CN105797902A - 智能自清洗双固化涂装系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂装设备技术领域，具体为智能自清洗双固化涂装系统。该涂装系统包括喷枪、供料系统、紫外光源装置以及控制系统。本发明系统把自固化与光固化的技术结合，可用于单组份、双组份及多组分涂料的施工；喷枪采用串激电机，其高速转动转子使充入喷枪的两种原料在高速转子的转动下充分混合然后喷出；供料系统能够自动调节校正两种组分进料管道的压力，确保两种组分混合比例的准确性，提高涂料固化后涂层的性能。系统能够自动控制抽料、加压、喷涂的工作时序逻辑；具有操作简便、可自动化涂布、涂膜性能优良等优点，施工过程中无VOC、无毒无味。本发明既能保留喷涂的聚脲涂料的卓越防腐防水性能，同时简化了涂料的施工难度和施工要求，优化了涂装的效果。

Description

智能自清洗双固化涂装系统

技术领域

本发明属于涂装设备技术领域，具体涉及智能自清洗双固化涂装系统。

背景技术

喷涂聚脲弹性体（SprayPolyureaElastomer，简称SPUA）技术是国外为适应环保需求而研究开发的一种新型的“万能”涂装技术，被誉为二十世纪末期涂料、涂装技术领域最伟大的发明。SPUA涂料的原料分为两组：异氰酸酯类化合物和胺类化合物，两者可以在无催化剂的情况下快速进行反应，形成致密、连续、无接缝、强韧的弹性体涂层。该涂层具有优异的物理性能和耐腐蚀性能，可用于腐蚀防护领域，在各种大型基础设施的建设中都有着巨大的应用前景。该技术在北美等发达国家已应用二十多年，市场需求十分强劲。

20世纪80年代中期，Texaco公司的DudleyJ.PrimeauxII及其团队基于反应注射成型（RIM）技术，在Austin实验室发明了SPUA技术，并于1989年最早发表研究文章（Primeaux,DJ.SprayPolyurea-VersatileHighPerformanceElastomerforthePolyurethaneIndustry[A]//1989,Polyurethanes’89,the32^ndTechnical/MarketingConference[C],SPI,SanFrancisco,CA,pp.126-130.）。随后，美国GUSMER公司（已被GRACO公司收购）研制的聚脲喷涂机使得该项技术实现了商业化。目前，美国GRACO公司是全球高档聚脲喷涂设备的独家供应商。

美国GRACO公司的SPUA技术运用了撞击混合原理，反应活性极高的两种液体组分在高压驱动下高速湍流混合碰撞，通过喷枪后雾化，在极短的施工时间内喷涂在基面上，形成弹性体涂层。但是该SPUA技术目前仍然存在缺陷：1.喷枪进料孔非常小，两种原料靠高速湍流混合碰撞来混合，接触面积很小，因此混合均匀性难以得到保障，影响涂层性能。2.喷枪采用扳手来控制两种原料的混合及喷出，即进料口与混合腔的连通与关闭是通过滑动来实现的，密封仅靠弹簧压紧。这种情况下，很难保证高压下的密闭，在操作过程中容易造成原料的泄漏。而两种组分原料一经接触就立即固化，反应时间小于10秒，因此一旦泄漏，很容易就会造成喷腔的堵塞，为施工带来不便。3.腔体内压力容易产生波动而导致组分混合均匀度受影响，混合比例产生变化，因此该工艺涂装的薄涂层效果差。4.由于两种原料的粘度不同，因此相同压力下的进料流量不同，导致混合比例略有差异。5.该工艺属于快速反应喷涂体系，对反应条件的控制要求非常高，现有设备中还包含温度控制系统，因此操作比较复杂，均匀涂布的难度很大。基于这些问题，SPUA技术在施工时，除了必须采用专业设备以外，还必须由具备专业技术的施工人员来进行操作。这就限制了SPUA技术的大规模推广和应用。

