nèi)銷售額約180億～200億元，其年平均增長速度達(dá)到15%以上。除此之外，國內(nèi)凹印設(shè)備的市場年需求量高于10億元以上，各類凹版印刷機(jī)年需求量約在500～600臺/套左右。這些都說明，本文的研究有著巨大的需求。本技術(shù)采用新結(jié)構(gòu)的風(fēng)嘴，加之烘箱的合理設(shè)置，能夠延長熱風(fēng)烘干時(shí)間，提高利用效率，起到優(yōu)化熱風(fēng)速度場、溫度場、速度分布和壓力分布作用，保證整個(gè)烘干系統(tǒng)的有效運(yùn)行，能達(dá)到更為均勻的實(shí)際烘干效果。這些都說明，本文的研究有著極強(qiáng)的技術(shù)吸引力。將本項(xiàng)目的研究成果在企業(yè)應(yīng)用推廣，將帶動中山市印刷包裝機(jī)械制造企業(yè)的全面發(fā)展，進(jìn)而鞏固廣東在我國的印刷包裝制造產(chǎn)業(yè)集群的龍頭地位，更好地發(fā)揮其示范帶頭作用，從而帶動我國近70余家具有一定技術(shù)水平的印刷包裝機(jī)械制造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步以及廣東區(qū)域相關(guān)機(jī)械加工企業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國印刷包裝制造產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)進(jìn)步。endprint