CN113713709A - 一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，包括第一一级料仓、粉状物料搅拌器、液位计、步进电机、输送管、螺旋输送器、二级料仓、PID控制器、混合仓外箱体、混合仓、称重器、粉状物料输运皮带、纤维状物料输运皮带、玻璃窗、组合型隔板、箱体、挡板、多槽传送带、通风管道、循环风机、纤维状物料搅拌器、主控制器、电路。针对粉状与纤维状物料的不同物理性质进行了装置改进。采用组合传送带输运纤维状物料、螺旋输送器输运粉状物料，采用上下皮带分层对向的物料混合方式，实现了粉状物料与纤维状物料的连续均匀混合，对传统实验室给料装置进行了一定的技术革新，为不同物性物料的混合与输运提供了一种新思路。

Description

一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置

技术领域

本发明涉及一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置。

背景技术

现阶段的给料机已广泛应用于轻工、化工、食品等各个行业中，用于粉状或纤维状等物料的给料、配料及定量自动包装等流程中，并可以实现工作流程的集中控制与自动控制，并且大多体积小、重量轻、结构简单。一般的给料机利用的是重力与机械相结合的方式来实现输运物质的连续均匀混合，但是一旦要混合的对象涉及到两种不同物理性质的物料，依靠一般给料机的混合原理无法实现，一般给料机的混合给料都是相同的两种物料。在燃烧实验中经常涉及到物质混合问题，多与粉状物料和不同纤维状物料的混合问题有关，亟需一种开发粉状与纤维状物质间的混合给料装置。

现阶段运用于燃烧实验中的给料机，对譬如煤粉这类粉状物质的输运均匀与稳定具有保障性，但对于纤维状物料的连续均匀输运、粉状物料与纤维状物料的均匀混合暂无专门装置，因此实现纤维状物质的规律输运进而实现粉状物料与纤维状物料的高效混合与定量控制十分重要。

发明内容

现阶段实验室中给粉机多用于粉状物料输运与混合，如何将两种物理性质差异较大的物料输运与连续混合问题亟待解决。因此，本发明提供了一种能够连续输运与均匀混合粉状物料与纤维状物料的给粉装置，其以现有代表性实验室给粉装置为基础进行非对称结构改进实现。

本发明采用如下技术方案实现的：

一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，包括粉状物料输运单元、纤维状物料输运单元以及物料混合单元；

粉状物料输运单元和纤维状物料输运单元分别用于将粉状物料与纤维状物料的输运至物料混合单元，进而实现粉状物料与纤维状物料的均匀混合。

本发明进一步的改进在于，粉状物料输运单元包括第一一级料仓、粉状物料搅拌器、第一液位计、第一步进电机、第一输送管、螺旋输送器、第一二级料仓和第一PID控制器；

粉状物料搅拌器和第一液位计设置在第一一级料仓的顶部并伸入至第一一级料仓内，第一输送管设置在第一一级料仓的底部出口处，第一步进电机用于驱动第一输送管内的螺旋输送器，第一输送管的出口通过第一二级料仓连接至物料混合单元，第一PID控制器用于控制第一步进电机。

本发明进一步的改进在于，纤维状物料输运单元包括第二一级料仓、纤维状物料搅拌器、第二液位计、第二步进电机、第二输送管、第二二级料仓、第二PID控制器、组合型隔板、箱体、挡板、多槽传送带、通风管道和循环风机；

纤维状物料搅拌器和第二液位计设置在第二一级料仓的顶部并伸入至第二一级料仓内，第二输送管设置在第二一级料仓的底部出口处，第二输送管的出口分为两路，一路连接至箱体的顶部，另一路通过循环风机和通风管道连接至箱体的侧壁，通风管道的出口处设置有挡板，箱体的底部依次设置有组合型隔板和多槽传送带，多槽传送带通过第二步进电机驱动，用于将纤维状物料输送至第二二级料仓，第二PID控制器用于控制第二步进电机。

本发明进一步的改进在于，物料混合单元包括混合仓外箱体、混合仓、第一称重器、第二称重器、粉状物料输运皮带和纤维状物料输运皮带；

第一二级料仓与第二二级料仓出口分别连接至混合仓外箱体，且分别正对粉状物料输运皮带和纤维状物料输运皮带，粉状物料输运皮带和纤维状物料输运皮带上分别设置有第一称重器和第二称重器，纤维状物料输运皮带出口位于混合仓的进口处。

