密煉機自動清掃裝置的製作方法

2023-11-09 10:30:17 2

專利名稱：密煉機自動清掃裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高聚物共混物加工成型設備領域，具體地說是屬於高分子材料混煉及成型加工工藝及設備領域，特別是一種密煉機自動清掃裝置。
背景技術：
自1916年本伯裡發明世界上第一臺真正意義上的密煉機以來，有關密煉機的專利時有報導，其結構、工藝不斷推陳出新，而且隨著計算機科學的發展以及控制技術的日新月異，密煉機已開始實現自動化和智能化，所有這些都使得密煉機技術日臻完善，在高分子材料加工行業中發揮著越來越大的作用，但美中不足的是清掃問題一直沒有得到很好地解決。眾所周知，為使混煉後的物料獲得良好的物理機械性能，以保證後續加工工序的順利進行和人們對製品使用性能及壽命的要求，密煉機在混煉膠料的過程中，需要加入一定量炭黑、白炭黑等粉狀填料，但這些粉狀填料往往會有少許殘留在加料口四周和上頂栓上。當前小型實驗密煉機的解決辦法是混煉一段時間後提起上頂栓，由人工進行清掃。但由於受時間限制(例如用1.7L實驗密煉機混煉某一配方的全鋼子午胎膠料，一車膠料的混煉時間約為2分鐘，清掃時間只有15秒)，人工清掃往往不夠徹底，還容易造成粉料飛揚，因此這一方面增加了工人的勞動強度，另一方面會造成環境汙染，嚴重時甚至會影響到身體健康。而生產上大型密煉機是靠上輔機系統來完成膠料和炭黑等粉狀填料的輸送、稱量和投料的，往往不進行清掃這一工序。因此所加填料較多時，填料容易堆積在上頂栓和密煉室的接口部位，當上頂栓突然壓下的時候，容易引起嗆料，造成膠料的飛揚。其結果不可避免會造成浪費材料，汙染環境，而要減輕環境汙染，則需增設除塵系統；更為重要的是無論是大容量密煉機還是實驗密煉機，由於填料的散失一定程度上會引起配方比例發生變化，特別是加入量比較少的物料，很難從根本上保證每批膠料性能穩定。同時，由於粉料堆積在上頂栓及密煉室接口等部位，在排料過程中這些粉料可能會散落在混煉好的膠料表面上，從而又造成物料分散不均勻的現象。由此可見，只要清掃問題不能得到有效解決，就很難滿足人們對密煉機高產、優質、低消耗的要求。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術及裝置存在的缺點，尋求提供一種全新的密煉機自動清掃方法和氣體自動清掃裝置，既適用於小型實驗密煉機也適用於大中型生產用密煉機。
本發明的整機結構是在現有密煉機上加制清掃機構形成整機系統裝置，其結構主要包括機械系統和控制系統兩大部分；機械系統包括密煉室、右側板、快換接頭、電磁換向閥、軟管、空壓機(或氣壓系統)、油缸、上頂栓、加料門和左側板；控制系統包括一體機、PLC控制櫃、檢測元件、自動清掃單元，按照常規機電一體化原理連通構成可實現自動化控制功能的控制系統。機械系統和控制系統機電連通後執行清掃功能，按照設定的氣體自動清掃工作流程實現自動化清掃。開始時，先在混煉過程步序中設定清掃次數，再在系統中設置清掃時間。工作中，可在上頂栓回升過程開始便接通二位二通電磁閥進行清掃，並對清掃過程進行時間檢測，如果清掃時間與設定時間相同則斷開二位二通電磁閥並結束本次清掃，如果未達到清掃時間則繼續清掃，每次清掃程序相同。
本發明的機械系統在原有密煉機的基礎上，對其加料機構作了改進，增設了空壓機(或氣壓系統)、二位二通電磁換向閥等零部件作為執行部分。常規的密煉機加料機構一般是由四塊立式鋼板和頂板圍成框型腔體結構，四塊立式鋼板分別為前門板、後門板、右側板、左側板。本發明對其進行的改進主要體現在在密煉機加料機構的對應左、右側板和頂板上對稱或非對稱開設適當大小、適當數目的斜孔和直孔，斜孔和直孔的大小和數目視密煉機的規格、加料口的大小而定，密煉機有效容積越大、加料口越大，斜孔和直孔的直徑越大、數目越多，斜孔和直孔的數目不少於2個；斜孔是從外向裡、向下傾斜的通孔，斜孔的傾斜角為45～90；直孔則由上向下，以保證殘留在加料口、上頂栓四周的粉狀填料能夠被儘快吹落到密煉室內；無論是斜孔還是直孔，在非清掃過程中都在板的內側設有自動密封裝置，防止炭黑等粉料外洩；如果密煉機為氣動式壓料機構，則不需要額外配置空壓機，氣體是整個清掃裝置的動力來源。空壓機與軟管、電磁換向閥、快換接頭空氣連通並連接到加料機構的斜孔和直孔，空壓機和快換接頭之間安裝制有二位二通電磁換向閥，構成可通斷控制的壓力氣體流動機構。
