一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统的制作方法

1.本发明涉及天然橡胶技术领域，尤其涉及一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统。


背景技术：

2.天然橡胶(nr)是四大工业原料之一，其综合性能优异、可再生、应用广泛。在诸多领域中需要在nr中添加粉体填料如炭黑、白炭黑、纳米粘土等生产性能更加优异的复合材料，以满足产品的正常要求。
3.目前生产粉体填料/nr复合材料采用的方法是先将粉体填料和胶乳在混合池中混合均匀，然后加入凝固剂，再次混合均匀后流入凝固池进行凝固，待凝固共沉后经脱水造粒、干燥得到复合材料产品。通常加入凝固剂后几分钟内nr开始凝固，因此必须在短时间内将凝固剂和粉体填料/胶乳混合液混合均匀。然而，在实际生产中一次性将凝固剂加入到粉体填料/胶乳混合液中，在混合池中搅拌混合时间较长，常出现局部混合液中一段时间内凝固剂浓度居高不下，导致提前凝固产生凝块的现象。凝固剂用量较难把握，凝固剂用量太少易于混合均匀，但混合均匀后凝固时间延长，由于填料与胶乳密度差异较大，会导致填料下沉，导致湿凝胶下层填料含量高于上层，影响产品一致性；而凝固剂用量太多，胶乳凝固时间过短，则存在凝固剂分散后胶乳未流动至凝固槽末端即已发生凝固，影响加工连续性，极难操作。因此，亟需一种多相快速混合的方法，解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：本发明第一方面公开了一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统，包括粉体填料浆液罐、天然胶乳罐、凝固剂溶液罐、控制系统、第一混合罐、第二混合罐，所述粉体填料浆液罐的出口端通过第一管路与所述第一混合罐相连；
6.所述天然胶乳罐的出口端通过第二管路与所述第一混合罐相连；
7.所述凝固剂溶液罐的出口端通过第三管路与第二混合罐相连；
8.所述第一混合罐的出口端通过第四管路与第二混合罐相连；
9.所述第一管路、第二管路、第三管路上均设有流量控制装置，所述流量控制装置与所述控制系统信号相连。
10.可选的，所述流量控制装置包括传感元件以及流量控制元件，所述传感元件用于向所述控制系统传递流量信号，所述控制系统分别通过流量控制元件实现所述第一管路、第二管路、第三管路的流量控制，其中，
11.所述传感元件包括第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器，所述流量控制元件包括第一可控阀、第二可控阀、第三可控阀，
12.所述第一流量传感器、第一可控阀设置于所述第一管路；
13.所述第二流量传感器、第二可控阀设置于所述第二管路；
14.所述第三流量传感器、第三可控阀设置于所述第三管路。
15.可选的，所述传感元件采用涡轮流量计、差压式流量计、电磁流量计、振荡流量计和涡街流量计中的一种或多种。
16.可选的，所述流量控制元件采用闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和电磁阀中的一种或多种。
17.可选的，所述粉体填料浆液罐、天然胶乳罐、凝固剂溶液罐的出口端还设有手阀。
18.可选的，还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别设置于所述粉体填料浆液罐、天然胶乳罐、第一混合罐以及第二混合罐处，所述搅拌装置包括电机、旋转轴，所述旋转轴与所述电机的输出端相连，所述旋转轴上设有若干桨叶。
19.可选的，所述控制系统基于凝固剂添加量实现凝固剂溶液罐的流量控制，所述凝固剂添加量通过下式进行计算：
[0020][0021]
其中v
c
为凝固剂体积，v
l
为鲜胶乳体积，ρ
l
为鲜胶乳密度，drc为干胶含量，r为凝固剂比例系数，ω
c
为凝固剂浓度。
[0022]
可选的，所述控制系统基于天然胶乳与填料浆液的比例实现粉体填料浆液罐、天然胶乳罐的流量控制，所述天然胶乳与填料浆液的比例通过下式进行计算：
[0023][0024]
其中θ为填料共凝固系数，ω
s
为填料浓度，phr为复合材料填料份数
[0025]
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
[0026]
本发明提供的一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统，可输入各原料相的详细参数和各原料配比，可接收流量传感器的即时流量信息，并且可根据参数和信息调节可控阀门流量以维持各阀门流量比恒定不变，从而实现连续多相快速均匀化，减少生产工序和用工成本，另外本发明还大大减少了凝固剂混合时间，避免胶乳在凝固槽中提前凝固，保证加工连续性，使复合胶乳流入凝固槽后快速凝固，提高复合材料产品的一致性。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明提供的一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统的结构图；
[0029]
图中，1粉体填料浆液罐，2天然胶乳罐，3凝固剂溶液罐，4控制系统，5第一混合罐，6第二混合罐，7第一管路，701第一流量传感器，702第一可控阀，8第二管路，801第二流量传感器，802第二可控阀，9第三管路，901第三流量传感器，902第三可控阀，10手阀，11凝固槽，
13电机，14旋转轴，15桨叶。
具体实施方式
[0030]
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
[0031]
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0032]
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
[0033]
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0034]
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0035]
