CN101780886A - 转盘式定量出料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转盘式定量出料装置，它包括贮料仓，其特征在于：所述贮料仓为上圆下锥的筒体，在下锥筒体的下边固定连接有底边呈锯齿状的出料管，在该出料管的外侧固定有外面设有螺纹的仓底法兰盘；还包括：通过设在所述贮料仓外侧的支点支承使贮料仓转动的气缸；通过螺纹与所述仓底法兰盘螺纹连接，包括三爪转盘座、设在转盘座中间的转盘和转轴筒的转盘总成；设在所述转盘总成下方，上圆下锥筒体的集料罐；设在所述集料罐内的中上部驱动主机；设在所述集料罐内的中上部的重量秤。该装置结构简单，出料稳定、易于使用和清理。对微量原料能顺利、精确、快速和自动定量出料。适用于粉末、颗粒微量原料种类多、称量精度高的配料生产要求。

Description

转盘式定量出料装置

技术领域

本发明涉及一种输送装置，尤其是粉末、颗粒物的定量出送料装置。

背景技术

在饲料行业的生产中，把原料加工成为饲料产品，一般需经五个基本生产工序，即：原料粉碎→粉末、矿物质和药物原料配料→混合→制粒→包装→成品。因矿物质、药物生产过程用量少，种类多，其配料过程一般称为微量配料。以下相同简称——微量配料。

中国饲料工业经过近20年的发展，生产规模和产量已有巨大变化。据“中国饲料工业信息网”的公报数据，到2008年，饲料年总产量超1亿吨，各类饲料生产厂总数达15000家。  但在众多的饲料生产厂家中，绝大多数的“微量配料”生产工序，目前仍基本由人工完成。由于人工微量配料存在耗费人工多、称重误差大等缺陷，且容易发生配错料等质量问题，所以自然成为饲料生产工艺的瓶颈，也是当前国内、外饲料行业当前待以解决的一大技术难题。

微量配料自动化难点及其原因：

饲料生产是按批次方式进行的，每生产一个批次产品，所需配比的微量原料具有种类多、用量悬殊、物化性能差异大，其差异性主要表现在以下三方面：

1)品种差异：少则几种，多则几十种；

2)重量差异：每一种物料用量：0.01～50kg不等；

3)物化性差异(均为粉末状)：

流动性：休止角5°～80°；

容重：300～2000kg/立方米；

细度：40～250目；

吸湿性：环境湿度≥70％，原料如与空气接触，短时间易吸潮，其流动性变差，易产生结团现象。

因此，要实现配料自动化且满足生产工艺要求，所使用的出料配料装置必须具备以下基本特性：

1)能从贮料容器内顺利取出物料；

2)能适应出料量范围大：0.01～25kg，且速度快要求；

3)出料量精度高：0.001～0.005kg(分度值)；

4)出料设备使用方便，清理简单；

5)每种原料应有独立的出料装置，防止贮存原料互相混染。

以上5个基本要求是从生产实践总结得出的结论。目前现有各种类的自动配料装置，由于未能同时具备“顺利出料、精确出料、出料速度快”的特性，故在国内饲料生产中少有投入实际使用。

目前已有的各类自动配料装置或系统的出料方式有：“料戽翻转”、“振动出料”、“螺旋出料式”等几种。其中以螺旋式出料式类型为多见，现以“螺旋式出料”装置(图1)为例，分析其性能缺陷如下：

1、出料速度与精度不能兼顾：若螺旋直径大，则出料速度快但精度不高；反之，螺径小，出料截面积也小，出料精度高而速度不快。

2、适应物料性差：用螺旋装置作出料时，对流动性好的粉料，如矿物质类的磷酸氢钙等，物料易通过螺旋浆叶泄出料口；反之，若流动性差的物料，如含淀粉药物类、乳粉类等易产生容器内结料拱而不能排料；或原料因受螺旋挤压而出现团块或粘附在浆叶上。

