CN103754587B - 高稳定性细颗粒粉尘给料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置，包括一级给料装置、二级给料装置和三级给料装置；一级给料装置为刮板式给料装置，通过刮板缓慢旋转下移实现一定量的灰料进入二级螺旋振动给料装置；二级给料装置为螺旋振动给料装置，与一级给料装置通过柔性机构相连接，保证电磁振动力对一级给料装置不产生影响，仅在刮板作用下均匀加料；所述二级给料装置侧部设有第一出料口，第一出料口处设有对给料量进行监测的电容式传感器，第一出料口与第一文丘里管连接；三级给料装置为直线振动给料装置，结构与二级给料装置类似，与二级给料装置联合使用，不另设加料仓；二三两级给料装置用活接连接，中间设置消磁器，可拆分使用，满足不同给料量给料需求。

Description

高稳定性细颗粒粉尘给料装置

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种气溶胶研究所需的给料装置，具体地说是涉及一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置。

背景技术

大气气溶胶是悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称，粒子的空气动力学直径多在0.001～100μm之间。尽管气溶胶在大气中的含量相对较少，但它在大气过程中所起的作用却不容忽视，其突出的作用表现在气溶胶不仅对大气能见度、太阳散射和辐射、大气温度等具有较多影响，同时影响人类健康。研究表明当空气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m³，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10μg/m³，总的死亡风险会上升4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。近年来，雾霾天气受到各阶层广泛关注，作为雾霾天气的主要元凶之一的气溶胶治理力度加强，这大大带动气溶胶科学的发展。

实现细颗粒粉尘的精确稳定给料，对气溶胶研究至关重要，目前常见气溶胶发生装置大致分为以下几种：

1、微型螺旋给料机

常用粉体输送装置，结构简单，是一种无扰性牵引构件的连续输送设备，它借助旋转螺旋叶片的推力将物料沿着基槽进行输送，通过控制螺杆转速调节单位时间给料量。该装置成本低廉，但给料稳定性比较差，超细颗粒易团聚在一起，不适用于超细颗粒给料。

2、雾化式多分散气溶胶发生器

通过雾化悬浮的单分散粒子来产生单分散气溶胶，通过加热装置快速蒸干得到固态颗粒，粒子浓度可以调节雾化器的流量来改变。该装置稳定性较好，但所生成气溶胶成分须可溶解于水，不适用于不能在液体中溶解的粉体颗粒发生。

3、电刷式气溶胶发生器

将粉末样品装入圆柱型存储容器中，通过活塞输送到旋转刷，旋转刷将准确输送一定量的样品到扩散头，在扩散头处，通过喷嘴的加速，团聚的颗粒最终被分散输出。该设备精密度高，价格昂贵，仅适用于实验室应用。

4、微型电磁振动给料机

电磁振动给料机重盘与隔磁板上分别安装电磁铁和衔铁，电磁铁通电后产生电磁场，通过磁力作用吸引料斗底部隔磁板下衔铁，带动料斗下降，弹簧板发生压缩形变，磁力减小趋近于零，料斗在弹簧板作用下恢复原位，如此做周期性螺旋圆周振动。粉体沿料斗内壁的螺旋槽成行向上行进，从料斗顶部出口出料。该装置具有以下缺点：（1）粉体在振动过程中因吸收空气中水蒸气后团聚，造成出料口堵塞，影响稳定给料；（2）振动给料由于粉体在料仓分布的不均匀性及质量变化造成给料量的不稳定性；（3）未能实现对颗粒物打散给料。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，针对给料颗粒粒径小，易飞扬与团聚等特点，本发明提供了一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置。

一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置，所述给料装置固定于刚性支架上，给料装置与刚性支架之间采用减震材料连接，其特征在于：所述给料装置包括一级给料装置、二级给料装置和三级给料装置；

所述一级给料装置包括第一料斗、刮板、以及控制刮板动作的变速电机，所述第一料斗外围设有加热装置，第一料斗顶部设有一加料口；

所述二级给料装置包括第二料斗、第一电磁振动机构和第一加重盘，所述第二料斗安装在第一电磁振动机构上，所述第一电磁振动机构包括第一隔磁板、第一电磁铁、第一衔铁和第一振动弹簧，所述第一隔磁板设置在第二料斗下端，第一电磁铁安装在第一加重盘上，第一衔铁安装在第一隔磁板下方，第一隔磁板与第一加重盘之间通过第一振动弹簧连接；

