CN117901267A - 一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，包括一投储仓；一螺旋送料装置，投储仓设于螺旋送料装置的进料口；一纤维分散装置，纤维分散装置设于螺旋送料装置的出料口；一速度控制装置，速度控制装置连接于螺旋送料装置；和一控制台，控制台与投储仓、螺旋送料装置和速度控制装置电性连接；通过控制台控制速度控制装置工作，使投储仓内的物料通过螺旋送料装置由纤维分散装置实现均匀分散输送。本发明结构简单、维护方便，通过螺旋送料装置使得物料连续平稳地输送，可适用于各种不同性质的物料输送，包括粉末、颗粒、块状等，并可设计运输能力，减少物料堆积和卡阻，使物料混合均匀，效率高，提高物料计量的精准度，节约人工。

Description

一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置

技术领域

本发明涉及一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置。

背景技术

混凝土作为建筑最主要的一种复合材料，其拥有较好的抗压强度与耐久性能，并广泛应用于房屋、道路、桥梁等工程建筑领域。目前我国混凝土消耗量每年可达100多亿吨,是目前使用率最高的建筑材料，但混凝土同时也存在抗拉强度低、抗裂性能差等缺陷，而构件的破坏往往由这些微裂缝处开始发展。为了弥补混凝土开裂对建筑产生的影响，很多工程通过在基体中掺入纤维材料来提高混凝土的性能。以钢纤维混凝土为例，钢纤维由于其自身具有较高的抗拉强度，可对混凝土力学性能及韧性产生可观的改善作用，所以被广泛地应用于工程中。在工程应用中，基于钢纤维混凝土的性能优势，相比于同等强度下的普通混凝土，钢纤维混凝土可减少水泥用量，同时钢纤维还可以代替部分钢筋，减少混凝土施工的工期将1/3以上。

由于钢纤维的掺入量严重影响混凝土的性能，而人工投料所带来的精确度不够，浪费人力的问题，需要在投储仓施加自动称重装置，保证钢纤维混凝土的性能得到均质的提升，且保证投料精确度并节省人力。利用人工或者传统机器拌和可能会存在拌和后纤维在混凝土中无法达到均匀分散的状态，影响钢纤维混凝土的力学性能。故应当提出相应解决办法，使纤维充分拌和。考虑在实际生产中，钢纤维混凝土拌合物的和易性和匀质性是影响混凝土产品质量的重要因素，传统的搅拌设备存在混合不均匀、效率低、性能指标低等缺点，而传统的人工方法又存在产能低效、计量粗略、浪费人力的现象，在搅拌方式上局限了钢纤维混凝土材料发展。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置的技术方案，该纤维自动投料装置结构简单、维护方便，通过螺旋送料装置使得物料连续平稳地输送，可适用于各种不同性质的物料输送，包括粉末、颗粒、块状等，并可设计运输能力，减少物料堆积和卡阻，使物料混合均匀，效率高，提高物料计量的精准度，节约人工。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：包括一投储仓；

一螺旋送料装置，投储仓设于螺旋送料装置的进料口；

一纤维分散装置，纤维分散装置设于螺旋送料装置的出料口；

一速度控制装置，速度控制装置连接于螺旋送料装置；

和一控制台，控制台与投储仓、螺旋送料装置和速度控制装置电性连接；

通过控制台控制速度控制装置工作，使投储仓内的物料通过螺旋送料装置由纤维分散装置实现均匀分散输送；该纤维自动投料装置结构简单、维护方便，通过螺旋送料装置使得物料连续平稳地输送，可适用于各种不同性质的物料输送，包括粉末、颗粒、块状等，并可设计运输能力，减少物料堆积和卡阻，使物料混合均匀，效率高，提高物料计量的精准度，节约人工，利用纤维分散装置，通过设计形状尺寸可实现均匀投料。控制台可以显示参数，包括成排纤维投料量、变速电机转速、称重传感器数据、投储仓和螺旋送料装置内的画面，通过控制台设置参数，进而控制成排纤维投料量和旋转体的转动速度，从而实现投料的自动称重、控制时间。

进一步，投储仓内设有螺旋钢板、投料控制板和红外监视器，螺旋钢板固定于投储仓内，投料控制板设于投储仓的底部，红外监视器位于投储仓的内侧，且位于投料控制板的上方，投料控制板通过导线连接于控制台内的驱动装置，红外监视器与控制台电性连接，通过固定连接的螺旋钢板，可以使物料在重力作用下缓慢下落，起到缓冲作用，便于在投储仓下端控制物料投量，红外监视器可以对投储仓的内部进行实时监控，有效对投储仓内可能出现的问题进行监测预防，投储仓呈漏斗状结构，便于物料在重力作用下下落。

