聚氨酯原料高精度计量混料设备的制作方法

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种聚氨酯原料高精度计量混料设备。

背景技术：

随着当今我国聚氨酯行业的迅猛发展，对聚氨酯原料的发泡工艺配方及计量精度要求越来越高，怎样在混料设备上，既能精确、稳定地控制各种组份原料的混合比例，又能提高设备的自动化程度，正是当下聚氨酯行业内共同探讨的课题。

以往的混料设备是，通过电子称和比例阀或流量计对原料里的各种微量辅料进行计量，由于电子称的计量精度往往会受外界环境影响较大，比如外界的振动、环境温度、湿度等，在生产过程中容易造成电子称计量精度不稳定，特别对于精确度到1g的辅料计量，一般电子称的分辨率很难达到，即使采用天平级的电子称，在工业生产中，车间环境也很难满足要求；采用流量计的计量，会受管道内的空气及原料粘度、密度的变化而变化，流量计的显示值和实际计量值往往会存在偏差，从而影响混料精度；通过以上两种计量方式对聚氨酯原料里的微量辅料进行计量，都会存在计量精度不稳定，这样混合出来的聚氨酯原料配比往往不准确，从而影响原料的发泡效果，造成大量的原料浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种聚氨酯原料高精度计量混料设备，使得各组份原料的配比准确、计量精度高且稳定。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：聚氨酯原料高精度计量混料设备，其特征在于，该设备包括：对辅料进行储存和供应的辅料桶装补料装置；对辅料计量缸筒系统进行快速补料的辅料缓冲储存罐；对辅料进行计量的辅料计量缸筒系统；对主料进行储存和供应的主料加料装置；对主料进行计量并对主料和辅料进行混合以获得混合料的混料罐装置；以及对混合料进行储存和循环输送的存料罐装置；

所述辅料桶装补料装置、辅料缓冲储存罐、辅料计量缸筒系统依次连接，所述辅料计量缸筒和主料加料装置均连接于混料罐装置的入口端，所述存料罐装置连接于混料罐装置的出口端；

所述辅料缓冲储存罐包括：多个储存罐、用于启动加料的加料启动液位开关、用于停止加料的液位上极限开关、用于系统报警的液位下极限开关、设于储存罐的第一透气帽、连接储存罐底部出口端和辅料计量缸筒系统的第一放料管道；

所述辅料计量缸筒系统包括：连接于第一放料管道的多个缸筒进料阀、连接于缸筒进料阀且底部为锥形结构的圆筒状的多个计量缸筒、设于计量缸筒的第二透气帽和用于控制补料高度的液位开关、用于测量液位高度变化以获得辅料计量重量的压差传感器、连接于计量缸筒底部出口端的第二放料管道、连接第二放料管道和混料罐装置的放料阀、连接于计量缸筒底部出口端用于精确标定压差传感器检测参数的测试阀。

按以上方案，所述辅料桶装补料装置包括：多个用于储存不同辅料的辅料桶、通过吸料管与辅料桶连接的补料泵、设于补料泵出口端的单向阀、连接于储存罐的补料阀、连接单向阀和补料阀的输料管。

按以上方案，所述主料加料装置包括：多个用于储存主料的主料桶、连接于主料桶的加料泵、连接于加料泵的加料管道、连接加料管道和混料罐装置的加料阀。

按以上方案，所述混料罐装置包括：依次连接形成闭合回路的混料罐、料罐出口控制阀、第一循环输送泵、第一三通连接件、第一循环阀、第一循环管道和静态混合器，还包括设于混料罐用于计量主料重量的电子秤、用于主料和辅料搅拌混合的第一搅拌装置、与第一三通连接件依次连接的转料管道和转料阀，所述转料阀连接于存料罐装置，所述混合罐与加料阀和放料阀均连接。

按以上方案，所述存料罐装置包括连接于转料管道用于储存混合料的罐体、设于罐体的液位计、用于提高混合料温控均匀性和防止分层的第二搅拌装置、设于罐体底部出口端的过滤器、与过滤器连接的第二循环输送泵、通过小循环管道与第二循环输送泵出口一端和罐体均依次连接的小循环阀和热交换器、与第二循环输送泵出口另一端连接的第二三通连接件、通过大循环管道与第二三通连接件和罐体均连接的大循环阀、与罐体和热交换器均连接的温控单元；所述第二三通连接件还连接至工作料罐。

