CN104609188A - 一种真空条件下粉末物料自动给料系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种给料系统，旨在提供一种真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：包括依次连接的储存罐、控制阀、提升装置、物料定量系统、气压控制系统、给料装置和高真空系统。结合本发明与自动控制系统，可实现其他各个系统间的相互配合，使物料定量系统能够对高真空系统内定量连续的添加粉末物料，同时降低了添加物料过程中对高真空系统的气压影响。本发明是在化工过程中针对固体粉末物料向真空操作系统定量添加的工艺要求，尤其对高真空、小添加量的工艺过程更为适用。

Description

一种真空条件下粉末物料自动给料系统

技术领域

本发明涉及化工生产领域，更具体地说，它涉及一种真空条件下粉末物料自动给料系统。

背景技术

在一些化工生产过程中，需要将小流量固体粉末定量连续准确的添加到高真空系统中。

在化工过程中固体物料添加常用的方法主要有：星型给料器、螺杆输送机、真空输送、气动输送以及粉末泵等。这些已知的方法有下述的缺点：

①星型给料器：在小压差条件下，通过给料器叶轮空间和转速快慢控制固体粉末输送速度，其缺点是对于粒度小的物料，由于叶轮和壁腔之间的缝隙密封性不好容易导致物料泄漏，尤其在真空系统场合；

②螺杆输送机：可以实现固体物料水平和垂直方向上的输送，但同样螺杆与壁腔的间隙也导致设备气密性不好，粒度小的物料在真空场合同样泄漏，尤其是在输送硬质颗粒物料时，设备磨损情况严重；

③真空输送：利用真空差输送固体粉料，给料量难于控制，也无法维持系统真空；

④气动输送：利用正压气流输送固体粉料，给料量无法控制，也不适合在真空系统中使用。

目前，申请号为CN201420297708.3 的中国专利公开了一种烧结钕铁硼粉料用的真空输送设备，涉及一种烧结粉料用输送设备，该设备包含真空手套箱、真空泵、进料口、出料口、过滤仓、阀门组、机械手，第一套设备进料口与混料罐连接，出料口与气流磨储料仓连接；第二套设备进料口和气流磨混料罐连接，出料口与双锥混料机相连接；第三套设备进料口和双锥混料机连接，出料口与全自动压机连接。这种真空输送设备是带机械手的智能化真空输送设备，尤其是适用于智能化烧结钕铁硼永磁材料粉料的输送设备，使得需要6-12人花费长时间完成的工作仅需2人操作并以机械手智能化操作完成，同时减少了各个工序的氧含量和氧化概率，提高了最终产品的性能。但是这套真空输送设备仅仅具有一个输送的功能，无法对输送物料的量进行一个定量的控制。

因此急需一种运输装置，能够将物料定量且连续地向真空系统内输送，同时最大程度的降低对真空环境的影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种真空条件下粉末物料自动给料系统，能向高真空系统中准确定量输送固体粉料，同时最大程度的降低对真空环境的影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：包括依次连接的储存罐、控制阀、提升装置、物料定量系统、气压控制系统、给料装置和高真空系统。

储存罐，用于存放固体粉末物料；

提升装置，用于将储存罐内的物料输送至物料定量系统内；

物料定量系统，包括两个以上的缓冲罐和设置于缓冲罐内的物位计，所述的缓冲罐竖直设置，物位计控制缓冲罐内物料体积；

气压控制系统，包括与缓冲罐相连接的压力变送器和气动平衡阀，压力变送器用于显示缓冲罐内气压，气动平衡阀用于控制缓冲罐内气压；

给料装置，给料装置设置于相邻缓冲罐以及缓冲罐和高真空系统之间，用于物料的输送；

控制阀，设于与储存罐和缓冲罐的出料口处，用于控制出料口的启闭；

高真空系统，其为物料输送的目的地。

通过采用上述技术方案，本发明真空条件下粉末物料自动给料系统采用多级压差控制方法，防止给料装置内部物料泄漏，实现固体粉料从常压储罐到高真空系统自动定量添加的工艺过程。由于在送料过程气压控制系统中对缓冲罐的气压有所控制，因此缓冲罐向高真空系统内输送固体粉末物料时，高真空系统内的气压所受的影响较小。

