研制出一種新型的可生產(chǎn)透明蠟制工藝品的設(shè)備；并對(duì)制作蠟液脫氣澆注爐過程中應(yīng)該注意的問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

　　現(xiàn)在蠟燭被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，其中最受歡迎的為果凍蠟燭。果凍蠟晶瑩透明、無色、無毒、無害、富有彈性和特殊香味，為果凍狀。熔化后可調(diào)香、調(diào)色，同玻璃器皿結(jié)合造型，可創(chuàng)造出多種工藝品及節(jié)日用品，也可獲得色彩艷麗，氣味馨香的吉利蠟燭產(chǎn)品、用于作禮品、工藝品、房屋內(nèi)香膏等。該產(chǎn)品生產(chǎn)的蠟燭可完全燃燒，燃燒時(shí)無煙無塵，燃燒過程和熄滅時(shí)無異味。這種透明的可做成工藝品的產(chǎn)品在2012 年以前國內(nèi)外都沒有機(jī)械化生產(chǎn)線，而手工產(chǎn)品效率很低，我所根據(jù)用戶要求研制出蠟制品設(shè)備與生產(chǎn)線。根據(jù)用戶需要，果凍蠟胎膜產(chǎn)品必須達(dá)到如下效果或更好，如圖1。

圖1 胎模灌裝產(chǎn)品

　　傳統(tǒng)的普通的臘燭生產(chǎn)線為非真空條件下操作，產(chǎn)品在各大超市中銷售，但用傳統(tǒng)的制蠟生產(chǎn)線做出的果凍蠟產(chǎn)品，仔細(xì)觀察內(nèi)部，會(huì)發(fā)現(xiàn)有許多缺陷，比如內(nèi)部氣泡多，表面處理不好等。無法制作出如上圖效果。而通過制造真空脫氣爐澆注蠟液，并對(duì)澆出來的蠟液進(jìn)行罐裝等后續(xù)處理，就可解決上述問題。我所精心設(shè)計(jì)制造了真空制蠟生產(chǎn)線上的脫氣澆注爐設(shè)備。控制蠟液出量準(zhǔn)確，且故障率低，被推廣應(yīng)用于國內(nèi)制蠟生產(chǎn)線，并出口越南等國。

1、工作原理

　　加熱箱對(duì)石蠟板加熱到120℃，融化成液體，然后將蠟液注入真空脫氣澆注爐設(shè)備內(nèi)，添加顏料，香精，繼續(xù)對(duì)蠟液加熱，攪拌，抽真空，保真空，徹底去除氣泡后，澆注到保溫箱內(nèi)，用專用工具注入到已放好蠟芯的玻璃杯內(nèi)。再經(jīng)過表面烘干處理，冷卻后包裝完成果凍蠟燭制作。

2、真空脫氣爐設(shè)備構(gòu)成

　　真空脫氣爐主要分為加熱系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)，脫氣系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)，脫氣爐殼，罐蓋提升系統(tǒng)，香精罐及電控系統(tǒng)。

圖2 真空脫氣爐結(jié)構(gòu)簡圖

　　2.1、加熱系統(tǒng)

　　由電加熱管，導(dǎo)熱油泵，閥門等組成，加熱介子為導(dǎo)熱油。由于石蠟在110℃~120℃之間流動(dòng)性好，且不宜破壞石蠟材質(zhì)，為此設(shè)備選擇120℃作為加熱溫度，并保證溫度控制在±1℃之間。為保證測溫準(zhǔn)確性，需要設(shè)三個(gè)測溫點(diǎn)，測加熱介子溫度，(該加熱溫度作為主控溫度)，測蠟液內(nèi)部溫度，測蠟液上面溫度。為保證溫度的均勻性，采用導(dǎo)熱油加熱，并用熱油泵進(jìn)行循環(huán)。加熱介質(zhì)為虹橋牌320℃導(dǎo)熱油，添加量150kg。

　　2.2、攪拌系統(tǒng)

　　由攪拌錨，攪拌軸，動(dòng)密封等組成，現(xiàn)在制作的蠟混合液，需要色、香俱全，在蠟液中加入了不少混合材料，必須要攪拌均勻，制作出來的產(chǎn)品才能滿足要求。為此設(shè)計(jì)出了先進(jìn)的攪拌錨，經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，開始采用60r/min，后來增加到200r/min，攪拌2h 后達(dá)到攪拌均勻的要求。

　　2.3、脫氣系統(tǒng)

