CN101556183B - 局部称重式螺旋铰刀计量秤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及局部称重式螺旋绞刀计量秤，特征是：减速电机与螺旋铰刀联接，进料输送管与柔性管、称重管及出料管依次相联；螺旋铰刀贯穿在进料输送管、柔性管、称重管及出料管等五段管内；减速电机固定在基座上；荷重传感器放置在其下方的荷重传感器框架支座的限位调节螺钉上，荷重传感器框架支座的下端垂直焊接在基座上；速度传感器安装在减速电机的输出轴附近的外壳上。本发明只需一套驱动设备，控制方式较目前的螺旋绞刀计量秤简单；另外由于称量物料重量的组件长度很短，可以较精确的称量出每一瞬间通过称重组件的物料的重量，从而计量精度可以较目前的螺旋绞刀计量秤高，可广泛应用于电力、冶金、煤炭、化工、港口、建材、陶瓷、食品等行业。

Description

局部称重式螺旋铰刀计量秤

技术领域

本发明涉及局部称重式螺旋铰刀计量秤，具体地说是对各种粉末或小颗粒状的工业物料(如钢铁厂的矿粉、水泥厂的生料粉及水泥、化肥厂的化肥等)的流量(其单位是千克/分钟或吨/小时)进行连续动态计量(根据需要还可实现定量控制)的装置，尤其能对通过的各种粉末状的工业物料的瞬时流量进行较精确的计量的螺旋绞刀计量秤，可广泛应用于电力、冶金、煤炭、化工、港口、建材、陶瓷、食品等行业。

背景技术

当前，公知的螺旋绞刀计量秤是由螺旋绞刀输送机(由圆管、螺旋绞刀及驱动设备构成)、与输送机的进料口相连接的柔性进料管、与输送机的出料口相连接的柔性出料管、把螺旋绞刀计量秤秤体整体支撑(或悬挂)起来的支点(或弹性簧片)、承受螺旋绞刀计量秤秤体整体重量(含其内的物料)的荷重传感器、计量控制系统等部件组成。粉末状物料通过柔性进料管进入螺旋绞刀输送机，而后由荷重传感器称量出进入螺旋绞刀输送机内的物料的净重，经称量过的物料通过螺旋绞刀的旋转送至输送机的出料口。螺旋绞刀计量秤的计量原理是：当粉末状物料从螺旋绞刀计量秤的进料口进入螺旋绞刀计量秤管腔内的时候，安装于螺旋绞刀计量秤上的荷重传感器检测出螺旋绞刀计量秤管腔内的物料的重量并产生一个与之成正比的电压信号输入动态称重仪表；同时，由安装在螺旋绞刀上的速度传感器将与物料在螺旋绞刀计量秤内的移动速度成正比的电机主轴的转速信号输入动态称重仪表，两种信号经动态称重仪表处理，运算出瞬时流量。由于螺旋绞刀计量秤在每一时刻对其管腔内物料的称重是整体进行的，即螺旋绞刀计量秤上的荷重传感器在任一时刻称量出的重量值(通过去皮-除去螺旋绞刀计量秤秤体的重量)是这一时刻整条螺旋绞刀输送机管腔内所有物料的重量，而且从螺旋绞刀计量秤进料口进入螺旋绞刀计量秤管腔内的物料要经过一段时间才能被送出(而不是很快就被送出)，这即是说螺旋绞刀计量秤每一时刻称量出的物料的重量值并非这一时刻即将被送出的物料的重量，而是一种平均值。我们知道，在任一时刻整条螺旋绞刀输送机管腔内各处的物料分布不一定是均匀的，比如在某一时刻突然进入螺旋绞刀输送机管腔内的较大的一股物料流量即会造成这种物料分布的不均匀，而且这种在某一时刻螺旋绞刀输送机管腔内产生的物料分布的不均匀性由于螺旋绞刀输送机管腔较长而需要一段较长的时间才能消失，这样螺旋绞刀计量秤对其管腔内物料重量的称量就不能及时准确的反映出任一时刻物料重量在螺旋绞刀输送机某一小段管腔内的瞬间变化，从而影响螺旋绞刀计量秤对物料的重量的计量精度进而影响到每一时刻物料的流量的计量精度。而且螺旋绞刀计量秤秤体长度越长，这种影响越明显；而螺旋绞刀计量秤秤体长度过短则会由于粉末状物料的料流冲击而影响螺旋绞刀计量秤的计量精度。为提高螺旋绞刀计量秤的计量精度，目前大量采用的螺旋绞刀计量秤均由螺旋绞刀喂料机、螺旋绞刀计量秤两部分组成，即通过一条较长的螺旋绞刀喂料机送料以缓解粉末状物料料流冲击的影响，这样物料就会相对平稳的进入螺旋绞刀计量秤；为提高螺旋绞刀计量秤的计量精度，螺旋绞刀计量秤的秤体一般较短。由于螺旋绞刀计量秤的这种组合需要两条螺旋绞刀输送机，从而需要两套驱动设备及调速设备，制作成本较高，控制方式也较复杂，同时计量精度同样不是很高(一般在2％左右)。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种只需一套驱动设备，能对通过的各种粉末状的工业物料的瞬时流量进行较精确的计量的螺旋绞刀计量秤。

