CN105542043B - 一种有机玻璃无缝聚合装置及聚合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机玻璃无缝聚合装置及聚合方法，所述聚合装置包括工装搭建系统、胶水注入系统、控制系统；所述工装搭建系统包括用于固定两块拼接的有机玻璃的工装夹具、设置在有机玻璃的接缝处的薄膜；所述工装夹具将所述薄膜固定在所述有机玻璃的表面；所述胶水注入系统用于将胶水挤进有机玻璃的接缝；所述控制系统用于控制所述胶水注入系统开启或关闭。本发明通过采用工装夹具固定拼接的有机玻璃及薄膜，为聚合提供一个气闭性良好的环境，通过真空泵抽取聚合胶水装置和第一管道的空气，并通过惰性气体将聚合胶水挤出至有机玻璃的接缝处，自动化程度高，质量保证，效率高，节省成本。
Description
技术领域
本发明属于玻璃聚合的技术领域，具体涉及一种有机玻璃无缝聚合装置及聚合方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)俗称有机玻璃，又称压克力(acrylic)，在建筑业中有着广泛的运用。目前，在国内大型玻璃容器的聚合方法主要有溶液聚合，悬浮聚合，本体聚合等方法，但大部分方法主要是通过人工聚合的方式，不能精确地控制聚合的时间，注入胶水量，并且聚合处不能做到完全的隔绝空气，聚合玻璃效率低下，并且不能达到低本体，低放射性等，效率低，品质难以保证，人工成本高，而且人们长期接触聚合胶水，不利于工人的健康。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种简单实用、操控性强、效率和品质高的有机玻璃无缝聚合装置及聚合方法。
为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
本发明所述有机玻璃无缝聚合装置，包括胶水注入系统、控制系统、工装搭建系统；
所述工装搭建系统包括用于固定两块拼接的有机玻璃的工装夹具、设置在有机玻璃的接缝处的薄膜；所述工装夹具将所述薄膜固定在所述有机玻璃的表面；
所述胶水注入系统用于将胶水挤进有机玻璃的接缝；
所述控制系统用于控制所述胶水注入系统开启或关闭。
进一步地，所述胶水注入系统包括放置聚合胶水的压力桶装置、用于抽取所述压力桶装置内气体的真空泵、用于将聚合胶水挤出的惰性气体装置；
所述压力桶装置上连接有将胶水引导至有机玻璃的接缝的第三管道；所述惰性气体装置上连接有将气体引导至放置聚合胶水的压力桶装置的第一管道，所述第一管道上设置有电磁比例阀和第一电磁阀；
所述真空泵通过第四管道与压力桶装置连通，所述第四管道上设置有第四电磁阀；所述第一管道上设置有气液流量阀，所述第二管道的一端与所述电磁比例阀连接，另一端与所述气液流量阀连接，所述第二管道上设置有第二电磁阀；气液流量阀所述有机玻璃的接缝处连接有第五管道，第五管道与外界相连；所述第五管道上设置有第五电磁阀。
进一步地，所述第三管道设置有三通连接口，第三管道穿过三通连接口的第一端和第二端，三通连接口的第三端通过第六管道与正气压表连接；所述第六管道上设置有第六电磁阀，所述正气压表与控制系统连接；
所述第四管道上通过第七管道与负气压表连接，所述第七管道上设置有第七电磁阀；所述负气压表与所述控制系统连接。
进一步地，所述控制系统包括控制面板、接线板、数据采集器、温度传感器、位移传感器、显示器，直流电源；
所述温度传感器、位移传感器和正气压表均设置在有机玻璃的接缝处，分别检测接缝处的聚合胶水的温度、收缩量以及接缝处的气压，所述正气压表、温度传感器和位移传感器将检测到的数据反馈至数据采集器，所述数据采集器将数据反馈到显示器上；
所述负气压表设置在与压力桶装置连接的第七管道，检测抽气时聚合胶水的气压，所述负气压表将检测到的数据反馈至数据采集器，所述数据传感器将数据反馈到显示器上；
所述正气压表、负气压表、温度传感器、位移传感器以及数据采集器均连接到接线板上；
所述接线板通过电线分别与直流电源、电磁比例阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀、第七电磁阀连接。
