CN111037745A

CN111037745A - 一种点动式上料控制系统

Info

Publication number: CN111037745A
Application number: CN201811184357.4A
Authority: CN
Inventors: 孟冉; 张海峰; 杨榕; 何涛; 李国威; 姚金水; 王彦祎
Original assignee: Hebei Gundam Prestress Technology Co ltd
Current assignee: Hebei Gundam Prestress Technology Co ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2020-04-21

Abstract

本发明公开了一种点动式上料控制系统，属于压浆台车技术领域。其包括料仓、搅拌桶和控制单元；其特征在于：还包括驱动电机和叶轮，叶轮包括水平的轮盘，轮盘底部设有竖直的轮轴，轮盘的边缘设有辐向的叶片，叶轮设于料仓内的底板上，轮轴穿过底板并与底板轴承连接，底板上还具有位于叶片运动区域内的泻料口，驱动电机设于料仓外的底部，驱动电机与叶轮的轮轴之间设有传动结构；搅拌桶设有称重传感器；称重传感器、驱动电机以及搅拌桶的搅拌装置均与控制单元连接。本发明结构简单，设计新颖，使用方便，能够有效提升压浆配料过程的自动化水平和配料的精确度，提高配料过程的工作效率。

Description

一种点动式上料控制系统

技术领域

本发明涉及一种点动式上料控制系统，属于压浆台车技术领域。

背景技术

我国的预应力混凝土结构是在20世纪50年代发展起来的，最初用于预应力钢筋混凝土轨枕，之后便在全国范围内推广。随着我国高等级公路和高铁的建设，预应力混凝土技术在公路、铁路桥梁工程中已得到普遍的应用。

早期的预应力施工方式比较落后，使用传统的手工压浆工艺。传统压浆工艺存在以下弊端：一是材料质量及用量控制不严，压浆材料要求低水胶比、高流动度、零泌水率，配料过程中大多是人工添加水泥，上料精度不容易控制，人为干涉大，水胶比控制不准，使得水胶比过大或过小，水胶比过小，浆液太稠，流动性不好，不利于压浆；人们往往手动加水，导致泌水率过大，在孔道内形成钢绞线锈蚀的环境。

面对越来越完善的预应力结构设计计算方法，压浆施工工艺相对落后，施工的安全性和可靠性难以保证，成为制约预应力结构应用和发展的主要因素。为此，压浆台车的自动化改进就成为该领域的一个重要发展方向，而其中，对于上料的控制则是重中之重。

目前，压浆配料过程中采用的上料方式主要为皮带上料或者螺旋蛟龙上料，这种方式存在存料、速度慢、计量不准等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种点动式上料控制系统，其能够准确地控制配料过程中的上料量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种点动式上料控制系统，包括料仓、搅拌桶和控制单元；还包括驱动电机和叶轮，所述叶轮包括水平的轮盘，轮盘底部设有竖直的轮轴，轮盘上设有辐向的叶片，所述叶轮设于料仓内的底板上，所述轮轴穿过底板并与底板轴承连接，所述底板上还具有位于叶片运动区域内的泻料口，所述驱动电机设于料仓外的底部，所述驱动电机与所述叶轮的轮轴之间设有传动结构；所述搅拌桶设有称重传感器；所述称重传感器、驱动电机以及搅拌桶的搅拌装置均与所述控制单元连接；所述控制单元用于执行如下程序：

(1)开启驱动电机进行投料；

(2)通过称重传感器判断目标投料量是否超过第一阈值，若是进行步骤(3)，否则进行步骤(5)；

(3)控制搅拌桶的搅拌装置在开启状态，控制驱动电机在开启状态；

(4)通过称重传感器判断当前投料量距离目标投料量是否小于第二阈值，若是则进行步骤(5)，否则重复步骤(3)；

(5)控制搅拌桶的搅拌装置在关闭状态，控制驱动电机在开启状态；

(6)通过称重传感器判断当前投料量距离目标投料量是否小于第三阈值，若是则进行步骤(7)，否则重复步骤(5)；

(7)维持驱动电机开启时间0.5～1秒，然后关闭驱动电机，等待2秒以上时间后通过称重传感器判断当前投料量是否达到目标投料量的98％，若是则上料完成，否则重复步骤(7)。

