CN106140571B - 冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属材料表面涂覆的加热或冷却系统领域，具体为一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置及其使用方法。一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置，包括至少2台涂层机(1)，每台涂层机(1)内都设有一个涂料容器(11)，其特征是：还包括热交换装置(2)、涂料温控装置(3)、集中制冷装置(4)、控制面板(5)和控制器(6)。一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：a.设定温度值；b.加热；c.冷却。本发明的有益效果是：使用方便，控制精确，环保性好。

Description

冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及用于金属材料表面涂覆的加热或冷却系统领域，具体为一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置及其使用方法。

背景技术

在涂层机漆盘和涂层辊上保持合适稳定的涂料粘度，对于保持产品膜层厚度均匀、表面质量、工艺参数稳定非常重要，是冷轧彩涂生产的一个重要工艺参数。

如同所有的液体介质，冷轧彩涂生产所用的涂料同样具有显著的粘度-温度变化特性，当涂料温度低于20℃时，粘度随温度下降而急剧增加；当涂料温度高于30℃时，粘度随温度上升而小幅下降。

根据国内某著名的冷轧彩涂制造商的生产研究和实践获得，最佳的涂料粘度应控制在26s（4#杯），对应温度为28℃（白色聚酯漆）。

目前，彩涂机组均通过人工添加稀释剂方式调节涂料粘度，即不能精确控制涂料粘度，也过度消耗大量稀释剂，同时也不利于彩涂产品的表面质量控制。

另外，稀释剂是一种高挥发性、高易燃性、高毒性的液体，彩涂生产中稀释剂的大量使用不利于企业职业卫生和涂层室。

针对上述原因，需要开发一种冷轧彩涂涂料温度自动控制系统，能够精确控制彩涂生产中的涂料粘度，从而获得合适稳定的漆膜质量，并大幅减少稀释剂使用。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种使用方便、控制精确、环保性好的温度控制系统，本发明公开了一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置，包括至少2台涂层机，设各台涂层机分别编号为1#、2#、……n#，n为不小于2的正整数，每台涂层机内都设有一个涂料容器，涂料容器上设有回料口和出料口，其特征是：还包括热交换装置、涂料温控装置、集中制冷装置、控制面板和控制器，

热交换装置的数量和涂层机的数量相等，每台涂层机的一侧各设一个热交换装置，热交换装置包括循环水进管、循环水出管、涂料进管、涂料出管、涂料回管、电磁阀、过滤器、温度传感器、粘度传感器和换热器，换热器上设有进水口、出水口、进料口和出料口；循环水进管的进口和出口分别连接涂料温控装置和换热器的进水口，循环水出管的进口和出口分别连接换热器的出水口和涂料温控装置，循环水进管和循环水出管上各串联一个电磁阀；涂料进管的进口和出口分别连接涂料容器的出料口和换热器的进料口，过滤器串联在涂料进管上；涂料出管的进口和出口分别连接换热器的出料口和涂层机的涂料喷嘴，涂料出管内依次设有温度传感器和粘度传感器，涂料回管的进口和出口分别连接涂层机的涂料回收口和涂料容器的回料口；

涂料温控装置的数量和涂层机的数量相等，每台涂层机的一侧各设一个涂料温控装置，涂料温控装置包括冷水支管、单向水管、旁路管、水泵、加热器和单向阀，冷水支管的进口连接集中制冷装置，冷水支管的出口分别连接循环水进管的进口和单向水管的出口，循环水进管上依次串联水泵、加热器和温度传感器，冷水支管上串联电磁阀；单向水管的进口分别连接循环水出管的出口和旁路管的进口，单向水管上串联单向阀；旁路管的出口连接集中制冷装置，旁路管上串联电磁阀；

集中制冷装置包括冷水总进管、冷水总出管和制冷机，制冷机的进水口和出水口分别连接冷水总进管的出口和冷水总出管的进口，冷水支管的进口和冷水总出管贯通连接，旁路管的出口和冷水总进管贯通连接。

电磁阀、温度传感器、粘度传感器、加热器、单向阀和控制面板都通过信号线连接控制器。

所述的冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置，其特征是：控制面板包括触摸屏和蜂鸣器，触摸屏和蜂鸣器都通过信号线连接控制器；

