CN114762810A - 反应釜系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备领域，公开了一种反应釜系统，其中，反应釜系统包括：多个反应釜，每个反应釜包括(80)、视觉系统和滤杆(20)以及容器(10)，反应釜主体设置有用于插拔滤杆的插拔孔，容器设置有用于观察容器内的滤液状态的观察窗，视觉系统包括对准观察窗拍摄图片的拍摄单元(30)；机械手，机械手用于插拔滤杆；控制单元，控制单元与视觉系统和机械手电连接，以根据拍摄单元的反馈控制机械手的操作。本发明中，控制单元通过拍摄单元的反馈控制机械手的操作，其控制具有一致性，避免了根据人工经验操作的波动性，避免了人眼直接暴露于观察窗导致的损害，提高了操作的安全性；机械手能够迅速进行操作，提高了操作效率。

Description

反应釜系统

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地涉及反应釜系统。

背景技术

反应釜是常用的化工设备，使用时通常需要确定内部物料在反应各个阶段的状态(例如进行成分分析)。为此，反应釜壳体上设置有用于插拔滤杆的插拔孔，在需要进行成分分析时，可以通过拔出滤杆至不同高度的液位处来抽取滤液。具体的，当抽出的滤液浑浊时，说明滤杆末端位置过低，处于靠近沉淀层的位置，需要将滤杆拔出一定距离直到能够抽取浑浊度较小的滤液；当抽出的滤液具有气泡时，说明滤杆末端位置过高，处于靠近滤液液面的位置，需要将滤杆插入一定距离直到能够抽取不含气泡的滤液。目前，一般是通过人工从收集滤杆抽取的滤液的容器上的观察窗观察其内部滤液的浑浊程度来判断是否达到了插拔滤杆的时机而人工操作因人而异，导致标准无法统一，且人眼暴露在高温观察对象时会受到辐射等损害。另外，插拔滤杆通常由人工进行，费时费力。尤其对于同时作业的多个反应釜，低效率的人工操作可能会错过其他反应釜插拔滤杆的时机。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法准确、安全地判断拔出滤杆的时机并迅速拔出滤杆的问题，提供一种反应釜系统，该反应釜系统能够准确、安全地判断拔出滤杆的时机并迅速拔出滤杆。

为了实现上述目的，本发明提供一种反应釜系统，其中，所述反应釜系统包括：多个反应釜，每个反应釜包括反应釜主体、视觉系统和滤杆以及与所述滤杆连接以接收所述滤杆抽取的滤液的容器，所述反应釜主体设置有用于插拔所述滤杆的插拔孔，所述容器设置有用于观察所述容器内的滤液状态的观察窗，所述视觉系统包括对准所述观察窗拍摄图片的拍摄单元；机械手，所述机械手用于插拔所述滤杆；控制单元，所述控制单元与所述视觉系统和所述机械手电连接，以根据所述拍摄单元的反馈控制所述机械手的操作。

优选地，所述反应釜系统包括沿多个所述反应釜的排列方向延伸的轨道，所述机械手设置为能够沿所述轨道移动。

优选地，所述轨道上具有初始位置，所述控制单元设置为在所述机械手完成单次拔出操作后移动到所述初始位置。

优选地，每个所述反应釜主体包括用于限制所述滤杆移动的锁止机构，所述锁止机构包括卡盘和用于驱动所述卡盘的驱动单元，所述控制单元与所述驱动单元电连接以控制所述驱动单元的操作。

优选地，所述控制单元设置为在控制所述机械手的操作中同时控制所述驱动单元，以配合所述机械手的操作。

优选地，所述机械手的操作的行程小于所述滤杆的长度，所述控制单元设置为：在所述机械手完成一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以锁止所述滤杆的移动；并且，在所述机械手抓握所述滤杆准备好下一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以解除对所述滤杆的限制。

