CN110420598B - 一种SiO2溶胶自动配胶系统及溶胶制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SiO₂溶胶自动配胶系统，所述配胶系统包括：PLC控制柜、制冷机组、第一储罐、第二储罐、称重罐、搅拌罐、若干泵、若干阀、若干管道；所述阀包括若干气动阀，所述气动阀包括粗调阀和精调阀。本发明提供一种SiO₂溶胶自动配胶系统，精度高，从而配得的SiO₂溶胶性能稳定。

Description

一种SiO2溶胶自动配胶系统及溶胶制备方法

技术领域

本发明涉及一种配胶系统，具体涉及一种SiO₂溶胶自动配胶系统及溶胶制备方法。

背景技术

气凝胶是一种以纳米量级胶体粒子相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。纳米气凝胶由于其纳米级孔径可显著降低气体分子热传导和对流传热，纤细的纳米级骨架颗粒可显著降低固态热传导，是目前为止已知密度最低的固体材料，具有极地的热导率，是一种较为理想的轻质、高效隔热材料。其中在国内外所报道的气凝胶隔热材料中，以纳米SiO₂气凝胶材料研究最多，应用也最为广泛。

SiO₂气凝胶是一种结构可调的功能材料，SiO₂溶胶是制备气凝胶的前提和基础，溶胶～凝胶法是目前制备SiO₂溶胶的主要方法。通过调节溶胶的工艺配方参数，可调节SiO₂气凝胶的微观结构和性能，对最终气凝胶隔热材料的性能有重要的影响。

因此，在溶胶配制过程中，各原材料的配比、温度等工艺参数的准确性，特别是溶胶配制过程中酸、碱、水的用量相对较少，其稍微有些偏差，对气凝胶的微观结构有所改变，进而对气凝胶隔热材料批量生产的稳定性有着重要的影响。

为确保气凝胶隔热材料性能的稳定性，溶胶的稳定性至关重要。因而，人们研制出了自动配胶设备，但是现有的自动配胶设备在设计过程中控制精度不够，从而导致配备的溶胶性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiO₂溶胶自动配胶系统，精度高，从而配得的SiO₂溶胶性能稳定。

本发明所采用的技术方案为：

本发明提供一种SiO₂溶胶自动配胶系统，所述配胶系统包括：PLC控制柜、制冷机组、第一储罐、第二储罐、称重罐、搅拌罐、若干泵、若干阀、若干管道；

所述阀包括若干气动阀，所述气动阀包括粗调阀和精调阀；

所述称重罐包括称重罐体和称重罐盖板，所述称重罐盖板设于所述称重罐体上，所述称重罐盖板上开设有称重罐进料口，所述称重罐体下部开设有称重罐出料口；

所述第一储罐、第二储罐分别与所述称重罐进料口连通，所述称重罐出料口连通所述搅拌罐；

所述第一储罐的一路与称重罐进料口连通，所述第一储罐的另一路与换热器连通并形成循环回路，用以冷却所述第一储罐；

所述第一储罐与称重罐之间、以及第二储罐与称重罐之间的管道包括若干支路，若干所述的支路设有所述粗调阀和精调阀，所述粗调阀和精调阀分别设置在不同的支路上，所述粗调阀控制的加料速度大于精调阀控制的加料速度。

可选的，所述换热器为两个，两个所述的换热器分别通过冷却液储罐与制冷机组连通并形成循环回路，用以冷却所述换热器。

可选的，所述搅拌罐包括搅拌罐体、搅拌罐盖板和搅拌罐电机，所述搅拌罐盖板设于所述搅拌罐体上，所述搅拌罐体的下部开设有搅拌罐出料口，所述搅拌罐盖板上开设有搅拌罐进料口和搅拌罐接口；

所述搅拌罐电机设于所述搅拌罐盖板上，且所述搅拌罐电机的电机轴贯穿所述搅拌罐盖板并延伸至搅拌罐体内部，所述搅拌罐电机的电机轴上套设有搅拌罐搅拌器；

所述搅拌罐体外侧设置有包覆层，所述搅拌罐体和所述包覆层之间设置有保温层。

可选的，第二储罐配备有称重传感器。

可选的，所述称重罐还包括称重罐电机，所述称重罐电机设于所述称重罐盖板上，且所述称重罐电机的电机轴贯穿所述称重罐盖板并延伸至称重罐体内部，所述称重罐电机的电机轴上套设有称重罐搅拌器；

所述称重罐盖板上还开设有称重罐接口；

所述称重罐体外侧设置有称重罐支撑架，所述称重罐支撑架上设置有称重传感器。

可选的，所述第一储罐包括第一储罐体，所述第一储罐体包括第一储罐进料口、第一储罐出料口、第一储罐接口以及第一储罐备用口，所述第一储罐进料口、第一储罐接口以及第一储罐备用口设于所述第一储罐体的上部，所述第一储罐出料口设于所述第一储罐体的下部；

