一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010513497.9

申请日:

2010.10.21

公开号:

CN102452177A

公开日:

2012.05.16

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B29D 23/00申请公布日:20120516|||文件的公告送达IPC(主分类):B29D 23/00收件人:王东奎文件名称:视为撤回通知书|||文件的公告送达IPC(主分类):B29D 23/00收件人:王东奎文件名称:实审请求期限届满前通知书|||公开

IPC分类号:

B29D23/00; B29C47/92; B29C35/00

主分类号:

B29D23/00

申请人:

王东奎

发明人:

王东奎

地址:

266555 山东省青岛开发区长江中路467号汇商国际B703

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,包括胶管挤出机、胶管冷冻机、钢丝编织机、硫化装置及其牵引机等相关设备,具有管胎壁厚均匀自动调整检测系统、管胎和芯棒挤出无水冷却系统、管胎自动测控卷绕收放装置、节能型一盘编织机,二盘编织机,牵引机构及其联动控制和检测自动控制系统、钢丝编织机噪声抑制装置、编织钢丝断线检测与控制系统、编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系统、胶管冷冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、自动卷绕测控装置,并设计有整体牵引驱动系统,与综合智能监控系统。

权利要求书

1: 一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 包括胶管挤出机、 胶管冷冻机、 钢 丝编织机、 硫化装置及其牵引机等相关设备, 具有管胎壁厚均匀自动调整检测系统、 管胎和 芯棒挤出无水冷却系统、 管胎自动测控卷绕收放装置、 节能型一盘编织机, 二盘编织机, 牵 引机构及其联动控制和检测自动控制系统、 钢丝编织机噪声抑制装置、 编织钢丝断线检测 与控制系统、 编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系统、 胶管冷 冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、 自动卷绕测控装置, 并设计 有整体牵引驱动系统, 与综合智能监控系统。
2: 一种胶管自动化联动生产方法, 其生产工艺包括以下步骤 : 胶料加入冷喂料挤出机并在机头内加热后挤出预先设定内外径尺寸的管胎 ; 管胎经冷 冻机冷却增强硬度 ; 冷冻后的管胎在牵引机的带动下进入编织机进行钢丝加强编织 ; 再由 一挤出机挤敷外胶层 ; 最后进入硫化工序增强胶管硬度。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的胶管挤出机设有若干组筒身加热器、 温度检测器、 机头压力传感器, 与变频 器、 PLC 组成挤出控制系统。
4: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的挤出牵引机, 其控制系统由变频器、 PLC、 管长检测旋转编码器、 管壁厚度检 测仪组成 ; 设置有手动和自动转换, 选择、 确定和输入设定基准数值 ; 根据管壁厚度偏差自 动跟踪、 调整牵引速度 ; 显示、 设定管壁厚度 ; 显示牵引机的电流、 转速 ; 设置有过流、 过压、 牵引爪打滑、 牵引断链、 牵引断轴等保护、 报警和故障自诊断等机电部件。
5: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 挤出机机头附近设置有在线测量挤出胶管外直径的测径仪, 测量结果经过内部专 用计算机处理后输出控制信号给前后牵引机, 对它们进行同步控制, 以校正胶管在挤出过 程中产生的偏差。
6: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的胶管冷冻机采用节能环保超低温冷媒单级制冷方式, 胶管等物体连续直接 通过一封闭制冷区, 制冷区内进行强制高速射流制冷。
7: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的胶管冷冻机设置有封闭式制冷分区, 干燥、 过滤、 和吸附分区, 进行分温区分 级制冷、 干燥、 过滤和吸附。
8: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的胶管冷冻机设置有温度检测装置、 硬度检测装置以及 PLC 控制器, 各检测信 号输入 PLC 进行判断, 通过变频器调整制冷机组的电机输出功率, 形成温度闭环控制, 保持 胶管冷冻效果的稳定。
9: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的胶管冷冻机采用集中制冷模式, 胶管进入封闭制冷管腔内, 制冷媒介可以循 环利用。
10: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特 征在于 : 所述的钢丝编织机主要由编织部分、 牵引部分、 口型部分以及润滑和电气控制部分 等组成 ; 编织与牵引为分体式, 中间无需长轴传动, 而各自独立的电机传动, 由电气变频控 2 制器来控制编织和牵引速度, 根据编织胶管工艺要求, 由触摸屏显示来确定编织胶管的工 艺参数。根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其 特征在于 : 所述的胶管钢丝编织机, 设置有由 4 个导辊按照平行四边形结构的胶管控制器, 通过调整平行四边形结构来调整中心孔的大小, 使胶管始终都在编织中心的位置。
11: 根据权利要求 1 或 2 所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其 特征在于 : 该钢丝编织胶管生产联动线设有整体智能监控系统, 采用温度、 压力、 红外线或 者超声波等传感器, 基于单片机或 PLC 的主控单元, 采用现场总线技术, 设置上位工控机, 设计可以实现各种工艺参数检测与整定以及屏幕显示功能, 以及各路传感器信号的信息融 合与智能决策判断系统, 方便操作人员随生产工艺要求的改变而随时调整生产联动线的参 数, 并可以实现对各种故障智能报警与基于专家数据库的故障排除快速指南。

