CN110975674A

CN110975674A - 物料混合系统及方法

Info

Publication number: CN110975674A
Application number: CN201911370308.4A
Authority: CN
Inventors: 程国栋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明公开了物料混合系统及方法，系统包括进料管、出料管、出料流量阀、进料流量阀和电控盒；多个进料管另一端都与出料管的同一端汇集连通；出料流量阀设于该汇集处；电控盒包括控制系统；控制系统内存储有预录的物料信息；控制系统控制出料流量阀的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间。本发明的有益效果是：实现了对流经出料管的各物料的种类、顺序、流经时间和流经量的控制，尤其是将流经时间和流经量拆分，各种物料不再是一次流出，而是分多次且交替流出，通过这种控制实现了物料的有效混合，通过出料管排出的物料已经完成了混合工序，不再需要增设混合设备。

Description

物料混合系统及方法

技术领域

本发明涉及物料混合技术领域，尤其涉及物料混合系统及方法。

背景技术

随着制造业自动化的发展，很多设备都采用自动分装系统，比如饮料或咖啡冲调机，其包括多个料斗，每个料斗内放有不同口味的调料或混合液，系统根据指令打开某些料斗的阀门放出相应量的调料或混合液，被放出的调料或混合液被混匀冲调后形成饮品。再比如，注塑厂内部分注塑机的一个料斗内需要放入不同材质的塑料粒并混匀后注塑为特定强度的产品，而这种不同的塑料粒需要自动分装系统按照相应比例分配，再通过搅拌装置搅拌以保证混匀效果。不仅是上述列举的领域，生活生产中有很多需要配比混合的器械或系统都需要使用类似的分装系统，实际上这种分装系统也称之为物料混合系统。现有的物料混合系统通常包括两部分，其一是物料的分配或分装，其二是物料分装或分配后的混合；但这两部分都需要单独的设备或系统完成，无法在分装或分配的同时实现物料的混合；对于饮料机、咖啡机等柜式结构而言，分配设备与混合设备分别设置需要消耗更多的空间和能耗，不利于柜体的小型化。对于药品试剂等多料仓分配混合系统而言，传统先分配再混合的方式花费时间长，混合效率低。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有物料混合系统混合效率低，混合效果差，占用空间和能耗的问题，提供一种物料分装和混合一体式同步进行的物料混合系统及方法。

为实现上述目的，本发明所设计的物料混合系统，包括进料管、出料管、出料流量阀、进料流量阀和电控盒；

所述进料管有多个，每个进料管一端设有与料仓连通的进料口，所述料仓内设有待混合物料，所述进料口处设有进料流量阀；每个进料管另一端都与出料管的同一端汇集连通；所述出料流量阀设于该汇集处，所述出料流量阀包括多个通路和用于开通或关闭对应通路的阀芯；每个所述通路连通对应的一个进料管和同一个出料管；

所述电控盒包括盒体、设于盒体外的显示屏和控制按钮、设于盒体内的控制系统和电池；所述出料流量阀和进料流量阀与所述控制系统电连接；所述进料流量阀向所述控制系统实时反馈流经该进料流量阀的物料的进料流量信息；所述出料流量阀向所述控制系统实时反馈流经该出料流量阀的物料的出料流量信息；所述控制按钮与所述控制系统和显示屏电连接；所述控制按钮用于向所述控制系统内输入目标数据；所述目标数据包括需要混合的物料的名称或编号及对应的体积或质量数据；所述控制系统内存储有预录的物料信息；所述物料信息包括物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；所述控制系统控制所述出料流量阀的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间。