按照本发明提供的技术方案，局部称重式螺旋铰刀计量秤包括减速电机、螺旋铰刀、进料输送管、称重管、柔性管或柔性连接件或弹性胶圈、出料管、基座、荷重传感器及计量控制系统，特征是：减速电机与螺旋铰刀之间通过对轮联接，进料输送管、柔性管、称重管及出料管依次联接；螺旋铰刀贯穿在进料输送管、柔性管、称重管及出料管五段管内；减速电机固定在基座上；螺旋铰刀的两端通过轴承分别固定在进料输送管及出料管的两端；进料输送管及出料管的外壳焊接在支承架上并且确保同轴；进料口处于进料输送管的靠近减速电机一端的正上方；出料口处于出料管的远离称重管的一端的正下方；柔性管处于进料输送管与称重管之间，它们之间均通过法兰连接；柔性管处于称重管与出料管之间，它们之间均通过法兰连接；两个支承轴一端焊接在称重管上，另一端则与轴承的内圈之间进行过盈配合；轴承的外圈与轴承支承座顶端的圆孔之间通过过盈配合进行连接，与基座一体的紧固螺丝穿过轴承支承座的下端的长方形螺孔并加以固定；两个支承轴、轴承及轴承支承座构成称重管的一个支点；称重管放置在荷重传感器上，荷重传感器放置在其下方的荷重传感器框架支座的限位调节螺钉上，荷重传感器框架支座的下端垂直焊接在基座上；速度传感器的选型及安装方式与当前公知的螺旋铰刀的完全相同。

所述的称重管可以由两个半圆管组成，这两个半圆管通过法兰连接；所述的称重管的管径等于或大于进料输送管或出料管的管径。

所述的柔性管采用弹性较好的橡胶材料或超薄不锈钢波纹管制成；所述的柔性管的管径的最小值大于进料输送管及出料管的管径。

所述的称重管可以由一个与进料输送管及出料管一体的半圆管和另外一个通过柔性连接件与上述半圆管相连接的可以拆卸的半圆管构成。

所述的进料输送管及出料管一体的称重管段的半圆管，其管径与进料输送管及出料管完全相同，所述的称重管的可拆卸的半圆管的管径等于或大于进料输送管及出料管的管径。

所述的柔性连接件用弹性橡胶材料或不锈钢波纹板材制成。

所述的称重管可以是一段整圆管，其管径等于或大于进料输送管及出料管的管径。

所述的称重管与进料输送管之间通过嵌在借助法兰夹持在称重管上的过渡管上的弹性胶圈嵌槽及进料输送管上的弹性胶圈嵌槽内的弹性胶圈相连；所述的称重管与出料管之间通过嵌在借助法兰夹持在出料管上的过渡管上的弹性胶圈嵌槽及称重管上的弹性胶圈嵌槽内的弹性胶圈相连；所述的过渡管由两个半圆管通过法兰连接构成，而每个半圆管又有一大一小两个同轴的半圆管焊接加工而成。