说明书


一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置

    技术领域 本发明涉及一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 具体讲是涉及编织 胶管生产工艺中的管胎挤出、 芯棒生产、 胶管冷冻、 胶管编织、 以及相关控制技术与设备。
     背景技术 钢丝编织胶管的结构主要由耐液体的合成橡胶内胶层、 中胶层、 钢丝编织层、 外胶 层组成, 钢丝编织胶管内胶层具有使输送介质承受压力, 保护钢丝不受侵蚀的作用, 外胶层 保护钢丝不受损伤, 钢丝层是骨架材料, 起增强作用。钢丝编织胶管主要用于矿井液压支 架、 油田开发, 适宜于工程建筑、 起重运输、 冶金锻压、 矿山设备、 船舶、 注塑机械、 农业机械、 各种机床以及各工业部门机械化、 自动化液压系统中输送具有一定压力和温度的石油基 ( 如矿物油、 可溶性油、 液压油、 燃油、 润滑油 ) 及水基液体 ( 如乳化液、 油水乳浊液、 水)等 和液体传动。
     目前, 钢丝增强胶管的成型工艺, 一般采用先挤出内管胎, 再经硫化、 冷却等工艺, 使得内胶层硬化, 然后进行钢丝编织或者钢丝缠绕工艺。 类似地进行中胶层的挤出、 硫化冷 却、 钢丝缠绕或编织过程, 最后敷上外胶层, 制得钢丝增强胶管。
     1、 挤出工艺
     挤出是胶管制造工艺中一项很重要的工艺过程, 胶料通过挤出机塑化、 混炼并经 过相应的口型挤出后, 便可获得相应规格的管坯。挤出机按照喂料方式的不同分为热喂料 挤出机与冷喂料挤出机。目前, 国内大部分胶管生产厂家使用不同格的热喂料挤出机挤出 管胚, 只有少数厂家用冷喂料挤出机挤出管胚。 使用热喂料挤出挤出胶管管胚, 必须配备炼 胶机对胶料进行炼, 并且胶料热炼必须均匀。 采用冷喂料挤出挤出胶管, 挤出前的胶料不需 要经过热炼工, 而直接将冷胶条喂入挤出机喂料口中, 从而避免胶料在挤出前预热时因受 热不均而带来质量波动, 同时更具有简化生产工艺、 减少设投资、 提高生产效率、 节省能源 等优点, 应该采用大力推广。
     比较先进的胶管挤出生产线, 应该包括挤出机和机头、 测径仪、 冷却水槽、 隔离剂 喷涂装置、 牵引装置和卷取装置等。目前, 大部分厂家胶管挤出生产线结构比较简易, 没有 配备专用的牵引装置, 仅依靠操作者人工牵引胶管管胚。有些厂家配备的牵引装置结构不 合理, 控制精度太低, 实现不了对牵引速度和挤出速度的精密控制。 较先进的胶管挤出生产 线上已配备了测径仪对挤出的管胚尺寸进行检测, 再经过控制系统来保证管胚精度, 这种 先进的控制方式在国内使用得很少。
     胶管挤出从工艺上分无芯法、 有芯法两种。无芯法挤出的主要优点是制造工序简 单、 劳动强度低、 生产效率高, 并可节省管芯等辅助材料, 而且胶管表面光滑平整。 其缺点也 十分明显, 产品质量波动大, 产品圆度及规格精度不易控制, 胶管的整体结合不如有芯法的 好。 有芯法挤出的主要优点是胶管的质量比较稳定, 管体密实性较好, 产品规格尺寸比较精 确。但是, 这种生产方法工序比无芯法的多, 劳动强度高, 辅助材料消耗较多。
     有芯法挤出包括硬芯法和软芯法两种, 大多数胶管生产厂家习惯采用硬芯法挤出
     胶管。 采用硬芯只能手工操作, 劳动强度大, 生产效率低, 而且产品外径均匀性也难以保证。 产品长度短, 一般只有几 m, 最长也不超过 20m。胶管多为定长使用, 需要对产品进行切割, 硬芯法生产的胶管切割损耗很大, 一般利用率仅为 70%, 浪费十分惊人。软芯法挤出胶管, 管胚可盘卷弯曲, 生产占地少, 劳动强度低, 产品的生产长度由软芯线决定, 几乎没有限制, 能够实现连续化生产, 大大提高了生产效率和生产的自动化程度, 值得推广使用。
     胶管管胚挤出过程中, 比较常见的质量问题有 : 管胚尺寸不合要求, 管壁厚薄不 均, 粗细不匀, 胶层破裂, 胶层起泡或出现海绵现象, 管胚粘着等。 产生这些质量问题的原因 比较多, 影响的因素也比较多, 现逐项分析如下 :
     (1) 管胚尺寸不符合标准要求, 管壁厚薄不均 : 芯型和口型选配不当, 胶料混炼和 塑炼不好, 造成胶料的可塑度不一致 ; 芯型和口型偏心或选配不当, 胶料热炼温度不均匀, 挤出机工作螺杆塑化性能差, 都容易造成这类问题。
     (2) 管胚粗细不均匀 : 胶料的可塑度不一致, 热炼温度不均匀, 喂料速度忽快忽 慢, 挤出速度和牵引速度不匹配, 都能造成管胚挤出后外径粗细不均匀的现象。
     (3) 胶层破裂 : 胶料内混有胶团、 硬粒等杂质, 或者胶料产生局部自硫, 都可能造 成胶层破裂。 (4) 胶层起泡或出现海绵现象 : 胶料中水分或低分子挥发物太多, 胶料热炼或喂 料中混入空气, 挤出机温度太高, 挤出机螺杆磨损严重造成推力不足, 挤出机机头压力不足 等, 都能造成胶层起泡或海绵现象。
     (5) 管胚粘着 : 管胚冷却不够, 隔离剂效果差, 挤出后管胚挤压太紧, 停放时间太 长, 都能造成管胚粘着现象发生。
     2、 胶管冷冻
     钢丝编织胶管在进行编织工艺之前, 一般要进行硫化与冷冻工艺使其变硬, 以免 在编织过程中胶管变形。传统的胶管冷冻机由压缩空气驱动的航空涡轮气体膨胀制冷, 要 求多种设备联动运行, 整个制冷系统和配套使用故障率极高, 能耗很大, 维修维护和管理费 用高昂, 胶管制造成本高。
     所以, 胶管冷冻机是橡塑胶管行业必需的最重要工艺装备之一, 因生橡胶经塑炼 挤出后的生橡胶管胎具有一种独特的物理特性——在 0℃以上时柔软而有一定弹性, 用编 织胶管用的细钢丝 ( 直径 0.6mm 以下的 ) 在几公斤的拉力情况下, 很容易把管壁扼薄扼透, 造成内胶管赶胶变径和渗漏, 而一根直径 13mm 的胶管长度 100 米, 造价达 1000 元, 每一处 变径或渗漏, 都将造成这根胶管报废或次品, 势必造成很大损失。 为此生产胶管的老工艺是 采用先把生胶管管胎进行半硫化, 再进行打毛 ( 为提高内胶和外胶的粘连面积 ), 充气 ( 为 防止内管粘连 )、 最后编织, 这种工艺工序多, 操作复杂, 能耗和人工浪费大, 胶管内径变化 大, 影响胶管与钢丝的粘连强度, 使胶管质量难以提高。 而半硫化工艺造成明显的能耗浪费 和空气污染。由于生胶管经超低温冷冻后硬度和挺度接近于玻璃态, 可以保证管胎在连续 编织过程中不赶胶、 不变径、 不渗漏 ; 因此国外企在 40 年代就采用胶管冷冻工艺, 这种工艺 和装备在 60 年代末随国外高速编织机传入国内, 但由于这种设备能耗大、 故障率高、 使用 环境要求高, 每 4000 小时需要更换核心部件——每分钟达 2.7 万转的高速航空涡轮, 能耗 费用和运行维护费用高昂, 而且不能对应单台编织机运行, 使这种工艺技术无法被中小型 企业采用。国内大型企业 : 如青岛橡六、 杭州中策、 沈阳橡四、 成阳双西胶管、 枣庄橡胶厂等
     国内大型企业也难以接受这种设备在能耗和日常维修使用等方面的严格要求, 先后总计进 行过几十次改进试验, 均以失败而终结, 也就是说这一工艺装备难题很早就已成为中国胶 管行业的难题。
     最初, 中国胶管厂家一般采用干冰、 氟里昂等冷冻方法, 这些方法换热效率低, 冷 冻效果很差。而国际上采用液氮冷冻法, 冷冻温度低, 但液氮的消耗量很大。在我国, 液氮 的价格很贵, 冷冻每时米胶管能耗费很高。 另外, 由于液氮滴注时, 集中在胶管的局部部位, 使胶管受冷不均, 表面易产生裂纹及形成微小弯曲变形。鉴于上述情况, 国内由北京航空 航天大学、 西北橡胶厂等单位工程技术人员提出了采用航空空气涡轮制冷来冷冻胶管的方 法, 参见西北橡胶厂田中牛于 1991 年在 《特种橡胶制品》 第 6 期发表的 《用空气蜗轮制冷技 术冷冻钢丝编织胶管管胚》 ; 刘思永等人于 1994 年 7 月在 《化工进展》 第 4 期上发表的 《一 种采用空气涡轮制冷直喷连续速冻钢丝编织胶管的新技术》 ; 中国专利 CN01273774.7 等文 献。而中国专利 CN200820030236.X 中公开的高压胶管冷冻机的技术方案, 目的在于克服现 有胶管冷冻技术中由于胶管冷却流程短而采用深低温的工艺流程所引用的设备成本和运 行费用高的问题, 采用胶管在冷冻箱内延长胶管发冷冻时间, 因而可以采用常规的冷冻装 置。但这种技术方案不适合于连续化流水线作业。
     美国专利 US4654094 中公开了一种制冷气体可循环的胶管冷冻工艺与设备, 该设 备中设置有液氮等制冷剂的注入口与循环支路的出口与入口, 利用了文氏管效应实现制冷 气体的定向循环流动, 液氮利用效率较非循环型高。
     以上现有的胶管冷冻设备或系统, 要么是需要液氮等价格高昂的制冷媒体, 要么 是专门设计冷冻室, 制冷效率不高, 或者不能实现连续化流水作业。
     3、 钢丝编织
     钢丝编织机是用来生产高压编织胶管的主要专用设备, 其技术水平的高低直接影 响着胶管产品的质量和生产效率。目前我国胶管生产厂家使用的胶管编织设备, 仍然是从 国产 GBG 型钢丝编织机为主, 由于 GBG 型钢丝编织机的技术水平低, 生产效率低, 而严重制 约了编织胶管产品的发展。但是由于 GBG 型钢丝编织机的结构简单、 操作维修方便、 价格低 廉, 而又不得不被各大胶管厂家所使用, 为了提高胶管的生产量, 而不得不增加设备, 比较 大的胶管厂其编织车间几乎全被编织机所占用。 20 世纪 80 年代初, 国内胶管生产厂家相继 引进了各种高性能的先进的钢丝编织机。其中有 RB-2 和 MR-11 等新型的编织机, 其普遍特 点是结构先进, 生产效率高, 与国产 GBG 型编织机相比, 生产率提高 2 ~ 3 倍, 但价格昂贵, 性价比太低, 不符合我国的国情。 而胶管厂家普遍要求具备相对优良的性能, 而又价格低廉 的一种理想的编织机。
     目前钢丝编织机存在的主要问题之一, 是锭子交叉运行需要的轨道盘其轨道槽布 局复杂, 需要很高的加工精度, 否则轨道盘的轨迹槽与锭子座滑块的配合有很大间隙, 不能 做到精密配合, 锭子座滑块不能在轨迹槽中做高速运转, 满足不了高速编织的需求。 所以轨 道槽的布局需要改进, 设计锭子组绕胶管公转与本组锭子自转的简易结构。
     另外, 为了使胶管始终都在编织中心的位置, 一般都要设置有胶管控制器, 胶管控 制器一般都是由 4 个导辊按照平行四边形的结构而设计的, 其作用是在编织胶管的规格的 范围内, 使胶管始终保持在编织中心的位置, 并且可以通过调整平行四边形结构来调整中 心孔的大小, 保证胶管顺利通过。 目前胶管控制器都是通过手工作业进行调节, 不能与整个生产线的自动控制系统自动联系与配合。
     4、 牵引导向装置与电气控制系统
     目前牵引导向装置与电气控制系统, 能通过变频控制实现编织与牵引的同步控 制, 但在与挤出环节的协调配合方面考虑的不多, 还处于各自独立运行的状态, 不能从整个 钢丝编织联动生产的角度进行全程的自动化控制与运行。而且尚未实现从胶管挤出、 硫化 冷冻与钢丝编织与牵引总体环节的闭环反馈控制。对于异常生产状况的故障诊断、 监控报 警的技术研究与设备研制尚未见有文献报道。 发明内容
     为了解决目前钢丝编织胶管生产工艺中现存的技术问题, 本发明主要在以下几个 方面进行工艺、 设备、 控制方式的革新与改进 :
     设计了一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 包括胶管挤出机、 胶管 冷冻机、 钢丝编织机、 硫化装置及其牵引机等相关设备, 具有管胎壁厚均匀自动调整检测系 统、 管胎和芯棒挤出无水冷却系统、 管胎自动测控卷绕收放装置、 节能型一盘编织机, 二盘 编织机, 牵引机构及其联动控制和检测自动控制系统、 钢丝编织机噪声抑制装置、 编织钢丝 断线检测与控制系统、 编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系 统、 胶管冷冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、 自动卷绕测控装 置, 并设计有整体牵引驱动系统, 与综合智能监控系统。 采用塑料挤出及其自动控制技术和橡胶管胎挤出及其自动控制技术, 塑料冷定形 和橡胶管胎冷定形及其卷绕和测控技术, 研制胶管管胎挤出及同步联动控制和检测生产流 水线。采用超低温制冷技术和空气干燥技术, 研制使胶管连续直接通过时无冷排放并可以 强制高速射流、 高速振荡载冷传导, 增压除湿且集中除霜排水及系统干燥集成的一体化系 统和减少运行冷排放的胶管速冻定形装置和温度自动检测同步联动控制技术。采用高精 度耐磨材料和编织机研究开发技术, 自动测控编织角度的检测系统及编织速度自动控制技 术, 研制可以大幅度降低噪声、 提高胶管编织质量, 可以进行同步断线检测和编织长度检测 及同步联动控制的新型钢丝编织机, 同时研究可以自动调整编织钢丝胀力的同步控制系统 和胶管卷绕牵引装置。采用自动控制技术, 变频调速技术, 胀力自动调整控制技术, 低温冷 冻技术, 联动检测及其联动控制技术等, 研制自动化同步联动控制系统。 以四种核心技术应 用为基础, 研制开发高效节能型高压钢编胶管自动化联动生产线。使该联动系统由原来的 功率 85KW 配置降为 35KW, 由传统的 6 道工序改为 2 道工序, 有传统的 28 个人操作降为 5 个人操作, 节能 60%, 提高工效 3 倍以上, 大大提高了胶管生产过程中的质量保证和生产效 率。
     该胶管自动化联动生产方法及其装置, 其生产工艺包括以下步骤 :
     胶料加入冷喂料挤出机并在机头内加热后挤出预先设定内外径尺寸的管胎 ; 管胎 经冷冻机冷却增强硬度 ; 冷冻后的管胎在牵引机的带动下进入编织机进行钢丝加强编织 ; 再由一挤出机挤敷外胶层 ; 最后进入硫化工序增强胶管硬度。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的胶管挤出机设有 若干组筒身加热器、 温度检测器、 机头压力传感器, 与变频器、 PLC 组成挤出控制系统。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的挤出牵引机, 其控
     制系统由变频器、 PLC、 管长检测旋转编码器、 管壁厚度检测仪组成 ; 设置有手动和自动转 换, 选择、 确定和输入设定基准数值 ; 根据管壁厚度偏差自动跟踪、 调整牵引速度 ; 显示、 设 定管壁厚度 ; 显示牵引机的电流、 转速 ; 设置有过流、 过压、 牵引爪打滑、 牵引断链、 牵引断 轴等保护、 报警和故障自诊断等机电部件。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的胶管冷冻机采用 节能环保超低温冷媒单级制冷方式, 胶管等物体连续直接通过一封闭制冷区, 制冷区内进 行强制高速射流制冷。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的胶管冷冻机设置 有封闭式制冷分区, 干燥、 过滤、 和吸附分区, 进行分温区分级制冷、 干燥、 过滤和吸附。
