就像谚语所说的链条一样,流水线或流程的强度取决于它最薄弱的环节。这个过程的中心是正确的阀门。乍一看,工业配药中使用的许多阀门可能看起来几乎是一样的。然而,现实却截然不同。



就像谚语所说的链条一样,一条流水线或一个流程的强度取决于它最薄弱的环节,这一点在分配液体、膏体和凝胶等单组分材料时体现得最为明显。除了这些最基本的应用,高效的配药系统包括各种组件协同工作,所有组件都配置为在特定时间将特定数量的特定材料送到特定地点。

这个过程的中心是正确的阀门。乍一看,工业配药中使用的许多阀门可能看起来几乎是一样的。然而,现实情况却截然不同。阀门不仅有许多不同的材料可选,特别是它们的湿部件,在其密封中使用各种不同的材料,它们还使用许多不同的方法来开启和关闭材料流动。

这里我们不只是讨论伺服驱动和气动驱动的阀门。针形阀,活塞阀,球阀和阀座阀,滑阀,隔膜阀,螺旋阀:根据他们使用的材料类型和他们正在制造的产品类型,组装商有一系列不同的技术可供选择。

Sealant设备与工程公司(密歇根州普利茅斯)分配阀门部门经理Mark Ruhlmann说:“今天,可用的材料比以往任何时候都多。“当客户询问配药阀的应用时,我们会询问具体材料和工艺的问题,这让我们能够清楚地定义配药阀的工作条件。因此,我们可以推荐一种适用于客户工艺环境的配药阀。”

在这些不同的材料和工艺特定的问题中,最重要的一个是粘度问题。这是真的,不仅仅是因为控制材料通过阀门阀体时的物理要求。同样重要的是,你要使用正确类型的阀门,以确保你不会有滴漏的材料造成混乱的工作过程。

同样重要的是你需要分配的材料的数量,以及你需要执行分配的精度和速度。显然,滴一小滴粘合剂来固定皮下注射针组件与封装电子元件或在汽车变速器组件中涂一珠密封胶是完全不同的事情。

然后是材料本身的组成问题。这是腐蚀吗?它是否含有研磨性填料,会堵塞小孔或对传统的阀门外壳和密封造成损害。材料是否需要持续清洗或更换一次性阀门部件?

最后,可能有必要考虑到某些流体在压力下的反常行为。例如,一些凝胶在受到扰动时会变成液体,而一些液体会形成必须适应的奇怪流动模式。

Ashby Cross Co. (Newburyport, MA)总经理Don Leone说:“了解材料的流变性对选择阀门非常重要。”流体在压力、粘度、温度效应、剪切效应和流动特性下的反应都会影响阀门的选择。”

EFD公司(East Providence, RI)业务开发总监Claude Bergeron表示:“没有两种应用是完全相同的。”他补充道,在高速自动化环境中,阀门的选择尤其关键。他说:“最不希望出现的情况是,由于配油不相容导致配油阀失效,导致大量停机时间或生产大量不良部件。”

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今天,超过四分之三的工业点胶是使用某种类型的气动阀,采用时间压力点胶的原理。最基本的,这意味着材料分发了压力阀,空气pulse-regulated由可编程数字controller-activates活塞连接到一个制动器,它允许材料流到工件通过可拆卸的,一次性针小费。

在大多数情况下,一个弹簧使活塞或塞子在脉冲结束时回到“关闭”位置。然而,也可以使用第二个受控脉冲来关闭阀门,以确保阀门瞬间关闭。配药系统制造商EMC²Inc. (Sterling Heights, MI)的工厂经理吉姆·邦乔诺(Jim Bongiorno)表示,即使在配药较厚的材料时,这也有助于确保脆的性能。除其他外,空气关闭意味着系统控制器在打开阀门时不会被迫对抗弹簧的力量。

英格索兰生产解决方案公司(Ingersoll-Rand Productivity Solutions, Rochester Hills, MI)的分液技术经理Michael DeFillipi补充说,他公司的一些空气开关阀也包含一个弹簧,以确保它们在不使用时保持关闭状态。

在许多情况下,最简单的选择是夹管式阀门。在这种结构中,一个一次性管通过阀门的阀体,在那里弹簧负载活塞机械关闭它。在自动或半自动设置下,脉冲空气迫使活塞离开管道,允许物料流动。在手动设置中,操作者使用手指压力做同样的事情。在任何一种情况下,一个螺纹螺栓设置行程限制。

