CN114516544B - 气力输送物料供给方法和供给系统 - Google Patents

Abstract

气力输送物料供给方法和供给系统，涉及气力输送技术领域，其中的供给方法为：将喂料机的至少一个出料口通过切换装置连接多台制造机的物料通道；根据各物料通道的压力信号变化情况判定对应的制造机是否要料并确定各制造机的要料先后顺序；结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序，并据此控制所述切换装置切换喂料路径以连通相应的物料通道，从而使所述喂料机通过一个出料口按序向多台制造机分别供料。本发明可使喂料机通过一个出料口满足多台制造机连续生产的要求，减少喂料机和辅联设备的数量以节省投资和占用空间，并相应提高生产效率、减轻工作强度。

Description

气力输送物料供给方法和供给系统

技术领域

本发明涉及气力输送技术领域，尤其指一种气力输送物料供给方法和供给系统。

背景技术

物料气力输送系统具有投资小、使用维护方便以及环保节能等优势，目前在烟草、粮食、中药、茶叶、饲料等制造企业的生产过程中获得了广泛的应用，特别是在卷烟制造企业，烟丝采用管道气力输送的比例达到了90%以上。规模型生产企业往往都有拥有多台产品制造机、喂料机和多条物料输送管路，物料输送管路同时连接多台喂料机和制造机。

为了迎合市场众多客户的消费需求，在大多数卷烟生产企业中，每台制造机都会通过物料输送管道同时连接多台喂料机（每台喂料机对应一个品牌），在生产过程中通常会面临以下问题：

1）企业下达新任务时，制造机更换生产产品的牌号就需要切换物料输送管路连接到相应的喂料机，由于供应物料的喂料机的出料口与制造机物料斗是采用金属物料管道连接的，导致切换过程的人工调整需要停机且费时、费力，非常不便；2）由于气力输送系统的设计输送能力远大于制造机消耗物料的速度，那么在生产过程中，制造机要料到足量时便会关闭要料阀门，此时对应的喂料机则会停止喂料，待制造机消耗物料之后再打开要料阀门使喂料机重新喂料，在这停歇期间，喂料机及物料通道不做功，造成了喂料机及物料通道的闲置，降低了单台喂料机和气力输送系统的工作效率；3）生产车间中的喂料机配置数量多，导致送料辅助机构也增多，占用地面空间大，增加了企业的投资和运行成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种气力输送物料供给方法，通过分时实时供料的方式提高喂料机和物料通道的使用效率，使喂料机可通过一个出料口满足多台制造机连续生产的要求，减少喂料机和辅联设备的数量以节省投资和占用空间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种气力输送物料供给方法：将喂料机的至少一个出料口通过切换装置连接多台制造机的物料通道；根据各物料通道的压力信号变化情况判定对应的制造机是否要料并确定各制造机的要料先后顺序；结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序，并据此控制所述切换装置切换喂料路径以连通相应的物料通道，从而使所述喂料机通过一个出料口按序向多台制造机分别供料。

优选地，结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序时：根据各制造机的要料先后顺序确定供料初始排序；根据供料初始排序中各制造机的要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机，进而确定供料优先排序；综合所述初始排序和优先排序确定供料顺序。

更优选地，根据要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机并确定供料优先排序时：

一制造机在当前之前的时间t内的要料次数值为n、供料次数值为i，另一制造机在同一时间范围内的要料次数值为m、供料次数值为j；

若上述n=i且m=j，或者n/i=m/j，则二者中不存在需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m=j，则二者中前一制造机为需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m>j，且n/i>m/j，则二者中前一制造机为需要相对优先供料的制造机；

将需要相对优先供料的制造机于供料顺序中排序靠前，并通过控制所述切换装置优先对其进行供料。

另外，本发明还提供一种气力输送物料供给系统，其包括喂料机、多台制造机，所述喂料机的至少一个出料口通过切换装置连接多台制造机的物料通道，每个物料通道中都设置有风压传感器，所述切换装置可切换喂料路径以连通任意物料通道；该气力输送物料供给系统根据上述的气力输送物料供给方法进行供料。