     所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的胶 管冷冻机设置有温度检测装置、 硬度检测装置以及 PLC 控制器, 各检测信号输入 PLC 进行判 断, 通过变频器调整制冷机组的电机输出功率, 形成温度闭环控制, 保持胶管冷冻效果的稳 定。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的胶管冷冻机采用 集中制冷模式, 胶管进入封闭制冷管腔内, 制冷媒介可以循环利用。 所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 所述的钢丝编织机主要 由编织部分、 牵引部分、 口型部分以及润滑和电气控制部分等组成 ; 编织与牵引为分体式, 中间无需长轴传动, 而各自独立的电机传动, 由电气变频控制器来控制编织和牵引速度, 根 据编织胶管工艺要求, 由触摸屏显示来确定编织胶管的工艺参数。
     所述的胶管自动化联动生产方法及其装置, 其特征在于 : 该胶管自动化联动生产 方法及其装置设有整体智能监控系统, 采用温度、 压力、 红外线或者超声波等传感器, 基于 单片机或 PLC 的主控单元, 采用现场总线技术, 设置上位工控机, 设计可以实现各种工艺参 数检测与整定以及屏幕显示功能, 以及各路传感器信号的信息融合与智能决策判断系统, 方便操作人员随生产工艺要求的改变而随时调整生产联动线的参数, 并可以实现对各种故 障智能报警与基于专家数据库的故障排除快速指南。
     挤出环节 :
     挤出机主要由传动装置、 机身、 机头、 喂料辊、 温水循环系统、 润滑系统和电气控制 系统等组成。
     在挤出工艺环节, 包括挤出机机头的空气压力与机头温度, 以及螺杆转速检测与 控制, 保证机头压力稳定 ; 冷喂料的胶料均匀性、 致密性与细化程度, 以及胶料中异物检测 ; 加热部件温度与电流的检测与控制 ; 牵引装置与挤出机头挤出速度的协同控制, 以及管胚 尺寸的检测与牵引速度的协同控制等。
     维持挤出量稳定是挤出机控制系统的主要任务, 为了使挤出机的挤出量稳定, 抑 制各种干扰, 挤出机电动机转速控制系统采用了转速闭环控制。
     挤出机控制系统由变频器、 PLC、 5 个筒身加热器、 6 个温度检测器组成, 它主要完 成如下功能 :
     ①下料量加特殊供量装置可调节、 计量、 显示。
     ②螺杆内冷却水电动调节阀 ZAZP 或小口径电动球阀。
     ③主机转速、 电流、 手动、 自动调节、 报警、 输出停止时提供给牵引机信号。
     ④料筒温度信号输入主控电脑。
     ⑤齿轮箱油压监控。
     ⑥其他 ( 内冷却水管结垢、 原料过热、 过冷、 结块等 )。
     当发生大的问题时, 如输送量大幅度增加或下降、 主机料塞、 主电机停机等, 挤出 机控制系统能反映并迅速调整牵引机。
     挤出机牵引机控制系统 :
     牵引机为拉伸提供动力, 直接影响和决定胶管的厚度, 也对直径有影响。 牵引机控 制系统由变频器、 PLC、 管长检测旋转编码器、 管壁厚度检测仪组成, 它主要完成如下功能 :
     ①开机时有手动和自动转换, 选择、 确定和输入设定基准数值。
     ②根据管壁厚度偏差自动跟踪、 调整牵引速度。
     ③显示、 设定管壁厚度。
     ④显示牵引机的电流、 转速。
     ⑤具有过流、 过压、 牵引爪打滑、 牵引断链、 牵引断轴等保护、 报警和故障自诊断功 能。
     ⑥与挤出机有速度同步、 联锁控制功能, 当挤出机料塞或空转或因故停机, 牵引机 自动停止工作。 在胶管冷冻环节, 包括冷冻温度的检测与控制 ; 胶管冷冻程度, 即胶管硬度的检测 与控制。以及胶管牵引速度与前期牵引速度的协调控制。
     在胶管编织环节, 重点实现胶管控制器的自动化调整, 以及牵引机构的自动控制。 采用编织和牵引分别独立的电机传动系统, 由先进的控制系统控制两台电机的转数, 通过 调整控制系统来完成编织转数和牵引速度的匹配, 满足胶管编织工艺的需要。并设有自动 断线、 完线停车装置。
     传动装置 :
     主电机通过三角皮带减速, 再通过联轴器与减速器输人轴, 经齿轮碱速带动输出 轴。输出轴为空心结构 . 内孔是对螺杆进行加热冷却的管道, 并从减速器尾部引出。减速 器箱体为铸钢件, 具有足够的强度和刚度。 箱体上设有三个宽敞的视孔, 可以随时从不同角 度观察齿轮的运转情况和润滑情况。
     机身 :
     后段机身用铸钢制成 . 有冷却水内腔及前后两段衬套。衬套材料经氮化处理, 具 有足够的耐磨性。加料口设在此段机身上方, 加料口上方安置进料斗。前段机身用无缝钢 管制成, 通过法兰与后段机身联接, 有较好的加热和冷却效果。 内套材料与前段机身衬套材 料相同。两端的密封结构装卸简易, 密封性能较好。
     螺杆 :
     螺杆材料也与前段机身衬套材料相同。 耐磨性好, 硬度高 ; 螺杆结构为主副螺纹结 构, 导程大。 主、 副螺位交接处采用喂慢过渡, 使制品塑化均勺, 生产能力高, 螺杆自洁性好。
     喂料辊 :
     喂料辊装在后段机身加料口侧面, 辊面与螺杆相对回转, 强制咬片喂入机筒内。 该 装置梁用铰链门式安装, 清胶时, 可以打开喂料辊支架, 使之旋转约 100, 便于清胶。喂料辊 下侧装有可调整的刮胶板, 其刃部与辊面的间隙可根据不同胶料进行调整, 其辊面两侧有
     返胶环, 随时将胶屑排出。
     机头 :
     机头外壳与机身用长钳状接, 联接处带有密封圈, 班后停机或更换规格品种时可 迅速将反扣式卡钳打开, 使机头和机身分离, 便于清理机头和机身内余胶。 机头壳体与机头 芯体采用锥体式配合, 停机后可用专用工具将机头芯体取出, 使机头内不留残余胶。 机头外 壳有空腔供加热冷却之用。机头下部有支架和供移动的脚轮。由于机头段比其它机身段热 容量大, 所以在温控设计中加大了机头加热功之, 使机头和机身其它各段在准备工作前的 升温过程基本趋于一致。 机头和机身内胶料压力大小和压力稳定性是制品是否均匀的关键 因素之一。机头人端装有高温熔体压力传感器 . 以测量机头内压强, 该压强在总控制台上 有数字显示。 总控制线路上设有安全压强报警线路, 机头内胶料压强一亘超过设定压力值, 整机就停止工作, 以保护机头和机身。
     机头带有抽真空装置, 钢丝编织胶管包外胶时, 真空泵启动, 使机头挤出的包覆胶 与钢丝层形成真空状态, 达到紧密贴合, 这样硫化后的胶管无气泡和脱层现象。
     打开长钳后, 移动机头小车, 可轻便地使机头和机身作较大距离的分离。 机头和机 身的加热管路上采用耐热橡胶钢丝编织胶管并配以快速接头, 快速接头两端有不锈钢材料 制成的止回阀, 使机头在下常工作压力下, 快速打开机头切断管路, 实现了机头与机身的快 速分离, 热水管路的快速分离, 机头内胶料的快速清胶。
     影响挤出机挤出胶量的主要因素为螺杆转速, 挤出机喂料段、 塑炼段、 挤出段、 螺 杆、 机头以及口型的温度, 挤出机喂料速度等。 挤出机挤出胶量的稳定性通常体现在机头压 力上。 为此, 专门设计了高精度温度控制系统, 使挤出机各段温度的控制精度达到 ±1℃, 同 时利用一个高温熔体压力变送器、 PID 单回路调节器以及变频调速装置构成的闭环控制系 统, 精确控制螺杆转速以保证挤出机机头压力稳定, 控制精度为 ±0.1MPa。 通过上述两个措 施, 可以在通常喂料条件下使挤出机挤出胶量和挤出速度都非常稳定。
     温水循环系 :
     温水情环系统分如下五个区段 : 机头、 机身输出段、 机身塑化段、 机身喂料段、 螺 杆。每段温度均可单独控制, 由五路独立回路组成, 维修方便, 可靠性高。该系统采用先进 的控制仪丧, 设计温度的稳定度为士 1℃ ( 实际工作测量温度可达 ±0.2℃ ), 系统中设计了 低压保护和加热保护, 使系统工作安全可靠。
     该系统由主回路和冷却回路组成。主回路由冷却罐、 加热罐、 泵、 工作区和注水管 组成闭环回路 ; 冷却回路由电磁阀和冷却管组成。 A 点为加热棒制点, B 点为冷却控制点, 均 采用时间比例 PID 控制。
     工作区温度偏低时, 加热棒开始加热, 加热量由 PID 算法给出 ; 工作区温度偏高 时, 电磁阀打开, 冷却回路开始工作, 将主回路中多余的热量带走, 从而使温度恒定在设定 值土。
     该系统设置了低压保护, 当回路中无水或水压过低时, 循环泵与加热器无法工作, 可防止加热器在无水状态下加热损坏及因低压水主回路水汽化而损坏循环泵。 系统还设置 了加热保护, 即当泵不运转时也不能加热, 防止死水加热。温控仪表可显示设定温度、 实际 温度及温控工作状态, 使操作者一目了然。
     润滑系统 :减速器齿轮及轴承用 50# 机油或 11# 饱和汽缸油润滑。通过外接油箱的油泵机组 将润滑油愉送到各轴承及齿轮副, 对减速器各部分施行强制润滑和冷却, 然后返回油箱, 其 中高速齿轮刻妥用飞溅润滑。 通过减速等顶端的透明罩上盖和侧面三个视窗及箱体法兰下 部的透明软胶管, 可随时监视各部位的润滑情况。
     电气系统 :
     采用的驱劲电机为直流电动机, 电控系统由可控硅整流传动柜及电气操作合组 戌。 操作台上有主机启动、 停止和主电机通电、 电流、 电压等显示信号和显示仪表共两套。 操 作台上还设有油泵启动及停止按钮, 油泵启动与主机启动联锁, 以保证在油泵工作状态下 启动
     主机 :
     螺杆转速为可控硅整流控制, 可在 5.5-55r/min 无级调速。控制线路设有主电机 过载保护。 操作盘上还配有操纵辅机的开关及显示仪表, 有前、 后牵引机线速度调节钮及线 速度数字显示, 机头内胶料压强数字显示, 由激光测径反馈而显示出半成品外径的数码器 和记录仪。 显示精度为 0.01mm。 通过对生产过程中前、 后牵引机的线速度、 激光测径及相关 数据的计算整理, 给出数学模型。在给定胶管外径后, 通过激光测径显示并反馈给前、 后牵 引电机, 可达到自动调节的目的, 从而达到设计给定的胶管直径。 辅机 :
     辅机与主机中心线成 90。角垂直排列, 由以下几部分组成。
     后牵引装置
     该装置用交流电机配以变频调速装置进行驱动, 主要用于胶芯或钢丝编织管输入 挤出机机头尾部前的整理和输送, 由两条橡胶带夹持胶芯或钢丝编织管向机头后部输入。 该装置为工作高变可通过机械传动装置进行调节。
     激光测径装置 :
     该装置位于机头出胶口, 当包完胶的钢丝编织胶管通过激光测径处时, 操作台上 即有数字显示。测径仪及控制系统该生产线采用测径仪在线测量挤出胶管外直径。测径仪 被置于挤出机机头附近, 可以尽快地获得测量信息, 测量结果经过内部专用计算机处理后 输出控制信号给前后牵引机, 对它们进行同步控制, 以校正胶管在挤出过程中产生的偏差。 该控制系统能相当有效地消除任何长期的变化。测径仪的技术参数如下 :
     测量范围 0.1 ~ 60mm
     分辨率 0.01mm
     精确度< 0.02mm
     扫描频率 200 次·s-1
     控制方式 PID
     输出信号 0 ~ 10DCV
     冷却槽
     该槽由不锈钢制成, 胶管通过该槽时, 在胶管上方形成一条喷淋冷却线和空气冷 却凤幕。 喷淋后的水流到冷却槽下部的贮水槽中, 再由水泵通过喷淋等对胶管强制冷却, 然 后由压缩空气将胶管上的水珠吹干。
     前牵引装置
     该装置和后牵引装置结构基本相同, 由交流电机配变频调速袋置进行驱动, 由两 条橡胶带夹持已经印完商标的钢丝编织胶管向卷取装置输送。 前牵引装置的线速度直接影 响钢丝编织胶管的包胶厚度。在螺杆转速恒定的条件下, 牵引速度加快, 则橡胶层壁厚变 薄 . 钢丝编织胶管外径变小 ; 牵引速度减慢, 则橡胶壁厚增大, 钢丝编织胶誉外径变大。反 之, 当牵引速度恒定时, 螺杆转速的变化也会直接影响编织橡胶包覆层的厚度。因此, 在激 光测径自动反馈系统中, 螺杆转速与前牵引机的线速度是主要的两个变量。
     牵引机提供使软芯和胶管连续运行的动力, 它的运行情况直接影响着产品的质 量。在该生产线中, 共使用了前后两台牵引机, 它们在测径仪的控制下同步运行, 其主要技 术
     参数如下 :
     带宽 95mm
     牵引夹持长度 600mm
     工作速度 0 ~ 35m·min-1
     速度稳定性< 10-3
     电机功率 2.2kW 夹持皮带间隙 0 ~ 200mm 可调
     为了保证软芯顺利导出以及挤出后胶管顺利收卷而防止胶管拉伸或堆积, 在生产 线中专门设计了恒张力装置, 保证了胶管在生产线中运行状态的稳定。在挤出机挤出胶量 以及胶管在生产线中运行状态稳定的前提下, 由测径仪与挤出机前后两台牵引机构成的闭 环控制系统将对胶管的外直径进行有效地控制, 控制精度达到 ±0.1mm。值得注意的是, 前 后两台牵引机的速度不是同步的, 而是具有一定的速度差, 这有效地克服了由于两台牵引 机不同步以及由于牵引速度的抖动而带来的误差, 大大提高了生产线的挤出精度。图 2 为 该生产线生产工艺流程图。
     为了使胶管在硫化过程中不互相粘连, 在卷曲之前, 必须在管壁上涂上一层隔离 剂。 本装置采用喷淋方式, 并装有压缩空气吹干装置, 通过调整压缩空气的风量来调整涂在 胶管上的隔离层厚度。
     导开及卷取装置 :
     导开装置的作用是将软芯或内胶从转鼓上导出, 而卷取装置的作用则是将挤出的 胶管整齐地缠绕在转鼓上。这两个装置都具有动力。为了保证这两套装置能与整条生产线 同步运行, 设计了张力控制装置, 并与导开及卷取装置构成闭环系统, 使胶管在生产过程中 保持恒张力, 确保了生产过程的稳定。
     主控制台 :
     主控台是整条生产线的核心, 可以对所有的设备进行操作和控制, 并显示生产线 的各种工作参数。 记录仪可以自动记录生产过程中挤出机机头压力以及胶管外直径的变化 情况。中央处理器对各系统的工作情况进行实时监控, 保证整条生产线协调运行。
     胶管冷冻 :
     胶管冷冻机采用集中制冷模式, 胶管进入封闭制冷管腔内, 制冷媒介可以循环利 用。 采用节能环保超低温冷媒单级制冷技术、 低温传导技术, 以及主动动态高速振荡自动平 衡技术, 胶管等硬物体连续直接通过时, 可以强制高速射流, 高速振荡高密度载冷传导, 分
     级除尘、 过滤、 分温区增压除湿, 集中除霜排水、 系统干燥六重配置并联运行的多种功能一 体化系流和同步减少冷损失、 冷排放的控制技术。采用能够消除冷桥传导的悬浮式保温结 构, 多级分温区多层复合集成保温材料应用技术, 使保温层和保温材料满足了在冷热温度 大范围变换工作状态下不收缩、 不变形, 不龟裂的工艺要求。
     在满足胶管超低温冷冻工艺的要求之下, 为尽量减少冷冻工艺的能耗, 通过详细 研究分析了解胶管冷冻编织工艺后确认, 采用节能环保型超低温冷媒单级制冷技术, 同时 详细研究封闭式分温区制冷, 分温区分级干燥过滤和吸附, 分温区增压除湿技术, 研制成功 多功能集成的超低温单级制冷系统及其控制技术。
