CN103693320B - 一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，属于固体物料加料领域，适用于对摩擦、撞击较敏感的固体物料的加料过程，使用导电高分子材料作为制造料斗的材质，破拱轴在绕料斗对称轴方向转动的同时带动破拱轮沿破拱轴的轴向方向转动，从而使料斗壁的不同位置依次产生弹性形变，促进料斗内物料的流动，消除料斗内物料的结拱现象。由于破拱轮与物料之间无接触，因此不会产生对物料的摩擦和撞击，从而有效保证了加料过程的安全性。本发明具有安全性高、破拱效果好、使用方式灵活等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，适用于对摩擦、撞击较敏感的固体物料的加料过程。
背景技术
传统料斗多采用不锈钢作为制作筒体的材质，对于存储在料斗中的固体物料来说，卸料过程中不通畅以致产生架桥、鼠洞（抽芯）、压实等各种问题是很常见的，这会对加料的连续性、稳定性和精确性等带来非常大的影响，从而影响到产品的一致性和质量。传统的解决方式是对料斗壁进行振打，但这种处理方式会对料斗壁及与之相连的设备造成永久性的破坏。机械振打对料斗的撞击力较大，因此在工作的过程中会产生较大的噪音。由于存在较大的撞击，此种方式也不适用于对撞击较敏感的火炸药等产品的破拱过程。发明专利流态化破拱装置（申请号为200510023441.4）公开了一种利用压缩空气来破拱的装置，包括灰斗、流态化气管、卸灰装置、控制仪和高速脉冲电磁阀，但此装置在使用过程中会出现粉尘飞扬的情况，因此只适用于惰性物料的破拱过程，不能用于粉尘易燃烧或爆炸物料的破拱过程。发明专利料仓破拱装置（申请号为201010601621.7）公开了一种机械搅拌式破拱装置，该装置能够对固体物料起到很好的破拱效果，但由于固定套筒和活动套筒之间存在较大的摩擦，因此不适用于对摩擦较敏感物料的破拱过程。
在火炸药等特种化工领域常常遇到对摩擦、撞击较敏感物料的加料过程，若加料过程中对物料产生较大的摩擦或撞击力，物料会发生燃烧甚至爆炸的危险。
为解决上述问题，需要研制出一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，从而有效解决摩擦、撞击敏感物料在加料过程中的安全性、流畅性和均匀性，提高加料精度。
发明内容
为满足对摩擦、撞击较敏感的固体物料加料过程的安全性要求，并且消除该类物料加料过程的结拱现象，本发明公布了一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置。
一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，包括料斗、驱动装置、减速机和支架，该破拱装置还包括传动机构、破拱轴和安装在破拱轴上的破拱轮：
料斗采用导电高分子材料制成，所述的支架设置在料斗上方，驱动装置安装在料斗轴心线上方的支架上，驱动装置通过减速机和传动机构连接破拱轴；破拱轴在料斗侧壁上的投影线与料斗的轴心线在一个平面内，破拱轮的轴线与破拱轴平行，破拱轮的直径大于破拱轴与料斗侧壁的距离；传动机构采用双轴输出的叠加机构，使破拱轴在自转的同时绕料斗轴心线公转。
本发明的其他技术特点是：
破拱轮采用圆饼状偏心轮，破拱轮上沿破拱轮的直径方向开设有贯穿破拱轮上下表面的条状限位槽，限位槽的长度为破拱轴直径的2～8倍，但小于破拱轮的半径，且限位槽的两端未超过破拱轮的圆心和破拱轮的边缘。
破拱轮在破拱轴上平行设置多个，且相邻的两个破拱轮的轴线不在一条直线上。
所述的破拱轮上距离破拱轴最远一点的距离，与破拱轴距离料斗侧壁的距离之差为10～200mm。
破拱轴上加工有螺纹，破拱轴穿过破拱轮上的限位槽，通过螺母将破拱轮紧固在破拱轴上。
破拱轴上相邻两个破拱轮之间的相位角为5°～45°。
所述的导电高分子材料为导电橡胶、聚乙烯导电材料、金属锡导电材料或带柔性衬底的导电膜。
所述的驱动装置采用电机或气动马达。