优选地，所述卡盘包括安装于所述反应釜本体上的机座，所述机座具有与所述插拔孔对应的通孔，所述通孔处设置有密封圈。

优选地，所述机座上设置有与所述密封圈同轴的防尘圈，所述防尘圈设置为能够与所述滤杆的外表面接触。

优选地，所述视觉系统包括用于辅助所述拍摄单元拍摄图片的照明单元。

优选地，所述容器包括相对设置的第一观察窗和第二观察窗，所述拍摄单元对准所述第一观察窗设置，所述照明单元包括从所述第二观察窗外侧为所述拍摄单元补光的第一照明件和/或从所述第一观察窗外侧为所述拍摄单元补光的第二照明件。

通过上述技术方案，一方面，控制单元通过拍摄单元的反馈控制机械手的操作，其控制具有一致性，避免了根据人工经验操作的波动性，避免了人眼直接暴露于观察窗导致的损害，提高了操作的安全性；另一方面，机械手能够迅速进行操作，提高了操作效率。

附图说明

图1是说明本发明的反应釜系统的一种实施方式的示意图；

图2是说明本发明的反应釜系统的反应釜的一种实施方式的结构示意图；

图3是图2在观察窗处的结构的示意图；

图4是说明本发明的反应釜系统的反应釜的一种实施方式的第二照明件和拍摄单元的位置关系的示意图；

图5是图1中反应釜的立体图；

图6是说明图1中的锁止机构的示意图。

附图标记说明

10-容器，11-第一观察窗，12-第二观察窗，20-滤杆，30-拍摄单元，40-照明单元，41-第一照明件，42-第二照明件，50-轨道，60-锁止机构，61-卡爪，62-密封圈，63-防尘圈，64-防松圈，65-机座，70-机械手，80-反应釜主体，90-管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明提供一种反应釜系统，其中，所述反应釜系统包括：多个反应釜，每个反应釜包括反应釜主体80、视觉系统和滤杆20以及与所述滤杆20连接以接收所述滤杆20抽取的滤液的容器10，所述反应釜主体80设置有用于插拔所述滤杆20的插拔孔，所述容器10设置有用于观察所述容器10内的滤液状态的观察窗，所述视觉系统包括对准所述观察窗拍摄图片的拍摄单元30；机械手70，所述机械手70用于插拔所述滤杆20；控制单元，所述控制单元与所述视觉系统和所述机械手70电连接，以根据所述拍摄单元30的反馈控制所述机械手70的操作。

使用本发明的反应釜系统，控制单元通过拍摄单元30的反馈控制机械手70的操作，其控制具有一致性，避免了根据人工经验操作的波动性，避免了人眼直接暴露于观察窗导致的损害，提高了操作的安全性。

本发明中，控制单元可以设置为对拍摄单元30拍摄的图片的适当信息进行处理以判断是否需要控制机械手70的操作。例如，控制单元30可以设置为提取拍摄单元30拍摄的图片的信息并将该信息达到设定值作为判断需要控制机械手70的适当操作。可选的，所述控制单元可以设置为根据所述拍摄单元30拍摄的图片与基准图片的比对结果控制所述机械手70的操作。

其中，基准图片可以从拍摄单元30预先在反应釜的连续处理过程中拍摄所产生的照片中选取。并且，比对方式可以根据所选的基准图片设置。

具体的，在预先确定基准图片的过程中，通过拍摄单元30对反应釜的一次完整连续处理过程拍摄，以产生反映该连续过程的多个图片。以反应釜中具有滤液形式的物料为例，这些图片中包括呈现出容器10内的滤液的浑浊度最小(即最为清澈)的第一图片、呈现出容器10内的滤液的浑浊度最大的第二图片、以及呈现出容器10内的滤液的浑浊度介于第一图片和第二图片之间的第三图片。

根据本发明的一种实施方式，基准图片可以包括第一图片和第二图片，在反应釜的正常使用过程(即，获得基准图片之后的处理过程)中，当拍摄单元30拍摄到的图片呈现出容器10内的滤液的浑浊度介于第一图片和第二图片之间时，则控制单元可以判断此时无需操作滤杆20(即无需插入或拔出)。当拍摄单元30拍摄到的图片呈现出容器10内的滤液的浑浊度比第二图片更为浑浊时，则控制单元可以判断此时需要拔出滤杆20。当拍摄单元30拍摄到的图片呈现出容器10内的滤液的浑浊度比第一图片更为澄清(甚至具有气泡)，则控制单元可以判断此时需要插入滤杆20。

