一種甘油自動噴霧系統(tǒng)的設(shè)計

劉靜宇

摘要：本文在傳統(tǒng)濾棒成型機組的基礎(chǔ)上，根據(jù)甘油霧化噴涂原理，分別從噴嘴結(jié)構(gòu)、兩調(diào)節(jié)桿及刷輥霧化裝置等角度對系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)進行升級改造，并利用PLC技術(shù)進行調(diào)控，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，結(jié)合伺服控制系統(tǒng)，最終實現(xiàn)甘油霧化及均勻噴涂，以期對今后甘油噴灑裝置的設(shè)計研究及其應(yīng)用有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：濾棒成型機；甘油霧化；噴嘴設(shè)計；PLC控制

中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0016-01

1.甘油霧化噴涂的實現(xiàn)

該裝置主要原理是甘油箱內(nèi)的壓力變化。主要是由電動機作為動力，通過泵產(chǎn)生壓力，將甘油從甘油箱析出進入分流器內(nèi)，從而保證了分流器的壓力恒定。一旦分流器中的壓力超過了設(shè)計壓力，甘油通過溢流管回流進入甘油箱，壓力增大至噴嘴臨界壓力，甘油就會經(jīng)噴嘴霧化噴出。這一過程的關(guān)鍵裝置就是分流器內(nèi)的壓力變送器。借助該裝置，一旦壓力增加到設(shè)計值，甘油則經(jīng)過加熱后從高壓噴嘴霧化噴出，剩下的甘油會再次進入甘油箱充分利用。甘油霧化后進入噴霧室，由于甘油成霧化顆粒狀，保證了噴涂均勻，有效解決了傳統(tǒng)施膠裝置“膠孔”及“干棒”情況的發(fā)生。

2.整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)的霧化噴嘴布置方式較為簡單，多為單列布置或是多列并排布置，一次性安裝后不能進行調(diào)整。改進后，選擇雙列交錯的布局，并將其固定在旋轉(zhuǎn)桿上，通過旋轉(zhuǎn)桿位置的變動，實現(xiàn)甘油噴射方向與纖維絲束垂直方向角度的可調(diào)變化。

通過改進，選用噴嘴并列交錯的布局，并增添了可調(diào)的旋轉(zhuǎn)桿裝置，借助旋轉(zhuǎn)桿位置的改變，從而調(diào)節(jié)甘油噴射方向與纖維絲束垂直方向之間的夾角。一方面增加了霧化圓錐內(nèi)甘油霧化顆粒的覆蓋率；另一方面在一定程度上避免了相鄰噴嘴霧化顆粒的重疊范圍。

圖1中，n表示設(shè)置的噴嘴個數(shù)，B為噴嘴的噴射角度，a是在某一時刻甘油的噴射方向與絲束垂直方向的角度，h表示噴嘴與纖維絲束之間的距離，L為不同排噴嘴之間的距離，1是同一排中噴嘴間的距離，s表示剖面角度觀察到霧化顆?？偟母采w面積。

甘油霧化顆粒的覆蓋率明顯增加，有效減小了噴涂室內(nèi)的不能覆蓋的范圍，且噴涂效果明顯改善，更加均勻。另外，提高了甘油噴灑裝置的噴涂性能。在傳統(tǒng)的噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸基礎(chǔ)上，選用多列交錯噴嘴布局，增大了噴嘴之間的距離，在一定程度上避免了相鄰噴嘴霧化顆粒的重疊范圍。同時將噴嘴固定安裝在旋轉(zhuǎn)桿上，方便進行角度調(diào)節(jié)，使得噴涂更加均勻。

2.2兩調(diào)節(jié)桿的設(shè)計

調(diào)節(jié)桿也是甘油噴灑裝置的重要組成部分，其主要作用是精確調(diào)節(jié)噴涂量。調(diào)節(jié)桿呈圓柱形，在圓柱表面開有凹槽，凹槽的主要作用是為噴嘴提供布置位置，且在每兩個噴嘴之間設(shè)置了回油孔，有效解決了凹槽中油分過多聚集易導(dǎo)致噴嘴阻塞的問題。凹槽開在調(diào)節(jié)桿上端，其內(nèi)部采用均勻布置的方式，設(shè)置了4個噴嘴，3個油孔。調(diào)節(jié)桿設(shè)計安裝在噴涂腔內(nèi)，通過聯(lián)軸器連接電機加以驅(qū)動。支承選用圓柱支承，以運行過程中的減輕磨損。