进一步，螺旋钢板的内部设置称重传感器，通过称重传感器对成排纤维进行实时称重，当成排纤维达到设定的投量需求时，投料控制板关闭，可以有效解决传统投料方法所带来的精确度不够，浪费人力的问题。

进一步，螺旋送料装置包括壳体、轴体和螺旋体，轴体转动连接于壳体内，螺旋体呈螺旋状分布于轴体的外圆周侧面，螺旋送料装置上部的进料口与投储仓之间通过可开合的投料控制板隔开，当轴体带动螺旋体旋转时，可以带动壳体内的成排纤维具有一定离心力向前螺旋推进，进而到达纤维分散装置。

进一步，壳体的内壁设有高清相机，高清相机与控制台电性连接，高清相机可以实时监控壳体内部的送料情况，及时避免成排纤维堵塞。

进一步，速度控制装置包括外壳、变速电机和风冷装置，变速电机和风冷装置均设于外壳内，且变速电机和风冷装置均与控制台电性连接，变速电机通过转轴连接于轴体，通过变速电机可以控制转轴转动的快慢，进而对螺旋体的旋转速度进行控制，满足成排纤维的输送要求，风冷装置可以降低变速电机的温度，确保其正常运行。变速电机速度等级和输送皮带相匹配，变速电机改变转速，螺旋送料装置中螺旋体的转动速度发生变化，进而被螺旋体向前推进的成排纤维卸料速度改变，从而控制投料时间。

进一步，壳体的外侧面设有轴承座，转轴通过轴承连接于轴承座，提高转轴转动时的稳定性和可靠性。

进一步，纤维分散装置包括纤维分散栅格和拼接管道，纤维分散栅格均匀焊接于拼装管道的内部，拼接管道通过均匀排列的螺栓连接，并通过螺栓连接于螺旋送料装置，成排纤维通过螺旋送料装置的出料口进入纤维分散装置，并在离心力的作用下进行分散。

进一步，纤维分散栅格将拼接管道分隔成若干均匀的分散通道，便于成排纤维从纤维分散装置中自重下落，均匀投放到输送皮带上，实现均匀投料。

进一步，分散通道的截面呈正方形。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明的纤维自动投料装置结构简单、维护方便，通过螺旋送料装置使得物料连续平稳地输送，可适用于各种不同性质的物料输送，包括粉末、颗粒、块状等，并可设计运输能力，减少物料堆积和卡阻，使物料混合均匀，效率高，提高物料计量的精准度，节约人工。

2、通过固定连接的螺旋钢板，可以使物料在重力作用下缓慢下落，起到缓冲作用，便于在投储仓下端控制物料投量，红外监视器可以对投储仓的内部进行实时监控，有效对投储仓内可能出现的问题进行监测预防，投储仓呈漏斗状结构，便于物料在重力作用下下落。

3、纤维分散装置包括纤维分散栅格和拼接管道，纤维分散栅格均匀焊接于拼装管道的内部，拼接管道通过均匀排列的螺栓连接，并通过螺栓连接于螺旋送料装置，成排纤维通过螺旋送料装置的出料口进入纤维分散装置，并在离心力的作用下进行分散。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置的结构示意图；

图2为本发明中投储仓的结构示意图；

图3为本发明中螺旋送料装置的剖面示意图；

图4为本发明中螺旋送料装置的横截面示意图；

图5为本发明中纤维分散装置的剖面示意图；

图6为本发明中纤维分散装置的横截面示意图；

图7为本发明中速度控制装置的结构示意图。

图中：1-投储仓；2-螺旋送料装置；3-纤维分散装置；4-控制台；5-速度控制装置；6-转轴；7-轴承座；8-螺旋钢板；9-投料控制板；10-红外监视器；11-壳体；12-轴体；13-螺旋体；14-螺栓；15-纤维分散栅格；16-拼接管道；17-外壳；18-变速电机；19-风冷装置；20-高清相机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1至图7所示，为本发明一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，包括投储仓1、螺旋送料装置2、纤维分散装置3、速度控制装置5和控制台4。