本發明的控制系統是為實現自動清掃以及智能化控制的目的，需要由現場檢測控制儀表、可編程控制櫃、工業控制計算機等部分組成的控制系統。控制部分在現代密煉機的控制系統中已經具備，不需要另外配置，但需要就清掃步序、清掃時間編寫程序加入到相應的控制軟體中。各控制部分的功能如下檢測系統清掃需在上頂栓提起過程中進行，根據這一工藝流程的要求，需檢測上頂栓的位置；可編程控制櫃(1)控制和檢測功能如對上頂栓的上、下控制和行程的檢測，並將檢測到的信號顯示在控制櫃的觸控螢幕上；(2)具有對工藝參數如清掃次數和時間設定的功能；(3)具有手動、自動、全自動和智能控制之間的切換功能。在全自動控制狀態下下傳信號給各被控部分。在運行時，將各檢測信號進行處理，把處理的各信號上傳給上位機，同時接受上位機傳送的控制信號。
工業控制計算機工業控制計算機作為控制櫃的一部分，主要是發揮計算和存儲能力，為自動化操作提供一個直觀的人機界面，其設計特點是(1)通過與可編程控制器的通訊，把參數和條件，如清掃步序、清掃時間下傳給PLC可編程控制器執行，同時PLC將運行中的參數值及狀態上傳給人機界面(觸控螢幕)單元和工業控制計算機；(2)在工業控制計算機中，密煉機的整個組成系統的動態模擬圖形，各參數均設有各自的顯示窗口，以數字方式實現設定值及當前實際值，並可調出顯示，使整個密煉過程中的參數及狀態一目了然；(3)採用觸控螢幕人機界面系統，既作為現場操作、參數顯示，同時又實現了人機對話的雙重功能，更便於工業控制計算機和PLC的數據信息通訊。
本發明採用智能化密碼鎖卡，對操作人員進行限制和專有技術進行保護，使外來人員無法進行系統操作，實現內設定資料的調用限制，同時可進行優先權設置。
控制系統的工作原理如下PLC接受工控一體機的參數設置指令及現場操作面板的按鍵指令後，給液壓系統或氣壓系統發出動作信號，液壓系統(油缸)或氣壓系統(氣缸)驅動上頂栓執行上、下動作。清掃工序到，位置傳感器檢測到上頂栓到達清掃位後，再由PLC向二位二通氣體電磁換向閥發出指令信號，使換向閥接通，吹入壓縮空氣，實現清掃操作，清掃時間到，清掃工序結束。
本發明與現有技術相比，有效解決了密煉機的清掃問題，且清掃工序在不打開加料門的情況下即可進行，操作簡單，自動化程度高，有利於密煉機實現高產、優質、低消耗的同時，降低了工人的勞動強度，改善了工作環境。


圖1為本發明氣體自動清掃裝置的機械系統結構原理示意2為本發明氣體自動清掃裝置的控制系統組成及原理示意框圖。
圖3為本發明氣體自動清掃裝置工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例(為實驗密煉機，工業密煉機相同)對本發明作進一步詳細說明。
本發明的主體結構包括密煉室1、右側板2、快換接頭3、電磁換向閥4、軟管5、空壓機6、右油缸7、左油缸8、上頂栓9、加料門10、左側板11、一體機12、PLC控制櫃13、自動清掃單元14和檢測元件15。上述零部件按設定規則加工製成並電連通後，按照氣體自動清掃裝置工作流程圖運行，從而實現發明目的的效果。
本實施例是在規格型號為X(S)M-1.7L的實驗密煉機1上進行的，密煉機總容量1.7L，轉子最高轉速200r/min，上頂栓9由右油缸7和左油缸8同時驅動，密煉室1的加料口為150×80(mm)，加料機構高約650mm。考慮到其有效容積小，所需粉狀填料少的特點，在加料機構右側板2和左側板11上距加料口500mm處對稱開設了兩個直徑為8mm的斜孔，傾斜角為60°。選用上海第二壓縮機廠生產的Z-0.025/6空壓機6，空壓機6由內徑為10mm的軟管5通過快換接頭3連至加料機構中的斜孔，並在空壓機6和快換接頭3之間安裝二位二通氣體電磁換向閥4。
