CN110260685A - 一种颗粒物料的仿生冷却装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种颗粒物料的仿生冷却装置及方法，所述仿生冷却装置包括底座、变频电机、传动装置及料仓；其中传动装置由主动带轮、从动带轮、皮带、内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮、惰轮、传动轴一及传动轴二组成，在变频电机驱动下，传动装置带动料仓绕传动轴二做圆周方向的间歇性往复摆动。本发明在不设置外部供风装置的情况下，通过特殊的传动装置产生料仓的摆动效应，仅依靠物料运动同周围空气产生的对流换热和热辐射相叠加即可达到快速冷却的效果，具有成本低、使用灵活方便、结构简单、运动互不干涉等特点。

Description

一种颗粒物料的仿生冷却装置及方法

技术领域

本发明涉及物料冷却技术领域，尤其涉及一种颗粒物料的仿生冷却装置及方法。

背景技术

在工业生产过程中，一些颗粒产品(如颗粒饲料)经过制粒后的温度高于室温，不适合直接保存和运输，一般需要进行冷却。目前用于对颗粒物料进行冷却的装置种类较多，但冷却效果有待提高。通过观察日常生活中通过两个水杯往复交替凉水的过程，发现水流的流动能够强化水和空气之间的热交换，并扩大散热面积，因此其冷却效率较高；由此产生了通过促使物料流动(模仿人的动作行为)强化颗粒物料冷却效果的想法。

公开号为208153916U的中国专利公开了一种“裹衣转缸物料冷却伸缩风管装置”，利用不锈钢材质的活动风管抽拉来实现对转缸内物料进行风冷，但其需要供风系统，并且机构容易磨损，从而影响使用寿命。公开号为105180662B的中国专利公开了“一种高温颗粒状物料分级冷却方法及装置”，利用气流对从回转窑出来的高温物料进行冷却，其采用风冷的冷却方式，需要设置冷却风供给装置。

发明内容

本发明提供了一种颗粒物料的仿生冷却装置及方法，在不设置外部供风装置的情况下，通过特殊的传动装置产生料仓的摆动效应，仅依靠物料运动同周围空气产生的对流换热和热辐射相叠加即可达到快速冷却的效果，具有成本低、使用灵活方便、结构简单、运动互不干涉等特点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种颗粒物料的仿生冷却装置，包括底座、设置在底座上的变频电机、传动装置及料仓；所述传动装置由主动带轮、从动带轮、皮带、内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮、惰轮、传动轴一及传动轴二组成，主动带轮、从动带轮与皮带组成皮带传动机构，变频电机的动力输出轴与主动带轮固定连接，从动带轮与传动轴一的一端固定连接，传动轴一的另一端同轴且共面地设置有内啮合不完全齿圈及外啮合不完全齿轮，内啮合不完全齿圈与外啮合不完全齿轮之间设惰轮，内啮合不完全齿圈及外啮合不完全齿轮上的齿交错设置，惰轮分别在不同时间与内啮合不完全齿圈或外啮合不完全齿轮啮合传动；惰轮固定在传动轴二的一端，传动轴二上固设有料仓；在变频电机驱动下，传动装置带动料仓绕传动轴二做圆周方向的间歇性往复摆动。

所述内啮合不完全齿圈与外啮合不完全齿轮的齿数相同，且为全齿数的1/8～1/4。

所述内啮合不完全齿圈通过转动支架与传动轴一固定连接，转动支架由轴套及多个径向连杆组成，轴套与传动轴一通过键连接，径向连杆的一端与轴套固定连接，另一端与内啮合不完全齿圈固定连接。

所述料仓是中心对称结构，且对称中心与传动轴二的轴线共面；料仓的顶部与传动轴二固定连接；料仓中部的底面为向内凸起的分隔结构，该分隔结构将料仓分隔为2个分料仓。

所述分隔结构的横断面形状为半椭圆形。

所述分料仓的顶部设装料口，装料口通过抽拉式的通风板封闭，通风板上均布多个通风孔，通风孔的直径小于颗粒物料的最小直径；分料仓的底部设放料口，通过抽拉式的放料板封闭。