所述的弹性胶圈可采用弹性的实心弹性圈、中空弹性圈、中空并充气的弹性圈、中间带弹簧支架的密封圈制成。

所述的称重管段内的这一段螺旋铰刀及其轴的表面粘贴或用螺丝固定一层成型的超高分子量聚乙烯UHMW-PE材料层。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明结构简单、紧凑，合理；该螺旋绞刀计量秤只需一套驱动设备，制作成本较目前的螺旋绞刀计量秤有较大的下降；由于只有一套驱动设备，控制方式较目前的螺旋绞刀计量秤简单；另外由于称量物料重量的组件(简称称重组件)长度很短，可以较精确的称量出每一瞬间通过称重组件的物料的重量，从而计量精度可以较目前的螺旋绞刀计量秤高。

附图说明

图1是本发明的第一个实施例的结构示意图。

图3是图1中称重管的主视图。

图4是图1中称重管的剖面侧视图。

图7是本发明的第二个实施例的结构示意图。

图8是图7中称重管的主视图。

图9是图7中称重管的剖面侧视图。

图10是动态称重仪表的控制方框原理图。

图11是简易同轴度校验尺示意图。

图12是本发明的第三个实施例的结构示意图。

图13是图12中过渡管的一半的俯视图。

图14是图12中过渡管的侧视图。

图15是图12中弹性胶圈的主视图。

图16是图12中称重管的主视图。

图17是图12中称重管的剖面侧视图。

图18是图12中称重管及进料输送管上弹性胶圈嵌槽的示意图。

图2是第一个实施例、第二个实施例及第三个实施例中的基座的结构示意图。

图5是第一个实施例、第二个实施例及第三个实施例中的轴承支承座的侧视图。

图6是第一个实施例、第二个实施例及第三个实施例中的荷重传感器框架支座的侧视图。

具体实施方式

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

图1～图18所示，包括：减速电机1、进料口2、螺旋绞刀3、进料输送管4、称重管5、支承轴6、柔性管7、出料管8、出料口9、轴承10、轴承支承座11、调节-限位螺钉12、荷重传感器13、荷重传感器框架支座14、基座15、速度传感器16、柔性连接件17、流量给定信号通道18、称重信号输入通道19、转速信号输入通道20、流量给定单元21、称重单元22、速度信号变送单元23、流量积算单元24、PID调节单元25、减速电机(变频器)速度控制单元26、累计量显示单元27、流量显示单元28、减速电机电源输出29、紧固螺丝30、螺孔31、支承架32、出料管段靠尺33、称重管段靠尺34、进料输送管段靠尺35、手柄36、弹性胶圈37、弹性胶圈嵌槽38、过渡管39。