加热器选用电加热器，制冷机选用压缩机制冷，控制器选用单片机或可编程控制器。

所述的冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：

a. 设定温度值：控制器内存储加热工序时的温度上限Th_Max和温度下限Th_min、冷却工序时的温度上限Tc_Max和温度下限Tc_min，有Th_min<Th_Max，Tc_min<Tc_Max，即加热工序时通过涂料出管输入涂层机的涂料的温度范围是[Th_min,Th_Max]，冷却工序时通过涂料出管输入涂层机的涂料的温度范围是[Tc_min,Tc_Max]；

b. 加热：当n#涂层机的涂料的温度低于Th_min从而需要实施加热工序时，控制器发出如下控制指令：n#涂层机所对应的涂料温控装置中加热器启动、串联在冷水支管上的电磁阀关闭、串联在单向水管上的单向阀开启、串联在旁路管上的电磁阀关闭；

n#涂层机所对应的热交换装置和涂料温控装置中，循环水在水泵的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管→换热器→循环水出管→单向水管→循环水进管，循环水在循环流动时受到加热器的加热，串联在循环水进管上的温度传感器实时向控制器输出循环水的温度值；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器→涂料进管→换热器→涂料出管→涂层机涂料喷嘴→涂层机涂料回收口→涂料容器，串联在涂料出管上的温度传感器和粘度传感器实时向控制器输出涂料的温度值和粘度值；在换热器内循环水和涂料发生热交换，涂料吸收了循环水释放的热量后温度上升，至涂料温度升至[Th_min,Th_Max]范围内后控制器控制加热器关闭，停止加热器对循环水的加热从而停止加热工序；

c. 冷却：当n#涂层机的涂料的温度高于Tc_Max从而需要实施冷却工序时，控制器发出如下控制指令：n#涂层机所对应的涂料温控装置中加热器关闭、串联在冷水支管上的电磁阀开启、串联在单向水管上的单向阀关闭、串联在旁路管上的电磁阀开启；

n#涂层机所对应的热交换装置和涂料温控装置中，循环水在水泵的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管→换热器→循环水出管→旁路管→冷水总进管→制冷机→冷水总出管→冷水支管→循环水进管，制冷机制备的冷水通过冷水总出管和冷水支管注入循环水进管使循环水的温度降低，串联在循环水进管上的温度传感器实时向控制器输出循环水的温度值；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器→涂料进管→换热器→涂料出管→涂层机涂料喷嘴→涂层机涂料回收口→涂料容器，串联在涂料出管上的温度传感器和粘度传感器实时向控制器输出涂料的温度值和粘度值；在换热器内循环水和涂料发生热交换，涂料向循环水释放热量后温度降低，至涂料温度降至[Tc_min,Tc_Max]范围内后控制器控制串联在冷水支管上的电磁阀关闭、串联在单向水管上的单向阀开启、串联在旁路管上的电磁阀关闭，停止向循环水进管注入冷水从而停止冷却工序。

所述的冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置的使用方法，其特征是：

步骤a时，Tc_min、Tc_Max、Th_min和Th_Max都通过触摸屏输入控制器；

步骤b时，当涂料温度低于Th_min或高于Th_Max时，控制器控制蜂鸣器鸣叫发出警告声；

步骤c时，当涂料温度低于Tc_min或高于Tc_Max时，控制器控制蜂鸣器鸣叫发出警告声。

本发明采用冷水/热水共线设计，即涂料加热和冷却只通过1台换热器实现，冷水和热水的供水通过电磁阀切换。在仅设置一台制冷机的条件下，系统中的多台涂层机可根据工艺需要自动调节涂料温度，各涂层机可以实现独自的加热和冷却工作，且互不干扰。连续加热和连续冷却时，热水或冷水均处于闭路循环状态，节能效果非常明显。

本发明可根据生产需求，设定每台涂层机所需的涂料温度，同时具有手动画面操作和故障报警等功能；可实现彩涂生产中的各涂层机涂料温度的自动精确控制，对各涂层机的涂料温度进行独立的自动控制，可满足冷轧彩涂机组生产中同时有部分涂层机涂料加热和部分涂层机涂料冷却的要求，加热和冷却互不干扰，从而大幅减少稀释剂使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中涂料温控装置和集中制冷装置的结构示意图；

图3是本发明中带有触摸屏和蜂鸣器的控制面板的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置，包括5台涂层机1、热交换装置2、涂料温控装置3、集中制冷装置4、控制面板5和控制器6，如图1～图3所示，具体结构是：

