一种适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构的制作方法

本发明涉及电子束辐照技术领域，尤其是一种适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构。

背景技术：

电子束辐照在固化、消毒杀菌及辐照改性等方面有着光泛的应用，其能量高、生产速度快的特点是其受到市场追捧的原因之一。在对卷材进行电子束辐照时，必须解决其带来的有害射线和氧阻聚问题。通常的设计是使用迷宫来屏蔽有害射线，采用加长通道、增大保护气量、减小进料口等放手来保证辐照环境中的氧气含量足够低。但是，这些维持气体环境的措施都具有局限性，比如缩小进料闸口，由于卷材高速输送过程中本身的震动，至少也要保留3mm的高度，在卷材以高速运动(比如200m/min以上)时，大量空气将随卷材一起被带入固化环境中，因此必须要增大保护气的用量和加长通道来阻挡空气的进入，而这些措施都会带来成本的增加。

技术实现要素：

本发明提供一种适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构，可以减少卷材运动所带来的气体干扰，维持低氧气含量的辐照环境。

本发明实施例提供一种适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构，包括第一屏蔽壳和第二屏蔽壳，所述第一屏蔽壳的下端设置有屏蔽盖，所述第二屏蔽壳的上端设置有屏蔽导向辊，所述屏蔽盖的延伸方向与屏蔽导向辊的轴向平行且屏蔽盖的截面为圆弧形，所述屏蔽导向辊的周面包括导向部和密封部；所述第一屏蔽壳的下端固定在屏蔽盖的外侧面上,所述屏蔽盖的内侧面和导向部之间形成供卷材穿过的导向通道；所述密封部和第二屏蔽壳之间设置有用于封闭密封部与第二屏蔽壳之间缝隙的密封屏蔽组件。

优选的，所述密封屏蔽组件包括屏蔽座以及设置在屏蔽座上的密封件，所述屏蔽座的上表面设有凹槽，所述密封部全部或部分设置在所述凹槽内且不与所述凹槽内壁接触；所述密封件用于密封屏蔽导向辊和屏蔽座之间的缝隙。

优选的，所述密封件为弹性压片，所述弹性压片的上端抵靠在屏蔽导向辊的周面上。

优选的，所述屏蔽盖固定连接有惰性气管，所述惰性气管设置有出气口，所述出气口贴近所述卷材且从出气口吹出的惰性气体的气流方向与卷材的移动方向相反。

优选的，所述惰性气管设置有两个，两个惰性气管分别位于屏蔽盖在卷材移动方向上的两端。

优选的，所述第一屏蔽壳与第二屏蔽壳为一体化相连的屏蔽板，所述屏蔽板上设置有开口，所述屏蔽盖、屏蔽导向辊和密封屏蔽组件均位于所述开口内。

优选的，所述开口呈矩形，所述屏蔽导向辊的轴向与开口的长边的延伸方向平行，所述密封屏蔽组件和屏蔽盖分别位于开口的两个长边所在的内侧面，所述屏蔽盖在屏蔽导向辊轴向上的两端分别抵靠或固定在开口的两个短边所在的内侧面，所述屏蔽导向辊的两端分别转动连接在开口的两个短边所在的内侧面。

优选的，所述适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构还包括第三屏蔽壳，所述第三屏蔽壳与第一屏蔽壳滑动连接，所述第一屏蔽壳连接有驱动器，所述驱动器用于驱使第一屏蔽壳沿屏蔽导向辊的径向靠近或远离所述屏蔽导向辊。

优选的，所述惰性气管沿屏蔽导向辊的轴向延伸，所述出气口在惰性气管的表面沿屏蔽导向辊的轴向均匀分布。

优选的，所述屏蔽盖、屏蔽导向辊和密封屏蔽组件均包括内层和外层，内层为屏蔽材料制成，外层为不锈钢层，不锈钢层包覆在屏蔽材料的表面。

本发明中，将屏蔽结构的入口设置在导向辊处，卷材在张力的作用下贴附于导向辊运动，从而可以最大程度的减小出入口的空间，减少被卷材带入的空气。屏蔽导向辊下部通过密封屏蔽组件密封，防止屏蔽导向辊和屏蔽壳之间产生气体泄露以及辐射泄露，惰性气管的出气口吹出与空气流动反向的惰性气体，可以进一步阻止空气的进入，从而有效减少卷材运动所带来的气体干扰，维持低氧气含量的辐照环境从而可以大大减少惰性气体用量和简化屏蔽结构设计。

