自動混膠設備的結構分析

張偉

（遼寧陸平機器股份有限公司 工藝部，遼寧 鐵嶺 112001）

0 引言

自動混膠技術來自發達的國家，其中美國、德國的混膠技術相當成熟，已有幾百年的歷史，近年我國也出現自動混膠設備的生產企業。混膠設備的結構要依據膠水的性能定制，設備要適合于膠水，滿足膠水的性能要求。混膠設備的結構主要分為送料、配比、混合三部分，根據使用環境變化附有溫控功能，還有加料、抽真空、攪拌、清洗的功能。它的基本原理是電動控制氣動泵，再由氣動泵壓力控制膠液按比例混合，達到混膠功能。每次加料要需一定時間的等待，生產線需要設備在出膠的同時，應能自動加料，完善此功能可以保證設備連續出膠，避免生產等待，自動混膠設備解決了手工攪拌膠液不均勻、配比不準、效率低等問題。

1 組成結構

1.1 輸送泵選擇

膠液輸送一般選用固瑞克和英格索蘭的輸送泵輸送，輸送泵有氣動隔膜泵、氣動柱塞泵和電動齒輪泵。氣動隔膜泵用于輸送中、低粘度的膠液，氣動柱塞泵用于輸送高粘度的膠液，膠液通過泵的壓力打出，出料平穩。輸送泵帶有泵架、校準器、潤滑器、截止閥，按照膠液的粘度選擇相應的泵比，密封件為強化聚四氟乙烯，耐摩擦抗腐蝕。齒輪泵送料適用于輸送高粘度的膠液，出膠流量與電機轉速相關，不受環境溫度影響，但計量精度不高。按照膠液粘度、供給泵的氣壓、輸送點到使用點的距離、流量要求（單位：每分鐘加侖數），可選擇泵的壓縮比如下：計算壓降 （△P）；△P＝（粘度×泵送距離×流量×0.000245）/（管路內徑）4；計算泵所需的壓縮比；R＝△P/驅動的壓縮空氣壓力。

1.2 配比計量的方式

計量方式主要有活塞氣缸計量、齒輪轉動計量兩種方式。按照膠液的材料性質選擇相應的計量氣缸，計量氣缸會精確控制膠液體積比，保證膠液按比例流出。活塞氣缸計量的比例取決于每沖程兩計量缸的容積比，比例精度由兩活塞的同步性確定。如果兩獨立的計量缸通過同一連桿將兩活塞聯在一起，活塞同時雙向工作，自動往復運動（自動回轉由接觸電磁閥控制），不易磨損，配比準確，并且在長時間運行中能保持恒定，保證輸出的膠水比例與所需的配比完全相同，可以達到良好的混膠效果；齒輪計量的比例取決于兩齒輪的轉速，由伺服電動機驅動控制，比例精度由兩齒輪每轉一周通過齒間隙的膠液流量和同步性確定，兩獨立的齒輪即使通過同一轉動軸連在一起，同時雙向工作，齒輪嚙合容易磨損；如果兩齒輪泵不同軸，靠兩電機分別帶動，皮帶打滑或兩電機不同步更容易由于輸出時差而導致兩膠液局部混合不精確的現象。

1.3 膠液的混合

膠液的混合有動態混合、靜態混合、動靜態混合三種。動態混合適用于精度高、比例相差大、粘度差異大的混合，混合充分均勻、效果較好；靜態混合適用于低價、低比例、粘度差異不大的混合；動靜態混合適用于低溫、比例大、高速成型的混合。靜態混合節省了清洗時間、互換容易，使用大的喇叭管口，液料輸送平穩、順暢、便于拆裝。安裝靜態混合器，通過靜態混合器上的螺母進行固定，手動旋轉螺母直至手上感覺緊密，不要用扳手。靜態混合器的開關由氣動電磁閥控制，控制兩種膠水同時進入混合管內。靜止混合器采用優質不銹鋼材料，耐壓高，由于雙螺旋結構靜態混合的不銹鋼棒芯表面光滑，有效降低了管道阻力，在同等壓力下出膠量大。

