CN113375425A - 物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法 - Google Patents

物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法，所述物料干燥系统，包括流化床干燥设备、自动上料装置、除尘系统以及PLC控制器；所述自动上料装置包括上料筒、进料结构、出料管道以及螺旋输料机构；所述螺旋输料机构上开设有喷吹孔，螺旋输料机构上并排连接设置有压缩热气输送机构以及高压水冲洗机构。本发明物料在进行上料时能够通过压缩热气进行初步干燥，有效地降低了物料粘连附着在自动上料装置内部的情况，并通过高压水冲洗机构实现对上料设备的自动清洁。并且本发明根据流化床干燥设备内部的温度温度变化，调整螺旋输料机构的上料速度，利用可变频上料电机进行调速，保证上料量和温度成正比，以达到稳定的上料速比。

Description

物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法
技术领域
本发明涉及干燥装置技术领域，更具体涉及一种物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法。
背景技术
饲料主要指的是农业或牧业饲养的动物的食物。饲料包括大豆、豆粕、玉米、鱼粉、氨基酸、杂粕、乳清粉、油脂、肉骨粉、谷物、饲料添加剂等十余个品种的饲料原料。常规使用饲料的动物多为哺乳类动物，然而，哺乳类动物的饲料为了便于消化，多为颗粒状膨化饲料，对于饲料加工工厂来说，在饲料的整个加工过程中，饲料的干燥是重要的环节之一，干燥的质量高低直接影响其饲料整体口感，以及在存储过程中是否容易受潮变质，从而影响饲料产品销售市场及经济效益。
目前的饲料干燥设备在进行上料时，因饲料具有一定的湿度，极易粘连在上料设备内壁上，对上料速度造成影响，严重时会导致上料设备无法进行上料，导致装置整体的停机。并且饲料进入到饲料干燥设备后，饲料没有被及时的摊开摊匀，使得不同位置的饲料厚度不一，导致部分饲料烘干不彻底，饲料的烘干效果差。
此外，传统的流化床干燥器对饲料进行干燥时，采用看温度表的方法，人为对上料进行增减，当工作人员观察到温度表的温度较高时，人为加大上料量，当工作人员观察到温度表的温度较低时，人为减小上料量。但是工作人员无法每时每刻都能够观察到温度表的状况，并且仅能够通过工作人员的经验去人为控制上料量，导致上料和出料相对不稳定，烘干产品质量不均一。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种物料干燥系统及基于温度控制的自动上料方法，以解决目前的饲料干燥设备在进行上料时饲料极易粘连在上料设备内壁上而对上料速度造成影响的问题，以及传统的流化床干燥器对饲料进行干燥时仅能够通过工作人员的经验去人为控制上料量，而导致上料和出料相对不稳定的问题，以使得饲料不易粘连在上料设备内壁上，并能够实现对上料设备的自动清洁，实现对上料速度的自动化控制。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
物料干燥系统，包括用于对物料进行干燥的流化床干燥设备、设置在流化床干燥设备进料口端的自动上料装置、设置在流化床干燥设备上方的除尘系统以及用于控制装置整体运作的PLC控制器；