按以上方案，所述设备还包括冷冻式空气干燥机。

按以上方案，所述辅料桶装补料装置还包括连接于补料泵用于调节进气量的调节阀组。

按以上方案，所述多个计量缸筒的高度相同，具有多种不同的直径。

按以上方案，所述计量缸筒高度为1000mm，直径分别为32mm、50mm、65mm、80mm、100mm、250mm。

按以上方案，所述多个储存罐有两种规格，其容积分别为80l和150l。

对比现有技术，本发明能对主料和辅料按照预设值进行计量并混合，配料灵活，自动化程度高；在计量辅料时，采用了辅料缓冲储存罐来对计量缸筒的快速补料，提供了辅料计量的连续性和稳定性，还采用了辅料计量缸筒系统对辅料的重量进行高精度计量，其中的高精度压差传感器通过检测储存罐的液位高度变化以获得可精确到0.1g的用于混料的辅料重量，并且通过安装在计量缸筒底部的测试阀可精确标定压差传感器的重力检测参数，从而进一步提高辅料的计量精度，使得各组份原料的配比准确、计量精度高且稳定。

附图说明

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2为图1的局部a放大截面示意图；

图3为图1的局部b放大截面示意图；

图4为图1的局部c放大截面示意图；

图5为图1的局部d放大截面示意图；

其中：1-辅料桶装补料装置（101-辅料桶、102-吸料管、103-补料泵、104-单向阀、105-输料管、106-补料阀、107-调节阀组）、2-辅料缓冲储存罐（201-储存罐、202-加料启动液位开关、203-液位上极限开关、204-液位下极限开关、205-第一透气帽、206-第一放料管道）、3-辅料计量缸筒系统（301-缸筒进料阀、302-计量缸筒、303-第二透气帽、304-液位开关、305-压差传感器、306-第二放料管道、307-放料阀、308-测试阀）、4-主料加料装置（401-主料桶、402-加料泵、403-加料管道、404-加料阀）、5-混料罐装置（501-混料罐、502-电子秤、503-第一搅拌装置、504-料罐出口控制阀、505-第一循环输送泵、506-第一三通连接件、507-第一循环阀、508-第一循环管道、509-静态混合器、510-转料阀、511-转料管道）、6-存料罐装置（601-罐体、602-液位计、603-第二搅拌装置、604-过滤器、605-第二循环输送泵、606-温控单元、607-小循环管道、608-小循环阀、609-热交换器、610-第二三通连接件、611-大循环管道、612-大循环阀、613-压力开关）、7-冷冻式空气干燥机。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参考图1，本发明为聚氨酯原料高精度计量混料设备，其包括对辅料进行储存和供应的辅料桶装补料装置1；对辅料进行储存并对压力进行平衡缓冲的辅料缓冲储存罐2；对辅料进行计量的辅料计量缸筒系统3；对主料进行储存和供应的主料加料装置4；对主料进行计量并对主料和辅料进行混合以获得混合料的混料罐装置5；以及对混合料进行储存和循环输送的存料罐装置6；所述辅料桶装补料装置1、辅料缓冲储存罐2、辅料计量缸筒系统3依次连接，所述辅料计量缸筒302和主料加料装置4均连接于混料罐装置5的入口端，所述存料罐装置6连接于混料罐装置5的出口端。

结合图1、图2和图3，所述辅料桶装补料装置1包括多个用于储存不同辅料的辅料桶101、通过吸料管102与辅料桶101连接的补料泵103、设于补料泵103出口端的单向阀104、连接于辅料缓冲储存罐2的补料阀106、连接单向阀104和补料阀106的输料管105；所述辅料桶装补料装置1还包括连接于补料泵103的调节阀组107，干燥、无油压缩空气（压强p为0.7mpa、流量q为0.2m³/min）经管道进入调节阀组107作为该装置的动力源，调节阀组107可实时控制压缩空气的开合，也可调节压缩空气进入该辅料桶装补料装置1的参数。