进一步，所述出料管内设有混匀装置；所述混匀装置包括至少一个外凸的弧面部；且该弧面部的外凸方向与物料流经出料管的方向相反。

通过弧面部的作用，当物料流经出料管时撞击弧面部，物料被分散开来，可有效促进物料的扩散和混匀。

进一步，所述混匀装置包括间隔设置的多个分流瓦；所述分流瓦呈外凸的轴瓦状。

进一步，多个所述分流瓦沿所述出料管轴线方向错开布置。

进一步，部分所述分流瓦四周与所述出料管内壁保持间距，仅通过设于分流瓦下端的连杆与相邻的分流瓦连接。

通过多个错开布置的分流瓦的作用，不仅可分散物料，而且可减缓物料流动速度，促进各物料相互渗透混匀，且这种混合不需要外力作用，也不需要供电设备参与，不增加能耗，不增大体积。

进一步，所述混匀装置包括辊轴、设于辊轴两端的轴承及套设在辊轴上的旋转件；所述轴承外壁与所述出料管连接，所述辊轴通过所述轴承与所述出料管转动连接；所述旋转件包括水平对称布置于辊轴两侧的叶片。

进一步，所述辊轴任一同一侧的所述叶片上设有外凸的弧面部，所述辊轴另一侧的所述叶片上设有内凹的弧面部；所述内凹方向与物料流经出料管的方向相同。

进一步，所述叶片呈半球状或弧板状。

进一步，所述辊轴上设有多个所述旋转件。

通过旋转件的作用，其在受到物料撞击或重力的作用下转动，不需要电机驱动，不消耗电能；另外，由于弧面部有内凹和外凸，使旋转件受力不均衡，在持续受到物料撞击的情况下可持续转动；且转动过程中内凹的弧面部可盛接部分物料，而在转动过程中被盛接的物料被甩出分散，分散的物料相互混合均匀，实现物料的高效混合。

本发明的有益效果是：通过进料流量阀和控制系统的配合实现了特定物料的定量控制，通过控制系统控制出料流量阀的各通路依次开通，并控制开通的次数和每次开通的时间，实现了对流经出料管的各物料的种类、顺序、流经时间和流经量的控制，尤其是将流经时间和流经量拆分，各种物料不再是一次流出，而是分多次且交替流出，通过这种控制实现了物料的有效混合，通过出料管排出的物料已经完成了混合工序，不再需要增设混合设备。

本发明还提出了一种用上述物料混合系统进行物料混合的方法，包括如下步骤：

S1、向系统内输入目标数据；所述目标数据包括需要混合的物料的名称或编号及对应的体积或质量数据；所述系统内存储有预录的物料信息；所述物料信息包括物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；

S2、所述系统调取其存储的物料信息，并结合所述步骤S1输入的目标数据控制对应的进料流量阀开通；每个所述进料流量阀向所述系统实时反馈流经该进料流量阀的物料的进料流量信息；

S3、所述系统将所述步骤S2的进料流量信息转换为体积或质量数据并与所述步骤S1的目标数据进行计算比对，当两者数据相同时，所述系统控制对应的进料流量阀关闭；

S4、当所述步骤S3中所有对应的进料流量阀关闭后，所述系统控制所述出料流量阀的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间；其中，每个通路开通的次数大于2；每个通路每次开通的时间按照该通路开通的次数和出料流量阀实时测量的出料流量信息自动调节和校正。

本发明的有益效果是：通过系统和出料流量阀的配合将各物料流经出料流量阀的流经时间和流经量拆分，相比传统的物料混合方式而言，各种物料不再是一次流出，而是分多次且交替流出，通过这种新的物料混合方法实现了物料的高效混合，且这种混合发生在物料的排出过程中，并非排出物料后，节省了相关混合设备的投入。

附图说明

图1是本发明物料混合系统的结构示意图。

图2是图1中进料管设有两个的结构示意图。

图3是图2中出料管内混匀装置的一种实施方式的剖视结构示意图。

图4是图3中混匀装置的立体结构示意图。

图5是图2中出料管内混匀装置的另一种实施方式的剖视结构示意图。

图6是图5中混匀装置的立体结构示意图。

图中，料仓1、进料管2、出料管3、出料流量阀4、进料流量阀5、电控盒6、分流瓦7、连杆8、辊轴9、轴承10、叶片11。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～6所示的物料混合系统，包括进料管2、出料管3、出料流量阀4、进料流量阀5和电控盒6；