所述第一储罐体外侧设置有液位计。

可选的，所述第二储罐包括第二储罐体，所述第二储罐体包括第二储罐进料口、第二储罐出料口、第二储罐接口以及第二储罐备用口，所述第二储罐进料口、第二储罐接口以及第二储罐备用口设于所述第二储罐体的上部，所述第二储罐出料口设于所述第二储罐体的下部；

所述第二储罐体外侧设置有第二储罐支撑架，所述第二储罐支撑架上设置有称重传感器。

可选的，所述搅拌罐通过冷却液储罐与制冷机组连通并形成循环回路，用以冷却所述搅拌罐。

可选的，所述自动配胶系统布置方式采用钢结构平台布置方式，且为两层布置，分别为上层和下层；

所述第二储罐、称重罐布置于上层，所述搅拌罐布置于下层；

所述第二储罐与称重罐之间的管道、以及称重罐与搅拌罐之间的管道采用倾斜设置。

本发明还提供一种SiO₂溶胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将配胶所需的醇、酯通过泵分别加入醇储罐、酯储罐；

步骤2：将醇储罐、酯储罐分别进行制冷；

步骤3：将配胶所需的水、酸、碱通过泵分别加入水储罐、酸储罐、碱储罐；

步骤4：将PLC控制柜的控制面板配胶系统打开，设定配胶配比、容积，启动自动配胶，系统则开始自动配制所需的SiO₂溶胶；

步骤5：将搅拌罐进行制冷。

本发明的有益效果：

1、本发明提供一种SiO₂溶胶自动配胶系统，精度高，从而配得的SiO₂溶胶性能稳定。本发明采用自动配胶过程，解决了以往SiO₂溶胶配制过程的不稳定，为制备性能稳定的气凝胶隔热复合材料做好基础。

2、本发明解决了以往SiO₂配胶精度控制不准，制备过程不安全等不利影响。采用本发明的自动配胶系统和制备方法配制的溶胶批次稳定，溶胶温度、配胶精度高，有利于工厂大规模配胶产业化的生产线建设。

3、本发明配胶自动化程度高，生产效率高，生产安全，具有各种防纠错功能，信息自动存储功能，设备便于清洗维护，便于产品质量的追溯和产品一致性。

4、本发明设置粗调阀和精调阀，以及醇酯采用加法称重，酸、碱、水采用减法称重，能够保证本发明自动配胶的控制精度。称重罐带有称重罐搅拌器，能够使其搅拌更均匀，反应更充分。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种SiO₂溶胶自动配胶系统结构示意图；

图2是图1中A处局部放大示意图；

图3是图1中B处局部放大示意图；

图4是本发明实施例中第一储罐结构示意图；

图5是本发明实施例中第二储罐结构示意图；

图6是本发明实施例中称重罐结构示意图；

图7是本发明实施例中搅拌罐结构示意图。

附图标记：2制冷机组；5管道；6手动阀；7气动阀；70粗调阀；71精调阀；72紧急制动阀；10三通电磁阀；11换热器；12冷却液储罐；13取样口；14放液口；15排污口；16泵；17称重传感器；

3第一储罐；31醇储罐；32酯储罐；33第一储罐体；330第一储罐进料口；331第一储罐出料口；332第一储罐接口；333第一储罐备用口；35支撑台；36液位计；

4第二储罐；40水储罐；41酸储罐；42碱储罐；43第二储罐体；430第二储罐进料口；431第二储罐出料口；432第二储罐接口；433第二储罐备用口；45第二储罐支撑架；

8称重罐；80称重罐体；801称重罐出料口；81称重罐盖板；810称重罐进料口；811称重罐接口；83称重罐电机；84称重罐搅拌器；85称重罐支撑架；

9搅拌罐；90搅拌罐体；901搅拌罐出料口；91搅拌罐盖板；910搅拌罐进料口；911搅拌罐接口；93搅拌罐电机；94搅拌罐搅拌器；95搅拌罐支撑架；97保温层；98包覆层。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的实施例1提供一种SiO₂溶胶自动配胶系统，所述配胶系统包括：PLC控制柜(附图未示出)、制冷机组2、第一储罐3、第二储罐4、称重罐8、搅拌罐9、若干泵16、若干阀、若干管道5；

所述阀包括若干气动阀7，所述气动阀7包括粗调阀70和精调阀71；

所述称重罐8包括称重罐体80和称重罐盖板81，所述称重罐盖板81设于所述称重罐体80上，所述称重罐盖板81上开设有称重罐进料口810，所述称重罐体80下部开设有称重罐出料口801；

