CN1274399C

CN1274399C - 智能固化剂配比仪

Info

Publication number: CN1274399C
Application number: CN 200410067570
Authority: CN
Inventors: 李庆利; 陈曙; 施鹏飞
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: CN1605384A

Abstract

一种铸造设备领域的智能固化剂配比仪，电气系统的变频器输出端、泵启动/停止继电器分别连接到管路系统的计量泵，PLC控制单元连接到变频器、三通电磁阀以及开关组、指示灯、泵启动/停止继电器和温度控制器的输出端，温度控制器的输入端连接到温度传感器，管路系统的固化剂罐下端侧面开口通过球阀与计量泵入口连接，计量泵出口在垂直方向上与缓冲器连接，在水平方向上依次与安全阀、压力表、排气阀相连接，然后接背压阀和三通电磁阀，最后与另一路管路相连接，安全阀另一端口接至固化剂罐的顶部入口，排气阀另一端口接排气管入口，排气管出口接至固化剂罐的顶部入口，三通电磁阀另一端口接回流管入口，回流管出口接固化剂罐的顶部入口。

Description

智能固化剂配比仪

技术领域

本发明涉及一种物质配比装置，具体是一种智能固化剂配比仪。用于铸造设备领域。

背景技术

近年来，大中型铸造企业都在其生产过程中使用了具有一定自动化水平的混砂机，这种混砂机主要是将一种树脂和一种固化剂进行混合，与砂子搅拌后在一定的时间内固化成砂型。现有的混砂机只提供了两个加入口，一个用作树脂的加入，另一个用作固化剂的加入。操作人员在混砂前将加入量调节好，混砂过程中不能再变。这就造成了在制作大型的砂子模型时，由于费时较长，其间砂子温度经常发生变化，使得整个砂型的硬度出现不均匀的现象。针对这种现状，出现了A型和B型两种固化剂，通过调节A、B两种固化剂的加入量，就可以调节混出的砂子的固化速度。这就对能够按照砂子的温度自动调节A、B两种固化剂配比比例的设备提出了需求。另外，由于混砂机从固化剂加入口到出砂的一段混砂距离普遍比较短，为了使固化剂能够与砂子均匀混合，必须要求A、B两种固化剂混合后能够均匀地注入到混砂机中，不能出现“脉动”现象。

经对现有技术文献的检索分析发现，中国专利申请号：03229661.4，名称为：胶粘剂配比流量控制器，该专利自述为：一种胶粘剂配比流量控制器，包括支架，以及固定在支架上的胶粘剂料箱，其特征在于置有两套相互独立的流量控制装置，每套包括一胶粘剂料箱，该胶粘剂料箱与计量泵相连通，再通过管道至胶粘剂输出口。本发明改变双组分胶粘剂配比不能精确的缺陷，采用了双计量技术来达到高精度配比，对A、B两组分的流量均进行细微精确的调节，从而保证配比的高度正确，使用也十分简便。该专利是针对胶粘剂配比进行设计的，应用于固化剂配比存在的问题有：由于固化剂有腐蚀性，整个设备必须耐腐蚀；在A、B两种固化剂混合时必须根据当时砂子的温度来动态计算配比比例，并对计量泵进行控制；需要能够与混砂机相连接，由混砂机的启动、暂停、停止按钮控制设备工作；需要使得A、B固化剂混合后能够均匀无脉动地注入混砂机。

发明内容

本发明的目的在于克服以上技术中的不足，提供一种能够很好地与混砂机配合使用的智能固化剂配比仪，使其能够根据砂子温度进行固化剂的动态配比；能够与混砂机方便连接，协调工作；能够使注入混砂机的固化剂混合液均匀无“脉动”，实现固化剂的自动配比。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括电气系统和管路系统两部分。电气系统包括PLC控制单元、变频器、开关组、指示灯、温度控制器、温度传感器和泵启动/停止继电器，其中PLC控制单元包括电源模块、CPU、开关量输入输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和继电器输出模块；管路系统包括固化剂罐、计量泵、缓冲器、压力表、球阀、背压阀、安全阀、排气阀、三通电磁阀、排气管、回流管和三通管。

电气系统与管路系统之间的连接：电气系统的变频器输出端连接到计量泵，电气系统中的泵启动/停止继电器连接到计量泵，电气系统中PLC控制单元的继电器输出模块连接到管路系统的三通电磁阀。

