CN101569880A - 能够控制混合比的涂覆设备及其方法 - Google Patents

Abstract

一种能够控制混合比的涂覆设备，包括：具有主轴的主轴电机单元，混合比控制杆的上端部分与该主轴接合，控制杆的上端部分随着主轴的旋转在主轴上移动；以及基于测定的流量计算主涂覆剂和硬化剂混合比并且当计算的主涂覆剂与硬化剂的混合比落在预设的混合比的容差范围外时控制主轴的旋转的控制单元。主涂覆剂与硬化剂的混合比根据混合比控制杆的上端部分在主轴上的位置进行调节。

Description

能够控制混合比的涂覆设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种当开始涂覆操作时能够根据操作员输入的压力、温度和混合比来调节泵压力、加热单元的温度以及主轴电机单元的旋转从而控制主要的涂覆剂与硬化剂的混合比的装置及其方法。

背景技术

众所周知，在船舶制造过程中，涂覆操作是延长船舶寿命并且防止用于船舶的框架的钢铁材料被腐蚀所需的重要步骤。一般地，加强型保护性涂覆化合物已经用于船舶的不同部分如船体、暴露的甲板、上部的结构装置、支撑装置以及压载舱。

例如，船体包括始终浸没在水中的底部、水面以上的干舷部和时而浸没在水中时而暴露于大气的着水线部(boot top)，该着水线部位于上部和干舷部之间。当涂覆船体时，用于干舷部的涂料必须是防恶劣天气的，因为船体要暴露于极强的阳光和狂暴的海浪。用于底部的涂料必须是防污染(anti-fouling)的，因为底部始终浸没在水中。用于着水线部的涂料必须是防恶劣天气、防水以及防污染的，因为着水线部有时浸没在水中有时暴露于大气。

因此，为了用满足上述要求的相应涂料涂覆这些部分，使用各种专用的底层涂料来确保粘结强度和防腐蚀度。

常用的涂覆方法可通过阀控制方法、气动控制方法和使用齿轮泵的控制方法实现。在阀控制方法中，从卸出终端供给的主涂覆剂和硬化剂的流速由连接于气动部件或液压部件并且由阀控制的流速传感器所测定。但是，该方法的缺陷在于其受到阀、温度、粘度和流速的精确度的影响并且涂料的流速不由阀控制。因此，很难进行高质量的涂覆操作。

在气动控制方法中，主涂覆剂和硬化剂的流速通过对供给装置的气动控制被测定和控制。在该方法中，压力和流速可在低压而非高压下被控制。例如，涂料在100-400巴的压强下从柱塞式活塞涂覆设备中被卸出。

此外，使用齿轮泵的控制方法具有均匀流速的特性，并且涂料的流速可通过控制齿轮的旋转被控制。但是，如果齿轮泵连接于涂覆设备，在更换涂料时就需要清洗两个泵。因此，很难迅速地更换涂料，这就影响了生产率。当只使用涂覆设备时，很难确保均匀的流速和精确的混合比。同样当只使用齿轮泵时，几乎不产生极高的压力(最大100巴)。此外，涂料的色素成分可导致严重的磨损，因此包括维护成本的装置成本增加了。因此，该方法不能应用于船舶制造使用的现有涂覆设备。

发明内容

综上所述，本发明提供了一种涂覆设备，例如控制主剂泵和硬化剂泵的活塞冲程的摇摆式双组分涂覆设备，及其当开始涂覆操作时根据操作员输入的压力、温度和混合比来调节泵压力、加热单元的温度以及主轴电机单元的旋转从而控制主涂覆剂和硬化剂的混合比来进行涂覆操作的方法。

在本发明中，在进行涂覆操作时通过控制泵压力、加热单元的温度和主轴电机单元的旋转基于5％的标准控制主涂覆剂与硬化剂的混合比从而配合当开始涂覆操作时根据操作员在摇摆式涂覆设备中输入的压力、温度和混合比。因此，可能解决一般问题：高质量的涂覆剂不能使用，因为涂料的流速不能被阀控制；压力和流速在高压环境下不能被控制；当使用彼此连接的齿轮泵和涂覆设备时不能在更换涂料后进行清洁和进行快速的涂料更换；并且当只使用涂覆设备时混合比的精确度不能提高。

