專利名稱：智能固化劑配比儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物質(zhì)配比裝置，具體是一種智能固化劑配比儀。用于鑄造設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，大中型鑄造企業(yè)都在其生產(chǎn)過程中使用了具有一定自動(dòng)化水平的混砂機(jī)，這種混砂機(jī)主要是將一種樹脂和一種固化劑進(jìn)行混合，與砂子攪拌后在一定的時(shí)間內(nèi)固化成砂型?，F(xiàn)有的混砂機(jī)只提供了兩個(gè)加入口，一個(gè)用作樹脂的加入，另一個(gè)用作固化劑的加入。操作人員在混砂前將加入量調(diào)節(jié)好，混砂過程中不能再變。這就造成了在制作大型的砂子模型時(shí)，由于費(fèi)時(shí)較長，其間砂子溫度經(jīng)常發(fā)生變化，使得整個(gè)砂型的硬度出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。針對這種現(xiàn)狀，出現(xiàn)了A型和B型兩種固化劑，通過調(diào)節(jié)A、B兩種固化劑的加入量，就可以調(diào)節(jié)混出的砂子的固化速度。這就對能夠按照砂子的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)A、B兩種固化劑配比比例的設(shè)備提出了需求。另外，由于混砂機(jī)從固化劑加入門到出砂的一段混砂距離普遍比較短，為了使固化劑能夠與砂子均勻混合，必須要求A、B兩種固化劑混合后能夠均勻地注入到混砂機(jī)中，不能出現(xiàn)“脈動(dòng)”現(xiàn)象。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索分析發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?3229661.4，名稱為膠粘劑配比流量控制器，該專利自述為一種膠粘劑配比流量控制器，包括支架，以及固定在支架上的膠粘劑料箱，其特征在于置有兩套相互獨(dú)立的流量控制裝置，每套包括一膠粘劑料箱，該膠粘劑料箱與計(jì)量泵相連通，再通過管道至膠粘劑輸出口。本發(fā)明改變雙組分膠粘劑配比不能精確的缺陷，采用了雙計(jì)量技術(shù)來達(dá)到高精度配比，對A、B兩組分的流量均進(jìn)行細(xì)微精確的調(diào)節(jié)，從而保證配比的高度正確，使用也十分簡便。該專利是針對膠粘劑配比進(jìn)行設(shè)計(jì)的，應(yīng)用于固化劑配比存在的問題有由于固化劑有腐蝕性，整個(gè)設(shè)備必須耐腐蝕；在A、B兩種固化劑混合時(shí)必須根據(jù)當(dāng)時(shí)砂子的溫度來動(dòng)態(tài)計(jì)算配比比例，并對計(jì)量泵進(jìn)行控制；需要能夠與混砂機(jī)相連接，由混砂機(jī)的啟動(dòng)、暫停、停止按鈕控制設(shè)備工作；需要使得A、B固化劑混合后能夠均勻無脈動(dòng)地注入混砂機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)中的不足，提供一種能夠很好地與混砂機(jī)配合使用的智能固化劑配比儀，使其能夠根據(jù)砂子溫度進(jìn)行固化劑的動(dòng)態(tài)配比；能夠與混砂機(jī)方便連接，協(xié)調(diào)工作；能夠使注入混砂機(jī)的固化劑混合液均勻無“脈動(dòng)”，實(shí)現(xiàn)固化劑的自動(dòng)配比。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括電氣系統(tǒng)和管路系統(tǒng)兩部分。電氣系統(tǒng)包括PLC控制單元、變頻器、開關(guān)組、指示燈、溫度控制器、溫度傳感器和泵啟動(dòng)/停止繼電器，其中PLC控制單元包括電源模塊、CPU、開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和繼電器輸出模塊；管路系統(tǒng)包括固化劑罐、計(jì)量泵、緩沖器、壓力表、球閥、背壓閥、安全閥、排氣閥、三通電磁閥、排氣管、回流管和三通管。
電氣系統(tǒng)與管路系統(tǒng)之間的連接電氣系統(tǒng)的變頻器輸出端連接到計(jì)量泵，電氣系統(tǒng)中的泵啟動(dòng)/停止繼電器連接到計(jì)量泵，電氣系統(tǒng)中PLC控制單元的繼電器輸出模塊連接到管路系統(tǒng)的三通電磁閥。