所述第二料斗侧部设有第一出料口，第一出料口处设有对给料量进行监测的第一电容式传感器，第一出料口与第一文丘里管连接；

所述三级给料装置包括第三料斗、第二电磁振动机构与第二加重盘，所述第三料斗安装在第二电磁振动机构上，所述第二电磁振动机构包括第二隔磁板、第二电磁铁、第二衔铁和第二振动弹簧，所述第二隔磁板设置在第三料斗下端，第二电磁铁安装在第二加重盘上，第二衔铁安装在第二隔磁板下方，第二隔磁板与第二加重盘之间通过第二振动弹簧连接；

第三料斗一端与第一出料口相连，另一端设有第二出料口，所述第二出料口处设有对给料量进行监测的第二电容式传感器，第二出料口与第二文丘里管连接；

所述三级给料装置与二级给料装置间设有消磁器，所述一级给料装置与二级给料装置之间通过柔性机构相连接，二级给料装置与三级给料装置之间采用活接连接；所述刚性支架上设有控制器，所述变速电机、加热装置、第一电磁振动机构、第二电磁振动机构、第一电容式传感器、第二电容式传感器分别连接至控制器。

优选地，所述控制器包括第一振动控制器、第二振动控制器、温控器和刮板调速器，所述第一电磁振动机构与第一振动控制器相连，第二电磁振动机构与第二振动控制器相连，加热装置与温控器相连，变速电机与刮板调速器相连，第一电容式传感器受第一传感控制电路控制，第二电容式传感器受第二传感控制电路控制，第一传感控制电路与第一振动控制器相连，第二传感控制电路与第二振动控制器相连。

本发明装置采用一体化控制结构，减小装置体积，方便操作。温控器实现对其温度的调节，温度设定为110～180℃可调；使用刮板调速器控制刮板装置向二级给料装置输送颗粒物流量，保证二级给料装置颗粒物质量在一定范围之内波动，电磁振动控制器调节给料浓度，配合文丘里管负压输送，当电磁振动控制器输入的电磁能一定，单一颗粒得到的电磁能不变，颗粒物在离心力作用下的输运速度稳定，实现了全时段均匀上料。

优选地，所述给料装置采用密封结构，所述一级给料装置为刮板式给料装置，二级给料装置为螺旋振动给料装置，三级级给料装置为直线振动给料装置。

本发明包括三级给料装置：一级给料装置为刮板式给料装置，通过刮板缓慢旋转下移实现一定量的灰料进入二级螺旋振动给料装置，调节变速电机可控制刮板下移速度，保证二级振动给料料斗内粉尘质量在一定范围内波动。二级给料装置为螺旋振动给料装置，与一级给料装置通过柔性机构相连接，保证电磁振动力对一级给料装置不产生影响，一级给料装置仅在刮板作用下均匀加料。三级给料装置为直线振动给料装置，由于提供电磁能较小，适用于100g/h以内的精细给料，其结构与二级给料装置类似，与二级给料装置联合使用，不另设加料仓。二级给料装置与三级给料装置之间采用活接连接，可拆分使用，满足不同给料量给料需求；在二、三级给料装置之间设置消磁器，粉尘进入三级给料装置前，首先进行消磁，打散团聚体，具有防止粉尘在出料口处团聚功能。本发明装置采用密封结构，最大化杜绝加料时超微颗粒飞扬现象。

优选地，所述一级给料装置为密封结构，加热装置为加热圈，第一料斗顶部设有透明玻璃材质的密封盖，所述加料口内径为5cm。最大化杜绝加料时超微颗粒飞扬现象。

优选地，第一料斗内设有螺旋槽，第一出料口设有控制挡板。

本发明装置具有对粉尘自动加热脱水功能，防止颗粒由于吸收空气中水蒸气在液桥力作用下发生团聚粘结，造成出料口堵塞，影响出料的稳定性与粉体的分散性。为实现该功能，所述第一料斗外围设有加热装置（加热圈），第一料斗采用铝合金材料，加强传热。所述一级给料装置为密封结构，密封盖为玻璃材料，方便随时观测粉尘给料情况。

