CN104816392B - 一种环氧树脂真空脱气压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,用于当改变环氧树脂混料配方或抽真空工况时,检测其混料在各特定温度压力组合的真空搅拌脱泡效果,从而选择合适的压力设定值。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

一种环氧树脂真空脱气压力控制系统

(一)技术领域:

本发明涉及一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,用于当改变环氧树脂混料配方或抽真空工况时,检测其混料在各特定温度压力组合的真空搅拌脱泡效果,从而选择合适的压力设定值。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:

环氧树脂的综合性能极佳,由于其材料配方设计的灵活性和多样性,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。

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。经上述真空搅拌脱泡后,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:

在空气中的高粘度环氧树脂混料液体中,也溶解有一定的气体,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真空搅拌脱泡和真空薄膜脱泡等方法。

由于液态环氧树脂混料的各组成材料及其配比的各不相同,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,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,影响脱泡效果和产品质量。本发明介绍一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,主要用于采用二级混料系统,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,其特征是当改变环氧树脂混料配方或生产厂或抽真空工况时,通过现场检测储料罐A其混料在各特定温度下的压力设定值的真空搅拌脱泡效果,并经比较获得各特定温度与压力的合理配合设置。从而不影响生产选择平时压力设置。

在特定的工况下,当温度不断升高,液体混料粘度不断下降,其中气体的溶解度也随之降低,周围水分就向液体混料中的小气泡里蒸发,随着温度升高气泡不断生长膨胀,同时由于液体混料的粘性不断下降,气泡表面张力变小,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,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。另一方面,环氧树脂混料中填充料的填充量越多粒度越细其混料黏度增大越多。它使环氧树脂混料粘度变化增大。因此高粘度液体混料气泡的逸出不但与温度、压力有关还与粘度变化有关。本系统储料罐A在脱泡效果检测过程其压力设定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,此阶段主要是使混料搅拌均匀并抽取罐中已存在的气体保持一定的真空度(压力)。

高的真空度在有效脱泡温度下可提高真空搅拌脱泡效果缩短真空搅拌脱泡时间,但它受浇注材料的饱和蒸汽压所限制。如果真空度(压力)超过材料的饱和蒸汽压,就会导致材料的挥发,引起混料配比的变化,浇注品的质量就无法保证。而饱和蒸汽压受温度和压力的影响,其温度越高压力也越高。另一方面,脱泡效果还与混料黏度密切相关,当储料罐A在升温过程不处于有效脱泡温度时过高的真空度将产生高的能耗、工耗和设备损耗,因此当真空搅拌脱泡工艺由于采用不同的温度设定值,就须采用不同的压力(真空度)设定值。以有最好真空搅拌脱泡参数设置的同时又保证混料配比的稳定性,并且压力设定值依温度变化可以提高生产效率和节能。

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,在某一设定温度和压力下,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依脱泡效果优化压力设置。

所述一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,用于储料罐A真空搅拌脱泡压力控制。系统运行前,先将树脂、填充料按配比计算出各组份重量,范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并投入环氧树脂,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)的设定依照原工艺设定温度采用原工艺设定的压力(真空度)并向低的温度递减,向高的温度递增,并依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,然后按所述各温度分段检测比较气泡逸出数量和体积,取其脱泡基本无效的段,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。其搅拌器按原工艺要求连续工作,主控制器采用阶梯式升温模式,每次可取3-8℃左右的相同升温间隔。其终端温度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在始端温度下升温,并打开真空泵抽真空,其真空度达到相应温度段设定压力下限值并达到相应温度段设定温度时,关闭真空泵及阀门,启动真空度的下降计时器计时,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,依序记录每段真空度的下降计时器的计时时间,其下降计时器反映系统在各温度段气泡生成速度,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,平时可以取其较长计时时间所对应的温度段的温度与压力设定值的组合作为真空搅拌脱泡温度与压力设定值,其运行时间依原工艺所述混料凝胶温度所允许的脱泡时间设置并降低脱泡无效温度段的真空度。

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允许的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,仅在温度上升至原工艺温度设定值时按该设定值在所述温度段的压力(真空度)值,将其作为真空搅拌脱泡的压力设定值恒温运行,其余依据储料罐A的真空搅拌脱气原工艺确定的温度范围,取其范围内温度段,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。必要时可修改原工艺确定的温度范围以增减抽真空时间。如果原工艺确定的温度设定值脱泡效果不佳,可依据储料罐A的真空搅拌脱气工艺确定的温度范围内依脱泡效果选择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。

(四)附图说明:

附图是一种环氧树脂真空脱气压力控制系统的电路结构方框图。

(五)具体实施方式:

一种环氧树脂真空脱气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A 1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)

1.一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,用于二级混料系统,在二级混料系统中储料罐A是一环氧树脂、填料的混料脱气系统,其特征是当改变环氧树脂的混料配方或生产厂或抽真空工况时,通过现场检测储料罐A其混料在各特定温度下的压力设定值的真空搅拌脱泡效果,经比较获得各特定温度与压力的合理配合设置，从而不影响生产选择平时压力设置；

现有真空搅拌脱泡的工艺参数设置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，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，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，影响脱泡效果和产品质量，储料罐A在脱泡效果的检测过程,其压力设定随升温过程采用分段设置,系统利用真空度的变化来反映环氧树脂的混料中气泡逸出效率,在某一设定温度和压力下,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依脱泡效果优化压力设置；

所述一种环氧树脂真空脱气压力控制系统，采用投入环氧树脂，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，依照原工艺设定的温度，用原工艺设定的压力向比它低的温度递减,比它高的温度递增,依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,使其稍低于混料中所有材料的饱和蒸汽压,然后按所述各温度分段检测比较气泡逸出数量和体积,所述检测是将各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,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,搅拌器按原工艺要求连续工作,每次取3-8℃的相同升温间隔,终端温度稍高于储料罐A设定温度,系统工作时储料罐A在始端温度下升温,并打开真空泵抽真空,其真空度达到相应温度段设定压力下限值并达到相应温度段设定温度时,关闭真空泵及阀门,启动真空度的下降计时器计时,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,依序记录每段真空度的下降计时器的计时时间,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,取其较长计时时间所对应的温度段的温度与压力设定值的组合作为真空搅拌脱泡温度与压力设定值,其运行时间依原工艺混料凝胶温度所允许的脱泡时间设置,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允许的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,必要时用局放仪对浇注件做局放检测,检查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，在温度上升至原工艺温度设定值时，按原工艺温度设定值所在的温度段的压力值,将其压力值作为真空搅拌脱泡的压力设定值恒温运行,并依据储料罐A的真空搅拌脱气原工艺确定的温度范围,取其范围内温度段,按其温度段的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.根据权利要求1所述的一种环氧树脂真空脱气压力控制系统,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。