電氣系統(tǒng)內(nèi)部的連接PLC控制單元的電源模塊輸入端開關(guān)組的電源開關(guān)，輸出接PLC控制單元的其他各模塊的電源輸入；PLC控制單元的CPU分別與開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和繼電器輸出模塊相連接；開關(guān)量輸入輸出模塊分別連接到開關(guān)組、指示燈和泵啟動(dòng)/停止繼電器；模擬量輸入模塊連接到溫度控制器的輸出端，溫度控制器的輸入端連接到溫度傳感器；模擬量輸出模塊連接到變頻器。
管路系統(tǒng)的內(nèi)部連接固化劑罐下端側(cè)面開口通過球閥與計(jì)量泵入口連接，計(jì)量泵出口通過PVC管接三通管，在垂直方向上通過球閥與緩沖器連接，在水平方向上依次通過三通管與安全閥、壓力表、排氣閥相連接，然后接背壓閥和三通電磁閥，最后通過三通管與另一路管路相連接；安全閥另一端口通過PVC管接至固化劑罐的頂部入口；排氣閥另一端口接排氣管入口，排氣管出口接至固化劑罐的頂部入口；三通電磁閥的另一端口接回流管入口，回流管出口接固化劑罐的頂部入口。
開關(guān)組包括手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)、檔位選擇開關(guān)、泵啟動(dòng)/停止開關(guān)、電源開關(guān)和緊急停機(jī)開關(guān)。手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)連接到PLC控制單元的開關(guān)量輸入輸出模塊；檔位選擇開關(guān)連接到PLC控制單元的開關(guān)量輸入輸出模塊，共設(shè)有四個(gè)檔位選擇；泵啟動(dòng)/停止開關(guān)與混砂機(jī)的啟動(dòng)停止開關(guān)相連接，然后將信號(hào)輸入到PLC控制單元的開關(guān)量輸入輸出模塊；電源開關(guān)一端連接外接220V交流電源，一端連接到PLC控制單元的電源模塊輸入端；緊急停機(jī)開關(guān)連接到開關(guān)量輸入輸出模塊。
本發(fā)明中PLC控制單元的繼電器輸出模塊連接到管路系統(tǒng)的三通電磁閥，從而可以根據(jù)需要切換固化劑的流向；電氣系統(tǒng)的變頻器和開關(guān)量輸入輸出模塊連接到計(jì)量泵，分別控制計(jì)量泵單位時(shí)間抽出的固化劑的量和計(jì)量泵的啟動(dòng)和停止。將溫度傳感器安裝于混砂機(jī)裝砂漏斗中，隨時(shí)測量砂子溫度變化，并把測量結(jié)果輸入到PLC控制單元的模擬量輸入模塊。控制單元根據(jù)模擬量輸入模塊采集的溫度值，控制模擬量輸出模塊產(chǎn)生不同的輸出量以控制變頻器A、B，進(jìn)而控制計(jì)量泵工作，從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)砂子溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)固化劑配比比例的功能。通過在管路中使用安全閥、背壓閥、排氣閥和緩沖器使管路中保持一定的壓力，并由壓力表指示其壓力值，從而實(shí)現(xiàn)了輸出的混合液流量穩(wěn)定。通過回流管、三通電磁閥、開關(guān)組的使用，使配比儀可以與混砂機(jī)協(xié)調(diào)工作。通過使用耐腐蝕的PVC管和生膠帶實(shí)現(xiàn)了管路的密封性，從而使管路壓力能夠保持而且具有耐腐蝕性。
本發(fā)明能夠與混砂機(jī)協(xié)調(diào)工作，根據(jù)砂子溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)兩種固化劑的配比比例，通過保持一定的管路壓力并采用緩沖器使得混合后的固化劑能夠均勻地注入混砂機(jī)，從而使得混出的砂子均勻且固化速度一致，制出的砂型硬度均勻，起模時(shí)間恒定。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各序號(hào)分別表示為電氣系統(tǒng)1、管路系統(tǒng)2、PLC控制單元3、變頻器4、5、開關(guān)組6、指示燈7、溫度控制器8、溫度傳感器9、泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11、固化劑罐12、13、計(jì)量泵14、15、緩沖器16、17、壓力表18、19、球閥20、21、22、23、背壓閥24、25、安全閥26、27、排氣閥28、29、三通電磁閥30、31、排氣管32、33、回流管34、35、三通管36、電源模塊37、CPU38、開關(guān)量輸入輸出模塊39、模擬量輸入模塊40、模擬量輸出模塊41、繼電器輸出模塊42、手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)43、檔位選擇開關(guān)44、泵啟動(dòng)/停止開關(guān)45、電源開關(guān)46和緊急停機(jī)開關(guān)47。