2.3刷輥霧化裝置的改進

如圖2所示，通過設(shè)計改進后，甘油分配器3的上表面設(shè)計為圓弧狀，且與圓形刷輥2同圓心，能有更好的接觸效果。兩者的結(jié)構(gòu)尺寸（半徑為）25.0mm，考慮到運行過程中兩者之間的摩擦損失，因此結(jié)構(gòu)3與結(jié)構(gòu)2之間留有允許偏差0.05mm～0.1mm的間隙，結(jié)構(gòu)3上表面左端定點與圓形刷輥中心設(shè)計距離為3mm。結(jié)構(gòu)4為調(diào)整板，其安裝時需使結(jié)構(gòu)5與毛刷之間存在至少0.2mm的接觸長度。

通過合理的設(shè)計改進，刷輥結(jié)構(gòu)較原來的結(jié)構(gòu)更加簡單，便于操作安裝。首先，通過將調(diào)整板固定安裝在甘油分配器上，保證了刷輥與硬質(zhì)合金塊能夠有更好的接觸效果，從而使的霧化更加均勻，裝置運行穩(wěn)定。其次是毛刷與硬質(zhì)合金塊的接觸方式發(fā)生改變，由靈敏的瞬間接觸替代傳統(tǒng)的長距離摩擦接觸，從而減輕摩擦損失，也延長了設(shè)備使用壽命。

3.控制系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)硬件組成

甘油霧化裝置的控制系統(tǒng)硬件設(shè)備主要包括了FXIN-40MT PLCMT6070觸摸屏作為人機交互界面，PLC自動調(diào)節(jié)、伺服控制系統(tǒng)、活門、繼電器等，同時還包括恒壓泵以及加熱器等霧化設(shè)備。

3.2工作過程

當(dāng)硬件系統(tǒng)開啟工作電源后，首先要進行系統(tǒng)初始化操作，當(dāng)PLC調(diào)節(jié)端檢測到系統(tǒng)已達到啟動條件后，主要包括以下方面：甘油溫度以及甘油箱內(nèi)的油液位置符合設(shè)定條件、伺服控制部分正常以及活門處在初始位置等，PLC將自動啟動主機工作，打開增壓泵，通過泵產(chǎn)生壓力。同時，伺服控制系統(tǒng)根據(jù)纖維絲束的運行速度對活門開度進行調(diào)節(jié)。將甘油從甘油箱析出進入分流器內(nèi)，一旦分流器中的壓力超過了設(shè)計壓力，甘油通過溢流管回流進入甘油箱，壓力增大至噴嘴臨界壓力，甘油就會經(jīng)加熱器加熱后從7個噴嘴霧化噴出。若不滿足上述條件，則PLC將會進行自動調(diào)節(jié)，進行甘油溫度及液位調(diào)節(jié)，或?qū)⒒铋T復(fù)位。

3.3伺服控制系統(tǒng)

伺服控制系統(tǒng)是甘油霧化裝置進行自動噴涂的關(guān)鍵技術(shù)，其主要作用是對活門開度進行調(diào)節(jié)。原理如下：纖維絲束的運行速度主要受主機速度的調(diào)節(jié)，而伺服控制系統(tǒng)則主要通過監(jiān)測主機的運行速度并采集數(shù)據(jù)信號傳送至PLC進行調(diào)節(jié)，PLC將接受到的主機運行頻率傳送至伺服放大器，通過對伺服電機的調(diào)節(jié)，經(jīng)過傳動裝置進而改變活門開度。而且，活門開度與霧化甘油單位面積的噴涂量成正比，所以，通過伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)活門開度，能夠?qū)崿F(xiàn)霧化甘油的均勻噴涂。