所述第一储罐3、第二储罐4分别与所述称重罐进料口810连通，所述称重罐出料口801连通所述搅拌罐9；

本实施例第一储罐3设置为两个，分别为：醇储罐31和酯储罐32；第二储罐4设置为三个，分别为：水储罐40、酸储罐41、碱储罐42。

所述第一储罐3的一路与称重罐进料口810连通，所述第一储罐3的另一路与换热器11连通并形成循环回路，用以冷却所述第一储罐3；

所述第一储罐3与称重罐8之间、以及第二储罐4与称重罐8之间的管道5包括若干支路，若干所述的支路设有所述粗调阀70和精调阀71，所述粗调阀70和精调阀71分别设置在不同的支路上，所述粗调阀70控制的加料速度大于精调阀71控制的加料速度。

请参见图1-2，水储罐40与称重罐8之间、酸储罐41与称重罐8之间、碱储罐42与称重罐8之间、醇储罐31与称重罐8之间、以及酯储罐32与称重罐8之间均设置有两条支路，一条支路设置有粗调阀70，另一条支路上设置有精调阀71，当一开始加料比较多的时候，精调阀71关闭，采用粗调阀70控制加料，当后期加料量比较少的时候，粗调阀70关闭，采用精调阀71控制加料。本实施例设置粗调阀70和精调阀71，其目的是为了控制自动配胶过程的精度。

进一步，所述阀还包括手动阀6和三通电磁阀10，所述气动阀还包括紧急制动阀72，手动阀6是为了防止在自动操作有故障时，可选择手动阀6进行每一步的操作。设置紧急制动阀72，当系统出现故障时，可以停止操作。

醇储罐31、酯储罐32、水储罐40、酸储罐41、碱储罐42内的原料从罐内出来，经过粗调阀70或者精调阀71之后，还需要经过一个紧急制动阀72，再经管道5至称重罐8内。

进一步，所述换热器11为两个，两个所述的换热器11分别通过冷却液储罐12与制冷机组2连通并形成循环回路，用以冷却所述换热器11。其中一个换热器11用以制冷醇储罐31，另一个换热器11用以制冷酯储罐32。本实施例采用制冷机组2先将换热器11制冷，再采用制冷后的换热器11对醇储罐31和酯储罐32进行制冷。需要说明的是，冷却液储罐12储存有冷却液，所述冷却液可以为乙二醇或乙二醇与水的混合液,两者体积比为1:0.5～2。

换热器11的制冷：

冷却液储罐12内的冷却液在泵16的作用下进入制冷机组2，经过制冷机组2制冷，然后经过管道5，然后给换热器11进行制冷，制冷以后，冷却液吸热，吸热后的冷却液又返回到冷却液储罐12，如此形成循环制冷。

其中，换热器11可以采用不锈钢板式换热器。

醇储罐31的制冷：

醇储罐31的一路与称重罐进料口810连通，具体的，醇储罐31内的醇在泵16的作用下，经过一个三通电磁阀10，醇储罐31的一路又分为两个支路，其中一个支路设置有一个手动阀6和一个粗调阀70，另一个支路设置一个手动阀6和一个精调阀71，然后再经过管道5与称重罐进料口810连通。

醇储罐31的另一路与换热器11连通并形成循环回路，用以冷却所述醇储罐31。具体的，醇储罐31的另一路经过一个手动阀6，再经过制冷以后的换热器11，进行换热冷却，冷却后的醇再经过一个手动阀6，经管道5回到醇储罐31，从而将醇储罐31制冷。

酯储罐32的制冷：

酯储罐32的一路与称重罐进料口810连通，具体的，酯储罐32内的酯在泵16的作用下，经过一个三通电磁阀10，酯储罐32的一路又分为两个支路，其中一个支路设置有一个手动阀6和一个粗调阀70，另一个支路设置一个手动阀6和一个精调阀71，然后再经过管道5与称重罐进料口810连通。

酯储罐32的另一路与换热器11连通并形成循环回路，用以冷却所述酯储罐32。具体的，酯储罐32的另一路经过一个手动阀6，再经过制冷以后的换热器11，进行换热冷却，冷却后的醇再经过一个手动阀6，经管道5回到酯储罐32，从而将酯储罐321制冷。

进一步，所述搅拌罐9包括搅拌罐体90、搅拌罐盖板91和搅拌罐电机93，所述搅拌罐盖板91设于所述搅拌罐体90上，所述搅拌罐体90的下部开设有搅拌罐出料口901，所述搅拌罐盖板91上开设有搅拌罐进料口910和搅拌罐接口911，进一步的，搅拌罐接口911设于所述搅拌罐体90的上部边缘处，避免与搅拌罐搅拌器94干涉。搅拌罐接口911用以插接温度传感器(附图未示)。