所述的料斗厚度的优选范围为0.1～10mm，料斗硬度的优选范围为邵氏A40～85度，料斗冲击弹性的优选范围为25～80%。
所述的破拱轴公转速度的优选范围为2～15rpm，破拱轴自转速度的优选范围为15～160rpm。
本发明具有以下有益效果：
（1）在料斗的外面对物料进行破拱，随着破拱轮的运动而有效消除物料的结拱现象。
（2）破拱轮与物料无直接接触，从而不会对物料产生摩擦和撞击力，进而有效保证了加料过程的安全性。
（3）加料过程中产生的静电可以通过导电高分子材料有效导出，避免了静电积累所产生的安全隐患。
（4）本装置适用于摩擦、撞击较敏感的固体物料的加料过程，破拱效果好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本装置的整体结构示意图；
图2为气动马达驱动本装置的结构示意图；
图3为破拱轴、破拱轮连接方式示意图；
图4为破拱轮示意图；
图5为双轴输出的叠加机构的示意图；
图6为横杆传动轴和自转传动机构配合的示意图；
图中标号代表：1—电机，2—减速机，3—传动机构，4—支架，5—破拱轮，6—破拱轴，7—料斗，8—气动马达，9—限位槽，10—公转机构，11—主传动机构，12—自转传动机构，13—横杆传动轴，14—自转齿轮；
具体实施方式
本发明给出了一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，该破拱装置不会对火炸药等化工领域的敏感物料产生摩擦和撞击，具有本质安全、破拱效果好等优点。
本发明中使用导电高分子材料作为制作料斗的材质，传动机构采用双轴输出的叠加机构，使破拱轴在自转的同时绕料斗轴心线公转。于是，破拱轮在破拱轴的带动下，对料斗的不同位置依次产生挤压力，从而使料斗壁产生不同程度的弹性形变，促进料斗内物料的流动，消除料斗内物料的结拱现象。并且，破拱轮对料斗壁的挤压作用比较轻缓，避免了对料斗内物料的摩擦和撞击，从而有效提高了破拱过程的本质安全程度。
如图1所示，一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，包括料斗7、驱动装置、减速机2和支架4，该破拱装置还包括传动机构3、破拱轴6和安装在破拱轴6上的破拱轮5：
料斗7采用导电高分子材料制成，所述的支架4设置在料斗7上方，驱动装置安装在料斗7轴心线上方的支架4上，驱动装置通过减速机2和传动机构3连接破拱轴6；破拱轴6在料斗7侧壁上的投影线与料斗7的轴心线在一个平面内，破拱轮5的轴线与破拱轴6平行；相邻的两个破拱轮5的轴线不在一条直线上，且破拱轮5的直径大于破拱轴6与料斗7侧壁的距离；传动机构3采用双轴输出的叠加机构，使破拱轴6在自转的同时以料斗7轴心线为中心公转。
本发明中料斗7采用导电高分子材料制作，导电高分子材料为导电橡胶、聚乙烯导电材料、金属锡导电材料或带柔性衬底的导电膜，料斗7厚度的优选范围为0.1～10mm，料斗7硬度的优选范围为邵氏A40～85°，料斗7冲击弹性的优选范围为25～80%。采用在优选范围内的导电高分子材料制作的料斗7具有较好的弹性，能够在破拱轮5的作用下产生理想的弹性形变。并且，使用导电高分子材料制作的料斗7使得料斗7能够具备一定的弹性，在与固体物料接触的过程中能有效导出加料过程中因摩擦等原因产生的静电，消除了因静电积累所产生的安全隐患。
破拱轴6在料斗7侧壁上的投影线与料斗7的轴心线在一个平面内；选取的破拱轮5的直径大于破拱轴6与料斗7侧壁间的距离，在破拱轮5转动过程中，破拱轮5的轮缘能与料斗7侧壁接触并使其产生形变。
破拱轮5采用圆饼状轮，如图4所示；破拱轮5上沿破拱轮5的直径方向开设有贯穿破拱轮5上下表面的条状限位槽9，限位槽9的长度为破拱轴6直径的2～8倍，但小于破拱轮5的半径，限位槽9的两端未超过破拱轮5的圆心和破拱轮5的边缘；即，在破拱轮5上的一条半径范围内开设有限位槽9，限位槽9与破拱轴6配合以限定破拱轮5在破拱轴6上的位置；限位槽9不超过破拱轮5的圆心处，使得破拱轮5构成偏心轮结构，其重心始终处于远离破拱轴6的一侧。圆饼状轮制作简单，条状限位槽9的设置可以保证破拱轮5在破拱轴6的径向方向有一定的活动空间，从而可以根据料斗7内物料的变化而调整破拱轮5的安装位置。
