CN110451287A - 一种无尘自动精确加料系统及方法 - Google Patents

一种无尘自动精确加料系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉体原材料加工领域，并具体公开了一种无尘自动精确加料系统及方法，其包括振动加料装置、无尘投料装置、支架和控制装置，其中，振动加料装置包括振动料筒、振动器、弹簧和减量称重模块，振动料筒固定在振动器上，振动器通过弹簧固定在减量称重模块上，减量称重模块放置在支架上；无尘投料装置包括软连接、流量控制阀、迷宫密封组件、料斗和增量称重模块，流量控制阀上端固定在支架上，并通过软连接与振动料筒出料口相连，下端通过迷宫密封组件与料斗相连，料斗放置在增量称重模块上；控制装置与振动器、减量称重模块、流量控制阀、迷宫密封组件和增量称重模块均相连。该系统实现了自动化精确加料，并解决了静电和扬尘问题。

Description

一种无尘自动精确加料系统及方法
技术领域
本发明属于粉体原材料加工领域，更具体地，涉及一种无尘自动精确加料系统及方法，尤其针对流动性差的含能粉体的自动精确加料。
背景技术
由于含能粉料危险性大，在加料过程中极易因摩擦、冲击和静电而引起爆炸，对人类的生命和财产安全造成巨大危害，因此在生产过程中要尽量减少对粉料的摩擦与挤压，防止静电；还要控制扬尘，减小粉料对环境的污染；此外，要进行人机隔离，实现自动化远程操作。含能材料称重配料系统的配料精度是加料系统重要的衡量标准，但由于粉体颗粒间的附着、凝聚力等作用粉体间很容易发生团聚作用，因此在加料过程中经常会出现结拱，堵塞料仓，导致粉料不能连续、均匀地向下加料，造成“架桥断料”。总体来说，由于含能粉体的特点，其加料过程危险性高，且加料精度难以保证。
目前常用的粉体称重配料系统有料斗重力出料装置、电子皮带秤式出料装置、螺旋出料装置、振动出料装置等。料斗重力下料是粉体依靠自重，由出料口直接进入下方接料装置，通过控制出料口阀体开度控制下料量，该方法结构简单，但由于粉体的团聚作用使得阀的控制精度无法保证，且如果出料口堵塞时停止加料，需要采用人工敲击或捣孔的方法来疏通出料口，不但影响生产效率，而且存在安全隐患。螺旋出料装置是指螺杆在外力的驱动下转动，粉料进入螺杆上的螺旋间隙，粉料随着螺杆的转动被传送。螺旋方式加料速度快，加料器制造容易，安装简单方便，加料过程可控，适用于多种粉料，包括流动性较差的粉料，但由于填充系数的不稳定性，加料系统稳定性较差；此外，螺旋装置转动时在缝隙易形成较大的摩擦力及挤压应力，从而造成安全隐患。电子皮带秤式出料装置是在料仓下方有电子皮带秤，料仓下料至皮带秤上，皮带秤称出下料质量，反馈给下料机构来控制配料的速度；电子皮带秤式称重配料系统粉料不受力，皮带使用防静电材料，因此较为安全，但为了解决粉尘问题，将皮带放入了防尘外罩中，而防尘外罩中机构复杂，仍有大量的积灰，该方法仅适用于配料量程大，精度要求不很高的地方。振动输送出料是指在振动电机、电磁或气动的作用下，振动给料器做往复运动，实现粉料的抛掷移动；该方法对粉料没有挤压，安全性好，但对于流动性差、易团聚的粉料精度较差。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无尘自动精确加料系统及方法，其包括振动加料装置、无尘投料装置、支架和控制装置，并通过各部分间的配合完成无尘自动精确加料，全程自动化，不需要人工参与，并解决了加料过程中的静电和扬尘问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种无尘自动精确加料系统，包括振动加料装置、无尘投料装置、支架和控制装置，其中：