电气系统内部的连接：PLC控制单元的电源模块输入端开关组的电源开关，输出接PLC控制单元的其他各模块的电源输入；PLC控制单元的CPU分别与开关量输入输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和继电器输出模块相连接；开关量输入输出模块分别连接到开关组、指示灯和泵启动/停止继电器；模拟量输入模块连接到温度控制器的输出端，温度控制器的输入端连接到温度传感器；模拟量输出模块连接到变频器。

管路系统的内部连接：固化剂罐下端侧面开口通过球阀与计量泵入口连接，计量泵出口通过PVC管接三通管，在垂直方向上通过球阀与缓冲器连接，在水平方向上依次通过三通管与安全阀、压力表、排气阀相连接，然后接背压阀和三通电磁阀，最后通过三通管与另一路管路相连接；安全阀另一端口通过PVC管接至固化剂罐的顶部入口；排气阀另一端口接排气管入口，排气管出口接至固化剂罐的顶部入口；三通电磁阀的另一端口接回流管入口，回流管出口接固化剂罐的顶部入口。

开关组包括手动/自动开关、档位选择开关、泵启动/停止开关、电源开关和紧急停机开关。手动/自动开关连接到PLC控制单元的开关量输入输出模块；档位选择开关连接到PLC控制单元的开关量输入输出模块，共设有四个档位选择；泵启动/停止开关与混砂机的启动停止开关相连接，然后将信号输入到PLC控制单元的开关量输入输出模块；电源开关一端连接外接220V交流电源，一端连接到PLC控制单元的电源模块输入端；紧急停机开关连接到开关量输入输出模块。

本发明中PLC控制单元的继电器输出模块连接到管路系统的三通电磁阀，从而可以根据需要切换固化剂的流向；电气系统的变频器和开关量输入输出模块连接到计量泵，分别控制计量泵单位时间抽出的固化剂的量和计量泵的启动和停止。将温度传感器安装于混砂机装砂漏斗中，随时测量砂子温度变化，并把测量结果输入到PLC控制单元的模拟量输入模块。控制单元根据模拟量输入模块采集的温度值，控制模拟量输出模块产生不同的输出量以控制变频器A、B，进而控制计量泵工作，从而实现了根据砂子温度动态调节固化剂配比比例的功能。通过在管路中使用安全阀、背压阀、排气阀和缓冲器使管路中保持一定的压力，并由压力表指示其压力值，从而实现了输出的混合液流量稳定。通过回流管、三通电磁阀、开关组的使用，使配比仪可以与混砂机协调工作。通过使用耐腐蚀的PVC管和生胶带实现了管路的密封性，从而使管路压力能够保持而且具有耐腐蚀性。

本发明能够与混砂机协调工作，根据砂子温度动态调节两种固化剂的配比比例，通过保持一定的管路压力并采用缓冲器使得混合后的固化剂能够均匀地注入混砂机，从而使得混出的砂子均匀且固化速度一致，制出的砂型硬度均匀，起模时间恒定。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中各序号分别表示为：电气系统1、管路系统2、PLC控制单元3、变频器4、5、开关组6、指示灯7、温度控制器8、温度传感器9、泵启动/停止继电器10、11、固化剂罐12、13、计量泵14、15、缓冲器16、17、压力表18、19、球阀20、21、22、23、背压阀24、25、安全阀26、27、排气阀28、29、三通电磁阀30、31、排气管32、33、回流管34、35、三通管36、电源模块37、CPU38、开关量输入输出模块39、模拟量输入模块40、模拟量输出模块41、继电器输出模块42、手动/自动开关43、档位选择开关44、泵启动/停止开关45、电源开关46和紧急停机开关47。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：电气系统1和管路系统2两部分。电气系统1包括PLC控制单元3、变频器4、5、开关组6、指示灯7、温度控制器8、温度传感器9和泵启动/停止继电器10、11，其中PLC控制单元3包括电源模块37、CPU38、开关量输入输出模块39、模拟量输入模块40、模拟量输出模块41和继电器输出模块42。管路系统2包括固化剂罐12、13、计量泵14、15、缓冲器16、17、压力表18、19、球阀20、21、22、23、背压阀24、25、安全阀26、27、排气阀28、29、三通电磁阀30、31、排气管32、33、回流管34、35和三通管36。

其中电气系统1的变频器4、5输出端分别连接到计量泵14、15，用以控制计量泵14、15的输出量；电气系统1中的泵启动/停止继电器10、11分别连接到计量泵14、15用于控制其启动和停止；电气系统1中PLC控制单元3的继电器输出模块42连接到管路系统2的三通电磁阀30、31，用以切换固化剂的流向。