所述搅拌罐电机93设于所述搅拌罐盖板91上，且所述搅拌罐电机93的电机轴贯穿所述搅拌罐盖板91并延伸至搅拌罐体90内部，所述搅拌罐电机93的电机轴上套设有搅拌罐搅拌器94；

所述搅拌罐体90外侧设置有包覆层98，所述搅拌罐体90和所述包覆层98之间设置有保温层97。所述保温层97采用保温棉，包覆层98采用铝蒙皮。可选的，搅拌罐体90外侧还设有搅拌罐支撑架95。

请参见图1和图3，在搅拌罐出料口901出料后，分两条路，一条路经管道5然后至放液口14，将配胶的液体放出，另一条路经管道5然后至排污口15，将废料排出。

本实施例中，搅拌罐体90底部为球体，罐身为圆柱，所述的搅拌罐搅拌器94底部与搅拌罐体90底部距离约5～10mm，且搅拌罐搅拌器94转子直径比搅拌罐体90直径小50～110mm，底部搅拌罐搅拌器94转子随罐体球面形状一致；所述搅拌罐电机93采用防爆电机。

在所述的在所述的搅拌罐进料口910、搅拌罐出料口901均安装有气动阀7，用于控制阀门开关调节进料量和出料量。

进一步，所述称重罐盖板81上还开设有称重罐接口811。所述称重罐接口811用以插接温度传感器(附图未示)。

所述称重罐8还包括称重罐电机83，所述称重罐电机83设于所述称重罐盖板81上，且所述称重罐电机83的电机轴贯穿所述称重罐盖板81并延伸至称重罐体80内部，所述称重罐电机83的电机轴上套设有称重罐搅拌器84；本实施例中称重罐8设置有称重罐搅拌器84，其目的是为了稀释酸和碱，使其搅拌更均匀，反应更充分。其稀释采用醇为溶剂，采用的醇溶剂与醇储罐31内的醇相同。

所述称重罐体80外侧设置有称重罐支撑架85，所述称重罐支撑架85上设置有称重传感器17。

称重罐支撑架85上设置的称重传感器17精度为20g。

请参见图1和图3，称重罐8内的料经称重罐出料口801出料后，经管道5，分三条路，其中两条路分别进入两个搅拌罐9，第三条路至取样口13，在取样口13处，可以进行采样，对其来料进行检测。

本实施例中，所述的称重罐体80底部为球体，罐身为圆柱，称重罐搅拌器84底部与称重罐体80底部距离约5～10mm，且称重罐搅拌器84转子直径比称重罐体80直径小50～110mm，底部称重罐搅拌器84转子随称重罐体80球面形状一致。所述称重罐电机83采用防爆电机。

在所述的在所述的称重罐进料口810、称重罐出料口801均安装有气动阀7，用于控制阀门开关调节进料量和出料量。

进一步，所述第一储罐3的具体结构包括第一储罐体33，所述第一储罐体33包括第一储罐进料口330、第一储罐出料口331、第一储罐接口332以及第一储罐备用口333，所述第一储罐进料口330、第一储罐接口332以及第一储罐备用口333设于所述第一储罐体33的上部，所述第一储罐出料口331设于所述第一储罐体33的下部；第一储罐接口332用以插接温度传感器(附图未示)。

所述第一储罐体33外侧设置有液位计36。可选的，第一储罐3外侧还设置有支撑台35。

在所述的第一储罐进料口330、第一储罐出料口331均安装有气动阀7，用于控制阀门开关调节进料量和出料量。

醇储罐31和酯储罐32均采用上述第一储罐3的具体结构。本实施例设置液位计36是为了测出醇储罐31和酯储罐32内的醇、酯原料是否足够，是否需要往醇储罐31和酯储罐32内添加原料。

进一步，所述第二储罐4的具体结构包括第二储罐体43，所述第二储罐体43包括第二储罐进料口430、第二储罐出料口431、第二储罐接口432以及第二储罐备用口433，所述第二储罐进料口430、第二储罐接口432以及第二储罐备用口433设于所述第二储罐体43的上部，所述第二储罐出料口431设于所述第二储罐体43的下部；第二储罐接口432用以插接温度温度传感器(附图未示)。

本实施例中，第二储罐体43配备有称重传感器17。所述第二储罐体43外侧设置有第二储罐支撑架45，所述第二储罐支撑架45上设置有称重传感器17。所述第二储罐支撑架45上设置的称重传感器17精度为5g。

水储罐40、酸储罐41、以及碱储罐42均采用上述第二储罐体43的具体结构。也就是说，水储罐40、酸储罐41、以及碱储罐42自带有称重传感器17，其目的是为了称出水储罐40、酸储罐41、以及碱储罐42内的原料重量。

