CN104422256B - 一种物料烘干装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料烘干装置及烘干方法，物料烘干装置包括风机、发热装置、进风管和滚筒，进风管包括进风口端和出风口端，发热装置分别同风机和进风口端相连接，出风口端从滚筒一端伸入滚筒内，还包括调节单元和控制器，调节单元包括风向风量调节单元，控制器包括风向控制模块，风向风量调节单元包括调节风口和料位传感器，调节风口还包括风筒、叶片组件和叶片控制件。其中，叶片控制件和料位传感器分别与风向控制模块电连接，风向控制模块通过叶片控制件调节叶片组件的开合角度，使从风筒吹出来的风覆盖物料的表面。本发明的物料烘干装置及烘干方法优化了对烘干风能的利用率，减少了能量损失，使烘干装置效率提高。

Description

一种物料烘干装置与方法

技术领域

本发明属于精准农业机械装备智能检测及控制领域，具体地说，是涉及一种物料烘干装置与方法。

背景技术

种子烘干是种子加工中的重要环节，保证种子在安全水量以下存储也是种子生产过程中必须严格遵守的。如今大部分种子烘干机采用热空气强制将种子的水分降至安全水量下，以减少霉变，保证种子的质量等级和发芽率的工艺过程。

种子的发芽率与爆腰率主要取决于种子烘干过程中的三个因素：烘干热风温度、种子受热时间和烘干风量大小。种子在烘干过程中若风温过低，则会使烘干效率减慢；若风温过高，虽然烘干速率提高，但过高温度会使种子内部受热损伤影响种子发芽率。若烘干风速过低则会导致烘干过程变慢使种子严重收缩；若风速过快就会使种子内外干燥不均匀影响发芽率甚至导致种子出现爆腰现象。

实践证明，经过合理烘干后的种子，新陈代谢降低到非常缓慢的速度，能较长时间保持优良的种子品质和活力。

现有种子烘干机大部分以滚筒带动种粒涌动，由风机连同加热装置为桶内提供烘干热风，以此来实现种子烘干的目的，如图1所示，图1是现有的物料烘干装置的结构示意图，如图所示，现有的烘干装置包括风机10、发热装置20、进风口30、出风口40和横向滚筒50，种子由物料口进入横向滚筒40，依靠横向滚筒50转动带动种子，使种子在筒内翻转运动，同时由进风口30将低温热风送入横向滚筒50内，用吹风效果使筒内的种子达到烘干效果。

但是以上装置存在以下弊端：1、不能针对不同种粒形状大小改变烘干工作状态。2、进风口无针对性地对种子表面进行送风。3、送风量与风温不能随种子的喂入量不同而改变等。这些弊端使得种子烘干效率变低，能量损失严重，针对不同种子不能达到理想的烘干效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有横向滚筒式物料烘干装置在烘干过程中，能量分配不均衡致使包括种子在内的物料烘干不均匀、能量损失严重、烘干效率低、烘干种类针对性不强的问题，提供一种物料烘干装置及方法，在现有烘干设备的基础上增加了机电智能检测控制方案，实现烘干装置能源的合理利用，优化烘干环境，实现优化的物料烘干品质，为现有烘干装置提高了工作效率。

为了实现上述目的，本发明的物料烘干装置，包括风机、发热装置、进风管和滚筒，所述进风管包括进风口端和出风口端，所述发热装置分别同所述风机和所述进风口端相连接，所述出风口端从所述滚筒一端伸入所述滚筒内，其中，还包括调节单元和控制器，所述调节单元包括风向风量调节单元，所述控制器包括风向控制模块，所述风向风量调节单元包括：

与所述出风口端相连接的调节风口，包括风筒、叶片组件和叶片控制件，所述叶片组件转动连接在所述风筒的二端部；以及

多个料位传感器，均匀周向环绕设置于所述滚筒的内侧；

其中，所述叶片控制件和所述料位传感器分别与所述风向控制模块电连接，所述风向控制模块通过所述叶片控制件调节所述叶片组件的开合角度，使从所述风筒吹出来的风覆盖所述物料的表面。

