CN104609999A - 一种烟花爆竹药物自动配制混合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟花爆竹药物自动配制混合系统，该系统包括备料机构、计量配制机构、第一输送机构、混合机构、第二输送机构；还包括自动控制机构，自动控制机构与各工作机构通讯连接，控制各工作机构按照设定程序自动协调运行。本发明实现了药物配制混合工作的全流程机械化和自动化，确保了烟花爆竹生产该工序的安全；即使在药物异常的情况下，也能确保人身安全并使事故损失最小化；提高了药物配方精度，确保药物混合质量和同一性；并有效降低了烟花爆竹企业的生产成本。

Description

一种烟花爆竹药物自动配制混合系统

技术领域

本发明涉及一种自动完成烟花爆竹药物配制和混合工作的设备系统。

背景技术

目前的生产实践中，烟花爆竹药物(简称药物，下同)的配制与混合大多由人工来完成，这一工序，是烟花爆竹生产中的高危工序。根据烟花爆竹产品的配方比例，人工完成药物的配制与混合，其步骤如下：

1、配制：按照不同烟花爆产品配方的比例计算出各种药物原材料(简称单料，下同)的重量，然后进行称药，将各种不同的单料依次放进一个容器中。国家制定了GB11652——2012《烟花爆竹劳动安全技术规程》规定每次和药的药物重量只允许在规定限量以下，目的是万一发爆炸事故，减小其爆炸威力，从而减少人员伤亡。由于人工配料时每次的药量有严格的限制，同一批次的产品也需要多次配制才能完成，但是每次人工投料的比例难以保持一致，甚至因为疏忽导致少添加某种单料的情况出现，因此，企业同一天生产的产品燃放效果都存在差异，成为产品质量的一个瓶颈。

单料的安定性较好，在未混合之前药物不敏感，比较安全。根据行业的特点，单料配料工序完成后，进人工搬运药物库安全距离外的和药室内，和药室四周设有防护屏障，其目的是：万一工人在和药时发生安全事故，不会波及到其他工位的人身安全。

2、混合：工人将配好的多种单料药物放于筛子中，轻轻振动，筛下药物落在盛药物的容器中，药物混合要求经过三至四遍过筛，就基本达到了混合的要求，过筛遍数增加，药物混合越均匀，药物效果最佳。但有些工人很多只筛二至三遍，一是多过筛一次，要多花时间，影响计件工资；二是多过筛一次，药物敏感性增加危险性也增加。因此，人工完成这一工作不易实现药物最佳效果。同时，混合时会产生药物粉尘，粉尘会产生如下不利影响；1)、增加药物混合工序的危险性。2)、对工人职业健康造成危害。

3、药物搬运；工人将盛装药物的容器搬运到药物中转间。根据事故统计分析，搬运工序中也发生安全事故，主要原因有；1)、人工提放药物时，未能轻提轻放。2)、容器提绳断了或其他原因造成的容器跌落。

几种单料药物混合后，药物的敏感性大大提高，同时还受环境温度的影响，随着环境温度的提高而提高，工人的危险性也大为提高。混合工序和药物搬运工序，虽然劳动强度不大，但要工作的每一分钟都要聚精会神，才能避免安全事故发生。

近年来出现了药物混合机械，业内通称为“和药机”，将人工称料配方的药物放于一个密闭的容器中，以电机作动力，带动容器中的滚筒转动，搅拌装置与药物接触、搅拌，对药物有一定的挤压作用，以达到均匀和药的目的，药物混合完毕，药物从卸料口落下，流入盛装药物的容器中，工人将容器搬运到药物中转间。该设备虽较好地解决了和药中产生粉尘的问题，但仍存在药物混合机械发生爆炸的问题和人工搬运的问题。