所述振动加料装置包括振动料筒、振动器、弹簧和减量称重模块，所述振动料筒固定在所述振动器上，其一端设有一进料口，另一端设有一出料口；所述振动器通过所述弹簧固定在所述减量称重模块上，所述减量称重模块放置在所述支架上；
所述无尘投料装置包括软连接、流量控制阀、迷宫密封组件、料斗和增量称重模块，所述流量控制阀上端固定在所述支架上，并通过所述软连接与所述出料口相连，下端通过所述迷宫密封组件与所述料斗相连，所述料斗放置在所述增量称重模块上；
所述控制装置与所述振动器、减量称重模块、流量控制阀、迷宫密封组件和增量称重模块均相连。
作为进一步优选的，所述迷宫密封组件包括迷宫密封法兰、迷宫密封软连接、迷宫密封上部和迷宫密封下部，其中，所述迷宫密封法兰固定在所述流量控制阀下端，且其上安装有气缸；所述迷宫密封上部通过迷宫密封软连接与所述迷宫密封法兰相连；所述迷宫密封下部固定在所述料斗上。
作为进一步优选的，所述软连接和迷宫密封软连接由防静电橡胶或防静电布制成。
作为进一步优选的，所述振动料筒内设置有粉料打散结构。
作为进一步优选的，所述粉料打散结构为针状粉料打散结构或网状粉料打散结构。
作为进一步优选的，所述振动料筒和粉料打散结构均由金属制成。
作为进一步优选的，所述振动器外设有防尘罩。
按照本发明的另一方面，提出了一种无尘自动精确加料方法，其采用上述系统实现，包括如下步骤：
S1振动器带动振动料筒振动，从而使振动料筒中的粉体从出料口依次经过软连接、流量控制阀和迷宫密封组件进入料斗；
S2通过减量称重模块实时检测振动料筒中粉体减少的质量，通过增量称重模块实时检测料斗中粉体增加的质量，若两个质量一致，则系统继续工作，若两个质量不一致，则停机检查排除故障后重新进行S1；
S3当料斗中粉体增加的质量达到目标下料量后，关闭振动器和流量控制阀，打开迷宫密封组件，移走料斗完成加料。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明加料过程全程自动化，不需要人工参与即可完成精准加料，同时区别于螺旋加料，本发明采用振动加料的方式，过程中没有对粉料的挤压，排除了静电干扰。
2.本发明中的无尘投料装置为全密封，且不影响对加料量的称量：振动料筒与流量控制阀间采用软连接，流量控制阀固定在支架上，保证除振动料筒内粉料质量外其余部分对减量称重模块无影响；料斗与流量控制阀之间采用迷宫密封连接，一方面解决了密封扬尘问题，另一方面保证除料斗内粉料质量外其余部分对增量称重模块无影响，提高了对料斗内粉料的称重精度。
3.本发明中的迷宫密封组件采用气缸控制，其带有位置监控，下降到位后自动反馈给控制装置开始加料，控制装置控制流量控制阀开闭及振动加料器的起停，达到目标加料量后，系统自动停止加料，气缸带动迷宫密封上部与下部脱开，料斗移走。
4.为了解决流动性差粉体颗粒间的附着、凝聚力等作用发生团聚现象造成的振动加料精度及稳定性下降的问题，加入了粉料打散结构，使振动加料装置可以精确稳定下料；团粒状粉料通过时，一方面通过对其的阻挡作用其打散，另一方面粉料打散结构在振动料筒振动下会发生一阶或多阶共振，通过振动将团聚粉料进一步打散，提高振动装置下料精度。
5.振动料筒及粉料打散结构均采用金属制成，并可靠接地，可防止振动静电积聚产生危险。
6.在下料过程中，增量称重模块称量料斗粉料增加质量，减量称重模块称量振动料筒粉料减少质量，二者进行相互复验，得到实际下料量，并通过对流量控制阀的开度、振动器的振幅和频率对下料速率进行控制，实现对加料过程的实时精确控制。
附图说明
图1为本发明无尘自动精确加料系统整体示意图；
图2为本发明迷宫密封组件局部剖视图；
图3为本发明针状粉料打散结构示意图；
图4为本发明网状粉料打散结构示意图；