所述料仓为金属材质。

所述底座由基础板及设置在基础板上的支架一、支架二和支架三组成，支架一、支架二和支架三均是由一体成型的立板及底板组成的L形结构，其中底板与基础板通过螺栓连接；支架一、支架二、支架三的立板上部分别开设通孔，通孔中分别设轴承；传动轴一的中部与支架一上对应的轴承可转动地连接，传动轴二的一端与支架二上对应的轴承可转动地连接，传动轴二的另一端与支架三上对应的轴承可转动地连接。

所述变频电机通过电机座与基础板固定连接。

一种颗粒物料的仿生冷却方法，基于一种颗粒物料的仿生冷却装置实现；具体包括：

根据颗粒物料的种类，选择变频电机的转速，并确定内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮、惰轮的尺寸及齿数，以使料仓达到设定的摆动速度和摆动角度，其中料仓的摆动角度控制在±45°～±90°之间；

经由装料口向料仓内装料，然后插上通风板，启动变频电机，通过皮带传动机构和传动轴一带动内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮同步转动，内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮分别在不同时间内与惰轮啮合传动，并使料仓分别绕轴线做顺时针或逆时针转动；

惰轮通过传动轴二带动料仓做间歇式周向往复摆动，料仓内的上部物料在颠簸运动作用下由一侧分料仓进入另一侧分料仓，料仓内的下部物料沿分隔结构的外壁面自一侧分料仓滑动到另一侧分料仓；

分隔结构与外部大气连通，并在料仓往复运动时与外界大气做相对运动，同时料仓内部空气通过通风板的众多通风孔形成热交换，强化了颗粒物料同外界大气及料仓壁板之间的热传导、热对流和热辐射的叠加效应，物料在料仓内的抛掷运动加大了物料与空气及料仓侧壁的接触面积，从而强化了颗粒物料的冷却效果，提高了冷却效率；

颗粒物料达到预定的冷却温度后，打开放料板进行出料，出料结束后关闭放料板，为下一次冷却过程做准备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮与惰轮配合传动，利用其独特的运动特性，在实现料仓往复摆动运动的同时，使料仓内的颗粒物料产生颠簸运动和类似于流体的流动效果，加大颗粒物料与大气的接触面积及接触机率，提高冷却效果；

2)采用变频电机作为驱动装置，其转动速度可调；

3)料仓内的分隔结构增加了颗粒物料与大气接触冷却的面积，在料仓往复摆动过程中，分隔结构与外界大气做相对运动，加快了该区域的气体流动速度，强化了冷却效果；

4)本发明所述装置结构合理，使用灵活方便、散热效果好、适用性广，特别适用于中小规模的颗粒物料冷却的场合使用。

附图说明

图1是本发明所述一种颗粒物料的仿生冷却装置的立体结构示意图。

图2是本发明所述一种颗粒物料的仿生冷却装置的主视图。

图3是本发明所述料仓的主视剖面图。

图4是本发明所述内啮合不完全齿圈与外啮合不完全齿轮的装配结构示意图。

图中：1.变频电机 2.主动带轮 3.从动带轮 4.传动轴一 5.支架一 6.内啮合不完全齿圈 7.外啮合不完全齿轮 8.惰轮 9.传动轴二 10.通风板 11.支架二 12.料仓 13.放料板 14.支架三 15.基础板 16.分隔结构

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，本发明所述一种颗粒物料的仿生冷却装置，包括底座、设置在底座上的变频电机1、传动装置及料仓12；所述传动装置由主动带轮2、从动带轮3、皮带、内啮合不完全齿圈6、外啮合不完全齿轮7、惰轮8、传动轴一4及传动轴二9组成，主动带轮2、从动带轮3与皮带组成皮带传动机构，变频电机的动力输出轴与主动带轮2固定连接，从动带轮3与传动轴一4的一端固定连接，传动轴一4的另一端同轴且共面地设置有内啮合不完全齿圈6及外啮合不完全齿轮7，内啮合不完全齿圈6与外啮合不完全齿轮7之间设惰轮8，内啮合不完全齿圈6及外啮合不完全齿轮7上的齿交错设置，惰轮8分别在不同时间与内啮合不完全齿圈6或外啮合不完全齿轮7啮合传动；惰轮8固定在传动轴二9的一端，传动轴二9上固设有料仓12；在变频电机1驱动下，传动装置带动料仓12绕传动轴二9做圆周方向的间歇性往复摆动。