此外，在本发明中，摇摆式涂覆设备具有主轴电机单元，并且主轴电机单元的螺纹部分与摇摆式装置用于控制主机泵和硬化剂泵的冲程的混合比控制杆的上部相接合。此时，以固定间隔时间记录从螺纹部分与混合比控制杆的上部结合的起点至终点的主轴的转数，并且主涂覆剂与硬化剂的混合比通过控制主轴的旋转被控制。因此，可获得最理想的涂覆质量。

根据本发明的一个方面，提供了能够控制混合比的涂覆设备，其包括：具有主轴的主轴电机单元，该主轴与混合比控制杆的上端部分接合，控制杆的上端部分随着主轴的旋转在主轴上移动；以及控制单元，其基于测定的流量计算主涂覆剂和硬化剂混合比并且当计算的主涂覆剂与硬化剂的混合比落在预设的混合比的容差范围(tolerancerange)外时控制主轴的旋转；其中，主涂覆剂与硬化剂的混合比根据混合比控制杆的上端部分在主轴上的位置进行调节。

根据本发明的另一个方面，提供了使用包括具有用于控制主涂覆剂与硬化剂的混合比的主轴的主轴电机单元的涂覆设备的涂覆方法，该涂覆方法包括：设定主涂覆剂与硬化剂的混合比；旋转主轴以满足预设的混合比；测定主涂覆剂和硬化剂的流速从而计算其混合比；当计算的主涂覆剂与硬化剂的混合比落在预设的混合比的容差范围外时旋转主轴以调节计算的混合比；以及以调节好的混合比泵送主涂覆剂和硬化剂。

附图说明

本发明的上述和其它目标和特征将根据下面结合附图对实施例的描述更为清楚，其中：

图1示出用于涂覆的混合比控制设备的透视图；

图2示出根据本发明的一个实施例的混合比控制设备的流程图；

图3示出图2的主轴电机单元的透视图；

图4示出电机连接于摇摆式(seesaw type)涂覆设备的截面图；

图5A和5B示出涂覆设备基于图2的主轴电机单元的旋转位置的移动；并且

图6A和6B示出根据本发明的一个实施例描述混合比受控的涂覆过程的顺序流程图。

具体实施方式

本发明的实施例将参照作为其一部分的附图进行描述。

参照图2至6，图2为根据本发明的一个实施例能够控制主涂覆剂和硬化剂的混合比的涂覆设备的流程图。该涂覆设备包括控制单元10、主轴电机单元20、压力调节器30、主泵40、主涂覆剂入口50、硬化剂入口60、主涂覆剂加热单元70、主涂覆剂传感单元80、硬化剂加热单元90、硬化剂传感单元100、混合器110、高压喷枪120和摇摆式装置130。此处，图1示出从图2的概念上的流程图发展而来的涂覆设备的三维视图。图3提供了图2的主轴电机单元20的透视图。在图3中，电机36与末端部分具有螺纹部分26a的主轴26接合。图4为电机36连接于传统的摇摆式涂覆设备的截面图。在图4中，摇摆部件130包括混合比控制杆131和摇摆部件132，其中螺纹部分26a与混合比控制杆131的上部接合。在传统的摇摆式涂覆设备中，主涂覆剂泵41和硬化剂泵42的各自冲程由被混合比控制杆131移动的摇摆部件132的水平位置控制，其详细描述省略。图5A和5B示出涂覆设备基于主轴26的旋转位置的移动。图6A和6B示出混合比受控的涂覆方法的流程图。

在控制单元10中，对应混合比(例如基本混合比2∶1、3∶1和4∶1)的主轴26的转数被预先存储。通过计算主轴26达到对应于各个基本混合比的混合比控制杆131的上端的相应位置所需的转数来得到相应的转数。当操作员输入混合比、温度和压力从而开始涂覆操作时，控制单元10控制主轴电机20，从而混合比控制杆131根据输入的混合比移动。接下来，控制单元10使用安装在主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100上的流量计85计算主涂覆剂和硬化剂的流速。连接于涂覆设备的配件和软管内的空气需要被移除。因此，涂覆设备启动后在起初的预设时间段内(例如，2分钟)得到的数据被忽略，并且在起初的预设时间段之后测定的流速被用作数据。主涂覆剂和硬化剂的混合比基于上述数据被计算。当计算的混合比落在输入的混合比的容差范围内(如在±5％范围内)，与主轴电机单元20的螺纹部分26a相接的混合比控制杆131的上端部分的位置就被控制为固定的。但是，当误差落在容差范围之外如超过+5％，主轴电机单元20被控制为旋转360°，这样混合比控制杆131的上端部分就朝图3所示的螺纹部分26a的“0”点S1移动。同样，当低于-5％时，主轴电机单元20被控制为旋转360°，这样混合比控制杆131的上端部分就朝图3所示的螺纹部分26a的“末端”点S2移动。