电气系统1中PLC控制单元3的电源模块37输入端接开关组6的电源开关46，输出接PLC控制单元3的其他各模块的电源输入：PLC控制单元3的CPU分别与开关量输入输出模块39、模拟量输入模块40、模拟量输出模块41和继电器输出模块42相连接，并根据需要控制其工作；开关量输入输出模块39分别连接到开关组6、指示灯7和泵启动/停止继电器10、11，通过开关组6接受混砂机的控制信号和对配比仪的工作状态进行设置，通过指示灯7指示设备当前的工作状态，通过泵启动/停止继电器10、11控制计量泵14、15的启动和停止；PLC控制单元3的模拟量输入模块40连接到温度控制器8的输出端，温度控制器8的输入端连接到温度传感器9，温度传感器9安装于混砂机的装砂漏斗中，用以实时测量砂子的温度；PLC控制单元3的模拟量输出模块41连接到变频器4、5，通过控制变频器4、5的频率来控制计量泵14、15抽出液体的量；PLC控制单元3的继电器输出模块42连接到管路系统2的三通电磁阀30、31，用以切换固化剂的流向。

管路系统2的固化剂罐12、13下端侧面开口通过球阀20、21分别与计量泵14、15入口连接，计量泵14、15出口通过PVC管接三通管，在垂直方向上通过球阀22、23与缓冲器16、17连接，对计量泵14、15抽出的液体进行缓冲；在水平方向上依次通过三通管与安全阀26、27、压力表18、19、排气阀28、29相连接，然后接背压阀24、25和三通电磁阀30、31，最后通过三通管36与另一路管路相连接，使得两种固化剂相混合。安全阀26、27的另一端口通过PVC管接至固化剂罐12、13的顶部入口，当管路压力过大时，安全阀26、27打开，使固化剂流回固化剂罐12、13，保证系统的安全；排气阀28、29的另一端口接排气管32、33入口，排气管32、33出口接至固化剂罐12、13的顶部入口，打开排气阀28、29，可以将残留在管路中的气体和少量的固化剂排回固化剂罐12、13；三通电磁阀30、31的另一端口接回流管34、35入口，回流管34、35出口接固化剂罐12、13的顶部入口，当混砂机暂停时，固化剂通过回流管34、35流回固化剂罐12、13。

电气系统1的开关组6包括手动/自动开关43、档位选择开关44、泵启动/停止开关45、电源开关46和紧急停机开关47。手动/自动开关43连接到PLC控制单元3的开关量输入输出模块39，通过此开关可以设置配比仪工作于手动配比状态还是工作在自动配比状态；档位选择开关44连接到PLC控制单元3的开关量输入输出模块39，共设有四个档位选择，不同的档位可以使配比仪在单位时间内混出的固化剂的量不同；泵启动/停止开关45与混砂机的启动停止开关相连接，然后将信号输入到PLC控制单元3的开关量输入输出模块39，使得配比仪可以根据混砂机的启动停止来控制计量泵14、15的启动和停止，使两者协调工作；电源开关46一端连接外接220V交流电源，一端连接到电源模块37输入端，控制整个系统的电源通断；紧急停机开关连接到PLC控制单元3的开关量输入输出模块39，当出现异常情况时，可以进行紧急切断电源操作，以保正系统使用安全。

如图所示，本发明管路系统2分A、B两组，A组包括一个固化剂罐12，用来盛放A固化剂，固化剂罐12靠近底部的侧边开孔，用耐腐蚀PVC管与计量泵14相联接，两者之间采用球阀20控制开通与关闭。计量泵14出口通过三通管一方面与缓冲器16相连接，减小计量泵14引起的脉动，另一方面通向固化剂输出口。通过使用背压阀24，使A部分管路内保持一定的压力，通过压力表18可以指示出该压力值。为了使用上的安全，在管路连接背压阀24之前使用安全阀26，当管路内压力超过警戒值时，安全阀26打开，固化剂流回固化剂罐12，保证了整个管路系统的安全。在初次启动时，为了排除管路内的气体，使用了排气阀28，将其打开后，气体和少量固化剂将流回固化剂罐12，直到管路内充满固化剂，然后将排气阀28关闭。最后在A固化剂与B固化剂混合前接三通电磁阀30，当混砂机处于暂停状态时，三通电磁阀30在PLC控制单元3控制下，将向混砂机方向的流通切换到向回流管34方向，使得固化剂在A组管路部分循环，当混砂机处于工作状态后，三通电磁阀30切换回到混砂机方向，此时固化剂A通过三通管36与固化剂B混合并通过固化剂输出口注入混砂机。B组管路部分与A组相同，两组管路通过三通管36连接后接入到混砂机固化剂输入口。电气系统1的核心是PLC控制单元3，包括中央处理单元38、开关量输入/输出模块39、模拟量输入模块40、模拟量输出模块41以及继电器输出模块42，主要完成数据的采集、控制量的计算和控制量的输出。输入部分包括开关组6和温度控制器8。开关组6的一部分接至混砂机的开关组，使得两者可以协调工作；温度传感器9安装于混砂机装砂漏斗中，采集砂子温度并通过温度控制器8输入到模拟量输入模块40。输出包括指示灯7、泵启动/停止继电器10、11和变频器4，5三部分，主要完成工作状态的指示和对计量泵14、15的控制。