3、使用不方便：若因贮料时间长，容器底部易出现结料拱、或浆叶粘料引起出料不正常时，因螺旋结构复杂，使用中不易清理浆叶及装置内部残料；

4、动力装置多：每一种贮料容器至少需配置一套螺旋出料机构，设备成本高。若生产所需原料种类30～100个，则需一物配置一机，结果使设备复杂、造价昂贵。

原配有螺旋式配料系统(专用于微量配料)的饲料加工企业，经使用后现大多已停用或拆除。说明上述螺旋式出料机构存在的缺陷，确难以保障设备在使用中做到稳定可靠出料，甚至造成生产中断。其它已产品化的出料装置(系统)也存在相类似的问题，故同样不适用于饲料生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种转盘式定量出料装置，对微量原料能顺利、精确、快速和自动定量出料，适用于粉末、颗粒微量原料种类多、称重量悬殊、称量精度高的要求，且结构简单，出料稳定、易于使用和清理。

本发明的技术技案为：

一种转盘式定量出料装置，它包括贮料仓，其特征在于：

所述贮料仓为上圆下锥的筒体，在下锥筒体内底部的中间设有侧面上开有补料孔的顺料筒，在下锥筒体的下边固定连接有底面为锯齿边的出料管，在该出料管的外侧固定有外侧面设有螺纹的仓底法兰盘；

还包括

通过设在所述贮料仓外侧上下间隔的支点支承和使贮料仓转动的料仓转动气缸；

通过螺纹与所述仓底法兰盘外侧螺纹连接，包括三爪转盘座、设在转盘座中间的转盘、转盘下面的转轴筒及其轴销的转盘总成，其中，转盘和转轴筒在控制下可快慢转动并上下移动，从出料管下边与转盘上面之间将贮料仓中的物料排出；

设在所述转盘总成下方，上圆下锥筒体的集料罐，该集料罐通过外侧的支点与可使集料罐上升或下降气缸联接；

设在所述集料罐的内上部，通过转轴与所述转盘总成转轴筒套接，并在控制下可使转轴上、下移动和快慢旋转的驱动主机；

设在所述集料罐的内上部和驱动主机的外侧，包括秤盖、秤身、秤盘、二个重量传感器和三个气缸的重量秤，其中，秤身的外两侧支点分别通过一个重量传感器与所述的集料罐上面联接，秤身外侧等距的三支点分别通过一个气缸的伸缩杆与秤盘的底连接，秤盖设有可伸入所述转盘总成的透孔并盖在秤身的上面，秤身内侧接受从出料管和转盘总成之间排出落下的物料。

以上结构的转盘式定量出料装置能通过集料罐上升或下降气缸将集料罐上升，使集料罐中的驱动主机转轴与连接在贮料仓底部的转盘总成的转轴筒联接，控制驱动转动并下降，贮料仓中的粉末、颗粒原料——以下称物料，通过贮料仓底部的顺料筒和出料管，以及出料管下边与转盘总成转盘上面的间距排出物料，并落入到下方集料罐上面的重量秤秤盘上，重量秤对落入的物料进行秤量后，若量还不够侧继续转动转盘和增大出料管下边与转盘之间的间距出料，直到量够为止。从重量秤得知所取的物料量够后，先通过控制主机转轴上升，将转盘压贴至出料管底面，对所述仓体内物料封堵后，再通过控制集料罐上升或下降气缸将集料罐下降，转盘总成的转轴筒与驱动主机转轴分离，即上贮料仓与下集料罐分离。集料罐取得一种物料后可以同样的方式在其它的贮料仓取得另一种物料，直到取完所有需要的物料为止。本转盘式定量出料装置具有以下优点：

(1)能适应不同种类、不同特性的粉末原料，出料顺畅；

(2)配料量范围广0～15kg/每称；

(3)可实现出料速度快、精度高：误差±0.001～0.005kg要求；

(4)出料装置结构简单、使用方便、维护便捷；

(5)装置破拱原理简单且有防物料结团块功能；

(6)出料过程对原料小团块有破碎作用；

(7)配料过程人员不接触物料；

(8)贮存仓对原料具有贮存、密封作用，可增加干燥功能；

(9)一套包括集料罐和重量秤的可移动称重控制总成，能配合多个贮料仓和转盘总成完成多种物料出料称重，且出料过程无物料交叉污染。

附图说明

图1是现有螺旋式出料装置的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2中贮料仓1 5的结构示意图。