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括電氣系統(tǒng)1和管路系統(tǒng)2兩部分。電氣系統(tǒng)1包括PLC控制單元3、變頻器4、5、開關(guān)組6、指示燈7、溫度控制器8、溫度傳感器9和泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11，其中PLC控制單元3包括電源模塊37、CPU38、開關(guān)量輸入輸出模塊39、模擬量輸入模塊40、模擬量輸出模塊41和繼電器輸出模塊42。管路系統(tǒng)2包括固化劑罐12、13、計(jì)量泵14、15、緩沖器16、17、壓力表18、19、球閥20、21、22、23、背壓閥24、25、安全閥26、27、排氣閥28、29、三通電磁閥30、31、排氣管32、33、回流管34、35和三通管36。
其中電氣系統(tǒng)1的變頻器4、5輸出端分別連接到計(jì)量泵14、15，用以控制計(jì)量泵14、15的輸出量；電氣系統(tǒng)1中的泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11分別連接到計(jì)量泵14、15用于控制其啟動(dòng)和停止；電氣系統(tǒng)1中PLC控制單元3的繼電器輸出模塊42連接到管路系統(tǒng)2的三通電磁閥30、31，用以切換固化劑的流向。
電氣系統(tǒng)1中PLC控制單元3的電源模塊37輸入端接開關(guān)組6的電源開關(guān)46，輸出接PLC控制單元3的其他各模塊的電源輸入；PLC控制單元3的CPU分別與開關(guān)量輸入輸出模塊39、模擬量輸入模塊40、模擬量輸出模塊41和繼電器輸出模塊42相連接，并根據(jù)需要控制其工作；開關(guān)量輸入輸出模塊39分別連接到開關(guān)組6、指示燈7和泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11，通過開關(guān)組6接受混砂機(jī)的控制信號(hào)和對配比儀的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，通過指示燈7指示設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)，通過泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11控制計(jì)量泵14、15的啟動(dòng)和停止；PLC控制單元3的模擬量輸入模塊40連接到溫度控制器8的輸出端，溫度控制器8的輸入端連接到溫度傳感器9，溫度傳感器9安裝于混砂機(jī)的裝砂漏斗中，用以實(shí)時(shí)測量砂子的溫度；PLC控制單元3的模擬量輸出模塊41連接到變頻器4、5，通過控制變頻器4、5的頻率來控制計(jì)量泵14、15抽出液體的量；PLC控制單元3的繼電器輸出模塊42連接到管路系統(tǒng)2的三通電磁閥30、31，用以切換固化劑的流向。
管路系統(tǒng)2的固化劑罐12、13下端側(cè)面開口通過球閥20、21分別與計(jì)量泵14、15入口連接，計(jì)量泵14、15出口通過PVC管接三通管，在垂直方向上通過球閥22、23與緩沖器16、17連接，對計(jì)量泵14、15抽出的液體進(jìn)行緩沖；在水平方向上依次通過三通管與安全閥26、27、壓力表18、19、排氣閥28、29相連接，然后接背壓閥24、25和三通電磁閥30、31，最后通過三通管36與另一路管路相連接，使得兩種固化劑相混合。安全閥26、27的另一端口通過PVC管接至固化劑罐12、13的頂部入口，當(dāng)管路壓力過大時(shí)，安全閥26、27打開，使固化劑流回固化劑罐12、13，保證系統(tǒng)的安全；排氣閥28、29的另一端口接排氣管32、33入口，排氣管32、33出口接至固化劑罐12、13的頂部入口，打開排氣閥28、29，可以將殘留在管路中的氣體和少量的固化劑排回固化劑罐12、13；三通電磁閥30、31的另一端口接回流管34、35入口，回流管34、35出口接固化劑罐12、13的頂部入口，當(dāng)混砂機(jī)暫停時(shí)，固化劑通過回流管34、35流回固化劑罐12、13。