　　采用先進(jìn)的不銹鋼脫氣傘，輸料器，并經(jīng)過周密設(shè)計(jì)，計(jì)算，使脫氣效果更好，并且時(shí)間更短。本脫氣澆注爐與舊設(shè)備(包括進(jìn)口設(shè)備)不同之處在于增加了真空脫氣功能，這使得設(shè)備上升了一個(gè)檔次，彌補(bǔ)了以前進(jìn)口設(shè)備與國產(chǎn)設(shè)備的不足。以往的蠟生產(chǎn)線作出的產(chǎn)品明顯看出里面的氣泡等缺陷。經(jīng)過真空脫氣后，含少量氣泡，表面熱處理后，無氣泡等現(xiàn)象，達(dá)到用戶要求。

　　2.4、真空系統(tǒng)

　　用于實(shí)現(xiàn)真空脫氣，但由于蠟液飽和蒸氣壓低，真空泵會(huì)將蠟液蒸汽抽到泵里減少使用壽命，故必須設(shè)過濾器，增加真空泵的使用壽命。

　　2.5、脫氣爐殼制造主要用料及配件

　　罐體內(nèi)壁使用不銹鋼材質(zhì)，對(duì)蠟液無污染；管道使用無縫管焊接；設(shè)備管道與爐殼外包保溫材料、鎧甲。

　　2.6、罐蓋提升系統(tǒng)

　　由減速機(jī)，鋼絲繩，滑輪等組成，保證罐蓋上下可動(dòng)。

　　2.7、香精罐

　　為不銹鋼制成，作為儲(chǔ)存香精用。

　　2.8、電控制系統(tǒng)

　　選用品牌儀表，品牌變頻器等先進(jìn)的控制元件進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)脫氣澆注。

圖3 真空脫氣爐外形圖

　　自動(dòng)化包括：自動(dòng)開關(guān)罐蓋功能；自動(dòng)控溫加熱、設(shè)有超溫報(bào)警功能；真空度儀表顯示功能；原料與傳導(dǎo)液溫度顯示功能；可調(diào)速自動(dòng)機(jī)械攪拌功能；真空管道原料分離與過濾功能；有進(jìn)料、澆注與清洗接口功能；香精真空添加功能；真空儀型號(hào)：ZDR-I 型電阻真空計(jì)(儀表只用于真空度顯示)；溫控儀型號(hào)：(略)；原料溫控儀(儀表只用于顯示原料溫度)、傳導(dǎo)液溫控儀(儀表用于顯示與控制導(dǎo)熱介質(zhì)加熱溫度)；電控器件型號(hào)：主控PLC：擴(kuò)展單元(略)；原材料方面，蠟液前期，后期處理設(shè)備：由金王蠟燭廠提供，該廠受過國家領(lǐng)導(dǎo)人參觀，產(chǎn)品遍布國內(nèi)外，制蠟經(jīng)驗(yàn)豐富，制蠟配套設(shè)備齊全。

5、技術(shù)難題與解決辦法

　　5.1、真空管路及泵被凝固蠟液堵塞。

　　解決辦法：改進(jìn)電控及真空管路結(jié)構(gòu)。通過改進(jìn)PLC 程序，控制主抽閥在抽真空初期階段，間歇性開啟。一段時(shí)間后，常開主抽閥。具體間歇時(shí)間需要進(jìn)一步測試；同時(shí)改進(jìn)過濾器結(jié)構(gòu)，加大容積；在過濾器頂部吸氣，在過濾器上方1/5 處增加過濾網(wǎng)材料、中間部位進(jìn)氣(進(jìn)氣管沿過濾器內(nèi)壁切線方向，向下傾斜10°角進(jìn)入過濾器)。