图5为本发明无尘自动精确加料方法流程图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-进料口，2-振动器，3-防尘罩，4-弹簧，5-减量称重模块，6-支架，7-控制装置，8-增量称重模块，9-料斗，10-迷宫密封组件，11-流量控制阀，12-软连接，13-出料口，14-振动料筒，15-气缸，16-迷宫密封法兰，17-迷宫密封软连接，18-迷宫密封下部，19-迷宫密封上部，20-针状粉料打散结构，21-网状粉料打散结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明实施例提供的一种无尘自动精确加料系统，如图1所示，包括振动加料装置、无尘投料装置、支架6和控制装置7，其中：
振动加料装置包括振动料筒14、振动器2、弹簧4和减量称重模块5，振动料筒14水平或倾斜布置，并固定在振动器2上，振动料筒14一端设有一进料口1，另一端设有一出料口13；振动器2通过弹簧4固定在减量称重模块5上，振动器2包括振动驱动器和板簧，振动动力由振动电机、气动或电磁提供，优选的，振动器2外设有防尘罩3；减量称重模块5放置在支架6上；
无尘投料装置包括软连接12、流量控制阀11、迷宫密封组件10、料斗9和增量称重模块8，其中，流量控制阀11上端通过法兰固定在支架6上，并通过软连接12与出料口13相连，从而保证除振动料筒内粉料质量外其余部分对减量称重装置5无影响；流量控制阀11下端通过迷宫密封组件10与料斗9相连，料斗9安装在增量称重模块8上；
具体的，如图2所示，迷宫密封组件10包括迷宫密封法兰16、迷宫密封软连接17、迷宫密封上部19和迷宫密封下部18，其中，迷宫密封法兰16通过螺栓固定在流量控制阀11下端，且其上安装有气缸15，迷宫密封上部19通过迷宫密封软连接17与迷宫密封法兰16相连，迷宫密封下部18固定在料斗9上；工作时，气缸15可带动迷宫密封上部19沿无尘投料装置轴线方向移动，迷宫密封上部19与迷宫密封下部18形成的交错间隙一方面可以起到防尘密封的作用，另一方面隔离了料斗9与其他装置，使得增量称重模块8在加料过程中可以实时准确的测量料斗9内粉料质量；
控制装置7与振动器2、减量称重模块5、流量控制阀11、迷宫密封组件10和增量称重模块8均相连，控制装置7可通过调节流量控制阀11的开度、振动器2的振幅和频率对下料速率进行控制。
进一步的，为解决流动性差粉体颗粒间的附着、凝聚力等作用发生团聚现象造成的振动加料精度及稳定性下降的问题，在振动料筒14内交错布置有粉料打散结构，使振动加料装置可以精确稳定下料；团粒状粉料通过时，一方面通过对其的阻挡作用将其打散，另一方面粉料打散结构在振动料筒14振动下会发生一阶或多阶共振，通过振动将团聚粉料进一步打散，提高振动装置下料精度；如图3和图4所示，粉料打散结构为针状粉料打散结构20或网状粉料打散结构21；振动料筒14和粉料打散结构均由金属制成，并可靠接地，防止振动静电积聚产生危险。
进一步的，软连接12和迷宫密封软连接17由防静电橡胶或防静电布制成；流量控制阀11为气动胶管阀或气动蝶阀。
采用上述系统进行加料，如图5所示，具体包括如下步骤：
S1粉体由进料口1装入振动料筒14中，气缸15控制迷宫密封上部19下降到位，控制装置7开启流量控制阀11，并启动振动器2；振动器2带动振动料筒14振动，从而使振动料筒14中的粉体从出料口13依次经过软连接12、流量控制阀11和迷宫密封组件10进入料斗9；
S2通过减量称重模块5实时检测振动料筒14中粉体减少的质量，通过增量称重模块8实时检测料斗9中粉体增加的质量，若两个质量一致，则系统继续工作，若两个质量不一致，则停机检查排除故障后重新进行S1；
S3当料斗9中粉体增加的质量达到目标下料量后，控制装置7关闭关闭振动器2和流量控制阀11，气缸15控制迷宫密封下部19上升到位，移走料斗9完成加料。