投储仓1设于螺旋送料装置2的进料口；投储仓1内设有螺旋钢板8、投料控制板9和红外监视器10，螺旋钢板8固定于投储仓1内，投料控制板9设于投储仓1的底部，红外监视器10位于投储仓1的内侧，且位于投料控制板9的上方，投料控制板9通过导线连接于控制台4内的驱动装置，红外监视器10与控制台4电性连接，通过固定连接的螺旋钢板8，可以使物料在重力作用下缓慢下落，起到缓冲作用，便于在投储仓1下端控制物料投量，同时可以最大程度的保证出料的顺畅。

红外监视器10可以对投储仓1的内部进行实时监控，有效对投储仓1内可能出现的问题进行监测预防，投储仓1呈漏斗状结构，便于物料在重力作用下下落。红外监视器10使得操作透明化，具体的成排纤维投料量、变速电机18转速以及螺旋送料装置2内部高清相机20成像数据直接体现在控制台4上，使得装置的安全性能得到极大提升。

螺旋钢板8的内部设置称重传感器，通过称重传感器对成排纤维进行实时称重，当成排纤维达到设定的投量需求时，投料控制板9关闭，可以有效解决传统投料方法所带来的精确度不够，浪费人力的问题。

螺旋送料装置2包括壳体11、轴体12和螺旋体13，轴体12转动连接于壳体11内，螺旋体13呈螺旋状分布于轴体12的外圆周侧面，螺旋送料装置2上部的进料口与投储仓1之间通过可开合的投料控制板9隔开，当轴体12带动螺旋体13旋转时，可以带动壳体11内的成排纤维具有一定离心力向前螺旋推进，进而到达纤维分散装置3。

壳体11的内壁设有高清相机20，高清相机20与控制台4电性连接，高清相机20可以实时监控壳体11内部的送料情况，及时避免成排纤维堵塞。

螺旋输送装置的设计包括螺旋体13的螺旋叶片选型及输送量设计：

(1)螺旋叶片选型：

螺旋叶片选择带式叶片形状，保证钢纤维在输送过程中不发生堵塞，能够顺利传输，主要对各参数的选择进行计算，包括螺旋叶片的直径D、螺距s以及轴体12的转速n。

(2)输送量(Q)

输送量一般根据具体生产需要给定，与其他参数紧密相关：

Q＝3600×F×λ×V₁×ε

式中：Q——为螺旋送料装置的输送量(t/h)；

λ——为物料的单位容积质量(t/m³)；

ε——为倾斜输送系数，考虑到螺旋送料装置位置，倾斜角度为0°，倾斜输送系数为1；

V₁——为轴向移动速度(m/s)；

F＝D²×Φ×π/4

式中：F——为螺旋送料装置内横截面积(m²)；

Ф——为填充系数，填充系数为0.5；

D——为螺旋叶片直径(m)；

V₁＝S×n/60

式中：V₁——为轴向移动速度(m/s)(忽略物料受到轴向阻滞影响)；

n——为螺旋转速(r/min)；

S——为螺距(m/r)；

故输送量计算公式如下：

Q＝47×D²×Φ×λ×S×n×ε

(3)纤维分散格栅设计

钢纤维经螺旋输送装置满管轴向匀速输送(V₁)，均匀分散进入1-N不同格栅入口，每个格栅纤维量m＝7800Q/n，然后沿着纤维分散格栅滑落到搅拌站料仓或输送带，按投料设计设定落下速度V₂；设第i格栅入口位置与其出口相对高度为H_i，长度为L_i，考虑到拼接管道内摩擦能量损失，设摩擦系数为α，根据物质的能量原理守恒定理建立钢纤维在第i分散格栅的出口与进口的能量相等关系式，如下：

则轴向输送速度V₁

为保持各格栅的进出速度一致，需要格栅进口高度H与滑行长度L满足如下关系，其中C为常数：

αL_i-H_i＝C^|

则得到螺旋送料装置的输送速度与投料速度关系如下：

根据设计投料量确定输送与投料速度V₁、V₂，可计算C，即确定任意第i分散格栅进出口高度差与格栅斜长度H_i和L_i。

纤维分散装置3设于螺旋送料装置2的出料口；纤维分散装置3包括纤维分散栅格15和拼接管道16，纤维分散栅格15均匀焊接于拼装管道的内部，拼接管道16通过均匀排列的螺栓14连接，并通过螺栓14连接于螺旋送料装置2，成排纤维通过螺旋送料装置2的出料口进入纤维分散装置3，并在离心力的作用下进行分散。