进一步地，所述工装夹具包括固定架、设置在固定架上的调节板；所述调节板与固定架之间通过螺钉连接，所述螺钉上处于所述固定架与调节板之间设置有第一螺母、第二螺母，所述第一螺母紧贴所述调节板表面，所述第二螺母紧贴所述固定架表面，所述螺钉的末端设置有第三螺母。
进一步地，所述惰性气体装置装有氮气。
进一步地，还包括加热处理系统，用于对聚合后的有机玻璃进行退火处理。
一种有机玻璃无缝聚合方法，所述以下步骤：
S1、利用工装夹具，将要拼接的两块有机玻璃固定，同时在有机玻璃的接缝处设置薄膜；
S2、在放置聚合胶水的压力桶装置上设置第三管道，将胶水引导至有机玻璃的接缝处；在放置聚合胶水的压力桶装置上设置第一管道与惰性气体装置连接；第一管道与第三管道之间连接有第二管道；在第一管道上设置气液流量阀，在第一管道上设置电磁比例阀、第一电磁阀；所述第二管道一端与电磁比例阀连接，另一端与气液流量阀连接；所述第二管道上设置有第二电磁阀；
S3、在压力桶装置上设置与真空泵连接的第四管道，在第四管道上设置第四电磁阀；
S4、在第四管道上连接第七管道与负压力表连接；
S5、在第三管道上设置三通连接口，第三管道穿过三通连接口的第一端和第二端，三通连接口的第三端通过第六管道与正气压表连接；所述第六管道上设置有第六电磁阀；
S6、在有机玻璃的接缝处连接第五管道，第五管道与外界连通，所述第五管道上设置有第五电磁阀；
S7、将第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和电磁比例阀与控制系统；所述气液流量阀为三通阀；所述气液流量阀的第一端与第二管道连接、第二端和第三端分别与第三管道连接；
控制系统包括设置控制面板、内置电源、设置在有机玻璃的接缝处的温度传感器和位移传感器、用于收集位移传感器和气压表的监测数据的数据采集器、用于连接各部件的接线板；
所述数据采集器将采集的数据反馈至控制面板；
S8、检测气密性，在所述压力桶装置未放置胶水瓶时，控制面板控制开启电磁比例阀、第一电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀，其它电磁阀关闭；
所述惰性气体装置输出气体，气体通过第一管道11、第二管道15到达有机玻璃接缝处，通过调整电磁比例阀，控制气压大小，此时，若正压力表与电磁比例阀输入的不一致，检查各管道和阀门；确认正压力表与电磁比例阀输入的一致后，顺序关闭第五电磁阀、第一电磁阀，并查看正压力表数值随时间变化曲线，当斜率超过最低标准视为气密性测试合格；
S9、除气过程，将胶水注入瓶放置于压力桶装置内，控制面板控制开启第四电磁阀、第七电磁阀，关闭其它电磁阀，打开真空泵和负压力表，实时显示压力桶内气压值，待负压表读数稳定，连续抽真空大于10分钟，除气过程结束；
S10、注胶，控制面板控制关闭第四电磁阀、第七电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀，开启电磁比例阀、第一电磁阀、第五电磁阀，打开气液流量阀，惰性气体装置输出气体，将聚合胶水挤出至有机玻璃接缝处，胶水流动速度通过电磁比例阀控制，待胶水注满接缝处并到达第五电磁阀附近，关闭第五电磁阀，待接缝胶水厚度达到预设值，立即打开第二电磁阀，从而关闭气液流量阀，注胶过程结束；
S11、控制器接收温度传感器、位移传感器和正气压表、负气压表所采集到的数据，当负气压表数据达到负一个大气压，十分钟后停止抽气；当正气压表数据满足预设的气压曲线，开始注胶；当有机玻璃的位移量达到预设的数值，停止注胶；
进一步地，所述控制系统还包括显示器，用于显示数据采集器监测的数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过采用工装夹具固定拼接的有机玻璃及薄膜，为聚合提供一个气闭性良好的环境，通过真空泵抽取聚合胶水装置和第一管道的空气，并通过惰性气体将聚合胶水挤出至有机玻璃的接缝处，自动化程度高，质量保证，效率高，节省成本。
(2)通过在各管道上设置压力传感器，有效控制胶水的注入量，精确控制胶水的注入，确保了聚合后的有机玻璃达到无缝，高品质的要求。
(3)采用工装夹具，将薄膜与需拼接的有机玻璃的接缝密封，为聚合胶水提高良好的聚合环境。
(4)采用氮气作为胶水挤出的动力，稳定性好，成本低，易于操作。
