CN110142870A - 自动配比制浆系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的自动配比制浆系统及方法，包括储浆箱和粉体料仓，粉体料仓的出料口设有称重装置，称重装置的出料口直接或通过输送装置与粉料进料仓连接，储浆箱通过管路与输送泵的进口连接，输送泵的出口与混合器的进口连接，混合器的另一进口与粉料进料仓的出口连接，混合器的出口通过管路与储浆箱连接。通过PLC控制阀和输送泵，从储浆箱抽出的浆料经过混合器，进料控制阀开启，将粉料进料仓的粉料与浆料混合后输送至储浆箱；使粉料与浆料混合均匀后，关闭循环控制阀，开启输浆控制阀输出浆料。通过采用称重进料，配合利用循环浆液利用负压混合进料的方式，避免粉料板结，也提高整个制浆的效率，减少相同质量下浆料中膨润土和聚合物用量。

Description

自动配比制浆系统及方法
技术领域
本发明涉及泥浆处理领域，特别是一种自动配比制浆系统及方法。
背景技术
工程施工过程中，需要多组份粉体与水体按一定的配比比例制造大容量混合浆体。目前工地现场，大量配置由人工称重各组分，然后在浆液混合器里拌和，这种由人工操作的制浆方式缺点：人工劳动强度大；计量不能精确；环境粉尘大。
中国专利文献CN104989301A记载了一种可自动制备高质量泥浆的装置，包括搅拌桶、进料装置和泥浆存储装置 ；其中，所述进料装置包括膨润土粉碎机、膨润土输送单元、Na2CO3输送器、PHP输送装置、传送带和水箱 ；所述膨润土输送单元、Na2CO3 输送器和 PHP输送装置的出料口设置有电控调节阀，所述搅拌桶的下方设置有电机，该电机的输出轴与搅拌轴传动连接 ；所述膨润土粉碎机的出料口通过管道引至膨润土输送单元，所述膨润土输送单元和Na2CO3输送器的出料口位于传送带的上方，所述PHP 输送装置和水箱的出料口通过料管引至搅拌桶 ；所述搅拌桶与泥浆存储装置连通，所述电控调节阀、电机、压力传感器和液位传感器与控制单元电连接。本发明能连续造浆，配比精度高且质量稳定。该输送和配比方式容易造成扬尘，膨润土结块，且混合效率较低。
中国专利文献CN107443573A记载了一种全自动泥浆拌制方法，说明书第51段记载了初级搅拌装置，设置了套管式的下料结构，但是在该结构中，受重力影响，粉料与浆液的配比难以达到较为合适的比例，容易出现膨润土结粒、板结的现象，要混合均匀需要搅拌较长的时间。
综上现有技术中都存在制浆效率较低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动配比制浆系统及方法，能够能实现浆料与粉料的自动配比制浆，且制浆效率较高，混合效果好。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动配比制浆系统，包括储浆箱和粉体料仓，粉体料仓的出料口设有称重装置，称重装置的出料口直接或通过输送装置与粉料进料仓连接，储浆箱通过管路与输送泵的进口连接，输送泵的出口与混合器的进口连接，混合器的另一进口与粉料进料仓的出口连接，混合器的出口通过管路与储浆箱连接。
优选的方案中，还设有清水泵，清水泵通过管路为储浆箱供液，在管路上设有流量计和清水自动阀；
在储浆箱设有液位计和搅拌器。
优选的方案中，输送泵与混合器之间设有进浆控制阀；
输送泵出口还通过一条管路与储浆箱连接，在该管路上设有循环控制阀。
优选的方案中，输送泵的出口还与一条管路连接，该管路上设有输浆控制阀。
优选的方案中，粉料进料仓的出口部设有进料控制阀。
优选的方案中，粉体料仓的底部设有粉体阀，粉体阀的下方设有称重仓，称重仓上设有称重传感器。
优选的方案中，所述的输送装置为螺旋输送机，螺旋输送机的进料口设有缓存进料斗；
在螺旋输送机的出料口设有溜筒；
称重仓位于缓存进料斗的上方，在称重仓的锥形底部侧壁设有振动装置。
优选的方案中，所述的混合器中，喷管和剪切管与负压腔连接，负压腔与进料控制阀的出口密封连接，喷管的缩径喷口插入到剪切管的混合口内，且缩径喷口的外壁与混合口的内壁之间设有用于进料的间隙；