图4是图2中转盘总成1 7的结构示意图。

图5是图2中贮料仓1 5的下端和转盘总成17与重量秤的秤盖18和秤身19，以及驱动主机结合的结构示意图。

图6是驱动主机41转轴42的结构示意图。

图7是图2中集料罐23及其中重量秤的结构示意图。

图8是图2中的贮料仓1 5作转动后的结构示意图。

图9是本发明的控制原理方框图。

图10是本发明所组成的自动配料系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步说明。

图1所示，是现有螺旋式出料装置的结构示意图。从图中可知，原料仓1中的粉末、颗粒微量原料2通过电动机3带动螺旋转轴4转动，将原料2从出料口5排出。出料速度与精度不能兼顾，适应物料性差和使用不方便。

图2所示，是本发明的结构示意图。从图中可看出，它包括上、下两部分，上部分包括上圆筒14下锥筒16构成的贮料仓15、转盘总成17、贮料仓摆动气缸7和料仓支架6；下部分包括上圆筒22下锥筒26构成的集料罐23、重量秤的秤盖18、秤身19、重量传感器21和支承集料罐23的气缸25；上、下两部分的间隔距离为H。其中，贮料仓15的上面设有进气孔11和排气孔12，还设有进料孔及其上盖13。在贮料仓15的前后两侧设有上、下间隔的转动点10和支承点9，摆动气缸7通过其伸缩杆8可转动贮料仓15成如图8所示约水平的角度，该图8是图2中的贮料仓15作转动后的结构示意图。图8中贮料仓15的中心线与垂直线成≥71度角，摆动气缸7还可对贮料仓15进行连续摆动，使仓中的物料进行破拱、补料或干燥摆动。集贮罐23是上圆下锥筒的容器，下锥筒26的下面设有带阀门的排料口27。集贮罐23由两侧中部的罐支承杆24和罐气缸25支承固定，两侧的罐气缸25可将集贮罐23升高、降低或复位。在集贮罐23上部分的中间设有重量秤的秤盖18和秤身19，其中，秤身19的两侧通过支承块20和重量传感器21与集贮罐23的上面连接。

图3所示，是图2中贮料仓1 5的结构示意图。从图中的局部剖视可知，在贮料仓15下锥筒16的内下端中间，通过等距的三块侧板31固定顺料筒33，该顺料筒33的侧面设有一个长方形补料孔32。下锥筒16的下边固定连接着出料管30，出料管30的下边为锯齿边28，外侧中间固定连接有外侧面为螺纹的出料法兰盘29，用于与转盘总成17的连接。

图4所示，是图2中转盘总成17的结构示意图。转盘总成17由三爪架和上下圆环构成一个整体的转盘座38、转盘37和恢位弹簧39构成。其中，转盘座38上圆环的内侧设有螺纹，与出料法兰盘29的外螺纹对应相互连接；转盘37的下面垂直固定有带轴销的转轴筒34，转轴筒34的下端套在转盘座38下圆环内，弹簧39套在转轴筒34的外面。转盘37为圆盘状，盘面上有一同心沟槽35，该沟槽35的直径和宽度大于与出料管30，可容出料管30的下锯齿边28插入；转盘37面上设有凸出盘面的三个等距园弧状叶片36，用于在转盘转动时将物料向外拨甩出转盘。

图5所示，是图2中贮料仓15的下端和转盘总成17与重量秤的秤盖18和秤身19，以及驱动主机41结合的结构示意图。该图5是控制集贮罐23两侧的罐气缸25使集贮罐23升高后，上下两部分结合时接口的结构，此时上下两部分的距离H为负值。从其剖视的结构示意图中可看到，贮料仓15下端的出料法兰盘29外螺纹与转盘总成17转盘座38上圆环的内侧螺纹连接，出料管30的下锯齿边28插入到转盘37上面的沟槽35中，驱动主机41的转轴42向上插入转盘37下的转轴筒34中；驱动主机41的外面是秤盘40，两者之间设有密封结构，图中没画出，防止物料落入其间；秤盖1 8的上面设有能伸入转盘总成17的透孔，上下两部分结合时的接口处于秤盖1 8和秤身19的内侧。转轴筒34的上端设有与轴心垂直的轴销43，与转轴筒34和轴销43联接的驱动主机转轴42结构见图6所示，图6是驱动主机转轴的结构示意图。在图6中可知，转轴42的上端有一个“L”型的插槽44，与转轴筒34和轴销43联接后可带动转盘37转动和向上或下移动。若转盘37下移动侧增大料管30下锯齿边28与转盘37沟槽35的距离，加大贮料仓15中物料的排出量；反之，减少或关闭排料。

