CN109916168B - 一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，具体为：通过同轴侧入式混流装置，在负压风机的作用下，通过多次气流转向的方式，配合同轴侧入式混流装置前方、后方的气流组分特性，实时调节经过同轴侧入式混流装置后方气流的特性；气流在整个混合过程中，来自气流混合前方管道未达到要求的气流经过同轴侧入式混流装置的主管道，外部气流经过螺旋叶片、弧形外壳导流作用，经过圆形齿盘与主管道内开口组合的开放空间进入主管道内，旋转气流使外部气流与主管道气流进行充分混合；通过外部控制器实时调节外部气流进入主管道的大小，从而控制混流后气流的均匀性，使混合后的空气组分均匀性和温度指标能够达到预定要求，增加了鲁棒性。

Description

一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法

技术领域

本发明涉及的是粮食干燥过程中的冷热气流混合或化工行业不同组分气体的高效精准混合，具体涉及的是一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法。

背景技术

随着我国智能机械装备水平的提升，对于粮食产后处理机械的控制更加要求精准，由于粮食干燥过程中，过热会导致粮食品质变差，因此湿粮水分对供热气流的温度的控制需求非常严格。热风温度受燃烧介质的影响较大，特别是在变温干燥过程中，需要空气温度或组分随粮食特征信号变化实现实时精准变化。对于供热混流装置的鲁棒性、混合后的状态要求较高。

尤其在不同组分气体的混合过程中，要求气体进入供风装置后能够在较短距离内混合均匀，且不出现分离现象，难度较大，并且要求在后续的气体使用过程中，能够满足控制精度，目前没有办法做到实时精准的控制。但是受生产环境条件的影响，要求限制混流装置在较小的尺寸范围内，所以要求该装置尺寸较小。并且需要控制加工成本。在混入气流不稳定的情况下，提高混合后组分的精度，提高气体组分的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的是提供一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，这种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法用于解决现有技术中气流混合过程中装置过大、混合不均匀的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法：通过同轴侧入式混流装置，在负压风机的作用下，通过多次气流转向的方式，配合同轴侧入式混流装置前方、后方的气流组分特性，实时调节经过同轴侧入式混流装置后方气流的特性；气流在整个混合过程中，由于负压风机设置在气流混合后方管道，气流混合前方管道内压强等于大气压强，气流混合后方管道内压强小于大气压强，来自气流混合前方管道未达到要求的气流经过同轴侧入式混流装置的主管道，外部气流经过螺旋叶片、弧形外壳导流作用，经过圆形齿盘与主管道内开口组合的开放空间进入主管道内，旋转气流使外部气流与主管道气流进行充分混合；在混合过程中，通过布置在气流混合前方管道上的混前组分检测传感器和布置与气流混合后方管道上的混后组分检测传感器的差值进行计算，通过外部控制器的PID算法实时调节圆形齿盘的转动，实时调节外部气流进入主管道的大小，从而控制混流后气流的均匀性、一致性；

同轴侧入式混流装置包括主管道、旋转侧入气流罩、进气调整齿轮盘组、支架、步进电机，旋转侧入气流罩由弧形外壳、螺旋叶片、筒形内壳构成，螺旋叶片将弧形外壳与筒形内壳连接起来；进气调整齿轮盘组包括圆形齿盘、驱动齿轮；筒形内壳固定套装在主管道入口端，主管道均匀设置内开口，各内开口在同一圆周上对称分布，圆形齿盘套装在主管道外，圆形齿盘的齿从弧形外壳末端边缘裸露出来，圆形齿盘均匀设置外开口，各外开口在同一圆周上对称分布，内开口与外开口同等大小，沿圆周方向交错设置，圆形齿盘在旋转过程中，能够将内开口完全封闭与打开；支架具有一圆筒，圆筒上设置电机固定平台，步进电机安装在电机固定平台上，步进电机连接驱动齿轮，驱动齿轮与圆形齿盘啮合，电机固定平台的两侧设置限位开关，限位弧度距离等于外开口的圆周角度。