本发明可以按照砂子温度动态调整A、B两种固化剂的配比比例，同时设有档位选择，不同的档位在单位时间配出的A、B固化剂混合液的量也不相同。由于采用了背压阀和缓冲器，通过保持一定的管路压力减小了混合液的“脉动”。与混砂机配合使用后可以使混出的砂子均匀，制造的砂型起模时间恒定，硬度均匀，效果良好。

Claims

1、一种固化剂配比仪，包括：电气系统(1)和管路系统(2)，其特征在于，电气系统(1)包括PLC控制单元(3)、变频器(4、5)、开关组(6)、指示灯(7)、温度控制器(8)、温度传感器(9)和泵启动/停止继电器(10、11)，管路系统(2)包括固化剂罐(12、13)、计量泵(14、15)、缓冲器(16、17)、压力表(18、19)、球阀(20、21、22、23)、背压阀(24、25)、安全阀(26、27)、排气阀(28、29)、三通电磁阀(30、31)、排气管(32、33)、回流管(34、35)和三通管(36)，其连接方式为：电气系统(1)的变频器(4、5)输出端、泵启动/停止继电器(10、11)分别连接到管路系统(2)的计量泵(14、15)，PLC控制单元(3)连接到变频器(4、5)、三通电磁阀(30、31)以及开关组(6)、指示灯(7)、泵启动/停止继电器(10、11)和温度控制器(8)的输出端，温度控制器(8)的输入端连接到温度传感器(9)，管路系统(2)的固化剂罐(12、13)下端侧面开口通过球阀(20、21)分别与计量泵(14、15)入口连接，计量泵(14、15)出口通过PVC管接三通管，在垂直方向上通过球阀(22、23)与缓冲器(16、17)连接，在水平方向上依次通过三通管与安全阀(26、27)、压力表(18、19)、排气阀(28、29)相连接，然后接背压阀(24、25)和三通电磁阀(30、31)，最后通过三通管(36)与另一路管路相连接，安全阀(26、27)的另一端口通过PVC管接至固化剂罐(12、13)的顶部入口，排气阀(28、29)的另一端口接排气管(32、33)入口，排气管(32、33)出口接至固化剂罐(12、13)的顶部入口，三通电磁阀(30、31)的另一端口接回流管(34、35)入口，回流管(34、35)出口接固化剂罐(12、13)的顶部入口。

2、根据权利要求1所述的智能固化剂配比仪，其特征是，所述的PLC控制单元(3)包括电源模块(37)、CPU(38)、开关量输入输出模块(39)、模拟量输入模块(40)、模拟量输出模块(41)和继电器输出模块(42)，电源模块(37)输入端接开关组(6)的电源开关(46)，输出接PLC控制单元(3)的其他各模块的电源输入，CPU(38)分别与开关量输入输出模块(39)、模拟量输入模块(40)、模拟量输出模块(41)和继电器输出模块(42)相连接，模拟量输入模块(40)连接到温度控制器(8)的输出端，继电器输出模块(42)连接到管路系统(2)的三通电磁阀(30、31)，模拟量输出模块(41)连接到变频器(4、5)。

3、根据权利要求1所述的智能固化剂配比仪，其特征是，开关组(6)包括手动/自动开关(43)、档位选择开关(44)、泵启动/停止开关(45)、电源开关(46)和紧急停机开关(47)，手动/自动开关(43)连接到PLC控制单元(3)的开关量输入输出模块(39)，档位选择开关(44)连接到PLC控制单元(3)的开关量输入输出模块(39)，共设有四个档位选择，泵启动/停止开关(45)与混砂机的启动停止开关相连接，然后将信号输入到PLC控制单元(3)的开关量输入输出模块(39)，电源开关(46)一端连接外接220V交流电源，一端连接到电源模块(37)的输入端，紧急停机开关(47)连接到PLC控制单元(3)的开关量输入输出模块(39)。

4、根据权利要求1所述的智能固化剂配比仪，其特征是，温度传感器(9)设置于混砂机装砂漏斗中。