纤维分散栅格15将拼接管道16分隔成若干均匀的分散通道，便于成排纤维从纤维分散装置3中自重下落，均匀投放到输送皮带上，实现均匀投料。分散通道的截面呈正方形。

速度控制装置5连接于螺旋送料装置2；速度控制装置5包括外壳17、变速电机18和风冷装置19，变速电机18和风冷装置19均设于外壳17内，且变速电机18和风冷装置19均与控制台4电性连接，变速电机18通过转轴6连接于轴体12，通过变速电机18可以控制转轴6转动的快慢，进而对螺旋体13的旋转速度进行控制，满足成排纤维的输送要求，风冷装置19可以降低变速电机18的温度，确保其正常运行。变速电机18速度等级和输送皮带相匹配，变速电机18改变转速，螺旋送料装置2中螺旋体13的转动速度发生变化，进而被螺旋体13向前推进的成排纤维卸料速度改变，从而控制投料时间。通过上述结构的设计，可以将集缩束成排或单丝状纤维运送到纤维分散装置3，并利用离心力将其分散到各个分散通道，投料到输送皮带上，实现纤维的均匀投料，同时能够实现自动精确称重，控制送料时间，解决了传统投料方法所带来的精确度不够，浪费人力的问题与搅拌后纤维在混凝土中无法达到均匀分散的问题。

变速电机18驱动螺旋体13旋转，螺旋体13带动纤维运输。其中变速电机18可以调节转速，分为5各等级，即特快、快、中、慢、很慢。达到控制成排纤维出料速度的作用，而旋转体旋转产生的离心力可以使纤维均匀分散运输。

壳体11的外侧面设有轴承座7，转轴6通过轴承连接于轴承座7，提高转轴6转动时的稳定性和可靠性。

控制台4与投储仓1、螺旋送料装置2和速度控制装置5电性连接。控制台4可以显示参数，包括成排纤维投料量、变速电机18转速、称重传感器数据、投储仓1和螺旋送料装置2内的画面，通过控制台4设置参数，进而控制成排纤维投料量和旋转体的转动速度，从而实现投料的自动称重、控制时间。

通过控制台4控制速度控制装置5工作，使投储仓1内的物料通过螺旋送料装置2由纤维分散装置3实现均匀分散输送；该纤维自动投料装置结构简单、维护方便，通过螺旋送料装置2使得物料连续平稳地输送，可适用于各种不同性质的物料输送，包括粉末、颗粒、块状等，并可设计运输能力，减少物料堆积和卡阻，使物料混合均匀，效率高，提高物料计量的精准度，节约人工，利用纤维分散装置3，通过设计形状尺寸可实现均匀投料。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：包括

一投储仓；

一螺旋送料装置，所述投储仓设于所述螺旋送料装置的进料口；

一纤维分散装置，所述纤维分散装置设于所述螺旋送料装置的出料口；

一速度控制装置，所述速度控制装置连接于所述螺旋送料装置；

和一控制台，所述控制台与所述投储仓、所述螺旋送料装置和所述速度控制装置电性连接；

通过所述控制台控制所述速度控制装置工作，使所述投储仓内的物料通过所述螺旋送料装置由所述纤维分散装置实现均匀分散输送。

2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述投储仓内设有螺旋钢板、投料控制板和红外监视器，所述螺旋钢板固定于所述投储仓内，所述投料控制板设于所述投储仓的底部，所述红外监视器位于所述投储仓的内侧，且位于所述投料控制板的上方，所述投料控制板通过导线连接于所述控制台内的驱动装置，所述红外监视器与所述控制台电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述螺旋钢板的内部设置称重传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述螺旋送料装置包括壳体、轴体和螺旋体，所述轴体转动连接于所述壳体内，所述螺旋体呈螺旋状分布于所述轴体的外圆周侧面。

5.根据权利要求4所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述壳体的内壁设有高清相机，所述高清相机与所述控制台电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述速度控制装置包括外壳、变速电机和风冷装置，所述变速电机和所述风冷装置均设于所述外壳内，且所述变速电机和所述风冷装置均与所述控制台电性连接，所述变速电机通过转轴连接于所述轴体。

7.根据权利要求6所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述壳体的外侧面设有轴承座，所述转轴通过轴承连接于所述轴承座。

8.根据权利要求1所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述纤维分散装置包括纤维分散栅格和拼接管道，所述纤维分散栅格均匀焊接于所述拼装管道的内部，所述拼接管道通过均匀排列的螺栓连接，并通过所述螺栓连接于所述螺旋送料装置。

9.根据权利要求8所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述纤维分散栅格将所述拼接管道分隔成若干均匀的分散通道。

10.根据权利要求9所述的一种基于螺旋传输离心分散的纤维自动投料装置，其特征在于：所述分散通道的截面呈正方形。