可选的，所述第一阈值为30千克，所述第二阈值为10千克，第三阈值为5千克。

可选的，所述轮盘的顶面为锥形帽结构，所述泻料口上方具有固定于料仓仓壁上的向下倾斜的导流板，所述导流板的下端位于锥形帽结构的上方；所述导流板下还设有用于遮蔽泻料口的遮挡罩，所述遮挡罩的边缘与所述轮盘的边缘相平齐，所述遮挡罩的边缘处还设有挡墙。

可选的，所述驱动电机水平设置在料仓外的底部，所述传动结构为蜗杆传动结构。

可选的，所述轮盘的底部具有与轮轴同轴的第一外圈壁，所述料仓的底板上具有与轮轴同轴的第一内圈壁，所述第一外圈壁的直径大于所述第一内圈壁的直径，所述第一外圈壁与第一内圈壁构成第一回形密封结构，所述第一外圈壁和第一内圈壁之间还设有套于第一内圈壁外的胶圈，胶圈外侧与第一外圈壁之间具有间隙，胶圈顶部与轮盘的底部接触。

可选的，所述轮盘的底部还具有与轮轴同轴的第二外圈壁，所述料仓的底板上还具有与轮轴同轴的第二内圈壁，所述第二外圈壁的直径大于所述第二内圈壁的直径且小于所述第一内圈壁的直径，所述第二外圈壁与第二内圈壁构成第二回形密封结构，所述第二外圈壁内设有置于第二内圈壁之上的毛毡圈；所述轮盘的底部设有位于第一回形密封结构和第二回形密封结构之间的辐向的刮板，所述底板上还具有位于刮板运动区域内的辐向的狭长清灰口。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

1、本发明在料仓底部设置了驱动电机和叶轮，通过叶轮的转动来控制料仓的出料，可以实现出料的机械化和自动化，大大提高了压浆配料的效率。

2、本发明采用水平式叶轮，叶轮的轮盘水平设置，这种设计一方面压缩了出料口处的垂直空间，另一方面不需要通过叶轮的叶片来封堵出料口，能够有效防止静止状态下的漏料，且结构更加简单。

3、本发明的出料量完全由叶轮的转动来控制，通过设计叶片的个数及大小，可以精确控制叶轮每转一格的出料量；此外，配合本发明科学合理的上控制方式，可以实现对出料量的精确把控，显著提高了上料过程的精度和工作效率。

总之，本发明结构简单，设计新颖，使用方便，能够有效提升压浆配料过程的自动化水平和配料的精确度，提高配料过程的工作效率。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图。

图1为本发明实施例中点动式上料控料系统的一种使用状态参考图；

图2为本发明实施例中点动式上料控料系统的一种结构示意图；

图3为图2的爆炸图；

图4为叶轮的结构示意图；

图5为图2的仰视图；

图6为图2的侧向剖视图；

图7为本发明实施例中点动式上料控料系统的一种结构框图；

图8为本发明实施例中控料程序的一种算法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做进一步的说明。

如图2～7所示，一种点动式上料控料系统，包括料仓1、搅拌桶和控制单元，料仓1上设有仓门11，料仓1的底部设有支架3；还包括驱动电机2和叶轮，所述叶轮包括水平的轮盘40，轮盘40底部设有竖直的轮轴43，轮盘40的边缘设有辐向的叶片42，所述叶轮设于料仓内的底板上，所述底板上还具有位于叶片42运动区域内的泻料口12，所述驱动电机2设于料仓外的底部，所述驱动电机2与所述叶轮的轮轴43之间设有传动结构；所述搅拌桶设有称重传感器；所述称重传感器、驱动电机以及搅拌桶的搅拌装置均与所述控制单元连接。

特别地，驱动部分可以采用直角齿轮减速电机，其包括电机、减速器、传动结构以及轴承轴套。使用时，直接将直角齿轮减速电机固定在料仓外的底板上，然后将叶轮的轮轴插入直接将直角齿轮减速电机的轴套即可。这样，本例中的驱动电机实际上就相当于直角齿轮减速电机中的电机，而传动结构则相当于直角齿轮减速电机内部的传动结构，叶轮轮轴与底板之间的轴承连接关系也是由直角齿轮减速电机内部的轴承实现的。