上述方案中圆形齿盘上设置两个限位螺钉，两个限位螺钉与两个外开口之间的闭合区域相对应设置，实现圆周转动的限位。

上述方案中主体道上内开口与圆形齿盘上两个外开口之间的闭合区域在圆周上的开合度相等，且能够实现开口和闭口的完全重合。

上述方案中螺旋叶片引导外部气流沿弧形外壳外壁进入由两个外开口之间的闭合区域和内开口组成的空间，主管道与旋转侧入气流罩的固定通过螺栓或铆钉或焊接进行连接。

上述方案中驱动齿轮宽度远远大于进气调节齿轮盘。

上述方案中主管道上内开口的长度与两个内开口之间的封闭区域距离相等，且对称分布。

上述方案中螺旋叶片个数与内开口成倍数分布。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明实现了气流混合过程中的全程智能自动化的控制，提高了组分气流的稳定性，实时可控性，增加了鲁棒性；对于后续装备的应用提高了精度，提高了产品品质，节约能源。

2、本发明中同轴侧入式混流装置可控性高，灵敏可靠，配合传感器、控制器具有很好的鲁棒性，使不同组分的空气在短时间内达到混合均匀且能随粮食特征信号的变化实时调节进气调节齿盘组的转角，从而在短时间内调节主管道外侧进气量，使混合后的空气组分均匀性和温度指标能够达到预定要求。

2、本发明中同轴侧入式混流装置结构简单，重量轻，能够在极短的长度内实现气流的均匀混合。

3、本发明中同轴侧入式混流装置生产成本低廉，安装过程不需额外支撑装置。

4、本发明利用负压状态下流动气流特性，充分利用气流沿螺旋叶片、弧形外壳的流动切向力，促进气流的混合。

附图说明

图1为本发明的安装图；

图2为本发明的主体支撑管道及开口位置分布情况；

图3为本装置的旋转侧入气流罩的示意图；

图4为本发明的圆形齿盘及限位螺钉的示意图；

图5为本发明支架的结构示意图；

图6为本发明的主管道与圆形齿盘的连接关系示意图；

图7为本发明的圆形齿盘与支架的关系图；

图8为本发明的圆形齿与弧形外壳的关系图。

图中：1主管道、2旋转侧入气流罩、3进气调整齿轮盘组、4支架、5步进电机、6内开口、7两个内开口之间的闭合区域、8弧形外壳、9螺旋叶片、10筒形内壳、11进气口倒角、12外开口、13左限位螺钉、14右限位螺钉、15电机固定平台、16限位开关、17电机固定架、18驱动齿轮、19圆形齿盘，20气流混合前方管道、21混前组分检测传感器、22气流混合后方管道、23混后组分检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

参阅图1，这种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法：通过同轴侧入式混流装置，在负压风机的作用下，通过多次气流转向的方式，配合同轴侧入式混流装置前方、后方的气流组分特性，实时调节经过同轴侧入式混流装置后方气流的特性；气流在整个混合过程中，由于负压风机设置在气流混合后方管道22，气流混合前方管道20内压强等于大气压强，气流混合后方管道22内压强小于大气压强，来自气流混合前方管道20未达到要求的气流经过同轴侧入式混流装置的主管道1，外部气流经过螺旋叶片9、弧形外壳8导流作用，经过圆形齿盘19与主管道1内开口组合的开放空间进入主管道1内，旋转气流使外部气流与主管道气流进行充分混合；在混合过程中，通过布置在气流混合前方管道20上的混前组分检测传感器21和布置与气流混合后方管道22上的混后组分检测传感器23的差值进行计算，通过外部控制器的PID算法实时调节圆形齿盘19的转动，实时调节外部气流进入主管道1的大小，从而控制混流后气流的均匀性、一致性。

结合图1-图8所示，同轴侧入式混流变量装置包括主管道1、旋转侧入气流罩2、进气调整齿轮盘组3、支架4、步进电机5、负压风机，旋转侧入气流罩2由弧形外壳8、螺旋叶片9、筒形内壳10构成，螺旋叶片9将弧形外壳8与筒形内壳10连接起来，筒形内壳10入口端设置有进气口倒角11；进气调整齿轮盘组3包括圆形齿盘19、驱动齿轮18；筒形内壳10固定套装在主管道1入口端，支架4具有一圆筒，圆筒上设置电机固定平台15，步进电机5通过电机固定架17安装在电机固定平台15上，步进电机5连接驱动齿轮18，驱动齿轮18与圆形齿盘19啮合。主管道1出口端设置负压风机。主管道1、旋转侧入气流罩2之间形成配合滑动转位槽进行轴向限位，驱动齿轮18宽度远远大于进气调节齿轮盘。