国内对喷涂弹性体技术的探索研究始于1995年，并于3年后研发成功具有自主知识产权的聚脲配方体系并申请了多项发明专利。此后，国内学者也对聚脲合成与制备进行了大量研究并发表了相关成果，但我国在聚脲喷涂弹性体的研究还主要集中于聚脲的复配产物及其在涂料和粘合剂方面的应用。在目前的应用中，几乎所有的施工设备全部依赖于进口产品，施工成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本较低、使用方便、涂装效果良好的智能自清洗双固化涂装系统。

本发明提供的智能自清洗双固化涂装系统，包括喷枪、供料系统、紫外光源装置以及控制系统。本发明涂装系统实现了自固化与光固化的技术结合，可用于单组份、双组份及多组分涂料的施工；能够自动调节校正两种组分进料管道的压力，确保两种组分混合比例的准确性，提高涂料固化后涂层的性能；能够自动控制抽料、加压、喷涂的工作时序逻辑，降低了对操作人员的技术能力要求；具有操作简便、可自动化涂布、涂膜性能优良等优点，施工过程中无VOC、无毒无味。

所述喷枪包含混合腔、A料进料管、B料进料管、带转轴的转子和密封腔；所述A料进料管、B料进料管分别与混合腔联通，使不同的原料通过进料管进入混合腔；转子位于混合腔中，用于对进入混合腔的原料进行搅拌混合；所述转子固定在轴承上，连接串激电机，可进行高速转动；所述密封腔中采用机械密封动环、机械密封静环、角接触轴承以及轴承锁紧螺母实现密封；喷枪使用串激电机，电机高速转动转子使得充入喷枪的两种原料在高速转子的转动下充分混合，然后从混合腔前端的喷嘴喷出。喷枪结构参见图2所示。

所述喷枪的两个进料管外侧分别连接三通阀，每个三通阀分别连接供料系统的进料管道与进气管道，用于切换喷枪的进料与进气；当三通阀连接供料系统的进料管道时，喷枪正常作业；当三通阀连接进气管时，可利用高气压清除喷枪内的余料，对喷枪进行清洗。

所述紫外光源装置与喷枪可以组合成一个整体，也可以是分开的两个部件；所述紫外光源为紫外LED、紫外半导体激光器或气体放电紫外灯（如汞灯、金属卤化物灯、氙灯）。紫外光源用于对从喷枪的喷嘴喷出涂料混合进行照射，通过紫外光固化的方式固化涂料。

所述供料系统包含两个储料罐、压力泵以及两组进料管道；所述进料管道中包含压力传感器或流量计，分别用于测试两种原料进料时的压力或流量，并反馈给控制系统，从而可以根据设定的混合比例调节两组原料进料管道的压力或流量，并在喷涂过程中不断进行微调，确保混合喷出并固化后的涂料性能。

所述控制系统用于控制喷枪、供料系统、紫外光源装置的工作；包括根据供料系统压力传感器、流量计采集的信息，控制调节供料系统的进料量，根据进料量控制调节喷枪的串激电机的转速等。

所述控制系统可自动控制操作时序；工作时，供料系统启动压力泵来提供高气压，使储料罐的原料在高压下进入进料管道，利用压力传感器或流量计的反馈调整两组进料管道的压力，然后启动串激电机使转子高速转动，连通进料管道与喷枪，原料在混合腔中混合并从喷枪喷出；系统停止时，压力泵关闭，系统先泄压，等到系统内压力恢复到常压后关闭串激电机，停止进料，并连通进气管道自动清洗腔体内的残留。

所述控制系统可对喷涂行程进行编程；当喷涂行程结束时，系统自动停止。

所述控制系统可对系统进行错误检测，在启动喷涂前，能够自动检测设备状态是否正常，包括供料是否充足、压力泵是否正常、喷涂对象是否存在。

所述控制系统可在涂料混合喷出后，控制紫外光源照射，固化涂料。

本发明的涂装系统仅需要控制开关即可自动实现进料、喷涂、光固化等一系列工序，操作简单。

本发明的智能自清洗双固化涂装系统，既能保留喷涂的聚脲涂料的卓越防腐防水性能，同时简化了该涂料的施工难度和施工要求，优化了涂装的效果，突破了国外企业在该领域的技术壁垒。

