一種甘油自動噴霧系統的設計

劉靜宇

摘要：本文在傳統濾棒成型機組的基礎上，根據甘油霧化噴涂原理，分別從噴嘴結構、兩調節桿及刷輥霧化裝置等角度對系統的部分結構進行升級改造，并利用PLC技術進行調控，實現自動調節，結合伺服控制系統，最終實現甘油霧化及均勻噴涂，以期對今后甘油噴灑裝置的設計研究及其應用有一定的借鑒意義。

關鍵詞：濾棒成型機；甘油霧化；噴嘴設計；PLC控制

中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0016-01

1.甘油霧化噴涂的實現

該裝置主要原理是甘油箱內的壓力變化。主要是由電動機作為動力，通過泵產生壓力，將甘油從甘油箱析出進入分流器內，從而保證了分流器的壓力恒定。一旦分流器中的壓力超過了設計壓力，甘油通過溢流管回流進入甘油箱，壓力增大至噴嘴臨界壓力，甘油就會經噴嘴霧化噴出。這一過程的關鍵裝置就是分流器內的壓力變送器。借助該裝置，一旦壓力增加到設計值，甘油則經過加熱后從高壓噴嘴霧化噴出，剩下的甘油會再次進入甘油箱充分利用。甘油霧化后進入噴霧室，由于甘油成霧化顆粒狀，保證了噴涂均勻，有效解決了傳統施膠裝置“膠孔”及“干棒”情況的發生。

2.整體結構設計

2.1噴嘴的結構設計

傳統的霧化噴嘴布置方式較為簡單，多為單列布置或是多列并排布置，一次性安裝后不能進行調整。改進后，選擇雙列交錯的布局，并將其固定在旋轉桿上，通過旋轉桿位置的變動，實現甘油噴射方向與纖維絲束垂直方向角度的可調變化。

通過改進，選用噴嘴并列交錯的布局，并增添了可調的旋轉桿裝置，借助旋轉桿位置的改變，從而調節甘油噴射方向與纖維絲束垂直方向之間的夾角。一方面增加了霧化圓錐內甘油霧化顆粒的覆蓋率；另一方面在一定程度上避免了相鄰噴嘴霧化顆粒的重疊范圍。

圖1中，n表示設置的噴嘴個數，B為噴嘴的噴射角度，a是在某一時刻甘油的噴射方向與絲束垂直方向的角度，h表示噴嘴與纖維絲束之間的距離，L為不同排噴嘴之間的距離，1是同一排中噴嘴間的距離，s表示剖面角度觀察到霧化顆?？偟母采w面積。

甘油霧化顆粒的覆蓋率明顯增加，有效減小了噴涂室內的不能覆蓋的范圍，且噴涂效果明顯改善，更加均勻。另外，提高了甘油噴灑裝置的噴涂性能。在傳統的噴嘴結構尺寸基礎上，選用多列交錯噴嘴布局，增大了噴嘴之間的距離，在一定程度上避免了相鄰噴嘴霧化顆粒的重疊范圍。同時將噴嘴固定安裝在旋轉桿上，方便進行角度調節，使得噴涂更加均勻。

2.2兩調節桿的設計

調節桿也是甘油噴灑裝置的重要組成部分，其主要作用是精確調節噴涂量。調節桿呈圓柱形，在圓柱表面開有凹槽，凹槽的主要作用是為噴嘴提供布置位置，且在每兩個噴嘴之間設置了回油孔，有效解決了凹槽中油分過多聚集易導致噴嘴阻塞的問題。凹槽開在調節桿上端，其內部采用均勻布置的方式，設置了4個噴嘴，3個油孔。調節桿設計安裝在噴涂腔內，通過聯軸器連接電機加以驅動。支承選用圓柱支承，以運行過程中的減輕磨損。

2.3刷輥霧化裝置的改進

如圖2所示，通過設計改進后，甘油分配器3的上表面設計為圓弧狀，且與圓形刷輥2同圓心，能有更好的接觸效果。兩者的結構尺寸（半徑為）25.0mm，考慮到運行過程中兩者之間的摩擦損失，因此結構3與結構2之間留有允許偏差0.05mm～0.1mm的間隙，結構3上表面左端定點與圓形刷輥中心設計距離為3mm。結構4為調整板，其安裝時需使結構5與毛刷之間存在至少0.2mm的接觸長度。

通過合理的設計改進，刷輥結構較原來的結構更加簡單，便于操作安裝。首先，通過將調整板固定安裝在甘油分配器上，保證了刷輥與硬質合金塊能夠有更好的接觸效果，從而使的霧化更加均勻，裝置運行穩定。其次是毛刷與硬質合金塊的接觸方式發生改變，由靈敏的瞬間接觸替代傳統的長距離摩擦接觸，從而減輕摩擦損失，也延長了設備使用壽命。

3.控制系統

3.1系統硬件組成

甘油霧化裝置的控制系統硬件設備主要包括了FXIN-40MT PLCMT6070觸摸屏作為人機交互界面，PLC自動調節、伺服控制系統、活門、繼電器等，同時還包括恒壓泵以及加熱器等霧化設備。

3.2工作過程

當硬件系統開啟工作電源后，首先要進行系統初始化操作，當PLC調節端檢測到系統已達到啟動條件后，主要包括以下方面：甘油溫度以及甘油箱內的油液位置符合設定條件、伺服控制部分正常以及活門處在初始位置等，PLC將自動啟動主機工作，打開增壓泵，通過泵產生壓力。同時，伺服控制系統根據纖維絲束的運行速度對活門開度進行調節。將甘油從甘油箱析出進入分流器內，一旦分流器中的壓力超過了設計壓力，甘油通過溢流管回流進入甘油箱，壓力增大至噴嘴臨界壓力，甘油就會經加熱器加熱后從7個噴嘴霧化噴出。若不滿足上述條件，則PLC將會進行自動調節，進行甘油溫度及液位調節，或將活門復位。

3.3伺服控制系統

伺服控制系統是甘油霧化裝置進行自動噴涂的關鍵技術，其主要作用是對活門開度進行調節。原理如下：纖維絲束的運行速度主要受主機速度的調節，而伺服控制系統則主要通過監測主機的運行速度并采集數據信號傳送至PLC進行調節，PLC將接受到的主機運行頻率傳送至伺服放大器，通過對伺服電機的調節，經過傳動裝置進而改變活門開度。而且，活門開度與霧化甘油單位面積的噴涂量成正比，所以，通過伺服控制系統調節活門開度，能夠實現霧化甘油的均勻噴涂。