混合口的下游设有剪切管缩径部，剪切管缩径部的下游设有剪切管扩径锥形部。
一种多组份自动配比制浆方法，粉体料仓的出料口设有称重装置，称重装置的出料口通过输送装置与粉料进料仓连接，储浆箱通过管路与输送泵的进口连接，输送泵的出口与混合器的进口连接，混合器的另一进口与粉料进料仓的出口连接，混合器的出口通过管路与储浆箱连接；
输送泵与混合器之间设有进浆控制阀；
输送泵出口还通过一条管路与储浆箱连接，在该管路上设有循环控制阀；
输送泵出口还通过一条管路与储浆箱连接，在该管路上设有循环控制阀；
称重装置、输送装置、清水自动阀、进料控制阀、进浆控制阀、循环控制阀、输送泵、输浆控制阀与PLC连接；
还包括以下步骤：
s1、输送装置将称重后的粉料输送至粉料进料仓；
s2、PLC控制输浆控制阀和循环控制阀关闭，进浆控制阀开启，输送泵运行，从储浆箱抽出的浆料经过混合器，进料控制阀开启，将粉料进料仓的粉料与浆料混合后输送至储浆箱；
s3、当粉料进料达到设定值，关闭进浆控制阀，关闭进料控制阀，开启循环控制阀，通过循环使粉料与浆料充分混合；
s4、混合均匀后，关闭循环控制阀，开启输浆控制阀输出浆料。
优选的方案中，所述的粉体料仓、称重仓、输送装置、粉料进料仓和混合器为多组，每组对应一种粉料；
或者粉体料仓、称重仓和输送装置为多组，每组对应一种粉料；
采用一台或多台输送泵将粉料与浆料进行混合；
当采用一台输送泵进行混合时，开启其中一组的进浆控制阀进行混合，其他组的进浆控制阀和循环控制阀均关闭，当该组粉料进料达到设定值，关闭该组的进浆控制阀，轮流开启其他各组的进浆控制阀。
当粉体料仓、称重仓和输送装置为多组，粉料进料仓只采用一台时，某组粉体在混合器中混合输送入储浆箱中，粉体混合延时后，依次添加其它组粉体。
本发明提供的一种自动配比制浆系统，通过采用称重进料，配合利用循环浆液利用负压混合进料的方式，避免粉料板结，也提高整个制浆的效率，减少相同质量下浆料中膨润土和聚合物用量。本发明的系统采用全密封的进料方式，完全杜绝了粉尘的污染。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中混合器的剖视结构示意图。
图中：清水泵1，液位计2，储浆箱3，清水自动阀4，混合器5，剪切管扩径锥形部51，剪切管缩径部52，喷管53，缩径喷口54，负压腔55，混合口56，粉料进料仓6，进料控制阀7，进浆控制阀8，循环控制阀9，输送泵10，输浆控制阀11，螺旋输送机12，称重仓13，粉体阀14，称重传感器15，粉体料仓16，流量计17，搅拌器18，称重底阀19，缓存进料斗20，振动装置21。
具体实施方式
实施例1：
如图1~2中，一种自动配比制浆系统，包括储浆箱3和粉体料仓16，粉体料仓16的出料口设有称重装置，称重装置的出料口直接或通过输送装置与粉料进料仓6连接，储浆箱3通过管路与输送泵10的进口连接，输送泵10的出口与混合器5的进口连接，混合器5的另一进口与粉料进料仓6的出口连接，混合器5的出口通过管路与储浆箱3连接。由此结构，通过循环浆液的方式将粉料混合，循环进料提高制浆效率。本例中的输送泵包括剪切泵、离心泵、活塞泵、隔膜泵。
优选的方案如图1中，还设有清水泵1，清水泵1通过管路为储浆箱3供液，在管路上设有流量计17和清水自动阀4；
在储浆箱3设有液位计2和搅拌器18。由此结构，实现自动供应清水。此处的清水也可以是循环处理水。
优选的方案如图1中，输送泵10与混合器5之间设有进浆控制阀8；
输送泵10出口还通过一条管路与储浆箱3连接，在该管路上设有循环控制阀9。由此结构，通过控制进浆控制阀8和循环控制阀9的启闭实现进料和循环搅拌模式的切换。
优选的方案中，输送泵10的出口还与一条管路连接，该管路上设有输浆控制阀11。由此结构，控制排浆。
优选的方案中，粉料进料仓6的出口部设有进料控制阀7。由此结构，实现自动控制混合进料。
优选的方案如图1中，粉体料仓16的底部设有粉体阀14，本例中的粉体阀14采用星型旋转阀。粉体阀14的下方设有称重仓13，称重仓13上设有称重传感器15。本例中采用悬挂称重的方案，在称重过程中，关闭称重底阀19，停止排料，以提高称重的精确度。