     采用高速动态振荡自动平衡技术, 可以高速射流、 高速振荡、 高密度载冷传导, 同 步高速自动平衡工作状态, 自动干燥过滤, 自动除湿并吸附水份杂质。 在胶管连续直接通过 的工作状态下, 基本无冷排放的多重配置集成的一体化系统和减少冷排放的控制技术。
     采用超低温保温材料应用技术研制可以实现多级分温区保温的复合保温结构, 充 分消除冷桥传导悬浮式保温技术, 提高保温效果, 满足了多重复合分级分温区保温材料不 收缩、 不变形、 不龟裂的超低温保温需要。
     钢丝编织 : 编织机结构
     编织机部分由编织机构、 牵引盘、 驱动部分等组成。 其驱动系统为电机经变速箱直 接带动编织盘内齿轮拨动锭子沿轨迹转动, 另外由变速箱传出经无级变速器及二级减速箱 传到牵引轮。锭子转动的速度是一定的, 为 7.01r/min, 而牵引盘被驱动后的转速与锭子的 转速有一定的比例, 以保证编织出的钢丝加强层的编织角 为达到牵引盘能无 级调速, 装有无级调速器及变速箱。 故在生产过程中, 根据所生产的电缆需要的编织层直径 及编织角度而选用牵引速度。变速箱设有 2 档速度, 根据牵引速度的需求, 选好一档变速箱 速度后, 再调整无级变速器, 最后达到确定的编织层直径下的理想的编织角度。
     编织机设有电动单柱塞真空滴油式注油器 1 台, 有 12 个注油口, 额定油压力为 32MPa。收排线架部分设有单独的电气控制箱, 可均匀地将胶管或电缆排卷于线轮盘上, 编 织部分也设有电气控制箱, 与收排线电气可联锁操作, 达到生产要求, 并设有断线停车控 制。在传动轮上装有安全剪切销, 用于超载保护。
     钢丝编织机主要由编织部分、 牵引部分、 口型部分以及润滑和电气控制部分等组 成。编织与牵引为分体式, 中间无需长轴传动, 而各自独立的电机传动, 由电气变频控制器 来控制编织和牵引速度, 由触摸屏显示来确定编织胶管的工艺参数, 以满足编织胶管工艺 要求。
     钢丝编织机的设计原理采用了传统的 “五月柱” 式编织原理。整机结构由编织、 传 动、 牵引、 润滑、 锭子及电气控制等部分组成。 编织部分和牵引部分设计成两个独立的整体, 中间由传动长轴联接, 电气控制部分装在牵引机上。
     编织机构 :
     编织机构主要有拨齿轮组件、 轨道盘、 锭子以及底盘、 底座、 机架, 胶管控制器及单 独的电机传动机构等组成。
     编织盘体 :
     以往生产的编织机的盘体, 其后部为一大平面结构, 这样的结构很容易发生变形,
     影响装配精度, 而造成整机质量的下降。 而随着编织机的规格增大, 其盘体的结构尺寸也就 增大, 就更易发生变形。本项目研制的编织机规格为 64 锭, 编织盘体最大外径为 .2m, 这样 在设计上就必须考虑其结构性能。具体做法是在盘体后面采用了增加四周边框和铸筋结 构, 在装配处增加脐子, 消除了大平面也减少了机加工量。 因此, 提高了盘体结构强度, 避免 了盘体变形。 在盘体下部增加了一个支脚座, 保证盘体装配到支架上以后, 其下部也可以支 承在底座上, 避免了盘体的悬空。其支承方法, 采用了可调螺栓, 将盘体用螺栓支承在底座 上, 支承牢固后, 用备帽锁死。这样很大程度上降低了机器的振动, 使机器能平稳地运转。
     轨道盘 :
     轨道盘又称导向盘, 是编织机主要部件之一, 不论是 GBG 型还是 GBG-SW 型, 轨道盘 都是实现锭子交叉运行的主要部件之一, GBG-SW 型的轨道盘的轨迹槽与锭子座上的滑块的 配合是比较精密, 其轨道盘轨迹槽的加工也是采用精密的镗铣中心加工的, 这样可以满足 锭子座的滑块在轨道中做相对高速的运动, 而 GBG 型的轨道盘的轨迹槽与锭子座滑块的配 合是有很大间隙的非精密配合, 其轨迹槽的加工采用手工和机械并用的方法加工而成, 精 度差, 所以锭子座滑块不能在轨迹槽中做高速运转。
     导向盘 :
     导向盘是编织机的关键部件, 对其质量要求很严。 为此, 我们研制了高性能低合金 耐磨铸铁导向盘, 力学性能检验结果, 其强度, 硬度、 韧性都不同程度有所提高, 表现出良好 的机械性能 ; 磨耗试验表明, 耐磨性能优良, 与 45 锕的相对耐磨性为 3 倍以上。保证了锭子 的高速运动。另外, 导向盘是一个 20mm 厚的大平板, 如果整体制造, 加工后的导向盘极易发 生变形。 为此, 在设计上采用了分块拼装结构, 装配后, 其内、 外盘的平面度小于 0.05arm, 达 到了预期目的。
     锭子 :
     锭子组件既可采用摩擦式放线机构的钢丝锭子, 也可以采用棘轮、 棘爪式放线机 构的钢丝锭子。锭子体与锭子座分为两体, 用螺栓紧固联接便于维修和更换。采用四根立 柱结构可使锭子具有更高的强度, 可在相对较高的运转状态下保证锭子的质量延长锭子使 用寿命。 线筒采用与钢丝摩擦锭子尺寸一致的线筒, 可以与用户现有的钢丝锭子互换, 方便 使用。 该机采用了新型摩擦锭子, 加宽了过线轮槽, 提高了放线张力, 可使股线根数增加, 并 且可能与国产 GBG 型钢丝编织机的锭子互换。该锭子利用磨擦片控制释放点, 放线张力比 较均匀, 且锭子容线量增大。
     传动部分 :
     钢丝编织机传动部分, 采用了磨擦式离合器和滚子链的传动, 隔离了扭振。 中间由 传动轴和蛇形弹簧联轴器联结, 中间传动轴可以单独装卸, 给维护保养带来了方便。 其次采 用无级调速器, 对在编织范围内不同规格的编织直径可调到相应速度, 以满足编织工艺要 求。采用无级调速, 在理论上是晟合理的, 无论编织速度或编织直径多少, 均能寻找出一个 最佳的牵引速度, 使编织角完全满足工艺要求。
     牵引装置 :
     牵引装置的结构为水平机械夹紧履带式, 利用一对封闭式蜗轮、 蜗杆机构传动牵 引履带链轮, 带动履带作相对运动, 夹持牵引。牵引速度靠无级调速器及行程挂轮来变化, 速度变化范围大, 可满足 30 ~ 180mm 各种编织层直径的要求。对于牵引大口径胶管时, 由于胶管的重量大, 采用水平式牵引, 牵引胶片不承受胶 管的重力, 牵引胶片所受的磨擦力一致, 牵引平稳, 且不存在胶管跑偏现象。牵引履带的夹 紧胶片紧密地排列在一起, 并且将胶片做成 V 字形凹面, 增大了夹紧接触面, 使牵引胶片和 胶管间的摩擦力增大, 并且均匀一致, 提高了牵引力。
     钢丝编织机采用编织和牵引分别独立的电机传动系统, 由先进的控制系统控制两 台电机的转数, 通过调整控制系统来完成编织转数和牵引速度的匹配, 满足胶管编织工艺 的需要。并设有自动断线、 完线停车装置。采用了触摸屏操作系统, 操作简单方便, 根据编 织工艺要求, 输入编织节距及钢丝股数, 启动开车按钮, 机器既可正常运转。锭子转数由启 动按钮无级调控, 可根据编织工作情况调整编织速度。
     消音罩设计原理 :
     消音罩的消音机理主要是利用嗓音的掩蔽效应和 “镜面” 效应, 下面作简介 :
     (1) 掩蔽效应
     音响传播过程中遇到障碍物, 一部分声波被吸收, 一部分被反射、 声场就复杂化 了, 障碍物的背面则因屏蔽作用而使声强减弱。 消音罩就是利用噪声的这一效应而产生的。 隔音罩应当具有较高吸收性能, 即应有足够的声吸收系数。一般来说应大于 0。5。另外罩 的结构材料, 应有较大的隔声量, 它与材料质量成正比, 因而增加结构材料的重量, 对于增 加罩的隔声量有益, 但这种质量的增加对低频噪音的隔音效果比较显著, 对高频嗓音隔断 作用不大。
     (2)“镜面” 效应
     噪音是一种声波, 它同其他波动一样, 共有反射和折射的特征。 当声波在传播中接 触质地密实, 裘而光滑的介时就象光射到镜面上一样, 产生反射, 我们称 “镜面” 效应, 这是 设计消音罩需利用的一种原理。
     消音器总体结构
     采用圆柱式结构, 这种结构可充分利用吸音材料的作用, 增加消音效果, 占地面积 少; 因可安装圆周轨道, 使前脸大拉门运动成为可能, 增加了敞开面积, 扩大视野, 便于操 作; 这种结构比较美观, 给人一种不凌乱的安静感, 较其他棱角式结构更适于安在吵杂的生 产车间。
     内表面吸音材料。从对编织机的测试知道, 噪音主要在 2KHz ~ 4KHz 之间较强, 属高频噪音, 因此不必选用质量较大的吸音材料, 我选用了微孔泡沫塑料, 此材料具有重量 轻, 吸音分数大, 安装方便, 对生产产品 ( 胶管 ) 无污染等优点, 缺点是价格较贵, 但通过合 理选择厚度使造价降低而不影响吸音效果。从理论上说吸音材料的声吸收分数是板厚 d 及 噪声频率的函数。
     观察窗 :
     观察窗是较关键部件, 为便于操作前部敞开面积很大, 因而拉门亦很大, 此部位需 透视良好, 因而不能安放吸音材料、 影响吸音效果。如采用折页式开门不仅回转半径较大 而占用较大面积, 而且操作不便, 强度也不够为克服上述缺点, 首选透视窗采用大面积有机 玻璃 . 一来增大视野, 加强透亮度, 二来可利用噪音的 “镜而” 披应, 使噪音太部分反射到罩 后、 旁侧内壁吸音材料上, 达到吸音效果。 因为窗面为曲面, 编织机噪音源一一机盘为平面, 这样使噪音减少直反射, 而使大部正面噪音经曲面窗的反射到盘后面吸音材料吸收掉 ( 如下阁 ), 加之采用双层有机玻璃、 增强了隔音能力 . 因而尽管此部位只有少量吸音材料 ( 装 在窗柜部心 ), 却没有影响多少消音效果, 三来采用有机玻璃片使曲面安装容易, 无碎散情 况。使用安全。有机玻璃与门框之间采用像胶密封夹条固定密封。
     门的开启利用了圆周的特点, 上下安有带槽滑轮, 使门沿圆周轨道运行, 门的活动 就限于圆周内。 解决了折页式门占地大、 开启不便的问硒, 并且操作省力。 当维修需拆除时, 不必拆下拉门, 只要将门拉人罩内, 用特制的卡锁卡 } : 即可随罩体推出现场, 比较方便。
     前脸 :
     下部前脸为活动可折拆, 只有此部可卸, 才能使整个罩体安装就位和推出。 此处为 门轨道部位, 因而前脸部与罩体部联接精度要高, 整体性好, 才能使门运转无阻、 灵活。 此面 采用与罩体骨架定位装置, 螺栓紧固, 拆装十分便利。 在制造中, 先整体加工轨道、 组装定位 后再从交接处锯断, 保证了轨道整体性和联接精度。
     罩内降温处理 :
     在罩后平面上部加装了低噪音排风扇, 使罩内空气流通, 达到排出热量, 降温之目 的。 随之而来的问题是, 由于排风扇开口很大, 降低了消音效果, 为解决此问题, 采用 “迷宫” 式结构的空气通道, 减少了噪音速出量, 又达到了空气流通的目的。 附图说明
     图 1 是钢丝编织胶管联动生产线示意图 图 2 是钢丝编织胶管联动生产线工艺与控制示意图 图 3 是钢丝编织胶管挤出生产部分工艺流程图 图 4 是挤出机工作过程与控制框图 图 5 是胶管冷冻机分区域集中制冷示意图 图 6 牵引机工作过程与控制框图具体实施方式
     图 1、 图 2、 图 3、 图 4、 图 5 与图 6 中, 是一种编织胶管自动化控制联动生产方法及 其装置及其配套装置, 图 1 所示的该生产联动线由挤出机 (1 与 8)、 胶管冷冻机 (2), 牵引机 (3)、 钢丝编织机 (5)、 硫化装置 (9) 及其牵引机 (3) 等相关控制技术与设备, 并设计有整体 牵引驱动系统, 与综合智能监控系统。
     从总体上, 钢丝编织胶管联动生产线的整体牵引驱动系统, 与综合智能监控系统, 如图 2 所示 : 采用温度、 压力、 红外线或者超声波等传感器, 基于单片机或 PLC 的主控单元, 采用现场总线技术, 设置上位工控机, 设计可以实现各种工艺参数检测与整定以及屏幕显 示功能, 以及各路传感器信号的信息融合与智能决策判断系统, 方便操作人员随生产工艺 要求的改变而随时调整生产联动线的参数, 并可以实现对各种故障智能报警与基于专家数 据库的故障排除快速指南。
     通过检测挤出机机头的空气压力与机头温度并反馈控制, 以及螺杆转速检测与控 制, 保证机头压力稳定 ; 冷喂料的胶料均匀性、 致密性与细化程度, 以及胶料中异物检测 ; 加热部件温度与电流的检测与控制 ; 牵引装置与挤出机头挤出速度的协同控制, 以及管胚 尺寸的检测与牵引速度的协同控制等。挤出工艺流程如图 3 所示, 设计了高精度温度控制系统, 使挤出机各段温度的控 制精度达到 ±1 ℃, 同时利用一个高温熔体压力变送器、 PID 单回路调节器以及变频调速 装置构成的闭环控制系统, 精确控制螺杆转速以保证挤出机机头压力稳定, 控制精度为 ±0.1MPa。通过上述两个措施, 可以在通常喂料条件下使挤出机挤出胶量和挤出速度都非 常稳定。
     挤出机控制工作过程与控制如图 4 所示 : 挤出机控制系统由变频器、 PLC、 5 个筒身 加热器、 6 个温度检测器组成, 它主要完成如下功能 :
     ①下料量加特殊供量装置可调节、 计量、 显示。
     ②螺杆内冷却水电动调节阀 ZAZP 或小口径电动球阀。
     ③主机转速、 电流、 手动、 自动调节、 报警、 输出停止时提供给牵引机信号。
     ④料筒温度信号输入主控电脑。
     ⑤齿轮箱油压监控。
     ⑥其他 ( 内冷却水管结垢、 原料过热、 过冷、 结块等 )。
     当发生大的问题时, 如输送量大幅度增加或下降、 主机料塞、 主电机停机等, 挤出 机控制系统能反映并迅速调整牵引机。 胶管冷冻如图 5 所示, 胶管冷冻采用节能环保超低温冷媒单级集中制冷技术、 低 温传导技术, 以及主动动态高速振荡自动平衡技术, 胶管等硬物体连续直接通过时, 可以强 制高速射流, 高速振荡高密度载冷传导, 分级除尘、 过滤、 分温区增压除湿, 集中除霜排水、 系统干燥六重配置并联运行的多种功能一体化系流和同步减少冷损失、 冷排放的控制技 术。采用能够消除冷桥传导的悬浮式保温结构, 多级分温区多层复合集成保温材料应用技 术, 使保温层和保温材料满足了在冷热温度大范围变换工作状态下不收缩、 不变形, 不龟裂 的工艺要求。
     牵引及其控制系统
     牵引机为拉伸提供动力, 直接影响和决定胶管的厚度, 也对直径有影响, 工作过程 如图 6 所示。牵引机控制系统由变频器、 PLC、 管长检测旋转编码器、 管壁厚度检测仪组成, 它主要完成如下功能 :
     ①开机时有手动和自动转换, 选择、 确定和输入设定基准数值。
     ②根据管壁厚度偏差自动跟踪、 调整牵引速度。
     ③显示、 设定管壁厚度。
     ④显示牵引机的电流、 转速。
     ⑤具有过流、 过压、 牵引爪打滑、 牵引断链、 牵引断轴等保护、 报警和故障自诊断功 能。
     ⑥与挤出机有速度同步、 联锁控制功能, 当挤出机料塞或空转或因故停机, 牵引机 自动停止工作。
     在胶管冷冻环节, 包括冷冻温度的检测与控制 ; 胶管冷冻程度, 即胶管硬度的检测 与控制。以及胶管牵引速度与前期牵引速度的协调控制。
     在胶管编织环节, 重点实现胶管控制器的自动化调整, 以及牵引机构的自动控制。 采用编织和牵引分别独立的电机传动系统, 由先进的控制系统控制两台电机的转数, 通过 调整控制系统来完成编织转数和牵引速度的匹配, 满足胶管编织工艺的需要。并设有自动
     断线、 完线停车装置。