图7所示，是图2中集料罐23及其中重量秤的结构示意图。从该剖视图中可知，重量秤——电子秤设在集料罐23圆筒22的上部分中间，由秤盖18、秤身19、秤盘40、二个重量传感器21，三个秤气缸51组成。其中，秤身19为圆筒状壳体，秤身19的上端突伸出集料罐23圆筒22的上面，其外侧下端匀布有三个支座50，每个支座下面固定一个气缸51；秤盖18是半圆球壳状，盖在秤身19的上面，其作用是对甩离转盘37的物料起到阻挡和向下导入秤盘40的作用。秤盘40上是圆筒下是圆锥盘48的壳体，并由三块间隔均等的加强板49焊接固定而成，套在驱动主机41的外侧及秤身19的内侧。秤盘40的下边由与秤身固定连接的三个气缸51的伸缩杆52下端悬挂定位。气缸51伸缩杆52的伸、缩可带动秤盘40作升、降移动：上升时，秤盘圆锥盘48与秤身19下沿内周边紧贴，秤盘40与秤身19的内空形成贮料室，可容纳从转盘37甩出的物料，且能通过秤身19上端外两侧的重量传感器21进行称重；当需排卸秤盘40上的物料时，通过降下气缸伸缩杆52使秤盘40下降，秤盘圆锥盘48与秤身19的内下边分离产生间距，物料从间距中卸出并落入到集贮罐23内。集贮罐23的中部有一根贯穿容器圆心，两端与罐内侧固定连接的支承管45，支承着驱动主机41。集贮罐23的底部设有排料口27，排料口27上装有阀门46，需排出罐内物料时，可开启阀门46进行排料。

上述设置的重量秤——电子秤每次最大称量为15kg，称量精度的分度值可设定为0.001或0.005kg，如物料称重量≥15kg，则需多次称量。以上所用的气缸7、25和51也可用液压油缸来替换，两者的结构原理基本相同。

图9所示，是本发明的控制原理方框图。以下通过实施例来说明其控制原理：

1.物料的添加：打开贮料仓15的上盖13，向贮料仓15投入任一种适量的粉状物料。

2.物料贮存：在不出料的情况下，由于贮料仓15的底部联接有转盘总成17，出料管30的下锯齿边28插入到转盘37上面的沟槽35中，对贮料仓15的出料管30起封堵作用，故贮料仓15内的物料不能泄出仓体，实现对仓内物料的密封作用。

3.定量出料：

第一步：接通各控制装置的电、气源，当需将贮料仓15内物料排出时，操作重量设定界面，设定出料重量。位于贮料仓15下方的集贮罐23在CPU单元的控制下，集贮罐气缸25将集贮罐23向上推升后，使驱动主机41的转轴42插入转盘37下的转轴筒34中，实现上下两部分对接。

第二步：少量出料。转轴42插入转盘37下面的转轴筒34内，并自动扣紧。转盘37被主机的转轴42开始向下牵拉并压缩弹簧39，当转盘37的沟槽35与出料管30的下锯齿边28有间隙时，控制主机41转轴42开始旋转，当间隙增大到可通过物料时，贮料仓15中的物料通过顺料筒33落到转盘37上面，并被凸出盘面的园弧状叶片36甩离盘面，离心速度大时，物料碰到秤盖18和秤身19的内面落入下方的秤盘40上，经称重后，即可出料。