图1所示，本发明采用减速电机1与螺旋铰刀3之间通过对轮进行硬连接；进料输送管4与柔性管7、称重管5及出料管8依次通过法兰进行连接；螺旋铰刀3贯穿在进料输送管4、柔性管7、称重管5及出料管8这五段管内；减速电机1通过其底座固定在基座15上；螺旋铰刀3的两端通过轴承分别固定在进料输送管4及出料管8的两端；进料输送管4及出料管8的外壳焊接在支承架32上并且确保同轴；进料口2处于进料输送管4的靠近减速电机1一端的正上方并通过焊接的方式与进料输送管4管壁上的一个圆孔(或方孔)连接；出料口9处于出料管8的远离柔性管7的一端的正下方并通过焊接的方式与出料管8管壁上的一个圆孔(或方孔)连接；进料输送管4与称重管5之间通过柔性管7连接；称重管5与出料管8之间通过柔性管7连接；柔性管7与进料输送管4、称重管5及出料管8之间均通过法兰连接；两个支承轴6用钢棒经精加工制作，一头焊接在称重管5靠近出料管8一端并且垂直方向靠近水平中心线的管壁的对称的两侧，另一头则与轴承10的内圈之间进行过盈配合；轴承10的外圈与轴承支承座11顶端的圆孔之间通过过盈配合进行连接，与基座15一体的紧固螺丝30穿在轴承支承座11的下端的长方形螺孔31上并加以固定(参见图2)；支承轴6、轴承10及轴承支承座11构成称重管5的一个支点，称重管5的另一端放置在荷重传感器13上，荷重传感器13则放置在其下方的荷重传感器框架支座14的三个调节-限位螺钉12上，可通过对荷重传感器框架支座14上的荷重传感器13下部的三个调节-限位调节螺钉12的调节实现对荷重传感器13的竖直方向的位置的微调，以实现对称重管5的水平度的微调，荷重传感器框架支座14的下端垂直焊接在基座15上；安装调试时可以通过使用简易同轴度校验尺(见图11)确保进料输送管4、称重管5与出料管8的同轴；简易同轴度校验尺采用整块平整的不锈钢钢板冲压制作，制作时出料管段靠尺33、称重管段靠尺34及进料输送管段靠尺35的底部必须在同一条直线上；柔性管7可用橡胶材料或超薄不锈钢波纹管制作，确保其具有更好的柔软及弹性性能，在实际使用时应定期拆开称重管5检查柔性管7是否保持柔软及弹性性能；进料输送管4及出料管8的管径完全相同，称重管5的管径可以等于或大于进料输送管4及出料管8的直径，螺旋铰刀3处于称重管5这一段内的叶片的直径也相应的等于或大于其处于进料输送管4及出料管8段内的叶片的直径；螺旋铰刀3的叶片与进料输送管4、称重管5或出料管8管壁之间的间隙应符合规定；轴承10应尽可能选用小尺寸的全密封轴承，以确保其长期转动灵活并且不进灰尘；轴承支承座11用较厚的钢板制作，确保其长期不变形；支承架32用角钢及槽钢焊接而成；称重管5及螺旋铰刀3在此段管内的铰刀叶片须精加工，以确保铰刀叶片与称重管5的管壁之间的间隙很小；螺旋铰刀3处于称重管5管内的这一段的绞刀叶片及轴的表面粘贴(或用螺丝固定)成型的超高分子量聚乙烯UHMW-PE板材，以减少(乃至消除)物料在称重管5管内的这一段的绞刀叶片及轴的表面的粘附。

计量控制系统是与本发明配套的组成部分，速度传感器16安装在减速电机1的输出轴附近的外壳上，其可动部件与减速电机1的输出轴之间紧密接触，使得减速电机1的输出轴的旋转运动可以完全传递到速度传感器16上。如图13所示，荷重传感器13的电信号及速度传感器16的电信号分别送入动态称重仪表的称重信号输入通道19及转速信号输入通道20，两种信号分别经称重单元22及速度信号变送单元23处理后送入流量积算单元24，经流量积算单元24运算出的瞬时流量信号分别送入累计量显示单元27及流量显示单元28分别对在一定时间内通过称重管5的物料累计量及瞬时流量进行显示。对于要求对物料进行定量控制的情况，动态称重仪表中还增加了流量给定信号通道18、流量给定单元21、PID调节单元25及减速电机(变频器)速度控制单元26、减速电机电源输出29等以实现对减速电机1的速度的调节最终实现对物料流量的定量控制。动态称重仪表可选用动态计量秤生产厂家生产的现成的仪表或可用具有单元功能的仪表组合而成或用PLC可编程序控制器进行编程组态等方式实现。

在图1所示的第一个实施例中，称重管5为两个半圆管，这两个半圆管通过法兰连接，以便于拆卸及安装。

在图7所示的第二个实施例中，称重管5由一个与进料输送管4及出料管8一体的半圆管(其管径与进料输送管4及出料管8完全相同)和另外一个通过柔性连接件17相连接的可以拆卸的半圆管构成，可拆卸的半圆管的管径等于或大于进料输送管4及出料管8的管径。