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1、10申请公布号CN102452177A43申请公布日20120516CN102452177ACN102452177A21申请号201010513497922申请日20101021B29D23/00200601B29C47/92200601B29C35/0020060171申请人王东奎地址266555山东省青岛开发区长江中路467号汇商国际B70372发明人王东奎54发明名称一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置57摘要一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,包括胶管挤出机、胶管冷冻机、钢丝编织机、硫化装置及其牵引机等相关设备,具有管胎壁厚均匀自动调整检测系统、管胎和芯棒挤出无水冷却系统。

2、、管胎自动测控卷绕收放装置、节能型一盘编织机,二盘编织机,牵引机构及其联动控制和检测自动控制系统、钢丝编织机噪声抑制装置、编织钢丝断线检测与控制系统、编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系统、胶管冷冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、自动卷绕测控装置,并设计有整体牵引驱动系统,与综合智能监控系统。51INTCL权利要求书2页说明书15页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书15页附图3页1/2页21一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,包括胶管挤出机、胶管冷冻机、钢丝编织机、硫化装置及其牵引机等相关设备,具有管胎壁。

3、厚均匀自动调整检测系统、管胎和芯棒挤出无水冷却系统、管胎自动测控卷绕收放装置、节能型一盘编织机,二盘编织机,牵引机构及其联动控制和检测自动控制系统、钢丝编织机噪声抑制装置、编织钢丝断线检测与控制系统、编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系统、胶管冷冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、自动卷绕测控装置,并设计有整体牵引驱动系统,与综合智能监控系统。2一种胶管自动化联动生产方法,其生产工艺包括以下步骤胶料加入冷喂料挤出机并在机头内加热后挤出预先设定内外径尺寸的管胎;管胎经冷冻机冷却增强硬度;冷冻后的管胎在牵引机的带动下进入编织机进行钢丝加强编织;再由一挤出机挤敷。

4、外胶层;最后进入硫化工序增强胶管硬度。3根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管挤出机设有若干组筒身加热器、温度检测器、机头压力传感器,与变频器、PLC组成挤出控制系统。4根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的挤出牵引机,其控制系统由变频器、PLC、管长检测旋转编码器、管壁厚度检测仪组成;设置有手动和自动转换,选择、确定和输入设定基准数值;根据管壁厚度偏差自动跟踪、调整牵引速度;显示、设定管壁厚度;显示牵引机的电流、转速;设置有过流、过压、牵引爪打滑、牵引断链、牵引断轴等保护、报警和故障自诊断等机电部。

5、件。5根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于挤出机机头附近设置有在线测量挤出胶管外直径的测径仪,测量结果经过内部专用计算机处理后输出控制信号给前后牵引机,对它们进行同步控制,以校正胶管在挤出过程中产生的偏差。6根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机采用节能环保超低温冷媒单级制冷方式,胶管等物体连续直接通过一封闭制冷区,制冷区内进行强制高速射流制冷。7根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机设置有封闭式制冷分区,干燥、过滤、和吸附分区,进行分温区分。

6、级制冷、干燥、过滤和吸附。8根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机设置有温度检测装置、硬度检测装置以及PLC控制器,各检测信号输入PLC进行判断,通过变频器调整制冷机组的电机输出功率,形成温度闭环控制,保持胶管冷冻效果的稳定。9根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机采用集中制冷模式,胶管进入封闭制冷管腔内,制冷媒介可以循环利用。10根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的钢丝编织机主要由编织部分、牵引部分、口型部分以及润滑和电气控制部分等组。