此外，当操作员输入混合比、温度和压力从而启动涂覆操作时，控制单元10通过向其反馈连接于主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100的温度传感单元95测定的数据来控制主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90的加热，使得温度可被维持在输入温度附近。此处，控制单元100使用具有安装于主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90上的双金属装置的动力开关装置75将温度控制在预定范围内。

此外，当由连接于主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100的压力传感器105测定的压力落在输入压力的最大/最小压力范围外，控制单元10控制压力调节器30使得测定的压力落在最大/最小压力范围内。

主轴电机单元20是处于控制单元10的控制下进行操作的电力或机械电机。如图3的主轴电机单元20的截面图所示，主轴电机单元20包括：在固定轴28的相反侧面上形成的轴承32；接头34，用于旋转主轴26的旋转部分26b；以及电机36，其具有用于旋转和制动接头34的旋转中止器(未示出)。螺纹部分26a形成于主轴26的一侧，旋转部分26b形成于主轴26的另一侧。主轴26穿过固定轴28。沟槽28a形成于固定轴28的两个相反侧面上，这样轴承32可紧紧地连接于固定轴28，并且螺母31形成于轴承32的一侧。

在主轴电机单元20为电动电机的情形下，具有由电磁力操作的旋转中止器的电机36被驱动从而在控制单元10的控制下旋转接头34。接下来，旋转部分26b旋转，从而在主泵40内的主涂覆剂和硬化剂的混合比可被控制。此时，当主轴电机单元20的旋转部分26b旋转时，主轴26也与其一同旋转。

当压力落在最大/最小压力范围外，在控制单元10的控制下压力调节器30调节压力使之落在最大/最小压力范围内。此外，当涂覆操作完成时，压力调节器30通过阻断供给主泵40的压力来去除内部压力。

主泵40包括主涂覆剂泵41和硬化剂泵42，并且将分别从主涂覆剂入口50和硬化剂入口60喷射出的主涂覆剂和硬化剂泵送至混合器110，并通过主轴26的旋转控制其混合比。此外，通过压力调节器30的压力控制，主泵40以在最大/最小压力范围内的压力将主涂覆剂和硬化剂泵送至混合器110。

主涂覆剂入口50在控制单元10的控制下将主涂覆剂喷射至主泵40，并且硬化剂入口60在控制单元10的控制下将硬化剂喷射至主泵40。

主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90分别加热流入混合器110的主涂覆剂和硬化剂从而在控制单元10的控制下控制其温度。此时，主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90具有带有双金属装置的动力开关75，各种剂的温度可被控制从而不超过控制单元10预设的温度。

主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100具有流量计85、温度传感器95和压力传感器105。流量计85测定流速，并且流速被供给控制单元10，温度传感器95得到的数据供给控制单元10，并且压力传感器105测定的压力也供给控制单元10。此时，流量计85测定的流速根据流量计85的精确度变化，因此优选对流量计进行校准，其通过检测相对于所用流体的粘度所测定的流速(例如由已知特定重量的流体在单位时间内测定的重量转换成的体积)与每分钟内由流量计测定的流速之间的差异是否在1％的精确度内来完成。

混合器110混合从主泵40以受控的混合比泵送的主涂覆剂和硬化剂，并且接着混合剂由高压喷枪120喷射，从而实现真正的涂覆操作。当涂覆操作完成时，含有主涂覆剂和硬化剂混合物的混合器110通过喷射清洗剂(例如稀释剂)被清洗。

因此在本发明中，当在摇摆式双组分涂覆设备中开始涂覆操作时，通过根据操作员在启动涂覆操作时输入的压力、温度和混合比来控制泵压力、加热单元的温度和主轴电机单元的旋转从而控制了主涂覆剂和硬化剂的混合比。因此，可能解决下面的传统问题：高质量的涂覆剂不能使用，因为涂料的流速不能被阀控制；压力和流速在高压环境下不能被控制；当使用彼此连接的齿轮泵和涂覆设备时不能在更换涂料后进行清洁和进行快速的涂料更换；并且当只使用涂覆设备时混合比的精确度不能提高。