其中，所述多台制造机包括第一制造机和第二制造机，所述切换装置内设置有三通管路和活动阀门，所述三通管路包括输入口、第一输出口和第二输出口，所述输入口与喂料机连接，所述第一输出口与第一制造机的要料口连接，所述第二输出口与第二制造机的要料口连接，所述活动阀门可使输入口连通任意一个输出口，所述活动阀门连接至一控制器。

优选地，所述第一输出口设置有第一风压传感器，所述第二输出口设置有第二风压传感器，所述第一风压传感器和第二风压传感器均与控制器连接。

更优选地，所述活动阀门包括可转动地连接在切换装置内的阀板，所述阀板连接有连杆，所述连杆连接有气动执行器，所述气动执行器可推动连杆摆动进而使所述阀板转动以使阀板隔断输入口与第一输出口或者使阀板隔断输入口与第二输出口，所述连杆上设置有行程开关，所述气动执行器和行程开关均与控制器连接。

其中，所述三通管路为“Y”字形三通管路，所述阀板为矩形板。

除此之外，本发明还提供一种物料气力输送系统，包括上述的气力输送物料供给系统，各制造机的排气端分别连接除尘支管，所述除尘支管连接至除尘器，所述除尘器的末端通过除尘主管连接负压风机。

优选地，各除尘支管的末端均连接至一集束器并通过所述集束器与除尘器连接。

本发明能够通过切换装置使喂料机根据需要切换喂料路径，实现经由喂料机的一个出料口（每台喂料机有多个出料口）向多台制造机分别供料，使得喂料机原本冗余（或者可以称为“沉睡”）的供料能力得以应用，并减少了停歇时间（停歇时间不产生功效，减少停歇时间也可以理解为增加了有效工作时间）、提高了设备使用率，降低了喂料机供料能力的浪费，从而能够在产能相同的前提下减少生产线上喂料机及辅联设备的配置数量，节省投资和运行成本。此外，本发明通过切换装置实现智能化地切换供料，在保证喂料机持续工作的基础上，也提高了生产效率，并使得管路切换更为方便，可以减轻工人进行管路切换操作的劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例中物料气力输送系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中切换装置的结构示意图。

附图标记为：

1——喂料机 2——第一制造机 3——第二制造机

4——切换装置 5——第一风压传感器 6——第二风压传感器

7a——阀板 7b——连杆 7c——行程开关

8——除尘支管 9——除尘器 10——除尘主管

11——负压风机 12——集束器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“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，或一体地连接。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。此外，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”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

如图1所示，气力输送物料供给方法：将喂料机1的至少一个出料口通过切换装置4连接多台制造机的物料通道；根据各物料通道的压力信号变化情况判定对应的制造机是否要料并确定各制造机的要料先后顺序；结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序，并据此控制切换装置4切换喂料路径以连通相应的物料通道，从而使喂料机1通过一个出料口按序向多台制造机分别供料。

进一步，结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序时：根据各制造机的要料先后顺序确定供料初始排序；根据供料初始排序中各制造机的要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机，进而确定供料优先排序；综合初始排序和优先排序确定供料顺序。

在上述基础上，假设系统中包含两台制造机，根据要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机并确定供料优先排序时：

第一制造机在当前之前的时间t内的要料次数值为n、供料次数值为i，第二制造机在同一时间范围内的要料次数值为m、供料次数值为j；

若上述n=i且m=j，或者n/i=m/j，则二者中不存在需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m=j，则二者中第一制造机为需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m>j，且n/i>m/j，则二者中第一制造机为需要相对优先供料的制造机；