破拱轴6的外面加工有螺纹，破拱轴6穿过破拱轮5上的限位槽9，通过螺母将破拱轮5紧固在破拱轴6上。螺纹在破拱轴6上可分段设置，每一段螺纹对应一个破拱轮5，且一段螺纹的长度应大于破拱轮5和螺母的厚度，这样使得每个破拱轮5在破拱轴6的轴向方向有一定的活动范围，从而可以根据料斗7内物料的变化而调节破拱轮5在破拱轴6上的轴向位置；而限位槽9的长度大于破拱轴6的直径，这样破拱轴6可以在限位槽9内的任意位置被固定；于是，破拱轮5在破拱轴6径向和轴向均有一定的活动范围，可以根据物料的物理性质（如含水率、粘度、密度等）来调节破拱轮5的位置。
如图3所示，破拱轮5在破拱轴6上设置时须保证破拱轮5的轴线与破拱轴6平行；相邻的破拱轮5之间存在相位角，相位角的度数为5°～45°；即，相邻的两个破拱轮5的轴线不重合。经相邻的两个破拱轮5的圆心分别向破拱轴6做垂线，两个垂线之间的夹角度数为5°～45°。这种结构使得在破拱轴6自转的过程中，不同的破拱轮5依次与料斗7侧壁接触，使料斗7侧壁不同位置、不同时间依次产生形变。相邻两个破拱轮5之间距离的优选范围为5～40cm，破拱轮5直径的优选范围为10～35cm，破拱轮5厚度的优选范围为5～25mm，在优选范围内设置的破拱轮5能够使料斗7侧壁由上至下均匀地产生形变，从而消除料斗7内部物料的结拱现象。
破拱轮5上距离破拱轴6最远一点的距离，与破拱轴6距离料斗7侧壁的距离之差为10～200mm，即，由于破拱轮5在自转时，破拱轮5上距离破拱轴6最远的一点对料斗7壁产生的形变最大，最大形变深度为破拱轮5上距离破拱轴6最远一点的距离和破拱轴6与料斗7侧壁的距离差；而当料斗7壁产生形变深度为10～200mm时，可使料斗7产生比较理想的弹性形变，从而促进料斗7内部物料的流动。
破拱轴6公转速度的优选范围为2～15rpm，自转速度的优选范围为15～160rpm。破拱轮5在优选速度范围内的转动对料斗7侧壁的挤压力比较轻缓，因此破拱轮5在与料斗7接触的过程中不会产生火花，这也保证了加料过程的安全。破拱轮5可以采用不锈钢等硬质材料，也可以采用铜等有色金属。
本发明中，驱动装置采用电机1或气动马达8，对于不同的防爆等级，采用不同的驱动装置，由于气动马达8工作过程中不会产生火花、过热或短路等危险因素，因此更适用于防爆等级要求较高的场合。一些实验或生产场所不配置气源（产生供仪器、仪表或设备使用的压缩空气），在这种工况下，采用电机1较为合理，如图1所示；可以根据工况的要求选择不同等级的防爆电机。在一些场合（如较敏感物料干燥过程）中不允许使用用电设备，此时，驱动装置就需要选用气动马达8，如图2所示，为气动马达8驱动的装置结构图。
传动机构3采用双轴输出的叠加机构，将驱动装置的动力传递给破拱轴6，使破拱轴6在自转的同时绕料斗7轴心线公转，传动机构3设置有外壳。如图5所示，为传动机构3的一种结构示意图；如图所示，主传动机构11为带有键槽的齿轮，公转机构10为带有内齿轮的圆筒。主传动机构11的齿轮与公转机构10的内齿轮相互配合，而公转机构10的外部通过法兰与该传动机构3的外壳连接。减速机2的输出轴与主传动机构11通过键和键槽连接，从而使破拱轴6可以绕A-A轴做公转运动。
自转传动机构12带有外齿轮和键槽（图5中标注的121），自转传动机构12通过键槽与主传动机构11下部的键（图5中标注的111）配合连接；自转传动机构12的外齿轮为斜齿轮。横杆传动轴13实现自转传动机构12的动力传输，如图所示，横杆传动轴13两端均安装有斜齿轮，一端的斜齿轮（图5、图6中标注的131）与自转传动机构12的外齿轮（图5、图6中标注的122）配合，将竖直方向的扭矩转化为水平方向的扭矩，如图6所示。而横杆传动轴13另一端的斜齿轮，则与自转齿轮14配合，使自转齿轮14旋转。自转齿轮14也为斜齿轮，其下方通过键和键槽与破拱轴6连接，这样就实现破拱轴6可以绕B-B轴做自转运动。
实施例：