缓冲罐内的物料在进入其内部后，物料的高度对应其体积，物料量越多，则其高度越高，缓冲罐内的物位计，用于控制物料的高度（即控制物料的量），当物料到达物位计所设定的高度后，上一个缓冲罐或储料罐的控制阀关闭，停止物料进料，以此达到物料定量的目的。

气压控制器控制缓冲罐内气压，减小相邻缓冲罐内的气压差，使各个缓冲罐内的气压逐级递减，越接近高真空系统的缓冲罐内气压越低，因此打开输料时，最后一个缓冲罐对高真空系统的影响最低。

本发明进一步设置为：所述缓冲罐数量2~3个。

通过采用上述技术方案，若直接从储存罐向高真空系统内添加粉末物料，易造成高真空系统内气压环境被破坏，导致压强不稳定；当缓冲罐数量为1时，高真空系统与缓冲罐之间的压差仅有一处，一处降压幅度较大，对高真空系统的影响较大，在降压过程中固体粉末易被压差带入高真空系统内，导致物料量难以控制；当缓冲罐数量大于3个时，存在3处以上降压，因此降压幅度较小，在给料的过程中高真空系统受影响较小，并且给料量稳定，但是由于环节变多，因此给料的时间变长，影响效率；因此缓冲罐的数量2~3个时，已经满足了定量给料的需求，并且降压幅度适合，对高真空系统的影响较小。

缓冲罐竖直设置，在卸料时可以通过一部分重力作用达到卸料的目的，减少给料的难度，加快给料速度。

本发明进一步设置为：所述的给料装置为星型给料器，所述星型给料器包括电机，所述的电机为变频调速电机。

通过采用上述技术方案，利用变频调速电机对星型给料器的进料量进行实时调节，可实现星型给料器自动调节进给量。

本发明进一步设置为：相邻的缓冲罐差压为20~50KPa。

通过采用上述技术方案，各级缓冲罐差压控制在20~50KPa，首先避免了差压过大给料时而产生的喷粉现象，造成给料量不稳定的现象；其次，差压越小，给料时上一个缓冲罐对下一个缓冲罐内气压的影响，减少对高真空系统的气压影响，但是需要的缓冲罐数量需相对的增加，以减少各级缓冲罐之间的差压，而过多的缓冲罐必将造成物料运输的缓慢和时间浪费，因此将差压控制在20~50KPa，在不影响高真空系统的前提下又保证了物料运输的效率。

本发明进一步设置为：所述的给料装置与缓冲罐之间设有防喷管，所述的防喷管包括外管和内斗，所述的内斗固定于外管内，内斗呈锥形并开设有锥口，所述锥口朝向粉末输送方向设置。

通过采用上述技术方案，使物料在经过内斗的作用形成集束，避免了粉末以团状通过管道，减少了粉末状的物料在输送时的喷粉现象，避免粉末在缓冲罐内呈弥漫雾状，使之能够快速沉降到达缓冲罐底部，使物位计定位更为准确。

本发明进一步设置为：所述的锥口呈六角星形。

通过采用上述技术方案，开设六角星形的锥口，增加了锥口的面积，增加粉末物料的通过速度。

本发明的使用方式：

①打开储存罐的控制阀，粉末物料通过提升装置输送至第一个缓冲罐内，缓冲罐内粉末物料高度达到物位计设定值后关闭储存罐的控制阀，停止送料。

②控制前一个缓冲罐气动平衡阀与压力变送器使前一个缓冲罐与后一个缓冲罐内的气压差处于20~50KPa。

③打开前一个缓冲罐的控制阀，启动给料装置的电机，将前一个缓冲罐内的粉末物料输送至后一个缓冲罐内，后一个缓冲罐内粉末物料高度达到物位计设定值后，关闭前一个缓冲罐的控制阀，前一个给料装置电机停止转动。