优选的方案中，称重仓13上设有称重传感器15也可采用水平承压称重方式。
优选的方案中，所述的输送装置为螺旋输送机12，优选的，螺旋输送机12的进料口设有缓存进料斗20；由此结构，当称重仓13在称重过程中，缓存进料斗20能够确保进料不会中断。
在螺旋输送机12的出料口设有溜筒；由此结构，减少扬尘。
称重仓13位于缓存进料斗20的上方，在称重仓13的锥形底部侧壁设有振动装置21。由此结构，实现称重仓13的的快速排料。
优选的方案如图2中，所述的混合器5中，喷管53和剪切管与负压腔55连接，负压腔55与进料控制阀7的出口密封连接，喷管53的缩径喷口54插入到剪切管的混合口56内，且缩径喷口54的外壁与混合口56的内壁之间设有用于进料的间隙；
混合口56的下游设有剪切管缩径部52，剪切管缩径部52的下游设有剪切管扩径锥形部51。由此结构，实现在负压腔55内产生负压，从而将粉料裹挟进入剪切管实现混合，由于粉料不受重力影响，在混合过程中能够较好的控制混合比，避免板结和结粒，提高制浆效率。
实施例2：
一种多组份自动配比制浆方法，在粉体料仓16下方设置混合器5，采用输送泵10使浆液在混合器5、管路和粉体料仓16之间循环，利用浆液的流动在混合器5内产生的负压，实现粉料进料和浆液粉料循环混合。
进一步优选的，一种多组份自动配比制浆方法，粉体料仓16的出料口设有称重装置，称重装置的出料口通过输送装置与粉料进料仓6连接，储浆箱3通过管路与输送泵10的进口连接，输送泵10的出口与混合器5的进口连接，混合器5的另一进口与粉料进料仓6的出口连接，混合器5的出口通过管路与储浆箱3连接；
输送泵10与混合器5之间设有进浆控制阀8；
输送泵10出口还通过一条管路与储浆箱3连接，在该管路上设有循环控制阀9；
输送泵10出口还通过一条管路与储浆箱3连接，在该管路上设有循环控制阀9；
称重装置、输送装置、清水自动阀4、进料控制阀7、进浆控制阀8、循环控制阀9、输送泵10、输浆控制阀11与PLC连接；
还包括以下步骤：
s1、输送装置将称重后的粉料输送至粉料进料仓6；
s2、PLC控制输浆控制阀11和循环控制阀9关闭，进浆控制阀8开启，输送泵10运行，从储浆箱3抽出的浆料经过混合器5，将粉料进料仓6的粉料与浆料混合后输送至储浆箱3；
s3、当粉料进料达到设定值，关闭进浆控制阀8，开启循环控制阀9，通过循环使粉料与浆料充分混合；
s4、混合均匀后，关闭循环控制阀9，开启输浆控制阀11输出浆料。
优选的方案中，所述的粉体料仓16、称重仓13、输送装置、粉料进料仓6和混合器5为多组，每组对应一种粉料；
或者仅粉体料仓16、称重仓13、输送装置、为多组，每组对应一种粉料；
采用一台或多台输送泵10将粉料与浆料进行混合；
当采用一台输送泵10进行混合时，开启其中一组的进浆控制阀8进行混合，其他组的进浆控制阀8和循环控制阀9均关闭，当该组粉料进料达到设定值，关闭该组的进浆控制阀8，轮流开启其他各组的进浆控制阀8。
当粉体料仓16、称重仓13和输送装置为多组，粉料进料仓6只采用一台时，某组粉体在混合器5中混合输送入储浆箱3中，粉体混合延时后，依次添加其它组粉体。
实施例3：
参见图1以最优实施例为例进一步对本发明进行说明，清水泵1，优选的采用离心泵，通过流量计17和清水自动阀4与储浆箱3连接，用于给储浆箱3供应清水或循环水，在储浆箱3设有搅拌器18，还设有液位计2，优选采用超声液位计，优选的搅拌器18采用直立轴上驱动结构。在储浆箱3的一侧通过一个手动阀或直接与输送泵10的进口连接，输送泵10优选采用离心泵、活塞泵、剪切泵或隔膜泵。进一步优选采用剪切泵。输送泵10的出口与三条管路连接，一条管路接输浆控制阀11用于排浆；一条通过循环控制阀9接储浆箱3，用于浆液循环，并能够对膨润土和聚合物例如水解聚丙烯酸铵PHP进行充分剪切，改善泥浆性能，减少膨润土和聚合物用量；另一条管路接进浆控制阀8和混合器5，用于通过浆液混合粉料进料。混合器5的出口与储浆箱3连接，另一个位于顶部的进口与进料控制阀7连接，进料控制阀7位于粉料进料仓6的底部。