一种自动清扫装置的制备方法与流程

本发明属于高分子加工领域，具体地说是属于高分子材料混炼及成型加工工艺及设备领域，特别是一种自动清扫装置的制备方法。

技术背景：

自1916年本伯里发明世界上第一台真正意义上的密炼机以来，有关密炼机的专利时有报道，其结构、工艺不断推陈出新，而且随着计算机科学的发展以及控制技术的日新月异，密炼机已开始实现自动化和智能化，所有这些都使得密炼机技术日臻完善，在高分子材料加工行业中发挥着越来越大的作用，但美中不足的是清扫问题一直没有得到很好地解决；众所周知，为使混炼后的物料获得良好的物理机械性能，以保证后续加工工序的顺利进行和人们对制品使用性能及寿命的要求，密炼机在混炼胶料的过程中，需要加入一定量炭黑、白炭黑等粉状填料，但这些粉状填料往往会有少许残留在加料口四周和上顶栓上，当前小型实验密炼机的解决办法是：混炼一段时间后提起上顶栓，由人工进行清扫，但由于受时间限制，人工清扫往往不够彻底，还容易造成粉料飞扬，因此这一方面增加了工人的劳动强度，另一方面会造成环境污染，严重时甚至会影响到身体健康，而生产上大型密炼机是靠上辅机系统来完成胶料和炭黑等粉状填料的输送、称量和投料的，往往不进行清扫这一工序；因此所加填料较多时，填料容易堆积在上顶栓和密炼室的接口部位，当上顶栓突然压下的时候，容易引起呛料，造成胶料的飞扬，其结果不可避免会造成浪费材料，污染环境，而要减轻环境污染，则需增设除尘系统；更为重要的是无论是大容量密炼机还是实验密炼机，由于填料的散失一定程度上会引起配方比例发生变化，特别是加入量比较少的物料，很难从根本上保证每批胶料性能稳定，同时，由于粉料堆积在上顶栓及密炼室接口等部位，在排料过程中这些粉料可能 会散落在混炼好的胶料表面上，从而又造成物料分散不均匀的现象；由此可见，只要清扫问题不能得到有效解决，就很难满足人们对密炼机高产、优质、低消耗的要求。

技术实现要素：
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本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供一种全新的密炼机自动清扫方法和气体自动清扫装置，既适用于小型实验密炼机也适用于大中型生产用密炼机。

为了实现上述目的，本发明的主体结构主要包括机械系统和控制系统两大部分；机械系统包括密炼室、右侧板、快换接头、电磁换向阀、软管、空压机、油缸、上顶栓、加料门和左侧板；控制系统包括一体机、PLC控制柜、检测元件、自动清扫单元，按照常规机电一体化原理连通构成可实现自动化控制功能的控制系统。机械系统和控制系统机电连通后执行清扫功能，按照设定的气体自动清扫工作流程实现自动化清扫。开始时，先在混炼过程步序中设定清扫次数，再在系统中设置清扫时间。工作中，可在上顶栓回升过程开始便接通二位二通电磁阀进行清扫，并对清扫过程进行时间检测，如果清扫时间与设定时间相同则断开二位二通电磁阀并结束本次清扫，如果未达到清扫时间则继续清扫，每次清扫程序相同；常规的密炼机加料机构一般是由四块立式钢板和顶板围成框型腔体结构，四块立式钢板分别为前门板、后门板、右侧板、左侧板；本发明对其进行的改进主要体现在：在密炼机加料机构的对应左、右侧板和顶板上对称或非对称开设适当大小、适当数目的斜孔和直孔，斜孔和直孔的大小和数目视密炼机的规格、加料口的大小而定，密炼机有效容积越大、加料口越大，斜孔和直孔的直径越大、数目越多，斜孔和直孔的数目不少于2个；斜孔是从外向里、向下倾斜的通孔，斜孔的倾斜角为45°～90°，直孔则由上向下，以保证残留在加料口、上顶栓四周的粉状填料能够被尽快吹落到密炼室内；无论是斜孔还是直孔，在非清扫过程中都在板的内侧设有自动密封装置，防止炭黑等粉料外泄；如果密炼机为气动式压料机构，则不需要额外配置空压机，气体是整个清扫装置的动力来源，空压机与软管、电磁换向阀、快换 接头空气连通并连接到加料机构的斜孔和直孔，空压机和快换接头之间安装制有二位二通电磁换向阀，构成可通断控制的压力气体流动机构；控制系统由现场检测控制仪表、可编程控制柜、工业控制计算机等部分组成的控制系统，控制部分在现代密炼机的控制系统中已经具备，不需要另外配置，但需要就清扫步序、清扫时间编写程序加入到相应的控制软件中，各控制部分的功能如下：

检测系统：清扫需在上顶栓提起过程中进行，根据这一工艺流程的要求，需检测上顶栓的位置；

可编程控制柜：(1)控制和检测功能：如对上顶栓的上、下控制和行程的检测，并将检测到的信号显示在控制柜的触摸屏上；(2)具有对工艺参数如清扫次数和时间设定的功能；(3)具有手动、自动、全自动和智能控制之间的切换功能。在全自动控制状态下下传信号给各被控部分；在运行时，将各检测信号进行处理，把处理的各信号上传给上位机，同时接受上位机传送的控制信号。