第三步：快速出料。若出料量远少于设定的重量值，则CPU指令主机逐步增大出料间隙，即再下拉转盘37，且转盘37不停转动，贮料仓15中的物料通过顺料筒33经出料管30落到转盘37面上并随盘作圆周运动，在离心力作用下，贮料仓15中的物料不断被快速排入下方的秤盘40上进行称重，落到集贮罐23中。重量秤对落到秤盘40上在物料通过重量传感器21进行称量，并在显示器上显出重量的数值。

第四步：精确出料。当秤盘40上的物料重量接近设定值80～95％时，控制主机41转轴42对转盘37快速向上推压，使出料的间隙快速减小，出料速度随之减慢。在转盘37旋转中，当出料管30的下锯齿边28在开始插入到转盘沟槽35时，锯齿边28对槽35中积料起清除作用，同时其主要作用是限制物料只能从锯齿中少量甩出，锯齿边28与槽底的间隙越小，出料速率越低，落入秤上的添加量越少；当秤盘40内料量达到重量设定值后，控制转盘37停止转动，转盘37复位，精确出料过程完成。此时，秤盘内：物料重量＝设定重量+误差值，误差值≤±0.005kg。物料重量的数值在重量显示屏上显示。

第五步：主机转轴42与转盘转轴筒34脱离。控制主机转轴42反转且下降，转轴筒34的轴销43与主机转轴42上“L”型的插槽44脱扣而复位。

第六步：集贮罐23下降复位。控制气缸25使集贮罐23下降，本装置的上、下两部份分离，恢复到初始状态。

上述整个出料过程，均由图9中所述CPU控制单元按程序发出动作指令，驱动主机41按指令控制转盘37转动、升或降移动。而电子秤显示秤内物料的重量值并将其转为电信号反馈到CPU控制器，经CPU高速运算，计算出转盘37每旋转一个角度单位所对应的瞬时出料量，使主机转速、升降动作协调运行，出料量逐渐接近设定值，最终实现精确出料达到预设重量的要求。若称盘40内物料＞重量设定值要求，CPU则发出报错信号，等待人工纠正重量误差。由于电子称精度所限，若一种物料的设定重量值＞15 kg，则本装置用2次以上的称重操作来完成定量出料要求。

上述的出料过程中，当出料间隙最大时，贮料仓15内物料应能自由排出，排料速度应能接近物料自由散落下降速度，故具有出料速度快特点。

4.从重量秤卸出物料

转盘37从贮料仓15定量排出的物料落入到重量秤的称盘40内，经称重符合设定值要求后，秤气缸51执行程序自动将将伸缩杆52伸长，使称盘40向下降与秤身19脱离并产生缝隙，称盘40上的物料通过此缝隙卸入到集贮罐23内；秤气缸伸缩杆52收缩使称盘40上升复位；此动作反复3次，将称盘内物料振动排净入到集贮罐23内。

若对微量物料进行取样，可在秤身19与秤盖18之间另加入一个环凹状的取样盘(未画出)，在图5的状态下，控制转盘37转动，使被称重的物料直接落入取样盘内，方便取出。

5.从集贮罐排料：打开阀门46将罐内物料排出。至此，对一种物料的“定量出料”自动称量过程全部完成。当然，也可完成多种物料的定量收集后，再从集贮罐23排出全部物料。

本装置解决贮料仓内物料发生起拱、断料方式

贮料仓15顺料筒33对物料的阻力小，筒内0～3kg的物料至少可顺利排至出料管30。如顺料筒33中的物料部分排出或排空后，贮料仓1 5内物料自动跌落入顺料筒或通过长方形补料孔32自行向顺料筒33内补料；如补料不能自由完成，即物料流动性差或仓内发生原料起拱，出料中断时，电子控制系统CPU单元则自动指令主机41的转轴42与转盘轴筒34脱扣并下降分离。然后指令贮料仓摆动气缸7通过其伸缩杆8作伸、缩动作，使整个贮料仓15绕其支承点9作近90°幅度的上下摇摆3次，如图8所示，使仓内物料被摇散或破除料拱，可向顺料筒33中补料。然后，控制系统CPU单元继续运行被中断出料程序，直至满足定量出料要求。

对流动性极差，休止角≥70°的特殊物料，可在贮料仓15内去除顺料筒33和三块侧板31，并增加机械搅拌式破拱装置，使仓内物料排到出料管30的位置落入转盘37上，达到顺利出料的目的。