上述的物料烘干装置，其中，所述风筒的横截面呈圆弧形，所述风筒的中轴线与所述滚筒的中轴线平行。

上述的物料烘干装置，其中，所述料位传感器设置于所述滚筒的中部。

上述的物料烘干装置，其中，所述叶片组件包括叶片和转轴，所述叶片通过所述转轴转动连接在所述风筒二端部。

上述的物料烘干装置，其中，所述叶片控制件包括叶片电机，所述叶片电机与所述转轴连接且与所述风向控制模块电连接。

上述的物料烘干装置，其中，所述风向风量调节单元还包括变频器，所述变频器连接在所述风机上，所述控制器还包括风量控制模块，所述变频器与所述风量控制模块电连接。

上述的物料烘干装置，其中，所述调节单元还包括温度调节单元，所述温度调节单元包括设置于所述滚筒内的温度传感器，所述控制器还包括温度控制模块，所述温度传感器与所述温度控制模块电连接。

上述的物料烘干装置，其中，所述温度传感器设置于所述风筒上。

本发明还提供一种物料烘干方法，采用上述的烘干装置进行物料烘干，其中，包括如下步骤：

S10：物料从物料口进入滚筒内，其中，滚筒半径为R，滚筒的长度是L，料位传感器的数量为n个，风筒的中轴线至滚筒的中轴线的距离是h；

S20：被物料覆盖的n’个料位传感器导通，并发出导通信号至风向控制模块，风向控制模块根据该导通信号的个数n’计算出风筒的中轴线至物料表面的距离H和滚筒内物料表面的横向距离AB；

S30：风向控制模块根据H和AB的值计算叶片组件相对于一参考位置线的最佳开合角度值α，并根据所述最佳开合角度值α控制所述叶片控制件以调整所述叶片组件的开合角度，所述参考位置线为风筒的中心点至滚筒中心点的连线。

上述的物料烘干方法，其中，所述步骤S20中，所述距离 $H=h+cos(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R.$

上述的物料烘干方法，其中，所述步骤S20中，所述横向距离 $AB=2\×\[sin(\frac{360}{n}\×n\×\frac{1}{2})\×R\].$

上述的物料烘干方法，其中，所述步骤S30中，所述最佳开合角度 $\mathrm{\α}=arctg\left(\frac{AB}{2H}\right).$

上述的物料烘干方法，其中，所述步骤S30之后还包括一风量调节步骤，所述风量调节步骤包括：

控制器的风量控制模块根据滚筒内物料表面的横向距离AB和滚筒长度L的值计算出物料与风的接触面面积M；

风量控制模块根据接触面面积M，通过风向风量控制单元的变频器调节风机的电机的转速。

上述的物料烘干方法，其中，还包括一温度调节步骤，所述温度调节步骤包括：

通过一温度传感器感应滚筒内温度T；

温度控制模块将该温度T与一标准温度值T₀进行比较进而调节发热装置的发热量。

上述的物料烘干方法，其中，所述步骤S30中还包括风量控制模块控制所述叶片控制件的叶片电机，叶片电机调节叶片组件的转轴的转动角度，使得叶片组件的开合角度达到最佳开合角度值α的步骤。

本发明的有益功效在于，采用本发明的物料烘干装置及烘干方法，优化了对烘干风能的利用率，减少了能量损失，使烘干装置效率提高。

对于种子，使种子烘干效果提高，种子出苗率增高，爆腰率减低，结构装置简单、成本低、可靠性强。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是现有的物料烘干装置的结构示意图；

图2为本发明的物料烘干装置的结构示意图；

图3是本发明的物料烘干装置的调节风口的立体结构示意图；

图4是本发明的物料烘干装置的调节风口的横截面图；

图5是本发明的物料烘干装置的滚筒横截面剖视图；

图6是本发明的物料烘干装置的滚筒内物料表面示意图；

图7是本发明的物料烘干装置的控制器的烘干流程图。

其中，附图标记

100风机

200发热装置

300进风管

310进风口端

320出风口端

400出风管

500滚筒

600风向风量调节单元

610调节风口

611风筒

612叶片组件

6121叶片

6122转轴

620料位传感器

700温度调节单元

710温度传感器

800控制器

810风向控制模块

820风量控制模块

830温度控制模块

900物料

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明的基于横向滚筒烘干装置的物料烘干装置与烘干方法，包括风向风量调节单元和温度调节单元，以确保烘干装置滚筒内低温热风均匀分布，风量与风温自适应控制使烘干装置高效运作。该发明优化了烘干装置对烘干风能的利用率，减少了能量损失，使烘干装置效率提高。用于烘干种子时，使种子的烘干效果提高，种子出苗率增高，爆腰率减低，结构装置简单、成本低、可靠性强。