进料管2有多个，每个进料管2一端设有与料仓1连通的进料口，料仓1内设有待混合物料，进料口处设有进料流量阀5；每个进料管2另一端都与出料管3的同一端汇集连通；出料流量阀4设于该汇集处，出料流量阀4包括多个通路和用于开通或关闭对应通路的阀芯；每个通路连通对应的一个进料管2和同一个出料管3；

电控盒6包括盒体、设于盒体外的显示屏和控制按钮、设于盒体内的控制系统和电池；出料流量阀4和进料流量阀5与控制系统电连接；进料流量阀5向控制系统实时反馈流经该进料流量阀5的物料的进料流量信息；出料流量阀4向控制系统实时反馈流经该出料流量阀4的物料的出料流量信息；控制按钮与控制系统和显示屏电连接；控制按钮用于向控制系统内输入目标数据；目标数据包括需要混合的物料的名称或编号及对应的体积或质量数据；控制系统内存储有预录的物料信息；物料信息包括物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；控制系统控制出料流量阀4的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间。

为了进一步提升混匀效果，出料管3内设有混匀装置；混匀装置包括至少一个外凸的弧面部；且该弧面部的外凸方向与物料流经出料管3的方向相反。比如，物料如图1或2所示朝下流经出料管3，则弧面部呈上拱形，由于物料受重力作用下落时撞击该弧面部，物料被弹开朝四周发散，而此过程实际上已经实现了物料的初步混合，因此该混匀装置不需要借助外力作用或外部装置(比如现有的搅拌电机带动搅拌杆实现物料的混匀)即可实现对物料的混匀。

混匀装置的一种具体实施方式的结构如图3、4所示，其包括间隔设置的多个分流瓦7；分流瓦7呈外凸的轴瓦状。多个分流瓦7沿出料管3轴线方向错开布置。部分分流瓦7四周与出料管3内壁保持间距，仅通过设于分流瓦7下端的连杆8与相邻的分流瓦7连接。每个分流瓦7实际上就属于一个弧面部，在出料管3内设置多个分流瓦7可将流经出料管3的物料分散；针对颗粒状的物料而言，分流瓦7不仅起到分流的作用，还起到混合的作用，颗粒状的物料撞击分流瓦7时物料朝不同方向弹开，弹开和降落的过程即属于物料混合的过程，在经过不断的撞击分流作用下，颗粒状物料被充分混合。针对流体状(液体)物料而言，分流瓦7可将流经的物料分散并使其朝不同的方向流下，多个分流瓦7延长了流体状物料的流经时长和路程，并且在流动和撞击过程中不断的改变路径，实现流体状物料的充分混匀。针对粉末状物料而言，物料通过分流瓦7后由一束分为至少两束，而多个分流瓦7使得物料被分为多束，当每束粉末状物料撞击下一个分流瓦7上端时，会上扬至空气中与其他的粉末状物料混合。

混匀装置的另一种具体实施方式的结构如图5、6所示，其包括辊轴9、设于辊轴9两端的轴承10及套设在辊轴9上的至少一个旋转件；轴承10外壁与出料管3连接，辊轴9通过轴承10与出料管3转动连接；旋转件包括水平对称布置于辊轴9两侧的叶片11。辊轴9任一同一侧的叶片11上设有外凸的弧面部，辊轴9另一侧的叶片11上设有内凹的弧面部；内凹方向与物料流经出料管3的方向相同。叶片11呈半球状或弧板状。本实施例中叶片11优选为半球状，并且辊轴9两侧的半球状叶片11布置方向相反，如图6所示，辊轴9一侧的叶片11外凸，另一侧的叶片11内凹，当物料掉落至内凹的叶片11时，促进辊轴9的转动，而掉落至外凸的叶片11时，混合效果如同分流瓦7的效果，内凹的叶片11内存储的部分物料也被甩出并与其他物料混合。因此，随着物料的不断下落，辊轴9不断旋转，物料被不断混合。为了避免内凹的叶片11上残留过多的物料，叶片11的内凹深度可小于1cm或者在内凹的叶片11一侧设置一个缺口。