优选地，所述第一传感控制器通过负反馈电路连接至第一振动控制器，第二传感控制器通过负反馈电路连接至第二振动控制器；所述第一、第二电容式传感器为平板式电容传感器，其测量电路为电桥测量电路。

优选地，所述第一、第二出料口均由两个平行金属板通过非金属材料连接形成的管状通道所构成。

优选地，所述第一、第二文丘里管均由收缩管、喉管、扩散管组成，收缩管的收缩角为20～30度，第一、第二文丘里管上均设有常压平衡管。

所述第一、第二出料口分别与第一、第二文丘里管相连，文丘里管由收缩管、喉管、扩散管组成，为形成较大烟气流速，收缩管的收缩角为20～30度，在喉管处形成高速气流将出料口处粉尘打散，保证粉尘不因团聚而造成堵塞。文丘里管上设有常压平衡管，调节文丘里管内部压力，保证文丘里管内部压力不受管道压力变化而发生变化。

优选地，所述柔性机构为柔性防尘罩，一级给料装置与二级给料装置之间通过柔性防尘罩密封。所述一二级给料装置之间密封装置为柔性防尘罩，防尘罩受刚性支架固定；柔性防尘罩将一级给料装置与二级给料装置分隔开，电磁能不能够传送给一级给料装置粉尘，保证一、二级给料装置粉尘的稳定传输。

优选地，所述平板式电容传感器负载于金属板上。

本发明具有对粉尘出料量自动反馈调节功能，在出料口设置电容式传感器，随着管道中颗粒物量变化，电容发生变化，将电流信号与控制器连接，采用负反馈电路，实时监控给料量大小，输出信号与负反馈电路连接，当给料量波动在5%以内默认为正常工作，当给料量波动超过5%，自动调节传感控制器输出电流，改变电磁振动能量来改变给料量，从而保证稳定给料。所述平板式电容传感器作为监测装置在封闭管路中进行，避免了粉体的飞散造成物料损失，同时该装置与粉体之间为非接触测量，最大化减小对给料的影响。

本发明适用于超微颗粒给料，采用电磁振动给料方法，通过对超微颗粒加热吹散等处理，及结合数字传感控制技术，实现超微颗粒精确稳定给料。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明出料口的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

参照图1，图2，一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置，该装置固定于刚性支架1之上，装置与支架之间采用减震材料2连接。所述给料装置包括一级给料装置、二级给料装置和三级给料装置。

一级给料装置为刮板式给料装置，通过刮板缓慢旋转下移实现一定量的灰料进入二级螺旋振动给料装置，一级给料装置包括第一料斗3、刮板4、以及控制刮板动作的变速电机5，所述第一料斗3外围设有加热装置，该加热装置为加热圈6，第一料斗3顶部设有一加料口7。给料装置采用密封结构，尤其是一级给料装置采用密封结构，加料口7内径为5cm，最大化杜绝加料时粉尘飞扬现象。第一料斗3顶部设有透明玻璃材质的密封盖26，方便随时观测粉尘给料情况。

二级给料装置为螺旋振动给料装置，二级给料装置包括第二料斗8、第一电磁振动机构和第一加重盘9，所述第二料斗8安装在第一电磁振动机构上，所述第一电磁振动机构包括第一隔磁板10、第一电磁铁11、第一衔铁12和第一振动弹簧13，所述第一隔磁板10设置在第二料斗8下端，第一电磁铁11安装在第一加重盘9上，第一衔铁12安装在第一隔磁板10下方，第一隔磁板10与第一加重盘9之间通过第一振动弹簧13连接；所述第二料斗8侧部设有第一出料口14，第二料斗8内设有螺旋槽27，第一出料口14设有控制挡板28。第一出料口14处设有对给料量进行监测的第一电容式传感器，第一电容式传感器为平板式电容传感器36，第一出料口14与第一文丘里管连接；所述第一出料口14为由两个平行金属板34通过非金属材料35连接形成的管状通道31所构成。第一文丘里管上设有常压平衡管33，本发明还可互换变径接头32，方便与不同管径连接。