根据本发明的另一种实施方式，基准图片可以包括第三图片，在反应釜的正常使用过程(即，获得基准图片之后的处理过程)中，当拍摄单元30拍摄到的图片呈现出容器10内的滤液的浑浊度达到第三图片的程度时，则控制单元可以判断达到了控制机械手70(例如拔出或插入滤杆20)的时机，并可以控制机械手70进行相应操作。

其中，拍摄单元30可以设置为以预定时间间隔对观察窗拍照，控制单元可以以所述预定时间间隔获得的图片与基准图片进行对比，兼顾成本与效率。

上述实施方式中，图片呈现出反应釜壳体10内的滤液的浑浊度可以通过图片的亮度来反映。为此，所述控制单元设置为在所述拍摄单元30拍摄的图片达到根据所述基准图片的亮度确定的预定亮度时控制所述机械手70的相应操作(例如拔出所述滤杆20)。具体的，在采用第一图片和第二图片作为基准图片时，当拍摄单元30拍摄的图片的亮度达到第一图片的亮度和第二图片的亮度之间时，则无需拔出或插入滤杆20。当拍摄单元30拍摄到的图片的亮度低于第二图片的亮度时，则控制单元可以控制机械手70拔出滤杆20。当拍摄单元30拍摄到的图片的亮度高于第一图片时，则控制单元可以控制机械手70插入滤杆20。在采用第三图片作为基准图片时，拍摄单元30拍摄的图片的亮度达到第三图片的亮度或其附近(第三图片的亮度值上下预定范围的区间)时，则无需拔出或插入滤杆20。在拍摄单元30拍摄的图片的亮度达到上述区间的上限时，则控制单元控制机械手70插入滤杆20。在拍摄单元30拍摄的图片的亮度达到上述区间的下限时，则控制单元控制机械手70拔出滤杆20。

为排除环境因素对拍摄单元30拍摄的图片的亮度的影响，可选的，所述视觉系统可以包括用于辅助所述拍摄单元30拍摄图片的照明单元40。照明单元40可以对拍摄单元30的拍摄起到补光作用。为避免照明单元40本身的干扰，优选地，照明单元40为无影的照明单元，例如可以为无影灯。

如图1和图2所示，所述容器10包括相对设置的第一观察窗11和第二观察窗12，所述拍摄单元30对准所述第一观察窗11设置，所述照明单元40包括从所述第二观察窗12外侧为所述拍摄单元30补光的第一照明件41。由此，第一照明件41对拍摄单元30所拍摄的对象(即反容器10内的物料)提供了补光效果。

可选的，如图3所示，所述照明单元40可以包括从所述第一观察窗11外侧为所述拍摄单元30补光的第二照明件42。

其中，第二照明件42可以设置在适当位置，以在补光同时避免干涉拍摄单元30的工作。可选的，所述第二照明件42可以包括分别位于所述拍摄单元30与所述第一观察窗11的连线两侧的多个照明灯。优选地，多个照明灯的光线可以汇聚在第一观察窗11处。

本发明中，容器10可以仅用于暂存滤液以判断滤液状态，如图5所示，所述反应釜可以包括连接于所述容器10的管道90，以将滤液导出。使用本发明的反应釜系统，机械手70能够迅速进行操作，提高了操作效率，尤其是可以通过机械手70高效地为多个反应釜提供插拔滤杆20的操作。

其中，机械手70可以设置多个，以分别为多个反应釜提供插拔滤杆20的操作。优选地，所述反应釜系统包括沿多个所述反应釜的排列方向延伸的轨道50，所述机械手70设置为能够沿所述轨道50移动。由此，可以使机械手70的数量少于反应釜的数量，以便多个反应釜共用机械手70。例如，可以仅设置一个机械手70，从而在需要进行插拔操作时沿轨道50移动至相应的反应釜处进行操作。