7、成;编织与牵引为分体式,中间无需长轴传动,而各自独立的电机传动,由电气变频控权利要求书CN102452177A2/2页3制器来控制编织和牵引速度,根据编织胶管工艺要求,由触摸屏显示来确定编织胶管的工艺参数。根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管钢丝编织机,设置有由4个导辊按照平行四边形结构的胶管控制器,通过调整平行四边形结构来调整中心孔的大小,使胶管始终都在编织中心的位置。11根据权利要求1或2所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于该钢丝编织胶管生产联动线设有整体智能监控系统,采用温度、压力、红外线或者超声波等传感器,基于。

8、单片机或PLC的主控单元,采用现场总线技术,设置上位工控机,设计可以实现各种工艺参数检测与整定以及屏幕显示功能,以及各路传感器信号的信息融合与智能决策判断系统,方便操作人员随生产工艺要求的改变而随时调整生产联动线的参数,并可以实现对各种故障智能报警与基于专家数据库的故障排除快速指南。权利要求书CN102452177A1/15页4一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置技术领域0001本发明涉及一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,具体讲是涉及编织胶管生产工艺中的管胎挤出、芯棒生产、胶管冷冻、胶管编织、以及相关控制技术与设备。背景技术0002钢丝编织胶管的结构主要由耐液体的合成橡胶内胶层。

9、、中胶层、钢丝编织层、外胶层组成,钢丝编织胶管内胶层具有使输送介质承受压力,保护钢丝不受侵蚀的作用,外胶层保护钢丝不受损伤,钢丝层是骨架材料,起增强作用。钢丝编织胶管主要用于矿井液压支架、油田开发,适宜于工程建筑、起重运输、冶金锻压、矿山设备、船舶、注塑机械、农业机械、各种机床以及各工业部门机械化、自动化液压系统中输送具有一定压力和温度的石油基如矿物油、可溶性油、液压油、燃油、润滑油及水基液体如乳化液、油水乳浊液、水等和液体传动。0003目前,钢丝增强胶管的成型工艺,一般采用先挤出内管胎,再经硫化、冷却等工艺,使得内胶层硬化,然后进行钢丝编织或者钢丝缠绕工艺。类似地进行中胶层的挤出、硫化冷却、。

10、钢丝缠绕或编织过程,最后敷上外胶层,制得钢丝增强胶管。00041、挤出工艺0005挤出是胶管制造工艺中一项很重要的工艺过程,胶料通过挤出机塑化、混炼并经过相应的口型挤出后,便可获得相应规格的管坯。挤出机按照喂料方式的不同分为热喂料挤出机与冷喂料挤出机。目前,国内大部分胶管生产厂家使用不同格的热喂料挤出机挤出管胚,只有少数厂家用冷喂料挤出机挤出管胚。使用热喂料挤出挤出胶管管胚,必须配备炼胶机对胶料进行炼,并且胶料热炼必须均匀。采用冷喂料挤出挤出胶管,挤出前的胶料不需要经过热炼工,而直接将冷胶条喂入挤出机喂料口中,从而避免胶料在挤出前预热时因受热不均而带来质量波动,同时更具有简化生产工艺、减少设投。

11、资、提高生产效率、节省能源等优点,应该采用大力推广。0006比较先进的胶管挤出生产线,应该包括挤出机和机头、测径仪、冷却水槽、隔离剂喷涂装置、牵引装置和卷取装置等。目前,大部分厂家胶管挤出生产线结构比较简易,没有配备专用的牵引装置,仅依靠操作者人工牵引胶管管胚。有些厂家配备的牵引装置结构不合理,控制精度太低,实现不了对牵引速度和挤出速度的精密控制。较先进的胶管挤出生产线上已配备了测径仪对挤出的管胚尺寸进行检测,再经过控制系统来保证管胚精度,这种先进的控制方式在国内使用得很少。0007胶管挤出从工艺上分无芯法、有芯法两种。无芯法挤出的主要优点是制造工序简单、劳动强度低、生产效率高,并可节省管芯等。

12、辅助材料,而且胶管表面光滑平整。其缺点也十分明显,产品质量波动大,产品圆度及规格精度不易控制,胶管的整体结合不如有芯法的好。有芯法挤出的主要优点是胶管的质量比较稳定,管体密实性较好,产品规格尺寸比较精确。但是,这种生产方法工序比无芯法的多,劳动强度高,辅助材料消耗较多。0008有芯法挤出包括硬芯法和软芯法两种,大多数胶管生产厂家习惯采用硬芯法挤出说明书CN102452177A2/15页5胶管。采用硬芯只能手工操作,劳动强度大,生产效率低,而且产品外径均匀性也难以保证。产品长度短,一般只有几M,最长也不超过20M。胶管多为定长使用,需要对产品进行切割,硬芯法生产的胶管切割损耗很大,一般利用率仅为。

13、70,浪费十分惊人。软芯法挤出胶管,管胚可盘卷弯曲,生产占地少,劳动强度低,产品的生产长度由软芯线决定,几乎没有限制,能够实现连续化生产,大大提高了生产效率和生产的自动化程度,值得推广使用。0009胶管管胚挤出过程中,比较常见的质量问题有管胚尺寸不合要求,管壁厚薄不均,粗细不匀,胶层破裂,胶层起泡或出现海绵现象,管胚粘着等。产生这些质量问题的原因比较多,影响的因素也比较多,现逐项分析如下00101管胚尺寸不符合标准要求,管壁厚薄不均芯型和口型选配不当,胶料混炼和塑炼不好,造成胶料的可塑度不一致;芯型和口型偏心或选配不当,胶料热炼温度不均匀,挤出机工作螺杆塑化性能差,都容易造成这类问题。0011。

14、2管胚粗细不均匀胶料的可塑度不一致,热炼温度不均匀,喂料速度忽快忽慢,挤出速度和牵引速度不匹配,都能造成管胚挤出后外径粗细不均匀的现象。00123胶层破裂胶料内混有胶团、硬粒等杂质,或者胶料产生局部自硫,都可能造成胶层破裂。00134胶层起泡或出现海绵现象胶料中水分或低分子挥发物太多,胶料热炼或喂料中混入空气,挤出机温度太高,挤出机螺杆磨损严重造成推力不足,挤出机机头压力不足等,都能造成胶层起泡或海绵现象。00145管胚粘着管胚冷却不够,隔离剂效果差,挤出后管胚挤压太紧,停放时间太长,都能造成管胚粘着现象发生。00152、胶管冷冻0016钢丝编织胶管在进行编织工艺之前,一般要进行硫化与冷冻工艺。

15、使其变硬,以免在编织过程中胶管变形。传统的胶管冷冻机由压缩空气驱动的航空涡轮气体膨胀制冷,要求多种设备联动运行,整个制冷系统和配套使用故障率极高,能耗很大,维修维护和管理费用高昂,胶管制造成本高。0017所以,胶管冷冻机是橡塑胶管行业必需的最重要工艺装备之一,因生橡胶经塑炼挤出后的生橡胶管胎具有一种独特的物理特性在0以上时柔软而有一定弹性,用编织胶管用的细钢丝直径06MM以下的在几公斤的拉力情况下,很容易把管壁扼薄扼透,造成内胶管赶胶变径和渗漏,而一根直径13MM的胶管长度100米,造价达1000元,每一处变径或渗漏,都将造成这根胶管报废或次品,势必造成很大损失。为此生产胶管的老工艺是采用先把。

16、生胶管管胎进行半硫化,再进行打毛为提高内胶和外胶的粘连面积,充气为防止内管粘连、最后编织,这种工艺工序多,操作复杂,能耗和人工浪费大,胶管内径变化大,影响胶管与钢丝的粘连强度,使胶管质量难以提高。而半硫化工艺造成明显的能耗浪费和空气污染。由于生胶管经超低温冷冻后硬度和挺度接近于玻璃态,可以保证管胎在连续编织过程中不赶胶、不变径、不渗漏;因此国外企在40年代就采用胶管冷冻工艺,这种工艺和装备在60年代末随国外高速编织机传入国内,但由于这种设备能耗大、故障率高、使用环境要求高,每4000小时需要更换核心部件每分钟达27万转的高速航空涡轮,能耗费用和运行维护费用高昂,而且不能对应单台编织机运行,使这。

17、种工艺技术无法被中小型企业采用。国内大型企业如青岛橡六、杭州中策、沈阳橡四、成阳双西胶管、枣庄橡胶厂等说明书CN102452177A3/15页6国内大型企业也难以接受这种设备在能耗和日常维修使用等方面的严格要求,先后总计进行过几十次改进试验,均以失败而终结,也就是说这一工艺装备难题很早就已成为中国胶管行业的难题。0018最初,中国胶管厂家一般采用干冰、氟里昂等冷冻方法,这些方法换热效率低,冷冻效果很差。而国际上采用液氮冷冻法,冷冻温度低,但液氮的消耗量很大。在我国,液氮的价格很贵,冷冻每时米胶管能耗费很高。另外,由于液氮滴注时,集中在胶管的局部部位,使胶管受冷不均,表面易产生裂纹及形成微小弯曲。

18、变形。鉴于上述情况,国内由北京航空航天大学、西北橡胶厂等单位工程技术人员提出了采用航空空气涡轮制冷来冷冻胶管的方法,参见西北橡胶厂田中牛于1991年在特种橡胶制品第6期发表的用空气蜗轮制冷技术冷冻钢丝编织胶管管胚;刘思永等人于1994年7月在化工进展第4期上发表的一种采用空气涡轮制冷直喷连续速冻钢丝编织胶管的新技术;中国专利CN012737747等文献。而中国专利CN200820030236X中公开的高压胶管冷冻机的技术方案,目的在于克服现有胶管冷冻技术中由于胶管冷却流程短而采用深低温的工艺流程所引用的设备成本和运行费用高的问题,采用胶管在冷冻箱内延长胶管发冷冻时间,因而可以采用常规的冷冻装置。

19、。但这种技术方案不适合于连续化流水线作业。0019美国专利US4654094中公开了一种制冷气体可循环的胶管冷冻工艺与设备,该设备中设置有液氮等制冷剂的注入口与循环支路的出口与入口,利用了文氏管效应实现制冷气体的定向循环流动,液氮利用效率较非循环型高。0020以上现有的胶管冷冻设备或系统,要么是需要液氮等价格高昂的制冷媒体,要么是专门设计冷冻室,制冷效率不高,或者不能实现连续化流水作业。00213、钢丝编织0022钢丝编织机是用来生产高压编织胶管的主要专用设备,其技术水平的高低直接影响着胶管产品的质量和生产效率。目前我国胶管生产厂家使用的胶管编织设备,仍然是从国产GBG型钢丝编织机为主,由于G。

20、BG型钢丝编织机的技术水平低,生产效率低,而严重制约了编织胶管产品的发展。但是由于GBG型钢丝编织机的结构简单、操作维修方便、价格低廉,而又不得不被各大胶管厂家所使用,为了提高胶管的生产量,而不得不增加设备,比较大的胶管厂其编织车间几乎全被编织机所占用。20世纪80年代初,国内胶管生产厂家相继引进了各种高性能的先进的钢丝编织机。其中有RB2和MR11等新型的编织机,其普遍特点是结构先进,生产效率高,与国产GBG型编织机相比,生产率提高23倍,但价格昂贵,性价比太低,不符合我国的国情。而胶管厂家普遍要求具备相对优良的性能,而又价格低廉的一种理想的编织机。0023目前钢丝编织机存在的主要问题之一,。