现有技术存在的问题；1)、人工进行混合、运药工序，每年发生爆炸事故的比例，是花炮生产企业数量的8‰左右，其中80％左右是在人工和药环节，20％左右是药物搬运环节。2)、人工配料很难保证每一次配制的精度在产品设计允许的误差范围，使产品的一致性受到影响。3)、生产效率低。4)、人工完成混合工作，是手持筛子站在工作台前进行作业，长时间从事这一工作，难免不因为走神发生用力过度或发生筛子从手中掉落的情况，造成人员伤亡。5)高危岗位企业要支付较高的薪资给工人，增加了企业的人工成本，一旦发生伤亡事故时，企业还要支付巨额赔偿。6)、使用药物混合机械进行作业时，由于环境温度较高、有些药物单料粉碎加工(如硫磺、炭等原料)时混入颗粒小到无法筛选分离且高硬度的非金属杂质，在药物混合机械的叶片搅拌时，挤压药物杂质发生碰撞摩擦、药物混合状态下爆炸敏感性突然增大的多重作用下发生爆炸。现有技术的和药机每年发生的爆炸机率在1.5％左右，现有技术机械发生爆炸的概率要高于人工操作的概率。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种自动完成烟花爆竹药物配制与混合的设备系统，实现人机分离，确保生产安全，提高生产效率和产品质量。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种烟花爆竹药物自动配制混合系统，其特征在于，该系统包括备料机构、计量配制机构、第一输送机构、混合机构、第二输送机构；还包括自动控制机构，自动控制机构与各工作机构通讯连接，控制各工作机构按照设定程序自动协调运行：

备料机构：各种单料粉碎过筛后分别储存在专用容器中备用，专用容器下方设有装置自动阀门的出料口，专用容器有识别码，自动阀门与自动控制机构通讯连接；

计量配制机构：计量器具放置在与自动控制机构通讯连接的可移动平台上，计量器具上放置物料盘；可移动平台按照自动控制机构指令移动至一个专用容器下方，专用容器的自动阀门打开，单料经自动阀门流入物料盘内时产生物料称重数据，当物料称重数据达到设定值时，自动阀门关闭；各种单料的配制动作完成，可移动平台移到下一个单料的专用容器下方继续进行配制，直到按照储存于自动控制机构中的配方完成药物配制；

第一输送机构：备料机构、计量配制机构与混合机构之间保持安全间距，中间设有防护屏障；机械手将可移动平台上的物料盘转移到皮带运输机上，皮带运输机采用防静电皮带，皮带运输机在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障预留的物流孔后，进入混合机构所在的混合室；机械手将物料盘上的药物送入混合机构的进料口内，再将物料盘放置在混合机构卸料口下方的第二输送机构的皮带运输机上；

混合机构：混合机构包括外壳，外壳设有进料口和卸料口，进料口和卸料口都设有自动阀门与自动控制机构通讯连接；外壳中设有装置在框架内的筛片组，筛片四周与框架连接，若干筛片在框架内自上而下分层设置，最上层筛片对应承接进料口，最下层筛片对应衔接卸料口；框架上部通过柔性材料(如绳索、拉簧、橡胶、部分塑料材料等)固接于外壳内壁上，框架还连接振动装置，振动装置通讯连接自动控制机构；外壳内设置与自动控制机构通讯连接的温度传感器、氢气探测传感器和自动注水口；药物进入后，振动装置带动框架及筛片实现顺、逆时针转动及上下振动，开始混合动作，动作的力度和速度可以通过自动控制机构人为设置调节；混合动作达到设定时间后停止，卸料口自动阀门打开，混合好的药物落入第二输送机构的皮带运输机上的物料盘内；

第二输送机构：混合机构与药物中转库或者其他工序(如亮珠生产工序)之间保持安全间距，中间设有防护屏障；皮带运输机采用防静电皮带，皮带运输机在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障预留的物流孔后，进入药物中转库或者其他工序。

本发明的有益效果在于：

由于原材料质量达不到烟花爆竹原材料技术要求、有害杂质超标或者其他尚未明确的原因,药物混合时会产生一定的温升。在传统手工药物混合中,当温升异常时，有经验的工人会立即停止药物混合工作,并把药物摊开,增大药物的散热面积并迅速撤离现场，避免爆炸伤人。如果用现有技术的药物混合机械,由于没有险情监测和处理手段，这种情况下就会发生爆炸事故。本发明在外壳内设置温度传感器，能够实时对药物混合工作温度上升进行监测和数据对比分析,当出现温升异常，如升温速率超出设定的范围,药物混合装置立即启动应急处理程序,连接注水口的供水水泵或阀门打开,向药物混合装置内注水，消除安全隐患；同时自动控制机构发出异常信号或者报警信号。安全保障能力大大提高。

现有技术中，烟花爆竹生产和研究者从未对氢对药物混合产生的影响进行研究，发明人在大量的实验中偶然发现，烟花爆竹原材料药物混合后，有产生氢气并放热的现象，其产生的原因尚不明确，同一批次的原料这一现象可以重复发生。因此，作为一种改进，所述药物混合机构外壳内设置与自动控制机构通讯连接的氢气探测传感器。当氢气探测仪检测到外壳内有一定数值氢气存在，和数据对比分析有升高趋势时，通过自动控制机构发出氢气含量异常信号。