如图4所示，所述内啮合不完全齿圈6与外啮合不完全齿轮7的齿数相同，且为全齿数的1/8～1/4。

所述内啮合不完全齿圈6通过转动支架与传动轴一4固定连接，转动支架由轴套及多个径向连杆组成，轴套与传动轴一4通过键连接，径向连杆的一端与轴套固定连接，另一端与内啮合不完全齿圈6固定连接。

如图3所示，所述料仓12是中心对称结构，且对称中心与传动轴二9的轴线共面；料仓12的顶部与传动轴二9固定连接；料仓12中部的底面为向内凸起的分隔结构16，该分隔结构16将料仓12分隔为2个分料仓。

所述分隔结构16的横断面形状为半椭圆形。

所述分料仓的顶部设装料口，装料口通过抽拉式的通风板10封闭，通风板10上均布多个通风孔，通风孔的直径小于颗粒物料的最小直径；分料仓的底部设放料口，通过抽拉式的放料板13封闭。

所述料仓12为金属材质。

所述底座由基础板15及设置在基础板15上的支架一5、支架二11和支架三14组成，支架一5、支架二11和支架三14均是由一体成型的立板及底板组成的L形结构，其中底板与基础板15通过螺栓连接；支架一5、支架二11、支架三14的立板上部分别开设通孔，通孔中分别设轴承；传动轴一4的中部与支架一5上对应的轴承可转动地连接，传动轴二9的一端与支架二11上对应的轴承可转动地连接，传动轴二9的另一端与支架三14上对应的轴承可转动地连接。

所述变频电机1通过电机座与基础板15固定连接。

一种颗粒物料的仿生冷却方法，基于一种颗粒物料的仿生冷却装置实现；具体包括：

根据颗粒物料的种类，选择变频电机1的转速，并确定内啮合不完全齿圈6、外啮合不完全齿轮7、惰轮8的尺寸及齿数，以使料仓12达到设定的摆动速度和摆动角度，其中料仓12的摆动角度控制在±45°～±90°之间；

经由装料口向料仓12内装料，然后插上通风板10，启动变频电机1，通过皮带传动机构和传动轴一4带动内啮合不完全齿圈6、外啮合不完全齿轮7同步转动，内啮合不完全齿圈6、外啮合不完全齿轮7分别在不同时间内与惰轮8啮合传动，并通过控制变频电机1使料仓12分别绕轴线做顺时针或逆时针转动；

惰轮8通过传动轴二9带动料仓12做间歇式周向往复摆动，料仓12内的上部物料在颠簸运动作用下由一侧分料仓进入另一侧分料仓，料仓12内的下部物料沿分隔结构16的外壁面自一侧分料仓滑动到另一侧分料仓；

分隔结构16与外部大气连通，并在料仓12往复运动时与外界大气做相对运动，同时料仓12内部空气通过通风板10的众多通风孔形成热交换，强化了颗粒物料同外界大气及料仓12壁板之间的热传导、热对流和热辐射的叠加效应，物料在料仓12内的抛掷运动加大了物料与空气及料仓侧壁的接触面积，从而强化了颗粒物料的冷却效果，提高了冷却效率；。