本发明进一步的改进在于，混合仓外箱体设置有玻璃窗，用于将混合过程可视化。

本发明进一步的改进在于，还包括物料输运速率反馈机制，物料输运速率反馈机制由第一称重器、第一PID控制器、第一步进电机、粉状物料搅拌器、第二称重器、第二PID控制器、第二步进电机、多槽传送带、纤维状物料搅拌器、主控制器组成的电路实现，可完成实时控制物料输运速率与物料的动态称量，其中第一称重器、第一PID控制器、第一步进电机、粉状物料搅拌器构成第一反馈电路，第二称重器、第二PID控制器、第二步进电机、多槽传送带、纤维状物料搅拌器构成第二反馈电路，两条反馈电路共同连接至主控制器。

本发明至少具有如下有益的技术：

采用两级给料仓、反馈控制、动态称量和非对称装置结构的设计，可以实现单一物料的精准供给以及多种不同物性物料的均匀混合，与现有的给料器相比，具有以下优点：

(1)采用平直叶涡轮搅拌器与边缘清洁式三叶搅拌器的设计，保证了一级料仓内物料上液面平稳下降，液位计可准确测量料仓内液位，平直叶涡轮搅拌器适用于粉状物料搅拌、价格低廉，边缘清洁式三叶搅拌器适用于纤维状物料搅拌，可有效防止物料粘连到搅桨叶和搅拌轴上。

(2)采用两级料仓给料，二级料仓可以改善螺旋输送器与组合传送带落料不准的问题。

(3)采用步进电机驱动，转速稳定，调速范围大，可在低转速下稳定运行，保证了给料的精确性。

(4)采用重量测量法，在输运物料的过程中实时检测物料量，通过皮带与称重器的动态称重机制实现二次精确给料，保证持续稳定连续输运物料。

(5)采用组合传送带新型设计，针对纤维状物料细长的物理特性而采取调整下落姿态使其均匀落入槽中，实现均匀给料。

(6)采用新型组合混合装置，利用上下皮带的高度差与对向转动，实现分层均匀混合，该装置对粉状物料与纤维状物料下的混合效果更好。

(7)混合过程采取可视化处理，便于观察混合情况，并及时进行人工调整

(8)一级料仓内设置搅拌器与液位计，保证物料上方液面保持水平，便于液位计测量单位时间减少的物料量，以此进行电路反馈进行物料输运速率控制。

附图说明

图1是本发明涉及一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置的结构示意图；

图2是组合型隔板与多槽传送带局部放大的俯视示意图；

图3是组合型隔板与多槽传送带局部放大的侧视示意图；

图4是粉状物料搅拌器的局部放大示意图；

图5是纤维状物料搅拌器的局部放大示意图。

附图标记说明：

1-a为第一一级料仓、1-b为第二一级料仓、2为粉状物料搅拌器、3-a为第一液位计、3-b为第二液位计、4-a为第一步进电机、4-b为第二步进电机、5-a为第一输送管、5-b为第二输送管、6为螺旋输送器、7-a为第一二级料仓、7-b为第二二级料仓、8-a为第一PID控制器、8-b为第二PID控制器、9为混合仓外箱体、10为混合仓、11-a为第一称重器、11-b为第二称重器、12为粉状物料输运皮带、13为纤维状物料输运皮带、14为玻璃窗、15为组合型隔板、16为箱体、17为挡板、18为多槽传送带、19为通风管道、20为循环风机、21为纤维状物料搅拌器、22为主控制器、23为电路、24为组合型隔板、25为多槽传送带、26为滑轨、27为组合型隔板、28为滑轨、29为多槽传送带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明提供的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，包括第一一级料仓1-a、第二一级料仓1-b、粉状物料搅拌器2、第一液位计3-a、第二液位计3-b、第一步进电机4-a、第二步进电机4-b、第一输送管5-a、第二输送管5-b、螺旋输送器6、第一二级料仓7-a、第二二级料仓7-b、第一PID控制器8-a、第二PID控制器8-b、混合仓外箱体9、混合仓10、第一称重器11-a、第二称重器11-b、粉状物料输运皮带12、纤维状物料输运皮带13、玻璃窗14、组合型隔板15、箱体16、挡板17、多槽传送带18、通风管道19、循环风机20、纤维状物料搅拌器21、主控制器22、电路23。该装置综合考虑了粉状物料与纤维状物料不同的物理性质，针对各自的特性分别设计输运部分，结合两者特性设计混合部分，并在物料输运速率反馈机制与动态物料称量装置上有所创新。