如图2所示，图2为本发明的物料烘干装置的结构示意图。本发明的烘干装置包括风机100、发热装置200、进风管300、出风管400和滚筒500，其中，进风管300包括进风口端310和出风口端320，风机100与发热装置200相连，进风管300的进风口端310与发热装置200相连，进风管300的出风口端320从滚筒500的一端伸入滚筒500内，出风管400的一端伸入滚筒500内，另一端排出废气。

本发明的物料烘干装置还包括风向风量调节单元600、温度调节单元700和控制器800(如图7所示)。控制器800包括风向控制模块810。

其中，风向风量调节单元600包括调节风口610。如图3和图4所示，图3是本发明的物料烘干装置的调节风口的立体结构示意图，图4是本发明的物料烘干装置的调节风口的横截面图。结合图2，调节风口610与进风管300的出风口端320相连，且设置于滚筒500内。调节风口610包括风筒611、叶片组件612和叶片控制件(未绘示)，其中，叶片组件612转动连接在风筒611的二端部。

风向风量调节单元600还包括多个料位传感器620，如图5所示，图5是本发明的物料烘干装置的滚筒横截面剖视图，料位传感器620沿滚筒500的内侧壁的周向均匀环绕设置。叶片控制件和料位传感器620分别与风向控制模块810电连接，风向控制模块810通过叶片控制件调节叶片组件620的开合角度，使从风筒吹出来的风覆盖物料的表面。

原有烘干装置向烘干滚筒内送风大部分采用的是直接将风吹进桶内，这样使得风的使用率降低不利于烘干效果。本发明的物料烘干装置对进风管300加装可以根据需要调整的调节风口610，使风机100提供的风能大部分打在要烘干物料的表面。

风筒611的横截面呈圆弧形，风筒611的中轴线与滚筒500的中轴线相平行。

较佳地，料位传感器620设置于滚筒500的中部，即均匀周向环绕设置于滚筒500周向中部的内侧壁上。

进一步地，如图3所示，叶片组件612包括叶片6121和转轴6122，叶片6121通过转轴6122转动连接在圆弧形的风筒611的二端部。

其中，叶片控制件包括叶片电机，叶片电机与转轴6122连接且与风向控制模块810电连接。

进一步地，风量风向温度调节单元600还包括变频器，变频器连接在风机100的电机上，控制器800还包括风量控制模块820，变频器与风量控制模块820电连接。

温度调节单元700包括设置于滚筒500内的温度传感器710，控制器800还包括温度控制模块830，温度传感器710与温度控制模块830电连接。

其中，温度传感器710可设置于风筒611上。

横向滚筒型烘干装置由于吹风与物料表面产生接触面积越大效果越好，滚筒500承载物料900的范围一般保持在滚筒500的体积一半以下，这样进入滚筒500的物料900越多，物料横向面积就会越大，如此，叶片组件612开合形成的出风口的开合角度就要随着增大，根据物料900的量的风向调节模块810控制叶片控制件的叶片电机，叶片电机为步进电机，调节风口叶片组件612开合角度，以适应物料900的表面宽度，使从出风口吹出的风时刻保证吹向物料900的表面。

参阅图5和图6，图5是本发明的物料烘干装置的滚筒横截面剖视图，用以表述本烘干方法的算法图示，图6是本发明的物料烘干装置的滚筒内物料表面示意图。如图所示，本发明的应用于上述的物料烘干装置的烘干方法包括如下步骤：

S10：物料900从物料口进入滚筒500内，其中，滚筒500的半径为R，滚筒500的长度是L，料位传感器的数量为n个，风筒611的中轴线至滚筒500的中轴线的距离是h；

S20：被种子覆盖的n’个料位传感器导通，并发出导通信号至风向控制模块810，风向控制模块810根据该导通信号的个数n’计算出风筒611的中轴线至物料900的表面的距离H和滚筒500内物料900的表面的横向距离AB；

