CN104750142B - 树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统,用于当改变环氧树脂混料配方或抽真空工况时,检测其环氧树脂混料在各设定点温度与压力组合的真空搅拌脱泡效果,从而选择合适的温度与压力设定值。由于环氧树脂混料的各组成材料及其配比的灵活多样,其真空搅拌脱泡性能差异很大,因此需要针对性地设置其工艺参数。

Description

树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统

(一)技术领域:

本发明涉及树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统,用于当改变环氧树脂混料配方或抽真空工况时,检测其环氧树脂混料在各设定点温度与压力组合的真空搅拌脱泡效果,从而选择合适的温度与压力设定值。由于环氧树脂混料的各组成材料及其配比的灵活多样,其真空搅拌脱泡性能差异很大,因此需要针对性地设置其工艺参数。

(二)背景技术:

环氧树脂的材料配方设计的灵活多样,使环氧树脂在电力、电子电器等领域得到广泛应用,特别是电力互感器、变压器、绝缘子等电器的浇注材料,当环氧树脂应用于高电压电器时,要求它具有极低的局部放电量,否则将因局部放电量超标而过早老化、漏电甚至于击穿引发事故。环氧树脂材料中的气孔是产生局部放电的最主要原因,因此在环氧树脂浇注时,均采用真空浇注脱泡技术尽可能减少浇注制品中的气隙和气泡。

基于气体在液体中溶解度与液体温度和压力相关的原理,在高粘度液体脱泡过程中应用较多的是真空搅拌脱泡及真空薄膜脱泡等方法。

典型的工艺是将树脂、固化剂和硅徽粉、色浆等填料按配比计算出各组份重量,称重后预先在烘箱中预热60℃/3～4h,其混料分一级和二级混料系统。在二级混料系统中先启动储料罐A、储料罐B的加热系统及真空系统。再往储料罐A加入预热后的树脂、填料,并往储料罐B中加入预热后的固化剂、填料,将储料罐A搅拌温度设定为55℃,搅拌3～4小时,将储料罐B搅拌温度设定为50℃,搅拌3～4小时。然后对储料罐A、储料罐B抽真空搅拌,真空度均设为4mbar。经上述真空脱泡后,然后在混料罐中混料搅拌再抽真空后将混料导入浇注罐中浇注再经固化炉加温固化后脱模。

(三)发明内容:

在空气中气体对于高粘度环氧树脂混料液体也具有一定的溶解度,但在混料液体深处气泡尺寸很小,通常以微气泡形式存在,微气泡依靠自身浮力上升的速度是极其缓慢的,必须依靠外力将气泡带到液面,因此目前较为有效的脱泡方式是采用真空搅拌脱泡和真空薄膜脱泡等方法。在搅拌槽中的压力从上至下依次增大,在中上部出现了较大的低压区,因此,根据气泡生成的条件,气泡主要在中、上部生长、集聚和脱泡。

由于液态环氧树脂混料的各组成材料及其配比各不相同,还可能由于环氧树脂、固化剂内在质量问题,造成每批混合料的凝胶时间不一致,以及所使用的真空脱气设备性能及其采用的真空搅拌脱泡工艺差异很大,因此现有真空搅拌脱泡的工艺参数设置多是凭经验或参照相似工艺设置,针对性差,而且,其设定值没有随混料配方或材料的生产厂家或工况变化而合理改变,因此控制效果差。本发明介绍树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统,在二级混料系统中储料罐A是一环氧树脂、填料混料脱气系统,其特征是当改变混料配方或生产厂或抽真空工况时,通过现场检测比较储料罐A在升温和真空搅拌脱泡过程中,其混料在各特定温度和所设置的压力设定值下的真空搅拌脱泡效果,使其可在原有系统中不影响生产实现平时真空搅拌脱泡工艺的温度和压力(真空度)的参数选择。

本系统储料罐A压力的设定是随升温过程采用分段设置。在升温初期混料粘度较高,温度也不均匀,微小气泡遇低温层易被凝结和缩小,而且粘性越大气泡越不易逸出,因此这时候采用低的压力不能实现有效脱泡反而浪费能耗和设备损耗,此阶段主要使混料搅拌均匀并抽取罐中的气体保持一定真空度,当温度继续升高粘度下降混料中的气泡易于逸出可以实现有效脱泡时,由于材料的饱和蒸汽压与温度和压力有关,此时温度相对较低因此可以选择较低的压力设定值有助于气泡生长逸出而且不会超过混料中材料的饱和蒸汽压,当温度继续升高混料的压力设定值须避免超过混料材料的饱和蒸汽压引起混料配比的变化影响产品质量。

另一方面,环氧树脂随温度升高粘度快速下降,但当温度上升到一定值时,粘度下降趋势变缓,最后基本上趋于某个数值,另外环氧树脂混料中填料的填充量越多粒度越细其混料粘度增大越多。它使环氧树脂温度、粘度对应关系在混料中向粘度增大方向偏移,由于粘度直接影响气泡逸出,当气泡上升到近液面后,气泡并不能立刻逸出,而是在压差的作用下,气泡继续膨胀,并在近液面下停留一段时间,当挣脱液面张力后,才能逸出或破裂,其停留时间随压力、混料液体的粘性的降低而缩短。