主管道1带有对称沿圆周分布的内开口6，多个内开口6在圆周上呈对称分布，内开口6面积等于两个内开口之间的闭合区域7面积，主管道内开口6位置外缘处安装有与开口大小相同、未开口区相同的进气调节齿轮盘组3，且形成过度配合滑动转位副。圆形齿盘19套装在主管道1外，圆形齿盘19的齿从弧形外壳8末端边缘裸露出来，圆形齿盘19均匀设置外开口12，各外开口12在同一圆周上对称分布，内开口6与外开口12同等大小，沿圆周方向交错设置，圆形齿盘19能够在驱动齿轮18的传动作用下实现转动，使圆形齿盘19上的封闭区面积与主管道1上的内开口6实现相对转动，达到主管道上内开口6面积可变，使处于主管道1内流动的气流与从内开口6处进入的气流进行混合。

电机安装在电机固定架17上，并设有限位装置，使调节齿盘转角仅为一个封闭区间的弧长。并且支架4起到与后方管道固定的作用，可使用螺栓进行连接。

在管道开口前端安装旋转侧入气流罩2，内部嵌有螺旋式导向引流机构，使用螺栓或铆钉或焊接与主体管道进行连接，与管道、支架4相对静止。在负压风机的吸力下，气流经过静止的螺旋叶片9，使气流能够旋转进入管道上的开口，沿管道四周进入内径，在螺旋作用下，使外侧组分的气流与内侧组分的气流进行旋转混合。

主管道1上开口与封闭面积相同，且对称分布，前端后端均可与现有管道进行连接安装。开口面积随气流组分所需混合比例进行选择设计。圆形齿盘19在旋转过程中，圆形齿盘19上两个外开口之间的闭合区域能够与内开口6完全重合，使主管道1成封闭状态，内部仅有主管道内的气流流动，在步进电机5的驱动下，通过驱动齿轮18传递给圆形齿盘19，带动圆形齿盘19进行转动，实现开合。右限位螺钉14和左限位螺钉13实现圆周转动的限位。螺旋叶片9可使气流进行螺旋运动，进入主管道内开口6和圆形齿盘组闭合区域构成的通道，该通气区域可通过电机进行调节开口度，使不同组分的气流能够在极短的范围内实现均匀混合。

圆形齿盘19上有限位螺钉，与圆心交线角度等于封闭区间的两段角度。

电机固定平台15的两侧设置限位开关16，限位弧度距离等于外开口12的圆周角度，在转动过程中，转动到全开状态时，左侧限位开关闭合，此时齿盘仅能在电器齿轮的带动下向右转动开始关闭开口。当全封闭时，触碰右侧限位开关，此时齿盘仅能在电器齿轮的带动下向左转动开始关闭开口，全封闭状态下，左侧气流组分等于经过该装置后的后方组分。电机的转向驱动配合外部控制器、位于后方的传感器进行使用。

支架4后方可与后方管道进行连接，起到支撑的作用。

气流旋转驱动外壳，也是该方案中的关键部件，外壳呈弧形，并内侧与内径管道相连接接处通过螺旋叶片9进行连接、支撑。在弧形外壳8及螺旋叶片9的引导下，气流旋转进入内径管道，使气流在极短的区间内混合均匀。螺旋叶片9个数与内径管道上的开口成倍数分布。螺旋叶片9可随设备所在区域位置不同进行选择旋向，外侧管道尺寸设计大小随组分变化区间及环境进行选择。

本发明可使不同温度或组分的气流进行瞬时均匀混合，不同温度或组分的气流由左端主管道1内和旋转侧入气流罩2分别进入。当主管道1内气流参数不理想时，驱动部件配合温度（浓度）传感器进行反馈，调节进气量调整齿盘旋转角度，控制外径侧气体流入量，进行预混调节。气流在整个混合过程中，是在配合负压风机下进行使用，主管道外侧等于大气压强，内侧小于大气压强。在混合过程中，调节齿盘在耦合控制器驱动电机进行实时转动，从而控制混流后主体支撑管道气流的均匀性或组分一致性。同轴侧入式混流装置的体积小，可实现实时调节，部件简单易于加工，且加工精度要求低。混合后的气流组分均匀一致，在旋转气流罩内螺旋叶片9的驱动下，使气流旋转进入主流管道，进一步加速气流的混合，减少了混合长度和时间。可控精度高，能耗低，负压状态下混合，无物质流失。