首先，本发明的智能自清洗双固化涂装系统改进了现有聚脲涂装设备的喷枪结构缺陷，利用串激电机高速转子的转动提高了原料的混合均匀性，提高了涂层性能；喷枪体采用机械密封结构提高了防漏性能，可避免原料渗漏导致的喷枪堵塞问题；喷枪的供料系统能够自动调节两种原料的进料比例，确保喷涂过程中原料的混合比例一致，从而保证了涂层的稳定性。

其次，本发明的智能自清洗双固化涂装系统将自固化与光固化技术相结合，实现聚脲弹性体涂料的可控化均匀涂装施工。采用改性的聚脲弹性体，能够通过紫外光照来调节涂层的固化时间和速度，从而降低了施工难度，并且实现了任意厚度的涂层施工。

本项目的涂装系统具有操作简便、可自动化涂布、涂膜性能优良等优点，普通的施工人员也可以进行操作，能够方便快捷地对现有聚脲材料进行涂布操作，达到良好的施工效果。

此外，本发明的涂装系统还能够用于其他单组份、双组份及多组分的不同类型涂料的涂布施工。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的喷枪结构图。

图3为本发明的涂装系统启动工作时序逻辑图。

图4为本发明的涂装系统停止工作时序逻辑图。

图中标号：1—混合腔；2—A料进料管；3—B料进料管；4—转子；5—密封腔；6—出料孔；7—转轴；8—机械密封动环；9—机械密封静环；10—角接触轴承；11—轴承锁紧螺母；12—轴承盖板。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的智能自清洗双固化涂装系统，包括喷枪、供料系统、紫外光源装置以及控制系统，其系统框图如图1所示。

系统的喷枪采用串激电机来提高原料的混合均匀性，结构如图2所示。喷枪是由混合腔1、A料进料管2、B料进料管3、转子4和密封腔5组成的。混合腔上还有一个出料孔6，可以直接连接喷嘴，也可以通过管道将混合后的涂料输送到喷嘴。转子的转轴7穿过密封腔5，可以连接串激电机进行高速转动。密封腔5中采用机械密封动环8、机械密封静环9、角接触轴承10以及轴承锁紧螺母11、轴承盖板12来确保高压下的密封。

喷枪的A、B进料管2和3的外侧分别连接两个三通阀，三通阀分别连接供料系统和进气管，可以切换喷枪的进料与进气。当三通阀连接供料系统时，喷枪正常作业；当三通阀连接进气管时，对喷枪进行清洗。

喷枪与紫外LED固化光源固定在同一个数控平台的支架上，可以进行三维运动。

供料系统包含A料、B料两个储料罐、压力泵以及两组进料管道。压力泵对储料罐加压后使原料输入进料管道。两组进料管道中装有电子流量计，分别用来测量两种原料的进料流量，并反馈给控制系统。控制系统接收到反馈信息后，根据设定的混合比例来调节压力泵的气压，从而调整进料管道的流量使其符合要求，确保两种原料能够充分混合并在整个操作过程中保持一致性，最终形成性能稳定的涂料。

涂装系统可自动控制操作时序，如图3和图4所示：

系统工作时，先对系统状态进行自动检测，包括供料是否充足、压力泵是否正常、喷涂对象是否存在。然后供料系统开启压力泵来提供高气压，储料罐中的原料在高压下进入进料管道。管道内的电子流量计始终检测两种原料的进料量并反馈给控制系统，并根据设定的原料比例进行调整，确保操作过程中原料的混合比例是一致的。这样涂布的涂层均匀，固化后的性能稳定。随后启动串激电机使转子高速转动，连通进料管道与喷枪，原料在混合腔中混合并从喷枪喷出。在紫外LED固化光源正常启动的状态下，喷枪和固化光源根据预先编设的行程进行涂布，喷枪喷出的涂料在紫外光照射下固化生成所需的涂层。当喷涂行程结束时，系统自动停止。