设各台涂层机1分别编号为1#、2#、……5#，每台涂层机1内都设有一个涂料容器11，涂料容器11上设有回料口和出料口，

热交换装置2的数量和涂层机1的数量相等，每台涂层机1的一侧各设一个热交换装置2，热交换装置2包括循环水进管211、循环水出管212、涂料进管221、涂料出管222、涂料回管223、电磁阀23、过滤器24、温度传感器251、粘度传感器252和换热器26，换热器26上设有进水口、出水口、进料口和出料口；循环水进管211的进口和出口分别连接涂料温控装置3和换热器26的进水口，循环水出管212的进口和出口分别连接换热器26的出水口和涂料温控装置3，循环水进管211和循环水出管212上各串联一个电磁阀23；涂料进管221的进口和出口分别连接涂料容器11的出料口和换热器26的进料口，过滤器24串联在涂料进管221上；涂料出管222的进口和出口分别连接换热器26的出料口和涂层机1的涂料喷嘴，涂料出管222内依次设有温度传感器251和粘度传感器252，涂料回管223的进口和出口分别连接涂层机1的涂料回收口和涂料容器11的回料口；

涂料温控装置3的数量和涂层机1的数量相等，每台涂层机1的一侧各设一个涂料温控装置3，涂料温控装置3包括冷水支管311、单向水管312、旁路管313、水泵32、加热器33和单向阀34，冷水支管311的进口连接集中制冷装置4，冷水支管311的出口分别连接循环水进管211的进口和单向水管312的出口，循环水进管211上依次串联水泵32、加热器33和温度传感器251，冷水支管311上串联电磁阀23；单向水管312的进口分别连接循环水出管212的出口和旁路管313的进口，单向水管312上串联单向阀34；旁路管313的出口连接集中制冷装置4，旁路管313上串联电磁阀23；

集中制冷装置4包括冷水总进管411、冷水总出管412和制冷机42，制冷机42的进水口和出水口分别连接冷水总进管411的出口和冷水总出管412的进口，冷水支管311的进口和冷水总出管412贯通连接，旁路管313的出口和冷水总进管411贯通连接。

电磁阀23、温度传感器251、粘度传感器252、加热器33、单向阀34和控制面板5都通过信号线连接控制器6。

本实施例中：如图3所示，控制面板5包括触摸屏51和蜂鸣器52，触摸屏51和蜂鸣器52都通过信号线连接控制器6；加热器33选用电加热器，制冷机42选用压缩机制冷，控制器6选用单片机或可编程控制器。

本实施例使用时按如下步骤实施：

a. 设定温度值：控制器6内存储加热工序时的温度上限Th_Max和温度下限Th_min、冷却工序时的温度上限Tc_Max和温度下限Tc_min，有Th_min<Th_Max，Tc_min<Tc_Max，即加热工序时通过涂料出管222输入涂层机1的涂料的温度范围是[Th_min,Th_Max]，冷却工序时通过涂料出管222输入涂层机1的涂料的温度范围是[Tc_min,Tc_Max]，Tc_min、Tc_Max、Th_min和Th_Max都通过触摸屏51输入控制器6；

b. 加热：当n#涂层机1的涂料的温度低于Th_min从而需要实施加热工序时，本实施例以1#涂层机1需要实施加热工序为例，控制器6发出如下控制指令：1#涂层机1所对应的涂料温控装置3中加热器33启动、串联在冷水支管311上的电磁阀23关闭、串联在单向水管312上的单向阀34开启、串联在旁路管313上的电磁阀23关闭；当涂料温度低于Th_min或高于Th_Max时，控制器6还控制蜂鸣器52鸣叫发出警告声；

1#涂层机1所对应的热交换装置2和涂料温控装置3中，循环水在水泵32的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管211→换热器26→循环水出管212→单向水管312→循环水进管211，循环水在循环流动时受到加热器33的加热，串联在循环水进管211上的温度传感器251实时向控制器6输出循环水的温度值，循环水的流动路径如图2中1#涂料温控装置3中的箭头所示；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器11→涂料进管221→换热器26→涂料出管222→涂层机1涂料喷嘴→涂层机1涂料回收口→涂料容器11，串联在涂料出管222上的温度传感器251和粘度传感器252实时向控制器6输出涂料的温度值和粘度值，涂料的流动路径如图1中1#涂层机1和1#热交换装置2中的箭头所示；在换热器26内循环水和涂料发生热交换，涂料吸收了循环水释放的热量后温度上升，至涂料温度升至[Th_min,Th_Max]范围内后控制器6控制加热器33关闭，停止加热器33对循环水的加热从而停止加热工序；

c. 冷却：当n#涂层机1的涂料的温度高于Tc_Max从而需要实施冷却工序时，本实施例以2#涂层机1需要实施冷却工序为例，控制器6发出如下控制指令：2#涂层机1所对应的涂料温控装置3中加热器33关闭、串联在冷水支管311上的电磁阀23开启、串联在单向水管312上的单向阀34关闭、串联在旁路管313上的电磁阀23开启；当涂料温度低于Tc_min或高于Tc_Max时，控制器6还控制蜂鸣器52鸣叫发出警告声；

