目前聚氨酯发泡机有高压发泡机和低压发泡机两种。低压发泡机只有提料泵一级加压, 压力低, 制造成本相对比较低, 但其原料混合效果比较差, 发泡质量不稳定, 生产效率低, 故障率高, 且生产过程浪费大; 而高压发泡机是由两台柱塞泵将两种发泡原料Polyo l和 Isocyanate泵到灌注枪头,在枪头中通过高压对射达到完全混合, 故高压发泡机较之低压发泡机有更高的性能和更高的生产效率 [ 1]。
本设备适用于桥面聚氨酯喷涂领域。桥面用的双组份聚氨酯涂料的 A 组份由蓖麻油、甘油、聚丁二烯、分子筛、 CaO、Cr2 O3 等按比例充分混合制成, B 组份为改性 M D I。 B与 A 充分混合, 立即发生反应,从而制成聚氨酯涂料。涂层常温下数分钟固化, 坚硬, 能经受至少 1h /200e 的高温, 附着力良好, 特别是疏水性与抗潮性优良, 因而可大大减少涂层内产生的气泡。主要用于外表涂料, 特别是混凝土表面涂装, 可经受因车辆通行、气候、温度等变化产生的应力, 特别适用于桥面有沥青的混凝土桥盖板涂料。
在聚氨酯发泡过程中, 温度和压力是两个关键量。压力过低时双组份不能充分混合并且影响发泡速度, 过高则对整个设备提出了更高的工艺要求。温度对发泡速度亦有较大的影响, 温度过高, 反应速度加快, 相应地要求其它设备和工艺与之相适应; 温度过低, 反应变慢、固化时间长, 相应地影响生产效率。因此在设计过程中根据工艺要求温度必须控制在 ( 65 ? 1) e 的范围内。本设计中压力可以通过设定气泵每分钟动作次数来改变, 具有较高的灵活性; 温度控制是通过两个固态继电器来实现的, 采用 P ID 控制, 具有响应快、稳定性好的优点。
控制系统的核心部件采用 M SP430 系列单片机,它是美国 T I公司推出的一款超低功耗功能强大的 16 位单片机。本系统中采用 M SP430F135 单片机, 它具有 16kB的程序存储器, 512B的数据存储器, 1 个高性能的 8通道 12 位 A /D 转换器, 1 个温度传感器以及电池低压时的检测电路, 2个带有多个捕获 /比较寄存器的定时器 ( 带多路 PWM 输出 ), 1 个可实现同步、异步及多址访问的串行接口, 1 个模拟比较器, 数个可实现方向设置及中断功能的并行输入、输出端口等。利用芯片内置的自动扫描功能, A /D 转换器可以不需要中央处理器的协助而独立工作, 并且将转换后的数据自动存入缓冲区, 使中央处理器的工作负担大为减轻。
2 温度控制系统设计
211温度控制原理
温度的控制即为对加热器两端电压的控制, 一般对交流电压的调节分为调压和调功两种。所谓交流调压就是指在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制, 可以方便地调节输出电压的有效值, 这种调压方式广泛用于灯光控制和异步电动机的软启动, 也用于异步电机调速, 但这种方法的缺点是会对电网电压造成谐波污染。交流调功和交流调压的电路形式是完全相同的, 只是控制方式不同。交流调功不是在每个交流电源周期都对输出波形进行控制, 而是将负载与交流电源接通几个整周波, 再断开几个整周波, 通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。这种电路常用于电炉的温度控制, 因为像电炉这样的大惯性控制对象, 其时间常数往往很大, 没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制, 只要以周波数为单位进行控制就足够了, 而且这种调压方式不对电网电压造成通常意义的谐波污