本实施例中，水、酸、碱采用减法称重。加料前，用水储罐40、酸储罐41、以及碱储罐42自带的称重传感器17分别称出罐内水、酸、碱的重量，加料前的重量记为：V₀；加料后，用水储罐40、酸储罐41、以及碱储罐42自带的称重传感器17分别称出罐内水、酸、碱的重量，加料后的重量记为V₁，那么V₁﹣V₀就是加料的水、酸、碱的重量。例如：假设加料前，水重量为80g,加料后，水重量为10g,那么配胶加料使用了80﹣10＝70g。酸、碱的称重方法与水相同。

而本实施例中，醇、酯采用加法称重，即采用称重罐8的称重传感器17进行称重，往称重罐8实际加入的原料，加多少则称多少。显然，本实施例设置阀控制加入量。因为配胶过程中，醇、酯的加入量较大，水、酸、碱的加入量较小，因而采用不同的称重方法，可以控制配胶过程的精度。

进一步，所述搅拌罐9通过冷却液储罐12与制冷机组2连通并形成循环回路，用以冷却所述搅拌罐9。

优选的，根据实际配胶的用量和配方需要，所述的搅拌罐9可以是一个，也可以是二个或更多，可以根据实际需要合理选择搅拌罐9数量和容积大小，这样便于同时配制不同配比溶胶，可以提高配胶效率；本实施例采用两个搅拌罐9。

搅拌罐9的制冷：

冷却液储罐12内的冷却液在泵16的作用下进入制冷机组2，经过制冷机组2制冷，然后经过管道5，再分两路，分别给两个搅拌罐9制冷，其制冷为冷却液换热，从而给搅拌罐9外侧的包覆层98制冷，然后将制冷后的冷温传递给保温层97，然后保温层97进行保温，同时给搅拌罐体90传递冷温。制冷后，换热以后的冷却液再经过管道5返回至冷却液储罐12，从而形成冷却循环回路。

进一步，所述自动配胶系统采用钢结构平台(附图未示)布置方式，且为两层布置，分别为上层和下层；

所述第二储罐4、称重罐8布置上层，所述搅拌罐9布置下层，具体的，水储罐40、酸储罐41、碱储罐42、称重罐8布置于钢结构平台(附图未示)的上层。

所述搅拌罐9布置于钢结构平台的下层。

醇储罐31、酯储罐32设置于地面上。

本实施例中，所述第二储罐4与称重罐8之间的管道、以及称重罐8与搅拌罐9之间的管道5采用倾斜设置。具体的，水储罐40与称重罐8之间、酸储罐41与称重罐8之间、碱储罐42与称重罐8之间的管道5采用倾斜设置，具有一定的斜度。为了实现倾斜设置，水储罐40、酸储罐41、碱储罐42的高度高于称重罐8。

可选的，所述醇储罐31与称重罐8之间、以及酯储罐32与称重罐8之间的管道5均采用倾斜设置。本发明实施例采用倾斜设置的管道5，具有一定的斜度，其目的是为了保证管道5内没有液体残留，便于加料容易加入下一道罐中。

需要说明的是，本发明实施例中,具有如下设置方式：

1.为保证配胶的安全性，所有电机均采用防爆；所述的管道5连接优先采用卡箍式快接接头进行连接，便于维修和拆装；

2.将所需要接入的信号接入PLC控制柜，所述的信号包括水储罐40、酸储罐41、碱储罐42、以及本发明实施例中所有的称重传感器、温度传感器、制冷机组2(包括定时控制器、温度控制器)、所有的电机和搅拌器转速以及各种配料开始加入时间、终止时间，上述信息均可数据存储；所需的PLC控制柜也需防爆；

3.PLC控制柜连接组态王，组态王控制面板上设计有溶胶配制流程图，设计有溶胶配胶界面，界面内容包括：溶胶配比选择项、所需配胶容积、搅拌罐选择以及确认键等基本信息；

4.PLC控制面板上还包括开始、停止、手动/自动转换开关、紧急停止按钮；

控制软件中事先将设置好的溶胶配比输入电脑程序中；在每一步中设定加料的误差精度，其中所述的醇、酯加料误差允许±100g；所述的酸、碱、水等加料误差允许±50g；所述的设备控制软件中设定当加料实际重量比理论重量偏差超过设定值时，系统发出警报，提示故障问题，提示是否进一步往下操作。当加料顺序错误，系统自动报警提示错误；每一步加料完成后，自动静置1～2min，稳定称重，再进行下一步。系统出现故障时，PLC控制柜控制面板设置有紧急制动按钮，控制紧急制动阀72，用以控制停止操作。操作系统增加了手动操作功能(手动阀6)，在自动操作有故障时，可选择手动进行每一步的操作。