发明人通过药物混合安全事故发生的季节进行调查，发现事故发生与环境温度有关联，环境温度22℃以下时，发生事故的概率要低很多。为了提高药物混合装置的安全性，作为一种改进，所述混合机构设置制冷设备。使药物混合室温度可控制在20℃以下的温度工作，减少环境温度对药物敏感性的负面影响，避免安全事故发生。

所述框架上部通过柔性材料(如绳索、拉簧、橡胶、部分塑料材料等)固接于外壳内壁上。使得筛片框组上部悬吊于外壳内，柔性材料的作用在于使得筛片框组在振动时其上部可以根据振动需要作出一定的伸缩或变形，以同时实现上部固定和整体振动。本发明混合机构通过柔性悬吊式筛片框组结合振动装置，在彻底摒弃人工操作弊端的基础上完全仿真模拟了人工筛和动作，具备了混合质量好，安全性高的特点；而且筛和工作在密闭壳体内运行，杜绝了粉尘污染带来的安全隐患。优选地，所述筛片的目数小于单料备料时过筛的目数，所述框架内自上而下设置四层筛片。以兼顾药物混合质量和效率。

本发明在备料、计量、混合、衔接、转运的整个工作流程中，以及异常情况的监控和处理，全部实现了自动化作业，可完全实现人机分离。结合各生产现场的摄像监控，工人只要在监控室监控，杜绝人身伤害情况的出现。

综上所述，本发明实现了药物配制混合工作的全流程机械化和自动化，确保了烟花爆竹生产该工序的安全；即使在药物异常的情况下，也能确保人身安全并使事故损失最小化；提高了药物配方精度，确保药物混合质量和同一性；并有效降低了烟花爆竹企业的生产成本，是烟花爆竹生产技术的显著进步。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统整体构成原理图(俯视)；

图2为混合机构结构原理示意图(主视)。

具体实施方式

参见附图，反映本发明的一种具体结构，所述烟花爆竹药物自动配制混合系统包括备料机构、计量配制机构、第一输送机构、混合机构、第二输送机构；还包括自动控制机构，自动控制机构与各工作机构通讯连接，控制各工作机构按照设定程序自动协调运行：

备料机构：各种单料粉碎过筛后分别储存在十二个专用容器1中备用，专用容器1下方设有装置自动阀门的出料口(图中未画出)，专用容器1有识别码，自动阀门与自动控制机构通讯连接；

计量配制机构：计量器具4放置在与自动控制机构通讯连接的可移动平台2上，计量器具4上放置物料盘5；可移动平台2按照自动控制机构指令沿导轨3移动至一个专用容器1的下方，专用容器1的自动阀门打开，单料经自动阀门流入物料盘内5时产生物料称重数据，当物料称重数据小于设定值5％～10％时，自动阀门关小，当物料称重数据达到设定值时，自动阀门关闭；各种单料的配制动作完成，可移动平台5移到下一个单料的专用容器1下方继续进行配制，直到按照储存于自动控制机构中的配方完成药物配制；

第一输送机构：备料机构、计量配制机构与混合机构之间保持安全间距，中间设有防护屏障13；机械手6将可移动平台2上的物料盘5转移到皮带运输机7上，皮带运输机7采用防静电皮带，皮带运输机7在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障13预留的物流孔后，进入混合机构所在的混合室；机械手8将物料盘5上的药物送入混合机构的进料口902内，再将物料盘5放置在混合机构卸料口906下方的第二输送机构的皮带运输机10上；

混合机构：混合机构包括外壳9，外壳9设有进料口902和卸料口906，进料口902设有自动阀门901，卸料口906设有自动阀门907，自动阀门与自动控制机构通讯连接；外壳9中设有装置在框架905内的筛片组，筛片908四周与框架905连接，四组筛片908在框架905内自上而下分层设置，最上层筛片908对应承接进料口902，最下层筛片908对应衔接卸料口906；框架905上部通过柔性材料绳索903固接于外壳9内壁上，框架905还连接振动装置904，振动装置904通讯连接自动控制机构；外壳9内设置与自动控制机构通讯连接的温度传感器909、氢气探测传感器910和自动注水口911；药物进入后，振动装置904带动框架905及筛片908实现顺、逆时针转动及上下振动，开始混合动作，动作的力度和速度可以通过自动控制机构人为设置调节；混合动作达到设定时间后停止，静待一定时间待外壳内粉尘沉降，卸料口906的自动阀门907打开，混合好的药物落入第二输送机构的皮带运输机10上的物料盘5内；