在图12所示的第三个实施例中，称重管可以为一段整圆管，称重管与进料输送管之间通过嵌在借助法兰夹持在称重管上的过渡管上的弹性胶圈嵌槽及进料输送管上的弹性胶圈嵌槽内的弹性胶圈相连；称重管与出料管之间通过嵌在借助法兰夹持在称重管上的过渡管上的弹性胶圈嵌槽及称重管上的弹性胶圈嵌槽内的弹性胶圈相连；过渡管由两个半圆管通过法兰连接构成，而每个半圆管又有一大一小两个同轴的半圆管焊接加工而成；弹性胶圈可采用弹性非常好的实心弹性圈、中空弹性圈、中空并充气的弹性圈、中间带弹簧支架的密封圈等。

本发明的结构及工作原理：本发明把整条螺旋绞刀输送机的圆管外壳分成三段即进料输送管、称重管及出料管，称重管与进料输送管及出料管之间均通过柔性管相连接；通过螺旋绞刀输送机的物料被依次从进料输送管方向送往称重管及出料管方向，这三段圆管被一条螺旋绞刀所贯穿并通过一套驱动设备驱动。在制作时应确保进料输送管与出料管管径完全相同、两段管件同轴并被固定在同一基座上；进料输送管连接螺旋绞刀计量秤的进料口，长度最长，必要时在这一段圆管上可以采用变螺距、溢流等稳流等技术对其内的粉末状物料的料流冲击起稳流缓冲作用。柔性管可采用柔软的橡胶管或超薄不锈钢波纹管制作，其长度大约在15cm-25cm之间，其管径的最小值应大于称重管的管径，主要目的是确保螺旋绞刀计量秤在运行过程中能够始终有一薄层物料覆盖在柔性管内壁表面，从而尽可能减少乃至消除物料对柔性管管壁的摩擦，延长这些管件的使用寿命。称重管用于称量被螺旋绞刀送入的物料的重量，可以采用一段整圆管或两个活动半圆管或一个固定半圆管加一个活动半圆管的形式，其长度很短(以提高对通过的物料的瞬时重量的称量精度)，管径等于(也可大于)进料输送管及出料管的管径，相应的此段管内的绞刀叶片直径也等于(或大于)进料输送管及出料管内的绞刀叶片的直径。安装调试时可以使用简易同轴度校验尺以确保进料输送管、称重管及出料管这三段管件完全同轴；在称重管靠近进料输送管一端的荷重传感器框架支座上固定一荷重传感器，用于称量通过的物料的重量，在称重管上靠近出料管一端的正下方设置一个支承座(相当于支点)，支承座可采用簧片支承座或轴承支承座(本实新型采用轴承支承座)，用于点支承称重管靠近出料管的一端；在荷重传感器框架支座的上方及左、右对称位置及传感器的下方均设置限位调节螺栓，另外在轴承支承座的下部有一长方形螺孔及紧固螺丝，主要在安装调试时起调节进料输送管、称重管及出料管之间的同轴度及限位的作用，一旦调整好输送管、称重管及出料管之间的同轴度，即把荷重传感器框架支座的上方及左、右对称位置的限位调节螺钉回调约1mm-1.5mm，使其仅仅起限制称重管的上、下及左、右位置变化的作用，另外把轴承支承座下部的紧固螺丝加以紧固；为消除称重管内的物料粘附在这一段圆管所在的螺旋绞刀输送机的绞刀叶片的表面而对称重产生的影响，可以在这一段圆管所在的螺旋绞刀输送机的绞刀叶片及轴的表面粘贴(或用螺丝固定)成型的超高分子量聚乙烯UHMW-PE板材，以减少物料在称重管管内的这一段的绞刀叶片及轴的表面的粘附，进一步提高本发明的计量精度；称重管及其称重及限位调节附件统称称重组件。出料管与螺旋绞刀输送机的出料口相连，长度也应做的较短，使得称重显示仪的显示量应尽可能的接近出料管送出的物料的量。当物料处于进料输送管及出料管管内时，物料的重量不能被荷重传感器所感知，物料只有被送达称重管内时其重量才能够被固定在其下方的荷重传感器所感知，并称量出所通过的物料的重量(经过除去称量管的自重-去皮)同时产生一个与之成正比的电压信号输入动态称重仪表；另外，由安装于螺旋绞刀上的速度传感器将与物料在螺旋绞刀计量秤内的移动速度成正比的电机主轴的转速信号输入动态称重仪表，两种信号经动态称重仪表处理，计算出通过称重管的物料的瞬时流量及在一定时间内通过称重管的物料累计量。由于称重管的长度较短，物料在很短的时间内就能通过，因此当通过称重管的物料的重量发生微小的变化时也能够被荷重传感器所称量；另外，由于称重管的重量较整条螺旋绞刀输送机的重量轻很多，相应的荷重传感器的量程范围也要小得多，因此相应的荷重传感器对通过称重管的物料的重量称量的精度较目前的螺旋绞刀计量秤高，从而对通过的物料的流量的计量的精度同样较高。由于只有一套驱动设备及一条螺旋绞刀输送机，因此制作成本相对较低，控制方式也较简单。