本发明中装置适用于干燥塔的进气温度实时变温调节、化工设备氧气含量等的实时调节等不同组分间的气流的混合。解决了气流混合过程中装置过大、混合不均与、鲁棒性差的问题，达到了精准控制气流组分的目的。

Claims (7)

1.一种粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：通过同轴侧入式混流装置，在负压风机的作用下，通过多次气流转向的方式，配合同轴侧入式混流装置前方、后方的气流组分特性，实时调节经过同轴侧入式混流装置后方气流的特性；气流在整个混合过程中，由于负压风机设置在气流混合后方管道，气流混合前方管道内压强等于大气压强，气流混合后方管道内压强小于大气压强，来自气流混合前方管道未达到要求的气流经过同轴侧入式混流装置的主管道，外部气流经过螺旋叶片（9）、弧形外壳（8）导流作用，经过圆形齿盘（19）与主管道（1）内开口组合的开放空间进入主管道（1）内，旋转气流使外部气流与主管道气流进行充分混合，混合后进入气流混合后方管道；在混合过程中，通过布置在气流混合前方管道（20）上的混前组分检测传感器（21）和布置于气流混合后方管道（22）上的混后组分检测传感器（23）的差值进行计算，通过外部控制器的PID算法实时调节圆形齿盘（19）的转动，实时调节外部气流进入主管道（1）的大小，从而控制混流后气流的均匀性、一致性；

同轴侧入式混流装置包括主管道（1）、旋转侧入气流罩（2）、进气调整齿轮盘组（3）、支架（4）、步进电机（5），旋转侧入气流罩（2）由弧形外壳（8）、螺旋叶片（9）、筒形内壳（10）构成，螺旋叶片（9）将弧形外壳（8）与筒形内壳（10）连接起来；进气调整齿轮盘组（3）包括圆形齿盘（19）、驱动齿轮（18）；筒形内壳（10）固定套装在主管道（1）入口端，主管道（1）均匀设置内开口（6），各内开口（6）在同一圆周上对称分布，圆形齿盘（19）套装在主管道（1）外，圆形齿盘（19）的齿从弧形外壳（8）末端边缘裸露出来，圆形齿盘（19）均匀设置外开口（12），各外开口（12）在同一圆周上对称分布，内开口（6）与外开口（12）同等大小，沿圆周方向交错设置，圆形齿盘（19）在旋转过程中，能够将内开口（6）完全封闭与打开；支架（4）包括圆筒和电机固定平台（15），圆筒上设置电机固定平台（15），步进电机（5）安装在电机固定平台（15）上，步进电机（5）连接驱动齿轮（18），驱动齿轮（18）与圆形齿盘（19）啮合，电机固定平台（15）的两侧设置限位开关（16），限位弧度距离等于外开口（12）的圆周角度。

2.根据权利要求1所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的圆形齿盘（19）上设置两个限位螺钉，两个限位螺钉与两个外开口之间的闭合区域相对应设置，实现圆周转动的限位。

3.根据权利要求2所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的主管道上内开口（6）与圆形齿盘（19）上两个外开口之间的闭合区域在圆周上的开合度相等，且能够实现开口和闭口的完全重合。

4.根据权利要求3所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的螺旋叶片（9）引导外部气流沿弧形外壳（8）外壁进入由两个外开口之间的闭合区域和内开口（6）组成的空间，主管道（1）与旋转侧入气流罩（2）的固定通过螺栓或铆钉或焊接进行连接。

5.根据权利要求4所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的驱动齿轮（18）宽度远远大于圆形齿盘。

6.根据权利要求5所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的主管道上内开口（6）的长度与两个内开口之间的闭合区域（7）距离相等，且对称分布。

7.根据权利要求6所述的粮食烘干气流同轴侧入式混流方法，其特征在于：所述的螺旋叶片（9）个数与内开口（6）成倍数分布。

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