粉状物料输运单元由第一一级料仓1-a、粉状物料搅拌器2、第一液位计3-a、第一步进电机4-a、第一输送管5-a、螺旋输送器6、第一二级料仓7-a、第一PID控制器8-a组成，纤维状物料输运单元由第二一级料仓1-b、纤维状物料搅拌器21、第二液位计3-b、第二步进电机4-b、第二输送管5-b、第二二级料仓7-b、第二PID控制器8-b、组合型隔板15、箱体16、挡板17、多槽传送带18、通风管道19、循环风机20组成，物料混合单元由混合仓外箱体9、混合仓10、第一称重器11-a、第二称重器11-b、粉状物料输运皮带12、纤维状物料输运皮带13、玻璃窗14组成。

一级料仓具有物料储存功能，可实现给料量的粗调，粉状物料由第一一级料仓1-a下落至螺旋输送器6处，由其运送至第一二级料仓7-a，二级料仓在输运中起简单的过渡作用；纤维状物料由第二一级料仓1-b下落至通有输送风的第二输送管5-b中，由输送风携带进入箱体16，并顺着箱体16落至组合型隔板15和多槽传送带18上，为保证纤维状物料均能顺利落入槽内，组合型隔板15均安装有滑轨，并可顺滑轨在垂直于槽的方向前后移动，一方面可以将斜搭在槽与槽间的纤维状物料推入槽内，另一方面可以将落在隔板顶部的纤维状物料通过反复移动使其落入槽内，只有保证纤维状物料全部顺利落入槽内，才可使其均匀沿槽通过第二二级料仓7-b落至纤维状物料输运皮带13上，避免出现断续输送的情况，

物料由二级料仓下落至输运皮带，皮带分为粉状物料输运皮带12与纤维状物料输运皮带13，内部分别设有第一称重器11-a与第二称重器11-b，可以动态测量一段时间内由二级料仓下落的物料量，并通过电路23分别反馈至第一PID控制器8-a与第二PID控制器8-b，进而控制第一步进电机4-a与第二步进电机4-b转动速率，以此调整螺旋输送器6与多槽传送带18的物料输运速率，实现物料输运速率精准控制与反馈。粉状物料由上方粉状物料输运皮带12下落，并与下方纤维状物料输运皮带13所输运的纤维状物料实现均匀混合，二者继续跟随下方皮带进入混合仓10中并输运至下一装置。

装置采用非对称结构的分部设计，分别针对粉状与纤维状物料的物理性质进行设计，实现不同物性物料的输运与混合。

由螺旋输送器6、第一输送管5-a与循环风机20、第二输送管5-b组成的输送装置，分别有效实现了粉状与纤维状物料的输运。

由组合型隔板15、多槽传送带18所组成的组合传送带，可以有效实现控制纤维状物料下落姿态的调整，使其顺利落入槽中，实现连续平稳输运纤维状物料。

物料输运速率反馈机制由第一称重器11-a、第二称重器11-b、第一PID控制器8-a、第二PID控制器8-b、第一步进电机4-a、第二步进电机4-b、多槽传送带18、粉状物料搅拌器2、纤维状物料搅拌器21、主控制器22组成的电路23实现，可完成实时控制物料输运速率与物料的动态称量。

使用粉状物料输运皮带12与纤维状物料输运皮带13的组合混合装置，有效实现粉状物料与纤维状物料的均匀混合。

本发明涉及的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，以粉状物料与纤维状物料为例，具体是指：

(1)粉状物料/纤维状物料分别由第一一级料仓1-a与第二一级料仓1-b下落至装有螺旋输送器6的第一输送管5-a/通有输送风的第二输送管5-b处，因为纤维状物料具有一定长度且输送量较大时易出现物料在外圆筒内与螺旋转轴做同步圆周运动，不能达到输运目的，故用输运风输运纤维状物料，粉状物料直接进入第一二级料仓7-a，而纤维状物料由输送风携带进入箱体16，并顺着箱体16落至组合型隔板15和多槽传送带18上，组合型隔板15与多槽传送带18两端均略微伸出箱体，以此保证纤维状物料的下落点均为槽内或隔板，多槽传送带18左端直接伸入第二二级料仓7-b内，直接将槽中纤维状物料输运入第二二级料仓7-b内，为保证纤维状物料均能顺利落入槽内，组合型隔板均安装有滑轨(见图2-26和图3-28)，并可顺滑轨在垂直于槽的方向前后移动，隔板与槽无接触，一可以将斜搭在槽与槽间的纤维状物料推入槽内，二可以将落在隔板顶部的纤维状物料通过反复移动使其落入槽内，只有保证纤维状物料全部顺利落入槽内，才可使其均匀沿槽下落至第二二级料仓7-b，避免出现断续输送的情况。