(5)有机玻璃聚合后通过热处理，提高了聚合效率，可以充分去除应力残余，保证有机玻璃的整体机械性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所述有机玻璃无缝聚合装置的工作原理图；
图2是本发明所述有机玻璃无缝聚合装置中控制系统的原理图；
图3是本发明所述有机玻璃无缝聚合装置中工装夹具的结构示意图；
图4是本发明所述有机玻璃无缝聚合装置的聚合反应实时监控状态图。
其中，1-氮气瓶，11-第一管道，12-电磁比例阀，13-第一电磁阀，14-第二电磁阀，15-第二管道，2-压力桶装置，21-第三管道，22-气液流量阀，3-真空泵，31-第四管道，32-第四电磁阀，33-第七电磁阀，4-聚合缝，41-第五电磁阀，5-正气压表，51-第六电磁阀，6-负气压表，7-控制系统，71-位移传感器，72-温度传感器，73-数据采集器，74-控制面板，75-显示器，76-接线板，77-直流电源。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～图4所示，本发明所述有机玻璃无缝聚合装置，包括工装搭建系统、胶水注入系统、控制系统，所述工装搭建系统包括用于固定两块拼接的玻璃的工装夹具、设置在有机玻璃的接缝处的薄膜，所述工装夹具将所述薄膜固定在所述有机玻璃的表面。
所述工装夹具包括固定架42、设置在固定架上的调节板43；所述调节板43与固定架42之间通过螺钉45连接，所述螺钉45上处于所述固定架42与调节板43之间设置有第一螺母48、第二螺母47，所述第一螺母紧贴所述调节板43表面，所述第二螺母47紧贴所述固定架42的表面，所述螺钉的末端设置有第三螺母46。
所述胶水注入系统用于将胶水挤至所述有机玻璃的接缝处，所述胶水注入系统包括聚合胶水装置2、用于抽取所述聚合胶水装置2内气体的真空泵3、用于将聚合胶水挤出的惰性气体装置；本实施例中的惰性气体装置装有氮气，但本发明中使用的惰性气体不局限于氮气，也可以是其它的惰性气体。
所述压力桶装置2上连接有将胶水引导至有机玻璃的接缝的第三管道21；所述惰性气体装置与聚合胶水装置2的第一管道11，所述第一管道11上设置有第一电磁阀13和电磁比例阀12；所述第一管道11与第三管道21之间连接有第二管道15。
所述真空泵3通过第四管道31与压力桶装置2连通，所述第四管道31上设置有第四电磁阀32；所述第一管道11上设置有气液流量阀22，所述第二管道15的一端与所述电磁比例阀12连接，另一端与所述气液流量阀22连接，所述第二管道15上设置有第二电磁阀14；所述有机玻璃的接缝处4连接有第五管道，第五管道与外界相连；所述第五管道上设置有第五电磁阀41。
所述第三管道21设置有三通连接口，第三管道穿过三通连接口的第一端和第二端，三通连接口的第三端通过第六管道与正气压表5连接；所述第六管道上设置有第六电磁阀51，所述正气压表5与控制系统7连接；
所述第四管道31上通过第七管道与负气压表6连接，所述第七管道上设置有第七电磁阀33；所述负气压表6与所述控制系统7连接。
所述控制系统7包括控制面板74、接线板76、数据采集器73、温度传感器72、位移传感器71、显示器75，直流电源77；
所述温度传感器72、位移传感器71和正气压表5均设置在有机玻璃的接缝处4，分别检测接缝处的聚合胶水的温度、收缩量以及接缝处的气压，所述正气压表5、温度传感器72和位移传感器71将检测到的数据反馈至数据采集器73，所述数据采集器73将数据反馈到显示器75上；
所述负气压表6设置有与压力桶装置2连接的第七管道，检测抽气时聚合胶水的气压，所述负气压表6将检测到的数据反馈至数据采集器73，所述数据传感器73将数据反馈到显示器75上；
所述正气压表5、负气压表6、温度传感器72、位移传感器71以及数据采集器73均连接到接线板76上；
所述接线板76通过电线分别与直流电源77、电磁比例阀12、第一电磁阀13、第二电磁阀14、第四电磁阀32、第五电磁阀41和第六电磁阀51、第七电磁阀33连接。
还包括加热处理系统，用于对聚合后的有机玻璃进行退火处理。加快聚合反应，提高聚合效率，同时保证了聚合后的有机玻璃的机械性能。
一种有机玻璃无缝聚合方法，所述以下步骤：
S1、利用工装夹具，将要拼接的两块有机玻璃固定，同时在有机玻璃的接缝处设置薄膜。