为便于机械手70及时根据需要迅速移动到相应的反应釜处，并防止机械手70干涉其他操作，所述轨道50上可以具有初始位置，所述控制单元设置为在所述机械手70完成单次拔出操作后移动到所述初始位置。由此，每次操作后，机械手70移动到初始位置等待控制单元的信号，以便在需要操作时从初始位置移动到位，便于控制单元的控制程序设置。其中，初始位置可以位于轨道50的任意适当位置，例如位于轨道50的末端。由于轨道50沿多个反应釜的排列方向设置，可以将初始位置设置在多个反应釜的整个排列长度的中部，以综合地优化机械手70的控制。

此外，为保持滤杆20的位置并防止误操作，每个所述反应釜主体80包括用于限制所述滤杆20移动的锁止机构60，所述锁止机构60包括卡盘和用于驱动所述卡盘的驱动单元，所述控制单元与所述驱动单元电连接以控制所述驱动单元的操作。由此，当控制单元根据拍摄单元30拍摄的图片判断需要进行操作时，可以控制驱动单元驱动卡盘，以解除对滤杆20的移动限制，允许滤杆20移动(例如拔出)。

另外，所述控制单元可以设置为在控制所述机械手70插拔所述滤杆20的操作中同时控制所述驱动单元，以配合所述机械手70的操作，从而更加准确、迅速地进行插拔操作。可以理解的，在插拔滤杆20之前，可以先控制机械手70抓握滤杆20，然后使卡盘从限制滤杆20移动的锁止状态变为允许滤杆20移动的解除锁止的状态；相反的，在完成插拔滤杆20后，使卡盘从解除锁止的状态变为锁止状态。

另外，其中，控制单元可以控制机械手70完成一次插拔使得滤杆20移动的距离。根据机械手70的具体类型和反应釜的规格，机械手70的操作的行程可能小于所需移动所述滤杆20的距离，也就是说，机械手70的单次操作可能无法完成滤杆20的插拔。为此，所述控制单元可以设置为：在所述机械手70完成一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以锁止所述滤杆20的移动；并且，在所述机械手70抓握所述滤杆20准备好下一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以解除对所述滤杆20的限制。由此，可以通过卡盘在机械手70的两次行程之间的调整间隙暂时保持滤杆20的位置，以便完成插拔操作。

其中，在控制单元根据拍摄单元30的反馈控制机械手70进行相应操作后(例如使机械手70插拔滤杆20预定的距离)，拍摄单元30以预定时间间隔连续拍照，控制单元可以根据拍摄单元30的进一步反馈判断是否需要通过机械手70继续调整滤杆20的位置。例如，在拍摄单元30首次反馈结果显示需要进行拔出操作时，控制单元控制机械手70将滤杆20拔出预定距离，然后拍摄单元30第二次拍照，控制单元根据拍摄单元30的第二次拍照的反馈判断是否需要通过机械手70调整。具体的，当第二次拍照的反馈表明滤液的浑浊度适当，则无需继续调整；当第二次拍照的反馈表明滤杆20的末端位置仍然过低，则控制单元控制机械手70继续拔出滤杆20；当第二次拍照的反馈表明滤杆20的末端位置过高，则控制单元控制机械手70插入滤杆20(例如小于上次拔出的距离)。

可以理解的，在滤杆20的插拔过程中，容器10内的滤液可以充分混合以反映真实的平均浑浊度。另外，如上文所述，容器10可以用于暂时存放刚抽出的滤液，可以实时反馈刚抽出的滤液的状态。

卡盘可以采用各种适当的形式，只要能够对滤杆20限位即可。优选地，如图6所示，所述卡盘包括安装于所述反应釜本体80上的机座65，所述机座65具有与所述插拔孔对应的通孔，所述通孔处设置有密封圈62。其中，密封圈62可以为Y型氟橡胶密封圈，其密封面积大，适于反应釜所需的背压较大的环境。