其中混合器5采用如图2中的负压进料结构，喷管53和剪切管与负压腔55连接，喷管53的缩径喷口54套接在剪切管的混合口56内，且缩径喷口54的外壁与混合口56的内壁之间设有用于进料的间隙；混合口56的下游设有剪切管缩径部52，剪切管缩径部52的内径大于缩径喷口54的外径，剪切管缩径部52的下游设有剪切管扩径锥形部51。剪切管扩径锥形部51的大端内径大于剪切管其他部位的外径。由此结构，减少因为进料带来的冲击。当浆液被输送泵10推送，从缩径喷口54喷入到剪切管内，在负压腔55内产生负压，使浆液裹挟部分粉料进入到剪切管内，并充分混合，由此提高制浆效率。当进料达到配比后，关闭进浆控制阀8，开启循环控制阀9进一步循环制浆。
根据施工现场高度，本例采用螺旋输送机12为粉料进料仓6供料，螺旋输送机12的出料口设有橡胶溜筒，螺旋输送机12的进口设有缓存进料斗20，缓存进料斗20上方设有称重仓13，称重仓13上方设有粉体料仓16，其中称重仓13的底部设有称重底阀19，粉体料仓16的底部设有星型旋转阀，在粉体料仓16、称重仓13和缓存进料斗20之间都设有柔性防尘护筒，避免粉尘逸出。缓存进料斗20、称重仓13、螺旋输送机12、粉料进料仓6和混合器5为多组，分别与配料相对应，例如膨润土和聚合物，以及其他配料。本例采用同一个输送泵10进行进料，进料方式是一种粉料进料完成后，再输入另一种粉料到粉料进料仓6中，或者采用分时进料，即间歇交替的输入不同的粉料。
本例中的控制装置采用PLC，流量计17、液位计2、称重仓13的称重传感器15与PLC的输入端电连接，清水自动阀4、搅拌器18、进料控制阀7、进浆控制阀8、循环控制阀9、输送泵10、输浆控制阀11、螺旋输送机12、称重底阀19、振动装置21和粉体阀14与PLC的输出端电连接。多组供料的，连接方式相同，不再一一赘述。
使用时，根据需要设置泥浆中各个辅料的配比，PLC控制清水泵1启动，给储浆箱3中注入清水或处理后循环水，经液位计2检测清水超过输送泵10的进水管一定高度后，PLC启动输送泵10和搅拌器18，达到预设值后，PLC控制清水泵1关闭；同时，PLC控制粉体阀14开启，粉料进入到称重仓13内，达到一定重量后，称重传感器15将重量反馈给PLC，达到预设值，PLC即控制称重底阀19开启，粉体阀14关闭；粉料进入到缓存进料斗20，同时振动装置21启动，确保粉料完全排出，关闭称重底阀19。再次称重并归零。开启粉体阀14。同时，螺旋输送机12启动将缓存进料斗20中的粉料输送至粉料进料仓6中。进料控制阀7和进浆控制阀8开启，循环控制阀9和输浆控制阀11关闭，浆液进入到混合器5内，实现负压进料。称重仓13的给料重量与混合器5的处理能力作为参考，并计算进浆控制阀8的开启时间作为参考控制参数，即以混合器5的处理能力X,单位kg/min与进浆控制阀8的开启时间T1，作为自动控制参数，配合输送泵10的流量数据，控制称重仓13的进料量。以确保进料满足供应需求，也要避免粉料溢出。其他粉料也采用相同的控制策略。当一种粉料进料完成后，再开启另一种粉料的进料，或交替输入粉料。当所有粉料进料完成后，关闭进浆控制阀8，开启循环控制阀9，自动循环制浆。达到预设时间后，关闭循环控制阀9，开启输浆控制阀11，输送制备好的泥浆至下道工序。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动配比制浆系统，包括储浆箱（3）和粉体料仓（16），粉体料仓（16）的出料口设有称重装置，其特征是：称重装置的出料口直接或通过输送装置与粉料进料仓（6）连接，储浆箱（3）通过管路与输送泵（10）的进口连接，输送泵（10）的出口与混合器（5）的进口连接，混合器（5）的另一进口与粉料进料仓（6）的出口连接，混合器（5）的出口通过管路与储浆箱（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：还设有清水泵（1），清水泵（1）通过管路为储浆箱（3）供液，在管路上设有流量计（17）和清水自动阀（4）；
在储浆箱（3）设有液位计（2）和搅拌器（18）。