工业控制计算机：工业控制计算机作为控制柜的一部分，主要是发挥计算和存储能力，为自动化操作提供一个直观的人机界面，其设计特点是：(1)通过与可编程控制器的通讯，把参数和条件，如清扫步序、清扫时间下传给PLC可编程控制器执行，同时PLC将运行中的参数值及状态上传给人机界面(触摸屏)单元和工业控制计算机；(2)在工业控制计算机中，密炼机的整个组成系统的动态模拟图形，各参数均设有各自的显示窗口，以数字方式实现设定值及当前实际值，并可调出显示，使整个密炼过程中的参数及状态一目了然；(3)采用触摸屏人机界面系统，既作为现场操作、参数显示，同时又实现了人机对话的双重功能，更便于工业控制计算机和PLC的数据信息通讯，并采用智能化密码锁卡，对操作人员进行限制和专有技术进行保护，使外来人员无法进行系统操作，实现内设定资料的调用限制，同时可进行优先权设置。

控制系统的工作原理如下：PLC接受工控一体机的参数设置指令及现场操作面板的按键指令后，给液压系统或气压系统发出动作信号，液压系统 (油缸)或气压系统(气缸)驱动上顶栓执行上、下动作，清扫工序到，位置传感器检测到上顶栓到达清扫位后，再由PLC向二位二通气体电磁换向阀发出指令信号，使换向阀接通，吹入压缩空气，实现清扫操作，清扫时间到，清扫工序结束。

本发明与现有技术相比，有效解决了密炼机的清扫问题，且清扫工序在不打开加料门的情况下即可进行，操作简单，自动化程度高，有利于密炼机实现高产、优质、低消耗的同时，降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。

附图说明：

图1为本发明气体自动清扫装置的机械系统结构原理示意图

图2为本发明气体自动清扫装置的控制系统组成及原理示意框图。

图3为本发明气体自动清扫装置工作流程图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

本实施例的主体结构包括密炼室1、右侧板2、快换接头3、电磁换向阀4、软管5、空压机6、右油缸7、左油缸8、上顶栓9、加料门10、左侧板11、一体机12、PLC控制柜13、自动清扫单元14和检测元件15。上述零部件按设定规则加工制成并电连通后，按照气体自动清扫装置工作流程图运行，从而实现发明目的的效果。

本实施例是在规格型号为X(S)M-1.7L的实验密炼机1上进行的，密炼机总容量1.7L，转子最高转速200r/min，上顶栓9由右油缸7和左油缸8同时驱动，密炼室1的加料口为150×80(mm)，加料机构高约650mm。考虑到其有效容积小，所需粉状填料少的特点，在加料机构右侧板2和左侧板11上距加料口500mm处对称开设了两个直径为8mm的斜孔，倾斜角为60°。选用上海第二压缩机厂生产的Z-0.025/6空压机6，空压机6由内径为10mm的软管5通过快换接头3连至加料机构中的斜孔，并在空压机6和快换接头3之间安装二位二通气体电磁换向阀4；控制系统采用台湾研华工控一体 机12(12.1英寸可触摸纯屏彩显和工控机无缝集成)，其参数是：CPU-70Mz，128M内存，40G硬盘，操作系统Windows2000，开发软件选用组态王6.5。PLC可编程控制器13选用三菱FX2NPLC，配备FX2N-4AD、FX2N-2DA和FX2N-232bd等。检测元件15主要有行程开关和一些感应传感器等；其操作方法为：密炼前，通过工控一体机12设定好清扫工序和清扫时间，密炼机混炼全钢子午胎胶料的工艺流程为：先加生胶及塑解剂，再加小药和白炭黑及一半炭黑，然后再加另一半炭黑，最后进行排胶，每次加完炭黑或白炭黑等粉料之后，再进行下一工序之前皆进行清扫，自动清扫时间设定为1-6秒，工艺比人工清扫时间大大缩短。启动主机，转子空转给密炼机加热的同时，启动空压机6，电磁换向阀4此时处于关闭状态，正式密炼过程中，在投完各种粉料后，加料门10关闭，感应传感器15会将这一信号通过可编程控制器上传给一体机12，一体机12再通过与可编程控制器13的通讯，将清扫工序和清扫时间下传给PLC可编程控制器12执行清扫任务：提起上顶栓9，二位二通气体换向阀4通电处于通气状态，具有一定压力的气体经过二位二通气体换向阀4进入加料机构，将残留在密炼室1加料口、上顶栓9四周的粉状填料快速吹落到密炼室1。与此同时，PLC14将运行中的参数值即时间和状态上传给工控一体机系统12，进行监控和修改。清扫时间结束，二位二通气体换向阀4恢复断电关闭状态，上顶栓回落，继续执行下一密炼工序。