(2)第一二级料仓7-a与第二二级料仓7-b在输运中起调节物料落点的过渡作用，使两种物料分别准确落到粉状物料输运皮带12和纤维状物料输运皮带13上，皮带内部设有称重器，可以在皮带输运物料的途中实现动态称量，并将称量信息转换为电信号传输给PID控制器，控制步进电机转速，进而分别调整螺旋输送器6与多槽传送带18转速，实现物料的输运物料输运速率精准控制。

(3)上方粉状物料输运皮带12顺时针转动输运粉状物料，下方纤维状物料输运皮带13逆时针转动输运纤维状物料，且上方皮带长度约为下方皮带1/2，上下皮带最左端对齐，则两种物料在下方皮带中部实现均匀混合，并继续跟随下方皮带向左输送。

(4)混合部分装置设在混合仓外箱体9中，混合仓外箱体设有透明玻璃窗14，将混合过程可视化，方便观察混合情况，及时进行人工调整。

(5)为防止步进电机运行时产生的震动影响液位计与称量器读数，第一一级料仓1-a与第一输送管5-a、第二一级料仓1-b与第二输送管5-b采用铰接方式，并在第一一级料仓1-a与第二一级料仓1-b外设置额外支撑减少震动影响，混合仓外箱体9与第二二级料仓7-b下部采取软连接，即用硅胶等物质实现粘连减小震动影响。

结合附图1，本发明的具体工作过程如下所示：

粉状物料/纤维状物料分别由第一一级料仓1-a与第二一级料仓1-b下落至装有螺旋输送器6的第一输送管5-a/通有输送风的第二输送管5-b处，因为纤维状物料具有一定长度且输送量较大时易出现物料在外圆筒内与螺旋转轴做同步圆周运动，不能达到输运目的，故用输运风输运纤维状物料，粉状物料直接进入第一二级料仓7-a，而纤维状物料由输送风携带进入箱体16，并顺着箱体16落至组合型隔板15和多槽传送带18上，组合型隔板15与多槽传送带18两端均略微伸出箱体，以此保证纤维状物料的下落点均为槽内或隔板，多槽传送带18左端直接伸入第二二级料仓7-b内，直接将槽中纤维状物料输运入第二二级料仓7-b内，为保证纤维状物料均能顺利落入槽内，组合型隔板均安装有滑轨(见图2-26和图3-28)，并可顺滑轨在垂直于槽的方向前后移动，隔板与槽无接触，一可以将斜搭在槽与槽间的纤维状物料推入槽内，二可以将落在隔板顶部的纤维状物料通过反复移动使其落入槽内，只有保证纤维状物料全部顺利落入槽内，才可使其均匀沿槽下落至第二二级料仓7-b，避免出现断续输送的情况。物料由二级料仓分别下落至粉状物料输运皮带12和纤维状物料输运装置13，皮带内部的称重器可以动态测量一段时间内由二级料仓下落的物料量，并通过电路23反馈至PID控制器，进而由PID控制器控制步进电机转动速率，以此分别调整螺旋输送器6与多槽传送带18的转动速率，从而实现物料输运速率的调整，粉状物料由上方皮带下落，并与下方皮带所输运的纤维状物料实现均匀混合，二者继续跟随下方皮带输运入混合仓中并输运至下一装置。

为保证纤维状物料在第一一级料仓内不会缠绕在搅桨叶和搅拌轴上，故使用有自清洁作用的三叶搅拌器。

因为物料具有一定长度且输送量较大时易出现物料在外圆筒内与螺旋转轴做同步圆周运动，不能达到输运目的，故用输运风输运纤维状物料。

多槽传送带每条槽的宽度约为5-6条纤维状物料截面最长宽度之和，隔板在静止时两两间距离约为5条槽，为保证纤维状物料均能顺利落入槽内，组合型隔板均安装有滑轨，并可顺滑轨在垂直于槽的方向前后移动，隔板与槽无接触。