结合图1和图3，所述辅料缓冲储存罐2包括上部连接于输料管105的储存罐201、当液位到达加料液位时用于控制补料阀106打开进行加料的加料启动液位开关202、当液位到达上限时用于控制补料阀106关闭的液位上极限开关203、当液位到达下限时用于系统报警的液位下极限开关204、用于平衡储存罐201内部与外界压力的第一透气帽205、连接储存罐201底部出口端和辅料计量缸筒系统3的第一放料管道206；所述加料启动液位开关202、液位上极限开关203、液位下极限开关204、第一透气帽205、第一放料管道206均连接于储存罐201；辅料缓冲储存罐2为常压状态下工作，第一透气帽205防止了其在工作中产生负压及压力过高的情况发生；

图3也示出了辅料计量缸筒系统3，其包括连接于第一放料管道206的多个缸筒进料阀301、多个连接于缸筒进料阀301且底部为锥形结构的圆筒状计量缸筒302、设于计量缸筒302的第二透气帽303和用于控制补料高度的液位开关304、用于测量液位高度变化以获得辅料计量重量的压差传感器305、连接于计量缸筒302底部出口端的第二放料管道306、与第二放料管道306和混料罐装置5均连接的放料阀307、连接于计量缸筒302底部出口端用于精确标定压差传感器305检测参数的测试阀308；计量缸筒302根据每种辅料在混料配方中的比例及添加重量，其高度相同，直径会有所不同；一般高精度的压差传感器305检测出的原料重量变化可以精确到0.1g，并且通过安装在缸筒底部的测试阀308放出一定的原料，进行称重后，与压差传感器305检测的原料减少重量进行对比，还可精确标定压差传感器305的重力检测参数。

优选的，所述计量缸筒高度为1000mm，直径分别为32mm、50mm、65mm、80mm、100mm、250mm。

优选的，当计量缸筒高度为1000mm，直径分别为32、50、65、80、100mm时，储存罐的容积为80l；当计量缸筒高度为1000mm，直径为250mm时，储存罐的容积为150l。

结合图1和图4，所述主料加料装置4包括用于储存主料的主料桶401（容积200l）、连接于主料桶401的加料泵402、连接于加料泵402的加料管道403、与加料管道403和混料罐装置5均连接的加料阀404；所述加料阀404还连接于混料罐装置5实现主料从主料加料装置4到混料罐装置5的输送。

图4也示出了混料罐装置5，其包括依次连接的混料罐501（容积1200l）、料罐出口控制阀504、第一循环输送泵505、第一三通连接件506、第一循环阀507、第一循环管道508和静态混合器509形成闭合回路，还包括设于混料罐501用于计量主料重量的电子秤502、用于主料和辅料搅拌混合的第一搅拌装置503、与第一三通连接件506依次连接的转料管道511和转料阀510；所述混合罐与主料加料装置4的加料阀404和辅料计量缸筒系统3的放料阀307均连接，所述转料阀510连接于存料罐装置6。所述电子秤502用于主料添加重量的计量，由于主料在混料时，加料重量一般占混料总重量的80%-90%，称量精度保证在±1kg就能满足工艺要求，因此主料采用电子称计量完全可满足计量精度；所述第一搅拌装置503采用的是减速电机驱动叶轮将原料混合均匀。

图5示出了存料罐装置6，其包括连接于转料管道511的罐体601（容积2000l）、设于罐体601的液位计602、设于罐体601内部的第二搅拌装置603、设于罐体601底部的过滤器604、与过滤器604连接的第二循环输送泵605、通过小循环管道607与第二循环输送泵605出口一端和罐体601均依次连接的小循环阀608和热交换器609、与第二循环输送泵605出口另一端连接的第二三通连接件610、通过大循环管道611与第二三通连接件610和罐体601均连接的大循环阀612、与罐体601和热交换器609均连接的温控单元606；所述罐体601用于储存混合好的聚氨酯原料，第二搅拌装置603为搅拌轴和叶轮，通过搅拌提高原料的温控均匀性及防止原料长时间存放后发生分层现象，温控单元606提供冷、热水，实现了原料的加热和冷却控温，所述第二三通连接件610还连接至工作料罐；所述罐体601、过滤器604、第二循环输送泵605、小循环管道607、小循环阀608、热交换器609依次连接形成小循环封闭回路，所述罐体601、过滤器604、第二循环输送泵605、第二三通连接件610、大循环管道611、大循环阀612依次连接形成大循环封闭回路；大循环封闭回路连接至现场工作料罐。