1.4 出膠量設定操作

出膠分自動和手動兩種情況，人機界面自動運行下，控制旋鈕在手動位置，點擊啟動按鈕或踩下踏腳踏開關，出膠開始，松開按鈕或腳踏開關時停止出膠，計量顯示在儀表上。人機界面下，控制旋鈕在自動位置，點擊一次啟動按鈕或踩一下踏腳踏開關，出膠開始，按照儀表所設定的計量值進行出膠，到達設定值后，出膠停止。

啟動選擇開關至所需預設置狀態，在計數器上設置所需的計數值。在計數器上按動選擇開關，則計數器上第一位數閃爍，通過加減確定，再按動選擇開關，則顯示閃爍下一位整數處，按以上步驟，選擇需要的數值。見圖1。

自動排膠功能，設備超過設定時間不涂膠時，防止膠液在混合管內固化，可對自動排膠的時間間隔和排膠的時間進行設定。見圖2。

圖1 自動出膠量輸入表

圖2 自動排膠時間、間隔時間輸入表

1.5 溫控裝置

冬季，膠液粘度高，出膠速度慢。為增加流動性，適當加溫可以降低膠液粘度，加快出膠流量。原料桶要放置在加熱盤上或周圍纏繞加熱帶，料罐周圍要纏繞加熱帶，送料管路要有伴熱管線。加熱溫度由溫度傳感器控制，保證溫度可設定、可控制、可調節。點擊控制面板上的加熱按鈕，加熱指示燈亮，加熱開始。見圖3。

1.6 設備框架

將自動計量系統、輸送泵、料罐、混合頭安裝在一個固定架上，各面為可拆卸面板。控制開關、顯示儀表安裝在固定架正面控制面板上，整體布局合理、外形美觀，維修拆裝方便，符合人機工程。設備底部設有接膠盤，方便取出，清理溢出膠。見圖4。

圖3 加熱恒定溫度輸入表

1.7 送料管線及閥門

送料管為耐高壓、耐腐蝕的輸膠軟管，采用加熱材料，促進傳熱和排氣，還有控制閥門，設有管路高壓安全保護裝置和過載保護系統，有效防止膠管爆裂，減少故障率，使得操作更加簡單安全。

圖4 正面控制面板顯示儀表

1.8 自動加料

系統具備自動加料功能，在自動運行下，加料的開啟和停止動作由料罐的高低液位傳感器控制。氣動插桶泵插入料桶桶底并固定，打開氣源，插桶泵工作，將膠液自動輸送到料罐，至高液位時加料停止。

加料與出膠同時進行。低液位傳感器不在料罐的最低點，保證料罐內一直存在定量的膠液。當料桶內膠水用到低液位時，低液位傳感器感應到信號后自動作出反應，此時蜂鳴，三色指示燈紅燈閃爍，加料泵閥門自動打開，填加相應膠水，當加料高于低液位時，蜂鳴和紅燈閃爍停止，繼續自動加料，直到高液位傳感器感應到信號加料完畢。這樣確保一個密封結構的料罐始終存在膠液，可以保證出膠連續。 見圖5。

1.9 真空脫泡

配置真空泵，進行真空脫泡，確保比例精確，混合均勻，實現真空上料，配有真空表，安全閥門。計量缸和靜態混合器連通的膠管上設有排氣閥門。操作簡單，計量缸和靜態混合器間的排氣閥門可以阻止因兩計量缸內膠料壓力不同而在靜態混合器根部回流，避免兩種膠料混合不好，并且靜態混合器與計量缸之間無氣泡；從排氣閥打出的膠料是單組分膠，沒有混合可以重復利用，膠料沒有浪費。

圖5 自動加料觸摸屏

2 電路設計

主電源開關控制啟動、加料、加熱、出膠。其中料液溫度自動控制、加料自動控制由PLC自動編程控制器、人機觸控屏、傳感器、電磁閥等一系列控制功能組成，實現對整機運行進行自動控制。程序編輯簡單，隨用隨配，只要按啟動開關即可。

3 結束語

本自動混膠設備已經進行實際應用，實踐證明，該設備混膠均勻、配比計量準確、混膠質量穩定可靠、操作簡單、方便。并能連續供膠，適合于連續作業的自動化生產線，它將手工攪拌、計量的勞動解放出來，大大的降低了勞動強度、提高了勞動生產效率，具有推廣價值。

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