颗粒物料达到预定的冷却温度后，打开放料板13进行出料，出料结束后关闭放料板13，为下一次冷却过程做准备。

本发明中，通过惰轮8与内啮合不完全齿圈6、外啮合不完全齿轮7分别在不同的时间段内相啮合，可以产生变方向的间歇摆动。在运动开始时，惰轮8首先与外啮合不完全齿轮7进行啮合，惰轮8与外啮合不完全齿轮7转向相反，使得料仓12先转动一个角度，当惰轮8与外啮合不完全齿轮7啮合完毕后，料仓12到达第一个运动间歇时刻，经过一段时间后，惰轮8开始与内啮合不完全齿圈6进行啮合，惰轮8与内啮合不完全齿圈6转向相同，使得惰轮8开始做反向的旋转运动，当惰轮8与内啮合不完全齿圈6啮合完毕，料仓12进入第二个运动间歇时刻；如此周期往复运动，直到物料达到冷却要求为止。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，包括底座、设置在底座上的变频电机、传动装置及料仓；所述传动装置由主动带轮、从动带轮、皮带、内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮、惰轮、传动轴一及传动轴二组成，主动带轮、从动带轮与皮带组成皮带传动机构，变频电机的动力输出轴与主动带轮固定连接，从动带轮与传动轴一的一端固定连接，传动轴一的另一端同轴且共面地设置有内啮合不完全齿圈及外啮合不完全齿轮，内啮合不完全齿圈与外啮合不完全齿轮之间设惰轮，内啮合不完全齿圈及外啮合不完全齿轮上的齿交错设置，惰轮分别在不同时间与内啮合不完全齿圈或外啮合不完全齿轮啮合传动；惰轮固定在传动轴二的一端，传动轴二上固设有料仓；在变频电机驱动下，传动装置带动料仓绕传动轴二做圆周方向的间歇性往复摆动。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述内啮合不完全齿圈与外啮合不完全齿轮的齿数相同，且为全齿数的1/8～1/4。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述内啮合不完全齿圈通过转动支架与传动轴一固定连接，转动支架由轴套及多个径向连杆组成，轴套与传动轴一通过键连接，径向连杆的一端与轴套固定连接，另一端与内啮合不完全齿圈固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述料仓是中心对称结构，且对称中心与传动轴二的轴线共面；料仓的顶部与传动轴二固定连接；料仓中部的底面为向内凸起的分隔结构，该分隔结构将料仓分隔为2个分料仓。

5.根据权利要求4所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述分隔结构的横断面形状为半椭圆形。

6.根据权利要求4所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述分料仓的顶部设装料口，装料口通过抽拉式的通风板封闭，通风板上均布多个通风孔，通风孔的直径小于颗粒物料的最小直径；分料仓的底部设放料口，通过抽拉式的放料板封闭。

7.根据权利要求1或4所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述料仓为金属材质。

8.根据权利要求1所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述底座由基础板及设置在基础板上的支架一、支架二和支架三组成，支架一、支架二和支架三均是由一体成型的立板及底板组成的L形结构，其中底板与基础板通过螺栓连接；支架一、支架二、支架三的立板上部分别开设通孔，通孔中分别设轴承；传动轴一的中部与支架一上对应的轴承可转动地连接，传动轴二的一端与支架二上对应的轴承可转动地连接，传动轴二的另一端与支架三上对应的轴承可转动地连接。

9.根据权利要求1所述的一种颗粒物料的仿生冷却装置，其特征在于，所述变频电机通过电机座与基础板固定连接。

10.一种颗粒物料的仿生冷却方法，其特征在于，基于一种颗粒物料的仿生冷却装置实现；具体包括：

根据颗粒物料的种类，选择变频电机的转速，并确定内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮、惰轮的尺寸及齿数，以使料仓达到设定的摆动速度和摆动角度，其中料仓的摆动角度控制在±45°～±90°之间；

经由装料口向料仓内装料，然后插上通风板，启动变频电机，通过皮带传动机构和传动轴一带动内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮同步转动，内啮合不完全齿圈、外啮合不完全齿轮分别在不同时间内与惰轮啮合传动，并使料仓分别绕轴线做顺时针或逆时针转动；

惰轮通过传动轴二带动料仓做间歇式周向往复摆动，料仓内的上部物料在颠簸运动作用下由一侧分料仓进入另一侧分料仓，料仓内的下部物料沿分隔结构的外壁面自一侧分料仓滑动到另一侧分料仓；

分隔结构与外部大气连通，并在料仓往复运动时与外界大气做相对运动，同时料仓内部空气通过通风板的众多通风孔形成热交换，强化了颗粒物料同外界大气及料仓壁板之间的热传导、热对流和热辐射的叠加效应，物料在料仓内的抛掷运动加大了物料与空气及料仓侧壁的接触面积，从而强化了颗粒物料的冷却效果，提高了冷却效率；

颗粒物料达到预定的冷却温度后，打开放料板进行出料，出料结束后关闭放料板，为下一次冷却过程做准备。