21、是锭子交叉运行需要的轨道盘其轨道槽布局复杂,需要很高的加工精度,否则轨道盘的轨迹槽与锭子座滑块的配合有很大间隙,不能做到精密配合,锭子座滑块不能在轨迹槽中做高速运转,满足不了高速编织的需求。所以轨道槽的布局需要改进,设计锭子组绕胶管公转与本组锭子自转的简易结构。0024另外,为了使胶管始终都在编织中心的位置,一般都要设置有胶管控制器,胶管控制器一般都是由4个导辊按照平行四边形的结构而设计的,其作用是在编织胶管的规格的范围内,使胶管始终保持在编织中心的位置,并且可以通过调整平行四边形结构来调整中心孔的大小,保证胶管顺利通过。目前胶管控制器都是通过手工作业进行调节,不能与整个说明书CN102452。

22、177A4/15页7生产线的自动控制系统自动联系与配合。00254、牵引导向装置与电气控制系统0026目前牵引导向装置与电气控制系统,能通过变频控制实现编织与牵引的同步控制,但在与挤出环节的协调配合方面考虑的不多,还处于各自独立运行的状态,不能从整个钢丝编织联动生产的角度进行全程的自动化控制与运行。而且尚未实现从胶管挤出、硫化冷冻与钢丝编织与牵引总体环节的闭环反馈控制。对于异常生产状况的故障诊断、监控报警的技术研究与设备研制尚未见有文献报道。发明内容0027为了解决目前钢丝编织胶管生产工艺中现存的技术问题,本发明主要在以下几个方面进行工艺、设备、控制方式的革新与改进0028设计了一种编织胶管自。

23、动化控制联动生产方法及其装置,包括胶管挤出机、胶管冷冻机、钢丝编织机、硫化装置及其牵引机等相关设备,具有管胎壁厚均匀自动调整检测系统、管胎和芯棒挤出无水冷却系统、管胎自动测控卷绕收放装置、节能型一盘编织机,二盘编织机,牵引机构及其联动控制和检测自动控制系统、钢丝编织机噪声抑制装置、编织钢丝断线检测与控制系统、编织胶管冷冻机节能应用技术和温度检测与自动温控冷冻控制系统、胶管冷冻编织过程中自动除湿和干燥装置及其检测和联动控制系统、自动卷绕测控装置,并设计有整体牵引驱动系统,与综合智能监控系统。0029采用塑料挤出及其自动控制技术和橡胶管胎挤出及其自动控制技术,塑料冷定形和橡胶管胎冷定形及其卷绕和测。

24、控技术,研制胶管管胎挤出及同步联动控制和检测生产流水线。采用超低温制冷技术和空气干燥技术,研制使胶管连续直接通过时无冷排放并可以强制高速射流、高速振荡载冷传导,增压除湿且集中除霜排水及系统干燥集成的一体化系统和减少运行冷排放的胶管速冻定形装置和温度自动检测同步联动控制技术。采用高精度耐磨材料和编织机研究开发技术,自动测控编织角度的检测系统及编织速度自动控制技术,研制可以大幅度降低噪声、提高胶管编织质量,可以进行同步断线检测和编织长度检测及同步联动控制的新型钢丝编织机,同时研究可以自动调整编织钢丝胀力的同步控制系统和胶管卷绕牵引装置。采用自动控制技术,变频调速技术,胀力自动调整控制技术,低温冷冻。

25、技术,联动检测及其联动控制技术等,研制自动化同步联动控制系统。以四种核心技术应用为基础,研制开发高效节能型高压钢编胶管自动化联动生产线。使该联动系统由原来的功率85KW配置降为35KW,由传统的6道工序改为2道工序,有传统的28个人操作降为5个人操作,节能60,提高工效3倍以上,大大提高了胶管生产过程中的质量保证和生产效率。0030该胶管自动化联动生产方法及其装置,其生产工艺包括以下步骤0031胶料加入冷喂料挤出机并在机头内加热后挤出预先设定内外径尺寸的管胎;管胎经冷冻机冷却增强硬度;冷冻后的管胎在牵引机的带动下进入编织机进行钢丝加强编织;再由一挤出机挤敷外胶层;最后进入硫化工序增强胶管硬度。。

26、0032所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管挤出机设有若干组筒身加热器、温度检测器、机头压力传感器,与变频器、PLC组成挤出控制系统。0033所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于所述的挤出牵引机,其控说明书CN102452177A5/15页8制系统由变频器、PLC、管长检测旋转编码器、管壁厚度检测仪组成;设置有手动和自动转换,选择、确定和输入设定基准数值;根据管壁厚度偏差自动跟踪、调整牵引速度;显示、设定管壁厚度;显示牵引机的电流、转速;设置有过流、过压、牵引爪打滑、牵引断链、牵引断轴等保护、报警和故障自诊断等机电部件。0034所述的胶管自动化联动生产方法及其。

27、装置,其特征在于所述的胶管冷冻机采用节能环保超低温冷媒单级制冷方式,胶管等物体连续直接通过一封闭制冷区,制冷区内进行强制高速射流制冷。0035所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机设置有封闭式制冷分区,干燥、过滤、和吸附分区,进行分温区分级制冷、干燥、过滤和吸附。0036所述的一种编织胶管自动化控制联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管冷冻机设置有温度检测装置、硬度检测装置以及PLC控制器,各检测信号输入PLC进行判断,通过变频器调整制冷机组的电机输出功率,形成温度闭环控制,保持胶管冷冻效果的稳定。0037所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于所述的胶管。

28、冷冻机采用集中制冷模式,胶管进入封闭制冷管腔内,制冷媒介可以循环利用。0038所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于所述的钢丝编织机主要由编织部分、牵引部分、口型部分以及润滑和电气控制部分等组成;编织与牵引为分体式,中间无需长轴传动,而各自独立的电机传动,由电气变频控制器来控制编织和牵引速度,根据编织胶管工艺要求,由触摸屏显示来确定编织胶管的工艺参数。0039所述的胶管自动化联动生产方法及其装置,其特征在于该胶管自动化联动生产方法及其装置设有整体智能监控系统,采用温度、压力、红外线或者超声波等传感器,基于单片机或PLC的主控单元,采用现场总线技术,设置上位工控机,设计可以实现各种工艺。

29、参数检测与整定以及屏幕显示功能,以及各路传感器信号的信息融合与智能决策判断系统,方便操作人员随生产工艺要求的改变而随时调整生产联动线的参数,并可以实现对各种故障智能报警与基于专家数据库的故障排除快速指南。0040挤出环节0041挤出机主要由传动装置、机身、机头、喂料辊、温水循环系统、润滑系统和电气控制系统等组成。0042在挤出工艺环节,包括挤出机机头的空气压力与机头温度,以及螺杆转速检测与控制,保证机头压力稳定;冷喂料的胶料均匀性、致密性与细化程度,以及胶料中异物检测;加热部件温度与电流的检测与控制;牵引装置与挤出机头挤出速度的协同控制,以及管胚尺寸的检测与牵引速度的协同控制等。0043维持挤。

30、出量稳定是挤出机控制系统的主要任务,为了使挤出机的挤出量稳定,抑制各种干扰,挤出机电动机转速控制系统采用了转速闭环控制。0044挤出机控制系统由变频器、PLC、5个筒身加热器、6个温度检测器组成,它主要完成如下功能0045下料量加特殊供量装置可调节、计量、显示。0046螺杆内冷却水电动调节阀ZAZP或小口径电动球阀。0047主机转速、电流、手动、自动调节、报警、输出停止时提供给牵引机信号。说明书CN102452177A6/15页90048料筒温度信号输入主控电脑。0049齿轮箱油压监控。0050其他内冷却水管结垢、原料过热、过冷、结块等。0051当发生大的问题时,如输送量大幅度增加或下降、主机。

31、料塞、主电机停机等,挤出机控制系统能反映并迅速调整牵引机。0052挤出机牵引机控制系统0053牵引机为拉伸提供动力,直接影响和决定胶管的厚度,也对直径有影响。牵引机控制系统由变频器、PLC、管长检测旋转编码器、管壁厚度检测仪组成,它主要完成如下功能0054开机时有手动和自动转换,选择、确定和输入设定基准数值。0055根据管壁厚度偏差自动跟踪、调整牵引速度。0056显示、设定管壁厚度。0057显示牵引机的电流、转速。0058具有过流、过压、牵引爪打滑、牵引断链、牵引断轴等保护、报警和故障自诊断功能。0059与挤出机有速度同步、联锁控制功能,当挤出机料塞或空转或因故停机,牵引机自动停止工作。006。

32、0在胶管冷冻环节,包括冷冻温度的检测与控制;胶管冷冻程度,即胶管硬度的检测与控制。以及胶管牵引速度与前期牵引速度的协调控制。0061在胶管编织环节,重点实现胶管控制器的自动化调整,以及牵引机构的自动控制。采用编织和牵引分别独立的电机传动系统,由先进的控制系统控制两台电机的转数,通过调整控制系统来完成编织转数和牵引速度的匹配,满足胶管编织工艺的需要。并设有自动断线、完线停车装置。0062传动装置0063主电机通过三角皮带减速,再通过联轴器与减速器输人轴,经齿轮碱速带动输出轴。输出轴为空心结构内孔是对螺杆进行加热冷却的管道,并从减速器尾部引出。减速器箱体为铸钢件,具有足够的强度和刚度。箱体上设有三。

33、个宽敞的视孔,可以随时从不同角度观察齿轮的运转情况和润滑情况。0064机身0065后段机身用铸钢制成有冷却水内腔及前后两段衬套。衬套材料经氮化处理,具有足够的耐磨性。加料口设在此段机身上方,加料口上方安置进料斗。前段机身用无缝钢管制成,通过法兰与后段机身联接,有较好的加热和冷却效果。内套材料与前段机身衬套材料相同。两端的密封结构装卸简易,密封性能较好。0066螺杆0067螺杆材料也与前段机身衬套材料相同。耐磨性好,硬度高;螺杆结构为主副螺纹结构,导程大。主、副螺位交接处采用喂慢过渡,使制品塑化均勺,生产能力高,螺杆自洁性好。0068喂料辊0069喂料辊装在后段机身加料口侧面,辊面与螺杆相对回转。

34、,强制咬片喂入机筒内。该装置梁用铰链门式安装,清胶时,可以打开喂料辊支架,使之旋转约100,便于清胶。喂料辊下侧装有可调整的刮胶板,其刃部与辊面的间隙可根据不同胶料进行调整,其辊面两侧有说明书CN102452177A7/15页10返胶环,随时将胶屑排出。0070机头0071机头外壳与机身用长钳状接,联接处带有密封圈,班后停机或更换规格品种时可迅速将反扣式卡钳打开,使机头和机身分离,便于清理机头和机身内余胶。机头壳体与机头芯体采用锥体式配合,停机后可用专用工具将机头芯体取出,使机头内不留残余胶。机头外壳有空腔供加热冷却之用。机头下部有支架和供移动的脚轮。由于机头段比其它机身段热容量大,所以在温控。

35、设计中加大了机头加热功之,使机头和机身其它各段在准备工作前的升温过程基本趋于一致。机头和机身内胶料压力大小和压力稳定性是制品是否均匀的关键因素之一。机头人端装有高温熔体压力传感器以测量机头内压强,该压强在总控制台上有数字显示。总控制线路上设有安全压强报警线路,机头内胶料压强一亘超过设定压力值,整机就停止工作,以保护机头和机身。0072机头带有抽真空装置,钢丝编织胶管包外胶时,真空泵启动,使机头挤出的包覆胶与钢丝层形成真空状态,达到紧密贴合,这样硫化后的胶管无气泡和脱层现象。0073打开长钳后,移动机头小车,可轻便地使机头和机身作较大距离的分离。机头和机身的加热管路上采用耐热橡胶钢丝编织胶管并配。