系统停止时，压力泵关闭，系统先泄压，等到系统内压力恢复到常压后关闭串激电机，停止进料。然后三通阀连通进气管道，自动清洗喷枪内的残留。

该喷涂系统仅需要控制开关，即可自动实现进料、喷涂、光固化等一系列工序，操作简单。

本发明的智能自清洗双固化涂装系统实现了自固化与光固化的技术结合，可用于单组份、双组份及多组分涂料的施工；能够避免原料泄漏堵塞喷枪而导致的设备故障；能够自动控制抽料、增加、喷涂的工作时序逻辑，降低了对操作人员的技术能力要求；具有操作简便、可自动化涂布、涂膜性能优良等优点，施工过程中无VOC、无毒无味。

Claims (5)

1.一种智能自清洗双固化涂装系统，其特征在于，包括喷枪、供料系统、紫外光源装置以及控制系统，其中：

所述喷枪包含混合腔、A料进料管、B料进料管、带转轴的转子和密封腔；所述A料进料管、B料进料管分别与混合腔联通，使不同的原料通过进料管进入混合腔；转子位于混合腔中，用于对进入混合腔的原料进行搅拌混合；所述转子固定在轴承上，连接串激电机，可进行高速转动；所述密封腔中采用机械密封动环、机械密封静环、角接触轴承以及轴承锁紧螺母实现密封；串激电机高速转动转子使得充入喷枪的两种原料在高速转子的转动下充分混合，然后从混合腔前端的喷嘴喷出；

所述喷枪的两个进料管外侧分别连接三通阀，每个三通阀分别连接供料系统的进料管道与进气管道，用于切换喷枪的进料与进气；当三通阀连接供料系统的进料管道时，喷枪正常作业；当三通阀连接进气管时，可利用高气压清除喷枪内的余料，对喷枪进行清洗；

所述紫外光源装置与喷枪组合成一个整体，或者分开为两个部件；所述紫外光源为紫外LED、紫外半导体激光器或气体放电紫外灯，紫外光源用于对从喷枪的喷嘴喷出涂料混合进行照射，通过紫外光固化的方式固化涂料；

所述供料系统包含两个储料罐、压力泵以及两组进料管道；所述进料管道中包含压力传感器或流量计，分别用于测试两种原料进料时的压力或流量，并反馈给控制系统，从而根据设定的混合比例调节两组原料进料管道的压力或流量，并在喷涂过程中不断进行微调，确保混合喷出并固化后的涂料性能；

所述控制系统用于控制喷枪、供料系统、紫外光源装置的工作；包括根据供料系统压力传感器、流量计采集的信息，控制调节供料系统的进料量，根据进料量控制调节喷枪的串激电机的转速。

2.根据权利要求1所述的智能自清洗双固化涂装系统，其特征在于，所述控制系统自动控制涂装系统操作时序；工作时，供料系统启动压力泵来提供高气压，使储料罐的原料在高压下进入进料管道，利用压力传感器或流量计的反馈调整两组进料管道的压力，然后启动串激电机使转子高速转动，连通进料管道与喷枪，原料在混合腔中混合并从喷枪喷出；系统停止时，压力泵关闭，系统先泄压，等到系统内压力恢复到常压后关闭串激电机，停止进料，并连通进气管道自动清洗腔体内的残留。

3.根据权利要求1所述的智能自清洗双固化涂装系统，其特征在于，所述控制系统对喷涂行程进行编程；当喷涂行程结束时，系统自动停止。

4.根据权利要求1所述的智能自清洗双固化涂装系统，其特征在于，所述控制系统对系统进行错误检测，在启动喷涂前，自动检测设备状态是否正常，包括供料是否充足、压力泵是否正常、喷涂对象是否存在。

5.根据权利要求1所述的智能自清洗双固化涂装系统，其特征在于，所述控制系统在涂料混合喷出后，控制紫外光源照射，固化涂料。