所述自动上料装置包括倾斜设置的上料筒、设置在上料筒低位的进料结构、设置在上料筒高位的出料管道以及设置在上料筒内部的螺旋输料机构；所述螺旋输料机构上开设有喷吹孔，螺旋输料机构上并排连接设置有用于向上料筒内供给压缩热气以对上料筒内物料进行初步干燥的压缩热气输送机构以及用于在上料筒不作业时向上料筒内供给高压水以对上料筒进行冲洗的高压水冲洗机构，螺旋输料机构、压缩热气输送机构和高压水冲洗机构的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述螺旋输料机构包括内部呈中空状并转动倾斜设置在上料筒内部的输送轴以及固定设置在输送轴外侧的螺旋叶片，输送轴的底端一侧伸出上料筒并连接设置有用于驱动输送轴和螺旋叶片转动的驱动机构，驱动机构的受控端连接于PLC控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述驱动机构包括可变频上料电机和齿轮传动机构。
进一步优化技术方案，所述压缩热气输送机构包括插装在输送轴端部并通过轴承与输送轴转动连接的的输送主管，输送主管连通设置有输气管路，输气管路上依次设置有第一电磁阀、加热器以及用于提供压缩气体的压缩气泵；所述喷吹孔设置有若干个且分别间隔开设在输送轴上。
进一步优化技术方案，所述高压水冲洗机构包括与输送主管相连通的输液管路，输液管路上设置有第二电磁阀，输液管路的末端设置有设置在水箱内的高压水泵；所述上料筒的下方设置有带有阀门的排污管道。
进一步优化技术方案，所述流化床干燥设备包括流化床箱体、设置在流化床箱体外侧壁上的振动电机以及设置在流化床箱体底端的鼓风机构；所述流化床箱体的前端与自动上料装置的出料端相连通，流化床箱体的后端设置有出料管；所述流化床箱体的内部开设有由前向后倾斜设置的振动筛盛装槽，振动筛盛装槽内滑动配装有振动筛，振动筛的下方设置有用于驱动振动筛往复横向移动以保证物料铺设均匀的振动筛往复横移机构，鼓风机构、振动电机和振动筛往复横移机构的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述振动筛往复横移机构包括铰接设置在振动筛底端的连杆、与连杆转动连接的转动轮、与转动轮轴心相连接的转动轴以及与转动轴伸出流化床箱体的一端相连接的横移电机，横移电机的受控端连接于PLC控制器的输出端。
进一步优化技术方案，所述流化床箱体的内侧壁上间隔设置有用于检测流化床箱体内部温度状况的热电偶，热电偶的输出端连接于PLC控制器的输入端。
基于温度控制的自动上料方法，根据所述的流化床干燥设备内部的温度温度变化，调整述的螺旋输料机构的上料速度，保证上料量和温度成正比，以达到稳定的上料速比；
在所述的自动上料装置进行上料过程中，通过压缩热气输送机构供给压缩热气，对上料筒内物料进行初步干燥。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明螺旋输料机构上并排连接设置有压缩热气输送机构和高压水冲洗机构，进而使得物料在进行上料时能够通过压缩热气进行初步干燥，有效地降低了物料粘连附着在自动上料装置内部的情况，并通过高压水冲洗机构实现对上料设备的自动清洁。
本发明是利用热电偶检测到流化床干燥设备内部的温度状况，并将温度状况反馈至PLC控制器，由PLC控制器根据流化床干燥设备内部温度的变化，来自动调节可变频上料电机的上料速度，达到上料自动化和稳定烘干的效果。本发明上料和出料都均一稳定，通过自动上料，减少人为因素影响产品质量，减少了劳动强度，增加了产品的稳定性，对产品稳定性有良好的控制能力。
本发明通过热电偶测量准确的加热温度，将温度变化与可变频上料电机形成连锁，温度高可变频上料电机转速快，温度低可变频上料电机转速慢，保证一种温度对应相应的上料速度，保证能在温度范围内对物料进行烘干，上料稳定在一定温度范围内，达到产品的均一稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的剖开图；
图4为本发明图3的主视图；
图5为本发明图4的部分放大图一；
图6为本发明图4的部分放大图二；
图7为本发明图4的部分放大图三。