5.本发明实施例中，PLC控制柜、制冷机组2、气动阀7、三通电磁阀10、换热器11、冷却液储罐12、泵16、称重传感器17、醇储罐31、酯储罐32、液位计36、水储罐40、酸储罐41、碱储罐42、称重罐8、搅拌罐9、以及称重罐电机83、称重罐搅拌器84、搅拌罐电机93、拌罐搅拌器94、温度传感器等，均为电性连接。

6.本发明实施例第一储罐体和第二储罐体优选为不锈钢材质，其采用的不锈钢型号可以为：302.304.306或312或316。本发明实施例在第一储罐进料口、第一储罐出料口、第二储罐进料口、第二储罐出料口可以安装有卡箍式卫生球阀(附图未示)，用以控制气动阀的开关，便于拆装和维修。所述卡箍式卫生球阀与上述气动阀、PLC控制柜等为电性连接。

7.控制第一储罐出料口以及第二储罐出料口的气动阀应尽量靠近称重罐，距离为100～500mm为宜，避免管道存留的原料影响配胶精度，以控制自动配胶的精度。本发明实施例所用的电机(称重罐电机、搅拌罐电机等)全部采用防爆电机。

实施例2

本发明的实施例2提供一种SiO₂溶胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将配胶所需的醇、酯通过泵16分别加入醇储罐31、酯储罐32内；

所述的醇可以是乙醇、甲醇或丙醇、异丙醇中的一种，本实施例选择甲醇；所述的酯可以是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或甲基三甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷等，本实施例选择正硅酸甲酯。

步骤2：根据配胶要求可以对制冷机组提前启动制冷功能；

将醇储罐31、酯储罐32分别进行制冷，所述醇储罐31制冷温度为改为﹣35℃～﹢10℃，本实施例醇储罐31制冷温度为：8℃，所述酯储罐32制冷温度为﹣35℃～﹢15℃，本实施例酯储罐32制冷温度为10℃；温度过高则配制的溶胶凝胶过快，不利用后续制备气凝胶隔热复合材料；温度过低则配制的溶胶内部网络结构生长过慢，其内部网络结构强度不好；

所述的酸是以醇为溶剂进行稀释的酸，所述的酸可以是盐酸、醋酸、硫酸等；所述的醇需与配胶所用的醇前后一致；

稀释以后的稀酸浓度为：(0.01～1)×10^-3mol/L，本实施例所述酸采用硫酸，其稀释以后的稀酸浓度为0.10×10-3mol/L；

所述的碱是以醇为溶剂进行稀释的碱，所述的碱可以是氨水，所述的醇需与配胶所用的醇前后一致，稀释以后的稀碱浓度为(0.05～5)×10^-3mol/L；

本实施例碱为氨水，稀释以后的稀碱浓度为0.5×10^-3mol/L。

本实施例采用甲醇为稀释溶剂，酸经甲醇稀酸以后，得到稀酸，碱经甲醇稀释以后得到稀碱。

本发明实施例采用醇为溶剂进行配制的稀酸、稀碱在溶胶配制过程中反应温和，SiO₂溶胶网络结构生长更好；

酯：醇：稀酸：稀碱：水的摩尔比可以为1：(2～15)：(0.0001～0.004)：(0.0001～0.01)：(2～20)。

本发明实施例中采用的酯：醇：稀酸：稀碱：水的摩尔比为1：8：0.3×10^-3：0.8×10^-3：2。

步骤3：将配胶所需的水、酸、碱通过泵16分别加入水储罐40、酸储罐41、碱储罐42；

步骤4：将PLC控制柜的控制面板配胶系统打开，设定配胶配比、容积，启动自动配胶，系统则开始自动配制所需的SiO₂溶胶；

步骤5：将搅拌罐9进行制冷，所述的搅拌罐9的制冷温度为﹣10℃～﹢10℃，本发明实施例搅拌罐9制冷温度为8℃。

本发明实施例所配制的SiO₂溶胶具有溶胶稳定、清澈透明，颗粒结构均匀的特点。可选的，本实施例中，对于纯、酯、水、酸、碱的每一个加料步骤，前期加料75～85％，采用粗调阀70控制，加料速度为20～40kg/min，后期加料15～25％时，采用精调阀71控制，加料速度采用为1-3kg/min。

本发明实施例步骤4中自动配胶过程包括：

S1：按照配比，加入配方量的酯进入至称重罐8内，自动静置1～2min，稳定称重，再将其酯通过管道5进入搅拌罐9，在添加酯的时候，前期加酯80％采用粗调阀控制，后期加酯20％采用精调阀控制；