对贮料仓内物料的干燥方式

对投入贮料仓15原料若水份过多时，可通过贮料仓15上面的进气孔11通入干燥空气，从排气孔12排出湿气，并设定程序，由CPU指令气缸7定时作伸拉动作，使贮料仓15内保持有规律的上下摇摆，防止原料结块、结团。仓体内物料在重复摇散和干燥空气作用下，逐步减少原料水分含量，实现对仓内物料的干燥功能，增大其流动性。贮料仓15的结构，应可适用于各种物性各异的原料的出料，不同仓容，可贮存不同量级的物料。

由本转盘式定量出料装置所组成的自动微量配料系统

由一组数量不限、容积20～200升贮料仓15a、15b、15c、15d……15n按单列、多列直线或圆周型排列，与包括1个集贮罐23及其内的重量秤为一套可移动的称重控制总成配合，也可采用多套称重控制总成配合，成为不同类型的自动微量配料系统。该系统如图10所示，是本发明所组成的自动配料系统示意图，这是其中之一的直线型布置料仓方式的自动微量配料系统。该自动微量配料系统的包括一集贮罐23的称重控制总成，对贮在贮料仓15a、15b、15c、15d……15n内不同的物料，按控制程序，依配方称取不同的重量，收集完后再一起排放和处理。具有出料快、出料精度高，适应性广的特点，适用于饲料和医药配制的实际生产，满足“自动微量配料”要求。

Claims (3)

1.一种转盘式定量出料装置，它包括贮料仓，其特征在于：

所述贮料仓(15)为上圆(14)下锥(16)的筒体，在下锥(16)筒体内底部的中间设有侧面上开有补料孔(32)的顺料筒(33)，在下锥(16)筒体的下边固定连接有底面为锯齿边(28)的出料管(30)，在该出料管(30)的外侧固定有外面设有螺纹的仓底法兰盘(29)；

还包括

通过设在所述贮料仓(15)外侧上下间隔的支点支承(9)和转动点(10)使贮料仓转动的气缸(7)；

通过螺纹与所述仓底法兰盘(29)螺纹连接，包括三爪转盘座(38)、设在转盘座中间的转盘(37)、转盘下面的转轴筒(34)及其轴销和套在转轴筒(34)外转盘恢位弹簧(39)的转盘总成(17)，其中，转盘(37)和转轴筒(34)在控制下转动并可上下移动，从出料管(30)下边与转盘(37)之间将贮料仓(15)中的物料排出；

设在所述转盘总成(17)下方，上圆(22)下锥(26)筒体的集料罐(23)，该集料罐(23)通过外侧的支点(24)与可使集料罐(23)上升或下降的气缸(25)联接；

设在所述集料罐(23)内的中上部，通过转轴(42)与所述转盘总成(17)转轴筒(34)套接，并在控制下可使转轴(42)上、下移动的驱动主机(41)；

设在所述集料罐()内的中上部，驱动主机(41)的外侧，包括秤盖(18)、秤身(19)、秤盘(40)、二个重量传感器(21)和三个气缸(51)的重量秤，其中，秤身(19)的外两侧支点(20)分别通过1个重量传感器(21)与所述的集料罐(23)上面联接，秤身(19)外侧等距的三支点(50)分别通过一个气缸(51)的伸缩杆(52)与秤盘(40)的底连接，称盖(18)设有可伸入所述转盘总成(17)的透孔并盖在秤身(19)的上面，秤身(19)内侧接受从出料管(31)和转盘总成(17)之间排出落下的物料。

2.根据权利要求1所述的转盘式定量出料装置，其特征在于：

所述转盘(37)下面的转轴筒(34)上端设有与轴心垂直的轴销(43)，与之配合的转轴(42)上端有一个“L”型的插槽(44)，两者联接后转轴(42)可带动转盘(37)转动和向上或下移动。

3.根据权利要求1所述的转盘式定量出料装置，其特征在于：

所述的转盘(37)为圆盘状，盘面上有一同心沟槽(35)，该沟槽(35)的直径与出料管(30)的相等，可容出料管(30)的下锯齿边(28)插入。

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