④重复步骤③直至最后一个缓冲罐内物料高度达到物位计设定值。

⑤打开最后一个缓冲罐的控制阀，启动最后一个给料装置的电机，将最后一个缓冲罐内的所有粉末物料输送至高真空系统内。

附图说明

图1为本发明真空条件下粉末物料自动给料系统实施例1的结构示意图；

图2为本发明真空条件下粉末物料自动给料系统实施例2的结构示意图；

图3为防喷管的结构示意图；

图4为防喷管的剖视图；

图5为防喷管的俯视图。

附图标记：1、储存罐；2、螺旋输送机；3、缓冲罐；3A、第一个缓冲罐；3B、第二级缓冲罐；3C、第三级缓冲罐；31、物位计；32、压力变送器；33、气动平衡阀；4、星型给料器；4A、第一个星型给料器；4B、第二级星型给料器；4C、第三级星型给料器；5、控制阀；6、防喷管；7、高真空系统。

具体实施方式

参照图1至图3对本发明真空条件下粉末物料自动给料系统实施例做进一步说明。

本发明中的提升装置可以采用斗式提升机、螺旋输送机2或风管提升装置，螺旋输送机2具有送料稳定，送料速度可调的优点，噪音小能耗低，因此此处采用螺旋输送机2作为提升装置。

同时，结合本发明与自动控制系统，自动控制系统与控制阀5、螺旋输送机2、物位计31、气动平衡阀33、星型给料器4的变频电机和高真空系统，通过自动控制系统的自动程序，经过各个设备的反馈做出相应的调节，可实现其他各个系统间的相互配合，达到自动下料补料的目的。

实施例1：如图1所示，一种真空条件下粉末物料自动给料系统，由依次相连接的储存罐1、控制阀5、水平输送带、螺旋输送机2、第一个缓冲罐3A、控制阀5、第一个星型给料器4A、防喷管6、第二级缓冲罐3B、控制阀5、第二级星型给料器4B、防喷管6和高真空系统7组成，所述的缓冲罐3均竖直设置，所述的星型给料器4包括变频调速电机，所述的变频调速电机、控制阀5与自动控制系统相连接。所述的缓冲罐3均设有物位计31、压力变送器32和气动平衡阀33。

实施例1具体使用方法为：

①通过自动控制系统控制控制阀5的开启与关闭，和星型给料器4的输送速度，打开储存罐1的控制阀5，粉末物料掉落至水平输送带，其中，粉末物料为活性白土（粒度200目左右），输送带将粉末物料输送至螺旋输送机2，通过螺旋输送机2将粉末物料提升高度至第一个缓冲罐3A的入口，粉末物料进入第一个缓冲罐3A内，物料存量由第一个缓冲罐3A物位计31控制，当物料高度达到物位计31设定值后，物位计31将信息反馈回自动控制系统使关闭储存罐1的控制阀5。

②通过自动控制系统控制第一个缓冲罐3A气动平衡阀33与压力变送器32使第一个缓冲罐3A真空30KPa（绝对压力），通过第二级缓冲罐3B气动平衡阀33与压力变送器32控制第二级缓冲罐3B真空60KPa（绝对压力）。

③打开第一个缓冲罐3A的控制阀5，启动第一个星型给料器4A的电机，将第一个缓冲罐3A内的粉末物料输送至第二级缓冲罐3B内，第二级缓冲罐3B内的粉末物料存量由第二级缓冲罐3B的物位计31控制，达到物位计31设定的数值后，控制阀5关闭，星型给料器4电机停止转动。