S2：加入配方量的60％总量的醇加入称重罐内，自动静置1～2min，稳定称重，再将其通过管道进入搅拌罐；具体的，步骤S2中前期加48％总量的醇采用粗调阀控制，后期加12％总量的醇采用精调阀控制；

S3：再加入配方量的20％总量的醇加入称重罐内，加入至称重罐内，自动静置1～2min，稳定称重；具体的，步骤S3中前期加16％总量的醇采用粗调阀控制，后期加4％总量的醇采用精调阀控制；

再加入配方量的酸至称重罐内，自动静置1～2min，在称重罐内搅拌均匀，搅拌0.5～2h，将其酸进行稀释，得到稀酸，然后将稀酸通过管道进入搅拌罐；其S3加酸步骤中，前期80％总量的酸采用粗调阀控制，后期20％总量的酸采用精调阀控制；

S4：再加入配方量的20％总量的醇加入称重罐内，加入至称重罐内，自动静置1～2min，稳定称重，具体的，步骤S4中前期加16％总量的醇采用粗调阀控制，后期加4％总量的醇采用精调阀控制；

再加入配方量的碱至称重罐内，自动静置1～2min，在称重罐内搅拌均匀，搅拌0.5～2h，将其碱进行稀释，得到稀碱，然后将稀碱通过管道进入搅拌罐；其S4加碱步骤中，前期80％总量的碱采用粗调阀控制，后期20％总量的碱采用精调阀控制；

S5：按照配方量加入配胶配比中的水，加入至称重罐内，然后再进入至搅拌罐；步骤S5中，前期80％总量的水采用粗调阀控制，后期20％总量的水采用精调阀控制；

S6：在搅拌罐内搅拌均匀，搅拌时间30min～90min，得到所述SiO₂溶胶。

需要说明的是，本实施例醇储罐31和酯储罐32容积均为1000L；水储罐40容积采用100L，酸储罐41和碱储罐42容积采用50L；称重罐8采用350L，搅拌罐9采用两个，容积均为500L。

下述表1为采用本实施例配制2次的SiO₂溶胶各原材料理论值和实际值的对比，从表中可以看出，采用本方案配制的溶胶精度高，性能稳定。

表1

需要注意的，本发明具体实施方式涉及的具体形状、具体尺寸以及具体温度等，对本发明的保护范围不起限制作用。本发明具体实施方式涉及的连接方式可以为机械连接，也可以为电性连接。

需要说明的是，在整个申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的试试方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种SiO₂溶胶自动配胶系统，其特征在于，所述配胶系统包括：PLC控制柜、制冷机组(2)、第一储罐(3)、第二储罐(4)、称重罐(8)、搅拌罐(9)、若干泵(16)、若干阀、若干管道(5)；

所述阀包括若干气动阀(7)，所述气动阀(7)包括粗调阀(70)和精调阀(71)；

所述称重罐(8)包括称重罐体(80)和称重罐盖板(81)，所述称重罐盖板(81)设于所述称重罐体(80)上，所述称重罐盖板(81)上开设有称重罐进料口(810)，所述称重罐体(80)下部开设有称重罐出料口(801)；所述第一储罐(3)、第二储罐(4)分别与所述称重罐进料口(810)连通，所述称重罐出料口(801)连通所述搅拌罐(9)；

所述第一储罐(3)的一路与称重罐进料口(810)连通，所述第一储罐(3)的另一路与换热器(11)连通并形成循环回路，用以冷却所述第一储罐(3)；

所述第一储罐(3)与称重罐(8)之间、以及第二储罐(4)与称重罐(8)之间的管道(5)包括若干支路，若干所述的支路设有所述粗调阀(70)和精调阀(71)，所述粗调阀(70)和精调阀(71)分别设置在不同的支路上，所述粗调阀(70)控制的加料速度大于精调阀(71)控制的加料速度；醇储罐(31)的一路与称重罐进料口(810)连通，醇储罐(31)内的醇在泵(16)的作用下，经过一个三通电磁阀(10)，醇储罐(31)的一路又分为两个支路，其中一个支路设置有一个手动阀(6)和一个粗调阀(70)，另一个支路设置一个手动阀(6)和一个精调阀(71)，然后再经过管道(5)与称重罐进料口(810)连通；

醇储罐(31)的另一路与换热器(11)连通并形成循环回路，用以冷却所述醇储罐(31)，醇储罐(31)的另一路经过一个手动阀(6)，再经过制冷以后的换热器(11)，进行换热冷却，冷却后的醇再经过一个手动阀(6)，经管道(5)回到醇储罐(31)，从而将醇储罐(31)制冷；