由于该管是一次性的,并且消除了阀体和被点胶材料之间的任何接触,夹管阀经常用于点胶高度腐蚀性的材料或快速作用的材料,这些材料可能会在阀体内固化而损坏阀门。夹管式阀门在购买和维护方面也相对便宜。

在缺点上,夹管只能用于低粘度的材料和在低压下被分配的材料。事实上,它们经常用于重力供能系统。

另一种经常用于腐蚀性或反应性材料的阀门类型是隔膜阀。在这种结构中,弹簧再次保持活塞处于关闭位置。然而,这一次,该系统并不是简单地把一次性试管捏掉。相反,它将隔膜“塞”固定在一个孔上,材料必须通过这个孔才能离开阀体。在操作过程中,空气脉冲迫使活塞后退,从而使物料流动。当脉冲停止时,弹簧使活塞和隔膜回到关闭位置,停止流动。

与夹管的情况一样,隔膜阀对敏感或腐蚀性流体的影响具有高度的抵抗力,因为隔膜将阀门的执行部件与被分配的材料分开。例如,Ashby Cross Co.的销售经理托尼•特纳(Tony Turner)说,在分配氰基丙烯酸酯时,隔膜阀通常是首选系统,因为这种类型的粘合剂不能与阀门运动部件中的金属接触。

隔膜阀重量轻,易于维护,非常耐用。芝加哥格伦马克工业公司(Glenmarc Industries Inc.)的工程副总裁约翰•奥勒维奇(John Olevich)指出,根据使用的材料的不同,隔膜阀与不锈钢结构结合使用时可能会非常坚硬,即使在分配研磨物质时也是如此。他说:“(我们有)一种由内部开发的专有材料制成的特殊柔性隔膜,可以将研磨材料分发数百万次。”

在缺点方面,隔膜的性质是这样的,虽然这些类型的阀门可以用于低粘度和中粘度的材料,但它们不能处理在高压下分发的厚润滑脂、膏体或其他材料。然而,对于这些类型的操作,装配商可以选择无处不在的针阀,从电子行业到汽车行业,任何东西都可以找到这种设备。

使用这种方法,当活塞驱动的针处于关闭位置时,在密封或阀座内停止物料流动。当空气脉冲推动活塞返回时,针也会抬起,让材料通过一次性针尖传递到工件。一个螺纹,可调停止调节活塞的旅行距离。

尽管针阀与被分配的物料接触,针阀采用各种类型的密封、填料和填料螺母,将流体腔中的物料与活塞和气缸分离。浸湿部件可用硬涂层铝或不锈钢,使它们经得起严酷的使用。密封件和包装材料可以是特氟隆,超高分子量塑料或其他一些材料,这取决于所分配的材料。例如,Sealant Equipment的tip - seal管线在针的尖端有一个硬质合金球和一个硬化阀座,这两者都可以确保良好的密封并增加阀门的寿命。

另外一个好处是,由于针阀关闭点可以放置在阀的最末端,与点胶尖端相匹配,因此阀内几乎没有死液体积。Graco Ohio公司(明尼阿波利斯)密封剂和粘合剂设备的全球产品营销经理Doug Brady说,这种“尖端密封”配置有助于消除在分配周期之间的滴漏问题。

尽管“针”一词的使用可能会使这些类型的阀门在本质上看起来很小,EMC²Inc.的Bongiorno说,它们也非常适合大批量应用。根据Bongiorno的说法,针阀在分配对压力和剪切应力敏感的凝胶时也可以有效,因为它们要求材料采取最小的急剧弯曲。

布雷迪补充说,他的公司销售了大量针阀,因为它们寿命长、“坚固”。

不利的一面是,在小批量应用中,由于针孔的尺寸很小,在材料中添加填料可能是一个问题,因为填料可能造成堵塞。然而,在这些情况下,工程师可以选择使用球座式阀门,这种阀门的作用类似于针阀,只是活塞轴末端有一个球来密封物料流动。根据Sealant设备公司的Ruhlmann的说法,这种类型的阀门在低到中等粘度的材料上工作得特别好。