如图8所示，上述控制单元用于执行如下程序：

(1)开启驱动电机进行投料；

该程序的原理在于，初始情况下，当目标投料量较大时(大于第一阈值)，可以在搅拌装置开启的状态下开始投料，此时，虽然搅拌装置的转动会导致称重不准，但是由于已投料量远未达到目标投料量，因此这种称重不准是暂时可以接受的。当已投料量距离目标投料量较为接近时(小于第二阈值)，则关闭搅拌装置进行投料。当已投料量距离目标投料量非常接近时(小于第三阈值)，则进行点动投料，即，每次投一小量料，然后静置一段时间，使称重传感器可以有充分时间获得较为准确的称量读数，直至投料量在可接受的精度范围内达到目标值为止(如，投料量达到目标投料量的98％)。

此外，由于搅拌装置从静止到启动的状态变化会对称重传感器的读数造成较大影响，因此，如果目标投料量小于第一阈值，则为了保险起见，从一开始就不开启搅拌装置，而是全程在搅拌桶静止的状态下进行投料。

上述投料方式科学而合理，并且，通过程序控制的方式，极大地提升了投料过程的自动化水平，可以显著地提高投料精度和工作效率。

可选的，所述轮盘40的底部具有与轮轴同轴的第一外圈壁61，所述料仓的底板上具有与轮轴同轴的第一内圈壁62，所述第一外圈壁61的直径大于所述第一内圈壁62的直径，所述第一外圈壁61与第一内圈壁62构成第一回形密封结构，所述第一外圈壁61和第一内圈壁62之间还设有套于第一内圈壁62外的胶圈63，胶圈63外侧与第一外圈壁61之间具有间隙，胶圈63顶部与轮盘40的底部接触。

进一步的，所述轮盘的底部还具有与轮轴同轴的第二外圈壁71，所述料仓的底板上还具有与轮轴同轴的第二内圈壁72，所述第二外圈壁71的直径大于所述第二内圈壁72的直径且小于所述第一内圈壁62的直径，所述第二外圈壁71与第二内圈壁72构成第二回形密封结构，所述第二外圈壁71内设有置于第二内圈壁72之上的毛毡圈73。所述轮盘的底部设有位于第一回形密封结构和第二回形密封结构之间的辐向的刮板92，所述底板上具有位于刮板运动区域内的辐向的狭长清灰口91。

第一回形密封结构和第二回形密封结构的结合使用可以有效防止料粉侵入叶轮的转轴部分，避免由此而造成的转轴轴承卡涩。当有微量的料粉侵入第一回形密封结构并在第一回形密封结构以内的区域中累积时，刮板92可以有效地将这些粉尘通过清灰口91清扫出去，从而进一步加强对轮轴轴承的保护。

可选的，仍见图3、4、6，所述轮盘的顶面为锥形帽结构41，所述泻料口12上方具有固定于料仓仓壁上的向下倾斜的导流板8，所述导流板8的下端位于锥形帽结构41的上方；所述导流板8下还设有用于遮蔽泻料口12的遮挡罩50，所述遮挡罩50的边缘与所述轮盘40的边缘相平齐，所述遮挡罩50的边缘处还设有挡墙51。

导流板8用于将料粉导向叶轮的锥形帽，遮挡罩50用于遮蔽泻料口12，防止料粉泄漏，挡墙51用于阻挡料粉，防止料粉堆积到遮挡罩50上。这样，当叶轮转动时，锥形帽会滑落到叶片区域内，从而在叶片的带动下从泻料口12泻出。

如图1所示，本点动式上料控料系统A1可以直接设置在压浆台车上的料仓位置处，取代原有的料仓。使用时，将本点动式上料控料系统A1的泻料口通过管路与压浆台车的高速搅拌桶A2连接，通过程序控制驱动电机的转动，即可实现自动上料。高速搅拌桶A2出来的浆料进入低速搅拌桶A3，准备进行压浆作业。