酯储罐(32)的一路与称重罐进料口(810)连通，酯储罐(32)内的酯在泵(16)的作用下，经过一个三通电磁阀(10)，酯储罐(32)的一路又分为两个支路，其中一个支路设置有一个手动阀(6)和一个粗调阀(70)，另一个支路设置一个手动阀(6)和一个精调阀(71)，然后再经过管道(5)与称重罐进料口(810)连通；

酯储罐(32)的另一路与换热器(11)连通并形成循环回路，用以冷却所述酯储罐(32)，酯储罐(32)的另一路经过一个手动阀(6)，再经过制冷以后的换热器(11)，进行换热冷却，冷却后的醇再经过一个手动阀(6)，经管道(5)回到酯储罐(32)，从而将酯储罐(32)制冷。

2.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述换热器(11)为两个，两个所述的换热器(11)分别通过冷却液储罐(12)与制冷机组(2)连通并形成循环回路，用以冷却所述换热器(11)。

3.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述搅拌罐(9)包括搅拌罐体(90)、搅拌罐盖板(91)和搅拌罐电机(93)，所述搅拌罐盖板(91)设于所述搅拌罐体(90)上，所述搅拌罐体(90)的下部开设有搅拌罐出料口(901)，所述搅拌罐盖板(91)上开设有搅拌罐进料口(910)和搅拌罐接口(911)；

所述搅拌罐电机(93)设于所述搅拌罐盖板(91)上，且所述搅拌罐电机(93)的电机轴贯穿所述搅拌罐盖板(91)并延伸至搅拌罐体(90)内部，所述搅拌罐电机(93)的电机轴上套设有搅拌罐搅拌器(94)；

所述搅拌罐体(90)外侧设置有包覆层(98)，所述搅拌罐体(90)和所述包覆层(98)之间设置有保温层(97)。

4.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，第二储罐(4)配备有称重传感器(17)。

5.根据权利要求4所述的自动配胶系统，其特征在于，所述称重罐(8)还包括称重罐电机(83)，所述称重罐电机(83)设于所述称重罐盖板(81)上，且所述称重罐电机(83)的电机轴贯穿所述称重罐盖板(81)并延伸至称重罐体(80)内部，所述称重罐电机(83)的电机轴上套设有称重罐搅拌器(84)；

所述称重罐盖板(81)上还开设有称重罐接口(811)；

所述称重罐体(80)外侧设置有称重罐支撑架(85)，所述称重罐支撑架(85)上设置有称重传感器(17)。

6.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述第一储罐(3)包括第一储罐体(33)，所述第一储罐体(33)包括第一储罐进料口(330)、第一储罐出料口(331)、第一储罐接口(332)以及第一储罐备用口(333)，所述第一储罐进料口(330)、第一储罐接口(332)以及第一储罐备用口(333)设于所述第一储罐体(33)的上部，所述第一储罐出料口(331)设于所述第一储罐体(33)的下部；

所述第一储罐体(33)外侧设置有液位计(36)。

7.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述第二储罐(4)包括第二储罐体(43)，所述第二储罐体(43)包括第二储罐进料口(430)、第二储罐出料口(431)、第二储罐接口(432)以及第二储罐备用口(433)，所述第二储罐进料口(430)、第二储罐接口(432)以及第二储罐备用口(433)设于所述第二储罐体(43)的上部，所述第二储罐出料口(431)设于所述第二储罐体(43)的下部；

所述第二储罐体(43)外侧设置有第二储罐支撑架，所述第二储罐支撑架上设置有称重传感器(17)。

8.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述搅拌罐(9)通过冷却液储罐(12)与制冷机组(2)连通并形成循环回路，用以冷却所述搅拌罐(9)。

9.根据权利要求1所述的自动配胶系统，其特征在于，所述自动配胶系统布置方式采用钢结构平台布置方式，且为两层布置，分别为上层和下层；

所述第二储罐(4)、称重罐(8)布置上层，所述搅拌罐(9)布置下层；

所述第二储罐(4)与称重罐(8)之间的管道、以及称重罐(8)与搅拌罐(9)之间的管道采用倾斜设置。

10.一种SiO₂溶胶的制备方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的自动配胶系统，包括如下步骤：

步骤1：将配胶所需的醇、酯通过泵(16)分别加入醇储罐(31)、酯储罐(32)；

步骤2：将醇储罐(31)、酯储罐(32)分别进行制冷；

步骤3：将配胶所需的水、酸、碱通过泵(16)分别加入水储罐(40)、酸储罐(41)、碱储罐(42)；

步骤4：将PLC控制柜的控制面板配胶系统打开，设定配胶配比、容积，启动自动配胶，系统则开始自动配制所需的SiO₂溶胶；

步骤5：将搅拌罐(9)进行制冷。