下面，将描述使用上述涂覆设备进行的混合比受控的涂覆过程。

图6A和6B示出根据本发明的一个实施例的混合比受控的涂覆过程的流程图。

首先，当开始涂覆操作时，检查由操作员输入的数据(S401)。

如果在步骤S401检查出输入数据是混合比(S403)，控制单元10就使用上述预设的混合比相关的数据控制主轴电机单元20根据输入的混合比移动混合比控制杆131的上端部分。

接下来，控制单元10通过使用安装在主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100上的流量计85测定主涂覆剂和硬化剂的流速。需要首先去除连接于涂覆设备的配件和软管内的空气。因此，运行涂覆设备后在起初的预定时间段(如2分钟)内得到的数据被忽略，并且在起初的预定时间段之后测定的流速被当作数据。主涂覆剂和硬化剂的混合比基于上述数据被计算(S407)。

接下来，控制单元10检查计算的混合比是否落在操作员输入的混合比的预定范围内(如±5％)(S409)。

如果在步骤S409检查出落在预定范围内，主轴电机单元20就被控制为停止。接着，在主轴电机单元20内，具有旋转中止器的电机36在控制单元10的控制下停止，从而使旋转部分26b(S411)停止。

如果在步骤S409检查出落在预定范围外(S413)，例如如果超过+5％，主轴电机单元20被控制为旋转360°，使得混合比控制杆131的上端部分就朝图3所示的螺纹部分26a的“0”点S1移动(S415)。同样，当低于-5％时，主轴电机单元20被控制为旋转360°，使得混合比控制杆131的上端部分就朝图3所示的螺纹部分26a的“末端”点S2移动(S417)。

这样，在主轴电机单元20为电动电机的情形下，具有由电磁力操作的旋转中止器的电机36被驱动从而在控制单元10的控制下旋转接头34和旋转部分26b。因此，当旋转部分26b旋转时，主轴26也与其一同旋转，从而控制了与螺纹部分26a接合的混合比控制杆131的上端部分的位置。安装在主泵40上的主涂覆剂泵41和硬化剂泵42的冲程根据混合比控制杆131的上端部分在螺纹部分26a上的位置被控制，从而控制了主涂覆剂和硬化剂的混合比。

此时，控制单元10通过测定实际时间内主涂覆剂和硬化剂的流速来计算实际的混合比并且重新检查所计算的混合比是否落在输入的混合比的预定范围内(±5％)，并且控制主轴电机单元20的旋转直至所计算的混合比落在预定范围内。

之后，主泵40将从主涂覆剂入口50和硬化剂入口60喷射出的主涂覆剂和硬化剂泵送至混合器110(S419)，并通过主轴电机单元20的旋转控制其混合比。

同时，如果在步骤S401检查出输入数据为温度(S421)，通过向加热单元反馈连接于主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100的温度传感单元95测定的数据来控制主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90的加热，这样温度可被维持在输入温度附近。

主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90加热流入混合器110的主涂覆剂和硬化剂从而在控制单元10的控制下控制其温度(S423)。此时，主涂覆剂加热单元70和硬化剂加热单元90具有带有双金属装置的动力开关75，温度可被控制为不超过控制单元10预设的温度。

此外，如果在步骤S401确定输入数据为压力(S425)，压力调节器30被控制，因此由连接于主涂覆剂传感单元80和硬化剂传感单元100的压力传感器105测定的压力落在输入压力的最大/最小范围内。当压力落在最大/最小压力范围外，压力调节器30被控制，使得测定的压力在控制单元10的控制下变得落在最大/最小压力范围内(S427)。

主泵40在压力调节器30的控制下以落在最大/最小压力范围内的压力将主涂覆剂和硬化剂泵送至混合器110。

混合器110以受控的混合比混合(S429)从主泵40泵送的主涂覆剂和硬化剂，并且接着混合剂由高压喷枪120喷射，从而实现真正的涂覆操作(S431)。此时当涂覆操作完成时，含有主涂覆剂和硬化剂混合物的混合器110通过喷射清洗剂(例如稀释剂)被清洗。此外，压力调节器30通过阻断供给主泵40的压力去除内部压力。