2#涂层机1所对应的热交换装置2和涂料温控装置3中，循环水在水泵32的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管211→换热器26→循环水出管212→旁路管313→冷水总进管411→制冷机42→冷水总出管412→冷水支管311→循环水进管211，制冷机42制备的冷水通过冷水总出管412和冷水支管311注入循环水进管211使循环水的温度降低，串联在循环水进管211上的温度传感器251实时向控制器6输出循环水的温度值，循环水的流动路径如图2中2#涂料温控装置3中的箭头所示；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器11→涂料进管221→换热器26→涂料出管222→涂层机1涂料喷嘴→涂层机1涂料回收口→涂料容器11，串联在涂料出管222上的温度传感器251和粘度传感器252实时向控制器6输出涂料的温度值和粘度值；在换热器26内循环水和涂料发生热交换，涂料向循环水释放热量后温度降低，至涂料温度降至[Tc_min,Tc_Max]范围内后控制器6控制串联在冷水支管311上的电磁阀23关闭、串联在单向水管312上的单向阀34开启、串联在旁路管313上的电磁阀23关闭，停止向循环水进管211注入冷水从而停止冷却工序。

Claims (2)

1.一种冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置，包括至少2台涂层机(1)，设各台涂层机(1)分别编号为1#、2#、……n#，n为不小于2的正整数，每台涂层机(1)内都设有一个涂料容器(11)，涂料容器(11)上设有回料口和出料口，其特征是：还包括热交换装置(2)、涂料温控装置(3)、集中制冷装置(4)、控制面板(5)和控制器(6)，

热交换装置(2)的数量和涂层机(1)的数量相等，每台涂层机(1)的一侧各设一个热交换装置(2)，热交换装置(2)包括循环水进管(211)、循环水出管(212)、涂料进管(221)、涂料出管(222)、涂料回管(223)、电磁阀(23)、过滤器(24)、温度传感器(251)、粘度传感器(252)和换热器(26)，换热器(26)上设有进水口、出水口、进料口和出料口；循环水进管(211)的进口和出口分别连接涂料温控装置(3)和换热器(26)的进水口，循环水出管(212)的进口和出口分别连接换热器(26)的出水口和涂料温控装置(3)，循环水进管(211)和循环水出管(212)上各串联一个电磁阀(23)；涂料进管(221)的进口和出口分别连接涂料容器(11)的出料口和换热器(26)的进料口，过滤器(24)串联在涂料进管(221)上；涂料出管(222)的进口和出口分别连接换热器(26)的出料口和涂层机(1)的涂料喷嘴，涂料出管(222)内依次设有温度传感器(251)和粘度传感器(252)，涂料回管(223)的进口和出口分别连接涂层机(1)的涂料回收口和涂料容器(11)的回料口；

涂料温控装置(3)的数量和涂层机(1)的数量相等，每台涂层机(1)的一侧各设一个涂料温控装置(3)，涂料温控装置(3)包括冷水支管(311)、单向水管(312)、旁路管(313)、水泵(32)、加热器(33)和单向阀(34)，冷水支管(311)的进口连接集中制冷装置(4)，冷水支管(311)的出口分别连接循环水进管(211)的进口和单向水管(312)的出口，循环水进管(211)上依次串联水泵(32)、加热器(33)和温度传感器(251)，冷水支管(311)上串联电磁阀(23)；单向水管(312)的进口分别连接循环水出管(212)的出口和旁路管(313)的进口，单向水管(312)上串联单向阀(34)；旁路管(313)的出口连接集中制冷装置(4)，旁路管(313)上串联电磁阀(23)；

集中制冷装置(4)包括冷水总进管(411)、冷水总出管(412)和制冷机(42)，制冷机(42)的进水口和出水口分别连接冷水总进管(411)的出口和冷水总出管(412)的进口，冷水支管(311)的进口和冷水总出管(412)贯通连接，旁路管(313)的出口和冷水总进管(411)贯通连接；