本发明还提出一种用上述物料混合系统进行物料混合的方法，包括如下步骤：

S1、向系统内输入目标数据；目标数据包括需要混合的物料的名称或编号及对应的体积或质量数据；系统内存储有预录的物料信息；物料信息包括物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；物料名称信息也可以是对应的编号数据；名称信息、料仓编号信息和进料流量阀编号信息可以是对应的；比如某一个料仓1对应有一个料仓编号信息，而该料仓1设定用于放某种指定的物料，从而该料仓编号信息又对应某个物料名称信息，而每个料仓1的出口设置有进料流量阀5，因此该料仓编号信息实际上也对应进料流量阀编号信息。

通过电控盒6上的控制按钮输入需要混合的物料的名称或该物料对应的物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；并且输入每种物料对应的体积或质量数据，比如物料A需要10L或10KG，物料B需要5L或5KG，物料C需要5L或5KG等等。当然，为了进一步智能化，系统内可存储有所需混合物料的配料表信息，比如最终需要的20L混合物料M的配料表信息是10L物料A，5L物料B和5L物料C，用户只需要向系统内输入M对应的名称或编号及所需的体积或质量数据，系统可自动完成配比。

S2、系统调取其存储的物料信息，并结合步骤S1输入的目标数据控制对应的进料流量阀5开通；每个进料流量阀5向系统实时反馈流经该进料流量阀5的物料的进料流量信息；

S3、系统将步骤S2的进料流量信息转换为体积或质量数据并与步骤S1的目标数据进行计算比对，当两者数据相同时，系统控制对应的进料流量阀5关闭；比如所需物料A流经对应的进料流量阀5时，该进料流量阀5实时监测物料A的流量数据，当流量达到目标数据(以10L为例)时，系统控制该物料A对应的进料流量阀5关闭。

S4、当步骤S3中所有对应的进料流量阀5关闭后，系统控制出料流量阀4的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间；其中，每个通路开通的次数大于2；每个通路每次开通的时间按照该通路开通的次数和出料流量阀4实时测量的出料流量信息自动调节和校正。即此时的物料停留在进料管2中，并没有通过出料管3，系统根据目标数据控制各通路的开通，依然以上述数据为例，比如需要最终的混合物料M是20L，其组成部分A、B、C分别是10L、5L、5L；则系统可控制对应A、B、C物料的通路分别依次开通5次，使得物料A经过5次流出，每次流出2L，而物料B也经过5次流出，每次流出1L，物料C也经过5次流出，每次流出1L，并且A、B、C物料的通路每次都是按顺序开通，实现了A、B、C物料的交替覆盖。为了更好的混合效果，系统可控制对应A、B、C物料的通路分别依次开通10或20次等，只需要将对应的体积量均分10或20次即可，而分的次数越多，物料混合效果越好。

另外，为了进一步提升混合效果和混合效率，本步骤S4中，系统控制出料流量阀4的各通路依次循环开通的前提条件并非是步骤S3中所有对应的进料流量阀5关闭后，也可以是步骤S3中所有对应的进料流量阀5关闭前，即物料从料仓1流出和混合可以是同步进行，并不需要使料仓1内的所需体积的物料停留在进料管2后再进行混合，同时也可缩短进料管2的长度。当然，这需要进料流量阀5和出料流量阀4的相互配合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种物料混合系统，其特征在于：包括进料管(2)、出料管(3)、出料流量阀(4)、进料流量阀(5)和电控盒(6)；