④再次通过第二级缓冲罐3B气动平衡阀33与压力变送器32控制第二级缓冲罐3B真空60KPa（绝对压力）。

⑤打开第二级缓冲罐3B的控制阀5，启动第二级星型给料器4B的电机，将第二级缓冲罐3B内的所有粉末物料输送至高真空系统7内。

实施例2：如图2所示，一种真空条件下粉末物料自动给料系统，由依次相连接的储存罐1、控制阀5、水平输送带、螺旋输送机2、第一个缓冲罐3A、控制阀5、第一个星型给料器4A、防喷管6、第二级缓冲罐3B、控制阀5、第二级星型给料器4B、防喷管6、第三级缓冲罐3C、控制阀5、第三级星型给料器4C、防喷管6和高真空系统7组成，所述的缓冲罐3均竖直设置，所述的星型给料器4包括变频调速电机，所述的变频调速电机、控制阀5与自动控制系统相连接。所述的缓冲罐3均设有物位计31、压力变送器32和气动平衡阀33。

实施例2具体使用方法为：

①通过自动控制系统控制控制阀5的开启与关闭，和星型给料器4的输送速度，打开储存罐1的控制阀5，粉末物料掉落至水平输送带，其中，粉末物料为活性白土（粒度200目左右），输送带将粉末物料输送至螺旋输送机2，通过螺旋输送机2将粉末物料提升高度至第一个缓冲罐3A的入口，粉末物料进入第一个缓冲罐3A内，物料存量由第一个缓冲罐3A物位计31控制，当物料高度达到物位计31设定值后，物位计31将信息反馈回自动控制系统使关闭储存罐1的控制阀5。

②通过自动控制系统控制第一个缓冲罐3A气动平衡阀33与压力变送器32使第一个缓冲罐3A真空20KPa（绝对压力），通过第二级缓冲罐3B气动平衡阀33与压力变送器32控制第二级缓冲罐3B真空40KPa（绝对压力）。

③打开第一个缓冲罐3A的控制阀5，启动第一个星型给料器4A的电机，将第一个缓冲罐3A内的粉末物料输送至第二级缓冲罐3B内，第二级缓冲罐3B内的粉末物料存量由第二级缓冲罐3B的物位计31控制，达到物位计31设定的数值后，控制阀5关闭，星型给料器4电机停止转动。

④通过自动控制系统控制第二级缓冲罐3B气动平衡阀33与压力变送器32使第二级缓冲罐3B真空40KPa（绝对压力），通过第三级缓冲罐3C气动平衡阀33与压力变送器32控制第三级缓冲罐3C真空60KPa（绝对压力）。

⑤打开第二级缓冲罐3B的控制阀5，启动第二级星型给料器4B的电机，将第二级缓冲罐3B内的粉末物料输送至第三级缓冲罐3C内，第三级缓冲罐3C内的粉末物料存量由第三级缓冲罐3C的物位计31控制，达到物位计31设定的数值后，控制阀5关闭，星型给料器4电机停止转动。

⑥再次通过第三级缓冲罐3C气动平衡阀33与压力变送器32控制第三级缓冲罐3C真空60KPa（绝对压力）。

⑦打开第三级缓冲罐3C的控制阀5，启动第三级星型给料器4C的电机，将第三级缓冲罐3C内的所有粉末物料输送至高真空系统7内。

与实施例2相比，实施例1的主要区别技术特征为：实施例1共有2个缓冲罐3，缓冲罐3之间的差压为30KPa，其优点是：设备成本相对较低，粉末物料加料速度快，节约时间。

与实施例1相比，实施例2的主要区别技术特征为：实施例2共有3个缓冲罐3，缓冲罐3之间的差压为20KPa，其优点是：粉末物料加料过程中对高真空系统7的气压影响较小，并且粉末物料加料量更为准确可靠。

其中，所述的星型给料器4包括电机，所述的电机为变频调速电机，电机与自动控制系统相连接。

变频调速电机的设置可根据高真空系统7的需求对星形给料器的给料速度进行调节，进而对第一个缓冲罐3A至第二级缓冲罐3B内的物料输送量进行调节，当需要增加高真空系统7内的粉末物料输送量时，提高变频调速电机的转速，增加第二级缓冲罐3B的物料量，完成单次物料添加量的增加。