用本发明所设计的电机驱动型摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置进行二硝基五亚甲基四胺（DPT）加料，电机防爆等级为Exd‖BT4，料斗筒体全容积为50L，料斗材质为导电橡胶。破拱轴绕料斗对称轴方向转动速度为3.8rpm，绕自身轴向方向转动的速度为65rpm。破拱轮直径为20cm，使料斗产生的最大形变深度为5cm。在破拱轴上等间距设置三个破拱轮，相邻破拱轮之间的相位角为12°。在使用过程中加料速度波动范围在5%以内，未出现架桥、鼠洞（抽芯）、压实等不良现象。
Claims (9)
1.一种用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，包括料斗(7)、驱动装置、减速机(2)和支架(4)，其特征在于，该破拱装置还包括传动机构(3)、破拱轴(6)和安装在破拱轴(6)上的破拱轮(5)：
料斗(7)采用导电高分子材料制成，所述的支架(4)设置在料斗(7)上方，驱动装置安装在料斗(7)轴心线上方的支架(4)上，驱动装置通过减速机(2)和传动机构(3)连接破拱轴(6)；破拱轴(6)在料斗(7)侧壁上的投影线与料斗(7)的轴心线在一个平面内，破拱轮(5)的轴线与破拱轴(6)平行，破拱轮(5)的直径大于破拱轴(6)与料斗(7)侧壁的距离；传动机构(3)采用双轴输出的叠加机构，使破拱轴(6)在自转的同时绕料斗(7)轴心线公转；破拱轴(6)和破拱轮(5)设置在料斗(7)外部，破拱轮(5)在破拱轴(6)的带动下，对料斗(7)壁产生挤压力，从而使料斗(7)壁产生不同程度的弹性形变，促进料斗(7)内物料的流动；
所述的破拱轮(5)采用圆饼状偏心轮，破拱轮(5)上沿破拱轮(5)的直径方向开设有贯穿破拱轮(5)上下表面的条状限位槽(9)，限位槽(9)的长度为破拱轴(6)直径的2～8倍，但小于破拱轮(5)的半径，且限位槽(9)的两端未超过破拱轮(5)的圆心和破拱轮(5)的边缘。
2.如权利要求1所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，破拱轮(5)在破拱轴(6)上平行设置多个，且相邻的两个破拱轮(5)的轴线不在一条直线上。
3.如权利要求1所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，破拱轮(5)上距离破拱轴(6)最远一点的距离，与破拱轴(6)距离料斗(7)侧壁的距离之差为10～200mm。
4.如权利要求1所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，所述的破拱轴(6)上加工有螺纹，破拱轴(6)穿过破拱轮(5)上的限位槽(9)，通过螺母将破拱轮(5)紧固在破拱轴(6)上。
5.如权利要求2所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，破拱轴(6)上相邻两个破拱轮(5)之间的相位角为5°～45°。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，所述的导电高分子材料为导电橡胶、聚乙烯导电材料、金属锡导电材料或带柔性衬底的导电膜。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，所述的驱动装置采用电机(1)或气动马达(8)。
8.如权利要求1至5中任一权利要求所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，所述的料斗(7)厚度的优选范围为0.1～10mm，料斗(7)硬度的优选范围为邵氏A40～85度，料斗(7)冲击弹性的优选范围为25～80％。
9.如权利要求1至5中任一权利要求所述的用于摩擦、撞击敏感物料的料斗破拱装置，其特征在于，破拱轴(6)公转速度的优选范围为2～15rpm，破拱轴(6)自转速度的优选范围为15～160rpm。
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