综上所述,气泡逸出效率与环氧树脂混料的粘度密切相关,而环氧树脂混料粘度又与温度不成线性关系,因此对于不同的混料就存在不同的最佳温度设定值。

系统利用真空度的变化来反映环氧树脂混料中气泡逸出效率,在某一设定温度下,通过暂时关闭真空泵,检测真空度达到设定值的下限值(压力上限值)的时间,来反映在该特定工况下气泡逸出数量和体积的变化并通过不同温度点的检测比较用于优化温度压力设置。

所述树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统,用于环氧树脂真空脱气系统中储料罐A真空搅拌脱泡过程的温度压力控制,当系统运行时,先将树脂、填料按配比计算出各组份重量,称重后按原工艺要求预先在烘箱或热风炉中进行预热干燥处理后备用,然后启动储料罐A的加热系统及真空系统。其中储料罐A先投入环氧树脂,再投入硅微粉,冷却至始端温度下升温,其始端温度即环氧树脂熔融后可以进行真空搅拌的温度,例如在40℃至50℃左右开始阶梯式升温,升温间隔相等,其搅拌器按原工艺要求连续工作,先搅拌5-15分钟使混料均匀再开启真空泵,其压力(真空度)的设定采用依所述阶梯式升温模式的各温度段按段递减,即最高温度先采用原工艺确定的压力(真空度)并向低的温度递减,并依温度段设定温度不同修正压力设定值,在储料罐A所能达到和耐受的允许真空度范围内,使其不超过且稍低于混料中所有材料的饱和蒸汽压,然后按所述各温度段检测比较气泡逸出数量和体积变化,取其脱泡基本无效果的段,降低其真空度设定值使之保持一定的真空度。所述检测是将各温度段所确定的真空度分别设定在一上下限范围内,例如可按相应温度段设定压力值作为压力下限值,而取真空度下降(压力上升)至该压力下限值加6-15％作为上限值,其反映真空度的压力信号送主控制器处理,其打开或关闭真空泵的工作信号由主控制器发出。主控制器采用阶梯式升温模式,其搅拌器按原工艺要求采用连续工作,每次可取3-8℃左右的相同升温间隔。其终端温度取稍高于混料罐设定温度,例如75-90℃左右,要求升温功率大、速度快以及抽真空速率快。

系统工作时储料罐A先在始端温度下升温,并打开真空泵抽真空使真空度达到相应温度段设定压力下限值并达到该温度段设定温度时,关闭真空泵及阀门,启动真空度的下降计时器,当真空度下降到设定压力上限值时计时结束,作数秒延时消除过多气泡后再打开阀门及真空泵抽真空,进入下一段,如此周而复始,依序记录每次真空度的下降计时器的时间,其下降计时器反映系统在各温度段下气泡生成速度,扣除真空泄漏率影响比较每次真空度的下降计时器计时时间,取相对长的计时时间温度段的温度与压力设置作为平时生产温度与压力设定值,必要时在所要达到最终真空度及由工艺允许的脱泡时间,修正原工艺确定的脱泡工序温度范围即始端温度和终端温度设置以增减抽真空时间,其恒温运行时间依脱泡效果和允许的脱泡时间来设置,也可以依据抽真空消耗时间、工耗、能耗,经比较选取多个其下降计时器计时时间相对较长所对应的温度段作为平时生产的温度与压力设定值,在所述温度范围内其余温度段按其温度与压力的设置升温到温度设定值后即转入下一温度段。现有工艺只设一个温度设定值通常高的温度设定值取短的时间或反之,本发明具有更广泛的所述设置方案范围,因此对于混料所要达到最终真空度有更多的方案选择。然后到终端温度后停止升温并在原工艺要求的温度设定值及其工序时间下恒温真空搅拌脱泡,之后再按原工艺要求进行浇注、固化及脱模,完成检测过程。最后,必要时用局放仪对浇注件做局放检测,检查其是否符合国家相关标准或企业内控标准再调整抽真空时间和温度设定值。

平时生产不作所述检测,在温度上升至所述温度与压力设定值时恒温运行,其余按原工艺确定的温度范围,取其范围内所述温度段按其所述温度与压力的设置升温到温度设定值后即转入下一温度段。其余均按原工艺要求操作。

(四)附图说明:

附图是树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统的电路结构方框图。

(五)具体实施方式:

树脂真空脱气二级混料温度压力控制系统的电路结构方框图如附图所示,它由温度传感器2、主控制器7、压力传感器3、压力变送器4、真空泵5、真空泵驱动电路6和储料罐A1组成。其中主控制器7也可以是主控柜工控机,由其实现主控制器7所述功能,主控柜工控机通过组态软件可实现对全套设备的设定、集中监控、主要参数记录和操作。压力传感器3与储料罐A 1的真空腔相连,用于检测系统的真空度,主控制器7通过真空泵驱动电路6打开或关闭真空泵5来控制系统的真空度。压力传感器3的信号经压力变送器4送主控制器7处理。启动储料罐A 1脱气系统后,如果真空腔内的压力达到设定上限值,则主控制器7电路停止计时器计时并向真空泵驱动电路6和电磁阀发出信号,真空泵5将立即启动。当真空腔内的压力达到设定下限值时主控制器7的电路就会关闭真空泵5。

Claims (2)

1.树脂真空脱气二级混料温度压力控制方法，在二级混料系统中储料罐A是一环氧树脂、填料混料脱泡系统，其特征是当改变混料配方或生产厂或抽真空工况时，通过现场检测比较储料罐A在升温和真空搅拌脱泡过程中其混料在各特定温度和所设置的压力设定值下的真空搅拌脱泡效果，使其在原有系统中不影响生产实现平时真空搅拌脱泡工艺的温度和压力的参数选择，储料罐A压力的设定是随升温过程采用分段设置，在升温初期混料粘度较高，温度也不均匀，这时候采用低的压力不能实现有效脱泡反而浪费能耗和设备损耗，当温度继续升高粘度下降混料中的气泡易于逸出，可以实现有效脱泡时，此时温度相对较低因此选择较低的压力设定值有助于气泡生长逸出，当温度继续升高混料的压力设定值，须避免超过混料材料的饱和蒸汽压引起混料配比的变化影响产品质量，气泡逸出效率与环氧树脂混料的粘度密切相关，而环氧树脂混料粘度又与温度不成线性关系，因此对于不同的混料就存在不同的最佳温度设定值，系统利用真空度的变化来反映环氧树脂混料中气泡逸出效率，在某一设定温度下，通过暂时关闭真空泵，检测真空度达到设定值的下限值的时间，来反映在特定工况下气泡逸出数量和体积的变化，并通过不同温度点的检测比较用于优化温度压力设置；

当储料罐A投入环氧树脂，再投入硅微粉，冷却至始端温度下升温，其始端温度即环氧树脂熔融后可以进行真空搅拌的温度，升温间隔相等，其搅拌器按原工艺要求连续工作，先搅拌5～15分钟使混料均匀再开启真空泵，其压力的设定采用依阶梯式升温模式的各温度段按段递减，即最高温度先采用原工艺确定的压力并向低的温度递减，并依温度段设定温度不同修正压力设定值，在储料罐A所能达到和耐受的允许真空度范围内，使其不超过且稍低于混料中所有材料的饱和蒸汽压，然后按所述各温度段检测比较气泡逸出数量和体积变化，所述检测是将各温度段所确定的真空度分别设定在上下限范围内，按相应温度段设定压力值作为压力下限值，而取真空度下降至该压力下限值加6－15％作为上限值，其反映真空度的压力信号送主控制器处理，其打开或关闭真空泵的工作信号由主控制器发出，其搅拌器按原工艺要求采用连续工作，每次取3－8℃的相同升温间隔，其终端温度取稍高于储料罐A的设定温度，系统工作时储料罐A先在始端温度下升温，并打开真空泵抽真空使真空度达到相应温度段设定压力下限值并达到该温度段设定温度时，关闭真空泵及阀门，启动真空度的下降计时器，当真空度下降到设定压力上限值时计时结束，作数秒延时消除过多气泡后再打开阀门及真空泵抽真空，进入下一段，如此周而复始，依序记录每次真空度的下降计时器的时间，其下降计时器反映系统在各温度段下气泡生成速度，在所要达到最终真空度及由工艺允许的脱泡时间，修正原工艺确定的脱泡工序温度范围即始端温度和终端温度设置以增减抽真空时间，其温度段运行时间依脱泡效果和允许的脱泡时间来设置，或依据抽真空消耗时间、工耗、能耗，经比较选取多个其下降计时器计时时间相对较长的温度段所选取的温度与压力设定值作为其后平时生产的温度与压力设定值，在所述温度范围内其余温度段按其温度与压力的设置升温到温度设定值后即转入下一温度段，然后到终端温度后停止升温并在原工艺要求的温度设定值及其工序时间下恒温真空搅拌脱泡，之后再按原工艺要求进行浇注、固化及脱模，完成检测过程，其后平时生产，在温度上升至所选取温度段的温度与压力设定值时恒温运行，其余温度段按其温度与压力的设置升温到温度设定值后即转入下一温度段。

2.权利要求1所述的树脂真空脱气二级混料温度压力控制方法的装置，其特征在于它包括：

温度传感器(2)、主控制器(7)、压力传感器(3)、压力变送器(4)、真空泵(5)、真空泵驱动电路(6)和储料罐A(1)，其中压力传感器(3)与储料罐A(1)的真空腔相连，用于检测系统的真空度，主控制器(7)通过真空泵驱动电路(6)打开或关闭真空泵(5)来控制系统的真空度，压力传感器(3)的信号经压力变送器(4)送主控制器(7)处理。