分发较厚材料的另一种可能的解决方案是提升式或活塞式阀门。在这些情况下,它又是一个气动活塞打开和关闭的分配通道。然而,与针形或隔膜系统不同的是,活塞向前或向下移动,启动物料流动,在被推回到关闭位置之前,将密封头从倾斜的阀座上抬起。

除了提供一个大的、抗堵塞的孔外,这种分配机制还提供了一个“吸回”或“吸回”的额外好处,它在每个分配周期结束时将一小部分材料吸回阀门。基本上,当弹簧或空气驱动活塞进入关闭位置时,密封头的向后运动在阀尖产生一个小真空。当使用中厚的液体如硅酮和润滑脂时,这种方法可以特别有效地防止滴。

对于更厚的材料,工程师可以选择滑阀,在阀芯末端的圆柱形塞子使用压盖或o形环密封,然后由气动气缸驱动。与锥阀或活塞阀一样,滑阀具有吸回性能,确保滴漏不会成为问题。然而,由于其坚固的结构和阀芯配置-利用压力点胶材料的力量来帮助关闭阀门在每个点胶周期结束时-阀芯阀是高粘度应用的选择。

额外的精度

不幸的是,所有这些阀门都有一种跟腱愈合作用,因为它们很容易受到温度波动的影响,而温度波动又会影响材料的粘度。在那些要求极高精度的应用中,它们也缺乏纯机械系统的重复性。

为了解决这些问题,阀门制造商开发了气动容积阀,这种系统允许材料填充阀体内的一个可调腔,然后在实际分配过程中强制排空。因为腔决定了物料的分配量,无论压力或粘度,组装者都可以保证每次分配相同数量的物料。

然而,重要的是要注意,即使有这些类型的阀门,组装者也不能完全忘记温度。具体来说,英格索兰公司的DeFillipi警告说,虽然注射尺寸保持不变,但粘度仍然会发生变化,这可能会随着流速的下降而影响循环时间。他说,出于这个原因,他的公司已经安装了一些装有水调节器的阀门,以保持稳定的温度。

另一种确保弹丸尺寸准确性和重复性的方法是使用伺服驱动螺旋阀,这是电子行业的最爱,用于分配精确数量的锡膏。在这些系统中,物料在压力下通过一个端口进入阀门,然后由一个电机驱动的阿基米德螺杆通过分配孔被挤出。

使系统工作的关键之一是创造合适的材料压力,这样系统就能保持一个prime,但材料不会被强迫通过螺旋钻。然而,与气动系统的情况不同,压力并不决定分配的材料的数量。这是机械螺丝的工作。

如果这种配药方法有缺点的话,那就是螺旋螺杆在推动材料通过配药室时所涉及的力量会导致问题。例如,在某些情况下,填充物金属会从锡膏的其余部分分离出来。接下来是粘度的问题。具体来说,螺旋钻系统不能用于水状液体。

另一种方法是使用容积式注射器,由马达驱动的活塞或柱塞通过一次性桶将材料挤出,从而调节分配的量——有点像小型的高科技补孔枪。从技术上讲,这个系统不是一个阀门,但它的功能基本相同。由于马达直接控制活塞位置,系统不受温度、湿度等环境因素的影响。

正置换注射器也非常适合分配研磨填充材料,如热传导粘合剂,越来越多的电子公司使用。

Fishman Corp.销售副总裁汤姆•布兰查德(Tom Blanchard)表示,这类材料会迅速磨损螺旋钻系统中的螺丝或构成气动正位移阀的精密部件。“这东西就像液体砂纸,”布兰查德说。然而,由于在容积式注射器中一次性注射器筒和柱塞单独接触材料,因此不会发生这种磨损。

最后,还有喷射阀,这是一种阀门,通常用于分配从UV粘合剂到环氧树脂,保形涂料和表面贴装电子工业的填充材料。在这些系统中,一个带有球尖的快速气动活塞通过喷嘴顶端的一个窄孔将压缩材料以离散的液滴形式挤出。喷射技术的新进展使用高速线圈,当被激发时,产生磁场将活塞针组件从喷嘴座上拉离。可以实现超过每秒200次的循环速率。

优点包括汇编程序可以以非常高的速度精确地生成非常小的点和线。因为阀门是从基材上方较短的距离“发射”材料,因此阀门或针尖实际撞击组件造成设备损坏的可能性更小。