附图说明

图1为本发明一种实施例的适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构的剖面示意图；

图2为本发明一种实施例的适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构的局部剖面示意图；

图3为本发明一种实施例的适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构的正面示意图。

具体实施方式

需要说明的是，本发明所使用的方位表述词不表示绝对的方位，是指物体之间的相对位置关系。如下文各实施例中所使用的“上端”和“下端”等，这种位置关系是以说明书附图中所呈现的位置关系进行描述的，本领域技术人员在实际使用上述适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构时，可以是任意朝向的，则“上端”、“下端”的位置关系对应改变。下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构，如图1-3所示，包括第一屏蔽壳11和第二屏蔽壳12，第一屏蔽壳11和第二屏蔽壳12均可以呈板状，且二者可以平行设置，二者相互靠近的端部之间间隔一定距离。在第一屏蔽壳11的下端设置有屏蔽盖2，第二屏蔽壳12的上端设置有屏蔽导向辊3。屏蔽盖2的延伸方向与屏蔽导向辊3的轴向平行，且屏蔽盖2配置为贴近屏蔽导向辊3的圆弧形。由于屏蔽盖2具有一定厚度，其相对靠近圆心的一面为内侧面，相对远离圆心的一面为外侧面。第二屏蔽壳12的下端固定在屏蔽盖2的外侧面上，屏蔽盖2的内侧面则靠近屏蔽导向辊3。

屏蔽导向辊3可以相对第二屏蔽壳12转动，屏蔽导向辊3的周面包括导向部31和密封部32，这里的导向部31和密封部32并非是指屏蔽导向辊3周面上具有固定位置的部分，如导向部31和密封部32在屏蔽导向辊3周面上的位置固定，则将跟随屏蔽导向辊3一起转动。因此，导向部31和密封部32分别相对屏蔽盖2和第二屏蔽壳12的位置不随屏蔽导向辊3的转动而变化，具体的，导向部31是指屏蔽导向辊3周面上始终靠近屏蔽盖2的那一部分，密封部32是指屏蔽导向辊3周面上始终靠近第二屏蔽壳12的那一部分。

屏蔽盖2和导向部31彼此靠近但不接触，屏蔽盖2的内侧面和导向部31之间形成供卷材100穿过的导向通道200，卷材100与导向部31接触，随着屏蔽导向辊3的转动，导向部31将带动卷材100移动，使卷材100通过该导向通道200，由于导向部31的导向，卷材100在导向通道200中不易跳动，从而可以在一定程度上减小导向通道200的空间。如图中所示，可配置屏蔽导向辊3向上顶起卷材100，从而将卷材100拉紧，使卷材100紧贴在导向部31上，可进一步降低卷材100的跳动，进一步减小导向通道200的空间。由于导向通道200被压缩至极小，随卷材100被带入屏蔽结构内部的空气也大大减少，同时有害射线也必须在屏蔽盖2和屏蔽导向辊3之间进行多次反射才能从导向通道200中射出。因此，上述屏蔽结构可以有效维持气体保护环境，并能够起到很好的屏蔽作用。

密封部32和第二屏蔽壳12之间设置有用于封闭密封部32与第二屏蔽壳12之间缝隙的密封屏蔽组件4，由于屏蔽导向辊3需要转动，在屏蔽导向辊3和第二屏蔽壳12之间需要预留一定空间，为了防止气体从该空间泄露，也为了防止辐射从该空间泄露，因此，在该空间设置密封屏蔽组件4。

在一种实施例中，将提供密封屏蔽组件4的一种具体结构，如图1所示，密封屏蔽组件4包括屏蔽座，在屏蔽座的上表面设有凹槽40，凹槽40的截面形状可以是矩形。密封部32则全部或部分地设置在凹槽40内，但不与凹槽40的内壁接触，由此将形成迷宫式的屏蔽结构，进入到凹槽40内的射线需要经过多次反射后才能向外射出，辐射强度已大大衰减，具有很好的屏蔽效果。可设置密封部32贴近凹槽40内壁，减小密封部32与凹槽40内壁之间的间距，可进一步增强屏蔽效果。