同理，第二制造机优先供料就不再重复。

将需要相对优先供料的制造机于供料顺序中排序靠前，并通过控制切换装置4优先对其进行供料，以保证各制造机的稳定工作运行。

本领域的技术人员都应该知道，制造机中的料斗通常都能储存一定量的物料以供其进行多个生产周期的制造，当料斗内的物料被喂至足量时，制造机便会关闭要料阀门，本切换装置4便能切换喂料机1的喂料路径来对其他制造机喂料。而在制造机的料斗中则都会具有检测物料储存量的传感器，一旦物料量消耗至低于传感器高度导致传感器检测不到时，制造机内部则会获得需要补充物料的信号从而开启自身的要料阀门，那么此时就会在制造机要料口与喂料机1之间连接的物料通道中产生较大的负压进而形成压力信号变化，由此切换装置4便可切换喂料机1的喂料路径来对该制造机进行供料，但实际上由于系统中存在多台制造机，当某台制造机产生要料的信号时，若喂料机1正在被占用，那么切换装置并不会马上切换喂料机1的喂料路径，而是等待当下的喂料工作完成后才会切换到产生要料信号的制造机，在这个过程中，由于制造机通常在产生要料信号时只会短暂打开要料阀门，当超过一定时间仍未进料时便会关闭阀门，等待一段时间过去后则会再次打开要料阀门而产生压力信号变化进行要料，这样一来，在喂料机1被占用的情况下，另外的某一台制造机可能会产生多次要料的信号却没有被进行喂料，因此会出现上述n>i或m>j的情况，通过上述的逻辑判断设定，可保证下次切换喂料路径能够给到需求更紧迫的制造机，避免制造机内部物料出现不足的情况。

除此之外，在对多台制造机喂料的过程中，还可增加一个设定，即某一制造机产生k次要料次数的过程中对其供料的次数仍为0时，判定其内部物料不足以供其进行下一生产周期的制造，那么系统则会强制切换喂料路径来对该制造机喂料，以避免因缺料而引起停车。而对于如何判断制造机内部物料不足以供自身进行下一生产周期的制造，本领域的技术人员应该知道，可以通过提前设定好相关参数并让系统判断得出结果，具体来说，由于到达料斗中传感器高度位置处的物料量是已知的，制造机消耗物料的速度也是已知的，这些物料量可以进行几次生产周期也是设计好的，而每次生产周期的时间是固定的，因此当该制造机产生k次要料的信号时，系统可以得出所经历的时间长度，由此可以判定出料斗内还剩下多少生产周期的物料量，通过这种逻辑设定，让切换装置4根据所需进行喂料路径的切换，可使得任何制造机内的物料量都不会低于一个生产周期所需要的量，而气力输送系统的设计输送能力本身就远大于制造机消耗物料的速度，无需担心制造机内的物料消耗过快，因此完全可以保证所有制造机的稳定运行。

为了对上述的气力输送物料供给方法进行更具体的应用描述，本实施例提出了一种可采用上述方法实施运行的气力输送物料供给系统，其包括喂料机1、多台制造机，喂料机1的至少一个出料口通过切换装置4连接多台制造机的物料通道，每个物料通道中都设置有风压传感器，切换装置4可切换喂料路径以连通任意物料通道。

为了方便理解，在本实施例所提供的方案中，设定制造机的数量为两台，其包括第一制造机2和第二制造机3，而切换装置如图2所示包括罩壳，罩壳内设置有Y”字形三通管路和活动阀门，三通管路包括输入口、第一输出口和第二输出口，输入口与喂料机1连接，第一输出口与第一制造机2的要料口连接，第二输出口与第二制造机3的要料口连接，活动阀门可使输入口连通任意一个输出口，活动阀门连接至一控制器，第一输出口设置有第一风压传感器5，第二输出口设置有第二风压传感器6，第一风压传感器5和第二风压传感器6均与控制器连接。通过设置第一风压传感器5和第二风压传感器6，可分别检测各输出口与对应制造机要料口之间的管路内的压力，本领域的技术人员应该知道，在气力输送系统中，管道内会具备负压风力用于驱动物料流动，那么当某一制造机的要料口阀门打开时，则会使其与对应的切换装置4输出口之间的管路出现较高的负压（P≥0.6P₀，P₀为正常输送过程平均压力），较高的负压信号代表该制造机请求要料并需要切换管道。