第二输送机构：混合机构与药物中转库11之间保持安全间距，中间设有防护屏障12；皮带运输机10采用防静电皮带，皮带运输机10在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障12预留的物流孔后，进入药物中转库11。

采用上述技术方案，在某花炮厂进行了为期90天的试运行，进行配料和药物混合工作：

期间自动混合生产的药物(A组)与人工配料混合的药物(B组)相比较，在同等条件下装药试验，A组燃放效果、质量稳定性等各项指标均优于B组。

在试运行期间某天，药物混合机构外壳内温度上升41℃，设备报警，系统立即启动应急处理程序,连接注水口的供水水泵打开,向药物混合机构外壳内注水，消除安全隐患，避免了安全事故发生。后经查明，是原材料硫酸铜质量有问题。

在试运行期间，每天生产2400千克药物，用电162度，电价每度0.78元，电费124.8元，用工两人，一人负责单料的粉碎和装入专用容器中，一个负责在监控室监控设备，人工工资每人每天150元，合计工资300元，加上电费124.8元，共计424.8元。

采用传统技术，人工进行配料和混合工作，每天生产2400千克药物，要用工6人，采用计件制，单价是0.75元/千克，企业支付工人工资1800元。

经过90天运行，共为企业节省开支123768元。

本发明描述的上述实现方式仅是为了清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明作出任何限制。本发明在本技术领域具有公知的多种替代或者变形，在不脱离本发明实质意义的前提下，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种烟花爆竹药物自动配制混合系统，其特征在于，该系统包括备料机构、计量配制机构、第一输送机构、混合机构、第二输送机构；还包括自动控制机构，自动控制机构与各工作机构通讯连接，控制各工作机构按照设定程序自动协调运行：

备料机构：各种单料粉碎过筛后分别储存在专用容器中备用，专用容器下方设有装置自动阀门的出料口，专用容器有识别码，自动阀门与自动控制机构通讯连接；

计量配制机构：计量器具放置在与自动控制机构通讯连接的可移动平台上，计量器具上放置物料盘；可移动平台按照自动控制机构指令移动至一个专用容器下方，专用容器的自动阀门打开，单料经自动阀门流入物料盘内时产生物料称重数据，当物料称重数据达到设定值时，自动阀门关闭；各种单料的配制动作完成，可移动平台移到下一个单料的专用容器下方继续进行配制，直到按照储存于自动控制机构中的配方完成药物配制；

第一输送机构：备料机构、计量配制机构与混合机构之间保持安全间距，中间设有防护屏障；机械手将可移动平台上的物料盘转移到皮带运输机上，皮带运输机采用防静电皮带，皮带运输机在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障预留的物流孔后，进入混合机构所在的混合室；机械手将物料盘上的药物送入混合机构的进料口内，再将物料盘放置在混合机构卸料口下方的第二输送机构的皮带运输机上；

混合机构：混合机构包括外壳，外壳设有进料口和卸料口，进料口和卸料口都设有自动阀门与自动控制机构通讯连接；外壳中设有装置在框架内的筛片组，筛片四周与框架连接，若干筛片在框架内自上而下分层设置，最上层筛片对应承接进料口，最下层筛片对应衔接卸料口；框架上部通过柔性材料固接于外壳内壁上，框架还连接振动装置，振动装置通讯连接自动控制机构；外壳内设置与自动控制机构通讯连接的温度传感器和自动注水口；药物进入后，振动装置带动框架及筛片实现顺、逆时针转动及上下振动，开始混合动作，动作的力度和速度可以通过自动控制机构人为设置调节；混合动作达到设定时间后停止，卸料口自动阀门打开，混合好的药物落入第二输送机构的皮带运输机上的物料盘内；

第二输送机构：混合机构与药物中转库或者其他工序之间保持安全间距，中间设有防护屏障；皮带运输机采用防静电皮带，皮带运输机在离地面一定的高度运行，穿过防护屏障预留的物流孔后，进入药物中转库或者其他工序。

2.如权利要求1所述的一种烟花爆竹药物自动配制混合系统，其特征在于，所述混合机构外壳内设置与自动控制机构通讯连接的氢气探测传感器。

3.如权利要求1或2所述的一种烟花爆竹药物自动配制混合系统，其特征在于，所述混合机构设置制冷设备。