所述进料管(2)有多个，每个进料管(2)一端设有与料仓(1)连通的进料口，所述料仓(1)内设有待混合物料，所述进料口处设有进料流量阀(5)；每个进料管(2)另一端都与出料管(3)的同一端汇集连通；所述出料流量阀(4)设于该汇集处，所述出料流量阀(4)包括多个通路和用于开通或关闭对应通路的阀芯；每个所述通路连通对应的一个进料管(2)和同一个出料管(3)；

所述电控盒(6)包括盒体、设于盒体外的显示屏和控制按钮、设于盒体内的控制系统和电池；所述出料流量阀(4)和进料流量阀(5)与所述控制系统电连接；所述进料流量阀(5)向所述控制系统实时反馈流经该进料流量阀(5)的物料的进料流量信息；所述出料流量阀(4)向所述控制系统实时反馈流经该出料流量阀(4)的物料的出料流量信息；所述控制按钮与所述控制系统和显示屏电连接；所述控制按钮用于向所述控制系统内输入目标数据；所述目标数据包括需要混合的物料的名称或编号及对应的体积或质量数据；所述控制系统内存储有预录的物料信息；所述物料信息包括物料名称信息、料仓编号信息、进料流量阀编号信息；所述控制系统控制所述出料流量阀(4)的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间。

2.根据权利要求1所述的物料混合系统，其特征在于：所述出料管(3)内设有混匀装置；所述混匀装置包括至少一个外凸的弧面部；且该弧面部的外凸方向与物料流经出料管(3)的方向相反。

3.根据权利要求2所述的物料混合系统，其特征在于：所述混匀装置包括间隔设置的多个分流瓦(7)；所述分流瓦(7)呈外凸的轴瓦状。

4.根据权利要求3所述的物料混合系统，其特征在于：多个所述分流瓦(7)沿所述出料管(3)轴线方向错开布置。

5.根据权利要求3所述的物料混合系统，其特征在于：部分所述分流瓦(7)四周与所述出料管(3)内壁保持间距，仅通过设于分流瓦(7)下端的连杆(8)与相邻的分流瓦(7)连接。

6.根据权利要求2所述的物料混合系统，其特征在于：所述混匀装置包括辊轴(9)、设于辊轴(9)两端的轴承(10)及套设在辊轴(9)上的旋转件；所述轴承(10)外壁与所述出料管(3)连接，所述辊轴(9)通过所述轴承(10)与所述出料管(3)转动连接；所述旋转件包括水平对称布置于辊轴(9)两侧的叶片(11)。

7.根据权利要求6所述的物料混合系统，其特征在于：所述辊轴(9)任一同一侧的所述叶片(11)上设有外凸的弧面部，所述辊轴(9)另一侧的所述叶片(11)上设有内凹的弧面部；所述内凹方向与物料流经出料管(3)的方向相同。

8.根据权利要求6所述的物料混合系统，其特征在于：所述叶片(11)呈半球状或弧板状。

9.根据权利要求6所述的物料混合系统，其特征在于：所述辊轴(9)上设有多个所述旋转件。

10.一种用如权利要求1所述系统进行物料混合的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S2、所述系统调取其存储的物料信息，并结合所述步骤S1输入的目标数据控制对应的进料流量阀(5)开通；每个所述进料流量阀(5)向所述系统实时反馈流经该进料流量阀(5)的物料的进料流量信息；

S3、所述系统将所述步骤S2的进料流量信息转换为体积或质量数据并与所述步骤S1的目标数据进行计算比对，当两者数据相同时，所述系统控制对应的进料流量阀(5)关闭；

S4、当所述步骤S3中所有对应的进料流量阀(5)关闭后，所述系统控制所述出料流量阀(4)的各通路依次循环开通，并控制开通的次数和每次开通的时间；其中，每个通路开通的次数大于2；每个通路每次开通的时间按照该通路开通的次数和出料流量阀(4)实时测量的出料流量信息自动调节和校正。