另外，所述机座65上设置有与所述密封圈62同轴的防尘圈63，所述防尘圈63设置为能够与所述滤杆20的外表面接触，以便在拔出滤杆20时通过防尘圈63刮除滤杆20外表面残留的滤液，避免残留的滤液在滤杆20拔出时与空气中的水分发生化学反应并腐蚀滤杆20。

此外，卡盘可以包括与密封圈62同轴设置的防松圈64，其也可以安装在机座65上。其中，卡盘可以包括多个卡爪61，每个卡爪61可以包括第一楔形压块611和第二楔形压块612，第一楔形压块611和第二楔形压块612具有匹配的斜面，第一楔形压块611设置为能够彼此水平地靠近或远离，以使第二楔形压块612上下移动，从而压紧或松开防松圈64。压紧防松圈64时，防松圈64受到竖直方向的压力将产生横向变形，以抱紧滤杆20。

本发明中，锁止机构60可以采用各种适当的驱动单元，驱动单元可以为液压驱动类型或者气压驱动类型。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应釜系统，其特征在于，所述反应釜系统包括：

多个反应釜，每个反应釜包括反应釜主体(80)、视觉系统和滤杆(20)以及与所述滤杆(20)连接以接收所述滤杆(20)抽取的滤液的容器(10)，所述反应釜主体(80)设置有用于插拔所述滤杆(20)的插拔孔，所述容器(10)设置有用于观察所述容器(10)内的滤液状态的观察窗，所述视觉系统包括对准所述观察窗拍摄图片的拍摄单元(30)；

机械手(70)，所述机械手(70)用于插拔所述滤杆(20)；

控制单元，所述控制单元与所述视觉系统和所述机械手(70)电连接，以根据所述拍摄单元(30)的反馈控制所述机械手(70)的操作。

2.根据权利要求1所述的反应釜系统，其特征在于，所述反应釜系统包括沿多个所述反应釜的排列方向延伸的轨道(50)，所述机械手(70)设置为能够沿所述轨道(50)移动。

3.根据权利要求2所述的反应釜系统，其特征在于，所述轨道(50)上具有初始位置，所述控制单元设置为在所述机械手(70)完成单次拔出操作后移动到所述初始位置。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的反应釜系统，其特征在于，每个所述反应釜主体(80)包括用于限制所述滤杆(20)移动的锁止机构(60)，所述锁止机构(60)包括卡盘和用于驱动所述卡盘的驱动单元，所述控制单元与所述驱动单元电连接以控制所述驱动单元的操作。

5.根据权利要求4所述的反应釜系统，其特征在于，所述控制单元设置为在控制所述机械手(70)的操作中同时控制所述驱动单元，以配合所述机械手(70)的操作。

6.根据权利要求5所述的反应釜系统，其特征在于，所述控制单元设置为：

在所述机械手(70)完成一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以锁止所述滤杆(20)的移动；并且，

在所述机械手(70)抓握所述滤杆(20)准备好下一次行程时控制所述驱动单元驱动所述卡盘，以解除对所述滤杆(20)的限制。

7.根据权利要求4所述的反应釜系统，其特征在于，所述卡盘包括安装于所述反应釜本体(80)上的机座(65)，所述机座(65)具有与所述插拔孔对应的通孔，所述通孔处设置有密封圈(62)。

8.根据权利要求7所述的反应釜系统，其特征在于，所述机座(65)上设置有与所述密封圈(62)同轴的防尘圈(63)，所述防尘圈(63)设置为能够与所述滤杆(20)的外表面接触。

9.根据权利要求1所述的反应釜系统，其特征在于，所述视觉系统包括用于辅助所述拍摄单元(30)拍摄图片的照明单元(40)。

10.根据权利要求9所述的反应釜，其特征在于，所述容器(10)包括相对设置的第一观察窗(11)和第二观察窗(12)，所述拍摄单元(30)对准所述第一观察窗(11)设置，所述照明单元(40)包括从所述第二观察窗(12)外侧为所述拍摄单元(30)补光的第一照明件(41)和/或从所述第一观察窗(11)外侧为所述拍摄单元(30)补光的第二照明件(42)。

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