优选的，该设备还包括连接于罐体601的冷冻式空气干燥机7。

本发明实施例中，该设备工作时，在辅料桶装补料装置1中，干燥、无油压缩空气经过调节阀组107进入补料泵103作为动力源，补料泵103通过吸料管102将辅料桶101中的原料吸出后，通过单向阀104和输料管105将原料加入到辅料缓冲储存罐2中，加料由补料阀106的开启和关闭来控制。

在辅料缓冲储存罐2中，原料进入到储存罐201后，再通过安装在储存罐201底部的第一放料管道206进入辅料计量缸筒系统3；当储存罐201中的液位到达加料液位时，加料启动液位开关202给出信号，控制补料阀106自动开启，向管内自动补料，当液位到达上限时，液位上极限开关203给出信号，控制补料阀106关闭，停止补料，当液位到达下极限时，液位下极限开关204发出信号，系统报警；储存罐201中的原料通过自重放入到计量缸筒302中，第一透气帽205实时平衡储存罐201内部与外界的压力。

在辅料计量缸筒系统3中，原料通过连接于第一放料管道206的缸筒进料阀301进入计量缸筒302，计量缸筒302在工作时一直充满原料，当系统每混一批次原料，辅料放入一定的重量到混料罐501后，会自动打开缸筒进料阀301，补充原料，每次原料的补充高度通过液位开关304控制，当辅料从储存罐201中补充到计量缸筒302中时，顶部的液位开关304感应到信号，自动关闭缸筒进料阀301，计量缸筒302补满原料，等待下一批次混料放料。计量缸筒302内的原料液位高度通过高精度的压差传感器305测量，压差传感器305采用重力原理来测量缸筒内的液位高度变化，当压差传感器305测量到的计量缸筒302内的液位高度变化，可通过4-20ma信号传输给电控系统plc，plc会自动通过设定的原料密度、缸筒的直径，来计算出原料重量的变化，每次混料时，根据工艺设定的配方比例，缸筒中的辅料放料重量达到设定值时，设置在混料罐501上方的放料阀307自动关闭，完成辅料的加料。并且通过安装在缸筒底部的测试阀308放出一定的原料，进行称重后，与压差传感器305检测的原料减少重量进行对比，进一步精确标定压差传感器305的重力检测参数。

在主料加料装置4中，加料泵402通过加料管道403将主料桶401中的主料吸出后，经过加料阀404进入到混料罐装置5。

在混料罐装置5中，主料和辅料进入混料罐501，进入混料罐501的主料重量通过电子秤502计量；混料罐501混合主料和辅料时，第一循环输送泵505将原料从混料罐501底部抽出，然后通过静态混合器509循环从混料罐501上部回罐内，第一搅拌装置503再对主料和辅料进行搅拌混合，当原料完成混合，循环阀关闭，转料阀510开启，第一循环输送泵505将混料罐501中的原料通过转料管道511输送至存料罐。

在存料罐装置6中，混合后的原料进入到罐体601中，干燥、无油压缩空气（压强p为0.7mpa、流量q为0.2m³/min）经过冷冻式空气干燥机7进入罐体601，存料罐装置6在工作时，有小循环和大循环两种模式，当工作料罐不需要补充原料时，存料罐装置6处于小循环模式，第二循环输送泵605将原料从罐体601底部抽出，然后通过热交换器609循环从罐体601上部回罐内，温控单元606利用热交换器609对罐体601中混合后原料的温度进行调节；当工作料罐需要补充原料时，存料罐装置6进入大循环模式，大循环阀612打开，存料罐装置6中的原料被输送至现场工作料罐。

本发明能对主料和辅料按照预设值进行计量并混合，配料灵活，自动化程度高；在计量辅料时，采用了辅料缓冲储存罐2对计量缸筒302进行快速补料，提供了辅料计量的连续性和稳定性，还采用了辅料计量缸筒系统3对辅料的重量进行高精度计量，其中的高精度压差传感器305通过检测储存罐201的液位高度变化以获得可精确到0.1g的用于混料的辅料重量，并且通过安装在计量缸筒302底部的测试阀308可精确标定压差传感器305的重力检测参数，辅料的计量精度高，各组份原料的配比准确。干燥、无油压缩空气（压强p为0.7mpa、流量q为0.2m³/min）经过冷冻式空气干燥机7进入罐体601，进一步对压缩空气进行了除尘、除油和干燥，延长了设备的使用寿命并提高了混合后聚氨酯原料的质量。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。