具体的，系统刚开始工作时，实际下料量与目标下料量相差较大，此时增大流量管控阀11开度或提高振动器2振幅、频率以提高下料速率，进而提高生产效率；当实际下料量接近目标下料量时，减小流量管控阀11开度或降低振动器2振幅、频率以降低下料速率，提高下料精度，直到实际下料量与目标下料量之间满足误差要求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无尘自动精确加料系统，其特征在于，包括振动加料装置、无尘投料装置、支架(6)和控制装置(7)，其中：
所述振动加料装置包括振动料筒(14)、振动器(2)、弹簧(4)和减量称重模块(5)，所述振动料筒(14)固定在所述振动器(2)上，其一端设有一进料口(1)，另一端设有一出料口(13)；所述振动器(2)通过所述弹簧(4)固定在所述减量称重模块(5)上，所述减量称重模块(5)放置在所述支架(6)上；
所述无尘投料装置包括软连接(12)、流量控制阀(11)、迷宫密封组件(10)、料斗(9)和增量称重模块(8)，所述流量控制阀(11)上端固定在所述支架(6)上，并通过所述软连接(12)与所述出料口(13)相连，下端通过所述迷宫密封组件(10)与所述料斗(9)相连，所述料斗(9)放置在所述增量称重模块(8)上；
所述控制装置(7)与所述振动器(2)、减量称重模块(5)、流量控制阀(11)、迷宫密封组件(10)和增量称重模块(8)均相连。
2.如权利要求1所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述迷宫密封组件(10)包括迷宫密封法兰(16)、迷宫密封软连接(17)、迷宫密封上部(19)和迷宫密封下部(18)，其中，所述迷宫密封法兰(16)固定在所述流量控制阀(11)下端，且其上安装有气缸(15)；所述迷宫密封上部(19)通过迷宫密封软连接(17)与所述迷宫密封法兰(16)相连；所述迷宫密封下部(18)固定在所述料斗(9)上。
3.如权利要求2所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述软连接(12)和迷宫密封软连接(17)由防静电橡胶或防静电布制成。
4.如权利要求1所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述振动料筒(14)内设置有粉料打散结构。
5.如权利要求4所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述粉料打散结构为针状粉料打散结构(20)或网状粉料打散结构(21)。
6.如权利要求4所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述振动料筒(14)和粉料打散结构均由金属制成。
7.如权利要求1所述的无尘自动精确加料系统，其特征在于，所述振动器(2)外设有防尘罩(3)。
8.一种无尘自动精确加料方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的系统实现，包括如下步骤：
S1振动器(2)带动振动料筒(14)振动，从而使振动料筒(14)中的粉体从出料口(13)依次经过软连接(12)、流量控制阀(11)和迷宫密封组件(10)进入料斗(9)；
S2通过减量称重模块(5)实时检测振动料筒(14)中粉体减少的质量，通过增量称重模块(8)实时检测料斗(9)中粉体增加的质量，若两个质量一致，则系统继续工作，若两个质量不一致，则停机检查排除故障后重新进行S1；
S3当料斗(9)中粉体增加的质量达到目标下料量后，关闭振动器(2)和流量控制阀(11)，打开迷宫密封组件(10)，移走料斗(9)完成加料。
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