其中：1、自动上料装置，11、上料筒，12、螺旋输料机构，121、输送轴，122、螺旋叶片，123、从动齿轮，124、主动齿轮，125、可变频上料电机，13、进料结构，131、进料漏斗，132、连接管道，133、搅料机构，1331、搅料筒，1332、搅拌轴，1333、搅拌叶片，1334、搅拌电机，14、出料管道，15、压缩热气输送机构，151、输送主管，152、轴承，153、输气管路，154、第一电磁阀，155、压缩气泵，156、喷吹小孔，157、喷吹滤网，16、高压水冲洗机构，161、水箱，162、高压水泵，163、输液管路，164、第二电磁阀，165、带有阀门的排污管道；
2、流化床干燥设备，21、流化床箱体，22、振动电机，23、振动筛，231、滑道，232、滑轨，24、振动筛往复横移机构，241、铰接座，242、连杆，243、转动轮，244、转动轴，245、横移电机，25、鼓风机构，251、鼓风支管，252、鼓风总管，253、换热器，254、鼓风机，26、热电偶，27、进料管，28、出料管，29、缓冲弹簧，210、流化床机架；
3、除尘系统，31、集尘腔，32、第一输送管道，33、第二输送管道，34、集尘管道，35、旋风分离器，36、引风机，37、集尘箱。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
物料干燥系统，结合图1至图7所示，包括流化床干燥设备2、自动上料装置1、除尘系统3以及PLC控制器。流化床干燥设备2用于对物料进行干燥；自动上料装置1设置在流化床干燥设备进料口端，用于向流化床干燥设备2内部输送物料；除尘系统3设置在流化床干燥设备上方，用于将流化床干燥设备2、自动上料装置1运作时的飞尘进行抽吸；PLC控制器用于控制装置整体运作。
自动上料装置1包括倾斜设置的上料筒11、设置在上料筒11低位的进料结构13、设置在上料筒11高位的出料管道14以及设置在上料筒11内部的螺旋输料机构12。
螺旋输料机构12包括输送轴121、螺旋叶片122、驱动机构，螺旋输料机构12的受控端连接于PLC控制器的输出端。
输送轴121的内部呈中空状，并转动倾斜设置在上料筒11内部。螺旋叶片122固定设置在输送轴121外侧。
输送轴121的底端一侧伸出上料筒11并连接设置有用于驱动输送轴121和螺旋叶片122转动的驱动机构，驱动机构的受控端连接于PLC控制器的输出端。
驱动机构包括可变频上料电机125和齿轮传动机构，齿轮传动机构包括与输送轴121固定连接的从动齿轮123以及与从动齿轮123相啮合的主动齿轮124。主动齿轮124与可变频上料电机125的输出轴端相连接，主动齿轮124在可变频上料电机125的驱动下进行转动。可变频上料电机125的受控端连接于PLC控制器的输出端，可变频上料电机125的转速能够通过PLC控制器进行控制调节，以此来控制螺旋叶片122的转动速度，进而来控制物料的上料速度。
本发明中的进料结构13包括进料漏斗131、连接管道132和搅料机构133，进料漏斗131、连接管道132和搅料机构133设置在上料筒11低位的上方。
搅料机构133包括搅料筒1331、搅拌轴1332、搅拌叶片1333、搅拌电机1334。搅料筒1331竖向设置在上料筒11的侧部顶端，搅拌轴1332和搅拌叶片1333设置在搅料筒1331内，搅拌轴1332的顶端伸出搅料筒1331并连接设置有搅拌电机1334，搅拌电机1334的受控端连接于PLC控制器的输出端。搅拌轴1332和搅拌叶片1333在搅拌电机1334的带动下能够转动，进而将搅料筒1331内部的物料进行搅动，在物料进入上料筒11前将物料打散，便于后续的干燥作业。
连接管道132倾斜连通设置在搅料筒1331的侧壁上。进料漏斗131连通设置在连接管道132的顶端，通过进料漏斗131能够向上料筒11内输送物料。