S30：风向控制模块810根据H和AB的值计算叶片组件612的最佳开合角度α，并根据此最佳开合角度值α控制叶片控制件以调整叶片组件612的位置。

其中，如图5所示，风筒611的中心点P至滚筒500的中心点O连线OP与叶片组件612的夹角为α，叶片组件612的开合角度调整至最佳开合角度α后，与物料900的表面宽度，使从出风口吹出的风时刻保证吹向物料900的表面。

具体地，如图5所示，在周向环绕滚筒500内侧面设置了n个料位传感器620，随着进入滚筒500的种子的增多，物料900的表面的横向距离AB线会随着增长，这样被物料900覆盖的料位传感器620将会有导通信号传出，利用料位传感器620导通的个数就能得到出风口到物料的距离，也可,得出AB线的距离，从而进行风向控制。

如图5所示，利用三角函数公式可推导出以下公式算出中轴线到物料900的表面的距离H和物料900的表面的横向距离AB的长度。

其中：风筒611的中轴线至物料900的表面的距离H为：

$H=h+cos(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R---\left(1\right);$

滚筒500内物料900的表面的横向距离AB为：

$AB=2\×\[sin(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R\]---\left(2\right).$

通过计算出的风筒611的中轴线到物料900的表面的距离H和滚筒500内物料900的表面的横向距离AB的长度就可得到叶片组件612的最佳开合角度α为：

$\mathrm{\α}=arctg\left(\frac{AB}{2H}\right)---\left(3\right).$

其中，所述步骤S30中，风向控制模块810发送控制信号至叶片控制件的电机，电机根据控制信号调节转轴6122的转动角度，使得叶片组件612调整至最佳开合角度α。

本发明的应用于上述的物料烘干装置的烘干方法还包括风量调节步骤。物料900进入滚筒500后，与风接触的表面是随着物料900数量的增多而增大的。为达到较好的烘干效果，所以在风筒611的叶片组件612的最佳开合角度α调整好的前提下要对出风量进行调整。

如图6所示，具体为：步骤S20还包括如下风量调节步骤：

风量控制模块820根据滚筒500内物料900的表面的横向距离AB和滚筒500的长度L计算出物料900的表面与风的接触面面积M；

风量控制模块820根据接触面面积M，通过风向风量控制单元600的变频器调节风机100的电机的转速。

具体为，在风筒611的叶片组件612形成的开合角度α调整好后，利用物料900与风的接触面面积与出风量的对应关系进行调节。种子与风的接触面积M是可以有公式求出的，已知接触面的长边就是滚筒500的长度L是固定的，短边AB由上述的式(2)计算得出，由此可知M为：

$M=L\×2\×\[sin(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R\]---\left(4\right).$

烘干装置的风量大小主要由风机100的转速控制，通过已知的物料900的接触面面积M，利用风量与接触面面积M的对应关系调整风机100的转速，即可达到控制风量的要求。

本发明的应用于上述的物料烘干装置的烘干方法还包括温度调节步骤。滚筒500的温度是由风温决定的，烘干风温对物料900的烘干效果是起重要作用的，当风量固定的情况下风温是由与风机100相连的发热装置200控制的，为使滚筒500内温度能实时变化，需对发热装置200进行控制。

温度调节步骤包括：

通过温度传感器710感应滚筒500内温度T；

温度控制模块830将该温度T与一标准温度值T₀进行比较进而调节发热装置200的发热量。

具体方法为：在滚筒500内固定点安装温度传感器710，通过温度传感器710的温度数据T与滚筒500内的最佳标准值T₀比较，温度控制模块830来对应加热装置200进行相应升温与降温调节，使滚筒500内温度保持在最佳烘干温度T₀。

针对不同的物料，滚筒500内的温度最佳标准值T₀不同。

本发明的风向控制模块810、风量控制模块820和温度控制模块830三个控制单元都是对物料烘干效果起优化作用的，其相互之间有紧密的协同关系相辅相成是一个整体的控制系统，通过顺序控制使物料烘干装置进入最佳烘干状态。