Claims (5)

1.一种局部称重式螺旋铰刀计量秤，包括减速电机(1)、螺旋铰刀(3)、进料输送管(4)、称重管(5)、第一柔性管、第二柔性管、出料管(8)、基座(15)、荷重传感器(13)及计量控制系统，特征是：减速电机(1)与螺旋铰刀(3)之间通过对轮联接，进料输送管(4)、第一柔性管、称重管(5)、第二柔性管及出料管(8)依次联接；螺旋铰刀(3)贯穿在进料输送管(4)、第一柔性管、称重管(5)、第二柔性管及出料管(8)五段管内；减速电机(1)固定在基座(15)上；螺旋铰刀(3)的两端通过第一轴承分别固定在进料输送管(4)及出料管(8)的两端；进料输送管(4)及出料管(8)的外壳焊接在支承架(32)上并且确保同轴；进料口(2)处于进料输送管(4)的靠近减速电机(1)一端的正上方；出料口(9)处于出料管(8)的远离称重管(5)的一端的正下方；第一柔性管处于进料输送管(4)与称重管(5)之间，它们之间均通过法兰连接；第二柔性管处于称重管(5)与出料管(8)之间，它们之间均通过法兰连接；两个支承轴(6)一端焊接在称重管(5)上，另一端则与第二轴承(10)的内圈之间进行过盈配合；第二轴承(10)的外圈与轴承支承座(11)顶端的圆孔之间通过过盈配合进行连接，与基座(15)一体的紧固螺丝(30)穿过轴承支承座(11)的下端的长方形螺孔(31)并加以固定；两个支承轴(6)、第二轴承(10)及轴承支承座(11)构成称重管(5)的一个支点；称重管(5)放置在荷重传感器(13)上，荷重传感器(13)放置在其下方的荷重传感器框架支座(14)的限位调节螺钉(12)上，荷重传感器框架支座(14)的下端垂直焊接在基座(15)上。

2.根据权利要求1所述的一种局部称重式螺旋铰刀计量秤，其特征在于所述的称重管(5)由两个半圆管组成，这两个半圆管通过法兰连接；所述的称重管(5)的管径等于或大于进料输送管(4)或出料管(8)的管径。

3.根据权利要求1所述的一种局部称重式螺旋铰刀计量秤，其特征在于所述的柔性管(7)采用弹性较好的橡胶材料或超薄不锈钢波纹管制成；所述的柔性管(7)的管径的最小值大于进料输送管(4)及出料管(8)的管径。

4.根据权利要求1所述的一种局部称重式螺旋铰刀计量秤，其特征在于所述的称重管(5)是一段整圆管，其管径等于或大于进料输送管(4)及出料管(8)的管径。

5.根据权利要求1所述的一种局部称重式螺旋铰刀计量秤，其特征在于所述的称重管(5)段内的这一段螺旋铰刀(3)及其轴的表面粘贴或用螺丝固定一层成型的超高分子量聚乙烯材料层。

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