在上述结构中，活动阀门包括可转动地连接在切换装置内呈矩形的阀板7a，阀板7a连接有连杆7b，连杆7b连接有气动执行器（附图中未示出），气动执行器可推动连杆7b摆动进而使阀板7a转动以使阀板7a隔断输入口与第一输出口或者使阀板7a隔断输入口与第二输出口，连杆7b上设置有行程开关7c，气动执行器和行程开关7c均与控制器连接，通过设置行程开关7c，可获得阀板7a的位置信息以及上一次的切换动作。

在本实施例中，切换装置4可通过手动控制进行切换，以提高该系统的实用性，同时，切换装置4还设置有连接控制器的报警装置，在发生故障时，例如风压传感器信号异常或者行程开关7c信号异常时，可实现故障分类报警，另外，切换装置也可具备自动复位、重启初始化等功能。

具体实施时，上述控制器可以选用西门子200smart PLC智能控制器，该智能控制器具有自动控制和手动控制两种控制方式。手动控制只需外接手动启/停按钮及指示灯，由启/停按钮操作发出切换指令实现独立的启动和停止切换的功能；模式识别与切换的具体操作方式为：在1.5s内连续按三下停止按钮，装置将会切换为手动模式，在1.5s内连续按两下停止按钮，装置将会切换为自动模式；另外，控制器还具备防误触功能，在1.5s内仅按动停止按钮一次则会被认定为误触，装置会保持当前的模式；另外，该控制器还具备防模式误切设定，即每进行一次模式切换后，都会有3s的切换间隙锁定时间，期间不能再次切换。

基于上述供给系统的结构，通过前述的气力输送物料供给方法来使喂料机的至少一个出料口对多台制造机供料的过程中，切换装置可进行智能化的喂料路径切换，系统可以记录的不仅仅是某一台制造机的多次要料信号，还可通过行程开关获得切换阀的阀板7a位置信息以及记录到上次的切换动作信息，这些信息都可被系统利用从而进行综合判断以做出最合理的喂料路径切换动作，上述的供给方法作为一套智能方法，具有智能识别、记忆、容错、判断与决策等综合智慧功能，其主要体现在控制器可根据风压传感器、行程开关、切换阀当前位置以及另外一台制造机的工作状态等信息进行综合判别与智能决策，本领域技术人员还可以根据这些信息去设计更多的符合实际所需的控制方案。综上所述，本实施例基于上述系统实施的气力输送物料供给方法实现了由喂料机的一个出料口向对多台制造机供料的智能化切换，由于供料过程遵循当前申请及历史申请和供料记录进行排序并按序依次供料，系统容错能力较强、判断与决策更合理，可以很好地适应多台制造机之间产生的复杂要料请求处理，满足多台制造机的连续生产要求，其使得喂料机原本冗余（或者可以称为“沉睡”）的供料能力得以应用，减少了停歇时间（停歇时间不产生功效，减少停歇时间也可以理解为增加了有效工作时间）、提高了设备使用率，降低了喂料机供料能力的浪费，从而能够在产能相同的前提下减少生产线上喂料机及辅联设备的配置数量，节省投资和运行成本。此外，该气力输送物料供给系统通过切换装置实现智能化地切换供料，在保证喂料机持续工作的基础上，也提高了生产效率，并使得管路切换更为方便，可以减轻工人进行管路切换操作的劳动强度，具有很高的实用和推广价值。