上料筒内部出现物料粘连状况时，粘连的物料会影响上料速度，严重时会堵塞上料筒，导致无法进行上料，为此，本发明螺旋输料机构12上开设有喷吹孔，螺旋输料机构12上并排连接设置有压缩热气输送机构15以及高压水冲洗机构16，压缩热气输送机构15和高压水冲洗机构16的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
压缩热气输送机构15用于向上料筒11内供给压缩热气，以对上料筒内物料进行初步干燥，通入的压缩热气能够带走物料内部一定的湿气，同时能够将上料筒11内的物料吹散，防止物料出现粘连上料筒的情况，能够有效地保证物料的顺利输送。
即便本发明中设置了压缩热气输送机构15，但是部分物料仍然会附着在上料筒11内壁、输送轴121和螺旋叶片122外壁上，当装置长时间使用后，附着的物料会继续增加，会影响上料速度，而目前的自动上料装置并不具备自动清洁功能。为此，本发明设置了高压水冲洗机构16，高压水冲洗机构16用于在上料筒在上料筒不作业时向上料筒内供给高压水，以对上料筒进行冲洗，将附着在上料筒11内壁、输送轴121和螺旋叶片122外壁上的物料冲洗下来，实现对上料筒的清洗，保证上料的通畅性。
压缩热气输送机构15包括输送主管151、输气管路153第一电磁阀154、加热器以及压缩气泵155。输送主管151插装在输送轴端部，并通过轴承152与输送轴转动连接。输送主管151连通设置有输气管路153，输气管路153上依次设置有第一电磁阀154、加热器以及用于提供压缩气体的压缩气泵155。第一电磁阀154用于控制输气管路的通断，加热器用于对压缩气泵155提供的压缩气体进行加热，进而使得输送主管151输入具有一定温度的压缩气体。
喷吹孔设置有若干个且分别间隔开设在输送轴121上。喷吹孔处设置有喷吹滤网157，喷吹滤网157上设置有若干喷吹小孔156。
高压水冲洗机构16包括输液管路163、第二电磁阀164、水箱161、高压水泵162以及带有阀门的排污管道165。输液管路163与输送主管151相连通，输液管路163上设置有第二电磁阀164，输液管路163的末端设置有高压水泵162，高压水泵162设置在水箱161内。上料筒11的下方设置有带有阀门的排污管道165。
流化床干燥设备2包括流化床箱体21、振动电机22、鼓风机构25、振动筛23、振动筛往复横移机构24，鼓风机构25、振动电机22和振动筛往复横移机构24的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
流化床箱体21的底端设置有缓冲弹簧29，缓冲弹簧29的底端设置在流化床机架210上。
振动电机22设置在流化床箱体21外侧壁上，用于驱动流化床箱体产生振动。
流化床箱体21的前端通过进料管27与自动上料装置1的出料端相连通，流化床箱体21的后端设置有出料管28，进料管27为可伸缩管，能够在发生振动时进行伸缩。
鼓风机构25设置在流化床箱体21底端，鼓风机构25包括鼓风支管251、鼓风总管252、换热器253和鼓风机254。鼓风支管251设置有若干根，依次连通设置在流化床箱体21底端。各鼓风支管251的交汇处连通设置有鼓风总管252。换热器253和鼓风机254依次设置在鼓风总管252上，鼓风机254能够向鼓风总管252内鼓风，换热器253能够将鼓入的风进行加热，以进入到流化床箱体21内的风为热风。
流化床箱体21的内部开设有由前向后倾斜设置的振动筛盛装槽，振动筛盛装槽分别开设在流化床箱体21的左右两内侧壁上。振动筛盛装槽内滑动配装有振动筛23，振动筛23的底端设置有滑道231，振动筛盛装槽内设置有与滑道231相配装的滑轨232，进而振动筛23还能够实现左右横向移动。
当物料进入到流化床箱体21内部的振动筛23上后，即便振动筛23处于振动状态，物料也很难均匀地平铺至振动筛23上，为此，本发明在振动筛23的下方设置有振动筛往复横移机构24，振动筛往复横移机构24用于驱动振动筛23往复横向移动，以保证物料在横向铺设均匀，保证物料的干燥效率。