　　5.2、實(shí)驗(yàn)中我們還發(fā)現(xiàn)，真空管路存有少量蠟液，在自動(dòng)進(jìn)料時(shí)，罐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，澆注不理想。蠟液換顏色時(shí)是否需要清洗，設(shè)備結(jié)構(gòu)上，兩側(cè)踏板平臺(tái)無防護(hù)圍欄，在平臺(tái)上不能從觀察窗觀看罐內(nèi)情況。解決辦法：繼續(xù)修改PLC 程序，增加一套預(yù)抽真空的功能， 間歇性開啟主抽閥。20min 后，自動(dòng)切換成常開啟主抽閥；同時(shí)調(diào)整過濾器吸氣與進(jìn)氣口方向，設(shè)置為過濾器上部排氣、底部進(jìn)氣。這樣需要將過濾器真空泵端調(diào)整到上端、主抽閥端調(diào)整到下端，再向下延長過濾器。進(jìn)一步改進(jìn)自動(dòng)進(jìn)料的裝置操作，使得在需要進(jìn)料時(shí)，開啟分壓放氣閥，以降低吸力，因?yàn)槲�力過大，罐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞真空管路設(shè)施。(培訓(xùn)操作者注意這部分操作!)由于脫氣澆注爐內(nèi)的蠟液最好往生產(chǎn)線上的模具里澆注，所以本系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)在于閥門的溫度是否與罐體溫度一致，經(jīng)過市場調(diào)研，選擇帶夾套加熱的閥門。實(shí)測該閥門閥體部分溫度滿足要求，而閥口部分溫度稍低，可用增加加熱棒與熱電偶解決。只要溫度一致，就能使石蠟液體流動(dòng)性良好，又不破壞材質(zhì)。在采用導(dǎo)熱油加熱過程時(shí)，設(shè)備方面需要考慮的問題也不少，因?yàn)槭芸臻g限制，閥門及泵部分需要螺紋連接，不適合導(dǎo)熱油密封。經(jīng)過技術(shù)人員與工人師傅努力，采用聚四氟乙烯端部密封，圓滿的解決了這一問題。澆注口只用于放出原料，不直接澆注產(chǎn)品；由于高溫時(shí)液體原料放出速度較快，無需清洗。改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)：在兩側(cè)平臺(tái)上增加圍欄；在平臺(tái)上增加一層腳踏板。

　　操作自動(dòng)化主要由電控系統(tǒng)及里面的PLC 完成，如下圖，電控面板上有操作按鈕，電控柜里面有PLC， 將手動(dòng)操作時(shí)總結(jié)出來的工藝曲線時(shí)間，轉(zhuǎn)化成程序輸入到PLC 里面。完成后，只要操作者一按按鈕，余下的動(dòng)作自動(dòng)完成，這樣只要一個(gè)操作者，便可以操作三臺(tái)設(shè)備。

圖5 電控操作面板

　　5.3、實(shí)驗(yàn)所遇到的技術(shù)難題還有，3 號(hào)脫氣澆注爐提升罐蓋時(shí)，電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)為動(dòng)力不足，無法驅(qū)動(dòng)吊件上升；機(jī)械開關(guān)罐蓋裝置的限位開關(guān)安裝效果不穩(wěn)定，特別是上限位；攪拌機(jī)中軸輸料器，提升原料效果不好，提升量極小；解決辦法：將罐蓋提升滑輪重新機(jī)械加工，保證運(yùn)轉(zhuǎn)間隙大，克服偏心阻力；調(diào)整上限位行程開關(guān)位置；將攪拌機(jī)中軸輸料器拆下，調(diào)整角度與間隙，使輸料器與外筒間隙均勻，重新裝上；拆真空泵，更換動(dòng)密封，而動(dòng)密封損壞的原因?yàn)橄憔�腐蝕作用太強(qiáng)，真空泵的密封材料應(yīng)全部換成氟橡膠；重新裝好后，真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

圖6 電控柜中的PLC 外形圖

圖7 設(shè)備總體外形圖

　　5.4、在操作中所遇技術(shù)問題，真空脫氣澆注爐安裝到生產(chǎn)線上后，配合不好。制造成本高。解決辦法：在澆注方面又增加了美國澆注保溫箱，完成后續(xù)澆注過程，產(chǎn)品達(dá)到要求。同時(shí)在制造上降低制造成本，發(fā)揮各廠優(yōu)勢，盡量使用原有生產(chǎn)線，縮短制造工期，同時(shí)，積極做申報(bào)專利工作，盡快占領(lǐng)市場。整套制蠟生產(chǎn)線除了有真空澆注設(shè)備，還需要配一臺(tái)加熱去表面氣泡裝置，如圖7，在真空脫氣爐下面：

　　在收集了相關(guān)的基礎(chǔ)資料的基礎(chǔ)上，通過對(duì)青島金王制蠟生產(chǎn)線中的真空脫氣澆注爐的設(shè)計(jì)制造，安裝調(diào)試，并多次改進(jìn)，制造出滿足用戶要求的設(shè)備，大大提高了生產(chǎn)效率，降低成本，可做到批量生產(chǎn)，并且生產(chǎn)線已遠(yuǎn)銷越南等國，受到用戶的好評(píng)。