一种自动涂膜装置的制作方法

1.本发明涉及涂料设备技术领域，尤其是一种自动涂膜装置。


背景技术：

2.随着经济的发展，人们对居住环境的要求日益提高。尤其是居住一定时间后，会有装修的需求。涂料是现在普遍使用的装饰装修材料，对其安全性要求很高，出厂需要进行性能检测。在检测涂料性能时，所使用的成膜器种类繁多，但是往往会出现涂膜厚度不均匀、有气泡等现象，导致测试数据不准确。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种自动涂膜装置。
4.本发明采用的技术方案是：一种自动涂膜装置，包括原料处理装置、原料运输管道、成膜装置和处理系统，
5.所述的原料处理装置包括原料瓶、废料瓶。成膜完成后进行清洗时，将原料瓶换成清洗液瓶。成膜操作未达要求时和清洗操作时，喷头通过转杆转动至废料瓶上方，进行废料承装。优选地，废料瓶的位置设于以转杆为中心、以喷头到转杆距离为半径的圆弧上，便于精准承装废料。废料瓶的数量不作限制，根据需求和占地位置进行设置。
6.所述的原料运输管道包括进料管、输料泵、出料管、出料控制阀、转杆、转杆电机和喷嘴；
7.所述的成膜装置包括成膜盘、限位成膜盘的转盘托、设于转盘托下方且连接于转盘托的旋转电机；利用液体流动力学，通过正反旋转，产生液体流动，液体流动碰撞过程中打破液体中存在的气泡，使原料平铺在转盘上。正转速度缓慢降为零后，再缓慢反转，确保正反转交替过程中消除气泡，不再新增气泡。
8.所述的处理系统包括程控、控制面板和键盘区，程控集成于电路板上。
9.程控的作用如下：检测到进料管或者出料管内无物料时给予提示，提供加热装置是否需要加热指令，控制磁搅拌装置按指令实行不同速度搅拌，调节配比控制阀的开度进行各个物料的配比，检测输料泵是否正常工作，调节出料控制阀的开度以控制物料的流量和流速，控制旋转电机的转速。
10.同时，上述的自动涂膜装置，通过控制变量可以得到涂膜厚度与旋转电机转速的关系、涂料种类与加热温度的关系；在成膜盘凹槽处设置感应器，可以计算成膜过程的流动性等；既有参数：膜温度、成膜温度、转盘转速、转盘加速度、转盘转动时间、膜厚度，一定温度下，膜溶解在清洗剂的时间等，这些参数可先存储在仪器内，之后由usb接口传输至其他仪器、电脑。
11.自动涂膜装置通过控制进料时间来控制进料量，进而控制涂膜厚度；通过测温元件和加热装置，控制温度来控制原料的流动性，进而实现成膜或者清洗程序。
12.进一步的，所述的原料处理装置包括限位原料瓶的原料瓶托、设于原料瓶托侧外壁的加热装置、设于原料瓶托底部的磁搅拌装置以及限位废料瓶的废料瓶托。其中，加热装置采用加热丝。
13.进一步的，所述的处理系统还包括计时器、声铃、指示灯、电源、测温元件。
14.进一步的，所述的进料管一端放置于原料瓶内、另一端连接输料泵；
15.所述的出料管一端穿过转杆后连接喷嘴、另一端连接输料泵；
16.所述的出料控制阀设于出料管上；
17.所述的转杆由其侧边连接的转杆电机带动，实现转杆的转动。
18.进一步的，采用两个以及上原料瓶时，所述的原料运输管道还包括设于进料管上的配比控制阀。具体的，在每个原料瓶的进料管上设置一个配比控制阀，或者其中一个作为基准的原料瓶进料管上不设置配比控制阀，所有的进料管在配比控制阀后汇聚于一根管道上，通过配比控制阀控制各个原料的进料量，达到所需的原料配比。
19.优选地，原料瓶托设有五个，对应设有五个原料瓶，以满足不同种类原料混合的需求。
20.进一步的，所述的转杆包括插入转杆底座的长杆，设于成膜盘上方、垂直于水平面且下端部固定设置喷嘴的短杆，以及连通长杆和短杆的连杆。转杆转动时，以长杆中点作为原点进行转动。
21.进一步的，所述的成膜盘两侧设有凹槽，转盘托内设有与成膜盘凹槽适配的凸块，成膜盘两侧设置凹槽便于成膜盘的拆装。
22.进一步的，所述的自动涂膜装置设于外壳内，外壳上设有usb接口和电源接口，外壳上罩有透明盖，透明盖上设有安全阀。usb接口，可以与其他仪器、电脑连接，并将膜温度、成膜温度、在一定温度下的膜溶解在清洗剂的时间、转盘转速、转盘加速度、转盘转动时间、膜厚度等参数传送至其他仪器或电脑。电源接口可以与家用、工业供电设备连接，也可向涂膜器内的电源充电。
23.本发明的自动涂膜装置工作过程如下：
24.成膜时，原料通过输料泵，经出料管送至成膜盘上，通过控制进料时间来控制进料量，通过控制面板设置程序、声铃和指示灯进行提示，输入材料参数和目标厚度，成膜程序计算所需最大转速，并开始执行。成膜盘按既定程序正转和反转，通过物理激荡碰撞消除涂膜中的气泡，并使原料平铺在转盘上；
25.成膜后，将原料瓶换成清洗液瓶，清洗液通过输料泵，经出料管送至废料瓶内，一定时间后，清洗干净恢复备用。
26.本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的自动涂膜装置通过控制进料时间来控制进料量，进而控制涂膜厚度；通过测温元件和加热装置，控制温度来控制原料的流动性，进而实现成膜或者清洗程序。通过成膜盘的旋转程序，进而实现涂膜气泡的消除。实现了对涂膜厚度的控制，降低了人为因素的干扰，仪器的自动化在一定程度上解放了双手，同时解决了仪器清洗困难的问题。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图；
28.图2是本发明图1的俯视图；
29.图3是本发明图1的另一视角结构示意图；
30.图4是本发明的处理系统结构图；
31.图5是本发明的成膜盘的结构示意图；
32.图6是本发明的第二种结构示意图；