電氣系統(tǒng)1的開關(guān)組6包括手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)43、檔位選擇開關(guān)44、泵啟動(dòng)/停止開關(guān)45、電源開關(guān)46和緊急停機(jī)開關(guān)47。手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)43連接到PLC控制單元3的開關(guān)量輸入輸出模塊39，通過此開關(guān)可以設(shè)置配比儀工作于手動(dòng)配比狀態(tài)還是工作在自動(dòng)配比狀態(tài)；檔位選擇開關(guān)44連接到PLC控制單元3的開關(guān)量輸入輸出模塊39，共設(shè)有四個(gè)檔位選擇，不同的檔位可以使配比儀在單位時(shí)間內(nèi)混出的固化劑的量不同；泵啟動(dòng)/停止開關(guān)45與混砂機(jī)的啟動(dòng)停止開關(guān)相連接，然后將信號(hào)輸入到PLC控制單元3的開關(guān)量輸入輸出模塊39，使得配比儀可以根據(jù)混砂機(jī)的啟動(dòng)停止來控制計(jì)量泵14、15的啟動(dòng)和停止，使兩者協(xié)調(diào)工作；電源開關(guān)46一端連接外接220V交流電源，一端連接到電源模塊37輸入端，控制整個(gè)系統(tǒng)的電源通斷；緊急停機(jī)開關(guān)連接到PLC控制單元3的開關(guān)量輸入輸出模塊39，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，可以進(jìn)行緊急切斷電源操作，以保證系統(tǒng)使用安全。
如圖所示，本發(fā)明管路系統(tǒng)2分A、B兩組，A組包括一個(gè)固化劑罐12，用來盛放A固化劑，固化劑罐12靠近底部的側(cè)邊開孔，用耐腐蝕PVC管與計(jì)量泵14相聯(lián)接，兩者之間采用球閥20控制開通與關(guān)閉。計(jì)量泵14出口通過三通管一方面與緩沖器16相連接，減小計(jì)量泵14引起的脈動(dòng)，另一方面通向固化劑輸出口。通過使用背壓閥24，使A部分管路內(nèi)保持一定的壓力，通過壓方表18可以指示出該壓力值。為了使用上的安全，在管路連接背壓閥24之前使用安全閥26，當(dāng)管路內(nèi)壓力超過警戒值時(shí)，安全閥26打開，固化劑流回固化劑罐12，保證了整個(gè)管路系統(tǒng)的安全。在初次啟動(dòng)時(shí)，為了排除管路內(nèi)的氣體，使用了排氣閥28，將其打開后，氣體和少量固化劑將流回固化劑罐12，直到管路內(nèi)充滿固化劑，然后將排氣閥28關(guān)閉。最后在A固化劑與B固化劑混合前接三通電磁閥30，當(dāng)混砂機(jī)處于暫停狀態(tài)時(shí)，三通電磁閥30在PLC控制單元3控制下，將向混砂機(jī)方向的流通切換到向回流管34方向，使得固化劑在A組管路部分循環(huán)，當(dāng)混砂機(jī)處于工作狀態(tài)后，三通電磁閥30切換回到混砂機(jī)方向，此時(shí)固化劑A通過三通管36與固化劑B混合并通過固化劑輸出口注入混砂機(jī)。B組管路部分與A組相同，兩組管路通過三通管36連接后接入到混砂機(jī)固化劑輸入口。電氣系統(tǒng)1的核心是PLC控制單元3，包括中央處理單元38、開關(guān)量輸入/輸出模塊39、模擬量輸入模塊40、模擬量輸出模塊41以及繼電器輸出模塊42，主要完成數(shù)據(jù)的采集、控制量的計(jì)算和控制量的輸出。輸入部分包括開關(guān)組6和溫度控制器8。開關(guān)組6的一部分接至混砂機(jī)的開關(guān)組，使得兩者可以協(xié)調(diào)工作；溫度傳感器9安裝于混砂機(jī)裝砂漏斗中，采集砂子溫度并通過溫度控制器8輸入到模擬量輸入模塊40。輸出包括指示燈7、泵啟動(dòng)/停止繼電器10、11和變頻器4，5三部分，主要完成工作狀態(tài)的指示和對計(jì)量泵14、15的控制。
本發(fā)明可以按照砂子溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整A、B兩種固化劑的配比比例，同時(shí)設(shè)有檔位選擇，不同的檔位在單位時(shí)間配出的A、B固化劑混合液的量也不相同。由于采用了背壓閥和緩沖器，通過保持一定的管路壓力減小了混合液的“脈動(dòng)”。與混砂機(jī)配合使用后可以使混出的砂子均勻，制造的砂型起模時(shí)間恒定，硬度均勻，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種固化劑配比儀，包括電氣系統(tǒng)(1)、管路系統(tǒng)(2)，其特征在于，電氣系統(tǒng)(1)包括PLC控制單元(3)、變頻器(4、5)、開關(guān)組(6)、指示燈(7)、溫度控制器(8)、溫度傳感器(9)和泵啟動(dòng)/停止繼電器(10、11)，管路系統(tǒng)(2)包括固化劑罐(12、13)、計(jì)量泵(14、15)、緩沖器(16、17)、壓力表(18、19)、球閥(20、21、22、23)、背壓閥(24、25)、安全閥(26、27)、排氣閥(28、29)、三通電磁閥(30、31)、排氣管(32、33)、回流管(34、35)和三通管(36