S2、检测气密性，在所述压力桶装置未放置胶水瓶时，控制面板74控制开启电磁比例阀12、第一电磁阀13、第五电磁阀41和第六电磁阀51，其它电磁阀关闭。
所述惰性气体装置输出气体，气体通过第一管道11、第二管道15到达有机玻璃接缝处，通过调整电磁比例阀12，控制气压大小，此时，若正压力表5与电磁比例阀12输入的不一致，检查各管道和阀门；确认正压力表5与电磁比例阀12输入的一致后，顺序关闭第五电磁阀41、第一电磁阀13，并查看正压力表5数值随时间变化曲线，当斜率超过最低标准视为气密性测试合格。
S3、除气过程，将胶水注入瓶放置于压力桶装置2内，控制面板74控制开启第四电磁阀32、第七电磁阀33，关闭其它电磁阀，打开真空泵3和负压力表6，实时显示压力桶装置内气压值，待负压表6读数稳定，连续抽真空大于10分钟，除气过程结束。
S4、注胶，控制面板74控制关闭第四电磁阀32、第七电磁阀33、第二电磁阀14、第六电磁阀51，开启电磁比例阀12、第一电磁阀13、第五电磁阀41，打开气液流量阀22，惰性气体装置输出气体，将聚合胶水挤出至有机玻璃接缝处，胶水流动速度通过电磁比例阀12控制，待胶水注满接缝处并到达第五电磁阀41附近，关闭第五电磁阀41，待接缝胶水厚度达到预设值，立即打开第二电磁阀14，从而关闭气液流量阀22，注胶过程结束。
S5、控制器接收温度传感器、位移传感器和正气压表、负气压表所采集到的数据，当负气压表数据达到负一个大气压，十分钟后停止抽气；当正气压表数据满足预设的气压曲线，开始注胶；当有机玻璃的位移量达到预设的数值，停止注胶.
本发明通过设置控制系统和胶水注入系统，采用惰性气体，将胶水导入有机玻璃的接缝处，结构简单，自动化程度高，方便控制和操作，提高聚合效率，确保了聚合的质量。
本实施例所述有机玻璃无缝聚合装置的其它结构参见现有技术。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：包括胶水注入系统、控制系统、工装搭建系统；
所述工装搭建系统包括用于固定两块拼接的有机玻璃的工装夹具、设置在有机玻璃的接缝处的薄膜；所述工装夹具将所述薄膜固定在所述有机玻璃的表面；
所述胶水注入系统用于将胶水挤进有机玻璃的接缝；所述胶水注入系统包括放置聚合胶水的压力桶装置、用于抽取所述压力桶装置内气体的真空泵、用于将聚合胶水挤出的惰性气体装置；
所述压力桶装置上连接有将胶水引导至有机玻璃的接缝的第三管道；所述惰性气体装置上连接有将气体引导至放置聚合胶水的压力桶装置的第一管道，所述第一管道上设置有电磁比例阀和第一电磁阀；
所述真空泵通过第四管道与压力桶装置连通，所述第四管道上设置有第四电磁阀；所述第一管道上设置有气液流量阀，所述第二管道的一端与所述电磁比例阀连接，另一端与所述气液流量阀连接，所述第二管道上设置有第二电磁阀；所述有机玻璃的接缝处连接有第五管道，第五管道与外界相连；所述第五管道上设置有第五电磁阀；
所述控制系统用于控制所述胶水注入系统开启或关闭。
2.根据权利要求1所述有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：所述第三管道设置有三通连接口，第三管道穿过三通连接口的第一端和第二端，三通连接口的第三端通过第六管道与正气压表连接；所述第六管道上设置有第六电磁阀，所述正气压表与控制系统连接；
所述第四管道上通过第七管道与负气压表连接，所述第七管道上设置有第七电磁阀；所述负气压表与所述控制系统连接。
3.根据权利要求2所述有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：所述控制系统包括控制面板、接线板、数据采集器、温度传感器、位移传感器、显示器，直流电源；
所述温度传感器、位移传感器和正气压表均设置在有机玻璃的接缝处，分别检测接缝处的聚合胶水的温度、收缩量以及接缝处的气压，所述正气压表、温度传感器和位移传感器将检测到的数据反馈至数据采集器，所述数据采集器将数据反馈到显示器上；
所述负气压表设置有与压力桶装置连接的第七管道，检测抽气时聚合胶水的气压，所述负气压表将检测到的数据反馈至数据采集器，所述数据传感器将数据反馈到显示器上；
所述正气压表、负气压表、温度传感器、位移传感器以及数据采集器均连接到接线板上；