三级给料装置包括第三料斗15、第二电磁振动机构与第二加重盘16，所述第三料斗15安装在第二电磁振动机构上，所述第二电磁振动机构包括第二隔磁板17、第二电磁铁18、第二衔铁19和第二振动弹簧20，所述第二隔磁板17设置在第三料斗15下端，第二电磁铁18安装在第二加重盘16上，第二衔铁19安装在第二隔磁板17下方，第二隔磁板17与第二加重盘16之间通过第二振动弹簧连接20；第三料斗15一端与第一出料口14相连，另一端设有第二出料口21，所述第二出料口处设有对给料量进行监测的第二电容式传感器，第二出料口与第二文丘里管连接；所述第二出料口21为由两个平行金属板通过非金属材料连接形成的管状通道所构成。三级给料装置结构与二级给料装置结构类似。

第一、第二文丘里管均由收缩管、喉管、扩散管组成，为形成较大烟气流速，收缩管的收缩角为20～30度，在喉管处形成高速气流将出料口处粉尘打散，保证粉尘不因团聚而造成堵塞。第一、第二文丘里管上均设有常压平衡管。出料口连接文丘里管，形成高负压气流将颗粒物打散，保证颗粒物的分散输出。常压平衡管为调节文丘里管内部压力，保证文丘里管内部压力不受管道压力变化而发生变化。另外，本发明还可互换变径接头，方便与不同管径连接。

一级给料装置与二级给料装置之间通过柔性防尘罩19相连，二级给料装置与三级给料装置之间采用活接连接，可拆分使用，满足不同给料量给料需求；三级给料装置与二级给料装置间设有消磁器29，粉尘进入三级给料装置前，首先进行消磁，打散团聚体，具有防止粉尘在出料口处团聚功能。

所述刚性支架上设有控制器30，所述控制器包括第一振动控制器22、第二振动控制器23、温控器24和刮板调速器25，所述第一电磁振动机构与第一振动控制器相连，第二电磁振动机构与第二振动控制器相连，加热圈与温控器相连，变速电机与刮板调速器相连，第一电容式传感器受第一传感控制电路控制，第二电容式传感器受第二传感控制电路控制，第一传感控制电路与第一振动控制器相连，第二传感控制电路与第二振动控制器相连。

三级给料装置与二级给料装置结构类似，出料口处均设有对给料量进行监测的电容式传感器；所述第一传感控制器通过负反馈电路连接至第一振动控制器，第二传感控制器通过负反馈电路连接至第二振动控制器；所述第一、第二电容式传感器为平板式电容传感器，其测量电路为电桥测量电路。所述平板式电容传感器负载于金属板上。

出料口采用平板式电容结构，电容式传感器采用电桥检测电路，当颗粒物给料量发生变化，电容介电常数发生变化，电路形成微小电位差，可用微安表检测并表征其微小电流变化。反馈电路采用差分放大电路，当微安表检测信号波动在5%以内，默认颗粒物超微颗粒输出稳定，当检测信号波动大于5%，则对振动控制器发出负反馈信号，振动控制器控制给料料斗的振动振幅，直到电容式传感器波动重新回到5%，停止调节。平板式电容传感器作为监测装置在封闭管路中进行，避免了粉体的飞散造成物料损失，同时该装置与粉体之间为非接触测量，最大化减小对给料的影响。

一级给料装置为刮板式给料装置，通过刮板缓慢旋转下移实现一定量的灰料进入二级螺旋振动给料装置，调节变速电机可控制刮板下移速度，保证二级振动给料料斗内粉尘质量在一定范围内波动。二级给料装置为螺旋振动给料装置，与一级给料装置通过柔性机构（柔性防尘罩）相连接，柔性防尘罩将一级给料装置与二级给料装置分隔开，电磁能不能够传送给一级给料装置粉尘，保证一、二级给料装置粉尘的稳定传输；保证电磁振动力对一级给料装置不产生影响，一级给料装置仅在刮板作用下均匀加料。三级给料装置为直线振动给料装置，由于提供电磁能较小，适用于100g/h以内的精细给料，其结构与二级给料装置类似，与二级给料装置联合使用，不另设加料仓。二级给料装置、三级给料装置中的加重盘可以达到加强重量，减小振动的效果。二级给料装置与三级给料装置之间采用活接连接，可拆分使用，满足不同给料量给料需求；在二、三级给料装置之间设置消磁器，粉尘进入三级给料装置前，首先进行消磁，打散团聚体，具有防止粉尘在出料口处团聚功能。本发明装置采用密封结构，最大化杜绝加料时超微颗粒飞扬现象。