振动筛往复横移机构24包括连杆242、转动轮243、转动轴244和横移电机245。连杆242通过铰接座241铰接设置在振动筛23底端，转动轮243与连杆242通过转轴转动连接，连杆242的连接位与转动轮243的轴心不处于同轴位置，转动轴244与转动轮243轴心相连接，横移电机245与转动轴244伸出流化床箱体21的一端相连接，横移电机245的受控端连接于PLC控制器的输出端。当横移电机245启动时，横移电机245能够带动转动轮243转动，接着带动连杆242运动，进而带动振动筛23往复式横向运动。
流化床箱体21的内侧壁上间隔设置有用于检测流化床箱体内部温度状况的热电偶26，热电偶26的输出端连接于PLC控制器的输入端。
除尘系统3包括设置在流化床箱体21顶端的若干集尘腔31，每一集尘腔31分别通过第一输送管道32连通至集尘管道34，自动上料装置1上的上料筒11的高位顶端通过第二输送管道33连通至集尘管道34，集尘管道34连接设置有旋风分离器35，旋风分离器35通过管道连接有引风机36和集尘箱37。
本发明物料干燥系统的工作过程如下。
S1、自动上料装置1进行上料。将物料通过进料漏斗131通入到搅料机构133内部，通过搅料机构133将粘连呈块状的物料打碎，并将物料输入到上料筒11内部。压缩热气输送机构15向上料筒11内部通入压缩热气，对物料进行初步干燥，对物料进行初步干燥后的压缩热气进入到除尘系统3。
启动螺旋输料机构12，物料在螺旋叶片122的驱动下，向上进行输送，最终物料通过进料管27进入到流化床干燥设备2内部。
S2、通过流化床干燥设备2对物料进行干燥。同时启动振动电机22、振动筛往复横移机构24、鼓风机构25。因振动筛23倾斜向下设置，振动电机22在对振动筛进行振动过程中，振动筛上的物料会向下运动，同时，横移电机245带动转动轮243转动，接着带动连杆242运动，进而带动振动筛23往复式横向运动，振动筛在横向移动和振动的共同作用下将物料平铺。鼓风机构25将热风鼓入到流化床箱体21内部，对振动筛上的物料进行干燥。
S3、除尘系统3对流化床干燥设备2中的飞尘进行收集。
基于温度控制的自动上料方法，该方法根据流化床干燥设备2内部的温度温度变化，调整螺旋输料机构12的上料速度，利用可变频上料电机进行调速，主要是根据温度变化，调整可变频上料电机速度，保证上料量和温度成正比，以达到稳定的上料速比，这样一来出来的物料均一稳定，减少人为因素影响。
具体地，本发明是利用热电偶26检测到流化床干燥设备2内部的温度状况，并将温度状况反馈至PLC控制器，由PLC控制器根据流化床干燥设备2内部温度的变化，来自动调节可变频上料电机的上料速度，达到上料自动化的效果。
通过热电偶测量准确的加热温度，将温度变化与可变频上料电机形成连锁，温度高可变频上料电机转速快，温度低可变频上料电机转速慢，保证一种温度对应相应的上料速度，保证能在温度范围内对物料进行烘干，达到产品的均一稳定。
在自动上料装置1进行上料过程中，通过压缩热气输送机构15供给压缩热气，对上料筒11内物料进行初步干燥，通入的压缩热气能够带走物料内部一定的湿气，同时能够将上料筒11内的物料吹散，防止物料出现粘连上料筒的情况，能够有效地保证物料的顺利输送。

Claims (9)

1.物料干燥系统，其特征在于：包括用于对物料进行干燥的流化床干燥设备(2)、设置在流化床干燥设备进料口端的自动上料装置(1)、设置在流化床干燥设备上方的除尘系统(3)以及用于控制装置整体运作的PLC控制器；