除此之外，本实施例还提供一种物料气力输送系统，包括上述的气力输送物料供给系统，其中，第一制造机2的排气端与第二制造机3的排气端分别连接除尘支管8，除尘支管8连接至除尘器9，除尘器9的末端通过除尘主管10连接至负压风机11。具体而言，如图1所示，各除尘支管8的末端均连接至一集束器12并通过集束器12与除尘器9连接。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.气力输送物料供给方法，其特征在于：

将喂料机（1）的至少一个出料口通过切换装置（4）连接多台制造机的物料通道；

根据各物料通道的压力信号变化情况判定对应的制造机是否要料并确定各制造机的要料先后顺序；

结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序，并据此控制所述切换装置（4）切换喂料路径以连通相应的物料通道，从而使所述喂料机（1）通过一个出料口按序向多台制造机分别供料；

结合各制造机的要料先后顺序、要料与供料记录确定当前的供料顺序时：

根据各制造机的要料先后顺序确定供料初始排序；

根据供料初始排序中各制造机的要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机，进而确定供料优先排序；

综合所述初始排序和优先排序确定供料顺序；

根据要料与供料记录判断是否存在需要相对优先供料的制造机并确定供料优先排序时：

一制造机在当前之前的时间t内的要料次数值为n、供料次数值为i，另一制造机在同一时间范围内的要料次数值为m、供料次数值为j；

若上述n=i且m=j，或者n/i=m/j，则二者中不存在需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m=j，则二者中前一制造机为需要相对优先供料的制造机；

若上述n>i，m>j，且n/i>m/j，则二者中前一制造机为需要相对优先供料的制造机；

将需要相对优先供料的制造机于供料顺序中排序靠前，并通过控制所述切换装置（4）优先对其进行供料。

2.气力输送物料供给系统，包括喂料机（1）、多台制造机，其特征在于：所述喂料机（1）的至少一个出料口通过切换装置（4）连接多台制造机的物料通道，每个物料通道中都设置有风压传感器，所述切换装置（4）可切换喂料路径以连通任意物料通道；

该气力输送物料供给系统根据权利要求1所述的气力输送物料供给方法进行供料。

3.根据权利要求2所述的气力输送物料供给系统，其特征在于：所述多台制造机包括第一制造机（2）和第二制造机（3），所述切换装置内设置有三通管路和活动阀门，所述三通管路包括输入口、第一输出口和第二输出口，所述输入口与喂料机（1）连接，所述第一输出口与第一制造机（2）的要料口连接，所述第二输出口与第二制造机（3）的要料口连接，所述活动阀门可使输入口连通任意一个输出口，所述活动阀门连接至一控制器。

4.根据权利要求3所述的气力输送物料供给系统，其特征在于：所述第一输出口设置有第一风压传感器（5），所述第二输出口设置有第二风压传感器（6），所述第一风压传感器（5）和第二风压传感器（6）均与控制器连接。

5.根据权利要求3所述的气力输送物料供给系统，其特征在于：所述活动阀门包括可转动地连接在切换装置内的阀板（7a），所述阀板（7a）连接有连杆（7b），所述连杆（7b）连接有气动执行器，所述气动执行器可推动连杆（7b）摆动进而使所述阀板（7a）转动以使阀板（7a）隔断输入口与第一输出口或者使阀板（7a）隔断输入口与第二输出口，所述连杆（7b）上设置有行程开关（7c），所述气动执行器和行程开关（7c）均与控制器连接。

6.根据权利要求5所述的气力输送物料供给系统，其特征在于：所述三通管路为“Y”字形三通管路，所述阀板（7a）为矩形板。

7.一种物料气力输送系统，包括权利要求2-6中任一项所述的气力输送物料供给系统，其特征在于：各制造机的排气端分别连接除尘支管（8），所述除尘支管（8）连接至除尘器（9），所述除尘器（9）的末端通过除尘主管（10）连接至负压风机（11）。

8.根据权利要求7所述的物料气力输送系统，其特征在于：所述除尘支管（8）的末端均连接至一集束器（12）并通过所述集束器（12）与除尘器（9）连接。