3.根据权利要求1所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：输送泵（10）与混合器（5）之间设有进浆控制阀（8）；
输送泵（10）出口还通过一条管路与储浆箱（3）连接，在该管路上设有循环控制阀（9）。
4.根据权利要求1所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：输送泵（10）的出口还与一条管路连接，该管路上设有输浆控制阀（11）。
5.根据权利要求1所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：粉料进料仓（6）的出口部设有进料控制阀（7）。
6.根据权利要求1所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：粉体料仓（16）的底部设有粉体阀（14），粉体阀（14）的下方设有称重仓（13），称重仓（13）上设有称重传感器（15）。
7.根据权利要求6所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：所述的输送装置为螺旋输送机（12），螺旋输送机（12）的进料口设有缓存进料斗（20）；
在螺旋输送机（12）的出料口设有溜筒；
称重仓（13）位于缓存进料斗（20）的上方，在称重仓（13）的锥形底部侧壁设有振动装置（21）。
8.根据权利要求1~7所述的一种自动配比制浆系统，其特征是：所述的混合器（5）中，喷管（53）和剪切管与负压腔（55）连接，负压腔（55）与进料控制阀（7）的出口密封连接，喷管（53）的缩径喷口（54）插入到剪切管的混合口（56）内，且缩径喷口（54）的外壁与混合口（56）的内壁之间设有用于进料的间隙；
混合口（56）的下游设有剪切管缩径部（52），剪切管缩径部（52）的下游设有剪切管扩径锥形部（51）。
9.一种多组份自动配比制浆方法，其特征是：粉体料仓（16）的出料口设有称重装置，称重装置的出料口通过输送装置与粉料进料仓（6）连接，储浆箱（3）通过管路与输送泵（10）的进口连接，输送泵（10）的出口与混合器（5）的进口连接，混合器（5）的另一进口与粉料进料仓（6）的出口连接，混合器（5）的出口通过管路与储浆箱（3）连接；
输送泵（10）与混合器（5）之间设有进浆控制阀（8）；
输送泵（10）出口还通过一条管路与储浆箱（3）连接，在该管路上设有循环控制阀（9）；
称重装置、输送装置、清水自动阀（4）、进料控制阀（7）、输送泵（10）、进浆控制阀（8）、循环控制阀（9）和输浆控制阀（11）与PLC连接；
还包括以下步骤：
s1、输送装置将称重后的粉料输送至粉料进料仓（6）；
s2、PLC控制输浆控制阀（11）和循环控制阀（9）关闭，进浆控制阀（8）开启，输送泵（10）运行，从储浆箱（3）抽出的浆料经过混合器（5），进料控制阀（7）开启，将粉料进料仓（6）的粉料与浆料混合后输送至储浆箱（3）；
s3、当粉料进料达到设定值，关闭进浆控制阀（8），开启循环控制阀（9），关闭进料控制阀（7），通过循环使粉料与浆料充分混合；
s4、混合均匀后，关闭循环控制阀（9），开启输浆控制阀（11）输出浆料。
10.根据权利要求9所述的一种多组份自动配比制浆方法，其特征是：所述的粉体料仓（16）、称重仓（13）、输送装置、粉料进料仓（6）和混合器（5）为多组，每组对应一种粉料；
或者粉体料仓（16）、称重仓（13）和输送装置为多组，每组对应一种粉料；
采用一台或多台输送泵（10）将粉料与浆料进行混合；
当采用一台输送泵（10）进行混合时，开启其中一组的进浆控制阀（8）进行混合，其他组的进浆控制阀（8）和循环控制阀（9）均关闭，当该组粉料进料达到设定值，关闭该组的进浆控制阀（8），轮流开启其他各组的进浆控制阀（8）；
或者，当粉体料仓（16）、称重仓（13）和输送装置为多组，粉料进料仓（6）只采用一台时，某组粉体在混合器（5）中混合输送入储浆箱（3）中，粉体混合延时后，依次添加其它组粉体。
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