其中，第一个缓冲罐3A和第二级缓冲罐3B之间的差压为30KPa。

各级缓冲罐3差压控制在20~50KPa，首先避免了给料时产生的喷粉现象，造成给料量不稳定的现象；其次，差压越小，给料时上一个缓冲罐3对下一个缓冲罐3内气压的影响，减少对高真空系统7的气压影响。

其中，如图3至5所示，所述的星型给料器4与后一个缓冲罐3之间设有防喷管6，所述的防喷管6包括外管和内斗，所述的外管为圆柱管，所述的内斗固定于外管内，内斗呈锥形并开设有六角星形锥口，所述锥口朝向粉末输送方向设置。

在缓冲罐3向下一个缓冲罐3或高真空系统7卸料时，由于存在压力差，因此粉末状的物料在输送时处于喷粉状态，在下一个缓冲罐3中粉末处于弥漫雾状，不能及时沉降，造成第二级缓冲罐3B的物位计31计数不准，导致第二级缓冲罐3B内物料量不定，因此通过设置内斗以减少粉末的溅射范围，再通过六角星形锥口以增加粉末物料所能通过的截面面积，增加物料在内斗上的流通速度。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：包括控制阀以及依次连接的储存罐、提升装置、物料定量系统、气压控制系统、给料装置和高真空系统；

储存罐，用于存放固体粉末物料；

物料定量系统，包括两个以上的缓冲罐和设置于缓冲罐内的物位计，所述的缓冲罐竖直设置，物位计控制缓冲罐内物料体积；

提升装置，用于将储存罐内的物料输送至物料定量系统内；

气压控制系统，包括与缓冲罐相连接的压力变送器和气动平衡阀，压力变送器用于显示缓冲罐内气压，气动平衡阀用于控制缓冲罐内气压；

给料装置，给料装置设置于相邻缓冲罐以及缓冲罐和高真空系统之间，用于物料的输送；

控制阀，设于储存罐和缓冲罐的出料口处，用于控制出料口的启闭；

高真空系统，其为物料输送的目的地。

2.根据权利要求1所述的真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：所述缓冲罐数量2~3个。

3.根据权利要求1所述的真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：所述的给料装置为星型给料器，所述星型给料器包括电机，所述的电机为变频调速电机。

4.根据权利要求2所述的真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：相邻的缓冲罐差压为20~50KPa。

5.根据权利要求2所述的真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：所述的给料装置与缓冲罐之间设有防喷管，所述的防喷管包括外管和内斗，所述的内斗固定于外管内，内斗呈锥形并开设有锥口，所述锥口朝向粉末输送方向设置。

6.根据权利要求5所述的真空条件下粉末物料自动给料系统，其特征是：所述的锥口呈六角星形。

7.一种真空条件下粉末物料自动给料系统的使用方式：

①打开储存罐的控制阀，粉末物料通过提升装置输送至第一个缓冲罐内，缓冲罐内粉末物料高度达到物位计设定值后关闭储存罐的控制阀，停止送料；

②控制前一个缓冲罐气动平衡阀与压力变送器使前一个缓冲罐与后一个缓冲罐内的气压差处于20~50Kpa；

③打开前一个缓冲罐的控制阀，启动给料装置的电机，将前一个缓冲罐内的粉末物料输送至后一个缓冲罐内，后一个缓冲罐内粉末物料高度达到物位计设定值后，关闭前一个缓冲罐的控制阀，前一个给料装置电机停止转动；

④重复步骤③直至最后一个缓冲罐内物料高度达到物位计设定值；

⑤打开最后一个缓冲罐的控制阀，启动最后一个给料装置的电机，将最后一个缓冲罐内的所有粉末物料输送至高真空系统内。