两种物料的物料输运速率反馈控制电路独立，一条为第一PID控制器8-a、第一步进电机4-a、粉状物料搅拌器2、第一称重器11-a、螺旋输送器6，一条为第二PID控制器8-b、第二步进电机4-b、纤维状物料搅拌器21、第二称重器11-b、多槽传送带18，两条电路共同连接至主控制器22，进而实现人工调整。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，包括粉状物料输运单元、纤维状物料输运单元以及物料混合单元；

粉状物料输运单元和纤维状物料输运单元分别用于将粉状物料与纤维状物料的输运至物料混合单元，进而实现粉状物料与纤维状物料的均匀混合。

2.根据权利要求1所述的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，粉状物料输运单元包括第一一级料仓(1-a)、粉状物料搅拌器(2)、第一液位计(3-a)、第一步进电机(4-a)、第一输送管(5-a)、螺旋输送器(6)、第一二级料仓(7-a)和第一PID控制器(8-a)；

粉状物料搅拌器(2)和第一液位计(3-a)设置在第一一级料仓(1-a)的顶部并伸入至第一一级料仓(1-a)内，第一输送管(5-a)设置在第一一级料仓(1-a)的底部出口处，第一步进电机(4-a)用于驱动第一输送管(5-a)内的螺旋输送器(6)，第一输送管(5-a)的出口通过第一二级料仓(7-a)连接至物料混合单元，第一PID控制器(8-a)用于控制第一步进电机(4-a)。

3.根据权利要求2所述的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，纤维状物料输运单元包括第二一级料仓(1-b)、纤维状物料搅拌器(21)、第二液位计(3-b)、第二步进电机(4-b)、第二输送管(5-b)、第二二级料仓(7-b)、第二PID控制器(8-b)、组合型隔板(15)、箱体(16)、挡板(17)、多槽传送带(18)、通风管道(19)和循环风机(20)；

纤维状物料搅拌器(21)和第二液位计(3-b)设置在第二一级料仓(1-b)的顶部并伸入至第二一级料仓(1-b)内，第二输送管(5-b)设置在第二一级料仓(1-b)的底部出口处，第二输送管(5-b)的出口分为两路，一路连接至箱体(16)的顶部，另一路通过循环风机(20)和通风管道(19)连接至箱体(16)的侧壁，通风管道(19)的出口处设置有挡板(17)，箱体(16)的底部依次设置有组合型隔板(15)和多槽传送带(18)，多槽传送带(18)通过第二步进电机(4-b)驱动，用于将纤维状物料输送至第二二级料仓(7-b)，第二PID控制器(8-b)用于控制第二步进电机(4-b)。

4.根据权利要求3所述的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，物料混合单元包括混合仓外箱体(9)、混合仓(10)、第一称重器(11-a)、第二称重器(11-b)、粉状物料输运皮带(12)和纤维状物料输运皮带(13)；

第一二级料仓(7-a)与第二二级料仓(7-b)出口分别连接至混合仓外箱体(9)，且分别正对粉状物料输运皮带(12)和纤维状物料输运皮带(13)，粉状物料输运皮带(12)和纤维状物料输运皮带(13)上分别设置有第一称重器(11-a)和第二称重器(11-b)，纤维状物料输运皮带(13)出口位于混合仓(10)的进口处。

5.根据权利要求4所述的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，混合仓外箱体(9)设置有玻璃窗(14)，用于将混合过程可视化。

6.根据权利要求4所述的一种实现粉状与纤维状物料连续混合给料的装置，其特征在于，还包括物料输运速率反馈机制，物料输运速率反馈机制由第一称重器(11-a)、第一PID控制器(8)、第一步进电机(4)、粉状物料搅拌器(2)、第二称重器(11-b)、第二PID控制器(8-b)、第二步进电机(4-b)、多槽传送带(18)、纤维状物料搅拌器(21)、主控制器(22)组成的电路(23)实现，可完成实时控制物料输运速率与物料的动态称量，其中第一称重器(11-a)、第一PID控制器(8)、第一步进电机(4)、粉状物料搅拌器(2)构成第一反馈电路，第二称重器(11-b)、第二PID控制器(8-b)、第二步进电机(4-b)、多槽传送带(18)、纤维状物料搅拌器(21)构成第二反馈电路，两条反馈电路共同连接至主控制器(22)。

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