在本发明中，摇摆式双组分涂覆设备具有主轴电机单元，并且主轴电机单元的螺纹部分与摇摆式装置用于控制主机泵和硬化剂泵的冲程的混合比控制杆的上部相接。此时，对应于混合比控制杆的上端部分在螺纹部分上从其起点至终点位置的主轴的转数被存储，并且通过控制主轴的转数控制主涂覆剂与硬化剂的混合比。因此，可获得最理想的涂覆质量。

本发明已经参照实施例进行了详述，但本领域技术人员应当了解，可对本发明做出多种改变和改良而不超出下面权利要求所限定的范围。

Claims (13)

1、一种能够控制混合比的涂覆设备，包括：

具有主轴的主轴电机单元，该主轴与混合比控制杆的上端部分接合，控制杆的上端部分随着主轴的旋转在主轴上移动；以及

控制单元，其基于测定的流量计算主涂覆剂和硬化剂混合比并且当计算的主涂覆剂与硬化剂的混合比落在预设的混合比的容差范围外时控制主轴的旋转；

其中，主涂覆剂与硬化剂的混合比根据混合比控制杆的上端部分在主轴上的位置进行调节。

2、如权利要求1所述的涂覆设备，还包括：

用于根据预设的混合比分别泵送主涂覆剂和硬化剂的主泵；

用于混合主泵泵送的主涂覆剂和硬化剂的混合单元；

用于控制供给到主泵的主涂覆剂和硬化剂的压力的压力调节器；

用于分别对流入混合单元的主涂覆剂和硬化剂进行加热的主涂覆剂加热单元和硬化剂加热单元；

用于测量流速、温度、和压力的主涂覆剂传感单元和硬化剂传感单元；

用于高压喷射所述混合单元内的混合涂料的高压喷枪。

3、如权利要求2所述的涂覆设备，其中控制单元使用传感单元控制主涂覆剂加热单元和硬化剂加热单元的加热，从而维持涂覆操作的预设温度。

4、如权利要求2所述的涂覆设备，其中主涂覆剂加热单元和硬化剂加热单元分别包括双金属装置。

5、如权利要求2所述的涂覆设备，其中控制单元使用传感单元控制压力调节器，从而维持涂覆操作的预设压力。

6、如权利要求1所述的涂覆设备，其中主轴电机单元还包括：

支撑主轴的固定轴；

安装在固定轴相反侧面上的轴承；

形成于与混合比控制杆相接的主轴末端部分的螺纹部分；

形成于主轴另一末端部分的旋转部分；

电机，其具有固定于旋转部分的接头和旋转中止器，该电机旋转或制动该接头；以及

位于轴承与接头之间的螺母。

7、如权利要求6所述的涂覆设备，其中容差范围为±5％。

8、如权利要求7所述的涂覆设备，其中当计算的混合比超过容差范围的+5％时，主轴旋转从而混合比控制杆的上端部分朝螺纹部分的自由端移动。

9、如权利要求7所述的涂覆设备，其中当计算的混合比低于容差范围的-5％时，主轴旋转从而混合比控制杆的上端部分沿与螺纹部分的自由端相反的方向移动。

10、一种使用涂覆设备的涂覆方法，所述涂覆设备包括具有用于控制主涂覆剂与硬化剂的混合比的主轴的主轴电机单元，该涂覆方法包括：

设定主涂覆剂与硬化剂的混合比；

旋转主轴以满足预设的混合比；

测定主涂覆剂和硬化剂的流速从而计算其混合比；

当计算的主涂覆剂与硬化剂的混合比落在预设的混合比的容差范围外时旋转主轴以调节计算的混合比；以及

以调节好的混合比泵送主涂覆剂和硬化剂。

11、如权利要求10所述的涂覆方法，其中容差范围是±5％。

12、如权利要求10所述的涂覆方法，还包括：

设定主涂覆剂和硬化剂的温度；以及

测定温度并将主涂覆剂和硬化剂的温度控制在预设的温度范围内。

13、如权利要求10所述的涂覆方法，还包括：

设定主涂覆剂和硬化剂的压力；并且

测定压力并将主涂覆剂和硬化剂的压力控制在预设的压力范围内。

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