33.图7是本发明实施例1中质点在成膜盘上的运动轨迹示意图；
34.图8是本发明图7中质点的剖面坐标示意图。
35.图中标号：10
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控制面板、11
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外壳、12
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转盘托、13
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原料瓶托、14
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进料管、15
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废料瓶托、16
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转杆底座、17
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转杆、18
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键盘区、19
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指示灯、20
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成膜盘、21
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喷嘴、22
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加热装置、23
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磁搅拌装置、24
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配比控制阀、25
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输料泵、26
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出料管、27
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出料控制阀、28
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转杆电机、29
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透明盖、31
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旋转电机、32
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声铃、33
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安全阀、34
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usb接口、35
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电源接口，121
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凸块，171
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长杆，172
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连杆，173
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短杆，201
‑
凹槽。
具体实施方式
36.下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
37.实施例1
38.如图1
‑
图5所示的一种自动涂膜装置，包括原料处理装置、原料运输管道、成膜装置和处理系统，原料处理装置包括原料瓶、废料瓶；原料运输管道包括进料管14、输料泵25、出料管26、出料控制阀27、转杆17、转杆电机28和喷嘴21；成膜装置包括成膜盘20、限位成膜盘20的转盘托12、设于转盘托12下方且连接于转盘托12的旋转电机31；处理系统包括程控、控制面板10和键盘区18，程控集成于电路板上。成膜完成后进行清洗时，将原料瓶换成清洗液瓶。成膜操作未达要求时和清洗操作时，喷头21通过转杆17转动至废料瓶上方，进行废料承装。
39.原料处理装置还包括限位原料瓶的原料瓶托13、设于原料瓶托13侧外壁的加热装置22、设于原料瓶托13底部的磁搅拌装置23以及限位废料瓶的废料瓶托15。
40.处理系统还包括计时器、声铃32、指示灯19、电源、测温元件。
41.进料管14一端放置于原料瓶内、另一端连接输料泵25；出料管26一端穿过转杆17后连接喷嘴21、另一端连接输料泵25；出料控制阀27设于出料管26上；转杆17由其侧边连接的转杆电机28带动。