电磁阀(23)、温度传感器(251)、粘度传感器(252)、加热器(33)、单向阀(34)和控制面板(5)都通过信号线连接控制器(6)；

控制面板(5)包括触摸屏(51)和蜂鸣器(52)，触摸屏(51)和蜂鸣器(52)都通过信号线连接控制器(6)；

加热器(33)选用电加热器，制冷机(42)选用压缩机制冷，控制器(6)选用单片机或可编程控制器。

2.如权利要求1所述的冷热共线的冷轧彩涂涂料温度自动控制装置的使用方法，其特征是：按如下步骤实施：

a. 设定温度值：控制器(6)内存储加热工序时的温度上限Th_Max和温度下限Th_min、冷却工序时的温度上限Tc_Max和温度下限Tc_min，有Th_min<Th_Max，Tc_min<Tc_Max，即加热工序时通过涂料出管(222)输入涂层机(1)的涂料的温度范围是[Th_min,Th_Max]，冷却工序时通过涂料出管(222)输入涂层机(1)的涂料的温度范围是[Tc_min,Tc_Max]；

Tc_min、Tc_Max、Th_min和Th_Max都通过触摸屏(51)输入控制器(6)；

b. 加热：当n#涂层机(1)的涂料的温度低于Th_min从而需要实施加热工序时，控制器(6)发出如下控制指令：n#涂层机(1)所对应的涂料温控装置(3)中加热器(33)启动、串联在冷水支管(311)上的电磁阀(23)关闭、串联在单向水管(312)上的单向阀(34)开启、串联在旁路管(313)上的电磁阀(23)关闭；

n#涂层机(1)所对应的热交换装置(2)和涂料温控装置(3)中，循环水在水泵(32)的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管(211)→换热器(26)→循环水出管(212)→单向水管(312)→循环水进管(211)，循环水在循环流动时受到加热器(33)的加热，串联在循环水进管(211)上的温度传感器(251)实时向控制器(6)输出循环水的温度值；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器(11)→涂料进管(221)→换热器(26)→涂料出管(222)→涂层机(1)涂料喷嘴→涂层机(1)涂料回收口→涂料容器(11)，串联在涂料出管(222)上的温度传感器(251)和粘度传感器(252)实时向控制器(6)输出涂料的温度值和粘度值；在换热器(26)内循环水和涂料发生热交换，涂料吸收了循环水释放的热量后温度上升，至涂料温度升至[Th_min,Th_Max]范围内后控制器(6)控制加热器(33)关闭，停止加热器(33)对循环水的加热从而停止加热工序；

当涂料温度低于Th_min或高于Th_Max时，控制器(6)控制蜂鸣器(52)鸣叫发出警告声；

c. 冷却：当n#涂层机(1)的涂料的温度高于Tc_Max从而需要实施冷却工序时，控制器(6)发出如下控制指令：n#涂层机(1)所对应的涂料温控装置(3)中加热器(33)关闭、串联在冷水支管(311)上的电磁阀(23)开启、串联在单向水管(312)上的单向阀(34)关闭、串联在旁路管(313)上的电磁阀(23)开启；

n#涂层机(1)所对应的热交换装置(2)和涂料温控装置(3)中，循环水在水泵(32)的驱动下沿如下循环路径流动：循环水进管(211)→换热器(26)→循环水出管(212)→旁路管(313)→冷水总进管(411)→制冷机(42)→冷水总出管(412)→冷水支管(311)→循环水进管(211)，制冷机(42)制备的冷水通过冷水总出管(412)和冷水支管(311)注入循环水进管(211)使循环水的温度降低，串联在循环水进管(211)上的温度传感器(251)实时向控制器(6)输出循环水的温度值；涂料沿如下循环路径流动：涂料容器(11)→涂料进管(221)→换热器(26)→涂料出管(222)→涂层机(1)涂料喷嘴→涂层机(1)涂料回收口→涂料容器(11)，串联在涂料出管(222)上的温度传感器(251)和粘度传感器(252)实时向控制器(6)输出涂料的温度值和粘度值；在换热器(26)内循环水和涂料发生热交换，涂料向循环水释放热量后温度降低，至涂料温度降至[Tc_min,Tc_Max]范围内后控制器(6)控制串联在冷水支管(311)上的电磁阀(23)关闭、串联在单向水管(312)上的单向阀(34)开启、串联在旁路管(313)上的电磁阀(23)关闭，停止向循环水进管(211)注入冷水从而停止冷却工序；

当涂料温度低于Tc_min或高于Tc_Max时，控制器(6)控制蜂鸣器(52)鸣叫发出警告声。