所述自动上料装置(1)包括倾斜设置的上料筒(11)、设置在上料筒(11)低位的进料结构(13)、设置在上料筒(11)高位的出料管道(14)以及设置在上料筒(11)内部的螺旋输料机构(12)；所述螺旋输料机构(12)上开设有喷吹孔，螺旋输料机构(12)上并排连接设置有用于向上料筒(11)内供给压缩热气以对上料筒内物料进行初步干燥的压缩热气输送机构(15)以及用于在上料筒不作业时向上料筒内供给高压水以对上料筒进行冲洗的高压水冲洗机构(16)，螺旋输料机构(12)、压缩热气输送机构(15)和高压水冲洗机构(16)的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
2.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于：所述螺旋输料机构(12)包括内部呈中空状并转动倾斜设置在上料筒(11)内部的输送轴(121)以及固定设置在输送轴(121)外侧的螺旋叶片(122)，输送轴(121)的底端一侧伸出上料筒(11)并连接设置有用于驱动输送轴(121)和螺旋叶片(122)转动的驱动机构，驱动机构的受控端连接于PLC控制器的输出端。
3.根据权利要求2所述的物料干燥系统，其特征在于：所述驱动机构包括可变频上料电机(125)和齿轮传动机构。
4.根据权利要求2所述的物料干燥系统，其特征在于：所述压缩热气输送机构(15)包括插装在输送轴端部并通过轴承(152)与输送轴转动连接的的输送主管(151)，输送主管(151)连通设置有输气管路(153)，输气管路(153)上依次设置有第一电磁阀(154)、加热器以及用于提供压缩气体的压缩气泵(155)；所述喷吹孔设置有若干个且分别间隔开设在输送轴(121)上。
5.根据权利要求4所述的物料干燥系统，其特征在于：所述高压水冲洗机构(16)包括与输送主管(151)相连通的输液管路(163)，输液管路(163)上设置有第二电磁阀(164)，输液管路(163)的末端设置有设置在水箱(161)内的高压水泵(162)；所述上料筒(11)的下方设置有带有阀门的排污管道(165)。
6.根据权利要求1所述的物料干燥系统，其特征在于：所述流化床干燥设备(2)包括流化床箱体(21)、设置在流化床箱体(21)外侧壁上的振动电机(22)以及设置在流化床箱体(21)底端的鼓风机构(25)；所述流化床箱体(21)的前端与自动上料装置(1)的出料端相连通，流化床箱体(21)的后端设置有出料管(28)；所述流化床箱体(21)的内部开设有由前向后倾斜设置的振动筛盛装槽，振动筛盛装槽内滑动配装有振动筛(23)，振动筛(23)的下方设置有用于驱动振动筛(23)往复横向移动以保证物料铺设均匀的振动筛往复横移机构(24)，鼓风机构(25)、振动电机(22)和振动筛往复横移机构(24)的受控端分别连接于PLC控制器的输出端。
7.根据权利要求6所述的物料干燥系统，其特征在于：所述振动筛往复横移机构(24)包括铰接设置在振动筛(23)底端的连杆(242)、与连杆(242)转动连接的转动轮(243)、与转动轮(243)轴心相连接的转动轴(244)以及与转动轴(244)伸出流化床箱体(21)的一端相连接的横移电机(245)，横移电机(245)的受控端连接于PLC控制器的输出端。
8.根据权利要求6所述的物料干燥系统，其特征在于：所述流化床箱体(21)的内侧壁上间隔设置有用于检测流化床箱体内部温度状况的热电偶(26)，热电偶(26)的输出端连接于PLC控制器的输入端。
9.基于温度控制的自动上料方法，其特征在于：根据如权利要求1至8任意一项所述的流化床干燥设备(2)内部的温度温度变化，调整如权利要求1至8任意一项所述的螺旋输料机构(12)的上料速度，保证上料量和温度成正比，以达到稳定的上料速比；
在如权利要求1至8任意一项所述的自动上料装置(1)进行上料过程中，通过压缩热气输送机构(15)供给压缩热气，对上料筒(11)内物料进行初步干燥。
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