42.采用两个原料瓶，原料运输管道还包括设于其中一根进料管14上的配比控制阀24。
43.转杆17包括插入转杆底座16的长杆171，设于成膜盘20上方、垂直于水平面且下端部固定连接喷嘴21的短杆173，以及连通长杆171和短杆173的连杆172。
44.成膜盘20两侧设有便于其拆装的凹槽201，转盘托12内设有与成膜盘20凹槽201适配的凸块121。
45.自动涂膜装置，放置于外壳11内，外壳11上设有usb接口34和电源接口35，外壳11上罩有透明盖29，透明盖29上设有安全阀33。
46.成膜时：将涂料倒入原料瓶中，再将原料瓶放入原料瓶托13内，将进料管14一端放
入原料瓶内，盖上透明盖29，接着在键盘区18按成膜启动，由处理系统按照预设的程序运行。
47.成膜程序运行时：涂料在原料瓶中由加热装置22加热到设定温度，经过磁搅拌装置23搅拌均匀后由进料管14通过配比控制阀24控制各个涂料的配比，涂料混合均匀后，通过输料泵25由出料管26流入到废料瓶内，当涂料达到要求后，由转杆电机28带动转杆17，将喷嘴21转至成膜盘20中心处，通过控制时间和涂料流量控制输入的涂料总量，再由出料控制阀27切断出料管26输出涂料，输料泵25停止工作，由转杆电机28带动转杆17，将喷嘴21转至废料瓶中心处；同时旋转电机31启动，按照设定要求以转速ω1，旋转一定时间后，以转速ω2，反向旋转一定时间，如此反复多次，最后以最大转速ω，旋转一段时间，待成膜盘20成膜表面平整后停止。
48.如图7和图8所示，成膜盘20上质点的剖面坐标是(r,z),成膜盘20在角速度ω下旋转，考察的涂料为牛顿型流体，并假定成膜盘20上的流体流动轴向对称；流体所受重力的影响可以忽略，不考虑蒸发对厚度的影响，流体小微团受到粘性力与离心力相平衡有：
[0049][0050]
其中，υ
r
为微团r轴向速度，η是液体的粘度，ρ是液体的密度。
[0051]
根据边界条件、稳定状态条件、流体体积、厚度和膜半径的关系，计算可得：
[0052]
h＝k(v/ω2r2)
1/3
[0053]
k＝(81q/16π)
1/3
[0054]
其中，h为成膜厚度，r为成膜半径，ω为对应角速度，v为流体材料的运动粘度，v＝η/ρ，r为成膜盘的半径，q为流体材料体积流量。
[0055]
由公式可以看出，在成膜盘20半径、体积流量、流体粘度确定的情况下，成膜厚度仅与旋转速度有关。因此，在指定厚度后，则可确定满足成膜要求的旋转速度。
[0056]
具体的，以聚氨酯防水涂料为例：成膜盘20的半径设为r，规范中要求的成膜厚度为1.5mm
±
0.2mm，先将厚度定为h，制备聚氨酯防涂涂料的膜所用的样品总体积v＝hπr2，已知出料管道的切面面积为πr
02
，液体速度为v0，则流体流量q＝v0πr
02
，因为管道内v＝qt，则t＝v/(v0πr
02
)，v0可以通过泵来控制，则可以通过t来控制进料量，即自动式涂膜器通过控制进料时间来控制进料体积，进而控制涂膜厚度。在成膜程序中输入聚氨酯防水涂料的粘度参数、成膜盘20半径和流量，由计算公式，可得对应的旋转速度ω。
[0057]
样品到达成膜盘20后，程序控制成膜盘20旋转，样品受到离心力、摩擦力、粘滞力等共同作用。随着成膜盘20的转动，样品向外扩散，不断的铺满成膜盘20，过程中多次正反旋转，液体之间发生激荡碰撞，打碎液体中的气泡，液体中的气泡可以基本消除掉，成膜也会更均匀，直至转盘转速达到ω，此时样品随着成膜盘20转到与成膜盘20保持相对静止，成膜盘20上出现符合厚度要求的均匀膜。
[0058]
当成膜盘20成膜表面平整后，声铃32发出声音、指示灯19亮后，取出成膜盘20，再放入新的成膜盘20。其中，指示灯19设有三种，分别表示准备成膜中、仪器进行中、仪器故障；仪器故障时，相应故障代码显示在控制面板10上；指示灯19不亮时，表示仪器未通电或者故障。
[0059]
清洗时：将清洗剂倒入清洗瓶内，将清洗瓶放入原料瓶托13内，将进料管14一端放
入清洗瓶内，盖上透明盖29，接着在键盘区18按清洗启动，由处理系统按照预设的程序运行。
[0060]
清洗程序运行时：加热装置22加热清洗瓶到设定温度，将清洗剂经过进料管14通过输料泵25由出料管26流入到废料瓶内，清洗达到要求后，声铃32发出声音、指示灯19亮，完成清洗。
[0061]
试验时，典型实施试验采用四级增速正反旋转方式，试验开始后成膜盘20旋转速度调整如下表1：
[0062]
表1成膜盘在一个成膜周期内的转动参数表
[0063]
编号转动速度正转时间(s)10.2ω正3020.2ω反3030.5ω正3040.5ω反3050.8ω正3060.8ω反307ω正608ω反60
[0064]
试验前输入的参数如下：
[0065]
膜厚度h＝1.5mm，成膜盘半径r＝200mm，出料管道半径r0＝10mm。
[0066]
计算得：
[0067]
给料时间t＝3s，角速度ω＝4.73rad。
[0068]
对比无多级增速方式(直接以ω运行成膜程序)、四级增速(无正反旋转)和四级增速正反旋转的成膜质量，结果如下表2：
[0069]
表2多种涂膜方式下的成膜质量参数表
[0070]
涂膜方式气泡面积比平均厚度/mm厚度极差/mm无多级增速5.2％1.610.564级增速4.6％1.580.214级增速正反旋转1.7％1.530.17
[0071]
实施例2
[0072]
如图6所示，与实施例1的区别在于：采用1个原料瓶，所述的原料运输管道没有设于进料管14上的配比控制阀24。配比控制阀24的作用为控制各个原料的进料量，达到所需的原料配比，采用1个原料瓶无需配备配比控制阀24。