)，其連接方式為電氣系統(tǒng)(1)的變頻器(4、5)輸出端、泵啟動(dòng)/停止繼電器(10、11)分別連接到管路系統(tǒng)(2)的計(jì)量泵(14、15)，PLC控制單元(3)連接到變頻器(4、5)、三通電磁閥(30、31)以及開關(guān)組(6)、指示燈(7)、泵啟動(dòng)/停止繼電器(10、11)和溫度控制器(8)的輸出端，溫度控制器(8)的輸入端連接到溫度傳感器(9)，管路系統(tǒng)(2)的固化劑罐(12、13)下端側(cè)面開口通過球閥(20、21)分別與計(jì)量泵(14、15)入口連接，計(jì)量泵(14、15)出口通過PVC管接三通管，在垂直方向上通過球閥(22、23)與緩沖器(16、17)連接，在水平方向上依次通過三通管與安全閥(26、27)、壓力表(18、19)、排氣閥(28、29)相連接，然后接背壓閥(24、25)和三通電磁閥(30、31)，最后通過三通管(36)與另一路管路相連接，安全閥(26、27)的另一端口通過PVC管接至固化劑罐(12、13)的頂部入口，排氣閥(28、29)的另一端口接排氣管(32、33)入口，排氣管(32、33)出口接至固化劑罐(12、13)的頂部入口，三通電磁閥(30、31)的另一端口接回流管(34、35)入口，回流管(34、35)出口接固化劑罐(12、13)的頂部入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能固化劑配比儀，其特征是，所述的PLC控制單元(3)包括電源模塊(37)、CPU(38)、開關(guān)量輸入輸出模塊(39)、模擬量輸入模塊(40)、模擬量輸出模塊(41)和繼電器輸出模塊(42)，電源模塊(37)輸入端接開關(guān)組(6)的電源開關(guān)(46)，輸出接PLC控制單元(3)的其他各模塊的電源輸入，CPU(38)分別與開關(guān)量輸入輸出模塊(39)、模擬量輸入模塊(40)、模擬量輸出模塊(41)和繼電器輸出模塊(42)相連接，模擬量輸入模塊(40)連接到溫度控制器(8)的輸出端，繼電器輸出模塊(42)連接到管路系統(tǒng)(2)的三通電磁閥(30、31)，模擬量輸出模塊(41)連接到變頻器(4、5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的智能固化劑配比儀，其特征是，開關(guān)組(6)包括手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)(43)、檔位選擇開關(guān)(44)、泵啟動(dòng)/停止開關(guān)(45)、電源開關(guān)(46)和緊急停機(jī)開關(guān)(47)，手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)(43)連接到PLC控制單元(3)的開關(guān)量輸入輸出模塊(39)，檔位選擇開關(guān)(44)連接到PLC控制單元(3)的開關(guān)量輸入輸出模塊(39)，共設(shè)有四個(gè)檔位選擇，泵啟動(dòng)/停止開關(guān)(45)與混砂機(jī)的啟動(dòng)停止開關(guān)相連接，然后將信號(hào)輸入到PLC控制單元(3)的開關(guān)量輸入輸出模塊(39)，電源開關(guān)(46)一端連接外接220V交流電源，一端連接到電源模塊(37)的輸入端，緊急停機(jī)開關(guān)(47)連接到PLC控制單元(3)的開關(guān)量輸入輸出模塊(39)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能固化劑配比儀，其特征是，溫度傳感器(9)設(shè)置于混砂機(jī)裝砂漏斗中。
全文摘要
一種鑄造設(shè)備領(lǐng)域的智能固化劑配比儀，電氣系統(tǒng)的變頻器輸出端、泵啟動(dòng)/停止繼電器分別連接到管路系統(tǒng)的計(jì)量泵，PLC控制單元連接到變頻器、三通電磁閥以及開關(guān)組、指示燈、泵啟動(dòng)/停止繼電器和溫度控制器的輸出端，溫度控制器的輸入端連接到溫度傳感器，管路系統(tǒng)的固化劑罐下端側(cè)面開口通過球閥與計(jì)量泵入口連接，計(jì)量泵出口在垂直方向上與緩沖器連接，在水平方向上依次與安全閥、壓力表、排氣閥相連接，然后接背壓閥和三通電磁閥，最后與另一路管路相連接，安全閥另一端口接至固化劑罐的頂部入口，排氣閥另一端口接排氣管入口，排氣管出口接至固化劑罐的頂部入口，三通電磁閥另一端口接回流管入口，回流管出口接固化劑罐的頂部入口。
文檔編號(hào)G05D7/00GK1605384SQ200410067570
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者李慶利, 陳曙, 施鵬飛 申請人:上海交通大學(xué)