本发明的物料烘干装置和烘干方法可烘干除种子类的其他需烘干的物料。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种物料烘干装置，包括风机、发热装置、进风管和滚筒，所述进风管包括进风口端和出风口端，所述发热装置分别同所述风机和所述进风口端相连接，所述出风口端从所述滚筒一端伸入所述滚筒内，其特征在于，还包括调节单元和控制器，所述调节单元包括风向风量调节单元，所述控制器包括风向控制模块，所述风向风量调节单元包括：

与所述出风口端相连接的调节风口，包括风筒、叶片组件和叶片控制件，所述叶片组件转动连接在所述风筒的二端部；以及

多个料位传感器，均匀周向环绕设置于所述滚筒的内侧；

其中，所述叶片控制件和所述料位传感器分别与所述风向控制模块电连接，所述风向控制模块通过所述叶片控制件调节所述叶片组件的开合角度，使从所述风筒吹出来的风覆盖所述物料的表面。

2.根据权利要求1所述的物料烘干装置，其特征在于，所述风筒的横截面呈圆弧形，所述风筒的中轴线与所述滚筒的中轴线平行。

3.根据权利要求2所述的物料烘干装置，其特征在于，所述料位传感器设置于所述滚筒的中部。

4.根据权利要求1至3任一项所述的物料烘干装置，其特征在于，所述叶片组件包括叶片和转轴，所述叶片通过所述转轴转动连接在所述风筒的二端部。

5.根据权利要求4所述的物料烘干装置，其特征在于，所述叶片控制件包括叶片电机，所述叶片电机与所述转轴连接且与所述风向控制模块电连接。

6.根据权利要求1所述的物料烘干装置，其特征在于，所述风向风量调节单元还包括变频器，所述变频器连接在所述风机上，所述控制器还包括风量控制模块，所述变频器与所述风量控制模块电连接。

7.根据权利要求1所述的物料烘干装置，其特征在于，所述调节单元还包括温度调节单元，所述温度调节单元包括设置于所述滚筒内的温度传感器，所述控制器还包括温度控制模块，所述温度传感器与所述温度控制模块电连接。

8.根据权利要求7所述的物料烘干装置，其特征在于，所述温度传感器设置于所述风筒上。

9.一种物料烘干方法，采用如权利要求1所述的烘干装置进行物料烘干，其特征在于，包括如下步骤：

S10：物料从物料口进入滚筒内，其中，滚筒半径为R，滚筒的长度是L，料位传感器的数量为n个，风筒的中轴线至滚筒的中轴线的距离是h；

S20：被物料覆盖的n’个料位传感器导通，并发出导通信号至风向控制模块，风向控制模块根据该导通信号的个数n’计算出风筒的中轴线至物料表面的距离H和滚筒内物料表面的横向距离AB；

S30：风向控制模块根据H和AB的值计算叶片组件相对于一参考位置线的最佳开合角度值α，并根据所述最佳开合角度值α控制所述叶片控制件以调整所述叶片组件的开合角度，所述参考位置线为风筒的中心点至滚筒中心点的连线。

10.根据权利要求9所述的物料烘干方法，其特征在于，所述步骤S20中，所述距离 $H=h+cos(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R.$

11.根据权利要求10所述的物料烘干方法，其特征在于，所述步骤S20中，所述横向距离 $AB=2\×\[sin(\frac{360}{n}\×n^{\′}\×\frac{1}{2})\×R\].$

12.根据权利要求11所述的物料烘干方法，其特征在于，所述步骤S30中，所述最佳开合角度

13.根据权利要求9所述的物料烘干方法，其特征在于，所述步骤S30之后还包括一风量调节步骤，所述风量调节步骤包括：

控制器的风量控制模块根据滚筒内物料表面的横向距离AB和滚筒长度L的值计算出物料与风的接触面面积M；

风量控制模块根据接触面面积M，通过风向风量控制单元的变频器调节风机的电机的转速。

14.根据权利要求9所述的物料烘干方法，其特征在于，还包括一温度调节步骤，所述温度调节步骤包括：

通过一温度传感器感应滚筒内温度T；

温度控制模块将该温度T与一标准温度值T₀进行比较进而调节发热装置的发热量。

15.根据权利要求9所述的物料烘干方法，其特征在于，所述步骤S30中还包括风量控制模块控制所述叶片控制件的叶片电机，叶片电机调节叶片组件的转轴的转动角度，使得叶片组件的开合角度达到最佳开合角度值α的步骤。