所述接线板通过电线分别与直流电源、电磁比例阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀、第七电磁阀连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：所述工装夹具包括固定架、设置在固定架上的调节板；所述调节板与固定架之间通过螺钉连接，所述螺钉上处于所述固定架与调节板之间设置有第一螺母、第二螺母，所述第一螺母紧贴所述调节板表面，所述第二螺母紧贴所述固定架表面，所述螺钉的末端设置有第三螺母。
5.根据权利要求4所述有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：所述惰性气体装置装有氮气。
6.根据权利要求4所述有机玻璃无缝聚合装置，其特征在于：还包括加热处理系统，用于对聚合后的有机玻璃进行退火处理。
7.一种有机玻璃无缝聚合方法，其特征在于：所述以下步骤：
S1、利用工装夹具，将要拼接的两块有机玻璃固定，同时在有机玻璃的接缝处设置薄膜；
S2、在放置聚合胶水的压力桶装置上设置第三管道，将胶水引导至有机玻璃的接缝处；在放置聚合胶水的压力桶装置上设置第一管道与惰性气体装置连接；第一管道与第三管道之间连接有第二管道；在第一管道上设置气液流量阀，在第一管道上设置电磁比例阀、第一电磁阀；所述第二管道一端与电磁比例阀连接，另一端与气液流量阀连接；所述第二管道上设置有第二电磁阀；
S3、在压力桶装置上设置与真空泵连接的第四管道，在第四管道上设置第四电磁阀；
S4、在第四管道上连接第七管道与负压力表连接；
S5、在第三管道上设置三通连接口，第三管道穿过三通连接口的第一端和第二端，三通连接口的第三端通过第六管道与正气压表连接；所述第六管道上设置有第六电磁阀；
S6、在有机玻璃的接缝处连接第五管道，第五管道与外界连通，所述第五管道上设置有第五电磁阀；
S7、将第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和电磁比例阀与控制系统；所述气液流量阀为三通阀；所述气液流量阀的第一端与第二管道连接、第二端和第三端分别与第三管道连接；
控制系统包括设置控制面板、内置电源、设置在有机玻璃的接缝处的温度传感器和位移传感器、用于收集位移传感器和气压表的监测数据的数据采集器、用于连接各部件的接线板；
所述数据采集器将采集的数据反馈至控制面板；
S8、检测气密性，在所述压力桶装置未放置胶水瓶时，控制面板控制开启电磁比例阀、第一电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀，其它电磁阀关闭；
所述惰性气体装置输出气体，气体通过第一管道11、第二管道15到达有机玻璃接缝处，通过调整电磁比例阀，控制气压大小，此时，若正压力表与电磁比例阀输入的不一致，检查各管道和阀门；确认正压力表与电磁比例阀输入的一致后，顺序关闭第五电磁阀、第一电磁阀，并查看正压力表数值随时间变化曲线，当斜率超过最低标准视为气密性测试合格；
S9、除气过程，将胶水注入瓶放置于压力桶装置内，控制面板控制开启第四电磁阀、第七电磁阀，关闭其它电磁阀，打开真空泵和负压力表，实时显示压力桶内气压值，待负压表读数稳定，连续抽真空大于10分钟，除气过程结束；
S10、注胶，控制面板控制关闭第四电磁阀、第七电磁阀、第二电磁阀、第六电磁阀，开启电磁比例阀、第一电磁阀、第五电磁阀，打开气液流量阀，惰性气体装置输出气体，将聚合胶水挤出至有机玻璃接缝处，胶水流动速度通过电磁比例阀控制，待胶水注满接缝处并到达第五电磁阀附近，关闭第五电磁阀，待接缝胶水厚度达到预设值，立即打开第二电磁阀，从而关闭气液流量阀，注胶过程结束；
S11、控制器接收温度传感器、位移传感器和正气压表、负气压表所采集到的数据，当负气压表数据达到负一个大气压，十分钟后停止抽气；当正气压表数据满足预设的气压曲线，开始注胶；当有机玻璃的位移量达到预设的数值，停止注胶。
8.根据权利要求7所述有机玻璃无缝聚合方法，其特征在于：所述控制系统还包括显示器，用于显示数据采集器监测的数据。
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