本发明具有对粉尘自动加热脱水功能，防止颗粒由于吸收空气中水蒸气在液桥力作用下发生团聚粘结，造成出料口堵塞，影响出料的稳定性与粉体的分散性。使用刮板调速器控制输送颗粒物流量，保证颗粒物流量在一定范围之内波动，电磁振动控制器调节给料浓度，配合文丘里管负压输送，当电磁振动控制器输入的电磁能一定，单一颗粒得到的电磁能不变，颗粒物在离心力作用下的输运速度稳定，实现了全时段均匀上料。振动控制器、温控器与调速器一体化设计，减小装置体积，方便操作。

Claims (10)

1.一种高稳定性细颗粒粉尘给料装置，所述给料装置固定于刚性支架上，给料装置与刚性支架之间采用减震材料连接，其特征在于：所述给料装置包括一级给料装置、二级给料装置和三级给料装置；

所述一级给料装置包括第一料斗、刮板、以及控制刮板动作的变速电机，所述第一料斗外围设有加热装置，第一料斗顶部设有一加料口；

所述二级给料装置包括第二料斗、第一电磁振动机构和第一加重盘，所述第二料斗安装在第一电磁振动机构上，所述第一电磁振动机构包括第一隔磁板、第一电磁铁、第一衔铁和第一振动弹簧，所述第一隔磁板设置在第二料斗下端，第一电磁铁安装在第一加重盘上，第一衔铁安装在第一隔磁板下方，第一隔磁板与第一加重盘之间通过第一振动弹簧连接；所述第二料斗侧部设有第一出料口，第一出料口处设有对给料量进行监测的第一电容式传感器，第一出料口与第一文丘里管连接；

所述三级给料装置包括第三料斗、第二电磁振动机构与第二加重盘，所述第三料斗安装在第二电磁振动机构上，所述第二电磁振动机构包括第二隔磁板、第二电磁铁、第二衔铁和第二振动弹簧，所述第二隔磁板设置在第三料斗下端，第二电磁铁安装在第二加重盘上，第二衔铁安装在第二隔磁板下方，第二隔磁板与第二加重盘之间通过第二振动弹簧连接；第三料斗一端与第一出料口相连，另一端设有第二出料口，所述第二出料口处设有对给料量进行监测的第二电容式传感器，第二出料口与第二文丘里管连接；

所述三级给料装置与二级给料装置间设有消磁器，所述一级给料装置与二级给料装置之间通过柔性机构相连接，二级给料装置与三级给料装置之间采用活接连接；所述刚性支架上设有控制器，所述变速电机、加热装置、第一电磁振动机构、第二电磁振动机构、第一电容式传感器、第二电容式传感器分别连接至控制器。

2.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述控制器包括第一振动控制器、第二振动控制器、温控器和刮板调速器，所述第一电磁振动机构与第一振动控制器相连，第二电磁振动机构与第二振动控制器相连，加热装置与温控器相连，变速电机与刮板调速器相连，第一电容式传感器受第一传感控制电路控制，第二电容式传感器受第二传感控制电路控制，第一传感控制电路与第一振动控制器相连，第二传感控制电路与第二振动控制器相连。

3.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述给料装置采用密封结构，所述一级给料装置为刮板式给料装置，二级给料装置为螺旋振动给料装置，三级给料装置为直线振动给料装置。

4.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述一级给料装置为密封结构，第一料斗顶部设有透明玻璃材质的密封盖，所述加料口内径为5cm。

5.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述第二料斗内设有螺旋槽，第一出料口设有控制挡板。

6.根据权利要求2所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述第一传感控制器通过负反馈电路连接至第一振动控制器，第二传感控制器通过负反馈电路连接至第二振动控制器；所述第一、第二电容式传感器为平板式电容传感器，其测量电路为电桥测量电路。

7.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述第一、第二出料口均由两个平行金属板通过非金属材料连接形成的管状通道所构成。

8.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述第一、第二文丘里管均由收缩管、喉管、扩散管组成，收缩管的收缩角为20～30度，第一、第二文丘里管上均设有常压平衡管。

9.根据权利要求1所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述柔性机构为柔性防尘罩，一级给料装置与二级给料装置之间通过柔性防尘罩密封。

10.根据权利要求6所述的高稳定性细颗粒粉尘给料装置，其特征在于：所述平板式电容传感器负载于金属板上。