特别地，料仓可以设置为两个，即主料仓和辅料仓，两个料仓均采用本发明的上料控制结构，两个料仓的叶轮可以分别工作。其中：

主料仓的叶轮一格容积为0.67kg，叶轮一圈共有12格，一圈总容积约8kg，设置叶轮每秒转速为0.45r/s，则每秒下料为3.6kg/s。这样，主料每分钟下料216kg，一袋水泥(50kg)的下料时间为14s。通过控制下料时间可以较为精确地控制主料的下料量。

辅料仓的叶轮一格容积为0.25kg，叶轮一圈共有20格，一圈总容积约5kg，设置叶轮每秒转速为0.45r/s，则每秒下料为2.25kg/s。这样，辅料每分钟下料135kg，一袋辅料(25kg)的下料时间为11s。通过控制下料时间可以较为精确地控制辅料的下料量。

采用本发明控制程序进行投料时，可以将主料和辅料分开，先后进行投放；也可以主料和辅料按比例同时进行投放，此时，目标投料量应当是主料和辅料目标投料量的总和。

可见，采用本发明可以极大地提升上料过程的工作效率，节省人工，并具有上料量精确的优点。

需要指出的是，以上具体实施方式只是本专利实现方案的具体个例，没有也不可能覆盖本专利的所有实现方式，因此不能视作对本专利保护范围的限定；凡是与以上案例属于相同构思的实现方案，或是上述若干方案的组合方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims

1.一种点动式上料控制系统，包括料仓、搅拌桶和控制单元；其特征在于：还包括驱动电机和叶轮，所述叶轮包括水平的轮盘，轮盘底部设有竖直的轮轴，轮盘上设有辐向的叶片，所述叶轮设于料仓内的底板上，所述轮轴穿过底板并与底板轴承连接，所述底板上还具有位于叶片运动区域内的泻料口，所述驱动电机设于料仓外的底部，所述驱动电机与所述叶轮的轮轴之间设有传动结构；所述搅拌桶设有称重传感器；所述称重传感器、驱动电机以及搅拌桶的搅拌装置均与所述控制单元连接；所述控制单元用于执行如下程序：

(1)开启驱动电机进行投料；

2.根据权利要求1所述的点动式上料控制系统，其特征在于：所述第一阈值为30千克，所述第二阈值为10千克，第三阈值为5千克。

3.根据权利要求1所述的点动式上料控制系统，其特征在于：所述轮盘的顶面为锥形帽结构，所述泻料口上方具有固定于料仓仓壁上的向下倾斜的导流板，所述导流板的下端位于锥形帽结构的上方；所述导流板下还设有用于遮蔽泻料口的遮挡罩，所述遮挡罩的边缘与所述轮盘的边缘相平齐，所述遮挡罩的边缘处还设有挡墙。

4.根据权利要求1所述的点动式上料控制系统，其特征在于：所述驱动电机水平设置在料仓外的底部，所述传动结构为蜗杆传动结构。

5.根据权利要求1所述的点动式上料控制系统，其特征在于：所述轮盘的底部具有与轮轴同轴的第一外圈壁，所述料仓的底板上具有与轮轴同轴的第一内圈壁，所述第一外圈壁的直径大于所述第一内圈壁的直径，所述第一外圈壁与第一内圈壁构成第一回形密封结构，所述第一外圈壁和第一内圈壁之间还设有套于第一内圈壁外的胶圈，胶圈外侧与第一外圈壁之间具有间隙，胶圈顶部与轮盘的底部接触。

6.根据权利要求5所述的点动式上料控制系统，其特征在于：所述轮盘的底部还具有与轮轴同轴的第二外圈壁，所述料仓的底板上还具有与轮轴同轴的第二内圈壁，所述第二外圈壁的直径大于所述第二内圈壁的直径且小于所述第一内圈壁的直径，所述第二外圈壁与第二内圈壁构成第二回形密封结构，所述第二外圈壁内设有置于第二内圈壁之上的毛毡圈；所述轮盘的底部设有位于第一回形密封结构和第二回形密封结构之间的辐向的刮板，所述底板上还具有位于刮板运动区域内的辐向的狭长清灰口。