进一步的，在该密封屏蔽组件4的基础上，需要进一步考虑密封问题，以维持辐照环境。一种实施方式中，可在凹槽40内设置密封块，例如是石墨制成的滑块，该密封块与密封部32的表面接触，以起到密封作用同时又可使屏蔽导向辊3自由转动。在另一种实施方式中，屏蔽座上还固定有弹性压片41，其下端固定在屏蔽座上，上端则抵靠在屏蔽导向辊3的周面上，起到阻挡气体流动的作用。弹性压片41可以是黄铜或其他弹性材质制成，在屏蔽导向辊3的转动过程中，弹性压片41在自身弹性复位力的作用下，紧贴在屏蔽导向辊3的表面，可进一步增强密封性。

如图1所示，卷材100是从图中的左侧向右侧移动。当该屏蔽结构设置在入口位置时，图1中左侧为外界，图1中右侧则为屏蔽结构的内部，由于导向通道200极为狭小，卷材100所带入的气体极少，屏蔽结构内部可以维持低氧含量的辐照环境。当此屏蔽结构设置在出口时，图1中左侧为屏蔽结构的内部，图1中右侧则为外界，由于卷材100运动是从屏蔽结构中向外部大气环境运动，将携带内部的低氧气体到外部环境中，由此产生的气流已经可以起到阻止外部空气进入内部的作用。

上述实施例中，尽管导向通道200极为狭小，可以减少卷材100向屏蔽结构内侧带入的空气量，但仍然会带入少量空气。为此,在上述实施例的基础上，本实施例还提供一种改进的入口屏蔽结构，主要适用于卷材100高速运动的情形，如图1所示，屏蔽盖2固定连接有惰性气管21，惰性气管21可位于屏蔽盖2的端部或者位于屏蔽盖2靠近屏蔽导向辊3的内侧，惰性气管21设置为贴近卷材100，但不可与卷材100接触。惰性气管21内充入有氮气等惰性气体，且惰性气管21设置有出气口20，惰性气体将从出气口20吹出。出气口20设置为贴近卷材100且从出气口20吹出的惰性气体的气流方向与卷材100的移动方向相反。由于卷材100在高速移动过程中将带动其周围的空气沿其移动方向流动，设置惰性气体的气流方向与卷材100的移动方向相反则可以阻止空气的流动，以维持屏蔽结构内侧的低氧气含量的辐照环境。

如图1所示，卷材100是从图中的左侧向右侧移动。当该屏蔽结构设置在入口位置时，图1中左侧为外界，图1中右侧则为屏蔽结构的内部，屏蔽结构内部需要维持低氧含量的辐照环境，卷材100移动所引起的气流将被出气口20吹出的惰性气体所阻挡。

进一步的，如图1所示，惰性气管21可设置有两个，两个惰性气管21分别位于屏蔽盖2在卷材100移动方向上的两端。设置两个惰性气管21，可对气流进行两次阻挡，进一步减少卷材100运动所带来的气体干扰，维持低氧气含量的辐照环境。图中位于左侧的一个惰性气管21可向卷材100的上方吹气，以破坏卷材100运动所形成的贴壁流，位于右侧的一个惰性气管21可向导向通道200中吹气，以保证导向通道200内的气压大于外部环境，进一步阻止空气进入。位于右侧的惰性气管21可设置为凸出于屏蔽盖2的内侧面，其出气口20即位于凸出的部分，使得出气口20吹出的气体的气流方向与卷材100的移动方向平行且相对。

在一种实施例中，如图3所示，第一屏蔽壳11与第二屏蔽壳12为一体化相连的屏蔽板1，形成一块整板，由整块屏蔽板1来覆盖出入口所在的位置。在屏蔽板1上设置有开口，屏蔽盖2、屏蔽导向辊3和密封屏蔽组件4则均位于该开口内，屏蔽盖2和密封屏蔽组件4分别固定在开口的内壁上。此结构设置可以增强屏蔽结构的整体结构强度，也便于对屏蔽壳进行组装。

进一步的，如图1和图3所示，开口可呈矩形，具有两个长边101和两个短边102。屏蔽导向辊3的轴向与开口的长边101的延伸方向平行，屏蔽导向辊3的两端分别与开口的两个短边102所在的内侧面转动连接，具体的，屏蔽导向辊3的中心设置有转动轴30，转动轴30可与两个短边102所在的内侧面转动连接，例如在短边102所在的内侧面设置转动孔，两端的转动轴30分别插接在两个转动孔中并可在转动孔中转动。屏蔽导向辊3的长度设置为稍小于开口的长度，以保障屏蔽导向辊3可在开口中顺畅转动。当然，为了防止屏蔽导向辊3两端与开口短边102所在侧面之间的缝隙产生泄露，可在屏蔽导向辊3两端与开口短边102之间设置密封层。