本實施例控制系統採用臺灣研華工控一體機12(12.1英寸可觸摸純屏彩顯和工控機無縫集成)，其參數是CPU-70Mz，128M內存，40G硬碟，作業系統Windows2000，開發軟體選用組態王6.5。PLC可編程控制器13選用三菱FX2NPLC，配備FX2N-4AD、FX2N-2DA和FX2N-232bd等。檢測元件15主要有行程開關和一些感應傳感器等。
本實施例的操作方法密煉前，通過工控一體機12設定好清掃工序和清掃時間。密煉機混煉全鋼子午胎膠料的工藝流程為先加生膠及塑解劑，再加小藥和白炭黑及一半炭黑，然後再加另一半炭黑，最後進行排膠。每次加完炭黑或白炭黑等粉料之後，再進行下一工序之前皆進行清掃。自動清掃時間設定為1-6秒，工藝比人工清掃時間大大縮短。啟動主機，轉子空轉給密煉機加熱的同時，啟動空壓機6，電磁換向閥4此時處於關閉狀態。正式密煉過程中，在投完各種粉料後，加料門10關閉，感應傳感器15會將這一信號通過可編程控制器上傳給一體機12，一體機12再通過與可編程控制器13的通訊，將清掃工序和清掃時間下傳給PLC可編程控制器12執行清掃任務提起上頂栓9，二位二通氣體換向閥4通電處於通氣狀態，具有一定壓力的氣體經過二位二通氣體換向閥4進入加料機構，將殘留在密煉室1加料口、上頂栓9四周的粉狀填料快速吹落到密煉室1。與此同時，PLC14將運行中的參數值即時間和狀態上傳給工控一體機系統12，進行監控和修改。清掃時間結束，二位二通氣體換向閥4恢復斷電關閉狀態，上頂栓回落，繼續執行下一密煉工序。
權利要求
1.一種密煉機自動清掃裝置，在密煉機上加制清掃機構形成包括機械和控制兩個系統部分的系統裝置，其特徵在於在密煉機加料機構的對應左、右側板和頂板上對稱或非對稱開設由外向裡、向下傾斜的斜孔和由上向下的直孔，斜孔和直孔數目不少於2個；斜孔的傾斜角為45°～90°，使殘留在加料口、上頂栓四周的粉狀填料能夠被吹落到密煉室內；空壓機軟管、電磁換向閥、快換接頭空氣連通並連接到加料機構的斜孔和直孔，空壓機和快換接頭之間安裝制有二位二通電磁換向閥，構成通斷控制的壓力氣體流動機構。
2.根據權利要求1所述的密煉機自動清掃裝置，其特徵在於控制系統包括一體機、PLC控制櫃、檢測元件、自動清掃單元按照常規機電一體化原理連通構成自動化控制系統；機械系統和控制系統機電連通後按照設定的氣體自動清掃工作流程實現自動化清掃；先在混煉過程步序中設定清掃次數和清掃時間，在上頂栓回升過程開始便接通二位二通電磁閥進行清掃，再對清掃過程進行時間檢測，如果清掃時間與設定時間相同則斷開二位二通電磁閥並結束本次清掃，如果未達到清掃時間則繼續清掃。
3.根據權利要求1所述的密煉機自動清掃裝置，其特徵在於無論是斜孔還是直孔在非清掃過程中都在板的內側設有自動密封裝置，防止炭黑粉料外洩。
4.根據權利要求1所述的密煉機自動清掃裝置，其特徵在於檢測元件包括行程開關和感應傳感器。
全文摘要
本發明涉及高聚物共混物加工成型設備，屬高分子材料混煉及成型加工領域，特別是一種密煉機自動清掃裝置，在密煉機加料機構的對應左、右側板和頂板上對稱開設由外向裡、向下傾斜的斜孔和由上向下的直孔，斜孔和直孔的大小和數目視密煉機的規格、加料口的大小而定，數目不少於2個；斜孔的傾斜角為45°～90°，以保證殘留在加料口、上頂栓四周的粉狀填料能夠被吹落到密煉室內；密煉機底座周側固定配置一臺空壓機通過軟管、電磁換向閥、快換接頭空氣連通並接到加料機構的斜孔和直孔，構成可通斷控制的壓力氣體流動機構，其結構原理簡單，自動化程度高，能耗低，節省人力，工作環境好，實現了高產、優質、低耗的功能。
文檔編號B08B5/00GK1887561SQ20061004545
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月15日 優先權日2006年7月15日
發明者汪傳生, 楊福芹, 李利, 邊慧光, 劉彩軍 申請人:青島科技大學