36、以快速接头,快速接头两端有不锈钢材料制成的止回阀,使机头在下常工作压力下,快速打开机头切断管路,实现了机头与机身的快速分离,热水管路的快速分离,机头内胶料的快速清胶。0074影响挤出机挤出胶量的主要因素为螺杆转速,挤出机喂料段、塑炼段、挤出段、螺杆、机头以及口型的温度,挤出机喂料速度等。挤出机挤出胶量的稳定性通常体现在机头压力上。为此,专门设计了高精度温度控制系统,使挤出机各段温度的控制精度达到1,同时利用一个高温熔体压力变送器、PID单回路调节器以及变频调速装置构成的闭环控制系统,精确控制螺杆转速以保证挤出机机头压力稳定,控制精度为01MPA。通过上述两个措施,可以在通常喂料条件下使挤出机挤。

37、出胶量和挤出速度都非常稳定。0075温水循环系0076温水情环系统分如下五个区段机头、机身输出段、机身塑化段、机身喂料段、螺杆。每段温度均可单独控制,由五路独立回路组成,维修方便,可靠性高。该系统采用先进的控制仪丧,设计温度的稳定度为士1实际工作测量温度可达02,系统中设计了低压保护和加热保护,使系统工作安全可靠。0077该系统由主回路和冷却回路组成。主回路由冷却罐、加热罐、泵、工作区和注水管组成闭环回路;冷却回路由电磁阀和冷却管组成。A点为加热棒制点,B点为冷却控制点,均采用时间比例PID控制。0078工作区温度偏低时,加热棒开始加热,加热量由PID算法给出;工作区温度偏高时,电磁阀打开,冷。

38、却回路开始工作,将主回路中多余的热量带走,从而使温度恒定在设定值土。0079该系统设置了低压保护,当回路中无水或水压过低时,循环泵与加热器无法工作,可防止加热器在无水状态下加热损坏及因低压水主回路水汽化而损坏循环泵。系统还设置了加热保护,即当泵不运转时也不能加热,防止死水加热。温控仪表可显示设定温度、实际温度及温控工作状态,使操作者一目了然。0080润滑系统说明书CN102452177A108/15页110081减速器齿轮及轴承用50机油或11饱和汽缸油润滑。通过外接油箱的油泵机组将润滑油愉送到各轴承及齿轮副,对减速器各部分施行强制润滑和冷却,然后返回油箱,其中高速齿轮刻妥用飞溅润滑。通过减速。

39、等顶端的透明罩上盖和侧面三个视窗及箱体法兰下部的透明软胶管,可随时监视各部位的润滑情况。0082电气系统0083采用的驱劲电机为直流电动机,电控系统由可控硅整流传动柜及电气操作合组戌。操作台上有主机启动、停止和主电机通电、电流、电压等显示信号和显示仪表共两套。操作台上还设有油泵启动及停止按钮,油泵启动与主机启动联锁,以保证在油泵工作状态下启动0084主机0085螺杆转速为可控硅整流控制,可在5555R/MIN无级调速。控制线路设有主电机过载保护。操作盘上还配有操纵辅机的开关及显示仪表,有前、后牵引机线速度调节钮及线速度数字显示,机头内胶料压强数字显示,由激光测径反馈而显示出半成品外径的数码器和。

40、记录仪。显示精度为001MM。通过对生产过程中前、后牵引机的线速度、激光测径及相关数据的计算整理,给出数学模型。在给定胶管外径后,通过激光测径显示并反馈给前、后牵引电机,可达到自动调节的目的,从而达到设计给定的胶管直径。0086辅机0087辅机与主机中心线成90。角垂直排列,由以下几部分组成。0088后牵引装置0089该装置用交流电机配以变频调速装置进行驱动,主要用于胶芯或钢丝编织管输入挤出机机头尾部前的整理和输送,由两条橡胶带夹持胶芯或钢丝编织管向机头后部输入。该装置为工作高变可通过机械传动装置进行调节。0090激光测径装置0091该装置位于机头出胶口,当包完胶的钢丝编织胶管通过激光测径处时。

41、,操作台上即有数字显示。测径仪及控制系统该生产线采用测径仪在线测量挤出胶管外直径。测径仪被置于挤出机机头附近,可以尽快地获得测量信息,测量结果经过内部专用计算机处理后输出控制信号给前后牵引机,对它们进行同步控制,以校正胶管在挤出过程中产生的偏差。该控制系统能相当有效地消除任何长期的变化。测径仪的技术参数如下0092测量范围0160MM0093分辨率001MM0094精确度002MM0095扫描频率200次S10096控制方式PID0097输出信号010DCV0098冷却槽0099该槽由不锈钢制成,胶管通过该槽时,在胶管上方形成一条喷淋冷却线和空气冷却凤幕。喷淋后的水流到冷却槽下部的贮水槽中,再。

42、由水泵通过喷淋等对胶管强制冷却,然后由压缩空气将胶管上的水珠吹干。0100前牵引装置说明书CN102452177A119/15页120101该装置和后牵引装置结构基本相同,由交流电机配变频调速袋置进行驱动,由两条橡胶带夹持已经印完商标的钢丝编织胶管向卷取装置输送。前牵引装置的线速度直接影响钢丝编织胶管的包胶厚度。在螺杆转速恒定的条件下,牵引速度加快,则橡胶层壁厚变薄钢丝编织胶管外径变小;牵引速度减慢,则橡胶壁厚增大,钢丝编织胶誉外径变大。反之,当牵引速度恒定时,螺杆转速的变化也会直接影响编织橡胶包覆层的厚度。因此,在激光测径自动反馈系统中,螺杆转速与前牵引机的线速度是主要的两个变量。0102牵。

43、引机提供使软芯和胶管连续运行的动力,它的运行情况直接影响着产品的质量。在该生产线中,共使用了前后两台牵引机,它们在测径仪的控制下同步运行,其主要技术0103参数如下0104带宽95MM0105牵引夹持长度600MM0106工作速度035MMIN10107速度稳定性1030108电机功率22KW0109夹持皮带间隙0200MM可调0110为了保证软芯顺利导出以及挤出后胶管顺利收卷而防止胶管拉伸或堆积,在生产线中专门设计了恒张力装置,保证了胶管在生产线中运行状态的稳定。在挤出机挤出胶量以及胶管在生产线中运行状态稳定的前提下,由测径仪与挤出机前后两台牵引机构成的闭环控制系统将对胶管的外直径进行有效地。

44、控制,控制精度达到01MM。值得注意的是,前后两台牵引机的速度不是同步的,而是具有一定的速度差,这有效地克服了由于两台牵引机不同步以及由于牵引速度的抖动而带来的误差,大大提高了生产线的挤出精度。图2为该生产线生产工艺流程图。0111为了使胶管在硫化过程中不互相粘连,在卷曲之前,必须在管壁上涂上一层隔离剂。本装置采用喷淋方式,并装有压缩空气吹干装置,通过调整压缩空气的风量来调整涂在胶管上的隔离层厚度。0112导开及卷取装置0113导开装置的作用是将软芯或内胶从转鼓上导出,而卷取装置的作用则是将挤出的胶管整齐地缠绕在转鼓上。这两个装置都具有动力。为了保证这两套装置能与整条生产线同步运行,设计了张力。

45、控制装置,并与导开及卷取装置构成闭环系统,使胶管在生产过程中保持恒张力,确保了生产过程的稳定。0114主控制台0115主控台是整条生产线的核心,可以对所有的设备进行操作和控制,并显示生产线的各种工作参数。记录仪可以自动记录生产过程中挤出机机头压力以及胶管外直径的变化情况。中央处理器对各系统的工作情况进行实时监控,保证整条生产线协调运行。0116胶管冷冻0117胶管冷冻机采用集中制冷模式,胶管进入封闭制冷管腔内,制冷媒介可以循环利用。采用节能环保超低温冷媒单级制冷技术、低温传导技术,以及主动动态高速振荡自动平衡技术,胶管等硬物体连续直接通过时,可以强制高速射流,高速振荡高密度载冷传导,分说明书C。

46、N102452177A1210/15页13级除尘、过滤、分温区增压除湿,集中除霜排水、系统干燥六重配置并联运行的多种功能一体化系流和同步减少冷损失、冷排放的控制技术。采用能够消除冷桥传导的悬浮式保温结构,多级分温区多层复合集成保温材料应用技术,使保温层和保温材料满足了在冷热温度大范围变换工作状态下不收缩、不变形,不龟裂的工艺要求。0118在满足胶管超低温冷冻工艺的要求之下,为尽量减少冷冻工艺的能耗,通过详细研究分析了解胶管冷冻编织工艺后确认,采用节能环保型超低温冷媒单级制冷技术,同时详细研究封闭式分温区制冷,分温区分级干燥过滤和吸附,分温区增压除湿技术,研制成功多功能集成的超低温单级制冷系统及。

47、其控制技术。0119采用高速动态振荡自动平衡技术,可以高速射流、高速振荡、高密度载冷传导,同步高速自动平衡工作状态,自动干燥过滤,自动除湿并吸附水份杂质。在胶管连续直接通过的工作状态下,基本无冷排放的多重配置集成的一体化系统和减少冷排放的控制技术。0120采用超低温保温材料应用技术研制可以实现多级分温区保温的复合保温结构,充分消除冷桥传导悬浮式保温技术,提高保温效果,满足了多重复合分级分温区保温材料不收缩、不变形、不龟裂的超低温保温需要。0121钢丝编织0122编织机结构0123编织机部分由编织机构、牵引盘、驱动部分等组成。其驱动系统为电机经变速箱直接带动编织盘内齿轮拨动锭子沿轨迹转动,另外由。

48、变速箱传出经无级变速器及二级减速箱传到牵引轮。锭子转动的速度是一定的,为701R/MIN,而牵引盘被驱动后的转速与锭子的转速有一定的比例,以保证编织出的钢丝加强层的编织角为达到牵引盘能无级调速,装有无级调速器及变速箱。故在生产过程中,根据所生产的电缆需要的编织层直径及编织角度而选用牵引速度。变速箱设有2档速度,根据牵引速度的需求,选好一档变速箱速度后,再调整无级变速器,最后达到确定的编织层直径下的理想的编织角度。0124编织机设有电动单柱塞真空滴油式注油器1台,有12个注油口,额定油压力为32MPA。收排线架部分设有单独的电气控制箱,可均匀地将胶管或电缆排卷于线轮盘上,编织部分也设有电气控制箱。

49、,与收排线电气可联锁操作,达到生产要求,并设有断线停车控制。在传动轮上装有安全剪切销,用于超载保护。0125钢丝编织机主要由编织部分、牵引部分、口型部分以及润滑和电气控制部分等组成。编织与牵引为分体式,中间无需长轴传动,而各自独立的电机传动,由电气变频控制器来控制编织和牵引速度,由触摸屏显示来确定编织胶管的工艺参数,以满足编织胶管工艺要求。0126钢丝编织机的设计原理采用了传统的“五月柱”式编织原理。整机结构由编织、传动、牵引、润滑、锭子及电气控制等部分组成。编织部分和牵引部分设计成两个独立的整体,中间由传动长轴联接,电气控制部分装在牵引机上。0127编织机构0128编织机构主要有拨齿轮组件、轨道盘、锭子以及底盘、底座、机架,胶管控制器及单独的电机传动机构等组成。0129编织盘体0130以往生产的编织机的盘体,其后部为一大平面结构,这样的结构很容易发生变形,说明书CN102452177A1311/15页14影响装配精度,而造成整机质量的下降。而随着编织机的规格增大,其盘体的结构尺寸也就增大,就更易发生变形。本项目研制的编织机规格为64锭,编织盘体最大外径为2M,这样在设计上就必须考虑其结构性能。具体做法是在盘体后面采用了增加四周边框和铸筋结构,在装配处增加脐子,消除了大平面也减少了机加工量。因此,提高了盘体结构强度,避免了盘。

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