密封屏蔽组件4和屏蔽盖2分别固定在开口的两个长边101所在的内侧面，密封屏蔽组件4和屏蔽盖2的长度均可配置为等于开口的长度或稍小于开口的长度。屏蔽盖2在屏蔽导向辊3轴向上的两端分别抵靠或固定在开口的两个短边102所在的内侧面，密封屏蔽组件4在屏蔽导向辊3轴向上的两端也分别抵靠或固定在开口的两个短边102所在的内侧面。由此，可以保证开口长度方向上两端部分的密封性和屏蔽效果。

在一种实施例中，上述实施例的适用于卷材电子束辐照的出入口屏蔽结构还包括第三屏蔽壳13，第三屏蔽壳13与第一屏蔽壳11滑动连接，具体可在第三屏蔽壳13上开设导轨槽，第一屏蔽壳11上固定有滑块，滑块设置在导轨槽中并可沿导轨槽移动，导轨槽设置为沿屏蔽导向辊3的径向延伸。第一屏蔽壳11连接有驱动器14，驱动器14可以是气缸，气缸设置有相应的推杆，推杆与第一屏蔽壳11相连，气缸则固定在第三屏蔽壳13上。驱动器14可驱使第一屏蔽壳11沿屏蔽导向辊3的径向靠近或远离屏蔽导向辊3，相应的，屏蔽盖2也沿屏蔽导向辊3的径向靠近或远离屏蔽导向辊3，从而可以调节导向通道200的高度，以适应不同厚度的卷材100。同时，可通过增大导向通道200的高度来方便进行穿膜操作。

当采用上述可调节的结构时，第三屏蔽壳13可以与第二屏蔽壳12为一体化相连的屏蔽板1，形成一块整板，在屏蔽板1上设置有开口，屏蔽盖2、屏蔽导向辊3和密封屏蔽组件4则均位于该开口内，屏蔽盖2和密封屏蔽组件4分别固定在开口的内壁上。

在一种实施例中，惰性气管21是沿屏蔽导向辊3的轴向延伸，当开口呈矩形时，惰性气管21的长度与开口的长度相匹配，等于或稍小于开口的长度。出气口20设置有多个并在惰性气管21的表面沿屏蔽导向辊3的轴向均匀分布，使气体阻挡的作用力分布更加均匀，且可对开口长度方向上各处的气体进行阻挡，进一步有效维持低氧气含量的辐照环境。当然，出气口20也可设置为细长的带状，其长度与惰性气管21的长度相匹配，从而形成连续的风幕，可进一步减少卷材100运动所带来的气体干扰。

上述实施例中，屏蔽盖2和屏蔽导向辊3可同心设置，导向通道200的高度则保持固定，此结构需要导向通道200内的卷材100紧贴在屏蔽导向辊3的周面上，否则将会与屏蔽盖2接触。

为此，本实施例提供一种更优化的结构，如图1中所示，屏蔽盖2的曲率半径大于屏蔽导向辊3的半径，且屏蔽盖2的圆心不在屏蔽导向辊3的轴心上，由此，导向通道200的高度沿卷材100移动方向先逐渐缩小，再逐渐增大，具有一个高度最小的中间位置。卷材100不容易与屏蔽盖2接触，对于导向通道200内的卷材100的紧贴性要求不再苛刻。

在一种实施例中，上述的屏蔽盖2、屏蔽导向辊3和密封屏蔽组件4均可包括一个内层和外层，内层为铅等屏蔽材料制成，外层则可以是不锈钢层，不锈钢层可包覆在铅层的表面。内层的屏蔽材料应足够厚，保证内部的射线不能直接穿透屏蔽导向辊3。

经过测试，原运行速度为200m/min的200kv电子束卷材设备氮气消耗量为200m/h，内部屏蔽结构需要使x射线在内部反射3次。使用此出入口设计后氮气用量降至100m/h，内部屏蔽结构仅需使x射线反射1次，大大降低了运行成本和设计难度，具有显著的经济效益。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。