参见图1，本发明第一方面提供了一种天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统，包括粉体填料浆液罐1、天然胶乳罐2、凝固剂溶液罐3、控制系统4、第一混合罐5、第二混合罐6，所述粉体填料浆液罐1的出口端通过第一管路7与所述第一混合罐5相连；
[0036]
所述天然胶乳罐2的出口端通过第二管路8与所述第一混合罐5相连；
[0037]
所述凝固剂溶液罐3的出口端通过第三管路9与第二混合罐6相连；
[0038]
所述第一混合罐5的出口端通过第四管路与第二混合罐6相连；
[0039]
所述第一管路7、第二管路8、第三管路9上均设有流量控制装置，所述流量控制装置与所述控制系统4信号相连。
[0040]
所述天然胶乳罐2用于搅拌并存储胶乳液体，而粉体填料储液罐用于搅拌并存储带有配料颗粒的浆液，凝固剂溶液罐3用于存储凝固剂，在对天然橡胶复合材料的制备时，通过控制系统4设置相应原料参数、总流量和配比参数，使得流量控制装置对流经第一管路7、第二管路8、第三管路9的液体流量进行控制，作为示例性的，在控制系统4以及流量控制装置的综合作用下，其粉体填料浆液罐1中的浆液通过第一管路7流入第一混合罐5内，同时天然胶乳罐2中的胶乳液体通过第二管路8流入第一混合罐5，在第一混合罐5内对粉体填料浆液以及胶乳液体所组成的混合液体进行初步混合，在一定时间后，所述第一混合罐5内的
混合液体通过第四管路流入所述第二混合罐6中，同时凝固剂溶液罐3中的凝固剂通过第三管理流入第二混合罐6，对第二混合罐6中的液体进行二次混合，使得第二混合罐6中的液体流入凝固槽11后快速凝固，提高复合材料产品的一致性。
[0041]
可选的，在本发明的一个实施方式中，所述流量控制装置包括传感元件以及流量控制元件，所述传感元件用于向所述控制系统4传递流量信号，所述控制系统4分别通过流量控制元件实现所述第一管路7、第二管路8、第三管路9的流量控制，其中，
[0042]
所述传感元件包括第一流量传感器701、第二流量传感器801、第三流量传感器901，所述流量控制元件包括第一可控阀702、第二可控阀802、第三可控阀902，
[0043]
所述第一流量传感器701、第一可控阀702设置于所述第一管路7，通过第一流量传感器701实现对天然胶乳流出量的流量监控采集，所述控制系统4根据第一流量传感器701、第二流量传感器801、第三流量传感器901所获得的流量数据，调节第一可控阀702实现对天然胶乳流出量的调节；
[0044]
所述第二流量传感器801、第二可控阀802设置于所述第二管路8，通过第二流量传感器801实现对填料浆液流出量的流量监控，所述控制系统4根据第一流量传感器701、第二流量传感器801、第三流量传感器901所获得的流量数据，调节第二可控阀802实现对填料浆液流出量的调节；
[0045]
所述第三流量传感器901、第三可控阀902设置于所述第三管路9，通过第三流量传感器901实现对天然胶乳流出量的流量监控，所述控制系统4根据第一流量传感器701、第二流量传感器801、第三流量传感器901所获得的流量数据，调节第三可控阀902实现对对凝固剂流出量的调节，最终实现三相配比比例的调节，保证三相配比持续稳定。
[0046]
可选的，在本发明实施例的一些实施方式中，所述传感元件采用涡轮流量计、差压式流量计、电磁流量计、振荡流量计和涡街流量计中的一种或多种。
[0047]
可选的，在本发明实施例的一些实施方式中，所述流量控制元件采用闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和电磁阀中的一种或多种。
[0048]
可选的，所述粉体填料浆液罐1、天然胶乳罐2、凝固剂溶液罐3的出口端还设有手阀10，可通过手阀10实现对上述液体流出量的辅助控制。
[0049]
进一步，在所述第二混合罐6的出液口处设有凝固槽11，通过凝固槽11实现待凝固液体的容纳。
[0050]
可选的，还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别设置于所述粉体填料浆液罐1、天然胶乳罐2、第一混合罐5以及第二混合罐6处，且上述搅拌装置结构均一致，均包括电机13、旋转轴14，所述旋转轴14与所述电机13的输出端相连，所述旋转轴14上设有若干桨叶15，所述电机13与外界电源相连，通过电机13带动旋转轴14进行转动，进而实现液体的搅拌。
[0051]
进一步的，控制系统4包括plc控制主机，所述plc控制主机根据流量信息和预设的参数调控粉体填料浆液、天然胶乳和凝固剂的流出量，所述plc控制主机设置于机箱内，便于对plc控制主机进行保护，所述plc控制主机分别通过导线与所述第一流量传感器701、第二流量传感器801、第三流量传感器901、第一可控阀702、第二可控阀802、第三可控阀902信号相连。
[0052]
作为示例性的，凝固剂添加量通过下式进行计算：
[0053][0054]
其中v
c
为凝固剂体积，v
l
为鲜胶乳体积，ρ
l
为鲜胶乳密度，drc为干胶含量，r为凝固剂比例系数，ω
c
为凝固剂浓度；
[0055]
而鲜胶乳与填料浆液比例通过下式进行计算：
[0056][0057]
其中θ为填料共凝固系数，ω
s
为填料浓度，phr为复合材料填料份数。
[0058]
为了验证本系统的实施效果，设置仿真对比实验，其中一组实验采用常规方法，混合池中将天然胶乳和白炭黑一次性混合均匀，然后加入一定量的酸搅拌均匀，再将复合胶乳排放到凝固槽中进行凝固，另一组实现采用本实施例所公开的上述天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统，分别调整流量、浆液浓度和凝固剂用量，同时设置天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统的多组工艺参数，具体如下表1：
[0059]
表1
[0060][0061][0062]
所获得的各实施例混合效率、凝块产生情况、凝固时间如下表2，其中实施例1的结果为采用常规方法所获得的效果，实施例2
‑
8为采用本技术系统所获得的效果：
[0063]
表2
[0064][0065]
对表2中的结果进行产品一致性分析，其结果如表3
[0066]
表3
[0067][0068][0069]
综上所述，采用本实施例所公开的天然胶乳多相配比自动控制快速均匀化系统的混合结果优于常规方法。
[0070]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。